富铝锂电池获工信部认可，引领开拓新能源市场

新能源的定义为：

以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）。

因为锂电池具有蓄电量大，无记忆，可充放次数多，质量轻，可回收，污染小等优点所以叫新能源。

特点

1)资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。

2)能量密度低，开发利用需要较大空间。

3)不含碳或含碳量很少，对环境影响小。

4)分布广，有利于小规模分散利用。

以上内容参考百度百科-新能源

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相较于目前业内趋之若鹜的高镍三元电池和全固态锂电池，被寄予厚望的富锂锰基电池领域则一直显得不温不火。前途光明的富锂锰基正极材料电动汽车是解决能源和环境问题的新型战略产品，但目前电动汽车仍面临续航里程短、成本偏高和安全性有所欠缺等问题，严重制约了电动汽车的大规模推广应用。因而，研究开发新一代300-400Wh/kg动力锂电池，是未来锂电材料及技术发展的必然趋势。同时，从目前的技术来看，通过降低电芯中非活性物质的质量比来提高电池的能量密度，几乎已经达到了技术的极限，采用具有更高能量密度的正负极材料是提高电池能量密度更为有效的技术途径。我们知道，设计电池的第一准则是容量匹配，也就是正负极的容量要匹配。而目前锂离子电池的正极比容量很低，在电池中的质量非常大（1克石墨负极材料要匹配2克以上正极材料）；如果用硅碳负极，正极材料的匹配量更大。因此，行业对于新一代高容量正极材料的需求显得尤为迫切。在已知正极材料中，富锂锰基正极材料放电比容量达250毫安时/克以上，几乎是目前已商业化正极材料实际容量的两倍左右；同时这种材料以较便宜的锰元素为主，贵重金属含量少，与常用的钴酸锂和镍钴锰三元系正极材料相比，不仅成本低，而且安全性好。因此，富锂锰基正极材料被视为下一代锂动力电池的理想之选，是锂电池突破400瓦时/公斤，甚至500瓦时/公斤的技术关键。日前，中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高在一场“热点问题交流会”上表示，就国内动力电池主要技术的进展来看，2020年动力电池单体300瓦时/公斤的目标是可以做到的。“到2025年，我们希望冲击400瓦时/公斤的目标，这时候要改变的是正极材料。可选的正极材料有好几种，目前新能源汽车重点专项取得突破性进展的是高容量富锂锰基正极材料。”欧阳明高说道。道路曲折的富锂锰基动力电池虽然富锂锰基正极材料具有放电比容量的绝对优势，但要将其实际应用于锂动力电池，必须解决以下几个关键技术问题：一是降低首次不可逆容量损失；二是提高倍率性能和循环寿命；三是抑制循环过程的电压衰减。目前解决这种材料问题的手段很多：包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等方法，但是这些方法只能在某些方面提升材料的性能，还没有万全之策。也因此，有业内人士甚至预测，实现富锂锰基动力电池的产业化应用并不现实。可以看见，前景虽美好，但是富锂锰基动力电池距离实际应用还有很远的路要走。但电池中国网也了解到，国内对富锂锰基材料的研究自2010年开始升温以来，一些科研单位及电池企业的探索就从未停止。目前有两个科研单位承担了该前沿基础项目。一个是物理所，通过表面改性使得富锂锰基正极的电压衰减问题得到了较好的解决，充放循环100周后衰减控制在2%以内，应该说这是一个重大的进展。另外一个是北京大学的团队，首次研制出了克容量400毫安时/克的富锂锰基正极材料，这对于实现400瓦时/公斤甚至更高的电池能量密度目标是大有裨益的，但目前循环性还不是很好。在企业方面，从中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会2017年调研情况来看，包括遨优动力、中航锂电等多家企业均有富锂锰基动力电池领域的规划布局。当升科技的“一种锂离子电池富锂Mn基正极材料前驱体的制备方法”于2017年9月获得国家发明专利。据了解，该发明通过共沉淀法制备出密度和球形度高、流动性好的富锂锰基正极材料前驱体，且产量高，工艺简单，环境友好，有助于实现富锂锰基正极材料的大批量生产。但该发明专利目前尚未应用于当升科技的实际生产中。此外，江特电机量产富锂锰基正极材料，技术水平已达国际先进，制造工艺已申请专利；国轩高科也有一项富锂锰基正极材料的制备方法发明专利。而遨优动力已经走在了行业前列。2017年12月，遨优动力宣布，公司研发团队经过8年的潜心研发，通过材料纳米化和碳层包覆技术，在电池制作过程中使用多种复合导电剂（如石墨烯、碳纳米管等高导电性物质）提高材料倍率性能，成功研发制备出富锂锰基软包装动力电池。据遨优动力总经理陈光森博士介绍，目前已经可以稳定量产的富锂锰基动力电池能量密度达200-220Wh/kg，预计2020年可达350Wh/kg。笔者认为，从正极材料发展方向而言，富锂锰基材料同时具备高电压、高容量优势，且成本比三元材料低，随着未来富锂锰基正极材料的成熟，以及高电压电解液等配套关键材料技术的突破，富锂锰基动力电池成为未来高比能锂动力电池的主流产品也未可知。需要注意的是，全产业链的紧密合作才能让富锂锰基动力电池产业化走得更快、更稳。 是的，富锂锰基是下一代电池突破的关键。按照我国学者的研究发现，如果是动力电池能量密度如果达到300Wh/kg后，正极容量要达到200mAh g−1。如果下一步，能量密度如果要达到400Wh/kg，那么相应的正极容量就要超过250mAh g−1。而2018年的数据显示，天津力神可以制备303Wh/kg的软包电池，其高镍正极材料容量为213mAh g−1。 @2019

