科尔尼-锂电池技术变革：与“不确定”共舞_市场营销策划_重点报告202301202_doc.docx

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1、锂电池技术变革: 与不确定共舞近年来，全球赖汽车及新型储能市场突破式爆发， 推动锂电池需求快速上升并带动锂电池产业链上 下游企业实现飞跃式增长。但是，当前三元锂与 磷酸铁锂技术并非终局解决方案，上游原材料供应 不稳定导致剧烈的价格波动、中游新电池化学体系 技术持续进步下、游应用场景罹畛化等因素，将驱 动未来锂电池技术的持续变革。前言：当前锂电池技术非终局解决方案， 具有差异化特征的多技术路线同步演进自20世名忘年猿商叱比以来，技7产国化不断绽，Aa 逐步从消费领域拓展至动力、储能等新领域。日益精细分化 的下游应用场景，对电池有着不同的性能与成本需求。动力电池：全球汽车电动化趋势驱动下，动力电池

2、已成为 锂电池的关键应用领域，且未来市场需求仍呈现高增长态势。 但同时，动力电池的应用需求在不断精细分化，主流中低端乘 用车场景追求成本可控条件下更佳的续航里程与充电效率; 高端豪华车、越野车、电动航空器等应用领域价格敏感度更 低，追求极致的能量密度；低端AOO电动车、两轮车等应用 场景则追求更低成本的电池解决方案。储能电池：新能源的电网调峰、峰谷套利等因素驱动储能 系统需求呈现爆发式增长，未来市场需求年增速将维持 40%以上，是锂电池发展最快的下游应用。储能电池对他只 与重量敏感度低但经济性导向明确，追求低成本、高循环寿 命的电池解决方案。O 19A (GWh)20162017口7卜1691

3、8,19360%+39%Growth Rate (CAGR231-281)9%43%30%按锂电池正极材料分类，目前商业化的动力电池主要是三元 锂及磷酸铁锂电池两大技术路线，并沿各自的技术路线升级 迭代（如超高镁三元与磷酸镒铁锂等）,持续进行成本与 性能的综合竞争。同时，在高性能路线方面，由固态电解质 搭载能量密度更高的新型正负极形成的固态电池是当前认 为最具潜力的发展方向；在高性价比路线方面，因锂资源 成本高昂，能量密度较低但成本与高低温性能占优的钠离子 电池有望在短期内作为低端替代切入储能应用领域。目前商业化的动力电 池主要是三元锂及 磷酸铁锂电池两大 技术路线，笄沿各自 的技术路线升级迭

4、 代，持续进行成本与 性能的综合竞争。O 2人口 (Whkg)600550500450400350300250200150100500NCM9OC-Si(g)LiLl 时从2015202520302035口71U-io_成熟路线之争：三元锂更具性能提升空间，但磷酸铁锂 成本相对稳定，仍具中期市场竞争力新能源汽车发展初期，磷酸铁锂电池因高安全性、低成本及 长循环寿命的特征成为首选。2016年新增电池能量密度 作为新能源汽车补贴参考指标后，三元锂电池因高能量密 度的优势迅速占据更高的市场份额。近年来，随新能源汽 车补贴退坡、磷酸铁锂电池包性能突破及三元锂原材料价格 上扬，磷酸铁锂市场占有率反超三元

5、锂电池。未来，性能升 级与原材料价格波动，将持续影响三元锂与磷酸铁锂的竞 争与市场份额。1 .技术角度，下一代高银低钻三元锂 电池或将在单位续航里程成本上获 得优势目前三元锂电池朝高模化、低钻化甚至无钻化的技术方向发 展，是能量密度与成本双重考量下的选择。高银低钻可以 提升电池的能量密度，降低原材料成本对钻价格的敏感度。 电池企业在改善高银三元体系稳定性的过程中，材料研发、 制备工艺及生产设备的沉淀将形成比传统三元材料更高的技 术壁垒。磷酸铸铁锂是磷酸铁锂路线的技术升级方向。磷酸铁锂 电作为正极材料，比容量已接近理论上限，磷酸镒铁锂相比 磷酸铁锂具有更高的电压平台，理论能量密度可提升20% 且

6、低温性能更优，同时保持相较三元锂电池的安全性和成本 优势，产业化布局加速。对比高银低钻三元锂电池和磷酸镒铁锂电池的成本结构， 原材料镁价格成为两者性价比对比的关键影响因素。我们认 为短中期内，镁价格有望回落至130元kg甚至更低水平, 驱动高镇三元锂电池的瓦时价格趋近于磷酸镒铁锂电池。因能量密度高，搭载三元锂电池组电动汽车的电池模块更轻 更小，可用更低的功耗驾驶相同的里程，在瓦时成本相同的 情境下，三元锂电池的单位续航里程成本更低，将在单位里 程成本上逐步形成反超磷酸铁锂电池的价格优势。（见图 3图4,第六页）2 .商业角度，下游客户短中期内仍将 主动维持磷酸铁锂采购量以降低成 本波动风险尽管

7、高镇低钻三元锂电池具有单位里程成本优势，但其仍 存较高的镁原材料成本与技术发展不确定性，故科尔尼认 为，未来短中期内，下游汽车主机厂客户将主动维持磷酸铁 锂采购量，以分散单一技术路线依赖导致的大幅成本波动 风险。（见图5图6,第七页）未来，性能升级与原 材料价格波动，将持 续影响三元锂与磷 酸铁锂的竞争与市 场份额。O 3 g=l(kWh)lDEO D D 匕lLC.l2.rwbc cH u oO 4D N强G!kn)30ykm NCMx:-70Vkm LFP：-11 OVkm LFPx: -8Vkm12,00090,000 D ,r(tlc2NCM NCMxLFP LFPx60,00030,

