梅楠轩，郝经伟，王 勇

（1.中国国际工程咨询有限公司，北京；2.中咨工程有限公司，北京）

新能源汽车是我国政府重点扶持的产业。经过多年的发展，我国新能源汽车市场已成为全球最大的市场，根据工信部发布数据，2021年我国新能源汽车销量352.1万辆（同比增长11.6倍），连续7年位居全球第一，占全球市场份额的54%，《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》提出，到2025年新能源汽车占汽车产销20%以上，我国新能源汽车产业发展的将迎来发展新机遇。

1 动力电池发展情况

动力型锂离子蓄电池（简称动力电池）是纯电动新能源汽车的核心零部件[1]，直接影响新能源汽车的续航里程﹑充电性能﹑安全性等关键指标。从新能源汽车产业链来看，上游主要包括锂矿﹑钴矿﹑镍矿﹑锰矿等矿产资源和电池原材料等，中游包括电池﹑电机﹑电控系统，下游为汽车制造，其中动力电池位居产业链中游，原材料主要有正极材料﹑负极材料﹑隔膜材料和电解液四大类。按照正极材料分类动力电池可分为三元电池﹑磷酸铁锂电池及其他电池。新能源汽车用动力电池材料产业链如图1所示。

图1 新能源电池用动力电池材料产业链图

表1 三元电池主要生产企业

表2 磷酸铁锂电池主要生产企业

受新能源汽车补贴政策退坡及新冠疫情影响，我国新能源汽车产业将开始全面市场化竞争，车企将加速转变，从“拿更高补贴”向“更多市场份额”转变，将更注重成本﹑安全和性价比。2021年新能源汽车动力电池装机量达到154.5GW，同比增长142.8%[2]，并且随着动力电池市场竞争的加剧，出现了头部企业继续扩大产能，规模化效应显现；部分尾部企业被淘汰出局，产业集中度进一步提升等情况。具体表现有以下几方面：

1.1 产品市场日趋完善

我国动力电池产业仍以三元和磷酸铁锂电池作为市场主流产品，2021年三元动力电池装机量74.3GWh，较2020年增长91.3%，占总装机量的48.1%；磷酸铁锂动力电池装机量79.8GWh，较2020年增长227.4%，占总装机量的51.7%[2]。2021年动力电池技术进步明显，工信部发布了修订版《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理暂行办法》，提出动力型电池分为能量型和功率型，其中使用三元材料能量型单体电池能量密度≥210Wh/kg，电池组能量密≥150Wh/kg，其他能量型单体电池能量密度≥160Wh/kg，电池能量密度≥115Wh/kg；功率型单体电池功率密度≥500W/kg，电池组功率密度≥350W/kg；循环寿命≥1000次且容量保持≥80%。正极材料方面，磷酸铁锂比容量≥145Ah/kg，三元材料比容量≥165Ah/kg，钴酸锂比容量≥160Ah/kg，锰酸锂比容量≥115Ah/kg[3,4]。

图2 2021年国内动力电池装机量占比情况

1.2 产业集中度进一步提升

新能源汽车的发展已经成为全球化的大趋势，全球动力电池产业继续保持快速增长。电池行业市场向头部企业持续靠拢集中如表3所示，2021年，排名前五的电池企业动力电池装机量总和达128.48GWh，合计市场份额约83.4%，市场份额占比较2020年基本保持不变；排名六至十的电池企业合计市场份额由4.7%增加至8.8%；排名前十之外的企业合计市场份额由9.2%缩水至7.8%。总的来看，行业的重心在向头部企业进一步转移。

表3 2019年-2020年国内动力电池企业装机情况[5]

图3 国内某型号NCM811（方形）电池成本构成图

1.3 电池原料成本快速上升

随着动力电池装机量快速上升和行业市场周期变动的影响，在过去的一年中，占原材料成本较高的正极﹑负极﹑隔膜等原材料价格快速上升，以碳酸锂为例，截至2022年11月，价格为超过60万元/吨，相当于2022年6月平均价格的 14倍[6]。