题记：在30·60的号角下，中国正进入一个全新的且富有绝对想象空间的新能源大时代，这其中既有浮沉十年走向平价的光伏，也有逐步大放异彩的锂电池、储能以及被寄予厚望的氢能，它们将共同推动中国走向碳中和的星辰大海。

同样是新能源，上述几个行业，既有共性与融合，也有其独特的发展路径与特点。本文作者试图从技术路线、发展路径、潜力空间、数据测算等多个维度就新能源涉及的多个行业进行剖析。

2021年宁德时代（CATL）的全球市场份额将进一步攀升，比亚迪刀片电池批量供应，刀片一出安天下。预计前五大：宁德时代（CATL）、LG、松下、比亚迪、三星会占据全球市场份额的85%以上，前十名占据95%的份额。锂电池行业既是资金密集型行业，又是技术密集型行业。

锂电池行业竞争比光伏更加惨烈，光伏设备投资也会面临技术路线和成本之争，但是一般不会清零。而锂电如果没有合适的客户和过硬的产品，极有可能面临设备投资打水漂，这方面已经有案例出现。

本质上光伏产品及组件相对标准化同质化，一线品牌和一般产品差异不大，很难卖出产品溢价；而锂电池涉及到电化学，易学难精，一线产品往往比一般产品溢价5%以上，有些细分产品甚至会更极端；导致有效优质产能严重不够，差的产品即使低价也无人问津。

关于磷酸铁锂和三元：宁德时代董事长曾毓群认为，磷酸铁锂电池的增长速度会非常快，因为它比较便宜。随着充电桩越来越多，电动 汽车 的续航里程就不需要那么长。“没开过电动车的人比较焦虑，真正开过的人就不大焦虑，所以应该来说磷酸铁锂比例会逐渐的增加，三元占比会减少。”

随着磷酸铁锂占有率提高，现阶段再布局锂电池首先得明确产品定位，确保产品有市场机会，市场得精准细分，专注做好一款磷酸铁锂动力电芯兼顾储能可能有大的市场机会。

磷酸铁锂的巨大想象空间不仅体现在对续航要求较低的乘用车上，更大空间在对寿命要求更高的商用车领域，储能领域。

电池是能源的储存介质，大能源领域本质是成本为王，效率优先；光伏、锂电概莫如是。

像早年的光伏领域，2016年前都是成本更低的多晶硅片电池占据主流，一度市占率超过85%。在光伏巨头隆基持续产业投入的影响下，金刚线切割硅片工艺异军突起，彻底打破单晶硅片成本瓶颈，2020年单晶市占率超过85%。在下一代大硅片，薄片化工艺趋势下，N型单晶topcon工艺将引领下一代光伏技术变革，单晶将淘汰掉多晶硅片；N型topcon电池与HJT电池之争，同样基于成本考虑，topcon将成为下一代光伏电池主流；

