电池,中国挥向世界市场的一把利剑
电池，是中国新能源汽车产业的底气，也是能源转型的必然选择。
之前做过基础的普及，今天来做进一步的深入分析。
首先我们先从电池的几条路线开始谈起。
一、锂离子电池
一般指用锂元素作为电极的电池，根据正极材料分为磷酸铁锂电池、三元锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池、钛酸锂电池。
锂离子电池目前是主流的电池形式，现在基本上是液态锂电池。
目前锂电池路线是最有前途的一个方向，准备从液态到半固态过渡，最后实现全固态。
二、钠离子电池
指的是利用钠离子在正负极之间移动进行充放电的二次电池，根据正极材料可以分为层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物等电池类型。
三、氢燃料电池
一般通过氧气和氢气的电化学反应，将化学能直接转化为电能。
按照电解质类型一般分为质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池。
四、铅基电池
一般指以铅及其氧化物为电极、硫酸溶液为电解液的二次电池。
按照材料一般可以分为铅酸蓄电池、铅碳蓄电池。
铅酸电池具有上百年的历史，目前大部分电单车使用的就是铅酸/铅碳电池。
五、钾离子电池
指的是用钾离子为电荷载体的二次电池。
按照正极材料可以分为普鲁士蓝类似物、层状氧化物、聚阴离子类化合物、有机正极材料。
六、锌基电池
指的是用锌作为负极材料的电池技术。
一般主流分类大概有锌基液流电池、固态/半固态锌电池、特殊体系锌电池，其中固态/半固态锌电池就是我们常见的干电池。
七、液流电池
全称叫氧化还原液流电池，将电能储存在液体电解质中的大型电化学储能装置。
根据电解质活性不同，分为全钒液流电池、锌基液流电池和铁铬液流电池。
八、固态电池
固态电池就是用固体电解质和固体电极的新型电池技术。
目前全球有三条技术路线，分别是聚合物、氧化物和硫化物。
固态电池是电池的终极形态，目前我们还处在液态电池向“半固态”电池的过渡期。
以上八种电池类型，日常中使用率较高的就是锂离子、铅酸电池和固态锌电池以及未来的固态电池。
因此我们应该有个明确的认知，除了锂电子电池、铅酸电池之外的电池，基本都是炒作，也包括固态电池。
今天就以锂电子电池和固态电池来进行国产电池链的梳理以及出海情况复盘。
锂电池因手机和新能源汽车的迅猛发展而井喷式发展。
我们在剖开云雾，仔细一看锂电池这一条线上，发现产业链大体如下：
一、上游：矿产
矿产这一块主要指的是锂矿，此外还有钴、镍、磷、铁等。
锂矿这一块重点关注碳酸锂的价格，目前处在新一轮的锂矿上涨周期，处于行业高景气度。
最新碳酸锂期货价格已经突破18.9万/吨，其中电池级碳酸锂主流报价17.7万/吨。
在供给端，5月~6月是供应真空期，5月1日起，江西宜春4家主力锂云母矿因采矿证变更而停产，影响国内40%锂云母的供应，预计恢复需要几个月；
此外，非洲最大的锂生产国津巴布韦限制锂原矿出口，影响全球10%的锂矿供应。
在需求端，中国电池排产连续3个月创历史新高，其中5月排产预计达到249GWh。
再加上全球储能的爆发式需求，排产占比突破42%。
锂矿涨价的趋势不可逆，也是目前确定性最高的方向之一。
接下来我们看看锂矿变为电池的四大主要材料。
二、中游：正极材料、负极材料、电解液、隔膜
这一块是技术壁垒最高的环节，也是向固态电池转型的关键。
1、正极材料
