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文 | 火石產(chǎn)業(yè)大腦
2022年是新能源汽車銷量大爆發(fā)的一年，國(guó)際能源署（IEA）公布2022年全球新能源汽車總銷量突破1000萬(wàn)輛。我國(guó)新能源汽車總銷量達(dá)到689萬(wàn)輛，占全球近七成份額，滲透率也超過(guò)25%，提前三年實(shí)現(xiàn)了20%的發(fā)展目標(biāo)，大大超出了業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者的預(yù)期。作為新能源汽車的心臟，動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)展得怎么樣？本文將從產(chǎn)業(yè)圖譜、技術(shù)進(jìn)展、技術(shù)路線、市場(chǎng)前景、競(jìng)爭(zhēng)格局、發(fā)展走向幾個(gè)方面一一分析。
動(dòng)力電池系統(tǒng)主要裝載于新能源乘用車和商用車上，用于提供行駛驅(qū)動(dòng)力。從能量承載介質(zhì)來(lái)看，目前主流動(dòng)力電池包括鋰電池、鈉電池和氫燃料電池等。
鋰電池主要由電池芯、BMS及相應(yīng)的電氣和結(jié)構(gòu)部件組成，其中，電池芯可分為正極、負(fù)極、隔膜、電解液、集流體五大部分。
圖1：鋰動(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)圖譜 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
鈉電池與鋰電池工作原理相似，結(jié)構(gòu)相近，電池芯同樣可分為正極、負(fù)極、隔膜、電解液、集流體五大部分。相對(duì)而言，鈉電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)參與者更少一些。
圖2：鈉動(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)圖譜 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
氫燃料電池系統(tǒng)主要由電堆、儲(chǔ)氫罐、氫氣循環(huán)泵、空壓機(jī)及其他相應(yīng)的電氣和結(jié)構(gòu)部件組成，主要裝載于商用車。
圖3：氫燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)圖譜 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
自從十九世紀(jì)末法國(guó)人將鉛酸電池作為動(dòng)力電池造出了世界上第一臺(tái)可行駛的電動(dòng)車以來(lái)，至今已有100多年的時(shí)間。但真正意義上的現(xiàn)代動(dòng)力電池故事還是從鋰電池的大規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始。1997年，日本企業(yè)將原本用于電子產(chǎn)品的鋰電池裝載于汽車上，制造出了世界上第一臺(tái)鋰電池動(dòng)力汽車。
經(jīng)過(guò)二十多年發(fā)展，特別是近幾年，鋰電池在材料、配方、結(jié)構(gòu)等方面加速演進(jìn)，高壓、硅基、高鎳、摻錳、去鈷、半固態(tài)、低溫控制、快充等技術(shù)層出不窮，刀片電池、麒麟電池、彈匣電池、龍鱗甲電池、4680大圓柱電池等密集面世，單體能量密度從最初的不到100Wh/kg增加到200Wh/kg以上，寧德時(shí)代通過(guò)高鎳NCM技術(shù)、摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)、CTP成組技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)能量密度265Wh/kg的突破，千公里行駛里程也不再遙不可及；動(dòng)力電池成本也在一路波動(dòng)式下降，每千瓦時(shí)的動(dòng)力電池市場(chǎng)價(jià)格下降至千元以內(nèi)；電池被動(dòng)安全性能已得到了大大提升，針刺不起火、槍擊不爆炸，成為行業(yè)入門(mén)標(biāo)準(zhǔn)。
圖4：動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì) 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
相對(duì)而言，鈉電池成本更低，綜合成本比鋰電池低30%-40%，蜂巢能源第一代鈉離子電池原型樣件的能量密度已達(dá)到110Wh/kg，未來(lái)隨著能量密度和循環(huán)壽命的提升，在低速短程領(lǐng)域，鈉離子電池將成為鋰離子電池有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和替代者。
氫燃料能量密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燃油，更遠(yuǎn)高于鋰和鈉，且具有燃燒產(chǎn)物清潔和加注燃料速度快的優(yōu)點(diǎn)，是理想的動(dòng)力能源，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，是重要的發(fā)展方向。
目前，鋰電池技術(shù)更成熟，應(yīng)用也更為廣泛。但這并不意味著其他類型的動(dòng)力電池沒(méi)有發(fā)展空間。不同類型的動(dòng)力電池在能量密度、輸出功率、制造成本上各有特色，可適配于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，短期內(nèi)將并行發(fā)展。多技術(shù)路線布局也成為眾多車企的共同選擇。
圖5：不同類型電池優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
