锂电池行业现状与未来

电池大家都经常见到，锂电池也不陌生，说起锂电池的应用，很多人也可以说出个一二三来，比如手机、电动车、充电宝等等。但是真正涉及到锂电池发展的历史、锂电池都有哪些分类、我国锂电池的行业地位、锂电池行业的格局、未来发展趋势等等，就很少有人能说清楚了。今天，我们就来一起探讨下锂电池这个已经在国家发展战略中占据重要地位的产物。

一、锂电池的发展历史

锂电池的发展史并不长，但已经成为了如今世界经济和科技发展的重要参与者。

1912年，金属锂电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。

1970年，代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。

1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。

1982年，伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1983年，M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

1991年，索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

1996年，Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁（LiFePO4），比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展。

1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。

2018年7月15日，从科达煤炭化学研究院获悉，一种由纯碳作为主要成分的高容量高密度锂电池用特种碳负极材料在该院问世，这种由全新材料制备的锂电池可以实现汽车续航里程突破600公里。

2018年10月，南开大学梁嘉杰、陈永胜教授课题组与江苏师范大学赖超课题组合作成功制备了具有多级结构的银纳米线—石墨烯三维多孔载体，并负载金属锂作为复合负极材料。这一载体可抑制锂枝晶产生，从而可实现电池超高速充电，有望大幅延长锂电池“寿命”。该研究成果在最新一期《先进材料》上发表。

2022年上半年，我国锂离子电池产业主要指标实现高速增长，产量超过280吉瓦时，同比增长150%。

2022年9月22日上午，由中国航天科技集团四院自主研制并合格交付用户的国内首个直径3.0米新能源锂电铜箔核心装备阴极辊新产品在西安面市，填补了国内行业技术空白，实现了大直径阴极辊的月产能力突破百台大关，标志着中国超大直径阴极辊制造技术实现了重大突破。

二、锂电池的分类

锂电池具有能量比高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保等特点，其大致可以分金属锂电池和锂离子电池两大类。

（一）锂离子电池；

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称，是一种二次电池，也就是我们常说的充电电池。锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池的主要组成部分有：
1、正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂、镍钴锰酸锂材料，比如电动自行车普遍用镍钴锰酸锂或者再加少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用的是厚度10--20微米的电解铝箔。
2、隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。
3、负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
4、有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。
5、电池外壳——分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

锂离子电池由于其相较于金属锂电池更安全的特性，成为目前市场上主要的锂电池产品，甚至在很多人的认知中，锂电池就是指的锂离子电池。

（二）固态锂电池；

固态锂电池是用金属锂作为电极的一种储能电池，比能量极高，可以分为一次性电池和可充电固态锂电池。

一次性固态锂电池跟普通干电池的原理一样，它是用金属锂作为电极，通过金属锂的腐蚀或叫氧化来产生电能的，用完就废了，不能充电。

至于可充电固态锂电池，在实际应用的过程中依旧面临着许多难点。锂金属具有较高反应活性，容易与有机电解液反应生成Li2CO3、LiOH、Li2O、Li3N、LiF等无机产物和ROCO2Li、ROLi、RCOO2Li（R是烷基官能团）等有机产物。这些反应会导致锂金属和电解液的利用率降低，并会伴随着大量的气体产生，容易引发锂金属电池的安全隐患。

此外还有固态锂电池的锂枝晶带来的影响。枝晶可在锂表面堆积，渗透到固体电解液中，最终从一个电极交叉到另一个电极，使电池短路，进而引发一些安全事故。

三、锂电池领域的世界格局

（一）锂电池领域中国从追赶者成为领先者；

与很多高端产业欧美处于领先地位不同，锂电池领域多年来始终是亚洲处于主导地位，在这期间，亚洲国家之间的格局也发生了巨大变化。

2000年以前，日本锂电池企业总体销售额占全球销售额的93%可以说处于绝对的垄断地位。

2000年之后，以手机和MP3等消费电子为代表的韩国企业快速成长，蚕食了大量日本企业的锂电池市场份额，2010年日本企业的市场份额只占43%，韩国企业则占了39%。期间，由于中国拥有巨大的消费电子产品市场，以及庞大的人口红利，日韩企业也纷纷向中国投放新的产能，在这个过程中催生了一批国产锂电池企业。

