電池技術的進步,一方面是物理層面的結構改進,另一方面則是源于電化學材料的創新。而電化學材料體系,由于其本身承擔離子傳輸、儲鋰等功能,對電池技術的進步起到最根本、最核心的影響。
近年來,行業內卷加速,價格戰驅動鋰電企業尋找更高附加值產品,行業正從卷價格走向卷價值。這其中,加快電池材料的創新,在能量密度、循環壽命、快充性能、安全性等方面全面提升電芯性能,是鋰電材料企業破除內卷的根本路徑。
與此同時,終端市場應用分化,帶動材料創新應用分層,磷酸錳鐵鋰、高鎳三元、富鋰錳基、固態電解質、硅基負極、鈉電正極等一系列材料產業化不斷推動。
高工產業研究院(GGII)院長高小兵表示,近幾年來鋰電產業不斷調整,預計2024年全產業鏈出貨增速將在28%左右,具體表現在鋰電池出貨有望達到1.15TWh,首次突破TWh,同比增長27~30%。
這一時期,除了乘用車,商用車、儲能、出口市場等不同層次的市場逐漸打開,成為鋰電出貨的主要增長驅動力,預計到2030年,商用車市場將增長到300GWh以上,動力電池外銷(含中國企業海外工廠銷量)增長到500GWh以上,電力儲能市場增長到600GWh以上。
細分市場驅動市場增量超預期,但也值得注意的是行業仍處于調整階段,企業面臨的問題包括增收不增利、價格戰持續等,同時鋰電企業負債高位帶來財務風險,賬期延長對企業現金流承壓。市場調整帶來持續的企業淘汰,這個過程中行業集中度不斷提升,對于尾部企業而來,機會窗口基本關閉。
高小兵進一步表示,行業調整不斷,唯一保持不變的是持續的變化。碳中和、技術迭代、全球化重構、產能收縮與擴張都將不同程度引導鋰電產業的發展。后續市場,以技術為核心鑄就的品牌價值權重上升,新技術、新材料也將成為企業破卷的思路。
此外,在產業層面,鋰電產業鏈成本短期觸底,價格將出現小幅回調,帶動企業毛利回歸,但是產業鏈價格長期降本趨勢不變,企業降本增效路徑多元化。未來,鋰電產業越加成熟,門檻要求更高,不論是出口還是降本考慮,零碳化將成為必備的核心競爭。
欣旺達動力磷酸鹽電芯產品線總經理周灶元認為,創造細分標準品、制造大單品是產業良性發展路徑之一。具有規模效應的成本優勢,低失效率,良好的客戶粘性、降低車企研發生產成本,帶動上下游產業協同發展等。
具體到乘用車場景,欣旺達正研發電芯能量密度提升至210Wh/kg、系統能量密度提升至180Wh/kg,兼具-7℃ 低溫放電≥97%、≤30min快充的低溫性能,3~6C快充性能的磷酸鹽電池。
商用車場景中,欣旺達認為超充生態將挑戰換電生態,超充長壽命產品為商用創造更大的經濟價值。開發的產品具有15分鐘超快充,5000-8000次循環壽命。
低壓輔助電源方面,欣旺達以整包集成化、標品化,更高安全和功能可靠性,極致低溫功率為發展目標。
儲能場景中,欣旺達磷酸鹽電芯可基于625Ah電芯容量實現能量密度430Wh/L、20尺集裝箱能量6.5+MWh,15000次循環壽命和25年服務壽命,熱電分離、三維散熱保障極致安全,適配2000V高壓系統。
出海規劃上,欣旺達將首先推動相關產品在東南亞基地落地,東南亞能高效運作、快速落地,希望產業同盟加入。同時欣旺達也在積極推動歐美布局和落地。
漢嵙新材CTO蔡比亞表示,由于下游市場高能量密度、高安全性的要求,材料創新勢必必行。復合集流體作為一種新型材料,由于其三明治結構和對電芯起到“保險絲”的功能,成為傳統集流體的替代產品。蔡比亞表示,磁控濺射作為復合集流體核心生產環節,技術門檻高,工藝復雜。漢嵙新材基于復合集流體研發優勢,定位于“磁控濺射一步法”制備復合集流體廠商。采用漢嵙新材“磁控濺射一步法”設備可使沉積的金屬層外觀無凸點、無孔洞、金屬層致密度高、均勻性好、導電性強、良率高。
漢嵙新材已自主研發出了卷繞式多腔體超低溫磁控濺射鍍膜設備,擁有首條2.5代復合集流體磁控濺射鍍膜設備,以及32圓柱靶磁控濺射鍍膜設備、40圓柱靶磁控濺射鍍膜設備等。漢嵙新材“一步法”設備可共線制備復合銅箔、復合鋁箔,相關產品已送樣并小批量交付廠商。
