2 新能源電池未來格局：一大支柱，兩大場景，多元化技術(shù)發(fā)展
 

“十四五”期間將是新能源快速發(fā)展，大規(guī)模對傳統(tǒng)能源形成替代，逐步形成環(huán)保和成本優(yōu)勢的重要時期。一方面，中國仍將作為世界上最大的動力電池生產(chǎn)基地，延續(xù)發(fā)揮動力電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，實現(xiàn)動力電池裝機(jī)量突破式增長、動力電池全價值鏈跨越發(fā)展。另一方面，中國將在氫燃料電池、固態(tài)電池等領(lǐng)域超前實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，拓展新能源車商用領(lǐng)域應(yīng)用空間和場景，繼動力電池之后將繼續(xù)突破形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)。
 

中國電池行業(yè)將會形成“一大支柱，兩大應(yīng)用場景，多元化技術(shù)發(fā)展路線”的發(fā)展格局。具體來看：
 

一大支柱是指：以磷酸鐵鋰和三元鋰電池等為代表的動力電池發(fā)展將繼續(xù)作為新能源電池產(chǎn)業(yè)第一大支柱。
 

兩大應(yīng)用場景是指：基于現(xiàn)有動力電池技術(shù)成本優(yōu)勢，加速推動新能源乘用車應(yīng)用場景落地；并以氫燃料等燃料電池為切入點(diǎn)，豐富和擴(kuò)展新能源乘用、新能源商用應(yīng)用場景。
 

多元化技術(shù)發(fā)展路線是指：以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)，將補(bǔ)充豐富新能源電池市場發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。
 

2.1 一大支柱：動力電池已步入商業(yè)化量產(chǎn)，實現(xiàn)跨越式發(fā)展
 

當(dāng)前磷酸鐵鋰和三元鋰等動力鋰電池技術(shù)應(yīng)用在乘用純電動和混動汽車中占絕對主導(dǎo)地位，已處于商業(yè)化量產(chǎn)階段，是支撐新能源汽車發(fā)展的第一大支柱。
 

全球動力電池鋰電池2021年累計裝機(jī)量296.8GWh，同比增長102.3%。預(yù)計到2025年，全球汽車裝機(jī)規(guī)模約達(dá)1000GWh以上，僅中國汽車電池裝機(jī)量約達(dá)600GWh以上規(guī)模；到2030年，全球裝機(jī)規(guī)�；�?qū)⑦_(dá)2000GWh以上，未來增量空間顯著。
 

2.1.1 動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況——三元電池和磷酸鐵鋰電池雙雄并立
 

    動力電池構(gòu)成主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜，其中正極材料約占電池總成本40%，決定了電池的容量壽命等核心性能。
 

動力電池通過鋰離子“正極→負(fù)極→正極”的運(yùn)動狀態(tài)實現(xiàn)充放電工作，充電時，電池正極上生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極碳層結(jié)構(gòu)的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。使用電池時，負(fù)極碳層中的鋰離子脫出運(yùn)動回正極�；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
 

動力電池技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入加速商業(yè)化量產(chǎn)階段，其中三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池雙雄并立。
 

三元電池是指以鎳、鈷、錳聚合物作為正極材料的鋰離子電池，其中，鎳可提升電池的體積能量密度，從而提升續(xù)航能力，高鎳三元電池成為三元電池能量密度升級的一個發(fā)展方向；鈷決定了電池的充放電性能，也可以提升電池穩(wěn)定性、延長電池壽命。三元電池可實現(xiàn)最大能量密度高，充放電效率高，低溫性能更好，因此在純電續(xù)航里程和應(yīng)用地域更廣泛；但其高溫性相對較差，高溫條件下安全性有待提升。
 

磷酸鐵鋰電池是指以鋰、鐵、磷和碳等元素為主要原料的正極材料電池。磷酸鐵鋰電池成本相對較低，耐高溫，安全性能更好、使用壽命較長；但其低溫性能和總能量密度有待提升。
 

我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：
 

2015年前，磷酸鐵鋰電池因成本、安全性和循環(huán)壽命優(yōu)勢，是主流廠商選擇的技術(shù)布局路線，裝機(jī)占比最高超過70％；
 

2017年前后隨著政策對高能量密度電池補(bǔ)貼力度加大，三元電池取得較大發(fā)展，階段性成為市場主流；
 

2021年以來，磷酸鐵鋰和三元電池產(chǎn)量格局再度出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。隨著政策補(bǔ)貼退坡，磷酸鐵鋰電池安全性和成本綜合優(yōu)勢再度凸顯。尤其是伴隨寧德時代CTP和比亞迪刀片電池等技術(shù)應(yīng)用，磷酸鐵鋰電池能量密度突破發(fā)展，未來或再度成為市場主流。2021年全年，磷酸鐵鋰電池裝車量累計79.8GWh，占動力電池總裝機(jī)量的51.7%，特斯拉、比亞迪、上汽、小鵬汽車等汽車廠商均大規(guī)模采用磷酸鐵鋰電池，預(yù)計磷酸鐵鋰電池占比到未來幾年將會提升到70%-80%以上。
 

2.1.2 動力電池競爭格局——國產(chǎn)電池全球份額占據(jù)絕對優(yōu)勢
 

全球動力電池產(chǎn)能仍集中于中、日、韓三國，全球出貨量占比連續(xù)多年保持90%以上。其中，前兩大巨頭企業(yè)寧德時代、LG新能源電池全球裝機(jī)占比達(dá)50%以上，松下、比亞迪和SK緊隨其后，2021年裝機(jī)占比分別約在12%、10%和6%。
 