主要考虑以下三方面因素：1、即使量产情况下，设备投资HJT是topcon的2倍左右，而且老产线没有办法改造，所有产线得重置，这是所有巨头们最头疼的；2、HJT及topcon效率相当，在叠加钙钛矿方面机会均等（钙钛矿市场机会尚未出现），需处决于钙钛矿的成本和方案；3、耗材成本HJT的银浆远远高于topcon,topcon浆料未来有可能全面使用更低成本浆料，成本差距会更加巨大。

电动车领域的电池情况稍微温和些，三元和铁锂，不存在谁淘汰谁，基于用户多元化选择。

三元能量密度更高，体积更小，低温性能更好，将在部分高端车型始终占据一席之地。而磷酸铁锂以低成本长寿命等特性快速抢占其他其他市场，尤其以电动重卡，工程机械，储能领域最为瞩目。

2021年将是大力出奇迹的一年，电动车及动力电池领域将迎来未来十年增长最快的一年，也是行业巨擘疯狂布局奠定江湖地位的一年；之前的各种预测都有可能出现极大偏差。半年前笔者曾做过一个预测，回头看行业已经发生重大变化，新能源替代的脚步，正以大家难以估量的速度在加速替代；我们通常会高估1-2年的变化，而低估未来10年的变化，确实替代的速度将更加猛烈。

2021年动力电池出货量，全球大概率超过350gwh，比2020年增长150%，全球电动车2021年出货量达到600万辆以上，中国市场有机会成倍增长到250万台，发展势不可挡。笔者之前调研到部分厂家出货量甚至增长3-500%，磷酸铁锂用量接近60%，这种惊人的发展速度可能持续一段时间。锂电前5名，甚至前10名都在疯狂布局产能。

2025年，全球电动车占有率超过35%，达到3000万辆，按平均60度/车计算，电池用量达到1800gwh，C公司产能可能达到1000gwh，巨头正式步入TWH时代。储能及商用车领域用量估计超过500gwh，三元与磷酸铁锂的比例可能接近35：65，磷酸铁锂将占据市场绝对主流。

展望2030年，全球电动车出货量会整体超过90% ，达到9000万辆，动力电池用量超过6000gwh，0.6元/kwh，则动力电池市场为3.6万亿人民币，燃油车无限接近禁售，算上储能市场锂电池的出货量极有可能接近1万亿美元。

2030年，以光伏+储能为代表的新能源将颠覆整个传统能源生产的格局！

全面颠覆传统能源需要解决的问题？实现低成本光伏+低成本储能，综合成本低于火电。光伏的系统成本已经降到3元/W，部分分布式电站已经降到2.35元/W的成本，遥想2007年系统成本达到60元/W，13年时间，成本降到5%；很快磷酸铁锂储能系统降到1元/wh以下，充放次数可以达到10000次。

2025年光伏系统成本到2元/W，摊到25年折旧加财务成本，1500小时/年发电小时数，度电成本0.1元每度电以内；储能系统成本低于1元/WH，充放次数10000次，按15年折旧，度电存储成本低于0.1元每度，；光伏+储能系统成本0.2元/kw，2030年成本有望降到0.15元每度电以内，成本远低于化石能源。

2020年全球用电量约30万亿度，随着电动化的迅速发展，则2030年全 社会 用电量将达到50万亿度。2030年大概率发生事件，光伏+储能可以占领全球电力市场30%，约15万亿度电。按全球范围发电条件来看，平均1250小时的年发电量可以期待，1GW（100万千瓦）装机量约12.5亿度电。

则15万亿度电，需要总装机量12000GW，地面装机占地面积约12万平方公里。预测光伏地面系统成本2025年2元/W（组件1元/W）；2030年1.8元/W（组件0.8元/W），光伏市场未来需求10年需求，12000*18-=216000亿，21.6万亿人民币。

2040年全球电力需求将达到70万亿度，2040年占领全球电力市场60%，约42万亿度电，需要总装机量33600GW，2030-2040年得新增21600GW光伏装机量，地面装机新增土地面积21万平方公里。

成本方面，2035年1.6元/W（组件0.7元/W），2040年1.5元/W（组件0.6元/W），整体光伏市场21600*15=32.4万亿人民币，进入平稳发展期。

