新能源动力电池产业链基本情况及未来发展趋势介绍

一. 动力电池上下游产业链基本情况介绍

本文我们所提到的新能源动力电池，是指当前处于行业发展景气度极高的新能源汽车和电动单车的动力源——动力电池。国内动力电池的发展，目前已处于全球领先位置。而动力电池也不只是我们通常理解的蓄电池那么简单，里面还是有很多技术含量的。

本节内容将简单地介绍动力电池的上下游产业链基本情况，从最基础角度认知新能源动力电池产业链。

1.1. 上游端市场

动力电池产业链可以分为上游、中游和下游。而其上游市场，则是材料供给市场，动力电池的上游端，主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、结构件、氢氧化镍等材料，而正极材料、负极材料、电解液、隔膜又是动力电池的主要构件。

动力电池的工作原理，简单描述就是充电时，正极生成锂离子，锂离子经过电解液运动到负极，而负极的碳呈层状结构是有很多微孔的，锂离子嵌入到碳层微孔，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当电池放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，即脱嵌后运动回正极，回正极的锂离子越多，放电容量越高。

图动力电池工作原理

.1.11. 正极材料

正极材料在动力电池的成本构成中，占比超过50%，所以正极材料的原材料成本变化对动力电池成本影响也最大，二级市场对于正极材料供应商的炒作也最为疯狂，比如天齐锂业、赣锋锂业等等。

目前锂电池的正极材料主要有五类，分别为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元，其中三元锂电池是目前装机规模最大的动力电池。

何为三元，即将镍盐、钴盐、锰盐按照一定比例制成三元前驱体，再与碳酸锂、氢氧化锂等锂盐混合成三元复合材料。其中，镍元素含量越高，电池性能越好，但安全性随之下降，目前宁德时代的一个电池发展方向就是高镍三元电池。

三元锂离子电池相对于前面几种电池来说，其能量密度高、循环寿命长、不惧低温，但缺点也非常明显，就是在高温下容易爆燃，这也是当前新能源汽车和电动单车所面临的安全问题。

磷酸铁锂电池出现得早，此前装机量不足，因为其能力密度低，低温下运行不良，限制了其装机规模，但优点也明显，安全性高，热稳定佳、成本低、寿命长。去年比亚迪采用新的封装方式，开创性的采用刀片电池方式，节约了空间，变相的增加了能量密度，使得磷酸铁锂动力电池的装机规模快速上升，目前其装机规模仅次于三元电池。

钴酸锂电池，优点是结构稳定、容量比高、综合性能突出，但缺点是安全性差、成本非常高，所以它主要用于中小型号电芯，以及用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中。

镍酸锂电池，前面我们提到过高镍三元电池，就是利用到了镍的高能量密度特性。镍酸锂电池的理论能量密度为274mAh/g，目前实际量产产品约为190~210mAh/g，远超钴酸锂离子电池的量产140mAh/g、磷酸铁锂离子电池的170mAh/g。

但其缺点也非常的明显，一个是商业化制造条件苛刻，成本高，其次是较差的热稳定性，具有较大的安全隐患，且循环寿命较差，不太适宜多次大量充放电的新能源车上使用，第三就是对环境污染大。

锰酸钾电池的优点是成本低、安全性和低温性能都比较好；但缺点也多，其材料本身并不太稳定，容易分解产生气体，循环寿命衰减较快，容易发生鼓胀，高温性能较差、寿命相对短。

1.1.2. 负极材料

动力电池的负极材料是由活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成，在电池充放电过程中，负极材料作为锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。负极材料占动力电池成本的5%-15%左右。

目前的负极材料有两类

1）以石墨为代表的碳素材料，是目前的主流负极材料。

其优点是工艺较为成熟，其理论容量为372mAh/g，材料来源丰富，综合性能较好、性价比高等优势，是当前动力电池市场的普遍选择。

缺点是克容量较低，限制了动力电池的进一步发展。

2）以硅基材料为代表的非碳负极材料，这是动力电池负极材料未来发展的一个重要方向。

其优点是拥有更高的能量密度上限，硅基负极材料中的硅和锂发生合金化反应，最大克容量为4200mah/g，是石墨的10倍以上；

缺点就是目前成本较高，另外其体积膨胀可达300%，这不仅仅会导致负极颗粒破碎，还会破坏电极的导电网络和粘接剂网络，导致活性物质损失，从而严重影响硅负极材料的循环性能，这些都是制约其市场需求上升的重要因素。不过未来随着技术的成熟，这些缺陷都将慢慢得到解决。

