得新能源电池者得天下:中国新能源汽车发展报告之三
在全球双碳背景下,新能源车进入爆发式增长阶段,渗透率迅速提升。电池作为提供动力的核心部件,是新能源汽车的“心脏”,在整车成本中占比40%以上。电池技术的发展、性能的提升是决定新能源车实现长久发展的核心动力,得新能源电池者得天下。
新能源电池行业将呈现“一大支柱,两大应用场景,多元化技术路线”的发展特征:
1、一大支柱是指:以磷酸铁锂、三元锂电池等为代表的动力电池将继续作为产业第一大支柱,是未来5至10年新能源电池发展的“主力军”。动力电池已开始加速商业化量产,2021年全球动力电池累计装机296.8GWh,同比实现翻倍式增长,2025年装机规模或超1000GWh,未来增量空间显著。中国企业多年积累的技术和产能优势凸显,全球份额占比已占据绝对优势。未来将持续发挥动力电池技术研发、成本优化、产业集群优势,完善产业在关键材料、制造设备、系统集成等各环节覆盖,实现动力电池装机量突破式增长和全价值链跨越发展。并促进固态等新电池技术兴起,开拓梯次回收利用等细分市场“新蓝海”。
2、两大应用场景是指:电池能源形式新发展将促进新能源乘用和商用两大应用场景综合拓展。一是基于动力电池优势,加速落地新能源乘用场景;二是以氢燃料等新电池技术为切入点,丰富拓展新能源商用场景。氢燃料电池在功率密度、充氢效率等方面优势提升,适合商用远途场景,有助于扩展新能源在商用货车、客车、物流、叉车等领域应用,提高商用车整体电动化水平。未来氢电池将在国产化率提升、规模化降成本、氢能产业链协同发展作用下,加速步入商用化阶段,到2025年氢燃料电池车保有量预计约达10万辆,2035年前保有量约达100万辆。
3、多元化技术路线是指:以固态、钠离子、高镍多元、铝空气等为代表的众多新兴电池技术,将丰富新能源电池市场发展的多元化战略格局。一是发展各具特色、各显优势的新型技术,延伸能量密度和通行里程上限,提高安全性和环境友好性,有助于新能源电池在不同适用场景应用拓展。二是发展例如高镍低钴、无钴、钠离子等新技术,可减少对特定上游资源依赖,降低原料端对电池生产成本影响。近年来,钠离子、固态电池等新型电池逐步投产,电池路线多元化是新能源时代的发展趋势。
中国新能源电池产业发展战略明确:以动力电池和燃料电池为重点,其他多元化电池技术综合发展;涵盖乘用、商用两大领域;实现上游基础设施和下游回收利用等全价值链环节覆盖。未来,综合提高电池技术研发能力、产能供应保障能力、产业链制造综合实力、回收循环绿色发展能力、加氢和充换电等基础设施建设水平,有利于进一步促进新能源电池行业高效健康发展。
正文
1 新能源时代到来,电池重要性凸显
1.1 电池是新能源汽车的“心脏”
在全球“碳中和、碳达峰”的目标之下,新能源汽车普及率不断提升。2021年,新能源汽车产销表现远超市场预期,2021年全年,全球新能源汽车销量为650.14万辆 同比增长108%。2021年全年,我国新能源汽车产销分别完成354.5万辆和352.1万辆,同比均增长1.6倍。
展望未来,一是新能源乘用车渗透率将会不断提升。预计到2025年,全球新能源汽车销量约1800万辆,国内新能源车销量或达1000万辆级别;到2030年,全球电动汽车销量约在3000万辆规模。二是燃料电池汽车产业化预期提前,2030至2035年,国内氢燃料电池汽车保有量达到100万辆左右,商用车实现氢动力转型。全球新能源应用领域发展已进入快车道,未来技术突破持续推升大规模商用化落地,行业将呈现非线性爆发式发展趋势。
电池作为新能源汽车的“心脏”,当前动力电池在新能源乘用整车成本中占比40%以上,电池技术的发展、性能的提升是决定新能源车实现长久发展的核心动力。展望未来,一方面燃料电池技术突破式发展将会拓展新能源车商用领域应用空间,丰富大型客车、物流车、重卡、牵引车、港口拖车等更多应用场景。另一方面,随着新能源乘用车市场渗透率逐步提升,动力电池装机规模增势显著,未来将持续爆发式增长。
从装机容量看,2021年全球动力电池锂电池累计装机量296.8GWh,较2020年有翻倍式增长,较2011年装机总量相比更是实现了超越百倍增长。预计到2025年,全球汽车装机规模约达1000GWh以上,仅中国汽车电池装机量约达600GWh以上规模;到2030年,全球装机规模或将达2000GWh以上,未来增量空间显著。
从市场规模看,根据Research and Markets调研数据显示,2020年全球装机约136GWh,对应全球锂离子电池市场价值约为405亿美元。2021年装机总量对应的锂离子动力电池全球市场规模约800亿美元以上。预计到2025年,全球动力电池市场规模或将达3000亿美元水平。
1.2 新能源电池发展战略规划
中国新能源电池发展战略规划明确。技术发展路线方面,《节能与新能源汽车技术路线图2.0》将动力电池和燃料电池作为未来新能源重点领域发展技术:
动力电池领域,将涵盖能量型、能量功率兼顾型和功率型三大技术类别,涵盖乘用车和商用车两大应用领域,面向普及、商用、高端三类应用场景,实现动力电池单体、系统集成、新体系动力电池、关键材料、制造技术及关键装备、测试评价、梯次利用及回收利用等产业链条全覆盖。
燃料电池领域,将发展氢燃料电池商用车作为整个氢能燃料电池行业的突破口,以客车和城市物流车为切入领域,重点在可再生能源制氢和工业副产氢丰富的区域推广中大型客车、物流车,逐步推广至载重量大、长距离的中重卡、牵引车、港口拖车及乘用车等。2030-2035年,实现氢能及燃料电池汽车的大规模推广应用,燃料电池汽车保有量达到100万辆左右; 完全掌握燃料电池核心关键技术,建立完备的燃料电池材料、部件、系统的制备与生产产业链。
国务院《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》亦对新能源电池发展提出新战略布局:
一是要提升产业基础能力,实施电池技术突破行动。开展先进模块化动力电池与燃料电池系统技术攻关,突破氢燃料电池等汽车应用支撑技术瓶颈。开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术研究,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关,加快固态动力电池技术研发及产业化。
二是要推动动力电池全价值链发展,建设动力电池高效循环利用体系。立足新能源汽车可持续发展,落实生产者责任延伸制度,加强新能源汽车动力电池溯源管理平台建设,实现动力电池全生命周期可追溯。支持动力电池梯次产品在储能、备能、充换电等领域创新应用,加强余能检测、残值评估、重组利用、安全管理等技术研发。优化再生利用产业布局,推动报废动力电池有价元素高效提取,促进产业资源化、高值化、绿色化发展。
自2013年起,全球主要国家和地区纷纷制定本国和地区相应的动力电池规划路线。目前,全球动力电池技术发展百花齐放,各个技术路线均有涉及,包括锂离子电池、氢燃料、固态电池和一些新电池技术等。各国电动化的技术路线不一,主流优势电池技术发展节奏亦有所差异:日本更侧重发展氢能燃料电池以及动力电池方面固态电池的研发;2021年美国能源部发布《锂电池2021-2030年国家蓝图》,将继续侧重对锂电池、固态电池等领域的发展部署;欧盟发布的《电池2030+(BATTERY2030+)》、《2030电池创新路线图》,将持续发展锂、镍、钠基电池等具备创新发展潜力电池。