國內(nèi)電池企業(yè)經(jīng)過多年積累，技術(shù)和產(chǎn)能優(yōu)勢凸顯，國產(chǎn)電池全球份額已占據(jù)絕對優(yōu)勢。自2015年趕超日本成為全球最大的動力電池生產(chǎn)國后，連續(xù)多年在全球占比份額仍不斷上升，多年國產(chǎn)電池全球裝機(jī)占比50%以上，未來或持續(xù)有所突破。
 

技術(shù)方面，中國動力電池廠商技術(shù)積累優(yōu)勢明顯，各項發(fā)明專利領(lǐng)先世界。例如比亞迪的專利發(fā)明刀片電池，在電池模組與電池倉的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域創(chuàng)新，續(xù)航里程和使用壽命更長，針刺后無明火、無煙,表面溫度為30-60℃,在傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的基礎(chǔ)上大幅提升了安全性能。
 

產(chǎn)業(yè)鏈方面，中國各大動力電池廠商的上下游產(chǎn)業(yè)鏈資源配置與布局合理，上下游產(chǎn)業(yè)鏈整合加速。上游持續(xù)加強(qiáng)資源調(diào)用，下游進(jìn)一步發(fā)展客戶關(guān)系。如寧德時代大力布局鋰電產(chǎn)業(yè)鏈，并通過簽訂長期合作協(xié)議、開展海內(nèi)外收購、及設(shè)立合資公司等方式快速完成上下游的布局，2021年完成對加拿大鋰業(yè)公司Millennial的競購。下游客戶合作方面，比亞迪利用自身技術(shù)優(yōu)勢，和海外整車廠商如特斯拉、豐田開展電池供應(yīng)合作，刀片電池出海節(jié)奏加速。
 

產(chǎn)能方面，中國動力電池廠商產(chǎn)能投放進(jìn)入加速階段，海外產(chǎn)能投放優(yōu)勢明顯。中汽數(shù)據(jù)《2021節(jié)能與新能源汽車發(fā)展報告》預(yù)計2022年我國汽車動力電池產(chǎn)能有望達(dá)到358GWh。到2025年，寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、中航鋰電、國軒高科產(chǎn)能約將達(dá)627GWh、180GWh、186GWh、88GWh、48GWh。海外產(chǎn)能拓展方面，當(dāng)前寧德時代為寶馬、大眾、戴姆勒、沃爾沃及博世等多家歐洲汽車行業(yè)巨頭供貨，2018年寧德時代在德國圖林根設(shè)立電池生產(chǎn)基地，2022年后形成14GWh產(chǎn)能，未來海外產(chǎn)能擴(kuò)展步伐亦將進(jìn)一步加速。未來，寧德時代、比亞迪、中航鋰電、國軒高科、遠(yuǎn)景動力、億緯鋰能、蜂巢能源等一批代表性電池企業(yè)發(fā)展速度和全球地位將進(jìn)一步提高。
 

2.1.3 動力電池市場展望——四大發(fā)展趨勢：新能源主力軍、成本優(yōu)勢凸顯、技術(shù)優(yōu)勢迭代、回收利用“新藍(lán)海”
 

未來新能源動力電池行業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)四大趨勢：
 

一是在未來5至10年內(nèi)，動力鋰電池仍將主導(dǎo)新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是新能源車電池的“主力軍”。動力電池將在新能源電池整體產(chǎn)業(yè)中保持產(chǎn)品技術(shù)、量產(chǎn)成本和產(chǎn)業(yè)鏈配套等慣性優(yōu)勢，步入滲透高增、加速發(fā)展的快車道。動力鋰電池目前是最成熟的一條技術(shù)路線，在能量密度、批量化量產(chǎn)成本、循環(huán)壽命等綜合評估體系中與整車的匹配度高，仍將是未來新能源車滲透率迅速提升的助推器。
 

二是動力電池技術(shù)日趨成熟，量產(chǎn)成本下降優(yōu)勢逐步凸顯。據(jù)EVTank發(fā)布的《中國鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2021）》顯示，汽車用動力鋰電池的價格由2011年的3800元/KWh下降到2020年的578元/KWh，量產(chǎn)電池的能量密度由2011年的80Wh/kg上升到2020年的270Wh/kg。2021年受全球大宗商品漲價影響，動力電池使用的原材料如碳酸鋰、六氟磷酸鋰等產(chǎn)品價格階段性波動較大，對整體電池成本階段性有所抬升�？偟膩砜矗�未來一段時間，在批量化量產(chǎn)規(guī)模效益優(yōu)勢，以及能量密度技術(shù)提升等因素作用下，預(yù)計汽車用動力電池成本仍將保持大約年均5%左右的降幅，成本優(yōu)勢下將助推新能源車對傳統(tǒng)燃油車替代優(yōu)勢進(jìn)一步顯現(xiàn)。
 

三是基于現(xiàn)有動力電池技術(shù)優(yōu)勢迭代，促進(jìn)新型電池技術(shù)興起。國務(wù)院《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035）》中，明確要求“加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。固態(tài)電池將包括正極、負(fù)極、電解質(zhì)三大材料，未來固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將基于現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池技術(shù)，實現(xiàn)“液態(tài)－半固態(tài)－固態(tài)”的轉(zhuǎn)變，逐步完成對電解液隔膜和正負(fù)極材料的替代。中汽數(shù)據(jù)預(yù)計，全球固態(tài)電池有望2030年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
 