2021-2030将是光伏行业的白金十年。

2030年，15万亿度电约需要60%储能，9万亿度电储能，平均每天充放1.2次计算，工作按300天计算，需要7.5万亿kwh储能，需要250亿kwh储能装机量，约25000GWH。

储能市场按照均价0.8元/kwh计算，市场总量20万亿，跟光伏市场相当并驾齐驱。

2040年，42万亿度电约需要60%储能，25.2万亿度电储能。平均每天充放1.2次计算，工作按300天计算，需要21万亿kwh储能，需要700亿kwh储能装机量，约70000GWH；新增45000gwh。

储能市场按照均价0.65元/kwh计算，市场总量29.25万亿，跟光伏市场体量相当。

未来十年毫无疑问是光伏和储能最为辉煌的十年，诞生的机会不可估量。

隆基股份与朱雀投资布局氢燃料，光伏龙头布局氢燃料，给了大家很多想象空间，光伏+氢能战略浮出水面，利用越来越廉价的光伏发电来制备储存氢气，既解决了光伏发展的天花板，也生产出大量可替代石油的清洁能源。日本最近投产了全球最大的光伏制氢项目，国内领先企业阳光电源，隆基抓紧产业布局。中石油，中石化等传统能源企业同样在加快光伏+储能+制氢的产业布局。

实际上最近中东的光伏招标电价以及达到1.04美分/kwh，真是没有最低只有更低，技术的迅速发展大大超过我们的想象，中东地区的光伏+储能有可能在2025年达到2美分/kwh，那中国鄂尔多斯高原，青海格尔木地区2025年光伏+储能成本将达到2.5美分/kwh，折合0.1625元/kwh，光储联合制氢将大行其道，电解水制氢的直接能源成本将低于10元/KG。

氢能市场将异军突起，氢能来源广泛，燃烧性能好且零排放，有望成为碳中和战略中的核心一环。氢是宇宙中分布最广泛的物质，约占宇宙质量的 75%。氢气燃烧性能良好，且安全无毒。氢气空气混合时可燃范围大，具有良好的燃烧性能，而且燃烧速度快。

同时氢气燃烧时主要生成水和少量氨气，不会产生诸如一氧化碳、碳氢化合物等，与其他燃料相比更清洁。同时氢气导热性能、发热值高。氢气的导热系数高出一般气体导热系数的10倍左右，是良好的传热载体。

氢的发热值 142,351kJ/kg，是汽油发热值的 3 倍，远高于化石燃料、化工燃料和生物燃料的发热值。氢的获取途径多、热值高、燃烧性能好、清洁低碳，更重要的是反应后生成的水，又可在一定条件下分解出氢，实现循环再生可持续发展。

作为燃料广泛应用于交通运输行业，用于氢燃料电池或者直接燃烧；供热：钢铁水泥造纸氨气应用或者建筑行业直接供热；作为冶金及钢铁行业还原剂还有石化行业的原材料。水泥行业燃烧大量的天然气和煤炭，为了碳减排，需要氢气来中和二氧化碳生产甲醇。

现阶段大量氢气来源于煤制氢及天然气制氢，即所谓的灰氢，随着风光发电成本进一步下降以及电解水制氢设备成本的快速下降，未来2-3年，绿氢的制备成本可以到10元每公斤，不用储存加压，纯化直接用于石化行业作为原料，水泥行业，冶金钢铁等行业，需求将暴增。

煤制氢成本约7元每公斤，天然气制氢约10元每公斤，则绿氢的制备成本接近天然气制氢，考虑到未来的碳税和碳交易收益，绿氢将极大的替代现有的煤制氢以及天然气制氢。

2500万吨的氢气存量空间将形成一定替代，新增场景体现在陆地交通运输场景，海上货运、邮轮、飞机、水泥、冶金等领域将全面采用氢气。

氢气用途展望：低成本氢气除氢燃料电池车辆使用，石油化工，炼钢等都将得到更大规模使用。

工业副产氢的热值价值相当于12元/KG，理论上氢气终端销售价格在当下这个是底线价格，按氢燃料电池用于交通行业，16度电/kg氢气的水平，则氢气转化为电能的价格为每度电0.75元，这个是极限假设的价格。

如果绿氢的价格可以低于12元/Kg，需要考虑制氢设备的折旧和效率，需要光伏风电的价格低于0.15元/kwh,则氢气可以掺杂在天然气管道中，掺杂比例在5-10%,对管道的影响会比较少。可以考虑在天然气管道的周边建设大规模的风光互补电站来来联合制氢。