2011年之后，消费锂电池发展进入成熟阶段，市场需求饱和增速放缓。动力锂电池又成为了新战场，这是一个比消费电池更大的市场。

2015年以来，中国新能源汽车的增长，数据显示，今年10月，中国新能源汽车继续保持高速增长，月度产量和销量分别同比增长87.6%和81.7%达到76.2万辆和71.4万辆，市场占有率达到28.5%，再创新高。朝着这个趋势发展，预计中国全年的销量或达到600万辆。而这不仅意味着中国将提前三年完成国家规划2025年的目标，而且还有可能超过其他国家的销量总和。新能源汽车的增长也催生了动力电池的市场需求，中国已成为全球最大的动力电池需求市场。

如今，中国在锂电池市场已经处于领先地位。国际能源署公布的报告显示，中国占全球锂化学品供应量的60%以上，还生产了全球3/4的锂离子电池。本来由日韩垄断的锂电池市场，也逐渐出现了越来越多的中国企业名字。

（二）全球锂电池产能主要集中在亚洲地区；

目前，全球锂电池的产能主要集中在亚洲地区中的中日韩三个国家，全球前十的锂电池企业也被这三个国家包揽，这十家企业包揽了全球电池产能的92%。

其中，中国六家分别是宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、欣旺达和亿纬锂能。

宁德时代成立于2011年，连续五年登顶动力电池企业世界第一。其客户包括特斯拉、大众、宝马、奔驰、丰田等等大家耳熟能详的大型车企。

比亚迪于1995年成立，2003年成长为全球第二大充电电池生产商，后面失去了第二的位置，今年重新夺回全球第二。主要客户包括中国国家电网、中广核、美国雪佛龙、德国Fenecon、日本A-style等。

中创新航今年成为世界第七的动力电池厂商。其成立于2015年，前身是央企背景的中航锂电。2022年10月6日在港股上市，与广汽、小鹏、长安、零跑、吉利、合创、东风、本田、上汽通用五菱、奇瑞、瑞驰、东风小康等车企已经建立业务上的联系。

国轩高科成立于2006 年，于2015年5月上市，2022年排名全球第八。主要客户包括江淮、上汽、通用、五菱、奇瑞、北汽等国内大型车企业。

欣旺达成立于1997年，公司于2011年4月上市，2022年排名全球第九。公司主要客户为苹果、飞利浦、亚马逊、联想、OPPO、步步高、海尔、SanDisk、顶星、华硕·凌海达、海洋王、迈瑞等国内外知名企业。

亿纬锂能成立于2001年，于2009年在深圳创业板首批上市，2022年排名全球第十。当前，亿纬锂能主要客户有小鹏、东风、广汽、广汽、大运、现代起亚及戴姆勒、宝马、捷豹路虎、博世等国内外头部车企。

之所以中国电池企业能够拥有全球64%的市场份额，占据全球锂电池产业前十中的六席，有赖于中国作为全球制造业加工中心的大环境。在锂电池供应链中，中国供应商带来的巨大优势，无论从原材料供的稳定度，产品质量还是成本都是这些锂电池企业崛起的有利条件。

世界锂电池产能排名第二的是韩国，有LG新能源、SK On和三星SDI三家企业跻身全球前十，占据了全球21.6%的锂电池产能。

LG新能源隶属于韩国LG集团，2022年从全球第二跌到全球第三。为大众、通用、戴姆勒、福特、现代、起亚、奥迪、保时捷、雷诺、特斯拉等汽车品牌提供动力电池产品。

SK On成立于1982年，全球排名第五，主要客户为现代、起亚、奔驰、北汽等知名汽车厂商。

三星SDI是韩国三星集团的附属企业，其产能位列全球第六，主要客户有特斯拉、三星、福特、宝马、沃尔沃、大众、奥迪、捷豹、菲亚特等。

韩国锂电池产能从2010年的39%到如今的21.6%，日本锂电池市场份额从2000年以前垄断地位的93%，只有松下1家以6.3%市场占比进入全球锂电池企业排行前十，位列第四。这些变化就是全球锂电池产业重心转移的直接体现。