四是基于動力電池回收循環(huán)利用和梯級利用的“新藍(lán)海”細(xì)分市場發(fā)展空間廣闊。動力電池最大使用年限一般為5-8年，其中電池衰減在20%以內(nèi)為有效動力電池，有效使用年限約為4-6年。2016年以來全球動力電池裝機(jī)進(jìn)入加速階段，對應(yīng)的2021年以后存量動力電池加速“退役”。據(jù)Trend Force研究顯示，2025年預(yù)計中國動力電池報廢量將達(dá)91GWh。據(jù)Markets and Markets預(yù)測，預(yù)計2025年全球動力電池回收行業(yè)規(guī)模將達(dá)到122億美元，到2030年達(dá)181億美元，動力電池回收循環(huán)利用和儲能等領(lǐng)域梯級利用等領(lǐng)域市場空間廣闊。
 

2.2 兩大場景：動力電池加速乘用場景落地，氫燃料電池擴(kuò)展商用空間
 

動力電池和氫燃料電池均是新能源電池領(lǐng)域重要技術(shù)路線。未來動力電池和氫燃料電池將加速新能源應(yīng)用兩大場景落地：一是動力電池加速新能源車在城市、短途等乘用領(lǐng)域場景進(jìn)一步落地，二是氫燃料電池大幅擴(kuò)展新能源車在長途、大型等商用領(lǐng)域的應(yīng)用空間。
 

商用車碳排放占比高，發(fā)展新能源商用車對雙碳目標(biāo)的達(dá)成至關(guān)重要。從全球碳排放占比看，據(jù)IEA統(tǒng)計，交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)是繼電力熱力供應(yīng)后第二大碳排放來源，年排放為82億噸，占比為24.6%。而從交通運(yùn)輸碳排放結(jié)構(gòu)占比看，傳統(tǒng)商用車雖在總體汽車保有量中占比小，但燃油消耗量大、污染排放量高。2021年全國汽車保有量約3億輛，其中載貨類商用汽車保有量約3000萬輛，占比僅11％，但碳排放量占比卻高達(dá)50％以上，因此發(fā)展商用新能源車電池技術(shù)、擴(kuò)展新能源應(yīng)用場景，對實現(xiàn)雙碳目標(biāo)至關(guān)重要。
 

商用車較乘用車相比整體電動化水平低，以氫燃料電池為切入點(diǎn)，發(fā)展適合商用車的新能源電池是提升商用車滲透率的關(guān)鍵所在。當(dāng)前新能源汽車產(chǎn)銷仍以乘用車為主，2021年全年，新能源乘用車滲透率達(dá)14.8%，12月單月滲透率達(dá)22.6%。對比下，2021年新能源商用車滲透率為3.89%，不足4%。從結(jié)構(gòu)看，商用車中客車滲透率相對高，而貨車滲透率較低。新能源商用車滲透率較低的原因有兩個方面，一是因為商用車由于自身自重大和對遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)男枨螅瑢﹄姵厝萘�、電池續(xù)航能力、電池充電速度有較高的標(biāo)準(zhǔn)；二是2017年后對新能源商用車存在一定補(bǔ)貼退坡。
 

未來以發(fā)展氫燃料電池商用車作為發(fā)展新能源商用車領(lǐng)域的切入點(diǎn)，解決商用車電池里程和充電時間“焦慮”，發(fā)展更多適合商用車的新能源電池，對提升未來新能源商用車滲透率至關(guān)重要。
 

2.2.1 氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況——產(chǎn)業(yè)化預(yù)期提前
 

氫燃料電池系統(tǒng)由電堆、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、空壓機(jī)構(gòu)成。其中燃料電池堆棧即電堆為電池內(nèi)部重復(fù)單元，是最關(guān)鍵、最昂貴的部分之一。電堆由膜電極組件和雙極板構(gòu)成。雙極板包括燃料電極和空氣電極，膜電極組件包括電解質(zhì)膜和催化劑。氫氣循環(huán)系統(tǒng)將氫氣罐中的氫氣從高壓條件轉(zhuǎn)移到低壓條件，并輸送至電池堆棧�？諌簷C(jī)通過空氣凈化系統(tǒng)清除顆粒物和其他雜質(zhì)，以增加供應(yīng)潔凈度。
 

氫燃料電池?zé)o需燃燒，而通過將儲氫罐中的氫氣和空氣中的氧氣轉(zhuǎn)換成水這一化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，是一種能產(chǎn)生電能、水和熱量的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置。將氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。
 

氫燃料電池其本身具備零排放、零污染、無噪音、充氫快、續(xù)航強(qiáng)等優(yōu)勢特點(diǎn)。相較于純電動力電池，氫燃料電池在質(zhì)量能量密度、體積功率密度、充氫效率方面具備優(yōu)勢。
 

質(zhì)量能量密度方面，氫氣約為140Mj/Kg，遠(yuǎn)超煤、汽油、柴油、天然氣水平，較動力鋰離子電池亦有顯著優(yōu)勢。
 

體積功率密度方面，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)線路圖2.0》，2025年商用、乘用氫燃料車電堆體積功率密度分別有望達(dá)2.5KW/L、4KW/L以上。
 

