德勤观察2.0电池“风云”：中国锂电行业发展报告-德勤.pdf

中国锂电行业发展中国锂电行业发展德德勤观察勤观察2.02.0“电池风云”“电池风云”德勤管理咨询德勤管理咨询|2022|2022年年4 4月月 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。2150,000200,000250,000050,000100,000400,000450,000550,000350,000300,000500,000502,500222,50094,000275,000491,50088,000来源：Wind，德勤分析单位：元/吨中国电池级锂材料价格走势图中国电池级锂材料价格走势图2021/12/312021/12/312021/06/302021/06/302021年下半年电池级碳酸锂价格+212.5%+212.5%电池级氢氧化锂价格+136.7136.7%2020年电池级锂材料价格相对平稳电池级锂材料价格走势电池级锂材料价格走势20212021年下半年以来，年下半年以来，锂电池市场强势增长，锂电池市场强势增长，电池级锂材料价格持续走高，远超市场预期电池级锂材料价格持续走高，远超市场预期电池级氢氧化锂电池级碳酸锂2020Q12020Q12020Q22020Q22020Q32020Q32020Q42020Q42021Q12021Q12021Q22021Q22021Q32021Q32021Q42021Q42022Q12022Q12022/3/312022/3/312022年第一季度电池级碳酸锂价格+82.7%+82.7%电池级氢氧化锂价格+120.9%+120.9%2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。3核心观点核心观点材料迭代材料迭代：正负极材料是决定动力电池能量密度的核心因素，正极材料的突破正极材料的突破最有可能带来动力电池能量密度颠覆性的提升。中短期内正极材料仍将维持磷酸铁锂和三磷酸铁锂和三元材料并行的格局元材料并行的格局，并在当前化学体系基础上进行技术迭代；高高镍三元镍三元在半固态向全固态发展的过程中仍有适配价值，前景广阔。结构革新结构革新：在已实现成熟应用的锂电池材料体系下，在在电芯、模组、封装方式等方面进行结构上的改进和精简电芯、模组、封装方式等方面进行结构上的改进和精简，以提升电池的系统性能，如比亚迪刀片电池、宁德时代CTP技术等，结构革新是除材料迭代以外另一条重要的技术发展路径。在全球碳中和大趋势和新能源汽车渗透率快速增长的背景下，全球锂电行业保持高度景气，其中动力锂电池是拉动行业增长的主要因素动力锂电池是拉动行业增长的主要因素。随着行业成熟度不断提升，动力锂电池的技术革新已由政策驱动过渡为市场驱动动力锂电池的技术革新已由政策驱动过渡为市场驱动，供应端企业积极布局各项技术推动锂电池中期到远期的发展。固态趋势明确固态趋势明确：固态电池相较于传统液态电池在能量密度和安全性方面的优势明显，产业链上的锂电企业及整车企业都积极增加研发投入以布局固态电池技术，目前行业进度处于半固态向全固态发展半固态向全固态发展的阶段。全固态难度大全固态难度大：虽然行业内对向固态发展的趋势普遍持有共识，但全固态电池界面阻抗等关键技术难题攻克挑战大，实现规模上车仍较遥远；从现实角度综合考虑技术困难和成本问题，将将电解液含量降到极低电解液含量降到极低的固液混合电池的固液混合电池可能是更符合商业实际的解决方案可能是更符合商业实际的解决方案。钠锂互补格局钠锂互补格局：钠离子电池在资源丰富度和成本上具备显著优势，但因其化学体系在能量密度上的局限，在乘用车动力电池领域目前难以撼动锂电池的地位，可在低能量密度要求或中低端场景替代锂电池低能量密度要求或中低端场景替代锂电池，预计未来率先在储能、低速车等场景实现规模化商业应用。从锂电池中期中期发展来看，主要通过现有材料体系的迭代升级和结构革新现有材料体系的迭代升级和结构革新推动能量密度提升，实现增效降本：从锂电池长期长期发展来看，不断降低电解液不断降低电解液含量向固态电池发展含量向固态电池发展是行业内较明确的趋势，但全固态电池仍面临相对大的技术挑战：从锂电池远期远期发展将受锂资源短缺制约来看，钠离子电池钠离子电池已已展现成为重要的备选路线展现成为重要的备选路线，实现商业化后将与锂电池形成互补的格局：2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。