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动力电池行业专题研究动力电池结构革新之C

发布时间:2025/1/19 16:42:36   

(报告出品方/作者:东证期货,曹洋)

1.汽车动力与动力电池演变1.1、汽车动力方式演变

汽车动力经过几百年变迁,从蒸汽机、电动机到内燃机,如今电动机重新成为趋势,汽车行业正走向电气化、新能源化。蒸汽车:年,瓦特改进蒸汽机,第一次工业革命随之开启。年前后出现了最早的蒸汽机汽车,汽车的“汽”字由此而来。电动车:年,使用铅酸电池的电动车诞生。燃油车:年,英国发明家亨纳特发明了内燃机点火装置,人称“世界汽车发展史上的一场革命”。年,燃油车应运而生,发明者卡尔·奔驰。此后很长一段时间,三种动力模式多线发展共同竞争。期间诞生了第一条流水装配线(年,福特工厂),生产效率大幅上升,生产模式蔓延至所有工业部门。到年后,由于蒸汽车的外燃机技术效能过低、电动车成本过高,二者市场规模不断萎缩,燃油车开始独霸市场。现如今,随着年第一次石油危机爆发,西方国家的石油依赖问题浮上表面,减少能源依赖成为重要议题;中国也将电动车作为战略方向,以期弯道超车;叠加各国低碳减排层面的发展目标,汽车动力的发展格局重新聚焦于电动车。伴随则相关材料和技术的发展,电池成本大幅降低,电动车也拥有了被市场接受的硬性条件。

1.2、动力电池技术路径发展趋势

动力电池的发展日新月异,主要由化学(材料)和物理(结构)两条技术路径推动。材料方面,正极有磷酸铁锂和三元材料两大主流路线并行发展:在我国内补贴政策助推续航里程之后,三元锂电池的发展蓬勃向上;伴随着补贴退坡、磷酸铁锂性能提高,从年7月以来,国内磷酸铁锂电池装车量反超三元电池,占比大幅回升。就三元材料而言,高镍化、高电压化、单晶化是当下的主要趋势。就磷酸铁锂而言,往磷酸锰铁锂方向研发是一个重要趋势。其他材料体系也在积极研发中,未来有望呈多元化发展,想象空间巨大。宁德时代的M3P电池呼之欲出,将于明年量产;多方布局的钠离子电池也渐行渐近,宁德时代近期也表示,正致力于推进钠离子电池在年实现产业化。负极则处于突破期:人造石墨占主导位置且持续提升,复合硅碳负极持续研发逐步应用。电解液部分,不断降低液态含量并最终走向全固态电池是共识的发展方向,国轩高科、孚能科技、SolidPower等多家企业都在该领域积极布局。

在结构方面,设计的创新层出不穷,尤其是今年,4月25日,零跑官宣国内首款可量产CTC电池底盘一体化技术;5月20日,比亚迪发布CTB电池车身一体化技术;6月23日,宁德时代发布CTP3.0技术麒麟电池。总体来看,结构领域既有圆柱、方壳、软包的电芯形状之分,又有传统模组结构、CTP(CelltoPack)、CTC(CelltoChassis)的电池包结构之分,还有特斯拉大圆柱电池、比亚迪刀片电池、蜂巢能源短刀电池、中航锂电One-StopBattery、宁德时代麒麟电池等明星产品之分。究其本质,大电芯、大模组、去模组、集成化趋势明显,电池企业和整车厂们通过对电芯、模组、电池包等环节的改进和精简,最终是为了最大化提升电池包的体积利用率。

1.3、小结与思考

1.汽车动力经过了蒸汽机、电动机、内燃机三大类解决方案,如今电动机重新成为趋势,汽车行业正走向电气化、新能源化。2.目前动力电池技术的发展主要有两大路径,一类是材料技术,即化学体系的创新,另一类是结构技术,是工程领域的创新。材料层面,随着补贴退坡,抬高能量密度失去了政策面的强力推动;而随着三元材料研发技术趋向成熟,通过三元材料技术迭代推动电池性能飞跃的幅度已有所缩小;化学体系的研发与推广始终是各家企业重点布局的方向,新材料体系呼之欲出,但距离全市场铺开量产还需要一定时间。另一个焦点在于电池结构的创新与优化。如果说化学体系的研发是大刀阔斧地推进,对电池性能产生决定性的改变,那么结构体系的优化就是智慧地修复,通过工程领域排兵布阵减少浪费冗余,因而,技术发展也更多

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