補(bǔ)充燃料時間方面，氫燃料電池可以極大緩和充電時間“焦慮”，加氫時間一般在5分鐘內(nèi)，續(xù)航里程能達(dá)到600公里以上。
 

我國氫燃料電池發(fā)展經(jīng)歷了以下階段：
 

2017年起，國家陸續(xù)出臺政策推動氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2017年公布《中國燃料電池汽車發(fā)展路線圖》、2019年《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》分別對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)路線作出指引。
 

2020年，氫燃料電池加速進(jìn)入示范導(dǎo)入期。2020年出臺《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》確定了以商用車為抓手，約定示范的期限、城市群、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)及獎勵支持力度。氫燃料電池客車?yán)m(xù)駛里程、百公里氫耗量、最高車速等指標(biāo)，商用車燃料電池系統(tǒng)額定功率、功率密度、冷啟動溫度、壽命等指標(biāo)，均實現(xiàn)或超額完成目標(biāo)，商用車燃料電池系統(tǒng)多項技術(shù)指標(biāo)與國際先進(jìn)技術(shù)水平同步，實現(xiàn)了電堆、壓縮機(jī)、變換器、氫氣循環(huán)裝置等關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化。
 

2021年后，包括技術(shù)路線、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和示范應(yīng)用方案在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)商業(yè)化發(fā)展思路更加清晰。2021年10月，國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動方案》指出“大力推廣新能源汽車，推動城市公共服務(wù)車輛電動化替代，推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運(yùn)車輛”。2021年11月，國務(wù)院《關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》特別提出“要持續(xù)打好柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)，深入實施清潔柴油車（機(jī)）行動，全國基本淘汰國三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)汽車，推動氫燃料電池汽車示范應(yīng)用，有序推廣清潔能源汽車”。
 

2.2.2 氫燃料電池參與者格局——格局未定，未來具備技術(shù)和市場先發(fā)優(yōu)勢企業(yè)勝率空間廣闊
 

當(dāng)前全球氫燃料電池領(lǐng)域競爭格局未定，部分企業(yè)已具備先發(fā)優(yōu)勢。一方面，氫燃料電池涉及的產(chǎn)業(yè)鏈較長，上游包含制氫、加氫、儲氫、氫能產(chǎn)業(yè)裝備制造，中游包含燃料電池核心零部件制造，下游應(yīng)用于氫能整車制造領(lǐng)域。氫燃料電池參與廠商著手在上游資源和下游客戶領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局都將對未來競爭格局形成影響。另一方面，當(dāng)前全球氫燃料電池發(fā)展應(yīng)用尚處于商業(yè)化早期，尚未形成類似寧德時代、LG新能源在動力電池領(lǐng)域具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢的龍頭企業(yè)，市場參與者競爭格局將在未來較長時間處于不穩(wěn)定狀態(tài)，具備技術(shù)先發(fā)、市場和資源卡位優(yōu)勢的企業(yè)未來勝率空間廣闊。
 

從海外企業(yè)布局來看，部分加拿大、美國、日韓企業(yè)均著手于氫燃料電池研發(fā)。總部位于加拿大的Ballard和Hydrogenics公司、美國Plug Power公司等為全球氫燃料電池制造廠商。Ballard是零排放質(zhì)子交換膜燃料電池生產(chǎn)商，其客戶主要包括奔馳、奧迪、大眾等整車制造商以及軍工、叉車企業(yè)，2018年濰柴動力通過投資成為其大股東。Hydrogenics公司主營業(yè)務(wù)包括燃料電池及水電解制氫設(shè)備，并為客戶提供儲能整體解決方案，在德國、比利時、美國均有生產(chǎn)基地。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于以阿爾斯通、液化空氣集團(tuán)為代表的下游大型交通運(yùn)輸作業(yè)企業(yè)中，為阿爾斯通的CoradiaiLint客運(yùn)列車開發(fā)和實施氫燃料電池系統(tǒng)。該公司于2019年被美國建筑機(jī)械與重型卡車企業(yè)康明斯收購。美國PLug Power氫燃料電池叉車產(chǎn)品在美保有量約為2.5萬輛，在歐洲保有量約為7000輛，在沃爾瑪、亞馬遜、聯(lián)合利華、通用汽車等大型企業(yè)車間中均有應(yīng)用。日韓車企如現(xiàn)代、豐田均在氫燃料電池汽車方面有所發(fā)力，現(xiàn)代推出氫燃料電池車NEXO，豐田推出氫燃料車Mirai，單次充氫續(xù)航里程可達(dá)1000公里以上。
 

從國內(nèi)企業(yè)來看，氫燃料電池參與者主要分為燃料電池廠商、整車企業(yè)和燃料電池系統(tǒng)集成類企業(yè)。
 

氫燃料電池廠商方面，主要有雄韜股份、國鴻氫能、重塑股份、新源動力等參與布局。雄韜股份成立較早，在國內(nèi)多地投資設(shè)立子公司推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與布局，投資制氫、膜電極、電堆等多家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，致力于打造氫能產(chǎn)業(yè)平臺，整合和拓展氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)資源。國鴻氫能是一家以氫燃料電池為核心產(chǎn)品的高科技企業(yè)，主要產(chǎn)品包括柔性石墨雙極板、電堆、燃料電池系統(tǒng)、燃料電池備用電源等。重塑股份除與豐田合作合作金屬板路線電堆技術(shù)外，也與富瑞氫能、嘉化能源合資，從事加氫站等氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營業(yè)務(wù)。
 

