受益于下游新能源汽車發(fā)展，作為主要中游產(chǎn)業(yè)，動力電池也隨之進入爆發(fā)期，全球動力電池出貨量8年增長超過百倍，由2011年的1.08GWh上升至2019年的116.6GWh。

年初以來，資本市場連續(xù)出現(xiàn)CTP技術(shù)、刀片電池、特斯拉無鈷電池技術(shù)等多個與動力電池相關(guān)的新聞熱點，引發(fā)業(yè)界和投資者對2020年及未來電池技術(shù)路線的無限遐想。數(shù)據(jù)顯示，一臺新能源汽車中電池系統(tǒng)成本占到30％——40％，可以說電池是新能源汽車時代最重要最核心的配件。

技術(shù)迭代動力電池技術(shù)路線逐漸清晰

從全球范圍來看，目前動力電池技術(shù)發(fā)展尚未達成共識，各國和地區(qū)各個技術(shù)路線均有涉及，包括鋰離子電池、全固態(tài)電池等。其中，鋰離子電池因為能量密度高和循環(huán)使用壽命長，成為電動汽車乃至大多數(shù)電子產(chǎn)品的常用電池。

事實上，鋰離子電池由正極材料、負極材料、隔膜和電解液四個部分組成，其中正極材料成本達到30％-40％，是當前提升電池性能的關(guān)鍵。根據(jù)使用材料不同分為鎳鈷鋁、鎳鈷錳、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰等六種，其中，前兩種又被稱為三元鋰電池。

從性能指標來看，動力電池性能指標主要有儲能密度、循環(huán)壽命、充電速度、抗高低溫和安全性五個維度。根據(jù)麥肯錫2016年進行的一項電動車消費者習慣調(diào)查顯示，中美德三國消費者對于電動車的疑慮依次是產(chǎn)品價格、續(xù)航里程、充電便利性、車型/品牌。

綜合分析來看，汽車電動化的必要條件就是在滿足安全性的前提下，以能夠接受的成本緩解消費者的續(xù)航里程焦慮。也就是說，儲能密度和安全性是動力電池的兩大剛需。

其中，鈦酸鋰電池和錳酸鋰電池因為儲能密度太低而被拋棄，鈷酸鋰則因安全性太差而被棄用，這就導致三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池成為新能源汽車兩個主流的電池技術(shù)路線，分別被應用于乘用車市場和客車市場。

根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2020年1-2月，我國動力電池產(chǎn)量累計1.7GWh，同比下降85.1％。其中三元鋰電池產(chǎn)量累計0.83GWh，占總產(chǎn)量47.9％；磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量累計0.89GWh，占總產(chǎn)量51.6％。磷酸鐵鋰電池累計產(chǎn)量不僅反超三元鋰電池，還超過了除磷酸鐵鋰電池之外所有電池類型的總和。

但從動力電池裝機量來看，三元鋰電池仍是主流。1-2月三元鋰電池累計裝機量2.1GWh，占比為72.4％；磷酸鐵鋰電池裝機量0.8GWh，占比為27.6％。

按材料類型劃分的動力電池2020年1——2月產(chǎn)量和裝機量（單位：MWh）

制表：金融界上市公司研究院數(shù)據(jù)來源：動力電池聯(lián)盟

三元鋰電池VS磷酸鐵鋰電池

從技術(shù)角度而言，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各有千秋，不存在絕對的好壞。

具體來看，在儲能密度上，根據(jù)2020年1月14日工信部發(fā)布的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄（2020年第1批）》顯示，純電動乘用車使用的三元鋰電池系統(tǒng)的能量密度基本在160Wh／kg及以上，最高達191Wh／kg，而大部分的純電動客車使用的磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的能量密度集中在140Wh／kg及以上，最高為161．27Wh／kg。從發(fā)展趨勢來看，各國和地區(qū)普遍計劃到2030年單體能量密度達500Wh/kg。

在循環(huán)壽命上，磷酸鐵鋰電池要優(yōu)于三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后才會開始衰減，也就是說其使用壽命可長達十年左右，而三元鋰電池的充放電循環(huán)次數(shù)則僅為2000次，意味著其使用壽命約為6年。當然，決定動力鋰離子電池使用壽命的因素有很多，包括體系本身的特性，以及制造工藝、使用工況等。優(yōu)質(zhì)的電池體系，外加科學的管理系統(tǒng)，可以在一定程度上延長使用壽命。

在抗低溫上，與磷酸鐵鋰電池低溫下限值零下20度相比，三元鋰電池低溫使用下限值為零下30度更有優(yōu)勢。同時在相同低溫條件下，三元鋰電池冬季衰減不到15％，而磷酸鐵鋰電池衰減高達30％以上。

在成本上，磷酸鐵鋰電池的正極材料不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鐵等資源豐富，不會存在供料問題；而三元鋰電池的正極材料使用鎳、鈷等金屬，其價格相對較高，且易受到鈷、鎳原料價格波動影響。當然隨著電池技術(shù)的逐步成熟，三元鋰電池成本也在逐漸下降。

綜上所述，三元鋰電池的優(yōu)勢在于儲能密度高，抗低溫，而磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢則在于循環(huán)壽命長，成本低。盡管在材料和電池設(shè)計方面，鋰電池生產(chǎn)成本下降的路徑非常清晰，但在安全性與過程能力的雙重約束下，推行降本工藝都以技術(shù)進步為前提。

據(jù)外媒報道，韓國科學技術(shù)研究院（KIST）儲能研究中心的Hun-GiJung博士及其研究團隊宣布，已開發(fā)出新型硅負極材料。與石墨負極材料相比，采用這種材料的電池可將容量提升4倍，并且支持快速充電，在5分鐘之內(nèi)充電至80％以上。若用在電動車動力電池上，預計汽車的續(xù)航里程或?qū)⒃黾右槐兑陨稀?/p>

對于車企而言，其對于電池的選擇要從駕駛安全，續(xù)航里程，成本等多方面進行考慮，適合自己的才最重要。然而，在新能源車整體補貼退坡路徑已經(jīng)明確的情況下，如何降本以保持盈利能力成為行業(yè)首要問題。因此，對于那些成本變化更為敏感的車型來說，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢可能會更加突出。但從續(xù)航角度來看，高端市場中三元電池仍是頭號選擇。如目前特斯拉Model3長續(xù)航版仍然采用三元鋰電池。

此外，對于電池廠商而言，還需要防范技術(shù)在固態(tài)電池、鋰硫電池、鋰-空氣電池等低成本新技術(shù)路線出現(xiàn)突破，這或?qū)ΜF(xiàn)有格局產(chǎn)生較大沖擊。

附：2019年國內(nèi)動力電池裝機量top10廠商一覽

制表：金融界上市公司研究院數(shù)據(jù)