电池专家最新会议纪要2021-11-12

调研时间：2021/11/12

本文转载自网络

文|首创期货张小凯有色金属研究团队

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介绍

1. 特斯拉松下4680对中国动力电池领域的影响：

去年9月份发布，说法是颠覆汽车动力电池行业的产品。但从行内人的理解，不是一个颠覆性的技术，因为特斯拉最早的18650-18mm直径，65mm高度的圆柱电池，和笔记本电脑电池是一样的，把成干上万个电池串并联放在电车里。后来发布的21700-直径21mm，高度70mm ,单体能量更大一些。而4680就是进一步做大，直径46mm，高度80mm，依然是圆柱电池，大单体。单体能量提升5倍，续航里程16%，输出6倍，成本降18%。降本是通过增大单体电池的容量，来降低后期封装、电池管理和冷却部分的成本一因为单体更大，封装减少，冷却更加简单。功率提高6倍，主要是用了无极耳的技术（极耳是正负极出来的引线），通过电极两端的铜覆导电材料，来直接导电，因此接触面接更大，内阻减少，输出功率提升；同时也降低了生产成本。

从电池本身来看，对国内电池企业的影响并不是冲击性的，因为国内大部分是方形电池（市场占比80% ），如宁德和国轩都是方形电池，圆柱和软包在国内市场占比仅各为10%。方形电池的集成度更高，因为可以紧密堆积，但对应的是冷却系统要求更高，因为电池距离更近，散热难度增加；特斯拉是用水冷技术，国内大部分是用风冷技术，因为国内的水冷还没做到特斯拉的水平。

整个续航里程提高16%，其实也不算特别大的提升，因为国内的电池每年续航里程也在提升，只是技术路线不同。国内没必要追随这个4680的路线，因为其也会出对应的电池管理和冷却系统来配套，而国内主要是以方形电池为主，体系也很成熟，不比圆柱电池差。能量密度不可能提高5倍，因为只是单体做大了，从能量密度角度看是相当的，最多提高了一点，只是容量提高了5倍。

因此综合来说，对国内电池领域的影响没有那么大。国内的方形电池也能做到大容量，如宁德时代有了40ah和60ah , 一个电池是几十个4680的容量。

2. 钠离子电池技术：

近几年较热的电池替代技术，钠电池和锂电池的工作原理一样，只是将锂替换成钠。

钠离子的个头比锂离子大，正负极间迁移没有锂离子那么容易，因此对正负极材料提出了更高的要求。且其元素本质（电化学位低），导致比锂离子电池的能量密度低。但钠离子资源丰富，量产后成本可以做到更低。因为锂离子电池的原材料每年成本都在上升，如果未来包括储能领域都用锂电，锂资源不够用，成本较高。而钠矿的丰度是锂的1000倍。问题是钠离子是新的技术，不是很成熟。

目前钠离子电池的正极：层状金属氧化物（钠锰氧，钠镍氧，钠钴氧）；磷酸盐体系；普鲁士蓝体系（有机物正极材料）。我们认为层状材料是最容易实现量产的正极材料体系。

负极传统锂电用的是石墨，而钠没办法嵌入石墨，但可以嵌入硬碳。硬碳的成本和石墨差不多，成本在负极不增加。

隔膜变化不大，六氟磷酸锂换成六氟磷酸钠（成本也低一些），添加剂有一点不同。有部分可以用高氯酸钠，比六氟磷酸钠成本更低。

集流体锂电正极用铝箔，负极用铜箔，钠电正负极都可以用铜箔，成本可以进一步降低。

制造工艺上讲，基本和锂电一致，如果大规模生产钠电池，可以用锂电的生产线，没有太多的重置成本。

钠离子最大的优势还是成本，而在高端电动车等这种空间受限的场景，没法和锂电比。主要应用领域还是大规模储能，低速车如物流车，小型除草机等；包括一些低端车，如重卡等对重量没有要求的场景。