2022年，全國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)到260.94GWh，同比86%，裝機(jī)市場(chǎng)規(guī)模超2000億元。動(dòng)力電池裝機(jī)中，三元電池裝機(jī)105GWh，占比40%，較2021年下降13%，磷酸鐵鋰電池裝機(jī)155GWh，占比59%，氫燃料電池等裝機(jī)量合計(jì)小于1GWh，占比不到1%。
保守估計(jì)，到2025年全國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量將超過(guò)600GWh，裝機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)5000億元。
圖6：全國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量趨勢(shì)圖 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
其中，鋰離子電池系統(tǒng)將保持平穩(wěn)較快增長(zhǎng)，半固態(tài)/固態(tài)鋰、鈉離子、氫燃料電池系統(tǒng)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2025年，鋰離子電池系統(tǒng)、半固態(tài)/固態(tài)鋰電池系統(tǒng)、鈉離子電池系統(tǒng)、氫燃料電池系統(tǒng)等市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到4000億元、700億元、200億元、100億元。
表1：不同類型動(dòng)力電池市場(chǎng)預(yù)測(cè) 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
借新能源汽車發(fā)展之東風(fēng)，動(dòng)力電池企業(yè)開(kāi)始跑馬圈地，長(zhǎng)三角、粵港澳、川渝地區(qū)是研發(fā)和產(chǎn)能布局重點(diǎn)區(qū)域，從動(dòng)力電池企業(yè)已發(fā)布的2025年規(guī)劃產(chǎn)能來(lái)看，合計(jì)突破4TWh，規(guī)劃產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，需要較長(zhǎng)時(shí)間消化，從實(shí)際投產(chǎn)來(lái)看，部分企業(yè)開(kāi)工也嚴(yán)重不足，但與此同時(shí)，優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力電池卻存在供應(yīng)不足的情況，行業(yè)明顯呈現(xiàn)“總量過(guò)剩、結(jié)構(gòu)性短缺”的特征。
表2：動(dòng)力電池企業(yè)布局城市 來(lái)源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
市場(chǎng)集中度明顯提升。TOP10企業(yè)市場(chǎng)份額由2019年的86.9%上升至2023年Q1的94.6%，提升了7.7個(gè)百分點(diǎn)。TOP5企業(yè)市場(chǎng)份額由2019年的75.6%上升至2023年Q1的80%，提升了4.4個(gè)百分點(diǎn)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)份額明顯增加。TOP10中，國(guó)內(nèi)企業(yè)由2019年的4家增加至2023年Q1的5家，市場(chǎng)份額也大幅增加。特別是寧德時(shí)代市場(chǎng)份額由27.9%增加至35%，長(zhǎng)年占據(jù)全球出貨量第一位。比亞迪也由9.5%增加至16.2%，超越LG、松下，躍升至全球出貨量第二位。
圖7：2019年全球動(dòng)力電池裝機(jī)市場(chǎng)份額
圖8：2023年Q1全球動(dòng)力電池裝機(jī)市場(chǎng)份額
通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，探尋能量密度的天花板、追求電池的本質(zhì)安全仍將是電池企業(yè)發(fā)展的主線任務(wù)，同時(shí)，平衡技術(shù)先進(jìn)性與成本之間的關(guān)系，甚至部分犧牲技術(shù)的先進(jìn)性以實(shí)現(xiàn)低成本和市場(chǎng)可接受也是動(dòng)力電池企業(yè)必須考慮的選項(xiàng)。
適度的產(chǎn)能過(guò)剩有助于激活市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但產(chǎn)能大量過(guò)剩將造成資源浪費(fèi)，不利于行業(yè)的健康發(fā)展，動(dòng)力電池企業(yè)從“卷產(chǎn)能”轉(zhuǎn)向“卷創(chuàng)新”，行業(yè)從無(wú)序發(fā)展走向規(guī)范發(fā)展是必然選擇。
伴隨動(dòng)力電池技術(shù)越來(lái)越成熟，技術(shù)層面的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范也提上議事日程，如動(dòng)力電池規(guī)格尺寸標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。同時(shí)作為動(dòng)力電池第一方陣國(guó)家，建立“動(dòng)力電池中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”也是我國(guó)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、構(gòu)筑核心能力的必然選擇。
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