1.1.3. 电解液

电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。

目前主要电解液以液态为主，而固态电解液是未来动力电池的一个发展方向。

1.1.4. 隔膜

隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能 。

1.2. 中游端市场

中游端，即我们所熟悉的动力电池制造商。国内的动力电池处于世界领先水平，近年来装机规模也大幅增长，2017年至2021年间中国动力电池装机量以43.5%的复合年增长率增长，2021年达到154.5GWh。2022年1-3月，我国动力电池装车量累计51.3GWh，同比累计上升120.7%.。而随着新能源汽车渗透率的进一步提升，累计装机规模将进一步大幅提高。

制造商的竞争也非常激烈，目前国内竞争格局则是一超多强的局面，即宁德时代占据了主要的市场份额，2021年宁德时代动力电池装机量80.51GWh，市场份额52.1%，比亚迪紧随其后，市场份额16.2%。中航锂电、国轩高科市场份额超5%，分别为5.9%、5.2%。

1.3. 下游端市场

动力电池的下游端，即新能源汽车生产商，包括比亚迪等传统车企，以及新势力造车。

当前，国内新能源汽车处于行业景气阶段，2021年中国新能源汽车市场占有率达到13.4%，预计2022年新能源汽车产量规模将达到500万台，到2025年，新能源汽车新车销售量将达到汽车新车销售总量的20%左右。

二. 动力电池上游原材料供应商基本情况介绍

从原材料的开采和加工角度算起，动力锂电池的原材料包括锂、锰、钴、镍、石墨等原材料。

2.1. 原材料锂的主要供应商

由于新能源汽车处于行业景气阶段，对动力电池的需求大幅上升，这也导致了主要的原材料之一——锂盐的价格持续上涨，比如，2021年初电池级碳酸锂均价仅为6万元/吨，而今年上半年，它的价格已经突破了50万元/吨，这也让锂盐供应商赚得盆满钵满。（当然，价格也不可能一直都处于上涨情况）

2.1.1. 天齐锂业

天齐锂业，是国内动力电池锂原材料的最大供应商，其核心产品碳酸锂占据了国内一半以上的市场。

在锂矿资源方面，其持有全球最大锂辉石矿山Greenbushes26%的权益以及51%包销权。该矿山2021年锂精矿产能达134 万吨/年，2022 年3 月，泰利森尾矿库已建成投产，可增加锂精矿产能28 万吨/年，产能合计为162 万吨/年，2025 年产能将超过210 万吨/年；除此之外，其联营公司SQM 坐拥全球最大锂盐湖Salar de Atacama，计划在2022 年底之前在智利生产18 万吨碳酸锂和3 万吨氢氧化锂。在国内，其对世界第三大，国内第一大的西藏扎布耶盐湖拥有独家开采权等等。   在生产线方面，其目前在国内有 3个生产基地，四川射洪产能2.4 万吨/年的碳酸锂生产线；江苏张家港2 万吨/年的碳酸锂生产线以及重庆铜梁600 吨/年的金属锂生产线。此外，其在四川遂宁市安居区将新建年产2 万吨碳酸锂生产线。而在国外，在澳大利亚奎纳纳一期 2.4 万吨产能的氢氧化锂生产线基本全线贯通运行，并开始投入试运行，首批约10 吨氢氧化锂产品通过公司内部实验室取样检测；二期2.4万吨在一期项目稳定生产之后有望重启，预计将于 2024 年底或2025 年初投产。   而在未来固态电池布局方面，其全资子公司天齐创锂与北京卫蓝出资设立合资公司，共同从事预锂化负极材料及回收、金属锂负极及锂基合金负极材料、预锂化试剂及预锂化制造设备产品的研发、生产和销售等相关业务。

2.1.2. 赣锋锂业

赣锋锂业，则更专注于锂产品的深加工，主要产品包括金属锂和深加工锂化合物，现拥有金属锂、氟化锂、氯化锂和丁基锂等25种锂系列产品，其中金属锂供应占据了全球近30%的市场份额。

在锂矿资源方面，其在全球均有布局，到2025年其自有权益锂矿产量将超过20万吨；而刚不久，其又对外宣传，旗下全资子公司拟收购Lithea公司不超过100%股份，收购总对价不超过9.62亿美元（约合64亿元人民币）。有人说，这是变相的转移xxxxx，那就不得而知了。

在固态电池布局方面，江西新余的5GWh固态锂电池生产基地于2022年1月投产，首批搭载赣锋固态电池（其实是半固态动力电池）的东风E70电动车也正式完成交付。

2.1.3. 江特机电

江特机电主要从事锂云母采选冶一体化生产和特种电机的生产销售等，它也是目前锂矿储量最大和锂云母提锂产能最大的企业。江特机电拥有宜春锂瓷石矿2 处采矿权和5 处探矿权，合计持有或控制的锂矿资源量1亿吨以上，排名国内锂矿（辉石+云母）首位。

