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一、新能源汽车产业链研究第四章——动力电池
2020 年 12 月，我国电动汽车保有量 492 万辆，据我国新能源汽车产业发展规划中 2025 年电动汽车销量占比 20%，以每年 2500 万辆的整车销量来看，预计 2025 年电动车保有量将达到 2000 万辆，与 2020 年相比年复合增长率 25%，平均 70 度电/辆，则五年内将新增储能系统装机设备 1400GWh，以售价 1 元/Wh 计算，新能储能市场规模 1.4 万亿元。
目前市面上电池根据电解质状态不同大致可分为液态电池、半固态电池、准固态电池和全固态电池。液态电池仅含有液体电解质，半固态电池以氧化物复合电解质为主，准固态电池以聚合物复合电解质为主，而全固态电池以硫化物复合电解质为主。
正极材料主要是磷酸铁锂，三元材料，锰酸锂，钴酸锂等，负极材料主要是石墨烯等。据 ICC 鑫椤资讯数据显示，2020 年国内四大正极材料总产量 51.9 万吨/+20.8%，其中磷酸铁锂材料表现强势，产量达到 14.2 万吨/+45.7%。钴酸锂与锰酸锂正极材料的产量分别为 7.38 万吨及 9.29 万吨，同比分别增长 24.8%及 21.6%；三元材料产量增速最缓，仅 7%，全年总量为 21 万吨。负极材料产量达到 46 万吨/+28%。全球负极材料市场继续向中国集中，2020 年中国负极材料产量已经占到全球总产量的 85%左右。
2020 年 3 月 31 日，国务院总理李克强确定将新能源汽车购置补贴和免征购置税政策延长 2 年，原计划到 2020 年底结束。
2020 年 7 月，工信部、农业农村部、商务部等 3 部门在发布《关于开展新能源汽车下乡活动的通知》，活动时间为 2020 年 7 月-2020 年 12 月。期间汽车企业给出让利，并在此基础上推出 5000 元的置换补贴，促进入门级电动车在三四线及以下地区替代低速车。 2021 年工信部取消动力电池白名单，LG 化学，SDI,SKI 等外资将重新进入中国市场。
2020 年 10 月 27 日，《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》重点强调了总体能耗的控制。要求 2025 年、2030 年和 2035 年乘用车总体百公里平均油耗分别达到 4.6L、3.2L 和 2.0L。新能源汽车 2025 年渗透率达到 20%，2030 年达到 40%；到 2035 年新能源汽车渗透率则要达到 50%以上，其中纯电动则将占到新能源汽车的 95%以上，纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化。同时，2025 年、2030 年和 2035 年，混合动力节能汽车分别要占到 50%、75%和 100%。也就是说，到 2035 年，我国新销售的汽车将有一半以上是新能源汽车，其余全部都是混合动力的节能汽车。具体规划下表：
4680 电池：松下将于 2021 年为特斯拉制造 4680 圆柱电池，该电池直径 46mm,长 80mm，单体电芯型号比 21700 更大，能量密度提升至 300Wh/kg，输出功率提升 6 倍，搭载该电池的电动汽车续航里程可提高 16%，新电池每千瓦时成本降低 14%。此外，4680 电池采用全新“无耳级”技术，使得正负极流体与盖板/壳体直接连接，电流导电面积成倍增加，电流传导电流传导面积成倍增大，传导距离缩短，从而大幅降低电池内阻，减少发热量，可大大延长电池寿命，提高充放电峰值功率。马斯克还透露 2021 年下半年推出的特斯拉 MODEL SPlaid 三电机高性能版将配备全新结构电池组就包括 4680 锂电池。
