鋰電池行業現狀與未來

電池大家都經常見到，鋰電池也不陌生，說起鋰電池的應用，很多人也可以說出個一二三來，比如手機、電動車、充電寶等等。但是真正涉及到鋰電池發展的歷史、鋰電池都有哪些分類、我國鋰電池的行業地位、鋰電池行業的格局、未來發展趨勢等等，就很少有人能說清楚了。今天，我們就來一起探討下鋰電池這個已經在國家發展戰略中佔據重要地位的產物。

一、

鋰電池的發展歷史

鋰電池的發展史並不長，但已經成為了如今世界經濟和科技發展的重要參與者。

1912年

，金屬鋰電池

最早由

Gilbert N。 Lewis提出並研究。

1970年，代埃克森的M。S。Whittingham採用硫化鈦作為

正極

材料，金屬鋰作為

負極

材料，製成首個鋰電池。

1980年，J。 Goodenough 發現

鈷酸鋰

可以作為鋰離子電池正極材料。

1982年，伊利諾伊理工大學的R。R。Agarwal和J。R。Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，並且可逆。與此同時，採用金屬鋰製成的鋰電池，其安全隱患備受關注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性製作充電電池。首個可用的鋰離子

石墨電極

由貝爾實驗室試製成功。

1983年，M。Thackeray、J。Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料，具有低價、穩定和優良的導電、導鋰效能。其分解溫度高，且氧化性遠低於鈷酸鋰，即使出現短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。

1989年，A。Manthiram和J。Goodenough發現採用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。

1991年，

索尼

公司釋出首個商用鋰離子電池。隨後，鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。

1996年，Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鋰鐵（LiFePO4），比傳統的正極材料更具優越性，因此已成為當前主流的正極材料。

隨著數碼產品如手機、膝上型電腦等產品的廣泛使用，鋰離子電池以優異的效能在這類產品中得到廣泛應用，並在逐步向其他產品應用領域發展。

1998年，

天津電源研究所

開始商業化生產鋰離子電池。

2018年7月15日，從科達煤炭化學研究院獲悉，一種由純碳作為主要成分的高容量高密度鋰電池用特種碳負極材料在該院問世，這種由全新材料製備的鋰電池可以實現汽車續航里程突破600公里。

2018年10月，南開大學梁嘉傑、陳永勝教授課題組與

江蘇師範大學

賴超課題組合作成功製備了具有多級結構的銀奈米線

—石墨烯三維多孔載體，並負載金屬鋰作為複合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產生，從而可實現電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。該研究成果在最新一期《先進材料》上發表。

2022年上半年，我國鋰離子電池產業主要指標實現高速增長，產量超過280吉瓦時，同比增長150%

。

2022年9月22日上午，由中國航天科技集團四院自主研製併合格交付使用者的國內首個直徑3。0米新能源鋰電銅箔核心裝備陰極輥新產品在西安面市，填補了國內行業技術空白，實現了大直徑陰極輥的月產能力突破百臺大關，標誌著中國超大直徑陰極輥製造技術實現了重大突破。

二、鋰電池的分類

鋰電池具有

能量比高

、

使用壽命長

、

額定電壓高

、

具備高功率承受力

、

自放電率低

、

重量輕

、

高低溫適應性強

、

綠色環保

等特點，其大致可以分

金屬

鋰電池和

鋰離子

電池

兩大類

。

（一）鋰離子電池；

鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱

，

是一種二次電池

，

也就是我們常說的

充電電池

。

鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，

Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處於富鋰狀態；放電時則相反。

鋰離子電池的主要組成部分有：

1、正極——活性物質一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰材料，比如電動腳踏車普遍用鎳鈷錳酸鋰或者再加少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由於體積大、效能不好或成本高而逐漸淡出。導電極流體使用的是厚度10——20微米的電解鋁箔。

