能量密度是產(chǎn)業(yè)升級(jí)關(guān)鍵

近期，新能源汽車的高速發(fā)展，磷酸鐵鋰與三元技術(shù)路線之爭(zhēng)，固態(tài)電池的熱度持續(xù)升溫，都預(yù)示著動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的升級(jí)已被推上風(fēng)口浪尖。真鋰研究數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量79.09萬輛，同比增長(zhǎng)54.78%，占全球電動(dòng)汽車總產(chǎn)量的56.40%，排名第一，中國(guó)已成為全球最大的電動(dòng)汽車生產(chǎn)國(guó)。電動(dòng)汽車的高速發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，2017年中國(guó)電動(dòng)汽車鋰離子電池裝機(jī)量33.62GWh，同比增長(zhǎng)21.24%。汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也暴露出其產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本等難以滿足新能源汽車的需求，汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)亟待升級(jí)，而能量密度的提升無疑是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵。

2017年2月20日，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、科技部、財(cái)政部四部委聯(lián)合制定《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》，方案主要目標(biāo)是：產(chǎn)品性能大幅提升，到2020年，新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超過300瓦時(shí)/公斤，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260瓦時(shí)/公斤，成本降至1元/瓦時(shí)以下，使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃，可具備3C充電能力。到2025年，新體系動(dòng)力電池技術(shù)取得突破性進(jìn)展，單體比能量達(dá)500瓦時(shí)/公斤。

從2017年中國(guó)新能源汽車動(dòng)力電池不同電池芯類型、不同電芯重量能量密度范圍裝機(jī)量占比情況看，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，任務(wù)還是很艱巨的。在中國(guó)，汽車動(dòng)力電池電池芯主要采用磷酸鐵鋰和NCM三元材料，2017年磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量占比48.66%，NCM三元電池裝機(jī)量占比44.39%。近幾年，三元材料在汽車動(dòng)力電池體系中的占比逐年上升，除了政策推動(dòng)外，三元電池的高能量密度符合鋰電池發(fā)展趨勢(shì)，也是三元電池市場(chǎng)份額提升的主要原因。2018年前2個(gè)月，磷酸鐵鋰電池電芯重量能量密度在110.34-171.65Wh/kg之間，而NCM三元電池電芯重量能量密度范圍在140.71-236.17Wh/kg之間，低于177.78Wh/kg的裝機(jī)量占比為18.82%，在178.43-236.17Wh/kg之間的裝機(jī)量占比提高到81.18%，高能量密度的NCM三元電池裝機(jī)量占比總體較2017年有很大提高。

一些大的電池廠商也相繼調(diào)整技術(shù)路線。2017年12月5日，比亞迪股份有限公司（比亞迪）表示，公司新上市的PHEV都已換裝三元電池，2018年公司所有乘用車部分都將使用三元電池。2018年1月，比亞迪磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量占比降到1.02%，NCM三元電池占比98.98%，2018年2月比亞迪裝機(jī)全部是NCM三元電池，比亞迪成功完成了由磷酸鐵鋰電池向三元電池技術(shù)路線的轉(zhuǎn)換。孚能科技、比克走NCM三元路線，CATL從2017年12月到2018年2月磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量逐月減少，NCM三元電池逐月增加。

雖然各電池廠商都在努力提高能量密度，從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向三元，但NCM從236Wh/kg到350Wh/kg、NCA從257.39到350Wh/kg，還有很大差距，如何攻克技術(shù)難關(guān)，提高三元電池能量密度，也是各企業(yè)研究的重點(diǎn)。

采用三元電池雖然能使能量密度提高到300Wh/Kg以上，滿足“2020年新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超過300瓦時(shí)/公斤”的目標(biāo)，但“到2025年，單體比能量達(dá)500瓦時(shí)/公斤”的目標(biāo)，三元電池卻很難達(dá)到。近期備受關(guān)注的固態(tài)鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池將成為未來鋰電池發(fā)展的重要方向。固態(tài)鋰電池理論能量密度410Wh/Kg，鋰硫電池理論能量密度2400 Wh/Kg，鋰空氣電池理論能量密度4000 Wh/Kg。目前國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都已投入固態(tài)電池的研究，國(guó)外有美國(guó)Seeo、美國(guó)Sakti3、法國(guó)Bollore、豐田、三星日本研究所等，國(guó)內(nèi)有CATL、天津力神、中航鋰電、江蘇清陶、國(guó)珈星際、中科院物理所、中科院化學(xué)所、中科院青島生物能源與過程研究所、國(guó)防科大、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交大等多家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)，分別在無機(jī)陶瓷固態(tài)電解，硫化物電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)等方面研發(fā)。雖然都取得了一定的研究成果，能量密度達(dá)到300-400 Wh/Kg，但也只是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品，未能投產(chǎn)，誰在這場(chǎng)技術(shù)戰(zhàn)中掌握要領(lǐng)，并率先投產(chǎn)，誰就是最后的贏家。

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的升級(jí)必將帶來行業(yè)的洗牌和整合。動(dòng)力電池行業(yè)是市場(chǎng)集中度很高的行業(yè)，而且從2017年-2018年前2個(gè)月集中度還在不斷提升。2017年1-12月，裝機(jī)量排名前五的電池廠商市場(chǎng)份額在54%-76%之間，2018年1月市場(chǎng)份額為78.15%，2018年2月為87.68%，有逐漸走高的趨勢(shì)。雖然動(dòng)力電池行業(yè)市場(chǎng)集中度很高，但動(dòng)力電池的廠商也相對(duì)分散，2017年淘汰了30多家，還有80家左右，2018年將繼續(xù)淘汰技術(shù)和規(guī)模落后的小企業(yè)，而技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)將脫穎而出。CATL2016年市場(chǎng)份額為22.74%，排名第二，2017年1月市場(chǎng)份額略低，3月市場(chǎng)份額達(dá)到27.15%，躍居第一，4月略低于比亞迪，從5月-12月始終保持第一的位置，2017年裝機(jī)量合計(jì)占比29.68%，排名第一。2018年1月CATL市場(chǎng)份額高達(dá)49.95%，2018年2月超過半數(shù)，達(dá)到52.17%，呈現(xiàn)一家獨(dú)大的局面。在固態(tài)電池的研究方面，CATL也走在前面，在聚合物方面發(fā)展較快，目前已經(jīng)設(shè)計(jì)制造出了容量為325毫安時(shí)的聚合物電芯，表現(xiàn)出較好的高溫循環(huán)性能。技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，CATL的成功是最好的證明。