最大的问题还是技术不是很成熟，材料还没有形成很成熟的体系。虽然普遍认为金属氧化物正极最有前景，但具体元素组分是什么，还没有定论，现在有几家在尝试产业化，但目前其组分都不太一样，还需要1-2年去实践。负极的硬碳，也还没形成产业链和量产的上游厂家，尚未形成规模化。因此正负极材料的产业链还需要完备。

钠离子电池循环寿命，做的好的可达循环1000+次，和锂电比还是有差距。锂电存在的安全问题，钠电也都存在，因为材料体系相似。

国内做钠离子电池做的好一点的有：宁德时代，中科海钠（中科院物理所孵化）和钠创新能源。钠离子未来肯定在很多应用场景可以取代锂电，但还要3-5年去完善产业链和材料。钠创新能源投资15亿，年产8万吨的产线,这对整个产业来说，是一个好消息。

Q&A

Q1

更大产业的角度，宁德时代、LG、松下等从市场和规模是否有大致的了解。中国电池各方面供应完善，这么大的产业他们会心甘情愿的让岀吗？

从全球锂电池的生产商和市场格局来看，目前国内十分有竞争优势，因为国内产销占全球50%以上。从国际市场来看，今年上半年海外市场（不含中国），LG化学和松下大概各占30%，三星SDI占10% ，宁德时代排第四（约9% ）。宁德时代在海外市场有提升，如宝马等也开始使用，未来预计有进一步提升。在国内,宁德时代绝对龙头，占50%。整个市场看，宁德时代大部分市场在国内，但凭借国内市场，宁德时代在全球的市占率也到了第一。技术上讲，国内的龙头电池企业技术也不比海外差，只是技术路线不一样。宁德的方形和松下的圆柱各有优劣，没有好坏之说，只看谁能做的更好。16、17年的时候，高端电池国内比海外龙头还是有差距，但这几年已经追上来了。也因此宁德这几年在保证国内市占率的情况下，海外市占率也是在提升的。

Q2

是否最终电池会走向性能差不多，和无差异的大宗商品类似，拼价格、规模和管理能力？利润会下降？如果技术上没有什么突破,投资人为什么这么追逐这些尚未量产的新型电池公司？

高能量密度的锂离子电池技术含量是非常高的，每家都有自己的一些技术特点并不是同质化的竞争,只是看每家的技术特点发挥到什么程度。现在也不断有电池的创新出来，如刀片电池等，各家也在投入硏发。未来还是看哪家公司能不断的提升能量密度，以及在封装、管理、冷却等方面有不断地突破，这是看其有没有竞争力的地方。

动力电池的门槛还是比较高的，一般的公司很难因为大量资金的投入就能直接把市场接进来。

市场新闻不断会有新技术新闻出来，有人投资说明是有潜力的，但最后能不能实现很难去讲。

要在锂离子电池上面要有很大的颠覆性的突破，没有时间积累，直接从无到有，以个人的经验来看是非常难的。从现在的技术路线方面去循序渐进的突破是更为靠谱的。

Q3

钠离子电池循环次数1000次，这相较锂离子其实非常差，如何使用?

现在的材料没有完全确定，锂电的正极是三元（NCM或者NCA ）；钠电应该是要以锰基为主，替代一些铁/镍/钴。我们也做过铁锰/镍锰/钴锰基的电池，现在实验室最好能做到1500-2000次的水平，大致和现在的锂离子电池相当。如果期望钠离子电池循环上万次，目前我们看到的结果是，从现有的材料体系上难以实现的。因为钠离子体积比锂离子大，其
在正极嵌入脱出多次，会导致正极结构不可逆的变化，要维持这个结构的稳定还是很有挑战的。随着技术的优化，我们相信循环寿命能有进一步提升，最终做到和锂离子电池相当的水平还是有可能的。如果使用磷酸盐体系，其循环寿命可以更高一些，相较氧化物体系，有可能到5000次或者上万次，但这个体系的问题是能量密度低，要看取舍了。