4电池结构总览电池结构总览来源：公开信息，德勤分析锂离子电池结构及技术趋势锂离子电池结构及技术趋势负极材料负极材料石墨材料主导，向硅基材料升级正极材料正极材料主流材料迭代：三元材料高镍去钴 磷酸铁锂向磷酸锰铁锂升级新材料研发：富理锰基材料等电解液电解液液体含量逐步降低，向固态电解质发展封装外型封装外型方形、圆柱、软包三大路线并行结构革新结构革新 电芯结构改造 电池结构精简锂电池主要由正负极材料和电解液等构成，企业在各结构环节都积极寻求技术创新与突破锂电池主要由正负极材料和电解液等构成，企业在各结构环节都积极寻求技术创新与突破 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。5动力电池的技术发展主要可以分为高能量和性价比两条路线，化学体系的迭代是动力电池行业发展的核心动力电池的技术发展主要可以分为高能量和性价比两条路线，化学体系的迭代是动力电池行业发展的核心动力电池技术路线图动力电池技术路线图来源：专家访谈，公开信息，德勤分析2016201620172017201820182019201920202020202120212022202220232023202420242025202520302030电池能量密度电池能量密度180Wh/Kg180Wh/Kg220220-260Wh/Kg260Wh/Kg280280-350Wh/Kg350Wh/Kg 400Wh/Kg 400Wh/Kg180180-200Wh/Kg200Wh/Kg220220-230Wh/Kg230Wh/Kg230230-260Wh/Kg260Wh/Kg10%-20%15%-25%10%-20%20%10%-20%续航 700公里续航 400-700公里续航 300-500公里固态电池无钴材料磷酸锰铁锂高镍三元石墨+-高压三元石墨+-高镍三元硅基+-高镍三元/富锂金属锂+-+磷酸铁锂+500Wh/Kg 500Wh/Kg 600Wh/Kg 600Wh/Kg无稀有金属电池锂空电池240240-280Wh/Kg280Wh/Kg 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。6动力电池技术发展德勤观察与观点动力电池技术发展德勤观察与观点0101锂电池正负极材料升级与迭代锂电池正负极材料升级与迭代0202锂电池结构锂电池结构革新与封装革新与封装路线路线发展发展0303固态锂电池发展展望固态锂电池发展展望0404钠离子电池及应用展望钠离子电池及应用展望0606动力电池动力电池技术发展技术发展趋势对相关企业趋势对相关企业的启示的启示0505从整车企业角度考虑从整车企业角度考虑电池技术发展电池技术发展 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。7锂电池正负极材料锂电池正负极材料升级与迭代升级与迭代 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。8具备能量密度优势的三元电池高镍去钴是锂电企业和整车企业共同努力的方向，但无钴电池突破概念炒作实现性具备能量密度优势的三元电池高镍去钴是锂电企业和整车企业共同努力的方向，但无钴电池突破概念炒作实现性能的实质提升仍有待观察能的实质提升仍有待观察正极材料升级方向正极材料升级方向三元电池高镍去钴三元电池高镍去钴来源：经济观察网，公开信息，德勤分析三三元电池高镍去钴是发展趋势元电池高镍去钴是发展趋势镍钴锰比例镍钴锰比例变化变化1:1:15:2:36:2:28:1:1为了降低成本和提升能量密度，全球电池供应商和车企在电池产品研发中都在尽力降钴和突破钴在三元材料中的最低含量界限。目前NCM811是已实现量产的钴含量最低的镍钴锰三元电池。提升能量密度提升能量密度钴在三元电池中的起到稳定结构的作用，不参与电化学反应，降低钴占比，提升镍占比可提升电池的能量密度。高镍去钴高镍去钴降低成本降低成本钴是稀缺资源，价格昂贵，且供应情况不稳定，减少钴含量有利于控制三元电池的材料成本。真正意义的三元去钴电池道阻且长真正意义的三元去钴电池道阻且长目前市面上宣传的无钴电池多为直接采用不含钴的正极材料或将三元中的钴替换为其他起稳定作用的元素，但性能都比不上钴。三元电池真正去钴后的安全性、电解液匹配等技术难题仍有待突破。蜂巢能源“无钴”电池蜂巢能源“无钴”电池2021年8月，蜂巢能源研发的无钴电池率先实现量产装吸引了业界广泛关注，同时其技术路线也引发了争议。蜂巢能源无钴电池的正极材料为镍锰酸锂，并不是真正的三元去钴，而是直接采用了一类本来就不含钴的二元材料。真正意义的三元去钴后能量密度应该有所提升，而蜂巢能源的无钴电池能量密度240Wh/kg只与早期的NCM523相近，与NCM811的能量密度难以相比。正极材料正极材料能量密度能量密度 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。