目前其拥有两条锂云母制备碳酸锂的生产线，共计年产能2.5万吨一条利用锂辉石制备碳酸锂，年产能1.5 万吨左右，另外一条是利用锂辉石生产氢氧化锂，年产能1 万吨；2022年4月公司在江西宜丰县投资新建年产2 万吨锂盐项目，预计2024年锂盐产能将达到6.5 万吨。

除上述供应商之外，像亿纬锂能、融捷股份、雅化集团、西藏矿业等也是主要的锂资源供应商，而矿业龙头紫金矿业也在积极布局锂矿资源，比如2021年紫金矿业分别收购3Q盐湖、拉果错盐湖锂矿以及湘源锂多金属矿，按权益拥有的碳酸锂资源储量超过1000万吨，远景规划年产能有望突破15万吨碳酸锂当量，直追国内锂资源“双雄”赣锋锂业与天齐锂业。

对于原材料下游的动力电池生产商来说，这些年他们也在积极布局上游原材料矿产资源，比如从2018年3月开始，宁德时代对外投资及自建7个锂矿项目。当然，比亚迪等也有布局锂矿资源。

（数据来源于网络数据）

2.2. 原材料钴的主要供应商

钴也是三元锂电池、钴酸锂电池里面的重要原材料，钴的价格这一两年来涨幅也非常大，龙头华友钴业戴维斯双击，业绩大涨，股价也大涨。钴对于三元正极材料的热稳定性、安全性起到主导性作用，虽然近年来动力电池“无钴”的呼声越来越高，包括宁德时代也在发展无钴动力电池，比如通过高镍实现更高的能量密度，减少钴的用量来降低总体成本，但“无钴”电池的商业化，依然任重道远（备注目前钴的价格基本上是镍价格的两倍左右）。

在市场供应量方面，华友钴业是国内钴最大的原材料供应商。而钴资源在全球分配又极其不均衡，南非的刚果（金）占据了全球已探明的钴矿储量的50.70%，而产量方面，刚果（金）产量约占全球产量的70%以上。南非俨然成为了各大资源开采商钴资源的必争之地。

2015年，华友钴业收购刚果（金）PE527 采矿权，截至目前华友钴业在南非刚果（金）建立了铜钴集采、选、冶于一体化的资源保障体系，其在刚果（金）拥有钴储量约2.0万吨，铜储量约21.0万吨，可以保障华友钴业的钴资源供应。2021年华友钴业的钴生产量为3.65万吨金属量，同比增长9.44%，其中自产2.52万吨，占总产量的69%，业绩构成当中，钴产品的营业收入占比最高，收入84.12亿元（占总收入比23.8%），其次为铜产品，收入53.78 亿元。

虽然华友钴业是国内最大的钴产品供应商，但在矿产资源储藏方面，洛阳钼业则是钴资源储藏量最大的，但股价走势没有体现在钴资源储藏量上来。2021年，洛阳钼业钴产量1.85万吨，少于嘉能可与华友钴业，不过，其拥有钴金属资源储量557.3万吨，高于嘉能可的466.2万吨，位列世界第一。而据说，其TFM铜钴混合矿项目预计将在2023年实现投产，投产后该矿铜钴年产能将分别达到47万吨和4.3万吨，届时是否将出现业绩和股价的戴维斯双击呢？那也要看投产后的实际产量以及钴价格走势，以及钴的毛利水平。

国内第三大钴资源供应商则为寒锐钴业，寒锐钴业去年的钴销量为0.82万吨，同比增加38.08%，而产量约0.79万吨，同比增长24.82%。其现有的钴产能，包含5000吨钴粉、5000吨氢氧化钴及3000吨碳酸钴，另有10000吨钴新材料和5000吨氢氧化钴项目即将投产。

2.3. 原材料镍的主要供应商

前面也提到过，现在一些动力电池制造商，比如宁德时代等，把高镍三元作为动力电池的一个发展路线，因为镍含量上升可以增加三元电池的能量密度，但镍含量上升，钴等元素含量将相应降低，在当前的技术背景下，将会影响动力电池的安全性和稳定性。

不过，对于液态动力电池来说，高镍三元材料和磷酸铁锂又是动力电池技术发展的两个核心方向，比如6月份磷酸铁锂电池的装车量就已经超过了三元电池，对于中低端车型来说，磷酸铁锂的成本更低，安全性更高。

这里我们还是回到镍的供应商这个话题吧。

华友钴业，依然是镍原材料的龙头供应商之一，目前其有镍产能1万吨左右，国内在建产能4万吨，印尼镍矿10.5万吨产能已投产，包括华越6万吨镍金属量的湿法MHP项目、华科4.5万吨镍金属量的火法高冰镍项目，另外在建项目为华飞12万吨镍金属量的湿法MHP项目，预计2022年底建成，2023年初实现投料试生产。