四、锂电池行业未来的发展趋势

（一）锂电池技术趋于成熟，固态电池等核心技术仍在突破；

作为一种高安全、高比能量、长寿命的储能器件技术，固态电池已经成为新型化学电源领域的重要发展方向。而锂金属由于其高比容量和低电极电势等优点被认为是下一代高比能量电池体系中最有潜力的负极材料。但是由于前文提到的固态锂电池的技术还不够成熟，安全隐患让它应用困难。

如果固态锂电池技术能够成熟，将大幅度提高锂电池的储能量和充电速度，进而推动新能源产业的进一步发展。比如，一旦固态锂电池应用到新能源汽车领域，电动汽车的续航里程提升一倍以上，充电速度也优于锂离子电池。因此，固态锂电池是当前电池行业创新突破性技术的重要发展方向。

（二）动力型方形锂电池的占比率越来越大；

自2015年以来，方形电池占据动力锂离子电池市场份额第一的位置从未改变过，并且总量遥遥领先，这与其特殊的性能密不可分。

作为动力锂离子电池“三剑客”之一，方形电池具有内阻小、循环寿命长、封装可靠度高、耐受性好、成组相对简单、系统能量效率高等优点，曾经被认为是最适合新能源汽车使用的电池设计，多年来一直受到电池和整车公司的酷爱。

对快充来讲，方形电池具有优越性，它电池内阻比较小，所以温升比较容易控制。同时，方形电池能够满足大容量单体电池的需求，对bMS和PACK的设计要求较低。

2018年以来，动力锂离子电池公司纷纷加大布局方形电池，随着国家政策和市场有关动力锂离子电池能量密度、轻量化等多方面性能提出更高要求，方形电池产量不断攀升。2021年我国方形电池装机量已达134GWh，同比增长145.8%；其装机量占据国内锂电池总装机量比例已达88%。据业内机构预测，预计2022年，我国方形电池装机量将达到163GWh，装机量占比有望接近92%。

（三）储能行业迅猛发展；

如今，储能行业已经从附属于光伏发电、风力发电的一个分支，逐渐独立出来，成为独立的投资主题，受到投资者们越来越多的关注。

储能行业也从商业化起步逐渐走向了规模化发展。随着国家、地方层面储能政策的密集出台，各环节储能发展模式正在走向成熟。形成了围绕电池开展，主要包括上游原材料及零部件的供应商，中游的电池、变流器、管理系统、其他设备和系统集成，下游包括发电侧、电网侧、用电侧的应用场景。储能的产业链逐渐成熟，叠加政策支持，将迎来快速发展期。

随着技术的进步与产能的扩张，近年来风电、光伏的发电成本与锂离子电池的制造成本降幅显著，在新能源上网侧平价的基础上，当前全球正朝着“新能源+储能”平价的方向快速前进。另一方面，储能在电力系统中的定位与商业模式正日渐清晰，目前美国、欧洲等发达地区储能市场化发展的机制已基本建立，新兴市场的电力系统改革亦持续加速，储能行业规模化发展的条件已经成熟。

12月2日，国家能源局西北监管局发布两个实施细则征求意见稿，明确将新型储能纳入并网主体可以提供电力辅助服务，并给出补偿指标。一次调频补偿标准是15元/KWh，容量补偿标准是20元/MW，月度利用率达到98%+后，每多1%补偿100元/MW，另外，对转动惯量补偿、调峰、调压、无功补偿、黑启动等也明确了补偿指标。这再次证明中国的储能收入来源开始多样化、盈利模式逐步清晰、从强配转向市场化配置，未来储能产业链上的价格压力将得到一定释放，有利于促进储能产业的发展。

