电池发展现状和未来趋势研究论文

行业主要上市公司：宁德时代(300750);比亚迪(002594);国轩高科(002074);孚能科技(688567);亿纬锂能(300014);鹏辉能源(300438);欣旺达(300207)等

本文核心数据：锂电池板块上市公司研发费用;锂电池相关论文发表数量

全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“lithium battery”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

锂电池技术概况

1、技术原理及类型

(1)锂电池技术原理

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。

(2)锂电池的分类

按照电解质材料、电池外形、外包材料、正极材料、应用领域等不同分类方式，可将锂电池分为以下几类：

2、技术全景图：四大细分技术领域

从锂电池构成来看，锂电池技术主要包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜四个主要细分技术领域。其中，正极材料主要包括磷酸铁锂、三元正极、锰酸锂等;负极材料主要包括碳系材料和非碳系材料;电解质主要包括液态电解质、固液复合电解质和固态电解质;隔膜主要包括干法隔膜和湿法隔膜。

锂电池技术发展历程：正负极材料演变拉动技术发展

从20世纪70年代第一个锂电池出现，到如今五十余年的岁月中，锂离子电池不断发展，负极材料从锂金属发展到碳材料，再试图回到锂金属;正极材料也不断丰富，陆续推出钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。

锂电池技术政策背景：政策加持技术水平提升

近些年来，我国提出了一系列锂离子电池技术发展相关政策，加速了锂离子电池产业链的发展，同时对锂电池的安全性、技术体系、回收体系做出了规范，使得锂电池技术水平稳步提升。

锂电池技术发展现状

1、锂电池技术科研投入现状

(1)国家重点研发计划项目

据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国锂电池技术相关国家重点研发计划项目共计18项。国家重点研发计划项目的资金来源为中央财政经费，一个项目的财政经费在2亿元以上。

(2)A股上市企业研发费用

锂电池行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看，2017-2021年，我国锂电池板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，锂电池板块上市公司研发总费用约亿元。

2、锂电池技术科研创新成果

(1)论文发表数量

从锂电池相关论文发表数量来看，2010年至今我国锂电池相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见锂电池科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有69366篇锂电池相关论文发表。

注：统计时间截至2022年8月。

(2)技术创新热点

通过创新词云可以了解锂电池技术领域内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词，其中，正极材料、负极材料、电解质、集流体等关键词涉及的专利数量较多，说明锂电池领域近期的研发和创新重点集中于正负极材料、电解质等领域。

(3)专利聚焦领域

从锂电池专利聚焦的领域看，目前锂电池专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于锂电池、锂离子电池、正极材料、负极材料、电解液等。

主要锂电池技术对比分析

根据分析磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性，可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显，而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。因此，磷酸铁锂电池技术更适合用于中短距离用车(中低端车型)、电动自行车、储能等场景;三元锂电池技术更适用于长距离用车(高端车型)、消费电子、医疗等场景。

锂电池技术发展痛点及突破

1、锂电池技术发展痛点

(1)缺乏高能量密度的正负极材料产业化应用

尽管锂离子电池技术和市场快速发展使得电池能量密度已有明显提升，然而缺乏可行的未来正极材料来继续提高锂离子电池的能量密度，给锂离子电池产业持续发展带来了重大挑战。

(2)锂离子电池安全问题亟待解决

另一方面，锂离子电池安全问题也是锂离子电池技术发展的痛点之一。锂离子电池安全问题的根源主要是电池的热失控。主要是由于锂离子电池内部具有很强的燃爆条件，其内部的易燃性材料如低熔点可燃有机脂类化合物、石墨负极材料都会成为相应的“燃料”，在充放电以及运行过程中不当的热管理将成为锂电池安全事故的导火索，最终引发燃爆事故。

2、锂电池技术发展突破

(1)锂电池结构创新设计

锂电池电芯集成方式的革新是锂电池的重要结构创新，例如CTP(Cell To Pack)即跳过标准化模组环节，直接将电芯集成在电池包上，提高能量密度。

(2)固态电池技术

目前，锂离子电池面临着安全性差的问题，固态电池可在安全性、能量密度、温度范围等方面突破锂离子电池的局限。

锂电池技术发展方向及趋势：短期提高电池能量密度、长期技术路线多元化

短期内，提高锂电池能量密度主要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来实现。其中，锂电池材料体系的迭代升级包括正负极材料、电解液和隔膜的迭代升级;电池结构革新又包括电芯、模组、封装方式等的结构改进和精简。