2 动力电池关键材料发展情况

新能源汽车中，动力电池占总成本40%，而在动力电池成本中，电池材料约占80%～90%。动力电池材料主要包括正极材料﹑负极材料﹑隔膜材料和电解液四大材料。

2.1 正极材料

正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。另外，正极材料占电池材料成本比例达50%～60%，其成本也直接决定了电池整体成本的高低。因此，正极材料在锂动力电池中具有举足轻重的作用，直接引领了动力电池产业的发展。

2021年国内正极材料产量111.17万吨，同比增长100.78%。其中，三元正极材料产量44.05万吨，同比增长109.7%；磷酸铁锂材料产量45.91万吨，同比增长223.3%；钴酸锂材料产量10.1万吨，同比增长36.9%；锰酸锂材料产量11.11万吨，同比增长19.6%[7]。从正极材料产量占比来看，三元正极材料市场占比39.6%，磷酸铁锂正极材料市场占比41.3%，磷酸铁锂正极材料市场占比提升较大，主要由于磷酸铁锂电池安全性能相对较好，新能源汽车市场消费偏重有所改变。

表4 国内正极材料代表企业

在应用领域，动力电池已经成为锂﹑钴消费的主导领域。据测算，2021年动力电池生产约消耗锂35万吨（碳酸锂当量）﹑钴3.9万吨﹑镍19.4万吨。总体来看，全球锂﹑钴﹑镍资源的分布集中度较高且呈现寡头垄断特征，我国锂资源虽然丰富但产量远不能满足需求，而镍﹑钴资源匮乏，锂﹑钴﹑镍资源均大量依赖进口，对外依存度较高，形成资源瓶颈制约。在新能源汽车产业快速发展的资源需求下，国内原材料资源供给不足，进一步增大我国资源对外依存度。

表5 锂、镍、锰、钴资源的情况统计表[7]

2.2 负极材料

负极材料一般分为碳材料和非碳材料两大类，碳材料包括天然石墨﹑人造石墨﹑中间相碳微球和硬碳软碳等，非碳材料包括硅基材料﹑锡基材料和钛基材料等。硬碳软碳在技术上还不成熟，硅基﹑钛基等合金类负极材料虽然开始在动力电池上应用，但仍处于推广初期，需求有限。中间相碳微球具备高倍率性能优异的特点，但是产率低﹑制备工艺复杂﹑成本难以下降﹑发展受限。目前应用最为广泛的负极材料是天然石墨和人造石墨。

2021年中国锂电池负极材料产量66万吨；出货量为72万吨，同比增长97%，其中人造石墨出货量超60.5万吨，同比增长97%，占比84%，[8]这是由于市场对高倍率﹑快充型电池产品应用进一步增多，进而带动人造石墨出货量快速增长。负极原材料产业具备全球供应能力，头部企业已进入国际头部电池生产企业供应链。

表6 常见的负极材料性能对比

表7 国内主要负极材料企业与电池企业的供应关系情况

2.3 隔膜材料

隔膜是锂电池关键的内层组件之一，决定了电池的界面结构﹑内阻等，直接影响电池的熔炼﹑循环以及安全性能等特性，其成本占整个动力电池成本的5-8%左右。隔膜材料的制备工艺主要分为干法拉伸与湿法拉伸，其中干法拉伸又分为单向拉伸和双向拉伸两种工艺，在拉膜过程中，隔膜的微孔尺寸和微孔分布的一致性是影响产品质量高低的关键因素。湿法拉伸工艺主要针对低密度的聚乙烯（PE）材料，目前较多应用于三元电池；干法拉伸工艺主要针对聚丙烯（PP）材料，目前主要应用于磷酸铁锂电池。

2021年中国锂电隔膜材料出货量为78亿平米，同比增长超过100%，其中湿法隔膜出货量57.7亿平米，占总出货量的74%，较2020年增加3个百分点；干法隔膜出货量20.3亿平米，占总出货量26%，较2020年减少3个百分点，占比远小于湿法隔膜[9]。目前，国内隔膜生产企业产能规模化效应提升，隔膜成本下降，进一步抢占全球市场份额。随着动力电池向高能量密度方向发展，更薄的湿法隔膜相比干法隔膜优势明显，同时湿法隔膜成本大幅下滑，与干法单拉隔膜成本差距逐渐减小，使得涂覆隔膜低成本化与高性能优势明显。目前动力市场用湿法隔膜产品主要集中在9μm﹑12μm领域，隔膜向薄层化(7μm﹑5μm)以及功能化方向发展加快。