2、隔膜——一種經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由透過，而電子不能透過。

3、負極——活性物質為石墨，或近似石墨結構的碳，導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

4、有機電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

5、電池外殼——分為鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼、鋁塑膜等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負極引出端。

鋰離子電池由於其相較於金屬鋰電池更安全的特性，成為目前市場上主要的鋰電池產品，甚至在很多人的認知中，鋰電池就是指的鋰離子電池。

（二）固態鋰電池；

固態

鋰電池是用金屬鋰作為電極的一種

儲能電池

，比能量極高，

可以

分為一次性電池和可充電

固態

鋰電池

。

一次性

固態

鋰電池跟普通乾電池的原理一樣，它是用金屬鋰作為電極，透過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產生電能的，用完就廢了，不能充電。

至於可充電固態鋰電池

，

在實際應用的過程中依舊面臨著許多難點。鋰金屬具有較高反應活性，容易與有機電解液反應生成

Li2CO3、LiOH、Li2O、Li3N、LiF等無機產物和ROCO2Li、ROLi、RCOO2Li（R是烷基官能團）等有機產物。這些反應會導致鋰金屬和電解液的利用率降低，並會伴隨著大量的氣體產生，容易引發鋰金屬電池的安全隱患。

此外還有固態鋰電池的鋰枝晶帶來的影響。

枝晶可在鋰表面堆積，滲透到固體電解液中，最終從一個電極交叉到另一個電極，使電池短路

，

進而引發一些安全事故。

三、鋰電池領域的世界格局

（一）鋰電池領域中國從追趕者成為領先者；

與很多高階產業歐美處於領先地位不同，鋰電池領域多年來始終是亞洲處於主導地位，在這期間，亞洲國家之間的格局也發生了巨大變化。

2000年

以前，

日本鋰電池企業總體銷售額佔全球銷售額的

93%可以說處於絕對的壟斷地位。

2000年之後

，

以手機和

MP3

等

消費電子

為代表的

韓國企業快速成長，蠶食了

大量

日本企業的

鋰電池

市場份額，

2010年日本企業的市場份額只佔43%，韓國企業

則

佔了

39%。

期間，由於

中國擁有巨大

的消費電子產品

市場，

以及龐大的人口紅利，

日韓企業

也

紛紛向中國投放新的產能，在這個過程中催生了一批國產鋰電池企業。

2011年之後，消費鋰電池發展進入成熟階段，市場需求飽和增速放緩。動力鋰電池

又

成為了新戰場，

這是一個

比消費電池

更大的

市場。

2015年以來

，

中國新能源汽車的增長，

資料顯示，今年

10月，中國

新能源汽車繼續保持高速增長，月度產量和銷量分別同比增長

87。6%和81。7%達到76。2萬輛和71。4萬輛，市場佔有率達到28。5%，再創新高。

朝著這個趨勢發展，預計中國全年的銷量或達到

600萬輛。

而這不僅意

味著中國將提前三年完成國家規劃

2025年的目標，而且還有可能超過其他國家的銷量總和。

新能源汽車的增長

也催生了動力電池的市場需求

，

中國

已成

為全球最大的動力電池需求市場。

如今，中國在鋰電池市場已經處於領先地位。

國際能源署公佈的報告顯示，中國佔全球鋰化學品供應量的

60%

以上