特斯拉的百万英里电池是一种锂离子电池，采用新一代“单晶”NCM532 正极和一种新型先进电解质，采用单晶镍钴铝电极，镍含量达到 50%，钴元素 20%，并加入人造石墨，可使电动汽车持续行驶 100 万英里（约 160 万公里），目前特斯拉使用的电池寿命仅为 50 万公里，。该“超长寿命电池”实现装车后就算报废了还可以继续使用，对天气，地形等外部因素限制较小，能达到 4000 次充放电循环。该电池与宁德时代合作，将在中国首推。
通用汽车也表示正在开发使用寿命达 100 万英里的电动汽车电池，但尚未公布推出时间表。
蜂巢 2020 年推出两款无钴电池，其中一款产品容量为 115Ah。电芯能量密度为 245Wh/kg，电池使用寿命达 15 年或 120 万公里。
比亚迪量产的磷酸铁锂刀片电池体积能量密度比传统电池提升了 50%，电池使用寿命超 100 万公里。其正极是磷酸铁锂，属于磷酸铁锂电池范畴，系统能量密度 140Wh/kg，续驶里程约 600 公里。不含重金属，减少环境污染；体积变小，侵占小。重量减轻，自损能耗降低；安全性提升，在高温、过充、挤压、针刺等情况下，降低电芯爆炸的概率。
NCMA 超高镍电池：LG 能源计划 2021 Q2 开始量产镍含量 90%的 NCMA 电池，并向特斯拉供应 MODEL Y 及下一代车型，该电池能量密度为 161Wh/kg,电池包容量 77KWh,续航里程 594km。国内华友钴业和格林美已经进行 NCMA 四元材料量产准备，华友钴业 1 月 8 日启动年产 12500 吨 NCMA 四元前驱体材料项目，建设周期两年。格林美的 NCMA 四元前驱体材料正在进行客户认证。
固态电池被认为是动力电池技术发展的主要方向，正极（朝高镍三元方向）、负极材料（硅碳-蔚来或掺硅-上汽智己）其生产重点在负极材料，硫化物（CATL-2030 年）和氧化物进展较快，样品正通过针刺测试，但还要做车辆测试，预计 2021 年下半年规模量产装车。固态电池中的固态电解质代替了液态电解质和隔膜，安全性好，充电时长短，单体能量密度（>350Wh/kg)和寿命（>5000 次）都得以提升，但是固态电解液接触面积比液态差，导致其活性降低，导电率低，内阻大，因此采用创新架构模式，如双机架构技术、CTP、CTC、刀片电池可改善。但全固态电池想要规模化量产还需要 5—10 年。目前，法国 Bollor、台湾公司、国内三家公司，台湾目前量产产量较小，且主要用于消费电子和可穿戴设备。
2021 年 1 月 9 日，蔚来汽车在 NIO DAY 上发布了续航里程超 1000 公里的固态电池，计划于 2022 年四季度发布半固态电池包，届时其电池单体能量密度将达到 360Wh/kg，电池包带电量也将由现在的 100kWh 提升至 150kWh，但仍需使用电解液，隔膜等，属于半固态电池。但是电池行业去隔膜和去电解液，预锂化，无钴化技术仍是行业发展大趋势。
1 月 13 日，中国汽车动力电池产业创新联盟发布最新数据显示，2020 年国内动力电池装车量累计 63.6GWh，同比累计上升 2.3%。其中，三元电池装车量 38.9GWh，占总装车量 61.1%，同比累计下降 4.1%；磷酸铁锂电池装车量 24.4GWh，占总装车量 38.3%，同比累计增长 20.6%，磷酸铁锂回暖势头明显。从市场竞争格局看，国内市场宁德时代独占 50%市场份额，比亚迪占 14.9%、中航锂电、国轩高科占比超过 5%。全球市场宁德时代连续 4 年居第一位，市占率约 24.8%；韩国 LG 化学市占率约 22.6%；松下占 18.3%；比亚迪、韩国三星 SDI、韩国 SKI 装机量占比分别为 7.3%、5.9%、5.1%。
2021 最新装机量排名:宁德时代>LG 化学>日本松下>比亚迪>三星 SDI>SKI
宁德时代 2020 年-2022 年非合资产能分别为 90/150/210GWh,2025 年完成扩产计划后约达到 450GWh；LG 化学目前产能 120GWh,2023 年底扩建至 260GWh；SKI 目前产能 29.7GWh,计划 2023 年动力电池产能达到 85GWh、2025 年超 125GWh；2020 年底比亚迪电池产能达到 65GWh，2021 年和 2022 年包括“刀片电池”在内的总产能分别达到 75GWh 和 100GWh。小蚂蚁新能源汽车