9磷酸锰铁锂并非完全是新技术，随着磷酸铁锂因其安全性和经济性日益受重视，被视为升级版磷酸铁锂的磷酸锰磷酸锰铁锂并非完全是新技术，随着磷酸铁锂因其安全性和经济性日益受重视，被视为升级版磷酸铁锂的磷酸锰铁锂重新受到热议，企业产业化布局脚步也有所加速，未来短期内预计将以复合使用为主铁锂重新受到热议，企业产业化布局脚步也有所加速，未来短期内预计将以复合使用为主正极材料升级方向正极材料升级方向磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂来源：招商证券，中泰证券，专家访谈，公开信息，德勤分析磷酸锰铁锂的性能优势及发展方向磷酸锰铁锂的性能优势及发展方向综综合合性性能能突突出出两两大大发发展展方方向向磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂磷酸铁锂磷酸铁锂三三元（镍钴锰）元（镍钴锰）理论能量密度697 Wh/kg578 Wh/kg1204 Wh/kg安全性高高一般理论寿命长长一般成本低低高与目前主流的正极材料相比，磷酸锰铁锂的理论能量密度较磷酸铁锂更高，同时安全性和成本相较三元材料有优势。替代磷酸铁锂替代磷酸铁锂三元复合使用三元复合使用企业积极布局，企业积极布局，20222022下半年四轮有望放量下半年四轮有望放量磷酸锰铁锂能量密度比磷酸铁锂提高15%-20%，而价格只高5%-6%，在性价比上有替代磷酸铁锂的机会。磷酸锰铁锂包覆三元材料配合使用，兼具低成本、高安全性及高能量密度的优势，可以成为下游整车成本控制的解决方案之一。力泰锂能力泰锂能天能股份天能股份德方纳米德方纳米宁德时代宁德时代拥有2000 吨磷酸锰铁锂生产线。2021 年 9 月至 2022 年3月，计划新增建设年产 3000 吨磷酸锰铁锂设备；两轮车到2021年底对磷酸锰铁锂电池的采购量已经很大，四轮车预计2022年下半年大规模上量。集团旗下天能锂电2021年推出衡科技系列电池产品，采用其自主研发的磷酸锰铁锂体系电芯材料。2021年公司公告称拟在曲靖经济技术开发区建设“年产10万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地项目”。新型磷酸锰铁锂已开始送样，预计1-2年后可实现产业化。2017年申请磷酸锰铁锂和石墨烯复合正极材料及其制备方法的专利，拥有磷酸锰铁锂技术储备。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。103.74.5额定电压(V)富锂锰基正极材料的特性具备一定颠覆性，被视为下一代电池的突破口，但其产业化道路仍受掣肘富锂锰基正极材料的特性具备一定颠覆性，被视为下一代电池的突破口，但其产业化道路仍受掣肘正极新材料正极新材料富锂锰基富锂锰基来源：专家访谈，德邦证券，中科院，公开信息，德勤分析富锂锰基具备成为富锂锰基具备成为新一代正极材料的特性新一代正极材料的特性350400能量密度(Wh/kg)220400比容量(mAh/g)9系三元材料富锂锰基材料富锂锰基正极材料可以认为是由Li2MnO3与LiMO2(M=镍钴锰)两种组分构成的层状氧化物。即使与高镍三元材料相比，富锂锰基因其高电压和高放电比容量的先天优势，已显现出了将现阶段锂电池能量密度“天花板”提升到400Wh/kg的曙光。2021年由中国汽车工业协会牵头发布的项目成果中发现富锂锰基电池对比三元锂电池的成本可降低30%，展现其利用前景。富锂锰基产业化应用仍处于较初期阶段富锂锰基产业化应用仍处于较初期阶段能量衰减严重能量衰减严重，富锂锰基正极材料循环过程中晶粒表面化学反应和内部扩散的共同作用导致电压严重衰减，影响电池寿命。首次库伦效率低首次库伦效率低，富锂锰基正极材料在首次放电过程中造成较高不可逆的容量损失，影响电池的容量和循环性能。应应用用制制约约目前，富锂锰基正极材料的产业化应用主要受其待解决材料劣势制约：1 12 2产产业业化化现现状状宁波富理电池材料科技有限公司是中科院宁波材料所动力锂电池工程实验室技术团队在2016成立的初创公司。重点开发用于长续航动力锂电池的新一代正负极材料：富富锂锂锰基正极材料锰基正极材料和硅碳复合负极材料。目前已建成富锂锰基正极材料中试中试生产线生产线，是全球唯一能批量供应高容量富锂锰基正极材料的企业。宁波富理公司率先开展富锂锰基正极材料产业化，北京当升、江特电机、容百科技、桑顿新能源等也有研发布局。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。