目前主流的正极材料有磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂和锰酸锂。
随着技术的发展，正极材料也在不断推陈出新，磷酸铁锂升级为磷酸锰铁锂，三元材料升级为富钾锰基。
至于磷酸铁锂和三元材料谁更好，这个不能简单对比。
磷酸铁锂具有高安全性和低成本的优势，在中低端电动车占据主导地位。
三元材料具有长续航优势，在长续航高端电动车占据主导地位。
2、负极材料
负极材料主要分为碳基材料和非碳基材料。
目前非硅基是主流，未来的趋势是硅基。
非硅基包括碳基材料，主流是人造石墨。
短期来看，负极材料会是“人造石墨为主，硅基为辅”，未来的发展要看固态电池的进展。
3、电解液
电解液的作用主要是在正负极之间传输锂离子，决定了电池的能量密度、循环寿命、安全性和快充能力。
大体由锂盐+溶剂+添加剂组成。
锂盐主要是提供锂离子，锂盐的主流产品是六氟磷酸锂。
溶剂主要是溶解锂盐的，从而形成让离子传输的液体环境。主流产品有碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯。
添加剂主要有成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、除水添加剂、改善高低温性能添加剂。
目前主流使用的还是液态电解质，在积极攻关固态电解质。
4、隔膜
隔膜是电池中技术壁垒最高、国产化最晚的环节，主要由聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃材料制成。
它的作用主要有3个：物理隔离，防止电池内部短路；构建离子通道，疏导锂离子；过热断开关保护电池。
目前隔膜主要有干法与湿法两种工艺，主流是湿法隔膜。
湿法隔膜主要用在三元锂电池和高端磷酸铁锂电池里面，干法隔膜一般用在低端的磷酸铁锂电池。
此外高端电池还会进行涂覆，一般有陶瓷涂覆、芳纶/PVDF涂覆等几种涂覆隔膜。
梳理完锂电池的四大主要材料，接着我们看看电池的制造过程与电池回收。
三、下游：电池制造、锂电设备、电池回收
1、电池制造
整个电池制造工程有超过50道工序，大体可以分为前段的极片制造、中段的电芯装配和后段的化成分容。
这里暂时以锂电池制造为例来进行介绍。
1.1、极片制造
这个环节主要是将锂矿等原材料加工成正极材料和负极材料。
配料和搅拌：将正负极的磷酸铁锂、石墨等和导电剂、粘结剂、溶剂按比例混合，在真空搅拌机中制成均匀、稳定的浆料。
涂布和干燥：用高精度涂布机将正负极浆料分别均匀涂覆在金属箔材上（正极涂在铝箔上，负极涂在铜箔上），然后通过干燥隧道烘干溶剂，形成干燥的极片。
辊压：用高压力扎辊对干燥极片进行冷压，将极片压实到设计的厚度。
分切：将宽幅的极片卷按设计尺寸通过激光或模具切割成所需宽度的窄条极片。
1.2、电芯装配
这个环节主要是将极片组装成电芯的雏形，并注入电解液。
叠片或卷绕：将正极片、负极片与隔膜交替堆叠（叠片工艺，用于软包或方形电池）或按顺序卷绕在一起（卷绕工艺，用于圆柱电池），形成裸电芯。
极耳焊接与封装：将极耳（导电极）焊接在极片上，并将裸电芯装入电池外壳中，然后密封焊接，仅预留注液口。
注液：在干燥环境下，通过精密计量泵将定量电解液注入电芯内部，然后对注液口进行最终密封。
1.3、化成分容
这个环节主要是激活电池并筛选合格品。
化成：对封装好的电芯进行首次充放电，激活电芯中的活性物质，并在负极表面形成一层固态电解质界面膜。