这个场景12元/公斤的氢气如果用在电动车上，通过储能、运输、加注到车端成本则可能接近30元每公斤，成本偏高。而直接用于石化，钢铁则减少了大量中间环节。也可以考虑用在水泥行业碳捕捉，将二氧化碳+氢气，制取甲醇。石化，钢铁，水泥行业如果大规模推广氢气应用，需求量将不低于1亿吨，二氧化碳的减排量更是惊人，极大加快推动碳中和。

按照现阶段城市氢气补贴后的价格一般高于30元/KG，换算成度电成本接近2元/度电，远远高于现在的工业电价：谷电约0.3元/度电，平电约0.6元/度电，峰值约电价1.2元/度。氢燃料电池的使用成本会一直高于锂电，乘用车用氢燃料电池的必要性大打折扣。

那么，氢燃料电池在交通运输的使用应该在广阔的长途运输，商用大卡车，远洋货轮，该场景需要能量密度较高的氢燃料。

以商用车领域为例：然而续航超过300公里的49吨牵引车，配置6组氢瓶+110kw燃料电池系统+130kwh锂电，整个系统约2.5吨，比传统天然气车及柴油车的质量多1吨左右。解决方案是氢瓶减重，用全氢燃料电池系统。氢燃料的大规模使用，最终必须满足成本低于化石能源，才有机会普及。目前来看任重道远，而跟纯电动拼使用成本尚不具备优势，只能拼场景；如果能够得到15元/KG的绿色氢气，长途货运，远洋货轮，炼钢这些场景则可以大规模应用氢气。

光照条件充足的中东地区，可利用光伏+储能+制氢，考虑到光伏和储能成本接近2美分/kwh，在中东地区制氢将变得实际可行。

用高能量密度氢气来储存新能源以替代石油资源，将是沙特及中东地区最大的机会。如果沙特建设庞大的光伏电站约3000GW，占地面积3万平方公里，年发电量可以达到6.3万亿度，考虑到全天候制氢，则60%需要通过锂电储能，其中6万亿度电用来电解水制取氢气，产生1亿吨氢气，10元每公斤的氢气通过海运将占领全球市场，每年收入1万亿人民币，与沙特现阶段的石油规模相当。

电解海水制氢还可得到副产品氘氚，又是人类终极能源核聚变的主要原材料，实现商用航天的关键。

全球大规模光伏发电成本最低为沙特等中东地区，沙特土地面积超过190万平方公里，有大量的土地建设光伏系统。传统石油巨头可全面转型为新能源巨头，以提供高能量密度的氢气为主，2025年沙特光伏成本降到0.8美分/kwh，折合人民币约5.2分/kwh。沙特氢气能源成本低于5元人民币每公斤，全部成本将低于7元/KG，运往全球价格约12元/KG，全球终端销售价格约12-15元人民币每公斤。

低于15元/KG的氢气，在长途货运，远洋航海，炼钢，石化，建材等都将占有一席之地。考虑沙特得天独厚的地理位置，亚非欧板块中心，从红海通过苏伊士运河运往欧美，马六甲海峡运往亚太地区都将具有成本优势。

笔者2018年造访日本，曾与软银孙正义的高参岛聪先生交流，岛聪提及：孙正义曾经构想在沙特建设全球最大的光伏基地，再找中国最好的光伏及锂电技术去沙特联合设厂，打造光伏+锂电的黄金能源组合。生产全世界最便宜的电力通过中国的特高压技术建设涵盖中亚、东北亚的电力网络，经过伊朗，中亚，中国，将清洁的电力输送给日本，因为日本的平均电价超过0.2美金/kwh。不得不佩服孙的雄才伟略，异想天开。

光伏电站易建，不过经过这么多国家建电力网络难度就大了，而光伏储能制氢则就变得更容易实现了，然后通过远洋运输更有可落地性。

很多人会问，中国会成为新能源领域的沙特吗？中国不一定成为新能源领域的沙特，倒可以成为产业输出方；沙特源于独到的地理位置，如果和中国联手有机会在未来的五十年，仍然成为全球的新能源中心。