，還生產了全球

3/4的鋰離子電池。

本來由日韓壟斷的鋰電池市場，也

逐漸

出現了

越來越多的

中國企業名字

。

（二）全球鋰電池產能主要集中在亞洲地區；

目前，全球鋰電池的產能主要集中在亞洲地區中的中日韓三個國家，全球前十的鋰電池企業也被這三個國家包攬，這十家企業包攬了全球電池產能的

92%。

其中，中國六家分別是

寧德時代、比亞迪、中創新航、國軒高科、

欣旺達

和

億緯鋰能

。

寧德時代

成立於

2011年，連續五年登頂動力電池企業世界第一。其

客戶包括特斯拉、大眾、寶馬、賓士、豐田等等大家耳熟能詳的大型車企。

比亞迪

於

1995年成立，2003年成長為全球第二大充電電池生產商，

後面失去了第二的位置，今年重新奪回全球第二。

主要客戶包括中國國家電網、中廣核、美國雪佛龍、德國

Fenecon、日本A-style等。

中創新航

今年成為世界第七的動力電池廠商

。

其

成立於

2015年，

前身是央企背景的

中航鋰電

。

2022年

10月6日

在港股上市，與

廣汽、小鵬、長安、零跑、吉利、合創、東風、本田、上汽通用五菱、奇瑞、瑞馳、東風小康等車企已經建立業務上的聯絡。

國軒高科成立於

2006 年

，

於

2015年5月上市，

2022年排名全球第八。

主要客戶包括江淮、

上汽、通用、五菱、

奇瑞、北汽等國內大型車企業。

欣旺達成立於

1997年，公司於

2011年4月

上市

，

2022年排名全球第九。

公司

主要客戶為

蘋果

、飛利浦、

亞馬遜

、

聯想

、

OPPO

、

步步高

、海爾、

SanDisk、頂星、華碩·凌海達、海洋王、邁瑞等國內外知名

企業

。

億緯鋰能

成立於

2001年，於2009年在深圳創業板首批上市

，

2022年排名全球第十

。

當前，億緯鋰能主要客戶有小鵬、東風、廣汽、廣汽、大運、現代起亞及戴姆勒、寶馬、捷豹路虎、博世等國內外頭部車企。

之所以

中國電池企業

能夠擁有全球

64%的市場份額，佔據全球鋰電池產業前十中的六席，有賴於

中國作為全球製造業加工中心

的大環境

。

在鋰電池供應鏈中，中國供應商帶來的巨大優勢，無論從原材料供的穩定度，產品質量還是成本都

是這些鋰電池企業崛起的有利條件

。

世界鋰電池產能排名第二的是韓國，有

LG新能源、SK

O

n

和三星

SDI

三家企業躋身全球前十，佔據了全球

21。6%的鋰電池產能。

LG新能源隸屬於韓國

LG集團

，

2022年從全球第二跌到全球第三

。

為

大眾

、通用、戴姆勒、福特、

現代

、起亞、

奧迪

、

保時捷

、雷諾、特斯拉等汽車品牌提供動力電池產品。

SK

O

n成立於1982年，全球排名第五，主要客戶為現代、起亞、賓士、北汽等知名汽車廠商。

三星

SDI

是韓國三星集團的附屬企業，其產能位列全球第六，主要客戶有特斯拉、三星、福特、寶馬、沃爾沃、大眾、奧迪、捷豹、菲亞特等。

韓國鋰電池產能從

2010年的39%到如今的21。6%，

日本

鋰電池市場份額從

2000年以前壟斷地位的93%，

只有

松下

1家

以

6。3%市場佔比進入全球鋰電池企業排行前十，位列第四。這些變化就是全球鋰電池產業重心轉移的直接體現。

四、

鋰電池行業未來的發展趨勢

（一）鋰電池技術趨於成熟，固態電池等核心技術仍在突破；

作為一種高安全、高比能量、長壽命的儲能器件技術，固態電池已經成為新型化學電源領域的重要發展方向。而鋰金屬由於其高比容量和低電極電勢等優點被認為是下一代高比能量電池體系中最有潛力的負極材料

