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高能量密度成为固态电池核心竞争优势

随着人们的消费观念转变和生活需求的多样化,以及新能源汽车制造技术的不断成熟和成本的持续下滑,越来越多的家庭开始自主选择新能源汽车。但是,新能源汽车尤其是电动汽车,其仍然面临续航里程、充电效率、安全等的问题困扰。

  1-9月,中国新能源汽车产销分别完成471.7万辆和456.7万辆,同比分别增长1.2倍和1.1倍,市场占有率达到23.5%。其中,9月,新能源汽车产销量分别完后75.5万辆和70.8万辆,同比分别增长1.1倍和93.9%,市场占有率达到27.1%。g2Iesmc

  车辆购置税减征政策的持续发力,让新能源车市提振效果明显。与此同时,新能源汽车的热销进一步带动了动力电池产量大幅提升。数据显示,1-9月,中国动力电池产量累计为372.1GWh,累计同比增长176.2%。g2Iesmc

  磷酸铁锂电池累计装车量占比超60%

  据中国汽车动力电池产业创新联盟统计的数据显示,1-9月,中国动力电池产量累计为372.1GWh,累计同比增长176.2%,其中三元电池累计产量150.2GWh,占总产量40.4%,同比累计增长139%;磷酸铁锂电池累计产量221.3GWh,占总产量59.5%,累计同比增长209%。g2Iesmc

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  销量方面,1-9月,中国动力电池累计销量达367.0GWh,累计同比增长243.8%。其中三元电池累计销量163.8GWh,占总销量44.6%,累计同比增长232.4%;磷酸铁锂电池累计销量203.0GWh,占总销量55.3%,累计同比增长257.8%。g2Iesmc

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  装车量方面:1-9月,中国动力电池累计装车量193.7GWh,累计同比增长110.5%。其中三元电池累计装车量77.2GWh,占总装车量39.8%,累计同比增长63.9%;磷酸铁锂电池累计装车量116.3GWh,占总装车量60.1%,累计同比增长159.8%。g2Iesmc

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  此外,据2021年12月中国汽车工业协会预测,2022年中国汽车总销量为2750万辆,同比增长5.4%,其中新能源汽车销量为500万辆,同比增长47%。g2Iesmc

  尽管中国新能源汽车的商业化进程是以政策(资金补贴、税费减免、不限号等)主导驱动的,而随着人们的消费观念转变和生活需求的多样化,以及新能源汽车制造技术的不断成熟和成本的持续下滑,越来越多的家庭开始自主选择新能源汽车。但是,新能源汽车尤其是电动汽车,其仍然面临续航里程、充电效率、安全等问题的困扰。g2Iesmc

  动力电池能量密度成新能源汽车的关注焦点

  2021年11月18日,工信部发布《锂离子电池行业规范条件》(征求意见稿)对锂离子电池的产品性能做了相关要求,对动力型电池的能量和功率进行规范约束,其中,包括使用三元材料能量型单体电池能量密度≥210Wh/kg,电池组能量密≥150Wh/kg;其他能量型单体电池能量密度≥160Wh/kg,电池能量密度≥115Wh/kg。功率型单体电池功率密度≥500W/kg,池组功率密度≥350W/kg。循环寿命≥1000次且容量保持≥80%。g2Iesmc

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  此外,据中国汽车动力电池产业创新联盟最新数据显示,2022年9月,中国新能源汽车按车型划分的平均装车电量45.8kWh,环比增长2.5%。其中纯电动乘用车和纯电动客车单车平均带电量分别为51.5kWh/辆和218.4kWh/辆,环比分别上升3.3%和下降0.04%。g2Iesmc

  同期,中国纯电动乘用车系统密度在140(含)-160Wh/kg和160Wh/kg以上车型产量分别为18.7万辆和11.4万辆,占比分别为38.5%和23.4%,125Wh/kg以下车型产量6.6万辆,占比13.6%。g2Iesmc

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  动力电池作为新能源汽车的核心组件,直接决定整车性能,其占整车成本高达30~45%左右。因此,影响新能源汽车尤其是影响纯电动汽车的续航里程的动力电池的容量和密度成为业界关注的焦点。g2Iesmc

  2020年11月,国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(以下简称“规划”)提出,到2025年,纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里。而实际情况是,2019年中国新能源乘用车典型企业百公里电耗均值为15.95千瓦时,大部分新能源汽车百公里耗电量在14-18度(千瓦时)之间。g2Iesmc

  此外,根据《中国制造2025》的动力电池的发展规划:2020年,电池能量密度达到300Wh/kg;2025年,电池能量密度达到400Wh/kg;2030年,电池能量密度达到500Wh/kg。显然依靠现有的动力电池体系,电池能量密度难以达到国家相关法规规定的要求。g2Iesmc

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  为此,《规划》条款要求,实施电池技术突破行动:开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术研究,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关,加快固态动力电池技术研发及产业化。g2Iesmc

  近年来电动汽车自燃事故频发,其主要原因也是液态电解质过热被点燃,最终导致电池起火。因此,开发高效的固态电解质是超安全、超高能量密度锂电池的必经之路。分析指出,固态电池若能发挥并强化安全性的部分优势,力争占据能量密度优势,将倍率、循环寿命和工艺性进一步优化,则可巩固其优势场景下的核心潜在客户。如果性能和成本进展显著,其将成为替代现有锂电池的关键技术路线。不过,被认为是下一代动力电池的固态电池,其取代液态电解质的锂离子电池还尚需时日。g2Iesmc

  今年3月,中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高对中国国内固态电池市场做过预估,以产业化为衡量标准,2025年能量密度达到350Wh/kg,固液混合电解质的半固态电池出现;2030年能量密度达到400Wh/kg,液态电解质更少的准固态电池量产,真正的全固态产品预计不超过1%;2035年能量密度目标是500Wh/kg,全固态电池实现产业化。g2Iesmc

  整车、电池及上游材料厂商纷纷布局

  根据市场预测,全球固态锂电池的需求量在2025年、2030年将分别达到44.2GWh、494.9GWh,到2030年,该市场规模产值将攀升至1500亿元以上。因此,为攫取新赛道庞大的市场份额,诸如丰田等这些全球知名整车厂商,中国的宁德时代、赣锋锂业等电池企业,以及负极材料供应商杉杉股份等上游厂商,都在积极加快布局。g2Iesmc

  此外,NASA(美国航空航天局)也于近日宣称,其研发的航空用固态电池取得重大突破。据悉,该固态电池的能量密度达到了500Wh/kg。NASA研发的固态电池其电解质材料是价格更加便宜且易获得的硫。g2Iesmc

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责编:Zengde.Xia
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夏曾德
夏曾德,《国际电子商情》副主分析师
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