8、000口 EO tl4C.l2.rWblC 口7卜 u o300400500600700800二5”O O O =-o_O * J O =-LC -CJIT OOO0%2030 rNCMx/ ft Qi8O%取 OEMP noH !r%h ujD r口CsR-iijo -4- ； 0 &匚5100%80%40%20%2018201920202021202220232024202520262027202820292030口7卜钠离子电池：商业化在即，作为高性价比解决方案适 配低端应用锂电池的爆发式市场需求增长对其供应造成压力，锂资源 成本激增。而钠资源储备丰富、成本极具吸引力，将在储 能等对电池

9、体积与重量敏感度低的应用场景成为低成本替 代方案。1.相比锂离子电池，钠离子电池熊量 密度较低，但原材料成本与高低温性 能更具优势锂、钠同属碱属元素，物化性（甦似。得益于蟋源丰富、正 极原材料价格友好、正负极集流体均可使用更为便宜的铝箔 等特点，钠离子电池相较锂离子电池均有显著的降本空间 （相比磷酸铁锂电池，钠离子电池成本将继续下探2030%,趋近铅酸电池O.3-O.5元/Wh） o从能量 密度看，钠离子电 池能量 密度 集中分布在 80-l40Whkg,宁德时代公布第一代钠离子电池单体能量密 度为160Whkg,二代产品将提升至200Whkg,远高于 传统低端铅酸电池，趋近低性能磷酸铁锂电池

10、。从安全性看, 钠电热失控）见险低，上虎里电更为安全；从高低SeMg,钠电可 以在-70l00C的温度范围内工作，锂电尤其是磷酸铁锂电 池仍需解决低温续航大打折扣的问题。从充电倍率看，钠离 子溶化能更低、斯托克斯直径更小，具有比锂电池更快的充 电速度。从循环寿命看，钠离子半径比锂离子电池更大，反 应过程中脱嵌更容易损伤电极结构，循环性能介于锂电池和 铅酸电池之间。鉴于钠离子电池可预期的成本优势明显，但能量密度天花 板偏低，将在低成本、低能量密度需求的细分场景中率先应 用，进入铅酸电池、磷酸铁锂电池主导的储能、两轮电动 车、AoO低端电动车等领域。预测2025年钠电池市场规 模可达17GWh,并

11、持续提高渗透率，至2030年替换铅酸 电池7080%及磷酸铁锂2030%合计约140GWh 的市场需求。2,钠离子电池三种技术路线并行发 展，分别适配不同细分下游应用场景钠离子电池有层状属氧化物、聚阴离子化合物及普鲁土 蓝类化合物三种主流技术路线，各有利弊，预期分别适配不 同的下游应用场景，并行发展：-层状氧化物：与锂电三元正极工艺类似，产业化速度相 对领先。在关键指标上，比容量高、倍率性能好，综合 性能优异。但结构容易变化、空气稳定性不佳导致稳定性 亟待提升。在技术上可通过掺杂及包覆改性，预期 Na-Cu-Fe-Mn路线可凭借成本优势率先量产。未来更 适合A00级电动车、两轮车等低端动力和对

12、循环次数要 求不高的家用储能。-聚阴离子化合物：稳定性好，同时可预期成本具有显著优 势。但电导率较差，在技术L需要包覆种酥化改性，这也 会折损能量密度。研判未来适合稳定性要求高且成本敏 感的大型储能场景-普鲁土蓝类化合物：理论比容量高，但制备工艺尚不成 熟。从材料结构看，具有开放的钠离子传输通道的普鲁 土蓝类化合物理论性能好，但因空位缺陷和结晶水等问 题导致在实际应用中容量、倍率、库伦效率及循环寿命 不佳，需要解决制备工艺的难题产业化进度较缓辰；未来 将发挥其相对性能优势竞争A00级电动车、两轮车等 场景。总结而言，钠离子电池性能全面优于低端应用领域的铅酸电 池，与锂电池对比，其能量密度和循环

13、寿命存在差距但成本 优势显著；未来将全面替代铅酸电池低端应用，并在低端 动力电池和储能电池领域与锂电池错位竞争。固态电池：具备性能飞跃想象空间，技术实现仍需 长期探索当前成熟锂离子电池能量密度提升空间有限：液态高银三 元锂离子电芯能量密度上限预估为350-400Whkg,且 高擦低钻的稳定性问题悬而未决，安全隐患增加；安全性 更好的下一代磷酸镒铁锂电池技术路线能量密度上限较低, 估测仅为250Whkgo进一步提升性能需要研发新一代电池技术，固态电池体系 具有高电化学窗口，可兼容高压正极材料，且固态电解质能 抑制锂枝晶生长匹配高容量的锂金属负极，理论能量密度 可高达1OOOWhkg，已成为行业长期追求的下一代技 术。1.新兴高熊量密度正负极：多技术解 决方案竞争发展2022年，中国科学院院士清华大学教授欧阳明高在世界动 力电池大会上指出，未来十年电池体系还会经历三次技 术变革，2035年前一定会规模生产能量密度为500 Wh/kg的下一代电池。其