除此之外，上市公司中格林美、盛屯矿业、太钢不锈、中国中冶等也是镍的主要供应商。为了应对高镍三元对镍的需求，平衡钴矿投资风险，洛阳钼业于2019年11月入股了华越镍钴21%股份（后增至30%），及31%包销权。

2.4. 原材料磷矿的主要供应商

根据中国汽车动力电池产业创新联盟最新发布的数据，今年6月份我国动力电池装车量27.0GWh，同比增长143.3%，环比增长45.5%，其中三元电池装车量11.6GWh，占总装车量42.9%，同比增长94.9%，环比增长39.4%，磷酸铁锂电池装车量15.4GWh，占总装车量57.1%，同比增长201.5%，环比增长50.7%。磷酸铁锂电池的装车量，首次超过了三元电池。

随着新能源汽车的普及，中低端车型对磷酸铁锂动力电池的需求量会越来越大，这种情况下对磷矿的需求也会越来越大。

欣旺达作为消费电池的生产商，它就在大力押注磷矿，2022年1月24日，欣旺达新增投资企业贵州恒达矿业控股有限公司，投资比例49%，川恒股份持股51%。其与川恒股份拟出资70亿元建设瓮安县“矿化一体”新能源材料循环产业项目，分两期建设，各期分别投资35亿元，建设30万吨/年电池用磷酸铁生产线、20万吨/年食品级净化磷酸生产线、3万吨/年无水氟化氢生产线及配套装置项目

目前，欣旺达的磷矿项目规划年产能已经高达1000万吨，其中约750万吨的产能尚在建设。如果押注成功，欣旺达业绩也将大幅增长。

2.5. 原材料石墨的主要供应商

传统的液体锂离子电池，其负极材料主要还是以石墨为主，工艺成熟，原料来源也比较丰富。

国内供应石墨（含人造石墨）的主要厂商，包括方大炭素、中国宝安、中国中铁、百川股份、贝特瑞 、璞泰来、杉杉股份等公司。

中国宝安的控股子公司贝特瑞拥有鸡西天然石墨产业链，山西/天津人造石墨产业链，同时拥有锂离子电池负极材料完整产业链，是全球锂离子电池负极材料龙头企业之一。

杉杉股份在负极材料方面拥有强大的实力和竞争力，2021年杉杉股份负极材料销量超过10万吨。目前，杉杉股份的人造石墨出货量排名全球第一，而负极材料产量市占率为15%，仅次于贝特瑞。另外，其内蒙古包头二期一体化产线设计产能6万吨，石墨化产能配套5.2万吨，已于2021年末试产，预计2022年第三季度可以实现达产。四川眉山一体化基地设计产能20万吨，分两期建设，一期10万吨计划2022年底前实现试产，而2022年内蒙古包头二期达产后，其石墨化产能将达到9.4万吨。

三. 动力电池负极材料及其主要供应商简介

前面提到过，动力电池的负极材料可以分为两大类，一类是碳基负极材料，也是当前液态动力电池主流的负极材料；另外一类则是非碳基负极材料，它包括硅基负极材料、锂金属负极材料、钛酸锂负极材料、氮化物负极材料等等。

碳基负极材料又包括石墨、石墨烯、软碳和硬碳。石墨类负极材料又可以分为天然石墨、人造石墨和石墨化碳等材料，石墨类负极材料也是当前工艺最成熟，商业化规模最大，成本最低的负极材料，其理论容量为372mAh/g。而软碳和硬碳是根据热处理时易结晶程度而划分的，软碳结晶度可以通过热处理过程自由控制，一般是以煤或石油制成的沥青和其衍生物。硬碳是一种无定型结构的碳，如各种低温热解碳，其前驱物为含有氧原子的呋喃树脂或含氮异原子的丙烯腈树脂等， 这些异原子的存在阻碍了热处理过程中材料结晶度的增加。

人造石墨由石油焦、针状焦、沥青焦等原料经高温石墨化加工等过程制成，人造石墨在循环性能，倍率性能、与电解液的相容性等方面具有优势，但其容量一般在310ah/g-360ah/g，低于天然石墨的340ah/g-370ah/g。天然石墨是采用天然鳞片晶质石墨，经过粉碎、球化、分级、纯化、表面处理等工序制成，天然石墨压实密度高，容量一般相对人造石墨高。

非碳基负极材料，如硅基、锂金属等因为能量密度相对于碳基材料来说得到了大幅提升，比如硅基负极材料中的硅和锂发生合金化反应，最大克容量为4200mAh/g，是石墨的10倍以上，所以是在未来商业过程中硅基和锂金属会是半固态、固态电池负极材料的首选之一。

