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核心觀點

當(dāng)前，在新能源汽車滲透率不斷提升的大背景之下，消費者對于續(xù)駛里程的要求也逐漸提升，而三元和磷酸鐵鋰等傳統(tǒng)鋰電池受限于單體能量密度、安全性能等問題，業(yè)內(nèi)也在逐步探索新型動力電池，其中固態(tài)電池和鈉離子電池是最主流的研發(fā)方向。

固態(tài)電池的核心優(yōu)勢在于高能量密度帶來的續(xù)駛里程大幅提升，而鈉離子電池的核心優(yōu)勢在于長循環(huán)壽命下的成本低廉，并且二者均具備較高的安全性，能很好地對當(dāng)前傳統(tǒng)鋰電池形成有益補充，預(yù)計未來鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進程將快于固態(tài)電池。

投資層面，當(dāng)前市場的關(guān)注點主要集中于正負(fù)極材料等上游資源端和中游電池環(huán)節(jié)，相關(guān)指數(shù)“固態(tài)電池”和“鈉離子電池”近三月累計漲幅分別為51.15%和46.97%，相對滬深300指數(shù)分別跑贏40.46和36.28個百分點。

事件驅(qū)動

海內(nèi)外巨頭積極推進新型動力電池研發(fā)生產(chǎn)

近日，贛鋒鋰業(yè)新型鋰電池科技產(chǎn)業(yè)園在重慶開工，擬建設(shè)國內(nèi)最大固態(tài)電池生產(chǎn)基地，主要方向包括電芯、模組、BMS及電池包系統(tǒng)解決方案。據(jù)悉，贛鋒鋰業(yè)于2016年開始布局固態(tài)電池研發(fā)及生產(chǎn)，已形成2GWh固態(tài)電池產(chǎn)能，并與東風(fēng)汽車合作開發(fā)首批高比能固態(tài)電池車型風(fēng)神E70，實測續(xù)駛里程超過400公里。

今年6月，寧德時代董事長曾毓群在重慶車展上透露，公司正在進行全固態(tài)電池、半固態(tài)電池和凝聚態(tài)電池的創(chuàng)新研發(fā)，并將于2023年實現(xiàn)第二代鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化，能量密度可達200Wh/kg，與當(dāng)前三元鋰電池相當(dāng)，同時可與鋰電池混用組成AB電池包。

此外，近期上汽集團也表示將于2023年量產(chǎn)與清陶新能源共同研發(fā)的千公里以上長續(xù)航固態(tài)電池車型，同時配備固態(tài)電池4C快充技術(shù)。

海外方面，松下、LG化學(xué)等動力電池巨頭，以及豐田、寶馬、大眾等汽車巨頭也在紛紛布局固態(tài)電池，積極推動固態(tài)電池車型的商業(yè)化落地。


眾所周知，當(dāng)前三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池已成為動力電池的主流技術(shù)路徑，產(chǎn)業(yè)鏈相對成熟，那么是什么原因又驅(qū)動海內(nèi)外動力電池及汽車巨頭競相探索新型動力電池的商業(yè)化落地呢？

我們認(rèn)為，主要原因還是在于當(dāng)前新能源汽車領(lǐng)域，尤其是純電動汽車領(lǐng)域存在的續(xù)駛里程焦慮問題。正如我們此前文章《麒麟出世，開啟動力電池新紀(jì)元》中所表述的，要解決里程焦慮問題，核心方案在于從電化學(xué)性能和物理結(jié)構(gòu)兩個方面提升動力電池的能量密度，其中新型動力電池就是著重從電化學(xué)性能方面入手的一次有益嘗試。


受產(chǎn)業(yè)化加速推進帶動，近期市場對新型動力電池的關(guān)注度較高，自今年4月底低點以來，固態(tài)電池指數(shù)(861361.EI)和鈉離子電池指數(shù)(861379.EI)的累計漲幅分別達51.15%和46.97%，分別跑贏滬深300指數(shù)40.46和36.28個百分點。

技術(shù)路徑

新型動力電池

可有效解決能量密度和安全性能問題

當(dāng)前，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池依然是動力電池領(lǐng)域的主流技術(shù)方向，分別主要應(yīng)用于電動乘用車市場和電動商用車市場，基本形成二分天下態(tài)勢，但在實際應(yīng)用中，二者的缺陷也比較明顯，主要體現(xiàn)在能量密度和安全性能兩大核心指標(biāo)上。