11人造石墨和天然石墨是当下最广泛应用的锂电池负极材料，为突破能量密度极限，具备更高理论容量的硅基负极人造石墨和天然石墨是当下最广泛应用的锂电池负极材料，为突破能量密度极限，具备更高理论容量的硅基负极材料成为主要研发方向之一材料成为主要研发方向之一负极材料升级方向负极材料升级方向硅基负极材料硅基负极材料来源：GGII，开源证券，公开信息，德勤分析20152015-20252025年中国锂电池负极年中国锂电池负极材料材料出货类型出货类型占占比及预测比及预测人造石墨在循环性能、安全性能、充放电倍率等性能表现上均优于天然石墨，且成本与克容量均与天然石墨接近，使其成为目前锂电负极材料的主流选择。天然石墨主要供应松下、SDI等海外企业，国内企业逐步转向人造石墨。单位：万吨主流负极与硅基负极材料理论容量对比主流负极与硅基负极材料理论容量对比目前市场上的高端石墨材料已经可以达到360365 mAh/g的容量，相应地锂电池能量密度的提升也相当有限，而理论容量更高的硅基负极材料被认为是极具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。负极负极材料材料碳材料碳材料非碳材料非碳材料人造石墨人造石墨天然石墨天然石墨硅基材料硅基材料310-360mAh/g340-370mAh/g400-4000mAh/g类型类型材料材料理论容量理论容量0%1%27%2025F67%26%68%19192%20171%30%24%12%71%81%78%1515201962%2%201618%2%202027277 786%16%373720180%20151451451212其他负极硅基负极天然石墨人造石墨 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。12硅基负极材料研发硅基负极材料研发和和应用皆存在技术壁垒，国内尚未实现大规模量产，部分应用皆存在技术壁垒，国内尚未实现大规模量产，部分先先行企业已有批量化应用行企业已有批量化应用硅基负极材料的技术路线及产业化进程硅基负极材料的技术路线及产业化进程来源：光大证券，开源证券，公开信息，德勤分析硅硅基负极材料技术路线基负极材料技术路线国内主要玩家及产业化进程国内主要玩家及产业化进程硅基负极材料虽在容量上与石墨材料相比具备绝对优势，但因硅材料本身膨胀大，导电性能差等特点，要实现大规模应用还有技术问题待解决，在技术路线选择上，主要分为两种：氧化亚硅负极材料氧化亚硅负极材料硅碳复合负极材料硅碳复合负极材料日韩企业在这一路线上起步较早，处于领先地位，已经推出了多种较为成熟的SiOx产品。国内厂家近年来也开始尝试将SiOx负极材料推向市场，但是相比于日韩厂家仍然有一定的差距。硅基负极材料的生产集中度很高，国内大多企业处于研发及小试阶段。材料性能的技术突破、材料成本有待降低以及整体生产工艺未够成熟是目前硅基负极材料产业化的制约因素。国外部分企业已经实现了硅碳负极材料的量产。日立化成是全球最大的硅碳负极供应商，特斯拉使用的硅碳就由其供应。而大部分国内企业硅碳负极的产业化应用都在推进中，动作相对较慢。贝特瑞贝特瑞杉杉股份杉杉股份国轩高国轩高科科璞泰来璞泰来/紫宸科技紫宸科技于 2013 年实现硅基负极材料的产业化并批量销售，是国内最早量产硅基负极材料的企业之一。2022年，公司公告拟在深圳市光明区投资建设年产 4 万吨硅基负极材料项目。硅碳负极材料已建成一条中试产线，开始逐步放量，但目前出货占比不高。高容量硅合金负极材料已产业化并已对宁德时代供货。2016年投建5000吨硅基负极材料项目。2021年1月，210Wh/kg软包磷酸铁锂电芯正式发布，并宣布首次在磷酸铁锂化学体系中成功应用硅负极材料。与中科院物理所合作建立中试车间，第二代硅基产品已具备产业化的基本条件；在溧阳还建立了氧化亚硅中试线。璞泰来全资子公司紫宸科技研发的硅碳负极材料系列可用于3C数码电池、储能电池、动力电池等。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。13锂电池结构革新与锂电池结构革新与封装路线发展封装路线发展 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。14比亚迪刀片电池在现有材料体系上通过结构改进有效切中并解决电池起火、续航里程不足和低温性能不佳等动力比亚迪刀片电池在现有材料体系上通过结构改进有效切中并解决电池起火、续航里程不足和低温性能不佳等动力电池行业的发展痛点电池行业的发展痛点结构改进结构改进比亚迪刀片电池（比亚迪刀片电池（1/21/2）来源：比亚迪发布会，光大证券，公开信息，德勤分析比亚迪刀片电池技术改进比亚迪刀片电池技术改进磷酸铁锂电池将电芯设计成扁片长条形状提高动力电池包的空间利用率保证电芯有足够大的散热面积提升电池包的能量密度匹配更高能量密度比亚迪研发的刀片电池属于新一代的磷酸铁锂电池，通过改变电芯现状设计和利用电池包内部的空间排布，在相同体积下有效提升电池包能量密度。