固态电池大爆发，电池新技术有哪些？

要点：

我们从小米发布的新车看，目前商用动力电池无论磷酸铁锂还是三元高镍电池都实现了高续航、4C快充等目标。从性能和性价比看，也超越了特斯拉的4680电池。2023年，在各电芯企业巨大的研发投入下，国内动力电池技术迎来变革浪潮，且更先进的锂电池已经被广泛应用，同时还提高了电动车关注度，提升新能源汽车渗透率。

2023年，新能源汽车在我国的渗透率为35.7%；今年3月前三周，新能源汽车的渗透率达到了48.7%。尽管部分原因是2月春节车企销售放假，3月积压的零售消费得以集中释放，但我们预计全年渗透率仍然保守估计会超过40%。

正文：

从小米汽车看目前商用阶段最新电池技术

首先来科普一下，目前商用的锂电池（动力电池）的两种类型。

一种是磷酸铁锂电池（正极为磷酸铁锂，上游原料为碳酸锂）；另一种是三元锂电池（正极为氢氧化锂溶液里加入了镍钴锰三种金属的化合物）。这两种电池的负极均为石墨。

这两种电池的性能区别如下：由于三元锂电池如果提高镍金属比例，会大幅提高电池密度高。因此，三元高镍电池可达到续航700+公里（一般搭载在B级、C级车型）；缺点是：安全性弱些，电池衰减寿命较短；普通磷酸铁锂电池则电池密度较低，最高用于续航500公里电车（一般用于A级车型），优点：安全性好，电池寿命长。刀片电池为比亚迪自研技术，是通过改造优化磷酸铁锂电池的封装技术，从而提高电池能量密度，达到车里续航里程提升的目标。目前比亚迪汉等搭载的刀片电池，综合工况续航为710公里。

表1三元锂电池VS磷酸铁锂电池的各方面性能比较

资料来源：中期研究院

本次小米汽车发布了三款车型，均为C级车，集我国动力电池行业之大成，既有比亚迪的最先进刀片电池，又有宁德时代最先进的神行电池和麒麟电池。可以说，基本搭载了动力型锂电池中的最新最先进技术。从小米汽车，可以一睹我们目前商用电池技术领域最先进技术。我们从下面的表来找到他们用的是哪些“高端技术电池”。

表2小米汽车电池相关参数

资料来源：小米汽车官网、中期研究院

接下来，我们就看看目前最先进的这三款电池技术的特点。

（1）刀片电池（磷酸铁锂电池）

由于传统电池组都是圆柱形，类似我们常见的五号电池形态，因此在空间利用上会有较大缺陷。2020年，比亚迪在封装技术上做了优化和突破，采用CTP技术，将长条形的类似刀片的电池组排列起来形成电池包，提高了电池包的利用率，将磷酸铁锂电池的能量密度从原来的126Wh/kg，提升至140Wh/kg；2023年，在新技术的突破下，能量密度继续提升至180Wh/kg，基本可以和三元高镍电池相抗衡。

从弗迪电池（比亚迪子公司）官网可以看到传统电池包GP结构和CTP结构的差别。

图1：传统电池包和刀片电池包对比

数据来源：弗迪电池官网，中期研究院

（2）神行电池（磷酸铁锂电池）

2023年8月，宁德时代发布了基于磷酸铁锂电池的神行超充电池。我们上周在宁德时代宜春调研时，看到了这款最先进的神行超充电池样品。

神行电池的创新主要在电解液配方、电池隔膜以及石墨（负极）创新。电解液配方上，有效降低了电解液粘度，提高了导电性；电池隔膜方面，通过降低高孔隙率的锂离子传输阻力，缩短平均传输距离。

此外，神行电池还实现了4C超高速快充，根据此前发布会介绍，神行可在室温10分钟充电80%，-10°C低温条件下，30分钟完成0-80%充电。

（3）麒麟电池（三元高镍电池）

麒麟电池，也是宁德时代于2022年6月发布的基于电池结构技术优化的技术。体积利用率突破72%，能量密度达到255Wh/kg。从宁德官方的介绍看，CTP3.0技术是将内部横梁、液体冷却板和隔热垫等集成在一个多功能弹性夹层中。本次小米发布会上表示，小米自主研发了CTB一体化电池体术，其电池集成效率高达77.8%，性能提升24.4%，高度降低17mm。并且其在散热方面也更加优秀，电芯两侧利用凝胶隔热材料，散热面积也超越行业水平。