（四）实现“双碳”目标加快推动电池回收行业发展；

随着新能源汽车产业的快速发展，动力锂电池成为拉动行业增长的主要原因。然而，动力电池容量会随着使用次数的增加而不断降低，电量衰减至80%之后就无法满足为新能源汽车提供动力，而不得不面临淘汰，便只能进入回收处理阶段。预计 2023 年退役的废旧电池将超过 20 万吨，回收废旧电池的相关产业规模就达到 140 亿元，回收废旧锂电池会成为锂电池衍生产业中较为重要的一环。

一方面，锂电池是由镍、钴、锂等重金属原料组成，随意丢弃会对自然环境造成巨大危害，也不符合中国的环保政策要求。另一方面，镍、钴、锂是不可再生资源，也是中国的重要战略资源，自然中提取工艺复杂且含量稀缺，且提取量远低于废旧电池提取量，如果废旧锂电池得到充分回收，将大幅减少现行的挖掘成本，且对环境友好，利于提高可持续发展。

既然是未来一片光明的行业，自然也少不了各大企业的布局。目前动力电池回收利用市场的参与方可以分为四类：第一类是以比亚迪、吉利汽车等为代表的汽车生产企业；第二类是以宁德时代、南都电源等为代表的电池及储能企业；第三类是以格林美、天齐锂业等为代表的电池材料企业；第四类是以天奇股份、旺能环境等为代表的第三方企业，都在不断地加大投入，以期在未来电池回收赛道提速后，获得更多的加速度。

总的来说，从1991年索尼发布首个锂离子电池至今，锂电池行业已经走过了31个年头我国在锂电池行业已经从追赶者变成领先者，且与其他国家的差距也越拉越大。

之所以我国可以在新能源领域有如此大的成果，一方面是为了实现双碳目标的努力，谁都知道牺牲环境发展经济的方式，不是长久之计，但是没办法，当时的形势，要技术没技术要人才没人才，不牺牲环境发展低端制造业，国家就得不到发展，人民就很难得到好的生活条件。随着竭泽而渔式发展经济，传统汽车排放的尾气，以及传统的铅酸电池带来的环境污染的恶果逐渐显现，这直接加剧了人们对清洁能源的渴望。

另一方面，还有我国始终面临着石油危机的原因。石油是重要的战略资源，石油储备对每个国家都很重要。然而，我国石油储量并不丰富且开采技术难度也很高，需求大部分需要依靠进口来满足，曾经还在能源方面被国外各种掣肘，可以说能源危机始终伴随着国家的发展。近些年，随着经济快速发展，汽车保有量持续飙升，我国已经成为石油第一消费大国，石油缺口也就越来越大，使我国的经济发展时刻面临国际政治形势的影响。

而随着国家的工业基础基本完善，锂电池的诞生并在中国扎根发展，有了摆脱能源的制约，让国家经济又快又好的发展希望，自然会吸引到国家政策、企业、资本等各方面的投入，为锂电池行业从落后到领先的跨越提供充足条件。

综上来看不管是能源危机还是环保政策都是锂电池发展的动力，并且市场需求也在逐渐增加未来发展前景向好。

但是，锂电池的制造离不开锂，全球的锂资源如同石油一样是有限的，并且中国锂资源相对缺乏，因此中国电池级锂材料市场缺口较大，许多锂电池企业的锂电池生产材料都要依赖于国外补足。

目前，根据美国地质调查局统计（USGS-2021），全球已探明锂资源储量约为8600万吨，主要集中在南美锂三角（玻利维亚、智利、阿根廷），中国占比5.7%左右，这对高速发展的锂电池行业来说，是远远无法满足的。因此，中国许多锂资源企业开始转向海外投资，如赣锋锂业就投资了墨西哥、爱尔兰、阿根廷等国的锂资源项目，天齐锂业投资了澳大利亚、智利等国锂资源项目。

目前，中国相关企业已掌握了全球一半以上的锂矿资源，但在全球锂资源需求快速扩大的趋势下，全球锂资源拥有国相关部门都会加紧对本国锂资源的调控，比如今年美国通过的《通胀削减法案》相关条款规定：即自2024年起，将全面禁用产自中国的电池组件，自2025年起，全面禁用产自中国的矿物原材料。所以为了保证自己国家有足够的锂矿生产锂电池，未来全球锂资源争夺战将进一步加剧。

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