锂电池及关键材料技术发展与研判：动力与储能齐飞-家维网「半小时极速上门」

锂电池及关键材料技术发展与研判：动力与储能齐飞

（报告出品方/作者：中国平安，陈骁、皮秀、张之尧）

锂离子电池：铁锂和三元各有所长，降本增效是关键

总体概况：锂离子电池卓越性能使其成为最佳的储能载体

锂离子电池是指以锂为能量载体的二次电池（充电电池），充电时锂离子从正极脱出，经过电解液和隔膜，嵌入负极，放电发生相反过程，又称摇椅式电池。锂是常温下电荷/质量比最高的固体物质，使锂离子电池成为能量密度最高的储能单元。同时，锂离子电池还具有寿命长（循环寿命超过2000次）、额定电压高（3.2-3.7V）、功率承受能力高（三元电池可达到3C充放电能力）、自放电率低、高低温适应性强、绿色环保等优点。锂离子电池发展始于消费领域，目前在动力和储能领域快速发展。

动力电池：行业高速发展，磷酸铁锂电池重回市场主导地位

中国动力电池装机量保持高速增长势态，到2025年年均复合增长率达到49%。受中国新能源汽车快速增长拉动，中国动力电池装机量2022年上半年达到110.1GWh，同比增长109.8%，预计2022年装机量超过280GWh，2025年将超过750GWh。磷酸铁锂动力电池重回主导地位。近三年内，随着政策补贴力度下降，磷酸铁锂在成本、安全方面的优势逐渐显现，市场装机快速上升，市场占比逐年提升，2021年实现对三元电池装机量的反超，2022年上半动力电池份额增至到55%。

储能电池：市场高速增长，大型储能是主要应用

中国储能电池出货量保持高速增长势态，未来3年年均增长率超过50%。2021年中国储能电池出货量达到48GWh，同比增长 167%，预计2022年装机量超过90GWh，同比增长88%，2025年将超过324GWh。国内储能电池主要应用于大型储能（电力系统储能）、通信系统储能、家庭储能和便携式储能。大型储能是储能电池的主要应用场景，主要用于发电侧、电网侧及用户侧的储能集装系统，出货量占比达到61%，其次是通信系统储能，主要用于通信基站备电，占比达到25%，家庭储能产品主要出口国外。便携式储能占比最少，仅3%。

大型储能：向方形封装、单体超大容量方向发展

大型储能装机规模通常在MWh级以上，大电芯有望成为主流。大型储能系统是推动可再生能源大规模应用、建设新型电力系统的重要设施，可以起到调峰、调频、备用容量、平滑出力、缓解电网阻塞等作用，包括发电侧、电网侧储能等，通常在几十甚至上百MWh，使用的电芯以大容量方形电芯为主。在储能应用中，280Ah及以上的大容量电芯能够有效降低储能系统成本，并降低集成难度，优势明显，正逐步在电力储能场景替代原有的50Ah和100Ah电芯产品。

户用储能：100Ah以下小电芯或将主导户储领域，封装路线尚无定型

与动力和大储相比，户用储能对电芯技术的要求相对放宽。户用场景对电池能量密度等要求相对较低，影响用户体验的主要是产品整体设计，包括电池管理和全屋能源调配等，对电芯性能的要求相对放宽，主要强调安全性和降本。封装路线尚无定型。户用储能系统规模在10kWh级别，大圆柱电池（单体容量10Ah-50Ah），方形（50Ah-300Ah），软包（30Ah-80Ah）方案均有公司选用，目前户储采用的电芯封装路线并无定型。

电池材料：新型材料有效提升电池性能

电池材料总概：正极、负极、电解液、锂电铜箔、隔膜是锂电池主要直接材料

正极材料是最主要的材料成本，占比约55%。锂离子电池主要以正极材料不同分为磷酸铁锂电池和三元电池，动力电池二者均有，储能电池目前国内几乎均为磷酸铁锂电池。负极材料占总成本约14%，包括人造石墨和天然石墨。人造石墨可用于动力电池和储能电池，而天然石墨多用于消费电池。电解液占总成本约13%，其主要成分为溶质、溶剂和添加剂。溶质包括LiPF6和新型锂盐LiFSI，是主要成本来源。溶剂以环状碳酸酯和链状碳酸酯为主，包括PC、EC、DMC、DEC和EMC等，添加剂主要用于成膜、过充保护、耐低温、阻燃、提升倍率等，常见产品包括VC、FEC、PS、LiBOB、DTD、LiDFOB等。