整車廠商方面，主要有長城汽車、上汽集團(tuán)、宇通客車等廠商參與氫燃料電池布局。長城汽車最早于2016年開始?xì)淙剂想姵匮邪l(fā)，并在2019年成立了未勢能源科技有限公司。未勢能源主要業(yè)務(wù)涵蓋燃料電池發(fā)動機(jī)及其核心零部件開發(fā)、低成本加氫站集成化解決方案等領(lǐng)域，并2020年發(fā)布了95kW 乘用車燃料電池系統(tǒng)發(fā)動機(jī)、最大可拓展至 150kW 的平臺化燃料電池堆及70MPa高壓儲氫瓶閥及減壓閥等產(chǎn)品，已于2021年12月完成A輪融資。上汽集團(tuán)則主要通過子公司捷氫科技進(jìn)行氫燃料電池核心技術(shù)的研發(fā)，目前具有第三代車用質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，且產(chǎn)品已應(yīng)用于大巴、乘用車和商用車多重車型中。
 

燃料電池系統(tǒng)集成類企業(yè)，主要有億華通、濰柴動力、大洋電機(jī)、江蘇清能等公司。億華通主要為商用車提供氫燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)的技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)，主要客戶包括宇通客車、北汽福田等整車制造商，并與豐田合作金屬板路線電堆技術(shù)。濰柴動力積極布局新能源動力總成業(yè)務(wù)，先后作為第一大股東參股加拿大巴拉德和英國錫里斯動力兩家世界領(lǐng)先的氫燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池技術(shù)公司，推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)布局。大洋電機(jī)氫燃料電池業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品包括氫燃料電池模組、氫燃料電池控制系統(tǒng)及系統(tǒng)集成等，其于2016年度認(rèn)購Ballard公司9.9%股權(quán)，通過引入國際技術(shù)和品牌逐步拓展燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)零部件等業(yè)務(wù)，目前已與中通客車、順達(dá)客車等整車廠合作開發(fā)多款燃料電池車型。江蘇清能重點(diǎn)發(fā)展以商用車為主的燃料電池電堆及系統(tǒng)，并與整車制造商和加氫基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)商進(jìn)行合作，其在美國成立的海易森汽車成功在納斯達(dá)克上市。
 

核心零部件方面，雪人股份于2015年通過公司旗下的并購基金投資4億元收購了瑞典OPCON核心業(yè)務(wù)兩大子公司SRM和OES100%股權(quán)，掌握了氫燃料電池空氣循環(huán)系統(tǒng)核心技術(shù)，并擁有瑞典品牌AUTOROTOR氫燃料電池雙螺桿形式空氣循環(huán)系統(tǒng)。目前已開發(fā)12 個型號燃料電池系統(tǒng)，為克萊斯勒、奔馳、通用、沃爾沃等眾多汽車生產(chǎn)商提供過燃料電池系統(tǒng)。
 

2.2.3 氫燃料電池市場展望——三大行業(yè)展望：商用化提速、自主率規(guī)�；�降成本、上中下游協(xié)同發(fā)展
 

受限于主客觀因素，當(dāng)前氫燃料電池在新能源領(lǐng)域滲透率遠(yuǎn)低于鋰電池，未來隨著技術(shù)進(jìn)步、量產(chǎn)和加氫基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步落地，氫燃料電池有望在新能源商用車領(lǐng)域大有所為。未來新能源氫燃料電池行業(yè)發(fā)展有三大展望：
 

一是氫燃料電池起步雖晚，但未來亦將步入商用化和產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段，市場可擴(kuò)展空間廣大。2015-2019年，我國燃料電池車市場初步有所突破，中汽協(xié)數(shù)據(jù)表示，期間年銷量從2015年的10輛上升至2019年的2737輛，年復(fù)合增長率為306.7%。2020-2025年，新能源燃料車和氫燃料電池進(jìn)入發(fā)展起步階段，2021年全國氫燃料電池汽車保有約6000余輛。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》的發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計到2025年，氫燃料電池汽車保有量有望達(dá)到10萬輛，氫燃料商用車年銷量約達(dá)1萬輛。十四五期間，氫燃料電池汽車增幅約達(dá)15倍。2030-2035年，燃料電池汽車保有量將約達(dá)100萬輛。
 

二是未來國產(chǎn)自主可控和規(guī)�；�提速，氫燃料電池成本下降，成為助推市場加速滲透的關(guān)鍵因素。一方面，未來國產(chǎn)自主可控率加速提升。2017年到2020年，我國燃料電池系統(tǒng)國產(chǎn)化率約從30%上升至70%，從掌握系統(tǒng)集成、雙極板技術(shù)，到電堆、膜電極等核心部件自主可控率大幅提升，未來質(zhì)子交換膜等核心材料加速研發(fā)將推動燃料電池國產(chǎn)化率將進(jìn)一步提升。另一方面，規(guī)�；瘜θ剂想姵爻杀鞠陆涤绊戯@著。與2010年以來鋰離子電池成本下降過程相似，規(guī)�；瘜⒊蔀橛绊懭剂想姵叵到y(tǒng)成本下降的助推因素，對燃料電池成本降幅空間約70%。
 