Q4

实验室才能做到循环2000次，是否离商业化还远？宁德储能的循环能做到12000次，其和LFP比能量密度低，那其有什么优势？

如果用磷酸盐体系的钠电，也可以做到上万次。能量密度只是略低，低20%左右。

Q5

单GWH的隔膜用量，圆柱和方形比差多少？

相当的，体积没有太大变化。

Q6

硬碳的生产厂商还是现在的负极厂商吗？别的产业不用硬碳吗？

现在还不知道，因为目前还没有大规模量产硬碳的企业。硬碳目前用的比较少，有些工业可能用到，但用量都不大，不像电池产业这样需要上万吨。而且如果针对电池做硬碳，可能还需要一些工艺上的优化。

Q7

固态电池商业化时间表？

主要特点是把电解质换成液体，更稳定，节省成本并减轻重量。原来电解液占到20%的重量，同时能量密度和安全性都提升（因为很多起火燃烧都是因为电解液）。问题是技术上不成熟（成本还未完全降低。

技术上，固态电池从正负极材料上可以用现有体系，主要是固态电解质方面，目前为止还未有哪家能实现和现在的电解液同样效果的。氧化物：结构稳定，但离子传导率低。硫化物：离子电导率高（比电解液低一个数量级），但化学结构稳定性差，导致容量衰减。

现在很多企业不做全固态，而做半固态或准固态，通过这种折中的方式，有一些效果，但还没达到大规模量产的能力，且这种做法使得成本也很难降下来。我认为固态电池要成熟商业化，还要5-8年。固态电解质的材料体系还没有确定，因此最后的成本也不好说，现在来看成本很难降到很低。因此固态电池是一个电池方案，但未来能不能大规模取代现在的锂电，还是画个问号，关键还是看固态电解质的材料是否能有突破。

Q8

铁锂和三元的比较，今年是铁锂的大年，日韩系的电池厂也有可能做。三元未来也可能进一步性能上升和成本下降，磷酸铁锂今年的表现是昙花一现还是未来和三元会此消彼长？

技术上有各自的特点，很难说谁完全取代谁，三元的优势在于能量密度，在一些体积受限且对能量密度有要求的场景适用。缺点是镍钴等原材料价格越来越高，成本很难控制。LFP的原材料资源还是很丰富的，成本可控，但短板是能量密度较低，因此在这种不受限空间的应用场景是有优势的，如电动大巴（可把电池包放在车顶），重卡等。

未来市场我认为LFP和三元会并驾齐驱，各自有自己的应用场景。而且未来随着电动无人机，分布式储能等移动储能需求会越来越大，具体应用看具体需求。

Q9

大圆柱电池的正负极材料是否可能会有变化出现？

圆柱电池和方形电池的材料差不多，只是封装方式不同。松下是因为一直做圆柱电池，改技术路线成本很大，因此4680也只是把单体做大。国内一直是方形电池的技术路线，因此也不去特意追赶圆柱了。但特斯拉确实冷却系统做的好，因此敢用高镍的。

Q10

硅基负极？

硅基负极，结构上差不多，硅的含量不超过10%。这个技术成熟度也不是特别好。硅负极的研究也已经有十几年了，硅的能量密度比石墨高很多，但硅的循环寿命非常差，很快会膨胀衰减。现在负极硅含量不会超过10%，超过了电池就用不了。掺了后循环寿命会降低，且会存在安全性隐患。

Q11

国内也在尝试圆柱？

这也是多方向的发展，国内大概也有10%的圆柱电池的产能。虽然我们做的还是和松下有差距，但国内也没有放弃，也在做研发。国内的电池硏发投入非常大，可能几年后国内圆柱体系的冷却管理等做的也不比松下差。

END

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