在动力电池关键性能指标上，比亚迪刀片电池表现优异在动力电池关键性能指标上，比亚迪刀片电池表现优异刀片刀片电池电池安全性安全性 热安全性能远超国标要求 当液冷板泄漏或整包密封失效时依然能保证安全性强度强度 在振动、模拟碰撞、挤压和抗压强度方面，刀片电池均表现优异续航能力续航能力 可轻松实现高续航，包体最大电量可超100KWh，C级轿车可实现700km续航低温低温 在-3555均能保持最佳的性能状态，低温放电能力可维持在常温的90%。寿命寿命 储存寿命和循环寿命均远大于整车使用年限要求。功率功率 瞬间最大功率363kW，约500马力，支持3.9秒百公里加速。能量密度能量密度50%50%2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。15比亚迪通过收购、新建、旧产线改造等方法积极提升刀片电池产能；除了自产自销以外，刀片电池也开启外供，比亚迪通过收购、新建、旧产线改造等方法积极提升刀片电池产能；除了自产自销以外，刀片电池也开启外供，产品性能得到行业认可产品性能得到行业认可结构改进结构改进比亚迪刀片电池（比亚迪刀片电池（2 2/2/2）来源：比亚迪发布会，比亚迪公司年报，乘联会，光大证券，天风证券，公开信息，德勤分析比亚迪：弗迪电池比亚迪：弗迪电池1 1国内产能规划国内产能规划刀片电池商业化应用刀片电池商业化应用弗迪电池弗迪电池基地基地产能规划产能规划广东惠州20GWh广东深圳14GWh青海西宁24GWh重庆璧山45GWh陕西西安30GWh湖南长沙20GWh贵州贵阳15GWh安徽蚌埠20GWh安徽无为40GWh江苏盐城30GWh山东济南30GWh江西抚州20GWh湖北襄阳30GWh吉林长春45GWh安徽滁州一期5GWh浙江绍兴产能未定2075100202120202022+400%+400%单位：GWh刀片电池刀片电池产能规划产能规划公开透露为生产刀片电池几乎每一个你能想到的汽车品牌，都在与弗迪电池洽谈合作。刀片电池将陆续搭载在国内外各主流品牌的新能源车型上。比亚迪CEO王传福“自自销销外外供供2021年比亚迪以超过5959万万的销量成为中国新能源乘用车年度销量冠军。纯电动车型混动车型320,810 320,810 辆辆272,935 272,935 辆辆除全系列新款纯电动车型外，DM-i混动车型也搭载刀片电池。搭载刀片电池的红旗E-QM5纯电轿车正式上市搭载刀片电池的丰田bZSDN量产版将于2022年内上市20222021.06注：1.2019年比亚迪将电池业务独立，成立全资子公司弗迪电池。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。16比电池更大的野心：为车企降本增效的同时提高了自身在车型开发过程中参与度，要实现比电池更大的野心：为车企降本增效的同时提高了自身在车型开发过程中参与度，要实现CTCCTC的构想未来或将把的构想未来或将把电池系统和电驱系统有机结合电池系统和电驱系统有机结合结构精简结构精简宁德时代从宁德时代从CTPCTP到到CTCCTC1 1来源：宁德时代发布会，宁德时代公司公告，光大证券，公开信息，德勤分析宁德时代电池结构技术路线宁德时代电池结构技术路线CTCCTP传统传统结构结构电芯模组电池包底盘电芯模组电池包底盘电芯模组电池包底盘继2019年提出CTP概念后，2020年宁德时代公布了关于电池结构的开发路线图，除了第二代、第三代CTP电池系统以外，还提出了从电芯直接跨越到底盘的集成化CTC电池系统。CTP/CTCCTP/CTC优势及商业化应用优势及商业化应用空间利用率空间利用率15%15%-2020%CTCCTP降低成本降低成本CTC技术将使新能源汽车成本可以直接和燃油车竞争能量密度能量密度10%10%-15%15%零件数量零件数量40%40%电池包成本电池包成本210%10%-15%15%与传统结构电池相比与传统结构电池相比注：1.CTP-Cell to Pack，CTC-Cell to Chassis；2.根据光大证券动力电池成本模型估计商业化情况商业化情况已配套上车多款新能源车型已配套上车多款新能源车型三元电池三元电池+CTP+CTP方案方案北汽新能源、蔚来、威马磷酸铁磷酸铁锂锂+CTP+CTP方案方案特斯拉Model 3提升续航提升续航CTC技术最大程度降低电池包重量和空间，续航里程至少可达到800公里计划在2025年左右推出第四代高度集成化的CTC电池系统。