杉杉科技研究院副主任黃晶鑫博士表示,負極行業產量不斷提升但利潤下降,石墨產品同質化競爭加劇。同時,人造石墨優質原料緊缺,硅基、硬碳新材料產能持續增加。負極企業唯有開拓原料資源、先進工藝技術,構建行業領先的新質生產力,緊緊圍繞客戶,提供最優質技術支持,抓住技術革新的契機,沖破同質化競爭圍困。
作為人造石墨負極龍頭企業,杉杉科技產能規劃宏大,國內布局多個基地,已建成多個大型一體化基地,海外芬蘭項目也在推進。
在產品方面,杉杉科技始終堅持“打造3-5年不被取代的領先技術”,其動力類人造石墨負極持續迭代創新快充技術,ESS 產品主打長循環,消費類人造石墨負極快充產品系列完善,天然石墨負極產品發展迅速,硅基新材料產品成熟且研發能力強,硬碳負極產品不斷提升。
在研發智能化方面,杉杉科技規劃系統全面。產品研發致力于精準定制、解決技術難題、支持新興體系研發,如建立先進基礎研究體系、打造表征方法體系、利用數據庫與 AI 模型等;數據分析實現自動化與智能化,構建數據庫輔助設計;技術創新探索智能輔助系統與新工藝;項目管理提升效率,智能管控各環節;還規劃持續建設智能化研發平臺,分階段推進,包括完善研究體系、建立數據庫、開拓人工智能技術輔助產品定制等,以提升核心競爭力,推動企業持續發展。
奧創科技董事長、創始人曹曉燕博士指出,鋰電池面臨安全挑戰,提出鋰電池全生命周期安全防護,此外,快充技術的普及也加速了電池老化,對安全防護提出了更高要求。從政策到市場,都在推動電池安全技術的快速發展。
針對電池安全問題,奧創科技基于納米復合材料技術給出多級防護方案,提供系列防護產品。納米隔熱片,實現了電芯間的有效熱阻斷,可以在1000攝氏度的高溫下保持極高的隔熱性能。此外,還推出了高耐火的柔性防火貼片,可以在高溫和高沖擊下保護電池。同時,利用相變材料實現低溫下的熱均衡和高溫下的快速熱氣相變,削峰處理熱失控溫度,并具備快速吸熱和滅火功能,該方案已經實現應用。
奧創科技表示,將繼續為客戶提供標準化的系列產品,包括明確的產品參數和系列測試報告,配合客戶做熱失控實驗,與客戶一起定制化方案,開發新的產品,共同努力,加強技術創新,共同守護電池安全。
集泰股份應用研究室主任高新來博士指出,隨著鋰電技術的發展,對電池材料的輕量化要求日益增加,特別是在小型飛行器等對重量有嚴格要求的場合。發泡膠作為一種有效的減重材料,能夠在保證性能的同時降低材料密度。發泡膠主要分為聚氨酯(PU)發泡和硅發泡兩大類,各有特點。PU發泡體系成熟,具有較高的發泡倍率和良好的粘接力,而硅發泡則具有優異的耐氣候老化性能。
高新來博士介紹,F6354X產品以其適中的比重、硬度和導熱率,特別適用于輕型便攜無人機的電池Pack中,能夠有效提升電池續航并保護極耳。而F6354Z產品則因其高硬度和良好的結構強度,適用于大圓柱電池的灌封,保護鋼殼結構并增強絕緣和防水性能。此外,集泰還開發了低壓回彈硅膠泡沫,用于新能源汽車電池包的密封,提高氣密性和可靠性。
宏工科技副總經理兼研究院院長余子毅表示,投料與包裝環節一直是物料處理產線實現全自動化生產的一大難點。宏工科技全自動拆包系統集合了26項研發專利,通過無人化生產、除濕防爆設計等實現降本增效、填補鋰電材料行業空白。具體來看,全自動投料可將物料殘余量減少至≤150g。支持多點位、分時段、獨立智能控制除塵,可集中收集異物粉塵,防止粉塵外溢;整機箱體式除濕防爆設計無需額外布置除濕設備。全自動投料可減少人員配置,單臺效率為20包/h;支持非金屬異物控制、控制磁性異物,保證產品質量。
全自動噸袋包裝系統集合了35項研發專利。基于模塊化設計、0-100g包裝精度、封閉式設計恒溫恒濕包裝和12-15包/h包裝效率控制,經10w噸鐵鋰產線驗證,對比半自動方案,可實現100%精度提升、150%產能提升和28%的運營能耗降低,最終實現30%綜合降本。每年運營成本減少55.3%、五年累計投入減少30%。
宏工科技正在向產品和技術平臺轉型,包括涵蓋正負極材料和干法極片前段一體化的研磨設備、混合設備、整形設備、分級設備和除鐵設備等。