瞻觀前沿

5月23日，清華大學(xué)化學(xué)工程系劉凱課題組摒棄傳統(tǒng)電解液設(shè)計方式，研發(fā)出電場輔助超分子自組裝層技術(shù)。該技術(shù)仿佛給鋰電池穿上一個穿脫自如的智能防護衣，有望解決電動車冬季趴窩問題。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

論文第一作者、清華大學(xué)化學(xué)工程系博士后章偉立介紹，當(dāng)電池需要工作時，防護衣會自動套在鋰電池表面，形成一層致密的保護膜，不僅能防止電解液在高電壓下分解，還能加速鋰離子的傳輸，使電池在低溫下也能高效工作。當(dāng)電池不工作時，防護衣又能自動脫下，讓電池恢復(fù)到常規(guī)狀態(tài)。在‘防護衣’作用下，鋰金屬電池在-79℃的低溫條件下仍可高效放電。

電場輔助超分子自組裝層技術(shù)通過在電極表面上‘穿衣’，可以作為跳板，輔助加速鋰離子從電解液到電極的傳遞，從而提升鋰電池在低溫下的續(xù)航里程。實驗數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)使無人機在-40℃也能高效飛行。劉凱表示，這一技術(shù)突破為寒冷地區(qū)的綠色出行和低空經(jīng)濟發(fā)展注入了新動力。未來，隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，低溫鋰電池將廣泛應(yīng)用于更多領(lǐng)域，產(chǎn)生更大的社會和經(jīng)濟效益。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價值觀察

鋰電池行業(yè)上游的原材料主要包括正負極材料、電解液、隔離膜等。其中，正極材料是鋰電池最為關(guān)鍵的原材料，直接決定了電池的安全性能和電池能否大型化，同時也是鋰電池成本占比最高的材料，約占鋰電池電芯材料成本的40%左右。鋰電池行業(yè)的中游包括電池系統(tǒng)的研發(fā)制造、電池系統(tǒng)集成組裝等。鋰電池行業(yè)下游的應(yīng)用領(lǐng)域主要為消費電池、動力電池和儲能電池。

清華大學(xué)團隊研發(fā)出電場輔助超分子自組裝層技術(shù)，給鋰電池穿上一個穿脫自如的智能防護衣，形成一層致密的保護膜，不僅能防止電解液在高電壓下分解，還能加速鋰離子的傳輸，使電池在低溫下也能高效工作。因此，從鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——鋰電池的類型

按照電解質(zhì)材料、電池外形、外包材料、正極材料、應(yīng)用領(lǐng)域等不同分類方式，可將鋰電池分為以下幾類：

——全球動力鋰電池出貨量及裝機量呈高速增長趨勢

在中國、歐洲、日韓、美國等主要國家大力發(fā)展全球新能源汽車的背景下，全球動力鋰電池市場近年來出貨量保持高速增長的趨勢。根據(jù)EVTank披露的數(shù)據(jù)，2022年全球動力鋰電池出貨量為684.2GWh，同比增長84.4%。

裝車量方面，根據(jù)SNE Research披露的數(shù)據(jù)，全球動力鋰電池裝機量已從2019年的115.2GWh增長至2022年的517.9GWh。2023年1-11月，全球鋰電池裝機量達624.4GWh。整體來看，全球動力鋰電池裝機量保持高速增長態(tài)勢。

——全球市場上中國廠商份額保持領(lǐng)先

根據(jù)SNE Research披露的數(shù)據(jù)，2023年1-11月全球動力電池裝機量TOP10公司中，中國公司依然占據(jù)6席，分別為寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航、國軒高科、億緯鋰能、孚能科技，6家公司合計市占率達63.7%。其中，寧德時代和比亞迪市占率之和依然過半，達53.1%。

——中國動力鋰電池產(chǎn)能快速擴張

近年來，我國動力鋰電池產(chǎn)能快速擴張，截至2023年6月，我國動力鋰電池產(chǎn)能已達1860GWh/年，根據(jù)國內(nèi)動力電池投擴產(chǎn)項目進行情況，中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟預(yù)計到2025年，我國動力鋰電池產(chǎn)能很可能超3000GWh。

產(chǎn)量方面，2018-2022年，中國動力鋰電池產(chǎn)量整體呈上漲趨勢，受新能源汽車產(chǎn)銷大幅上漲帶動，2021年、2022年，中國動力鋰電池產(chǎn)量大幅上漲。2022年，我國動力鋰電池產(chǎn)量達到545.9GWh，同比上漲148.5%。2023年1-6月，我國動力電池累計產(chǎn)量293.6GWh，累計同比增長36.8%。

——2029年動力鋰電池出貨量或超2200GWh

目前國產(chǎn)動力鋰電池大部分技術(shù)指標已達到國際先進水平，且在對客戶的服務(wù)響應(yīng)方面比海外企業(yè)做的更好，在產(chǎn)品技術(shù)提升與服務(wù)響應(yīng)迅速雙重影響下，國內(nèi)動力鋰電池市場需求持續(xù)增長?！缎履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》要求2025年純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公里，新能源汽車銷量要達到汽車新車銷售總量的20%左右。雖然國家補貼逐年退坡，但是雙積分政策接力成為國內(nèi)新能源車發(fā)展的新動力。除了政策的驅(qū)動，符合消費者需求的熱門車型不斷推出，也將驅(qū)動新能源車市場持續(xù)向好。

受新能源汽車、電動二輪車等帶動，預(yù)計，到2028年我國動力鋰電池出貨量年復(fù)合增速將超過25%。按照此增速預(yù)測，2029年我國動力鋰電池出貨量有望超過2200GWh。

中國鋰電池技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與鋰電池關(guān)鍵技術(shù)強關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南地區(qū)，并且以深圳、東莞市為重點發(fā)展區(qū)域，未來鋰電池技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南地區(qū)優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點關(guān)注廣東省深圳市龍華區(qū)和寶安區(qū)、廣東省東莞市所處鋰電池的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對于鋰電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

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