2.4 电解液

电解液是锂离子电池体系的重要组成部分，其工作原理是锂离子在正负极之间往返拖嵌导致外电路电子定向移动形成电流，是锂离子迁移和电荷传递的介质。电解液由高纯溶质﹑溶剂﹑添加剂在一定条件下按一定比例配制而成，目前商业化应用的高纯溶质为六氟磷酸锂，常用的有机溶剂有碳酸乙烯酯（EC）﹑碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）等，其中六氟磷酸锂是电解液的核心原材料，其成本约占整个电解液生产成本的40%。

表9 国内主要电解液企业与电池企业的供应关系情况

2021年，中国电解液产量44.1万吨，同比增长80.74%，电解液下游的主要应用领域包括动力电池﹑3C电池和储能电池，其中动力电池的是电解液最重要的应用领域，占据65%的市场份额。受电解液价格下行影响，行业毛利率进一步降低，市场整体呈现出“增量不增值”。随着新能源汽车补贴政策退坡，新能源汽车市场增长不及预期，动力电池企业需求量下降，导致电解液企业价格竞争加剧，降价销售的情况较多。同时，电解液市场集中度进一步提升，2021年以天赐﹑新宙邦﹑国泰为主的TOP3企业市场份额达到67.1%（分别为33.1%﹑18.3%﹑15.7%）[10]。

3 动力电池发展趋势

3.1 动力电池价格下跌将趋缓

新能源汽车补贴退坡，使得新能源汽车生产企业对动力电池的原材料成本提出更高要求，电池行业市场竞争加剧，以降本增效为重心，2019年动力电池价格整体下降约20%，2020年价格下滑约10%～15%。2021年三元电池系统不含税价格约775元/kWh，较2019年初下降38%；磷酸铁锂电池系统不含税价格约625元/kWh，较2019年初下降46%。2021年动力电池价格已经接近谷底，同时新品磷酸铁锂电池价格逼近梯次电池市场价格，将进一步挤压梯次利用市场空间。

3.2 磷酸铁锂电池市场占比将进一步提升

2018年12月，国家发展和改革委员会发布《汽车产业投资管理规定》中，在动力电池投资方面取消了“能量型车用动力蓄电池单体比能量应不低于300Wh/kg，系统比能量应不低于220Wh/kg”的要求。2019年新能源汽车财政补贴政策调整，不再对160Wh/kg以上的车型给予倍数补贴；2020年发布《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB 38031），对动力电池安全性提出了更高要求。以上政策及标准的落地，使得电池行业降低了对高能量密度的追求，更加注重电池安全等综合性能。加之，比亚迪“刀片”电芯技术的突破，为磷酸铁锂电池带来了新的出路。未来几年内，磷酸铁锂电池市场占比将会回升，在续航300-400公里的车型中，三元电池和磷酸铁锂电池将实现有效竞争，在长续航里程的纯电动乘用车上，还是仍三元电池为主。另外，磷酸铁锂电池市场占比的提升也将使磷酸铁锂等低残值电池再生利用缺乏经济效益的问题更为突出。

3.3 短期内锂、钴等金属资源需求仍将依赖于进口

动力电池产业保持快速增长，对锂﹑钴等金属资源需求将继续扩大，但动力电池循环寿命的提升及退役电池梯次利用规模化，使得动力电池全生命周期进一步延长，短期内进入资源化回收阶段的退役电池数量较少，回收的金属资源难以满足新电池生产需要。据统计，2020年主要再生利用企业从废旧电池和电池废料中回收金属锂1193吨﹑金属钴2200吨﹑金属镍3418吨﹑金属锰3451吨，远低于当年新电池生产消耗量。