分容与老化：对电池进行多次充放电循环，测量实际电量、内阻、自放电等关键参数，将电池划分为不同性能等级（分容），将不合格品剔除。
终检与包装：对合格电芯进行外观、尺寸、气密性等最终检测，合格贴标、喷码并包装入库。
2、锂电设备
锂电池制造需要有相对应的设备，在不同的电池制造环节需要有不同的锂电设备。
前段工序设备：搅拌机（匀浆）、涂布机、辊压机、分切机、模切机等。
中段工序装备：卷绕机或叠片机、极耳焊接机、入壳机、注液机、封口/密封钉焊接机等。
后端工序装备：化成分容机、老化设备、检测分选机等。
模组与封装设备：模组组装线、Pack组装线、激光焊接装备等。
3、电池回收
电池回收主要指的是电池的再生利用，这一块目前有三大方向：
3.1、湿法冶金
使用酸、碱等化学溶剂将电池中的金属离子溶解到液体中，再通过萃取、沉淀等化学反应逐一分离提纯。
优点：回收率极高，产品纯度高，目前商用化最广泛的技术。
缺点：工艺流程长，会产生一定的废水。
3.2、火法冶金
通过高温焚烧去除电池中的有机物，将金属还原成合金或氧化物，再进行后续提炼。
优点：工艺流程简单，处理量大，对原料适用性强。
缺点：能耗高，部分金属在高温中容易挥发流失，导致回收率低。
3.3、物理修复
不破坏材料的晶体结构，通过破碎、筛分、浮选等物理方法修复正负极材料或通过定向解构提取金属。
优点：流程短、能耗低、缓解污染少。
缺点：对原料一致性要求高。
以上就是锂电池的产业链，梳理完之后，大概对锂电池有了初步了解，接下来我们来看看固态电池的产业链大概是什么样的？
固态电池是电池的终极目标，预计还需要起码10年才能量产。
一旦量产就能够解决电动车自燃起火等问题，从而将电动车的安全等级提升到燃油车水平。
一、上游：关键材料
1、固态电解质
1.1、硫化物路线：
该路线被多数厂家视为全固态电池的终极方向。
核心材料：硫化物电解质；
关键前驱体：硫化锂和五硫化二磷。
其中硫化锂在电解质成本中占比高达70~80%，是目前降本和量产的最大瓶颈。
1.2、氧化物路线：
目前“半固态”电池的主流方向。
核心材料：氧化物电解质；
关键前驱体：碳酸锂/氢氧化锂、氧化锆等。
1.3、聚合物路线：
核心材料：聚合物基体与锂盐的复合物。
2、正负极材料
2.1、正极材料
主要采用高电压、高容量的材料，比如高镍三元、高锂锰基及钴酸钾等。
2.2、负极材料
主要是硅碳负极和锂金属负极。
3、特种辅材
3.1、界面修饰与缓冲层材料
一般使用氧化锂、磷酸锂、氟化锂等材料。
3.2、特种隔膜与骨架膜
一般使用芳纶涂覆隔膜、BOPA膜等。
3.3、导电剂
一般使用单壁碳纳米管等高性能导电剂。
二、中游：电池制造与集成
1、电池制造
固态电池与液体电池的制造流程类似，大体也分为前、中、后三大环节。
1.1、前段工序：极片与电解质成膜
干法电极工艺：将固态电解质粉末与粘结剂直接混合，通过挤压、辊压直接成膜。
优势：省略烘干和溶剂回收环节。
设备变化：取消涂布机和烘箱，采用干法辊压设备和挤出压延设备。
1.2、中段工序：电芯装配
取消卷绕工艺，采用叠片工艺、胶框印刷和等静压工艺。
其中等静压是固态电池独有的工艺，主要是将叠好的电芯放入高压容器中，利用液体或气体从四面八方施加均匀的超高压力。高压化成
1.3、后段工序：激活与检测
高压化成：固态电池在首次充放电激活时，需释放巨大的约束压力。
预锂化：在化成前为电芯补充额外的锂源。
分容与检测：充放电测试精确测量每个电芯的实际容量和各项电性能，进行筛选和分级，确保出厂电池一致性。
2、电池集成