2021年9月，宁德时代公告披露计划设立专注电动汽车驱动控制系统的合资公司，其核心目的是掌握CTC技术推广应用的基础，加快CTC技术落地。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。17方形、圆柱和软包是动力电池的三个主要封装路线，方形、圆柱和软包是动力电池的三个主要封装路线，20172017年以前各路线份额国内外趋势较为一致，但近年来随年以前各路线份额国内外趋势较为一致，但近年来随着不同路线代表企业的崛起和实现放量，国内外呈现出不同的发展趋势着不同路线代表企业的崛起和实现放量，国内外呈现出不同的发展趋势动力电池封装路线市场份额动力电池封装路线市场份额来源：GGII，公开信息，德勤分析68%58%74%84%81%80%21%28%12%6%13%14%11%14%14%10%6%6%201620172018201920202021E方形电池软包电池圆柱电池近年来，国内动力电池封装外型以方形电池主导，宁德时代和比亚迪是主要代表，方形电池的出货份额遥遥领先。而海外市场近三年的趋势则与国内截然不同，圆柱电池在特斯拉和松下的带动下，份额在2018年快速提升；2020年，随着软包大本营欧洲新能源车型的快速渗透和LG化学放量，软包电池的份额翻番；而方形电池的份额则不断受到挤压。67%60%36%27%28%27%20%27%49%52%29%29%13%13%15%22%42%44%2018201620172021E20202019动力电池封装外型出货占比动力电池封装外型出货占比国内国内海外海外 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。18尺寸变化灵活度高，重量轻能量密度高内阻小，安全性好成组灵活度高工艺技术成熟，产线高度标准化成本较低安全性高系统能量效率高，能量密度较高结构较简单，稳定性好，扩容相对方便三种封装路线的未来发展主要受到龙头企业和技术创新的影响，固态电池的发展趋势三种封装路线的未来发展主要受到龙头企业和技术创新的影响，固态电池的发展趋势或将或将搅动封装路线的格局，搅动封装路线的格局，拉动软包封装路线的份额提升拉动软包封装路线的份额提升三种封装路线对比及未来展望三种封装路线对比及未来展望来源：鑫椤锂电，钜大锂电，公开信息，德勤分析方形电池方形电池圆柱电池圆柱电池软包电池软包电池机械强度差，封口工艺难成组结构复杂，设计难度大成本较高成组后散热设计难度大单体容量小，能量密度较低工艺难统一，单体差异性较大在大规模应用中，存在系统寿命远低于单体寿命的问题但从长期来看，基于固态电池的发展趋势，未来不再需要液态电解液后，硬壳的必要性下降，因此软包被认为是固态电池适配的封装方式。中期来看，为突破电池能量密度上限，业界纷纷在电池结构上求创新，其本质是利用电芯外壳的支撑作用，减少模组结构件使用，提升电池包的能量密度。软包外壳缺乏支撑作用，在精简模组环节难度较大，因此中期来看方形和圆柱电池更能适应结构上的创新。技术优势技术优势技术劣势技术劣势代表企业代表企业未来展望未来展望长期发展趋势长期发展趋势 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。19特斯拉特斯拉46804680电池计划掀起大圆柱电池研发热潮，带动上游电池厂商产能布局，国内厂商也加快步伐，有望加入电池计划掀起大圆柱电池研发热潮，带动上游电池厂商产能布局，国内厂商也加快步伐，有望加入特斯拉特斯拉46804680电池订单争夺电池订单争夺案例分析案例分析特斯拉特斯拉46804680大圆柱电池大圆柱电池来源：特斯拉电池日，公司官网，华尔街见闻，36氪，公开信息，德勤分析特斯拉圆柱电池发展历程特斯拉圆柱电池发展历程2010051525186518652170217046804680直径直径18 mm21 mm46 mm高度高度65 mm70 mm80 mm容量容量2.65 Ah4 Ah22 Ah用量用量7000节/车4000-5000节/车900-1000节/车容量(Ah)+50%+50%+400%+400%随着圆柱电池外径的增加，电池能量有显著的提升，同时成本也将逐步降低。特斯拉特斯拉46804680大圆柱电池应用规划及对电池厂商的影响大圆柱电池应用规划及对电池厂商的影响202020202020年9月，在特斯拉电池日宣布了4680大圆柱电池计划。规划2022年产能达到每年100 GWh，2030年达到每年3 TWh。2022021 12021年7月，特斯拉第二季度财报电话会议透露，4680电池正取得重大进展。2021年11月，特斯拉宣布在加拿大建设电池设备工厂，推动4680电池量产，计划2022年初4680电池在美国开始装车，德州量产基地2022年底产能达100GWh。