目前产能：LG 化学>宁德时代>比亚迪>SKI
规划产能：宁德时代>LG 化学>比亚迪>SKI
国外市场日本松下为特斯拉主要供用商，后引入宁德时代和 LG 化学。国内造成新势力的动力电池供应商为：蔚来汽车电池由宁德时代独供，理想汽车为宁德时代和比亚迪，小鹏汽车为宁德时代，亿纬锂能等，威马汽车，合众新能源的电池供应商就相对分散了。
宁德时代： 2020 年 2 月至今追加近 1000 亿动力电池投资，新增布局产能 300GWh,2025 年全球动力电池将迈入 TWh 时代，而宁德时代作为全球动力电池龙头，有望在装机量和产能上稳拿第一宝座。
1 月 19 日宁德时代公布两项固态电池专利：“一种固态电解质的制备方法”，该方法将锂前体、中心原子配体分散于有机溶剂中，形成反应初混液；将硼酸酯分散于有机溶剂中，形成改性溶液；将反应初混液与改性溶液混合，干燥，得到初始产物；对初始产物研磨、冷压、热处理得到固态电解质。该专利制备法可以显著提高固态电解质电导率，从而有利于提高全固态电池的能量密度。“一种硫化物固态电解质片及其制备方法”，该方法将硫化物电解质材料及掺杂于硫化物电解质材料中的硼元素，且电解质片表面任意位置的硼元素质量浓度 B0 与距离该位置 100μm 处的硼元素质量浓度 B100 的相对偏差(B0.B100)/B0 不超过 20％,可有效降低阴离子对锂离子的束缚作用，提升锂离子的传输能力；同时提升掺杂均匀度和电导率，降低界面阻抗，改善电池的循环性能。比亚迪：近日国家知识产权局公布了比亚迪多款电池领域专利，其中包括“一种正极材料及其制备方法，一种固态锂电池”，该专利提供了正极材料的制备方法和固态锂电池，该正极材料可同时构建锂离子传输通道和电子传输通道，极大的提升了固态锂电池的容量发挥，首圈库伦效率，循环性能和高倍率性能。“一种锂离子电池固态电解质及其制备方法和固态锂离子电池”目的是为了解决现有固态电解质的锂离子电池能量密度低，安全性差的问题。“一种凝胶聚合物电池及其制备方法”表明比亚迪在半固态电池领域已有进展。
国轩高科： 1 月 8 日发布新产品磷酸铁锂 210Wh/kg 软包单体电池和 JTM 电池磷酸铁锂 210Wh/kg 软包单体电池是全球已经亮相的磷酸铁锂体系单体能量密度最高的产品，搭配自主研发了高性能磷酸铁锂材料，高克容量硅负极材料和先进的预锂化技术，单体能量密度已经达到三元 NCM5 系水平，JTM 中 J 是卷芯，M 是模组，该产品电池材料大幅精简，制造过程大大简化，电池性能大幅提高，综合成本显著降低，电池包适应性大大增加。
与大众合作开发的 MEB 项目兼顾三元和铁锂两种化学体系的标准 MEB 模组设计，预计 2023 年实现量产供货。
欣旺达： 2019 年 4 月收到雷诺-日产联盟的供应商定点信，未来七年内向其提供达 115.7 万台汽车使用的混合动力电池，保守预计订单金额将超过百亿元。2020 年 6 月，日产宣布将与欣旺达合作共同为 e-POWER 系统开发下一代车载电池。
亿纬锂能：1 月 19 日，亿纬锂能宣布荆门圆柱电池产品线开始投产，达产后圆柱电池年产能从 2.5GWh 提升至 5GWh，年产数量达 4.3 亿颗，该系列电池将用于电动自行车。
孚能科技：孚能科技是国内三元软包动力电池龙头企业，与吉利成立合资公司，未来合计产能达 120GWh,其中 2021 年开工建设不少于 20GWh。
二、简述纯电动汽车动力路线
纯电动汽车：我国纯电动乘用车技术取得重大进展，车辆整体技术水平接近国外公司产品，部分产品性能指标已与国外公司产品不相上下，续航里程、可靠性、安全性、动力性水平不断提高，经济性和综合效益水平持续优化，具备了商业推广的条件。纯电动客车整体技术水平达到国际领先，开发出覆盖 6 米-12 米的多种纯电动公交车型。
