中国动力电池发展报告：2019

2 政策端：鼓励企业做强，市场主导，扩大开放

为引导我国动力电池产业健康持续发展，国家先后针对性出台近30项重大政策，主要集中在行业竞争管理、技术规划引导两方面。

2.1 竞争管理：从扶持做大转向鼓励做强，扩大对外开放、引入国际竞争

政府竞争管理政策导向主要分为两个阶段：

1）第一阶段为扶持企业做大。2015年5月工信部发布《汽车动力蓄电池行业规范条件》要求，动力电池单体企业年产能不得低于2亿Wh；2015年9月发布的《锂离子电池行业规范条件》，进一步细分到正极、负极、隔膜、电解液等四大原材料产能。此外，明确列入公告名单的企业将作为相关政策支持的基础性依据。2015年11月至2016年6月之间先后发布4批符合条件的企业目录（俗称动力电池白名单），共计57家厂商，主要是CATL、天津力神、国轩高科等国内企业。

2）第二阶段为鼓励企业做强。2018年12月发改委发布《汽车产业投资管理规定》要求，只有上两个年度车用动力电池产能利用率均不低于80%的动力电池企业才能扩产。2019年1月工信部发布《锂离子电池行业规范条件（2018年本）（征求意见稿）》，取消对企业产能要求，鼓励企业制造数字化、智能化。此外，2019年工信部发布《废止《汽车动力蓄电池行业规范条件》公告，动力电池白名单自2019年6月21日取消。

未来LG化学、三星SDI等实力外资企业将重新进入中国市场，国内动力电池行业将迎来更加激烈的竞争，下游整车企业将有更多产品选择空间。

2.2 技术引导：部分技术指标已实现政策目标，未来或更多依赖市场选择

目前从产业发展情况来看，单体能量密度、循环寿命、充电倍率、使用寿命等性能指标均已达到甚至超过2020年政策目标，但Pack能量密度仍有较大距离。电池成本方面，目前三元电池均价约1.05元/Wh、磷酸铁锂电池均价约1元/Wh，三元电池价格仍略高于政策目标。

1）单体能量密度：部分达成。《促进汽车动力电池产业发展行动方案》（下称《促进方案》）提出2020年动力电池单体比能量大于300Wh/kg。2018年底我国量产动力电池单体比能量达265Wh／kg。天津力神2019年研发的NCA三元高比能量动力锂电池能量密度达303Wh／kg。

2）Pack能量密度：差距较大。《促进方案》提出到2020年Pack比能量达到260Wh/kg。据2019年第8批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》统计，绝大部分Pack比能量在140-160Wh/kg之间，其中帝豪JHC7002BEV41纯电动轿车最高，Pack比能量182.44Wh/kg。

3）温度特性：龙头达标。《促进方案》指出，到2020年Pack使用环境需达到-30℃到55℃。据CATL官网披露，其电芯在-30℃到60℃下，各项性能稳定。

4）充电倍率：龙头达标。《促进方案》指出，到2020年动力电池系统可具备3C充电能力。据CATL官网披露，其开发的43Ah三元动力电池最大充电倍率可达4C。

5）循环寿命：龙头电芯寿命超预期。《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2017版)》指出，到2020、2025、2030年Pack使用寿命达到10、12、15年。据CATL官网披露，其开发的长寿命电池单体可充电15000次，使用寿命长达15年（Pack寿命比电芯寿命短，部分企业在80%左右）。

随着新能源汽车市场由导入期迈向成长期，以及过度追求高比能量导致的电池安全性等问题，未来政策对技术性能的引导作用或将进一步减弱，车企将更多依据消费者的实际需求来选择技术路线。在日前披露的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》（征求意见稿）中，政策已经不再对动力电池的性能指标做具体的设计引导，而是强调企业在技术路线选择、产品产能布局等方面的主体地位。

3 上游原材料：高镍三元正极、硅碳负极、陶瓷涂覆隔膜是未来趋势

锂离子电池主要由四大原材料组成，分别是：正极、负极、隔膜、电解液。如图所示，充电时Li+从正极脱出，进入电解液中，嵌入负极，其中隔膜起着导通离子，阻隔电子的作用；反之放电时Li+从负极脱出，经电解液嵌入正极。

从锂离子动力电池的发展历史来看，能量密度更高、更安全、成本更低始终是发展锂电池的核心目标，这也对锂电池四大原材料正极、负极、隔膜、电解液的工艺和材料技术提出了更高的要求。本章主要对四大原材料当前的发展现状和技术趋势进行分析。

3.1 正极材料：三元是主流，高镍化是趋势，NCA与国外仍有差距

商用锂离子动力电池正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂、三元体系，其中三元体系又可细分为镍钴锰NCM和镍钴铝NCA。三元材料在能量密度方面有明显优势，已成为应用主流。

由于动力电池财政补贴能量密度门槛提升及消费者对高续航新能源汽车的青睐，三元材料电池装机量占比持续提升。据GGII披露，2019年上半年三元体系动力电池装机量为20.22GWh，市占率达67.35%，较2016年提升44.46个百分点。