2.1、微观层面：原位固态化、动态键融合、复合负极。
2.2、结构层面：3D微型阵列、双面应力补偿。
2.3、工艺层面：切叠一体化、干法电极。
2.4、系统层面：预埋化涂层、内嵌传感
三、下游：各种应用场景
1、新能源汽车
固态电池最主要、最确定应用市场，可以解决当前新能源汽车的续航和安全痛点。
2、储能系统
2.1、电网侧储能
用于调峰调频，支撑电网稳定。
2.2、用户侧储能
用于工商业和家庭的峰谷套利、应急备电。
2.3、电源侧储能
作为基地的配套，平滑电力输出。
3、消费电子
可以满足各种电子产品长续航和轻薄化需求，并且能显著提升产品的安全性。
4、低空经济
可以增加飞行器的续航时间和有效载荷，还能有效杜绝空中起火，提升安全性能。
5、机器人
可以提升人形机器人的续航能力和安全性，有利于机器人的批量化和商业化。
中国传统的电池出海主要是出口电芯和模组，为应对美国的《通胀削减法案》和欧盟的《新电池法》，企业迫不得已要海外建厂。
目前中国电池出海主要是面向欧洲，新兴市场是新的增量。
中国电池出口第一大国是欧洲头部汽车大国德国，
美国由于各种限制，目前出海难度增大，现在转向通过技术授权或者储能系统出海。
新兴市场是新的增量，中东和拉美是电池出口增速最快的地区。
在供应链的重构过程中，东南亚成了新的增长方向之一。
在细分领域，目前动力电池和储能电池占据国际大部分市场。
在海外，动力电池占据将近一半（47.2%）的装车量；储能电池得益于算力的高需求，成了新的增长点，出口量同比增长144%。
虽然从今年4月份开始，电池出口退税降低，明年开始全面取消电池出口退税，说明现在电池已经要逐步开始市场化竞争，要靠厂家自己真枪真刀去海外抢市场。
而这恰恰是电池行业成熟的一个重要标志，如果能够稳住，那么电池行业即将进入高景气度周期。
未来电池大体需要看4个方面：
1、出海看欧美市场
由于目前欧美是主要的消费市场，有足够的消费能力，因此出海主要方向还是在欧美，虽然有新兴市场的增量，但是相比欧美的体量，还是差距不小。
2、技术看固态电池
未来谁能搞出全固态电池，谁就能在电池行业占据主导地位。
虽然现在还在向“半固态”电池过渡，等技术成熟，量产会非常快，十万亿产业打底。
3、资源看矿区主导权
随着去年抢矿潮，目前全球大部分锂矿都在中国的控制之中，掌控了全球超70%的锂盐，本国的锂矿储能位居世界第六。
此外中国还拥有最先进的冶炼技术，掌握了行业标准制定，没有中国的锂电设备和工艺技术，别的地方有矿也没法进行电池制造。
4、消费市场看中国
目前中国市场是全球最大的单一电池消费市场。
电动车的高渗透率+最大的电池生产中心，可以牢牢掌握电池产业链的上中下游各环节。
中国市场的波动可以影响全球锂价，也能影响全球新能源汽车行业的发展。
电池是中国经过多年发展出来的一个核心产业，从无到有，从落后到领先，牺牲和投入很大，因此要牢牢把握住这张王牌。
从具体方向来看，电芯和人造石墨是中国传统出海的产品，因此去年将超硬材料和电池一起做了出口管制。
产业链优势产生的规模化优势很难被替代，未来就看最新技术的研发进度了。
目前头部电池厂的迭代非常快，相信不用多久，我们就能用上固态电池了。
短期受到出口退税的影响，电池行业要进行内部的轻度洗牌，中长期来看，在市场化竞争之下，中国电池产业将所向披靡，敬请期待。
对于中国电池，要坚定信心，稳扎稳打，占据一个又一个高地，对于投资者来说，可能未来几年会比较难熬一些。
等产业真正起来了，那才是大家一起吃肉的狂欢时节，相信那一刻不远了。
