科尔尼-锂电池技术变革：与“不确定”共舞_市场营销策划_重点报告202301202_doc.docx

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1、锂电池技术变革:与不确定共舞KEARNEY近年来，全球耘汽车及新型储能市场突破式B发，推动锂电池需求快速上升并带动锂电池产业链上下游企业实现飞跃式增长。但是，当前三元锂与磷酸铁锂技术并非终局解决方案，上游原材料供应不稳定导致剧烈的价格波动、中游新电池化学体系技术持续进步下、游应用场景鹿粉化等因素，将驱动未来锂电池技术的持续变革。前言：当前锂电池技术非终局解决方案，具有差异化特征的多技术路线同步演进自20世名速锂电商M化以来，技7慢尸国化不断提，屈逐步从消费领域拓展至动力、储能等新领域。日益精细分化的下游应用场景，对电池有着不同的性与成本需求。动力电池：全球汽车电动化趋势驱动下，动力电池已成为锂

2、电池的关键应用领域，且未来市场需求仍呈现高增长态势。但同时，动力电池的应用需求在不断精细分化，主流中低端乘用车场景追求成本可控条件下更佳的续航里程与充电效率；高端豪华车、越野车、电动航空器等应用领域价格敏感度更低，追求极致的能量密度；低端AOO电动车、两轮车等应用场景则追求更低成本的电池解决方案。储能电池：新能源的电网调峰、峰谷套利等因素驱动储能系统需求呈现爆发式增长，未来市场需求年增速将维持40%以上，是锂电池发展最快的下游应用。储能电池对体积与重量敏感度低但经济性导向明确，追求低成本、高循环寿命的电池解决方案。19gA(GWh)WfilM月入GrowthRate(CAGR231-281)9

3、%43%技奉命：与不阚定”共发3按锂电池正极材料分类，目前商业化的动力电池主要是三元锂及磷酸铁锂电池两大技术路线，并沿各自的技术路线升级迭代（如超高镁三元与磷酸铳铁锂等）,持续进行成本与性能的综合竞争。同时，在高性路线方面，由固态电解质搭载能量密度更高的新型正负极形成的固态电池是当前认为最具潜力的发展方向；在高性价比路线方面，因锂资源成本高昂，能量密度较低但成本与高低温性能占优的钠离子电池有望在短期内作为低端替代切入储能应用领域。目前商业化的动力电池主要是三元锂及磷酸铁锂电池两大技术路线，并沿各自的技术路线升级迭代，持续进行成本与性能的综合竞争。口2人口I门（Whkg）6005501.i-ri

4、-chL-_NCM9O/C-SiLi54504003503002502001501500成熟路线之争：三元锂更具性能提升空间，但磷酸铁锂成本相对稳定，仍具中期市场竞争力新能源汽车发展初期，磷酸铁锂电池因高安全性、低成本及长循环寿命的特征成为首选。2016年新增电池能量密度作为新能源汽车补贴参考指标后，三元锂电池因高能量密度的优势迅速占据更高的市场份额。近年来，随新能源汽车?M叫坡、磷酸铁锂电池包性能突破及三元锂原材料价格上扬，磷酸铁锂市场占有率反超三元锂电池O未来，性能升级与原材料价格波动，将持续影响三元锂与磷酸铁锂的竞争与市场份额。1,技术角度，下一代高银低钻三元锂电池或将在单位续航里程成本

5、上获得优势目前三元锂电池朝高镁化低姑化甚至无钻化的技术方向发展,是能量密度与成本双重考量下的选择。高镶低钻可以提升电池的能量密度，降低原材料成本对钻价格的敏感度。电池企业在改善高锲三元体系稳定性的过程中，材料研发、制备工艺及生产设备的沉淀将形成比传统三元材料更高的技术壁垒。磷酸钛铁锂是磷酸铁锂路线的技术升级方向。磷酸铁锂电作为正极材料，比容量已接近理论上限，磷酸铳铁锂相比磷酸铁锂具有更高的电压平台，理论能量密度可提升20%且低温性能更优，同时保持相较三元锂电池的安全性和成本优势，产业化布局力睡。对比高镶低钻三元锂电池磷酸镒铁锂电池的成本结构，原材料镁价格成为两者性价比对比的关键影响因素。我HJ

6、iA为短中期内，镁价格有望回落至130元kg甚至更低水平,驱动高银三元锂电池的瓦时价格趋近于磷酸锈铁锂电池。因能量密度高，搭载三元锂电池组电动汽车的电池模块更轻更小，可用更低的功耗驾驶相同的里程，在瓦时成本相同的情境下,三元锂电池的单位续航里程成本更低,将在单位里程成本上逐步形成反超磷酸铁锂电池的价格优势（见图3图4,第六页）2.商业角度,下游客户短中期内仍将主动维持磷酸铁锂采购量以降低成本波动风险尽管高银低钻三元锂电池具有单位里程成本优势，但其仍存较高的镇原材料成本与技术发展不确定性，故科尔尼认为，未来短中期内下游汽车主机厂客户将主动维持磷酸铁锂采购量以分散单一技术路线依赖导致的大幅成本波动

7、风险。（见图5图6,第七页）未来，性能升级与原材料价格波动，将持续影响三元锂与磷酸铁锂的竞争与市场份额。口3g=IakWh)IBbl八12.orZWCBOO71-t12,090,000f D J。U zDDr2.纺2幻3(i。*7008002030 rNCMxI=I 150%口5DA匚二1CflOI二匚Zl八tU-oia.G上-cia-m2030rNCM,：介;QU18O%VkP%OEMpfJEftOcDWUL!0r%hJJ口0DDxO血UbIJLI+；MGJj2018201920202021202220232024202520262027如2820292030.=ftCZlCZlcfiEZl