从长期来看，由于磷酸铁锂电池能量密度上限较低，并且为了应对不同应用场景下的不同需求，锂电池技术路线将朝多元化方向发展。除了酸铁锂电池和三元锂电池之外，固态电池、磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池等新型锂电池技术路线的发展趋势向好。

「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。

以上数据参考前瞻产业研究院《锂电池行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。。

锂电池行业主要上市公司：宁德时代(300750);比亚迪(002594);国轩高科(002074);亿纬锂能(300014)等。

本文核心数据：全球锂电池需求、全球动力锂电池区域分布、全球动力锂电池装机量、全球动力锂电池市占率、中国动力锂电池需求

全球锂电池需求量与动力电池占比将均稳步上升

受益于全球节能减排趋势及欧盟达成碳排放协议，全球锂电市场在2018年后进入需求高速发展时期。根据德勤的数据显示，2017-2020年，全球锂电池需求量持续上升，年复合组增长率达到了，其中动力电池装机量占比上升近18个百分点。2020年，全球锂电池需求量达到了279GWh，动力电池占比达到了。

预计随着电动汽车全球渗透率将得不断提高，2021-2025年的年复合增长率达，2025年，全球锂电池整体需求量将达到1223GWh，动力电池占比达。

中国动力电池发展全球领先

1、中国动力电池需求连续五年位居首位

中国拥有全球最大的消费市场和新能源汽车销售额，在过去5年内，中国市场动力电池需求均位居世界首位，2020年，中国动力电池终端消费需求占比达到了，即使补贴退坡，伴随着中国政府对于新能源汽车整体及其生态链的大力支持，中国锂电行业发展前景广阔。

2020年，由于欧洲成为了全球第一大新能源汽车市场欧洲市场，推动欧洲动力电池市场需求将大幅增长，欧洲动力电池终端消费需求占比达到了，是全球第二大动力电池消费市场。

2、宁德时代动力电池市占率全球第一

2021年第一季度，全球动力电池装机量排名前9的公司中，中国占据5席，其中，宁德时代的动力电池装机量全球第一，远超排名第二的LG化学，达到了15GWh。市场份额为33%，比亚迪的动力电池组装机量为3GWh，排名第四，中航锂电、国轩高科和远景AESC的动力电池组装机量均为1GWh。

中国动力电池需求仍将保持高速增长

2016-2020年，由于我国对新能源汽车市场出台了一系列的扶持政策，推动电动车行业上游锂电行业的迅猛扩张，五年间年复合增长率达到了，2020年，我国动力电池终端需求达到了67Gwh。

虽然新能源购车补贴将于2022年年底结束，但国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》中指出，到2025年，新能源汽车新车销量要达到汽车新车销量总量的20%左右，宏观政策层面依旧支持新能源市场向好发展，德勤预计，2021-2025年我国动力电池终端需求复合增长率将为40%，2025年达到360GWh。

锂电池发展方向

工信部在2020年11月出台的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》中定调了未来新能源产业发展的5项战略发展任务从技术、商业模式、竞争格局上进一步提升整体发展格局。

技术上：提高电池效率及再利用性，强调电池安全性，降低电池成本;商业模式上：强调合作，共同创建新能源车生态系统，发展数据驱动的锂电智能化(如智能充电和电池梯次利用与回收等);竞争格局上：鼓励产业链上下游打通，提高企业整体竞争力，积极参与国际市场竞争，开展全球布局。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

锂电池行业主要上市公司：宁德时代(300750);比亚迪(002594);国轩高科(002074);亿纬锂能(300014)等。

本文核心数据：全球锂电池细分市场结构、全球锂电池区域分布、全球锂电池企业市场份额、全球锂电池市场规模

全球锂电池细分市场：动力与储能锂电池的市场份额有望提升

锂电池的细分市场主要为动力锂电池、储能锂电池和消费锂电池，其中，动力电池的下游应用领域主要为新能源汽车，储能电池的下游应用领域主要为电力系统，消费电池的下游应用领域主要为手机等消费电子。

从全球锂电池产量来看，动力锂电池占据了主要的产量份额，达到了，其次是消费锂电池，锂电池产量市场份额为，储能电池的市场份额最小，为7%。随着全球各国“碳达峰”战略的提出，全球各企业纷纷部署动力电池与储能电池产线，新能源汽车与储能市场的蓬勃发展有望推动动力锂电池和储能锂电池的市场份额进一步提升。

全球锂电池区域分布：中国占比达77%，欧洲扩张加速

根据S&P Global Market Intelligence 公布的数据显示，从产能来看，2020 年，中国在主导了全球锂离子制造市场，中国锂离子电池产能占世界产能的约 77%，其次是美国，占比约为9%。