目前硅基负极材料技术路线主要分为硅碳负极材料和硅氧负极材料两大类别，当然受成本、技术发展等因素影响，现在商业程度还不高，主要用在消费类产品上。硅碳负极克容量在450mAh/g以下，首效高，但体积膨胀较大，循环差，一般用于消费电池。硅氧负极理论容量为 2400mAh/g，但成本较高，首效相对较低，循环性能好，既可用于消费，也可用于动力电池。硅基负极材料电池已经在开启商业规模化进程，卫蓝新能源向蔚来ET7提供的半固态动力电池其负极就是采用锂化硅碳负极，搭载该半固态电池的新车也将在年底上市；特斯拉发布的4680大圆柱电池量产在即，其不锈钢壳体机械强度大，可充分吸收硅在充放电过程中的膨胀力，未来硅的掺杂比例或超10%。硅基负极未来市场前景不可小觑，所以可以多关注在硅基负极有技术优势、市场优势和产能优势的企业。

国内负极材料的供应商比较集中，主要供应商包括贝特瑞、紫宸科技、杉杉股份、凯金能源、尚太科技、中科星城、翔丰华、鑫茂新能源、正拓新能源等公司，其中贝特瑞、紫宸科技、杉杉股份、凯金能源又占据了70%以上的市场份额，寡头趋势越发明显。

3.1. 贝特瑞新材料集团股份有限公司

贝特瑞是国内负极材料最大的供应商，其成立于2000年，公司总部所在地为深圳光明，它的控股股东就是上市公司“中国宝安”。贝特瑞负极材料包括覆盖人造石墨、天然石墨以及硅基负极等，其负极材料自2013年开始，就一直保持全球第一的位置，2021年贝特瑞负极材料出货量达到16.62万吨，占据国内锂电池负极材料市场 26%以上的市场份额。

贝特瑞在天然石墨和人造石墨方面均有成熟的产业链。其天然石墨负极出货量占国内60%以上的市场份额，并建立了从石墨矿开采到天然石墨负极材料产成品的完整产业链，原材料优势明显。贝特瑞于2021 年分别在惠州和鸡西市进行产能扩建，预计2023年惠州市二期项目投产增加2万吨天然石墨负极产能，2024年鸡西市天然石墨项目达产增加1.6万吨产能，2025年全部项目达产，天然石墨产能可达21.6万吨。

与此同时，贝特瑞在人造石墨方面也有成熟产业链布局。因为人造石墨对比天然石墨具有更好的一致性与循环性，这也带动了人造石墨出货量的大幅提升，2021年人造石墨市场份额为 86%。不过，当下由于国内人造石墨负极石墨化环节能耗巨大等因素导致供应短缺，同时天然石墨技术进步，国内电池厂商已逐步开始掺杂天然石墨与人造石墨，天然石墨占比有望维持或提升。回到人造石墨话题上来，贝特瑞在人造石墨方面后来者居上，其天津贝特瑞和控股的山西贝特瑞都已形成完善的人造石墨产业链，市占率也达到了14%以上。贝特瑞未来计划扩产共30 吨人造石墨产能，其中权益产能15万吨。

硅基负极方面，贝特瑞在硅碳和硅氧路线方面均有布局。当前，新能源汽车对续航能力要求的不断提高，锂电池负极材料也在向着高比容量方向发展，硅基负极相对于碳基负极具有更高的能量密度，较低的脱锂电位及相对出色的安全 性能，其有望成为下一代负极材料研发的主流方向，而随着特斯拉4680大圆柱电池等新型动力电池的量产，硅基负极的需求量也将越来越大，据预测到2025年全球硅基负极出货量将达10万吨以上。贝特瑞现有硅基负极产能3000吨/年，新扩建产能2000吨/年，预计今年下半年投产，同时今年将启动4万吨硅基负极一期项目目前也按计划稳步推进中，预计2023年底投产。

贝特瑞作为北交所龙头企业，未来向沪深转板的概率是很大的，届时中国宝安应是受益最大的上市企业了。

3.2. 宁波杉杉股份有限公司

宁波杉杉股份有限公司成立于1992年，并于1996年在上交所上市。杉杉股份是一家由服装企业转型为新能源企业，并取得极大成功的公司。其于1999年转型并重点深耕新能源负极材料，到目前为止，在该领域已耕耘二十多年了。

当前其主要产品锂电池正极材料、负极材料和电解液等。正极材料主要产品有钴酸锂系列产品、多元材料系列产品、锰酸锂系列产品和三元前躯体；锂电池负极材料产品主要是人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、复合石墨及硅基负极材料；电解液产品包括各种规格型号锂电池电解液及其生产原料六氟磷酸锂。