三是氫燃料電池將依托于氫能產(chǎn)業(yè)鏈，上中下游全方位協(xié)同發(fā)展。氫燃料電池市場發(fā)展是一項系統(tǒng)性工程，氫燃料電池商業(yè)化應(yīng)用加速需要相對完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈配套。氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游包括氫氣制取、氫氣純化、氫氣液化等環(huán)節(jié)，中游包括發(fā)展儲氫運(yùn)氫裝置，實現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)儲運(yùn)等，下游包括加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及氫的綜合應(yīng)用。氫燃料電池商業(yè)化迅速普及，需依托于氫能產(chǎn)業(yè)上中下游協(xié)同發(fā)展，上游獲得環(huán)保、成本低廉的氫能源，中游實現(xiàn)安全儲運(yùn)，下游實現(xiàn)大規(guī)模便利加氫�！吨袊鴼淠茉醇叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)計，到2050年氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過10萬億元。
 

2.3 多元化技術(shù)戰(zhàn)略布局：時代發(fā)展必然趨勢
 

近年來，以鈉離子電池、固態(tài)電池等為代表的新型新能源電池技術(shù)逐步得到發(fā)展。2021年7月寧德時代正式發(fā)布第一代鈉離子電池，單體能量密度達(dá)160Wh/kg，是全球最高水平。三峽能源將打造全球首條鈉離子電池規(guī)�；�量產(chǎn)線，于2022年正式投產(chǎn)。未來電池路線多元化是新能源時代必然發(fā)展趨勢。
 

一是發(fā)展各具特色，各顯優(yōu)勢的新型電池技術(shù)，有助于新能源電池在不同適用市場應(yīng)用拓展。例如未來發(fā)展固態(tài)電池，有助于進(jìn)一步提高現(xiàn)有動力鋰電池能量密度上限，克服遠(yuǎn)距離通行阻礙；發(fā)展氫燃料電池，可以極大程度擴(kuò)展新能源電池在商用貨車、客車、叉車等領(lǐng)域應(yīng)用。
 

二是發(fā)展多元化電池技術(shù)路線，可緩解原材料壓力。一方面，新能源電池和儲能需求爆發(fā)對鋰、鎳、鈷需求迅猛增長，另一方面，我國的鈷、鎳等資源探明儲量全球占比較低，其中鈷儲量約占全球1%，鎳儲量不足全球儲量的4%。因此發(fā)展例如高鎳低鈷、無鈷、鈉離子電池等新技術(shù)電池品類，走多元化技術(shù)路線可以一定程度減少對特定上游資源依賴，降低上游大宗原料供應(yīng)不穩(wěn)定性對電池廠商生產(chǎn)成本影響。
 

因此，以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)，將極大程度補(bǔ)充豐富新能源電池市場發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。
 

2.3.1 鈉離子電池：成本低廉、安全性高、低溫性能佳
 

鈉與鋰在元素周期表中處于同一族，鈉離子電池與鋰離子電池的工作原理相似，即通過鈉離子在正負(fù)極之間移動實現(xiàn)充放電過程。
 

鈉離子電池優(yōu)點(diǎn)主要在于成本低廉與安全性高，同時兼具低溫性能：
 

成本方面，一是鈉元素在地球含量高，鈉元素的獲得較鋰元素更為容易，二是鈉元素不與鋁發(fā)生反應(yīng)，電池正負(fù)極均可以選擇成本較低的鋁箔，因此總體成本相對低廉。
 

安全性能方面，若在鈉離子電池中采用集體流鋁箔，更不易氧化，電池可完全放電，從而使運(yùn)輸過程中更加安全。且鈉電池快充相較鋰電池更不易導(dǎo)致溫度過高起火事故，從而將具備更好的安全性能。
 

低溫性能方面，鈉電池在高低溫下都能保證較高的容量保持率，決定了其比磷酸鐵鋰電池在冬天放電性能更優(yōu)。
 

但是，對鈉離子電池而言，尋找低成本、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的正負(fù)極材料，以及更大程度增強(qiáng)其循環(huán)壽命，是其技術(shù)得到大規(guī)模推廣落地的重中之重。由于鈉離子的體積更大，對正負(fù)極材料的要求會更高，否則正負(fù)極材料容易在充放電過程中崩塌。此外，鈉離子電池的能量密度會更低，如何更大程度增強(qiáng)其循環(huán)壽命是需要繼續(xù)在應(yīng)用中提高解決的問題。未來鈉離子電池或會作為鋰電池的重要補(bǔ)充。
 

2.3.2 固態(tài)電池：熱效能表現(xiàn)佳、極限能量密度高、量產(chǎn)成本優(yōu)化空間大
 

固態(tài)電池是基于現(xiàn)有液態(tài)鋰電池技術(shù)，在其基礎(chǔ)上實現(xiàn)進(jìn)一步技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)“液態(tài)－半固態(tài)－固態(tài)”的轉(zhuǎn)變，逐步完成對電解液隔膜和正負(fù)極材料的替代。
 

固態(tài)電池優(yōu)點(diǎn)主要在于提高電池?zé)嵝�能表現(xiàn)、能量密度，未來量產(chǎn)后成本優(yōu)化空間較大：
 

熱效能方面，固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)將降低電池組對溫度的敏感性，較大程度降低電池短路可能，提高了電池使用壽命。
 

能量密度方面，固態(tài)電解質(zhì)同樣有利于提高電池正負(fù)極之間的電壓差，在匹配更加合適的正負(fù)極材料后，可較大程度提升鋰電池的能量密度。
 

成本控制方面，未來固態(tài)電池降成本的空間或比現(xiàn)有鋰電池更大，Bloomberg數(shù)據(jù)預(yù)計，2028-2035年，采用固態(tài)電池的電動車將增長37倍，而固態(tài)電池的成本將下降至40美元/KWh。
 