虽然，S&P Global Market Intelligence预计，中国将在 2025 年继续成为锂离子电池制造的领先国家，但随着欧洲对制造设施的计划投资，其产能将大幅扩大，2025年，欧洲有望在成为世界第二大锂离子电池生产国，约占全球产能的25%。

全球锂电池企业竞争格局：LG化学、松下、宁德时代占据70%的市场份额

从企业产量来看，2020年1月至8月， LG化学成为全球领先的锂离子电池制造商，市场份额为;其次是宁德时代，以左右的市场份额位居第二，松下以左右的市场份额紧随其后。

在排名前五的全球锂离子电池制造商中，中国企业达到两家，分别是宁德时代和比亚迪，市场排名为第二和第四，合计市场份额达到32%。

全球锂电池供给情况：电池工厂数量快速增长

2020年，全球处于不同规划建设阶段的锂离子工厂共有181家。在新冠疫情大流行的背景下，2020年全球锂离子工厂的扩建与上一年相比依然增加了50%以上。其中，2020年在建和规划的181家工厂中，有136家位于中国，其中大部分是世界上最大的锂离子工厂。

全球锂电池需求情况：2025年市场规模将翻番

根据Research and Markets调研数据显示，2020年全球锂离子电池市场价值约为405亿美元，预计2026年市场将以的GACR增长，达到近920亿美元的规模，超过2020年市场规模的一倍。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

榜单TOP1——天能动力国际有限公司

按照此次榜单公布的数据，前五名分别是，天能动力国际有限公司，以亿元再次蝉联中国电池行业百强企业第一位，销售收入同比增长;宁德时代新能源科技股份有限公司，以亿元位居第二位，同比增长;超威动力控股有限公司以亿元排名第三位，同比增长;宁德新能源科技有限公司，以亿元位居第四位，同比增长;比亚迪股份有限公司，以亿元位居第五位，同比增长。

其中，宁德时代和比亚迪是国内电动汽车动力电池两大巨头，销售收入增长分别达到和，增长率领先。成立仅8年的宁德时代，已与本田等国际汽车制造商建立了合作关系，自2017年销量超过松下以来，一直是全球领先的电池供应商。2019年5月，上汽集团和宁德时代宣布联合成立动力电池公司。至此，宁德时代作为动力电池新秀，一举收获了一汽、广汽、东风、吉利等整车厂的订单，还拿下了宝马动力电池大单。以动力电池起家的比亚迪，将“电动未来”作为自己的核心理念之一，壮大动力电池产量则是其“粮草先行”的体现。

行业补贴开始退坡

新兴行业的发展初期离不开政府的扶持，随着行业的发展逐渐规模化，政策红利将逐渐退去。而动力电池行业经过数年来的发展壮大，行业已经初具规模，行业补贴也开始退坡。

2018年2月，财政部发布《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策》的通知，纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于105Wh/kg，105(含)-120Wh/kg的车型按倍补贴，120(含)-140Wh/kg的车型按1倍补贴，140(含)-160Wh/kg的车型按倍补贴，160Wh/kg及以上的车型按倍补贴。

2019年3月26日，财政部、工业和信息化部、科技部和发展改革委联合发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，通知显示，纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于125Wh/kg,124(含)-140Wh/kg的车型按倍补贴，140(含)-160Wh/kg的车型按倍补贴，160Wh/kg及以上的车型按1倍补贴。

行业市场集中度持续提升

——企业数量快速下降

2019年各个企业面临着补贴大幅度下滑、能量密度及续航门槛下限提高、企业资金链紧张等多重压力，市场进入快速洗牌阶段，二三线梯队企业面临更大的资金压力，多家企业已放弃新能源汽车动力电池业务，转向电动工具、电动自行车等小动力市场。

据高工锂电数据显示，中国与新能源汽车配套的动力电池企业已从2016年的155家降到了2018年底的90家，42%的企业已经被淘汰出局。2019年上半年数量降到63家，下半年动力电池企业数量将进一步减少。

——市场集中度不断上升

政策补贴退坡，成本压力倒逼行业市场机制自我出清，行业市场集中度持续提升。从装机容量来看，2018年前20家企业装机量占比;前5家企业装机量占比。前2家企业占比。2019年1-5月，前20家企业装机量占比;前5家企业装机量占比80%，前2家企业占比70%。

从行业市场占有率来看，2019年上半年行业CR5市占率进一步提高，由2018年的提升至2019年的。

——以上数据来源参考前瞻产业研究院发布的《中国电动汽车行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。