圆柱电池的应用主要由特斯拉带动，电池厂商加快大圆柱研发，储备相关技术202220222022年2月宣布第100万块4680电池已于今年1月完成生产。特斯拉特斯拉电池厂商电池厂商在财报中透露公司正加快4680研发速度，原型生产设备计划在2022财年内完成安装松下松下公司于2021年3月发布4680大圆柱电池，表示预计2023年实现批量生产比克电池比克电池2021年表示已完成大圆柱电池战略布局，具备46系大圆柱电池的技术储备亿纬锂能亿纬锂能 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。20固态锂电池发展展望固态锂电池发展展望 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。21液态锂电池难以实现中长期动力电池能量密度发展要求，固态锂电池优势显著，但仍有极大的技术液态锂电池难以实现中长期动力电池能量密度发展要求，固态锂电池优势显著，但仍有极大的技术难题难题待突破待突破固态锂电池发展展望固态锂电池发展展望来源：光大证券，专家访谈，公开信息，德勤分析固态锂电池发展路线固态锂电池发展路线及动力电池单体能量密度发展及动力电池单体能量密度发展要求要求全固态全固态准固态准固态半固态半固态凝胶凝胶液态液态锂电池状态锂电池状态10wt%液体含量：25wt%5wt%1wt%0wt%固态锂电池优势明显固态锂电池优势明显能量密度高：能量密度高：与传统液态锂电池相比，得益于更高的电化学窗口，可以匹配高能正极材料和金属锂负极，固态电池的理论能量密度更高。安全性安全性能高：能高：液态电池的安全隐患主要归因于液态电解质，固态电池以固态电解质替换，热稳定性更强，大大降低了自燃、爆炸的风险。电池重量低：电池重量低：固态电池不需要电解液和隔膜，可简化封装、冷却系统等，整体电池包的重量和体积得以缩减，提升续航能力。全全固态电池商业应用的技术瓶颈仍面临较大挑战固态电池商业应用的技术瓶颈仍面临较大挑战界面界面问题问题影响电池影响电池性能：性能：固与固的界面阻抗大，影响电池功率，同时界面接触差在循环过程中界面将不断被破坏，影响电池寿命。固态电解质影响快充性能：固态电解质影响快充性能：固态电解质中锂离子的迁移率较低，尤其是聚合物和氧化物固态电解质，电池的快充性能将有所受限。负极材料负极材料工作温度工作温度能量密度能量密度发展要求发展要求中国制造2025石墨负极预锂化负极富锂复合负极金属锂负极5wt%锂含量：0wt%30wt%50wt%80-100wt%250-300Wh/Kg5555CC80C80C150C150C350Wh/Kg400Wh/Kg500Wh/Kg202020202022025 520203030单体能量密度达到300Wh/Kg达到400Wh/Kg达到500Wh/Kg预计量产预计量产202320220232025 5年左右年左右20203030年左右年左右 2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。22动力电池需求的大幅动力电池需求的大幅上升将成为全球锂行业上游需求上升将成为全球锂行业上游需求的主要增长的主要增长动力，固态动力，固态电池的发展电池的发展将丰富负极将丰富负极材料端的材料端的锂应锂应用场景，预用场景，预锂化和金属锂锂化和金属锂负极等应用将负极等应用将对对锂需求锂需求有显著拉动有显著拉动作用作用固态电池发展对锂需求的影响固态电池发展对锂需求的影响来源：五矿证券研究所，公开信息，德勤分析57%20171,1301,130201640%45%2018201959%202068%2021E52352311811868%2022E70%2025E2023E989873%2024E75%58%161161194194250250387387687687873873+26%+26%+35%+35%电动汽车（含存量替换）储能（含通信储能与风光）电动工具消费电子电动两轮车单位：千吨/碳酸锂当量(LCE)全球电池级锂应用及需求变化预测全球电池级锂应用及需求变化预测锂锂应应用用准准/全固态全固态凝胶凝胶/半固态半固态液态液态凝胶/半固态电池已崭露头角，锂将在负极材料预锂化等技术中得到更多应用。随着准/全固态电池商业化试点，金属锂负极将得到应用，进一步增加锂应用场景。现阶段动力电池以液态电池主导，锂目前主要被应用于正极材料和电解液中。