能源结构转型下的锂电池材料发展趋势
前 言
双碳目标下，中国能源结构转型正在加速。提升能源使用效率，推动能源革命，追求“无限能源”。因此，如何可持续、低成本、大规模地获取和使用更多能源，提升能源使用效率，推动能源革命，既是国家双碳目标达成过程中需要解决的关键问题，也是提升“信能比”核心两面中的关键一面。
新材料的研发与应用，是通过第二条路径提升“信能比”的关键环节。发展新材料，使用新材料，是突破能源使用效率的底层基础，也是我国摆脱关键材料与技术封锁的重要途径。目标“无限能源”的能源革命势必将是未来人类科学技术发展的百年大计，新能源领域的新材料正在迎来长久的高景气周期，充满无限想象空间。
材料与化学体系的持续更新迭代，向“高能量密度”与“高性价比”发力。
近年来锂电行业涌现了众多新型材料，从多角度尝试破局现存桎梏。
p 通过全面梳理锂电池各部分生产制备过程中用到的各种材料和辅材，挖掘未来锂电池产业链中的潜力新型材料。
p 若想取代已经成熟量产的主流材料，需要至少在能量密度、高压工作、稳定性、经济性等方面有一项有突出优势，方有取代潜力。
1、正极新材料：高镍三元的优势和市场格局
三元继续高镍化趋势，9系超高镍或在2024年落地。
p 高镍三元正极材料具有更高的能量密度与较低的综合成本，是高端新能源汽车的理想选择。随着特斯拉4680电池和宁德时代麒麟电池量产，高镍三元电池批量上车，进入快速发展期。
p 在富锂锰基、半固态电池材料规模商业化之前，三元正极材料的高镍化趋势有强确定性，未来9系超高镍将进一步提升高端动力电池性能。
p 目前NCM811已经进入规模量产并批量上车的时间点，而厂商也在延续着高镍化路线，向超高镍（Ni90及以上）的三元产品演化。
p 高镍三元的生产制备对三元正极产线提出更高要求，技术壁垒较高，高镍三元正极的头部企业有先发优势。
2、正极新材料：富锂锰基
三元材料之后，富锂锰基材料或是层状结构正极的下一代选择，但当前尚无商业化基础。
p 新能源汽车等下游应用对锂电池的容量密度提出了更高要求，高比容量和更高电压的正极材料正在成为正极的发展方向；富锂锰基材料以廉价的锰为主要过渡金属元素，放电比容量可以达到250mAh/g以上，如果能够现存问题，将能够替代三元正极材料与部分铁锂正极，进而被广泛应用在新能源汽车与3C电子领域，潜力巨大。
3、负极新材料-硅碳负极
硅基材料的掺杂可大幅提升电池负极的锂离子嵌入潜力，有效提升电池容量。
p 特斯拉4680电池的量产开始带动硅基负极材料的需求量激增，2022年出货量已经达到1.5万吨。硅基材料的应用，在能量密度外，主要还是针对石墨负极在快充场景产生的锂枝晶问题：高压大电流充电过程中容易发生锂沉积、析出，形成锂枝晶，可能会刺穿隔膜，危害电池安全。
基膜+涂覆一体化的企业更能迎合产业对高性能薄膜的需求。
p 固态电池是未来锂电的发展方向，但它的商业化节点预计将在10年之后。在此之前，产业对隔膜的需求将维持高位。
p 隔膜行业的竞争壁垒高，强调前期的重资产投入与客户资源，对应的产品毛利率也比较高，恩捷的隔膜毛利可达50%。头部基膜企业已经纷纷布局涂覆工艺，涂覆一体化的战略布局将为这些企业打造第二增长曲线，在基膜的基础之上，继续消化涂覆的高利润，以继续保持隔膜厂在锂电产业链中的高议价能力。
固态电池优势明显，但技术瓶颈有待突破，商业化阶段尚未到来。
p 相较传统液态锂离子电池，固态电池的理论能量密度更高（高能密度的正负极材料），安全性能更高（机械强度更好，热稳定性更强），电池重量和体积降低（不再需要电解液和隔膜）；
p 但固态电池技术尚未成熟，界面阻抗与锂离子迁移率问题尚需解决，距离量产商业化仍有较长的距离，未来大概率沿“液态-半固态-固态”的路线循序渐进。
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