鋰電池的基本概況

鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為正負(fù)極材料，非水性電解質(zhì)溶液的電池。1912年，Gilbert N. Lewis首次提出并研究了鋰金屬電池。20世紀(jì)70年代，M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)性質(zhì)非常活躍，因此鋰金屬的加工、保存和使用對(duì)環(huán)境有很高的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋰電池已經(jīng)成為主流。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。

其中，鋰離子電池不含金屬狀態(tài)的鋰，可以充電。鋰金屬電池是第五代可充電電池，誕生于1996年。其安全性、比容量、自放電率和性價(jià)比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高科技要求，只有少數(shù)國家的公司生產(chǎn)這種鋰金屬電池。工作原理：鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子濃縮電池。正極和負(fù)極由兩種不同的鋰離子插層化合物組成。充電期間，鋰離子從正極中去除，并通過電解液嵌入負(fù)極。負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，正極處于貧鋰狀態(tài)。

同時(shí)，外部電路向碳負(fù)極提供電子補(bǔ)償電荷，以確保負(fù)極的電荷平衡。相反，鋰離子通過電解液從負(fù)極上脫層并嵌入正極，正極處于富鋰狀態(tài)。在正常充放電條件下，層狀碳材料層和層狀氧化物層之間鋰離子的插層和剝離通常只引起層間距的變化，不會(huì)破壞晶體結(jié)構(gòu)。在充放電過程中，負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變。因此，從充放電反應(yīng)的可逆性來看，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原材料產(chǎn)業(yè)（碳酸鋰、鎳、鈷等）、中游電池零部件產(chǎn)業(yè)（陰極、隔膜、電解液等）和下游鋰電池制造產(chǎn)業(yè)（應(yīng)用端）。除了新能源汽車的應(yīng)用，鋰電池作為新的儲(chǔ)能設(shè)備，近年來也加速了工程機(jī)械、造船等市場的鋰電氣化。這些領(lǐng)域比新能源汽車處于早期發(fā)展階段，發(fā)展空間更大，對(duì)維持鋰電池的長期需求起到了強(qiáng)有力的支撐作用。

鋰電池產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模

全球鋰電池市場主要集中在中國、日本和韓國，總市場份額超過90%，美國和歐洲市場不突出。中國的鋰電池市場是三國中最大、增長最快的。鋰電池在新能源汽車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)用正在不斷探索。這兩個(gè)市場的逐漸成熟將為電池行業(yè)提供更大的增長空間。鋰電池在中國主要用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、3C數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。就裝機(jī)容量而言，中國是最大的動(dòng)力電池市場。從2017到2021，中國的動(dòng)力電池裝機(jī)容量以43.5%的年復(fù)合增長率增長，在2021達(dá)到154.5GWH。隨著新能源汽車滲透率的快速增長、產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展和疫情的有效控制，中國動(dòng)力電池市場將繼續(xù)增長。據(jù)估計(jì)，2026的動(dòng)力電池裝機(jī)容量將達(dá)到762.0GWH，從2021到2026的復(fù)合年增長率將達(dá)到37.6%。

中國按電池類型劃分的動(dòng)力電池裝機(jī)容量受益于政府補(bǔ)貼。2018年至2020年，三元電池以其高能量密度的突出優(yōu)勢(shì)占據(jù)了大部分市場份額。在預(yù)測(cè)期間，三元鋰電池的裝機(jī)容量將在2026達(dá)到305.8GWH，從2021到2026的CaGr為32.7%。由于成本相對(duì)較低，磷酸鐵鋰電池有望實(shí)現(xiàn)更快的增長并擴(kuò)大其市場份額。從2020wh到2020wh，磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)容量有望達(dá)到41.6%。

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的市場競爭格局

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)具有資本壁壘高、技術(shù)迭代快的特點(diǎn)，而領(lǐng)先的鋰電池企業(yè)在安全性、實(shí)用性、規(guī)模和資本方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并形成正-正循環(huán)。新進(jìn)入者要想通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，打破領(lǐng)先壁壘，往往需要很長時(shí)間的積累。

此外，目前行業(yè)發(fā)展正處于安全擴(kuò)張期，下游汽車企業(yè)對(duì)動(dòng)力電池的安全性要求很高。這也是非領(lǐng)先電池制造商無法克服的一個(gè)溝壑。全球電力電池的裝機(jī)容量在2021大幅增加。其中，寧德時(shí)代占32.6%，居世界首位，LG新能源和松下緊隨其后。在國內(nèi)制造商中，比亞迪、中國創(chuàng)新航空公司（中航鋰電池）和國軒高科技在世界上的排名也相對(duì)較高。特別是，比較2020和2021的全球動(dòng)力電池裝機(jī)容量的市場份額，可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)電池制造商的市場份額在2021顯著增加，尤其是寧德時(shí)報(bào)和比亞迪。當(dāng)最初的排名和基數(shù)相對(duì)較高時(shí)，市場份額進(jìn)一步提高。

展望未來，中國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素主要來自下游新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。2021，新能源汽車在中國和歐洲的普及率達(dá)到13%，新能源汽車總數(shù)接近世界50%，美國市場的滲透率僅占全國的4%，新能源汽車在世界上的普及率僅為8%。{ $ }根據(jù)中國汽車動(dòng)力電池行業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021，中國的動(dòng)力電池裝載量總計(jì)達(dá)到154.5GWh，同比增長142.8%。根據(jù)SNE research的預(yù)測(cè)結(jié)果，到2023年底，全球電動(dòng)汽車動(dòng)力電池需求將達(dá)到406gwh，而同期動(dòng)力電池容量預(yù)計(jì)為335gwh。屆時(shí)，供需將出現(xiàn)一定程度的失衡。

（一）政策刺激

動(dòng)力電池發(fā)展的政策與新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度一致。根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《2030年前碳高峰行動(dòng)計(jì)劃》，到2030年，清潔能源汽車的比例將達(dá)到40%，這為新能源汽車市場帶來了巨大的增長空間。新能源汽車市場的爆炸性增長潛力將繼續(xù)推動(dòng)動(dòng)力電池需求的增長。

（二）電池性能改善

里程不足被認(rèn)為是購買新能源汽車的障礙之一。由于近年來的技術(shù)進(jìn)步，電池的能量密度和充電速度都有了很大的提高。行業(yè)參與者不斷致力于提高電池性能，以增強(qiáng)消費(fèi)者信心和新能源汽車購買率。

（三）降低成本

動(dòng)力電池占整車成本的20%-40%。由于電池技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，動(dòng)力電池的平均成本在過去幾年中顯著降低。預(yù)計(jì)動(dòng)力電池的成本仍有下降的空間。電池成本的下降將推低新能源汽車的價(jià)格，有利于新能源汽車的銷售市場，進(jìn)而推動(dòng)動(dòng)力電池市場的發(fā)展。