但是，對于固態(tài)電池而言，需要在電解質(zhì)、正負(fù)極材料、以及充導(dǎo)電效率方面取得突破。一方面，固態(tài)電池?zé)o法大規(guī)模量產(chǎn)的主要原因是未尋找到成本低、穩(wěn)定性高的固態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電池電極的鋰金屬的粉化與循環(huán)壽命的問題也需解決。另一方面，固態(tài)電解質(zhì)的電阻更高，導(dǎo)電率更低，電解質(zhì)材料與正負(fù)極之間連接不如液態(tài)電解質(zhì)緊密，所以在充電效率表現(xiàn)方面或需技術(shù)提升。未來隨著固態(tài)電池技術(shù)突破，疊加成本優(yōu)勢凸顯，鋰電池將會逐步過渡到半固態(tài)到固態(tài)的階段。
 

2.3.3 鋁空氣電池：比能量大、電池自重輕、環(huán)境友好性高
 

鋁空氣電池是以高純度鋁作為負(fù)極，以氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)，攝取空氣中的氧氣并以其作為正極，在電池放電時以氧和鋁生成氧化鋁的一種空氣電池。
 

鋁空氣電池優(yōu)點(diǎn)主要在于比能量大、電池自重輕、環(huán)境友好性高：
 

比能量和續(xù)航能力方面，鋁空氣電池理論比能量可達(dá)到8100Wh/kg，遠(yuǎn)高于當(dāng)今各類電池的比能量上限，因此采用鋁空氣電池車輛理論續(xù)航能力比現(xiàn)在現(xiàn)用電池種類強(qiáng)。
 

電池自重方面，鋁空氣電池質(zhì)量輕，可以減少車載負(fù)荷。
 

環(huán)境友好程度方面，鋁空氣電池生成的氧化鋁對人體和環(huán)境無害，可以將電池回收后進(jìn)行還原反應(yīng)，循環(huán)投入使用。
 

但是，對于鋁空氣電池而言，需要在放電速度、替換效率、以及電解質(zhì)膜解決方案等方面突破其自身短板。鋁空氣電池中電子只能從陽極流向陰極，導(dǎo)致鋁空氣電池需更換新的電池以實現(xiàn)持續(xù)使用，這就對電池替換技術(shù)和效率有較高要求。另外，未來鋁電池取得量產(chǎn)的主要條件之一是需要完善電解質(zhì)膜解決方案，既能保護(hù)金屬在堿液中的穩(wěn)定性，又能以離子的方式傳輸電流。未來鋁空氣電池技術(shù)突破不僅將影響電動汽車等行業(yè)，亦對軍用民用的應(yīng)急、備用領(lǐng)域需求有很大的意義。
 

3 新能源電池行業(yè)發(fā)展啟示
 

在全球“碳中和、碳達(dá)峰”的背景下，交通運(yùn)輸領(lǐng)域成為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的主戰(zhàn)場，汽車產(chǎn)業(yè)作為排放貢獻(xiàn)較高的產(chǎn)業(yè)，需要先行一步。而電池作為新能源汽車提供動力的核心部件，毫無疑問是新能源汽車的“心臟”。一是發(fā)展新能源汽車有利于維護(hù)國家能源安全。2021年我國加工原油70355萬噸，進(jìn)口原油51298萬噸，進(jìn)口量約占加工量的72.9%，對外依存度高。若新能源汽車逐步取代傳統(tǒng)燃油車，將降低原油總需求量，從而降低原油進(jìn)口量和對外依存度，有利于保證國家能源安全。二是動力電池技術(shù)迭代將深刻帶動新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展。產(chǎn)業(yè)鏈下游對于新能源汽車的需求在早期提振了動力電池的需求，但動力電池自身的技術(shù)更新和優(yōu)化也將反過來進(jìn)一步推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈其他部門發(fā)展；2021年，國內(nèi)動力電池四大廠商寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航、國軒高科總裝機(jī)量達(dá)到122GWh，同比增速超過150%，增長勢頭迅猛，這也大大帶動行業(yè)上游包括正負(fù)極、電解液、金屬元素開采等行業(yè)企業(yè)需求提升。三是有利于開辟新賽道，實現(xiàn)對于傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國的超越。美日歐等傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國在燃油車領(lǐng)域深耕已久，國內(nèi)汽車廠商在發(fā)展時具有先天劣勢，而動力電池尚處于研發(fā)應(yīng)用階段，具有廣闊的市場和發(fā)展空間，是國內(nèi)汽車廠商一次絕佳的彎道超車的機(jī)會。
 

未來中國電池行業(yè)將形成“一大支柱，兩大應(yīng)用場景，多元化技術(shù)發(fā)展路線”的發(fā)展格局。其中，以磷酸鐵鋰和三元鋰電池等為代表的動力電池發(fā)展將繼續(xù)作為新能源電池產(chǎn)業(yè)第一大支柱。此外，將形成基于現(xiàn)有動力電池技術(shù)成本優(yōu)勢，加速推動新能源乘用車應(yīng)用場景落地；并以氫燃料等燃料電池為切入點(diǎn)，豐富和擴(kuò)展新能源乘用、新能源商用應(yīng)用場景的兩大應(yīng)用場景。以及將形成以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)以補(bǔ)充豐富新能源電池市場的多元化發(fā)展。
 