图2：麒麟电池和特斯拉4680电池性能对比

数据来源：宁德时代官网，中期研究院

磷酸铁锂电池——重夺王座

在特斯拉风靡全球之前，我国电动汽车主要为比亚迪（乘用车）、宇通客车（商用客车）等，搭载的都是磷酸铁锂电池。但特斯拉的4680高续航电车问世后，三元电池迅速抢占市场。特别是高端车型需要较高的续航里程，都会选用811的NCM高镍电池；低端车型续航里程偏低的则选用NCM523或NCM622的电池类型。2019年之前，三元电池占据动力电池60%以上份额。

但随着磷酸铁锂电池结构技术改进，电池能量密度提升后，综合考虑到安全性、低成本等特点，磷酸铁锂电池再度抢回市场。2020年以后，磷酸铁锂市占率就不断提提升，到2023年已在动力电池中占比超过60%，夺回王位宝座。

据中国汽车动力电池产业创新联盟最新数据显示，今年1-2月，我国动力电池累计装车量38.1GWh，累计同比增长27.5%。其中三元锂电池累计装车量12.2GWh，占总装车量31.9%，累计同比下降7.5%；磷酸铁锂电池累计装车量25.9GWh，占总装车量68.0%，累计同比增长55.4%。从动力电池占比来看，三元锂电池占比32.02%；磷酸铁锂电池占比高达67.98%。

而目前，随着比亚迪和宁德时代在磷酸铁锂电池上的技术不断进步，未来其应用车型将更多。

动力电池的储备技术还有哪些？

近期A股市场，再度刮起了固态电池、钠电池等新材料技术风。不过从我们目前对宁德时代的调研来看，头部电芯企业的储备技术可能在钠电池或凝聚态电池等方面。

材料方面来说，无论固态电池、半固态电池还是凝聚态电池，其核心仍然是锂电池，改变主要是电解液形态或正负极部分材料等。例如固态电池的正极采用NMC正极和硅基做负极，可以实现400Wh/kg高能量密度，其不含任何液态或半固态电解质，可以保证电池安全性和快速充电、长循环寿命等优点。

凝聚态电池根据宁德时代发布的信息，应该指电解质的形态改变，材料方面或仍为锂电池。但尚不知其为何种锂电池。电池能量密度高达500Wh/kg。

钠离子电池是正极材料方面的变化，不同于锂离子材料，钠离子正极主要为氯化钠。但钠离子电池本身不是创新，而是一种早期的电池技术，其优点是：安全性高、成本低；缺点是：能量密度低、循环寿命短。但2022年以后重提钠离子电池，主要基于技术更新，研发将主要通过各材料的组合来提升其能量密度，延长其循环寿命。从商用角度来看，还有一段路程需要走。

小结：锂电池仍为商用动力电池领域最佳选择

我们从小米发布的新车看，目前商用动力电池无论磷酸铁锂还是三元高镍电池都实现了高续航、4C快充等目标。从性能和性价比看，也超越了特斯拉的4680电池。2023年，在各电芯企业巨大的研发投入下，国内动力电池技术迎来变革浪潮，且更先进的锂电池已经被广泛应用，同时还提高了电动车的关注度，提升新能源汽车渗透率。

2023年，新能源汽车在我国的渗透率为35.7%;今年3月前三周，新能源汽车的渗透率达到了48.7%。尽管部分原因是2月春节车企销售放假，3月积压的零售消费得以集中释放，但我们预计全年渗透率仍然保守估计会超过40%。

此外，储能方面，磷酸铁锂电池的市场份额占到90%以上。从我们对头部电芯厂的调研看，今明两年仍然是储备爆发的初期，订单量充足。

碳酸锂作为磷酸铁锂的上游材料，尽管2024年将面临供给过剩的压力，但考虑到这个行业未来仍然有较大需求，我们认为其过剩产能被大量淘汰的可能性较低；而在低价中博弈会成为常态。技术研发和优化、新技术、新材料储备，则是未来碳酸锂、磷酸铁锂行、及新材料行业最重要的方向。

中期研究院 李冰 投资咨询号Z0020004

2024年4月2日