在于中国目前是全球最大的光伏生产基地，光伏技术领先全球，光伏技术具有标准化，可复制的特点。而且形成了独立的装备能力和材料开发能力，行业内又有普遍后进入者优势，可后发制人。

那么就可以在中东地区发展光伏+锂电储能产业，低成本足以改变全球能源格局，同样中国的锂电技术具有跟光伏类似的特点。沙特可以和中国强强联手共同发展光伏及锂电储能产业，中国通过技术输出在沙特建设全球最大的光伏基地和光伏储能电站，沙特利用强大的资本实力实现从石油到新能源的转型。

沙特的光伏产品可以行销全球，光伏产生的电可以销售到欧洲及非洲、印度等亚洲缺电国家。光伏制氢可以远销亚洲，欧美，沙特有机会成为新的全球能源中心。

阿联酋三个国有实体组成了阿布扎比氢能联盟，将富含化石燃料的酋长国定位于未来绿氢气的主要出口国，海湾国家已经认识到了这种替代燃料的重要性，氢能的开发在下一步是至关重要的。从最大的石油输出国成为最大的氢气出口国，这样的机会将刺激沙特阿拉伯以及阿联酋，沙特王国已经计划在特大未来城市中建造世界上最大的由光伏和风能联合制氢工厂，整个城市将是绿色电力，沙特也想实现氢气出口国的伟大的计划，他们认为沙特将成为氢气的全球领导者，给沙特下一个50年机会。

当然全世界其他的地方，尤其是光照和风电特别发达的地区，例如澳大利亚也在计划发展氢气，宣布要投资1500亿美金用于绿色氢气的制造；中国的西北地区正在大力发展光伏风电联合制氢。沙特有全球最好的光伏资源，全球的光照时间最长，最长时间甚至可以达到一年2800个小时；如果可以全力以赴的发展绿色的氢气，将有机会成为全球最大的绿色氢气的制造基地，同时成本可以做到全球最低。

总之，平价的新能源将在下个十年惠及全球，实现大部分国家的能源独立、自由和平。

作者简介：陈方明，易津资本&博雷顿 科技 创始人，博雷顿 科技 正成为电动工程机械、重卡及相关领域配套储能的领军企业。作为有超过十年风险投资经验的专家，在新能源、新材料领域做了深厚布局。

他着眼于高精尖技术，聚焦新能源领域的硬 科技 ，投资过常州聚和、拉普拉斯、凯世通、南通天盛、杭州瞩日及量孚等一大批新能源企业。其中量孚作为磷酸铁锂正极材料公司，其利用独特工艺，一步法合成磷酸铁锂，有望将磷酸铁锂正极材料成本降低20%。

陈方明是上海市五一劳动奖章获得者，他创立的博雷顿获得了高新技术企业、高新技术成果转化、市重点人工智能示范项目、高端装备首台套、交通部国家级行业研究中心、上海市专精特新项目等一系列名号和荣誉。

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进：

汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。

着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料，汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来，在国家政策的大力扶持下，我国新能源汽车得到迅速普及，但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广，然而汽车承载有限，如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍，针对正极材料的比容量，研究团队在前期工作基础上，深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理，通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说，团队首先遇到的问题是：阴离子氧化还原能力受什么“左右”？揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现，在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子氧化还原的能力，研究明确了结构和效能的关系，并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量，让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说，研制出高容量富锂正极材料，为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外，还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。例如，富锂化合物在电极中需要很好地分散开来，既保持在体系中60%以上的含量，又不凝结为块状。分散越均匀，可逆性越好，充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善，夏定国介绍，仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示，10—50次循环使用之后，电压衰减明显，电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的，锂离子还原结晶成树枝样，并不断生长，到一定程度可能会刺破隔膜，科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层，二是研究固体电解质。

夏定国强调，“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展，更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外，项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一，“现在大力发展的氢氧燃料电池，必须用金属罐子保障氢气使用时的安全，而锂空气电池（负极为空气中的氧气）只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。

目前，中国锂电储能市场尚未出现龙头企业，各大企业均处于布局阶段，产值达10亿企业尚未出现，产值均在5亿以下。由于国内储能政策不明朗，锂电储能电池价格交贵、且还存在一定的技术瓶颈。

中商产业研究院《2017-2022年中国锂电池市场调研及预测报告》显示，2016年中国储能锂电池市场规模约52亿元。其中，储能电池市场占比最大的是比亚迪，为14%；其次是富朗特及圣阳股份，均为7%。