發(fā)展新能源電池產(chǎn)業(yè)，需綜合考量和提高技術(shù)研發(fā)能力、產(chǎn)能供應(yīng)保障能力、制造綜合實力、加氫充電等基礎(chǔ)設(shè)施水平�；�于以上行業(yè)發(fā)展歷程和規(guī)律總結(jié)，對新能源電池發(fā)展有如下啟示：
 

在技術(shù)發(fā)展方面，一是加強(qiáng)系統(tǒng)短板技術(shù)攻關(guān)，對新能源電池行業(yè)整體發(fā)展至關(guān)重要。從正負(fù)極材料、電解液、隔膜等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域著手研究，有助于促進(jìn)電池性能在強(qiáng)度、重量、安全性、成本、壽命等核心指標(biāo)上顯著提升。二是針對布局解決上游鈷礦、鋰礦資源稀缺，拓展新電池技術(shù)儲備，可以促進(jìn)相關(guān)生產(chǎn)原材料如電池級碳酸鋰生產(chǎn)供應(yīng)穩(wěn)定。著手布局戰(zhàn)略性資源儲備，在一定程度上擺脫上游大宗原料供應(yīng)不穩(wěn)定性和成本限制，發(fā)展例如高鎳低鈷、無鈷、鈉離子電池等新技術(shù)電池品類，形成精細(xì)化、智能化、高值化退役動力電池循環(huán)利用體系，可以促進(jìn)綠色低碳、循環(huán)可持續(xù)和行業(yè)健康發(fā)展模式，并行解決原材料稀缺等問題。三是攻克氫燃料電池中關(guān)鍵部件，可以幫助氫燃料電池產(chǎn)業(yè)突破式發(fā)展。攻關(guān)如膜電極、燃料電池電堆、空氣供給系統(tǒng)等方面的技術(shù)難題，并提升可再生能源制氫比重，擺脫化學(xué)能源制氫對于原料要求的限制，可以幫助實現(xiàn)真正意義上的“零排放”。
 

在產(chǎn)能規(guī)劃方面，一是注重出海戰(zhàn)略布局，有助于國內(nèi)動力電池企業(yè)維持裝機(jī)份額絕對優(yōu)勢的同時，進(jìn)一步實現(xiàn)海外市場深度合作。出海布局可進(jìn)一步貼近下游整車生態(tài)、加強(qiáng)本土化產(chǎn)品供應(yīng)適應(yīng)能力，和海外部分汽車整車企業(yè)形成深度合作。二是在上游關(guān)鍵零部件、下游系統(tǒng)集成應(yīng)用等領(lǐng)域規(guī)劃產(chǎn)能建設(shè)，有助于氫燃料電池等新型電池技術(shù)企業(yè)形成與企業(yè)發(fā)展稟賦和資源條件相匹配的環(huán)節(jié)卡位布局。形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)聯(lián)動發(fā)展的生態(tài)格局，促進(jìn)氫燃料電池產(chǎn)能加速落地。三是注重制造綜合實力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)能投放力度，有助于實現(xiàn)動力電池制造綜合實力的長期穩(wěn)健增長。例如進(jìn)一步提升鋰電池電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)解決方案水平，加強(qiáng)關(guān)鍵零部件開發(fā)，并突破加氫站、氫能儲運(yùn)、車載儲氫等的技術(shù)瓶頸，在相關(guān)政策配合的支持下，有助于實現(xiàn)新能源電池制造綜合實力長期穩(wěn)健增長。
 

在產(chǎn)業(yè)全價值鏈發(fā)展方面，一是布局動力電池回收“藍(lán)海”，有助于構(gòu)建完善新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈全價值鏈發(fā)展。切實落實動力電池全生命周期溯源管理，在動力電池回收利用體系方面的投資布局，有助于減少對鋰、鎳等原料資源開采的依賴。此外，加強(qiáng)下游報廢拆解環(huán)節(jié)建設(shè)，形成有機(jī)閉環(huán)，促進(jìn)動力電池產(chǎn)業(yè)全價值鏈發(fā)展。二是布局退役動力電池利用，可以促進(jìn)打開多元化梯次利用市場空間。根據(jù)技術(shù)和行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對符合能量衰減程度的退役動力電池（即衰減在20%-40%之間滿足梯次利用標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行梯次利用，將其在低速車、環(huán)衛(wèi)車等低速領(lǐng)域和太陽能路燈、通信基站等儲能領(lǐng)域開展二次應(yīng)用。
 

在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，一是科學(xué)建設(shè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施和充電設(shè)施運(yùn)營服務(wù)平臺，有助于綜合提升充換電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)便利性。加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)劃，形成智能化的居民區(qū)、高速公路和城鄉(xiāng)公共充電網(wǎng)絡(luò)。加快大功率充電、無線充電等新模式研發(fā)等，都有助于提升充電安全性和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)水平。二是合理布局和建設(shè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施，可以完善氫能利用全產(chǎn)業(yè)價值發(fā)展。因地制宜開展多途徑制氫技術(shù)，有助于探索高壓氣態(tài)、深冷氣態(tài)、低溫液態(tài)及固態(tài)等氫燃料制儲運(yùn)技術(shù)應(yīng)用。此外，合理布局和建設(shè)加氫設(shè)施，根據(jù)各地實際情況探索油氫、氣氫共建站，有助于健全氫產(chǎn)業(yè)鏈體系標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)油、氣、氫、電綜合布局。