在负极材料方面，杉杉股份2021年负极材料出货量达到了10.1万吨，其中人造石墨出货量位居全球首位。

在人造石墨布局方面，包头一体化二期项目正处于产能快速上升阶段，未来将提供18万吨负极成品有效产能及配套9.4万吨石墨化产能，四川眉山20万吨一体化基地一期工程也将加快建设，并释放10万吨石墨化产能，到2022年年底其负极材料产能将达到20万吨。

针对未来硅基负极材料，杉杉股份是与贝特瑞在国内布局硅基负极材料比较早，产品比较成熟，且能形成规模基础的两家企业。杉杉股份在硅氧负极材料方面比较有优势，并已经完成第二代硅氧产品的量产。

今年6月份，杉杉股份拟在宁波鄞州区投资50亿元建设年产四万吨锂离子电池硅基负极材料一体化基地项目，该项目分两期建设，一期项目规划年产能1万吨，预计2022年年底开工，建设周期12个月，二期项目规划年产能3万吨，预计2024年年底开工。

这里，建议关注硅基负极材料未来有产能优势的企业，杉杉股份不可遗漏。

3.3. 江西紫宸科技有限公司

江西紫宸科技有限公司成立于2012年，注册地为江西宜春。江西紫宸2021年负极材料出货量9.72万吨，仅次于贝特瑞和杉杉股份。其负极材料也是以人造石墨为主，2021年出货量仅次于杉杉股份（此前江西紫宸排第一）。

在产能布局方面，江西紫宸6万吨前⼯序产能扩建项⽬已建成投产，内蒙紫宸兴丰⼆期 5 万吨⽯墨化产能已通电试产，四川紫宸 20 万吨负极材料⼀体化项⽬已启动，其中⼀期 10 万吨进⼊实质建设阶段，目前其已经形成年产 15 万吨以上的负极材料有效产能，其中包括11万吨⽯墨化加⼯及10万吨碳化加⼯配套产能。

在硅基负极方面，其也在积极推动产业化

四. 半固态动力电池的优势及相关制造商技术路线简介

4.1. 半固态电池相对于液态锂离子电池的优势

前面章节我们提到过，固态电池是动力电池未来的发展趋势，但按目前的发展情形来看，固态电池至少也得在2028年后才有可能商用量产。但动力电池的研发推进不可能停滞不前，当前一些企业也在重点推动动力电池的过渡路线——半固态电池的发展。

何为半固态电池呢？这是相对于传统液态电解液而言的，半固态是指电解液呈现半固态形状，它将提升动力电池的能量传导、容量和能量密度，同时安全性也得到大幅提升。其优点具体表现为

1）能量密度高，续航里程长

传统液态锂电池能量密度上限在300Wh/kg-400Wh/kg左右（目前实际能量密度不超过200Wh/Kg）。而半固态电池的能量密度上限是可达700Wh/kg的。

另外，传统液态锂电池，需要使用隔膜和液态电解液，它们占据锂电池中近40%的体积和25%的质量。使用半固态电解质可以大大缩小动力电池的容量体积和重量，这也意味着可以装载更大容量的电池组，提升汽车续航里程。

2）耐低温

传统液态锂电池在低温情况下，其电解液容易凝固，电池内阻增加，进而影响电池充放电，影响新能源汽车低温条件下的续航里程。而半固态电池其电解质不会因为低温而影响电池性能，北方冬季低温续航问题也将得到解决。

3）安全性更高

传统液态锂电池在充电过程中锂离子会还原形成树枝状的金属锂，专业术语叫做锂枝晶，锂枝晶会穿透电池的隔膜，造成正负极短路，导致起火燃烧甚至爆炸，对传统液态锂电池造成安全问题。

而半固态电池没有液态物质，或液态物质大幅度减少，因此当发生损坏、碰撞、被穿刺时，将有效避免了自燃或者产生爆炸等情况。

4）寿命更长

半固态电池常温循环充放电2000次，容量保持率85%以上，同等条件下普通液态电池循环1200次，容量保持率只有80%左右，也就是说在电池寿命方面，半固态电池相比普通液态电池更长。

当前，大部分企业对半固态电池的技术路线是混合固态（固混电池），即一侧电极不含液体电解质，另一侧电极含有液态电解质的电池，或单体中固体电解质质量或体积占单体中电解质总质量或总体积之比的一半。固混电池可以保留液态电池80%以上的生产线，因而不需要进行大规模生产线改进就能实现规模化、自动化和高效量产。