数据来源：中商产业研究院整理

值得关注的是，我国动力电池市场正处于高速发展阶段，企业处于疯狂扩张时期，虽然目前前三企业占比较大，数据显示2016年中国动力电池市场规模为645亿元，其中，CATL和比亚迪市场占比均为23%，另外沃特玛市场占比为11%，三大企业市场占比超50%。但随着企业扩张完成，未来前十格局将被打破，行业高速洗牌期即将来临。

数据来源：中商产业研究院整理

锂电数码市场：增速放缓

值得关注的是，目前我国数码锂电电池趋于饱和；现阶段国内高端型数码电池呈现大者恒大趋势；目前数码电芯市场总体平均毛利以下降至10%-15%。另外大企业不断挤压，中小企业面临被并购和倒闭风险。数据显示2016年中国数码锂电池市场规模483亿元，其中ATL占比30%，其他企业占比44%。可见，目前我国数码锂电池仍是一家独大的局面。

数据来源：中商产业研究院整理

2014-2015年新一批设备企业大举进入锂电行业企业大举进入锂电领域，加大行业竞争，主要集中在中、后端设备；预计未来两年锂电设备数量开始逐步减少，行业进入高速竞争洗牌时期；行业技术要求逐步提高，未来实力型企业逐步集中化，前端设备企业数量快速减少。

2016年我国锂电池设备企业462价，同比增长2.4%，随着锂电池设备企业数量增长逐年下滑，中商产业研究院预计2017年中国锂电池设备企业约435家。

数据来源：中商产业研究院整理

数据来源：中商产业研究院整理

据统计，2017年国内动力电池设备拖入最多的是GAIL，其次是比亚，但比亚迪投入仅GAIL的一半，再次是亿纬锂能，与比亚迪投入相当。

2017年国内动力电池厂商扩产计划对设备的需求

数据来源：中商产业研究院整理

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爱投资官方05-1014:27

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据战新产研预计至2020年，中国动力锂电池产业将呈以下十大发展趋势：

趋势一、中国动力电池市场需求量超过140GWH，产量超过180GWH，中国动力锂电池产量有望占据全球50％以上的市场份额不仅能供应国内汽车企业需求，并且开始大规模出口

趋势二、新能源汽车领域，锂动力电池仍然是主流市场地位巩固，占据98%以上的市场份额

趋势三、锂动力电池阶段时间内主流技术路线地位确定，市场不再讨论未来新能源汽车电池可能采取的路线

趋势四、锂电池性能仍然有较大的发展空间，特别是新材料应用增多，电池核心材料性能指标仍然有较大的上升空间

趋势五、新能源汽车中铝空气动力电池、氢气燃料动力电池、甲醇燃料动力电池、甲烷燃料动力电池以及其他品种动力电池，在中国仍然处于试验和示范阶段

趋势六、全球十大动力电池企业，中国企业超过5家，比亚迪、CATL仍然位列前十名企业之内

趋势七、单位容量动力电池平均价格比目前降低40%以上，占新能源汽车的成本比重下降至30%左右

趋势八、国内动力电池市场竞争激烈，竞争淘汰情况开始明显

趋势九、前五大企业占据中国70%以上的产量

趋势十、2016-2020将新增至少十家动力电池相关企业上市（不含新三板及以下）

随着技术的进步，全球共同迈向低碳未来，加速了化石燃料向新能源的转变。

交通和能源生产迫切需要减少排放，电动 汽车 和电池存储技术的发展正在迅速改变这两个市场。

锂，有时被称为“白色石油”，是能源储存的关键组成部分，全球近四分之三的锂来自澳大利亚的矿山或智利的盐湖，近年来需求猛增。

本期推介文章来自福布斯《电动 汽车 正在推动对锂的需求，也对环境造成了影响》（Electric Vehicles Are Driving Demand for Lithium—With Environmental Consequences），作者James Ellsmoor 对这一领域进行了深入分析。

特斯拉只用了63天的时间就造出了一块100MW的锂离子电池，这是世界上最大的锂离子电池，能够在不到一秒钟的时间内作为备用电源投入使用，极大地提高了可再生能源的实际可实用性，消除了间歇性供应问题。