其中，三元鋰電池最大的劣勢在于安全性能較差，在高溫環(huán)境或者受到猛烈撞擊時容易起火爆炸；而磷酸鐵鋰電池則相對更為安全，但其單體能量密度相對較低。因此，業(yè)內(nèi)仍在探索研究能夠同時滿足能量密度和安全性能雙重指標(biāo)的動力電池類型及系統(tǒng)解決方案，固態(tài)電池和鈉離子電池或許將成為重要突破口。

從實驗室數(shù)據(jù)來看，固態(tài)電池的主要優(yōu)勢在于單體能量密度較高，大約分別為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的2倍和2.5倍，并且在安全性能等方面也有較為顯著的優(yōu)勢；而鈉離子電池的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在循環(huán)壽命、安全性能、儲量和成本等方面，但單體能量密度相對較低，當(dāng)前技術(shù)水平下僅適用于儲能和低速電動車領(lǐng)域，或者與鋰電池混合應(yīng)用于AB電池方案中。


簡單來講，固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，相對傳統(tǒng)鋰電池省去了電解液和隔膜。根據(jù)使用電解質(zhì)的不同，當(dāng)前固態(tài)電池主要類型包括聚合物固態(tài)電池、氧化物固態(tài)電池和硫化物固態(tài)電池，其中聚合物固態(tài)電池技術(shù)相對成熟，率先實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，但未來主流技術(shù)路徑仍待市場驗證。此外，在負(fù)極材料方面，除硅基負(fù)極外，固態(tài)電池也可以采用鋰金屬作為負(fù)極材料，將大為提升電池本身的單體能量密度。


而鈉離子電池是指利用鈉離子替代鋰離子，實現(xiàn)在正極和負(fù)極之間移動來充放電。根據(jù)選用的正極材料不同，當(dāng)前鈉離子電池類型主要包括層狀過度金屬氧化物類電池、聚陰離子化合物類電池和普魯士藍類電池等，其中寧德時代選取的技術(shù)路徑是以普魯士類材料為正極材料。


雖然，當(dāng)前固態(tài)電池和鈉離子電池均未實現(xiàn)量產(chǎn)，但全球主要動力電池和汽車巨頭均有研發(fā)布局和生產(chǎn)規(guī)劃，預(yù)計到2030年全球固態(tài)電池出貨量可突破500GWh，其中中國占比將接近一半，形成超3000億產(chǎn)值規(guī)模。而根據(jù)EVTank測算，到2026年中國鈉離子電池出貨量將超過360GWh，理論市場規(guī)模接近1500億元。

產(chǎn)業(yè)鏈

核心價值環(huán)節(jié)在于上游原材料端

整體來看，固態(tài)電池與鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈相對簡單，核心價值環(huán)節(jié)都在于上游原材料端。但由于電池結(jié)構(gòu)有所差異，成本構(gòu)成也有所不同。

其中，固態(tài)電池在正負(fù)極材料方面與傳統(tǒng)鋰電池趨同，核心差異在于電解質(zhì)方面。成本結(jié)構(gòu)方面，當(dāng)前電解質(zhì)成本占比接近50%，也是造成固態(tài)電池成本相對傳統(tǒng)鋰電池成本要高30%~40%的主要原因。未來，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵在于電解質(zhì)技術(shù)的突破，以及成本的下降，預(yù)計到2026年有望降至與當(dāng)前三元鋰電池成本相當(dāng)。


當(dāng)前，鈉離子電池的核心技術(shù)瓶頸和價值環(huán)節(jié)主要集中在正負(fù)極材料上，成本占比合計超過40%，其中正極材料直接決定了電池本身的性能。但整體來看，鈉離子電池因鈉儲量豐富以及循環(huán)壽命長等原因，綜合成本僅為磷酸鐵鋰電池的一半。未來，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的核心仍在于能量密度的提升。

此外，值得一提的是，雖然鋰資源相對鈉資源儲量較為缺乏，但未來隨著動力電池回收技術(shù)的不斷成熟以及規(guī)?；瘍?yōu)勢凸顯，鋰、鈉、鎳、鈷等金屬資源均可實現(xiàn)充分地回收利用，也有助于動力電池成本的進一步下探。

原標(biāo)題：新型動力電池能否緩解新能源汽車?yán)锍探箲]？