8、obc.锂电技木命：与“不确定“共舞钠离子电池：商业化在即，作为高性价比解决方案适配低端应用锂电池的爆发式市场需求增长对其供应造成压力，锂资源成本激增。而钠资源储备丰富、成本极具吸引力，将在储能等对电池体积与重旱敏感度低的应用场景成为低成本替代方案。1.相比锂离子电池钠离子电池能量密度较低，但原材料成本与高低温性能更具优势锂、辛胴属碱属裱，物岷殿似。得益于t螭源丰富、正板原材料价格友好、正负极集流体均可使用更为便宜的铝箔等特点，钠离子电池相较锂离子电池均有显著的降本空间（相比磷酸铁锂电池，钠离子电池成本将继续下探2O3O%,趋近铅酸电池O.3-O.5元/Wh）。从能量密度看，钠离子电池能量密度

9、集中分布在80-140Whkg,宁德时代公布第一传内离子电池单体能量密度为l6OWhkg,二代产品将提升至200Whkg,远高于传统低端铅酸电池，趋近低性能磷酸铁锂电池。从安全性看,生犍热失控风险低JbM更为安全；从高低温I辘看，钠电可以在70l007的温度范围内工作，锂电尤其是磷酸铁锂电池仍需解决低温续航大打折扣的问题。从充电倍率看，钠离子;翻K匕能更低斯托克斯直径更小，具有比锂电池更快的充电速度。从循环寿命看，钠离子半径比锂离子电池更大，反应过程中脱嵌更容易损伤电极结构，循环性能介于锂电池和铅酸电池之间。鉴于钠离子电池可预期的成本优势明显但能量密度天花板偏低，将在低成本、低能量密度需求的细

10、分场景中率先应用进入铅酸电池、磷酸铁锂电池主导的储能、两轮电动车、AOO低端电动车等领域。预测2025年钠电池市场规模可达17GW比用獭提高渗透率，至2030年替换铅酸电池7080%及磷酸铁锂2O3O%合计约140GWh的市场需求。2,钠离子电池三种技术路线并行发展，分别适配不同细分下游应用场景钠离子电池有层状属氧化物、聚阴离子化合物及普鲁士蓝类化合物三种主流技术路线，各有利弊，预期分别适配不同的下游应用场景，并行发展：-层状氧化物：与锂电三元正极工艺类似，产业化速度相对领先。在关键指标上，比容量高、倍率性能好，综合性能优异。但结构容易变匕空气稳定性不佳导致稳定性亟待提升。在技术上可通过掺杂及

11、包覆改性，预期Na-Cu-Fe-Mn路线可凭借成本优势率先量产。未来更适合A00级电动车、两轮车等低端动力和对循环次数要求不高的家用储能。-聚阴离子化合物：稳定性好，同时可砌成本具有显著优势。但电导率较差，的娇上需要包豳呦何做性，这也会折损能量密度。研判未来适合稳定性要求高且成本敏感的大型储能场景-普鲁士蓝类化合物：理论比容量高，但制备工艺尚不成熟。从材料结构看，具有开放的钠离子传输通道的普鲁土蓝类化合物理论性能好，但因空位缺陷和结晶水等问题导致在实际应用中容量、倍率、库伦效率及循环寿命不佳，需要解决制备工艺的难题产业dt三度辍躺；未来将发挥其相对性能优势竞争A00级电动车、两轮车等场景。总结

12、而言，钠离子电池性能全面优于低端应用领域的铅酸电池，与锂电池对比，其能量密度和循环寿命存在差距但成本优势显著；未来将全面替代铅酸电池低端应用并在低端动力电池和储能电池领域与锂电池错位竞争。固态电池：具备性能飞跃想象空间，技术实现仍需长期探索当前成熟锂离子电池能量密度提升空间有限：液态高锲三元锂离子电芯能量密度上限预估为350-400Whkg,且高银低钻的稳定性问题悬而未决，安全隐患增加；安全性更好的下一代磷酸铳铁锂电池技术路线能量密度上限较低,估测仅为250Wh/kg。进一步提升性能需要研发新一代电池技术，固态电池体系具有高电化学窗口,可兼容高压正极材料,且固态电解质能抑制理枝晶生长匹配高容量

13、的锂金属负极理论能量密度可高达1OOOWhZkg已成为行业长期追求的下一代技术。1 .新兴高能量密度正负极：多技术解决方案竞争发展2022年，中国科学院院士清华大学糊受欧P日明高在世界动力电池大会上指出，“未来十年电池体系还会经历三次技术变革，2035年前一定会规模生产能量密度为500Wh/kg的下一代电池。”其中富锂锈基、锂硫与锂空正负极体系是未来电池技术的热门选手。富锂钛基体系：富锂镐基一种层状结构的锂离子正板材料，是富锂铳酸锂与层状锂属氧化物混排形成的超晶格结构，因高容量、低成本的优势得到关注。富蝇基理论比容量超30OmAhg,有望突破传统锂电池体系35OWhkg的瓶颈。同时以铳作为主要的过渡元素，无钻低镇，可预期成本低于三元锂接近磷酸铁锂电池O但实际应用中存在首圈库伦效率低、电压衰减严重、循环性能差、倍率性能差等问题，经多年研究仍未找到优化的解决方案，尚待进一步突破。-锂硫体系：以硫或其化合物为正极、以属锂作为负极的电池体系，具有超高埋论容量密度和成本低廉的优势。不同于通过