4.2. 半固态动力电池制造商及其技术路线

4.2.1. SES（麻省固能）

固混电池从2021年起，就有一些企业开始推出了，当然2022年作为半固态电池商用元年，各大动力电池企业及车企陆续推出固混电池新车，它也将作为新能源汽车的一个新的卖点，比如2021年11月，SES（麻省固能）宣布研发出容量高达107Ah，重量仅0.982 Kg，能量密度可达417 Wh/kg的Apollo混合锂金属电池，并在上海建设产能为1GWh的超级工厂，且计划于2023年竣工，于2025年正式实现商业化量产。

SES在新能源电池领域也是一个实力强劲的独角兽，其由胡启朝于2012年在麻省理工读博士后期间创建，是近两年全球电池产业的投资热点，目前已经获得通用、现代、起亚、上汽、吉利、天齐锂业等大公司重视和投资。

SES的混合锂金属电池是其动力电池研发发展方向，其技术路线为，40%的负极采用锂金属和特殊电解液材料，而传统锂电池的负极材料是石墨和硅。在半固态电池方向，SES算是走得比较前的动力电池生产商。

4.2.2. 北京卫蓝新能源

关于半固态电池，除了SES外，蔚来在2021年初宣布要在ET7新车上搭载360Wh/kg半固态电池包。该车在今年3月份开始交付，但目前搭载的依然是三元锂电池。而所谓的半固态电池包也要在今年年底才可能上市商用，电池供应商则是卫蓝新能源。

北京卫蓝新能源科技有限公司成立时间比较晚，于2016年成立的，但背景可不简单，其是中国科学院物理研究所清洁能源实验室固态电池技术产业化平台。其创始人之一的陈立泉是中科院物理所院士，也是宁德时代董事长曾毓群的导师，被誉为“中国锂电第一人”。

2021年7月，蔚来资本、IDG资本、天齐锂业、华为哈勃投资、北京高端制造业基地投资、顺为资本、小米长江产业基金、吉利控股、众擎基金等资本先后投资入股了卫蓝新能源，尤其是蔚来、吉利、天齐锂业等，在产业链上资源相互利用和扶持。

卫蓝新能源的半固态电池技术路线，是在考虑兼容大部分传统液态锂离子已有正负极材料和生产线基础上，通过原位固态化技术，通过化学和电化学反应，使液态电解质部分或全部的转化为固态电解质，能解决在循环过程中固态电解质和正负极材料保持良好接触的难题，可以综合平衡电芯充到高电压、安全性、锂枝晶析出以及体积膨胀控制等要求。

4.2.3. 国轩高科

国轩高科是我国仅次于宁德时代、比亚迪后的第三大动力锂离子电池供应商。当然，它的优势领域主要表现在公共交通等客运车辆，其对于动力电池的安全性要求更高，故而其将技术优势集中在磷酸铁锂动力电池上面。其磷酸铁锂的技术提升路线目标，即2022年推出 220Wh/kg的电芯，2030年提升到260Wh/kg，这对于液态动力电池来说，已经非常不错了。

在固态电池方面，其在2020年就制定了规划路线，即2020-2022年引入固态电池技术，2022年进行固态电池技术的迭代升级，生产高安全固态电池，2025年后生产出能量密度超过400Wh/kg、循环800次的全固态电池。

而在5月底，国轩高科宣布，其研发的单体能量密度360Wh/kg，系统能量密度达到260Wh/kg的半固态电池今年将装车。

国轩高科的半固态电池技术路线为，通过材料和工艺创新，正极材料颗粒表面包覆固态电解质，负极使用硅基负极，使用新型高安全功能隔膜和高安全液态电解液开发研制而成。

从这里也能看到，负极材料使用了比碳基能量密度更高的硅基材料，但依然保留了隔膜和部分液态电解液。

4.2.4. 赣锋锂业

赣锋锂业第一代半固态动力电池今年1月份在东风E70车型上装车试车，该动力电池能力密度在260Wh/kg左右。目前，赣锋锂电已建成0.3GWh混合固液锂离子电池生产线并投入使用，具备批量化生产能力。当前其半固态电池的技术路线，电解质采用氧化物，负极采用石墨，依然存在隔膜，但不同传统隔膜，其采用的是固体电解质膜。

以此同时，赣锋锂业也宣布了其第二代半固态电池单体能量密度目标，即将达到360Wh/kg。

4.2.5. 宁德时代

宁德时代在动力电池方面的技术路线，是坚持走高镍三元、常规钴锂以及未来的全固态电池，同时坚持结构性创新（比如当前的麒麟电池）等等，而对于半固态混固电池，他们觉得是一种投机路线。但近期，宁德时代在半固态电池领域，提成了另外一个概念，即凝聚态电池，顾名思义，就是电解液是凝聚形状，没有流淌性但具有很强的粘附性。其属于把电解质用一种凝聚状的物质合成而来的新型电解质。

