近年来,随着全球新能源汽车市场的快速发展,以及欧美日韩对动力电池技术、产业的加速布局,动力电池行业国际竞争进入新阶段。
作为高技术制造业,技术创新始终是动力电池行业的核心。当前动力电池仍处于创新活跃期,电池技术的突破和发展也更与降本增效的需求贴近。
基于此,课题组持续跟踪动力电池技术创新的发展动态,于2021 年首次完成了《创新驱动新一代电池繁荣》课题研究。2024年,在前期研究基础上,课题组对研究内容进行了扩展及更新。
《创新驱动新一代电池发展》将围绕动力电池现有体系迭代升级以及新体系开发应用两个关键层面,通过文献综述、企业调研与专家走访等多种方式,选取未来5-10 年内部分具有产业化前景、受关注较广的创新技术的主要发展驱动力、技术及产业化进展、未来发展趋势等进行梳理,并提出相关建议。
稳定现有产业链并重点发展有潜力改变产业链规则的创新技术,是各国政府的一致目标。近年来,随着全球新能源汽车产业的快速发展,为争取新一代汽车核心零部件产业竞争优势,各国政府纷纷加强对电池行业的部署。
全球汽车产业电动化转型趋势明确,新能源汽车销量不断攀升,带动动力电池需求大幅增加,预计2030年全球动力电池需求量将达到 3800GWh。在动力电池产业发展新格局下,技术创新成为打造国家产业竞争力、稳固企业竞争优势、满足行业降本增效诉求的关键。
《创新驱动新一代电池发展》研究的电池创新技术主要聚焦在,未来5-10年内具有产业化前景的、可应用于新能源汽车中、当前较受关注的技术方向;本报告在现有体系的迭代升级、新体系的开发应用中选取了部分技术产业化进展进行了调研分析。
现有电池体系主要通过“材料+结构”的优化创新来实现降本增效。
材料创新方面,正极材料新技术路线多样,高镍化是三元材料重要发展趋势,磷酸锰铁锂是新一代铁锂正极材料,富锂锰基整体处于研发阶段,产业化应用仍在持续推进;复合集流体技术和产业化进程加速复合铜箔、复合铝箔未来市场空间可期。
结构创新方面,电池系统结构创新仍处于持续发展阶段,正在向无模组化、高集成度方向演化;大圆柱电芯兼具性能与经济性优势,能够更好融合多项新技术和新工艺,产业化即将来临。
电池系统结构创新不仅能够降低电池制造成本,还能够提升整车续航里程助力整车更好实现超快充功能。通过电池系统结构创新,能够减少结构件用量、在一定程度上降低制造难度,从而促进电池系统成本下降。
新体系电池开发是动力电池技术发展的重要战略布局,钠离子电池和固态电池是其中热点。钠离子电池资源优势突出,可与锂电池形成互补关系,有望在 2023 年初步实现产业化,未来或将率先切入两轮车、储能等应用领域,并逐步走向动力。固态电池兼具高能量密度和高安全性,当前混合固液电池率先进入量产阶段,全固态电池由于技术、工艺等问题,其商业化仍然有很长的路要走。
在下一阶段,我国该如何稳固与提升新一代动力电池产业竞争力,《创新驱动新一代电池发展》从发展规划、创新驱动、知识产权保护等多个层面提出针对性发展建议。
一是科学编制国家级新一代动力电池产业发展规划;二是加大资金支持力度设立动力电池产业发展基金;三是坚持创新驱动,做好新一代动力电池技术储备;四是强化动力电池行业知识产权保护意识;五是建立健全动力电池标准体系;六是统筹保障动力电池上游资源供应;七是加速动力电池产业人才培养与引进;多个层面做出行动以全力推动动力电池产业持续高质量发展。