电动汽车锂需求（千吨电动汽车锂需求（千吨/LCE/LCE）2020-2525CAGRCAGR202020202021E2021E2022E2022E2023E2023E2024E2024E2025E2025E14726235848363584942%中期内全球锂需求将维持快速增长，主要由锂在电动汽车领域的应用拉动，电动汽车的普及率增加及随电池固态化发展而更加丰富的锂应用场景是重要原因。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。23固态电解质目前主要有三大技术路线，聚合物最早实现商业化但存在固态电解质目前主要有三大技术路线，聚合物最早实现商业化但存在致命致命缺点，氧化物体系目前进展较快，而硫缺点，氧化物体系目前进展较快，而硫化物处于开发进度早期但潜力巨大化物处于开发进度早期但潜力巨大固态电解质技术路线固态电解质技术路线来源：天风证券，光大证券，公司官网，公开信息，德勤分析性性能能对对比比布布局局企企业业聚合物固态电解质聚合物固态电解质氧化物氧化物固态固态电解质电解质硫化物硫化物固态固态电解质电解质固态固态电解质材料三大技术路线电解质材料三大技术路线材料：材料：聚环氧乙烷、聚丙烯腈等优点：优点：高温下工作性能好，易大规模制备薄膜缺点：缺点：常温下电导率低，电化学窗口窄成本：成本：高材料：材料：LiPON、NASICON等优点：优点：循环性能良好，电化学稳定性高缺点：缺点：材料总体电导率较低，界面接触差成本：成本：低材料：材料：LiGPS、LiSnPS、LiSiPS等优点：优点：电导率高，工作性能表现优异缺点：缺点：易氧化，界面稳定性较差成本：成本：较低 选择聚合物路线的以欧美企业欧美企业为主，高能聚合物是未来的研发方向。国内企业国内企业较多选择氧化物路线，非薄膜型已尝试打开消费电子市场。硫化物路线受日韩企业日韩企业热捧，性能好且最适配全固态电池，但同时研究难度也最大。电导率低电导率高氧化物体系因研发成本和难度相对较低，较多新玩家和国内企业选择这一路线，也有望在半固态和准固态电池中应用最快实现规模化上车；从长远的角度来看，硫化物固态电解质虽然研发难度高，但因其优异的性能和巨大的潜力吸引实力和资本雄厚的电池玩家不断投入研发，头部玩家已有十几年的技术积累，一旦实现突破将形成高技术壁垒。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。24辉能科技从穿戴设备电池切入车用动力电池，持续迭代核心技术，产业化速度领先固态电池行业强手辉能科技从穿戴设备电池切入车用动力电池，持续迭代核心技术，产业化速度领先固态电池行业强手案例分析案例分析氧化物路线代表：辉能科技（氧化物路线代表：辉能科技（1/21/2）来源：辉能科技公司官网，公开信息，德勤分析专注于固态电池研发，目前主要靠融资手段进行研发布局专注于固态电池研发，目前主要靠融资手段进行研发布局辉能科技专注于研发氧化物固态电池氧化物固态电池，目前主要有三方面的核心技术，分别是分别是锂陶瓷电池技术（LCB）、多轴双极电池包（MAB）和主动安全机制（ASM）。目前辉能电芯中胶状物质的体积占比小于10%，重量占比小于4%，实现从准固态到全固态产业化大概只需要15%的微调，不存在大的技术难题，预定在在20232023年年进行全固态锂金进行全固态锂金属电池试产属电池试产，20242024年量产年量产。量产全固态电池将在IT产业试用后再应用到动力电池领域。固态电池布局起步早固态电池布局起步早转攻动力电池，开启产业化道路转攻动力电池，开启产业化道路规模化产能布局规模化产能布局2006年，辉能科技成立，成立之初创始人已确立将固态电池产业化的目标。2012年，推出软板固态电池。2014年，推出推出软包固态电池，并在消费者电子领域实现商业化运用。消费性电子及穿戴设备客户给辉能带来稳定的收入，并累积了小容量固态电池的量产经验。2017年，建成40MWh中试线并实现自动化卷式生产，走向量产的开端。2018年，发布BiPolar+技术，威马展示搭载辉能科技固态电池的样车。2019年，发布Multi Axis BiPolar+(MAB)车用固态电池包，陆续与蔚来、爱驰、天际等车企达成战略合作以实现规模化搭载目标，天际展示搭载辉能科技固态电池的样车。2020年，完成D轮融资，一汽产业基金参与其中，深化与一汽集团的合作。确定大陆区总部及全球产业基地项目落户杭州，规划2023年产能达到7GWh。2021年，正式推出CIP(cell is pack)技术。已与多家车企签订示范运营框架协议，每家规模约为3000-5000台，将会真实投入到市场。2022。欲了解更多信息，请联系德勤中国。25辉辉能量产规划路线清晰，稳步提升能量密度同时积极规划产能，计划于能量产规划路线清晰，稳步提升能量密度同时积极规划产能，计划于20222022年中期实现规模化上车搭载年中期实现规模化上车搭载案