高镍三元材料（NCM811、NCA）具有高容量、低成本优势，各大动力电池企业均大力布局，目前仍处于产业化初期。国内动力电池巨头CATL、比亚迪、力神、亿纬锂能等均选择NCM811技术路线；国外巨头除松下外，三星SDI、SKI、LG化学均同时布局NCM811和NCA技术路线，国内NCA技术与国外仍有差距。目前高镍正极尚有安全性、生产工艺两方面需要改进。1）安全性方面，镍含量提升将导致电池热稳定性急剧下降。由于Ni化学活性强，三元材料热稳定性随着镍含量提升急剧降低。NCM811热稳定温度在230℃左右，远低于NCM333的310℃。2)生产工艺方面，高镍正极工艺复杂、对产品一致性要求更高。镍离子由于活性高、阳离子混排、碱性大等原因，在实际生产过程复杂，相比常规三元材料，三元高镍材料需要成本更高的LiOH、纯氧气氛、专门的除湿设备、水洗工艺除掉表面残碱等。

3.2 负极材料：人造石墨是主流，硅碳负极是趋势

锂离子电池负极材料主要有人造石墨、天然石墨、中间相碳微球（MCMB）、硅碳负极四种。其中MCMB由于克容量较低、生产过程需要消耗大量有机溶剂，且成品率很低，导致成本偏高，应用有限。硅碳负极比容量最高，但是循环、倍率性能差，尚待改进；天然石墨容量密度比人造石墨高，但是循环、倍率性能较差；综合比较，人造石墨性能最优。

当前负极材料应用以人造石墨为主、天然石墨为辅。据GGII统计，2019上半年我国人造石墨、天然石墨、其他负极产量分别为87500、28800、5000吨，对应占比72.14%、23.74%、4.12%，人造石墨占比超过7成。从趋势上看，人造石墨市场占比缓慢提升，从2016年到2019H1增加4.29个百分点。

碳负极有望成为下一代负极材料。商用化石墨负极实际容量已接近理论值372mAh/g，提升空间有限，急需寻找新的替代材料。Si单质由于充电过程中体积膨胀大（接近300%，石墨10%），首次充电效率低、材料加工成本高、导电率差等缺点，无法单独作为负极，但是其超高的理论容量（4200mAh/g）可成为理想的添加剂，碳负极中加入少量Si（5-10%）可显著提升容量，硅碳负极有望成为下一代负极材料，各企业纷纷布局。国外松下硅碳负极技术领先，在2013年即实现量产（NCR18650），特斯拉Model 3用动力电池即采用硅碳负极。

3.3 电解液：核心技术在添加剂

在新能源汽车产业带动下，动力电池电解液行业保持高速增长。电解液号称锂离子电池的“血液”，导通电池正负极，对锂离子电池的工作温度、循环效率、安全性能、倍率性能等影响重大。据GGII披露，国内动力电池电解液产量从2015年3.26万吨，增长到2018年8.59万吨，年复合增长率38.12%。2019上半年国内动力电池电解液产量4.95万吨，同比增长42.67%；前9名市场份额稳定，由高到低分别是广州天赐、深圳新宙邦、江苏国泰华荣、东莞杉杉、珠海赛纬、汕头金光、香河昆仑、天津金牛、山东海容；前三名合计占比57%，超过一半。

添加剂是电解液企业核心竞争力。电解液由溶剂、锂盐、添加剂三部分组成，其中溶剂、锂盐成分稳定，分别是DMC和LiFP6，添加剂品种多样，是企业核心技术竞争力。常用电解液添加剂主要有四种：SEI成膜添加剂、导电添加剂、过充保护添加剂、低温改性添加剂，对应提升动力电池的循环、倍率、安全、低温性能。

3.4 隔膜：湿法是主流，涂覆是趋势，长期创新在新型基材

隔膜在动力电池中，起着隔离电子防止短路，导通离子形成回路的作用，直接影响着电池的充电快慢和安全性。锂离子电池用隔膜生产工艺有干法和湿法两种，由于工艺差别较大（干法属于物理法，湿法属于化学法），两种生产出来的隔膜各性能参数有所不同。干法除了工艺简单、成本低廉、熔点更高等优势外，无论是在厚度、拉伸强度、孔隙率、安全性等方面皆比不上湿法隔膜。

湿法隔膜是当前主流，占比逐年提升。据GGII披露，2019上半年我国隔膜总产量11.5万吨，其中湿法、干法分别生产8.39、3.11万吨，同比增速93.54%、-3.74%。从趋势上看，湿法隔膜市场占比逐年提升，从2015年38.05%增加到2019上半年72.96%。在动力电池领域，湿法隔膜在性能和安全性上有着超越干法的显著优势，更能够适应当前动力电池高能量密度化发展趋势。

湿法隔膜相较干法隔膜虽存在诸多优势，但其也存在熔断温度低、耐热性差，高温收缩率高等缺点。为改善湿法隔膜性能，目前主流工艺是在基膜表面涂覆一层陶瓷材料，利用陶瓷的刚性支撑提升隔膜的热稳定性、改善机械强度提高其耐刺穿能力，涂覆工艺日益受到重视。

除采用涂覆技术外，由于干法、湿法隔膜分别采用PP、PE材料做基膜，材料耐温性能受限，适宜工作温度在150℃以下；采用PET（熔点225℃）和PI（熔点＞500℃）材料做基膜，耐温性更佳的无纺布基膜值得重视。