插电式混合动力汽车：插电式混合动力乘用车技术取得进展，部分产品性能指标已与国外不相上下。商用车方面，自主掌握 PHEV 多能源动力系统整车控制、高功率电机系统、混合动力自动变速箱、增程式辅助功率发电单元等关键技术，双电机串并联、AMT 并联等不同技术路线具有不俗的市场表现。
驱动电机：开发出驱动电机系列化产品，功率满足从乘用车到大型公交车的需求，驱动电机功率密度、效率等电机技术水平与国际水平基本相当。峰值功率密度大多在 2.8-3.0kW/kg、连续功率密度在 1.2-1.6kW/kg，驱动电机最高可以达到 12000rpm。
动力电池：磷酸铁锂电池单体能量密度从 2007 年的 90kW/kg 提高到接近 140kW/kg。三元材料混合锰酸锂材料的电池单体的能量密度达到 180Wh/kg，与国际水平基本同步；电池系统的价格从 2007 年的 5 元/瓦时降至 3 元/瓦时以下。功率型电池比功率最高达到 3000W/kg，与国际先进水平相当。钛酸锂电池应用于快速充电的公交车辆。
整车控制及集成：基于“多 V”模式开发体系，初步具备系统、软件到硬件的三层级开发能力。具备功能安全、诊断控制、通讯协议、标定开发等基本系统功能。软硬件开发模式已兼容全球先进 AUTOSAR 体系，硬件能够实现批量生产。已基本掌握纯电动整车集成技术、性能控制和评价技术。
充电基础设施：积极参与 ISO/IEC 国际标准制定工作，研究了电动汽车充换电设施高效能量变换、充换电过程控制、有序充电灯关键核心技术。研制了交流慢充、直流快充、电池更换关键设备。已开展电动汽车充换电服务网络运营平台关键技术的研究。无线充电技术目前在国际上也处于商业化起步阶段，国内较为同步。
2015 年，纯电动乘用车累积销量超过 14 万辆，微小型纯电动占比达到 85%。插电式混合动力乘用车销量接近 6 万辆，占中级(AO 级以上)新能源乘用车的 82%。各类新能源客车年累积产量超过 11.2 万辆。高速发展也带来质量参差不齐、产业链不协调等问题。据不完全统计，全国建成各类充电站 3600 个，公共充电桩 4.9 万个。社会力量积极参与，涌现了 10 余个具有核心竞争力的充电设施企业。
三、新能源汽车的核心部件是什么
1、在新能源汽车时代，动力电池是非常重要的，现在看似我们国家的动力电池市场很强，还有很多大的动力电池企业，但是一开始我们的电池行业发展是非常不被看好的。
2、在新能源汽车发展初期，电池由于成本高、续航里程低并不成气候。彼时，中国开始扶持新能源汽车发展，从 2010 年起，大量补贴喷涌而出，动力电池的产业链配套逐渐起步。
3、混动车最高 5 万/辆、纯电车最高 6 万/辆，10 米以上的混动和纯电公交 42-50 万/辆。在巨额补贴之下，2010 年前后中国一下子冒出了 1500 多家电池公司。
4、包括今天的业界大佬也混在里面，比如成立于 1995 年的元老比亚迪、国家队出资的中航锂电、2011 年才组建的新兵宁德时代等等。
5、不过尴尬的是，当时国内一个能打的电池厂商都没有。绝大多数的补贴，最终都被韩国电池厂赚走了。
6、2010 年前后，中国动力电池做得最好的公司，成品率只有 60%，而日韩早已做到 90%以上。当时，LG 化学一口气拿下了上汽、一汽以及长安的订单，这三大国企占了当年国内销量的 60%。
7、不仅生产效率上悬殊，相比国内主流的磷酸铁锂，日韩主推的三元锂电池路线，能量密度优势明显，而中国在这方面的技术积累几乎为零。
8、2014 年以前中国动力电池企业都在生产磷酸铁锂电池。对于三元锂电池，中国的技术积累几乎为零。但国外私家车早就转到了三元锂电池上来了新能源汽车充电器。
9、于是到 2015 年，中企不得不面临第二场生死攸关的大战——三元锂电池之战。
10、对于私家车来说，安全性可以通过技术改进实现，但续航能力必须强，不然消费者不买账，所以选择三元锂电池是必然的趋势。
11、这也就是我国动力电池一开始的处境。