。但是由於前文提到的固態鋰電池的技術還不夠成熟，安全隱患讓它應用困難。

如果固態

鋰電池

技術能夠成熟，

將

大幅度提高鋰電池的儲能量和充電速度，進而推動新能源產業的進一步發展。比如，一旦固態鋰電池應用到新能源汽車領域，

電動汽車的續航里程提升一倍以上，

充電速度也優於鋰離子電池。因此，固態鋰電池

是當前電池行業創新突破性技術的重要發展方向。

（二）動力型方形鋰電池的佔比率越來越大；

自2015年以來，方形電池佔據動力鋰離子電池市場份額第一的位置從未改變過，並且總量遙遙領先，這與其特殊的效能密不可分。

作為動力鋰離子電池“三劍客”之一，方形電池具有內阻小、迴圈壽命長、封裝可靠度高、耐受性好、成組相對簡單、系統能量效率高等優點，曾經被認為是最適合新能源汽車使用的電池設計，多年來一直受到電池和整車公司的酷愛。

對快充來講，方形電池具有優越性，它電池內阻比較小，所以溫升比較容易控制。同時，方形電池能夠滿足大容量單體電池的需求，對bMS和PACK的設計要求較低。

2018年以來，動力鋰離子電池公司紛紛加大布局方形電池，隨著國家政策和市場有關動力鋰離子電池能量密度、輕量化等多方面效能提出更高要求，方形電池產量不斷攀升。2021年我國方形電池裝機量已達134GWh，同比增長145。8%；其裝機量佔據國內鋰電池總裝機量比例已達88%。據業內機構預測，預計2022年，我國方形電池裝機量將達到163GWh，裝機量佔比有望接近92%。

（三）儲能行業迅猛發展；

如今，

儲能行業

已經

從附屬於光伏發電、風力發電的一個分支，逐漸獨立出來，成為獨立的投資主題

，

受到投資者們越來越多的關注

。

儲能行業也從商業化起步逐漸走向了規模化發展。隨著國家、地方層面儲能政策的密集出臺，各環節儲能發展模式正在走向成熟。

形成了

圍繞電池開展，主要包括上游原材料及零部件的供應商，中游的電池、變流器、管理系統、其他裝置和系統整合，下游包括髮電側、電網側、用電側的應用場景。儲能的產業鏈逐漸成熟，疊加政策支援，將迎來快速發展期。

隨著技術的進步與產能的擴張，近年來風電、光伏的發電成本與鋰離子電池的製造成本降幅顯著，在新能源上網側平價的基礎上，當前全球正朝著

“新能源+儲能”平價的方向快速前進。另一方面，儲能在電力系統中的定位與商業模式正日漸清晰，目前美國、歐洲等發達地區儲能市場化發展的機制已基本建立，新興市場的電力系統改革亦持續加速，儲能行業規模化發展的條件已經成熟。

12月2日，國家能源局西北監管局釋出兩個實施細則徵求意見稿，明確將新型儲能納入併網主體可以提供電力輔助服務，並給出補償指標。一次調頻補償標準是15元/KWh，容量補償標準是20元/MW，月度利用率達到98%+後，每多1%補償100元/MW，另外，對轉動慣量補償、調峰、調壓、無功補償、黑啟動等也明確了補償指標。這再次證明中國的儲能收入來源開始多樣化、盈利模式逐步清晰、從強配轉向市場化配置，未來儲能產業鏈上的價格壓力將得到一定釋放，有利於促進儲能產業的發展。

（四）實現“雙碳”目標加快推動電池回收行業發展；

隨著新能源汽車產業的快速發展，

動力鋰電池

成為

拉動行業增長的主要原因

。

然而，動力電池容量會隨著使用次數的增加而不斷降低，電量衰減至

80%之後就無法滿足為新能源汽車提供動力，而不得不面臨淘汰，便只能進入回收處理階段。

預計

2023 年退役的廢舊電池將超過 20 萬噸，回收廢舊電池的相關產業規模就達到 140 億元，回收廢舊鋰電池會成為鋰電池衍生產業中較為重要的一環。

一方面，鋰電池是由鎳、鈷、鋰等重金屬原料組成，隨意丟棄會對自然環境造成巨大危害，也不符合中國的環保政策要求。另一方面，鎳、鈷、鋰是不可再生資源，也是中國的重要戰略資源，自然中提取工藝複雜且含量稀缺，且提取量遠低於廢舊電池提取量，如果廢舊鋰電池得到充分回收，將大幅減少現行的挖掘成本，且對環境友好，利於提高可持續發展。