正极材料：磷酸铁锂产能快速扩展，三元材料产能扩张谨慎

磷酸铁锂2021-2022年供应偏紧，产能扩张速度加快，2023-2025年存在结构性过剩风险。预计2022年国内磷酸铁锂出货约为 95万吨，而年初产能分别为94万吨，产品供给偏紧张。随着2023年磷酸铁锂产能快速释放，产能存在结构性过剩风险。三元材料2022年-2025年供应均偏紧，三元材料企业产能扩张谨慎。预计2022-2025年国内三元材料出货量分别预测为 62/88/123/170万吨，而各年年初产能分别为62/100/125/155万吨，产能供给均较为紧张。

负极材料：未来石墨负极供给紧张，未来市场前景良好

2021-205年石墨负极产能均相对紧张。2021-2025年石墨负极需求量分别预计为78/109/146/ 196/270万吨，而当年年初产能分别为53/81/133/213/259万吨。人造石墨负极是主流负极材料，占据总体市场80%以上市场份额，且市场占比仍在提升。由于下游需求旺盛，头部企业满产满销，部分客户需求转向中小企业，造成中小企业产能利用率提高，出货量占比上升，导致头部企业市占率下滑。

电解液：短期内存在产能过剩风险，行业集中度较高

新建电解液产能规模较大，短期内存在结构性过剩风险。2022-2023年产能快速扩张，电解液供应缓解。2024-2025年企业产能存在结构性过剩风险。电解液行业集中度较高，CR3接近60%。2021年第二梯队企业竞争格局变化较大，主要系上游原材料供应紧张，部分企业因原材料不足无法正常交付所致。新型锂盐未来具有稳步提升可能性。目前应用较多的新型锂盐为双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）。

锂电铜箔：行业集中度不高，极薄化方向明确

锂电铜箔需求未来年均复合增长超过25%，2022-2024年存在结构性过剩风险。随着动力电池需求量的快速增长，锂电铜箔总出货量将大幅增长。 CR7市占率超过60%，行业集中度不高。CR7市占率在提升，说明锂电铜箔供需关系基本保持稳定，且逐年稳步增长。锂电铜箔极薄化方向明确，即通过压缩体积的方式提升电池的能量密度。目前 6um占据市场主流，诺德股份、德福科技等少数企业已向头部电池企业小批量供货4.5um铜箔产品，其他如龙电华鑫、嘉元科技、中一科技、铜冠铜箔等也加快4.5um铜箔研发量产化步伐。

隔膜：隔膜行业设备技术门槛最高，恩捷股份占据隔膜龙头地位

隔膜分为湿法隔膜和干法隔膜，湿法隔膜凭借轻薄、低自放电等优势占据市场主体地位。湿法隔膜厚度低于干法隔膜，有利于提升电池能量密度。干法隔膜主要优点是低成本、耐过充和高安全性。2022年干法隔膜和湿法隔膜供应均紧张，多家企业新产线投产导致产能快速释放。2021年湿法隔膜市场集中度上升，TOP3占比78%，主要系湿法隔膜企业下半年头部企业新产线投产，带动出货量上升。随着新增产能投产带动出货增长，2021年上海恩捷市场份额占比上升。

新型电池技术：性能优越有效降本，有望抢滩动力和储能应用

钠离子电池：具有低成本、高安全、耐低温和快充优势

钠离子电池是可充电电池，生产设备与锂离子电池能兼容。钠离子电池主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，原理和锂离子电池相同，制造工艺也类似，因此两种电池生产设备能兼容。钠离子电池主要将正极、负极分别换成钠盐、硬碳/软碳等新型材料，负极集流体改用铝箔。

钠离子电池具有低成本、高安全、耐低温、快充优势，有望抢占储能市场和入门级电动汽车市场。与磷酸铁锂电池相比，钠离子电池成本低30%-40%，安全性好，低温容量保持率高20pct，15min充电80%以上，但其能量密度偏低30Wh/kg，循环性能比LFP低2000次以上。钠离子电池将机会应用于磷酸铁锂电池应用市场，降低采购储能和入门级电动汽车成本，在商用车、储能电站、5G通信基站备用电源、电动两轮车甚至电动船舶等特定应用场景有望替代磷酸铁锂电池。

固态电池：具有高安全性和高能量密度，车规级硫化物和氧化物固态电池将有望率先应用

全固态锂电池是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含任何液体的锂电池，所有材料均以固态形式存在，能大幅度提高电池高安全性和高比能量，在温度适应性等各个方面也具有一定的潜在优势。硫化物和氧化物固态电池未来可作为车规级产品。固态电池按电解质主要分为三类：硫化物固态电池、氧化物固态电池和聚合物固态电池。硫化物电导率与液态锂电池很接近，氧化物电导率差液态锂电池电导率一个数量级，可以做到 10%~20%；聚合物电导率最差，比液态锂电池差两个数量级，加热到60℃-80℃才能用在微型电动车上。目前固态电池核心问题是解决界面适配和稳定性问题，其综合指标提升依然很有挑战。

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