当然，还有很多其他企业也发布了半固态电池，比如蜂巢的果冻电池等等，每家企业都有自己的动力电池发展路线，这里就不再继续详谈了。而对于投资者来说，投资一家动力电池企业，除了技术路线外，还要关注其产业化进程，包括生产线产能、商业化规模等等。而在二级市场，我们可以关注下未来四五年半固态动力电池的发展动向，以及对上游材料的需求情况，包括上游材料的主要供应商有哪些？比如负极材料的供应商，杉杉股份等等。

五. 固态电池——未来动力电池的发展趋势

当前的液态锂电池由于其能量密度已到了瓶颈上限，且安全性也备受考验，比如高镍三元电池在追求高能量密度的同时，需要降低钴等元素的使用，从而降低了电池的稳定性和安全性，所以液态锂电池在结构性创新过程中难免会为了追求一个目标而牺牲另外一个性能要求，这种情况下，就需要有更理想方案来解决这些问题。

而固态锂电池则认为是可以同时满足大幅提升动力电池能量密度和提升安全性的理想状态，同时也认为是动力电池未来的发展趋势。

固态电池与液态电池的主要区别在于电解质的不同, 液态锂离子电池使用的是液体电解质, 而固态电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的聚合物。

相对于液态电池，固态电池因为不需要液态电解液，故而其安全性或热稳定性更高（针刺和高温稳定性极好，可长期正常工作在60-120°C条件下），同时电解液低温不会凝固，能在冬天北方低温环境中保持续航能力；固态电池的能量密度上限是液态电池的10倍以上，固态电解液体积更小，同时去除了隔膜等构件，所以固态动力电池在能量密度和续航方面都得到了大幅提升。

当然，固态电池也有缺点，以目前的技术水平，固态电池单位面积离子电导率较低，常温下比功率密度较差，同时生产成本也比较大，目前仅存在于实验室，商业化量产时间不确定，普遍预测则需要在2028年以后了。为此，一些独角兽企业则认为固态电池是一个遥远的梦，比如麻省固能（SES）就认为半固态动力电池是电池的终极发展状态，为此，其在2015年停止固态锂金属电池研发，进而转向混合锂金属电池研发；浙江锋锂新能源也认为，固液混合的半固态电池可能是车用动力电池的终极路线，也放弃固态电池研发路线等等。

这些企业在半固态电池方面走得算比较靠前了，量产在即，从他们的利益角度来说这些观点，也能理解。

关于固态电池，宁德时代认为可以分三个阶段发展第一阶段，将传统液态电解液换成固态电解质，正负极和原先一模一样不变；第二阶段，就是改变负极，负极不用石墨、硅，换用金属锂来提升能量密度，正极不变；第三阶段就是电解液改变，正负极也改变，负极用金属锂，正极换成不含锂的高能量材料。

宁德时代是不走半固态动力电池路线的，所以在他的理论当中，前两个阶段就有半固态电池的发展思路，比如SES的半固态混合锂金属电池就是采用了锂金属作为负极，大大提升了电池的能量密度。

而对于未来发展固态电池技术路线的企业，其技术路线（电解液）也分为三类

一个是以硫化物作为固态电解液的技术路线。硫化物导电率特别好，对于整个导电率以及界面性能、散热都比较好。在能量密度、导电率、充电速度、一些安全性方面优势明显，但是它最大的弱点是硫化物在批量生产制备过程中由于硫对氧气特别活跃，遇到水汽会形成硫化氢这种有毒有害气体，所以它对环保等会有非常高的要求，也是目前设备研发的难题。

一个是以氧化物作为固态电解液的技术路线。氧化物的优点是溶液制备相对容易，成本比较低，但它的弱点是非常多的，比如，其整个可充电、导电性能最活跃的区间是在40度至70度之间，这个情况就导致了电池在放电过程中形成能量的一大部分要用于电池反应温度的加热，即转化为热能，浪费了一部分能量。

另外一个就是以聚合物作为固态电解液的技术路线。目前主流聚合物是聚PEO及其衍生材料，其在60度以上的高温下离子导电性有所提升，但此时聚合物呈现融化状态，其力学性能有所降低，而在常温情况下，聚合物具有较高的机械强度，但其电导率却不高，因此找到聚合物电导率与机械强度之间的平衡点是目前急需解决的问题之一。

在技术路线方面，目前日韩主要走硫化物技术路线，欧洲走聚合物路线，美国则是以创业公司为主，同时推进多条路线，而中国主要走氧化物路线。在固态电池方面，日韩欧美因为在液态电池方面已落后中国，所以他们在固态电池方面走得比国内更早，积累的技术也比国内更深一些。

当然，固态电池还只是存在于实验室阶段，技术和成本商业化都不太现