既然是未來一片光明的行業，自然也少不了各大企業的佈局。

目前動力電池回收利用市場的參與方可以分為四類：第一類是以比亞迪、吉利汽車等為代表的汽車生產企業；第二類是以寧德時代、南都電源等為代表的電池及儲能企業；第三類是以格林美、天齊鋰業等為代表的電池材料企業；第四類是以天奇股份、旺能環境等為代表的第三方企業

，

都在不斷地加大投入，以期在未來電池回收賽道提速後，獲得更多的加速度

。

總的來說，從1991年索尼釋出首個鋰離子電池至今，鋰電池行業已經走過了31個年頭我國在鋰電池行業已經從追趕者變成領先者，且與其他國家的差距也越拉越大。

之所以我國可以在新能源領域有如此大的成果，一方面是為了實現雙碳目標的努力，誰都知道犧牲環境發展經濟的方式，不是長久之計，但是沒辦法，當時的形勢，要技術沒技術要人才沒人才，不犧牲環境發展低端製造業，國家就得不到發展，人民就很難得到好的生活條件。隨著竭澤而漁式發展經濟，傳統汽車排放的尾氣，以及傳統的鉛酸電池帶來的環境汙染的惡果逐漸顯現，這直接加劇了人們對清潔能源的渴望。

另一方面，還有我國始終面臨著石油危機的原因。石油是重要的戰略資源，石油儲備對每個國家都很重要。然而，我國石油儲量並不豐富且開採技術難度也很高，需求大部分需要依靠進口來滿足，曾經還在能源方面被國外各種掣肘，可以說能源危機始終伴隨著國家的發展。近些年，隨著經濟快速發展，汽車保有量持續飆升，我國已經成為石油第一消費大國，石油缺口也就越來越大，使我國的經濟發展時刻面臨國際政治形勢的影響。

而隨著國家的工業基礎基本完善，鋰電池的誕生並在中國紮根發展，有了擺脫能源的制約，讓國家經濟又快又好的發展希望，自然會吸引到國家政策、企業、資本等各方面的投入，為鋰電池行業從落後到領先的跨越提供充足條件。

綜上來看不管是能源危機還是環保政策都是鋰電池發展的動力，並且市場需求也在逐漸增加未來發展前景向好。

但是，鋰電池的製造離不開鋰，全球的鋰資源如同石油一樣是有限的，並且中國鋰資源相對缺乏，因此中國電池級鋰材料市場缺口較大，許多鋰電池企業的鋰電池生產材料都要依賴於國外補足。

目前，根據美國地質調查局統計（USGS-2021），全球已探明鋰資源儲量約為8600萬噸，主要集中在南美鋰三角（玻利維亞、智利、阿根廷），中國佔比5.7%左右，這對高速發展的鋰電池行業來說，是遠遠無法滿足的。因此，中國許多鋰資源企業開始轉向海外投資，如贛鋒鋰業就投資了墨西哥、愛爾蘭、阿根廷等國的鋰資源專案，天齊鋰業投資了澳大利亞、智利等國鋰資源專案。

目前，中國相關企業已掌握了全球一半以上的鋰礦資源，但在全球鋰資源需求快速擴大的趨勢下，全球鋰資源擁有國相關部門都會加緊對本國鋰資源的調控，比如今年美國透過的《通脹削減法案》相關條款規定：即自2024年起，將全面禁用產自中國的電池元件，自2025年起，全面禁用產自中國的礦物原材料。所以為了保證自己國家有足夠的鋰礦生產鋰電池，未來全球鋰資源爭奪戰將進一步加劇。