尤其是当燃煤电厂或风力发电场意外关闭时，这种巨型电池将起到稳定电网的作用，大幅降低能源成本。

通过在需求波动期间买卖电力，特斯拉靠电池产生了收入，五天的价格波动之后，收入接近140万澳元(96万美元)。

由于其灵活性和对现有能源存储形式的改进，许多公共事业公司已经开始考虑大规模采用电池的可行性。

然而，一些突出的问题正威胁着锂电池的发展。

作者指出，当越来越多的人了解到使用锂电池来储存能量的好处，向低碳经济转型过程中较为消极的一面也暴露了出来。

矿业本身的弊端对电池的崛起造成了沉重的压力。因为制造电池，需要一系列的稀土金属，而这些金属的开采制造会排放大量废气。锂矿开采约有一半来自卤水开采，其余为硬岩开采，对环境的危害更大。

此外，锂、镍和钴等主要成分含量有限，不太可能完全满足当前和未来的需求。

不管怎么说，锂电池对低碳世界的未来非常重要。那么，是否有办法既满足当前和未来的需求，又能减少污染呢？这其中是否蕴藏着新的商机？

首先，作者提到，研究电动 汽车 可持续性的报告指出，随着市场对新型电动 汽车 的高需求，更多的 汽车 被制造出来， 汽车 行业将从规模经济中受益，生产过程更高效、污染更少。

一方面，为电动 汽车 制造的过剩电池会形成一个回收市场，减少对新的采矿活动的需求。另一方面，可以刺激各大能源勘探公司研发新的突破性技术，促进促进行业规范，尽量减少对环境的有害影响。

最近的一项研究显示，美国可以通过可再生能源来满足其80%的能源需求，其中最大的缺口是储存电力资源的基础设施不健全，与之相关的市场价值超过2.5万亿美元。

作者认为这实际上是新能源行业的又一个商机。

许多初创企业和投资者正在寻求相关电池存储技术的突破，以取代或补充锂离子电池，或找到一种方法使其更高效、成本更低。

其中一个名为“突破性能源投资”(Breakthrough Energy Ventures)的项目由包括比尔•盖茨(Bill Gates)、杰夫•贝佐斯(Jeff Bezos)和理查德•布兰森(Richard Branson)在内的多位亿万富翁资助，旨在通过超过10亿美元的投资，为零碳未来找到解决方案。

目前，大规模的电池存储有了一个渐进的替换计划，即利用低碳能源（核能和天然气）来替代化石燃料的基本能源需求，安装电池作为备用系统，直到它们能够逐步取代上述能源。

能源储存显然是低碳未来不可或缺的一部分，也是 科技 初创企业寻求技术突破的机会。毕竟资源有限且宝贵，不可滥用。

生产过程的碳排放，由于锂电池的生产需要消耗大量能源，碳排放比燃油车多50%。行驶中的碳排放，无论是火力发电为主的印度，还是以风电、水电、太阳能等可再生能源为主的

欧洲，新能源 车碳排放都明显低于燃油车。随着可再生能源的进一步发展，新能源车碳排放会

更低。保养维护的碳排放，电车不需要换机油，但轮胎消耗大于油车，碳排放差距不大。

一、以一辆车的总生命周期15年计算，在中国，电车能减少37-45%碳排放，新能源车的确能降低碳

排放。在火电占大部分发电量的国家，混合动力由于只需要纯油车的60%油耗，行驶中的碳排放也相应

降低40%，碳排放和纯电车差不多。

的确有一个隐藏的“骗局”：新能源车由于使用费用低，会“鼓励”大家开得更多，如果控制不住

“不费钱多开点”的欲望，很可能会让新能源车变得不环保。

二、衡量车辆的碳排放，不能只看行驶过程中的碳排放，也要看生产车辆过程的碳排放，这就是很多人

认为电车碳排放比油车高的论据生产一辆汽车需要消耗大量的原材料和电能，而同样尺寸大小电车和油车，电车往往要重不少，油

车电车的基本框架是一样的，而电车的电机比油车的发动机加上变速箱还要轻不少，而生产电池的碳排放也占生产整车碳排放的1/3以上。

据汽车安全与节能国家重点实验室的研

究，生产一辆电车比燃油车增加50%碳排放，单纯以生产车辆过程计算，电车碳排放的确高。换

一个角度看，电池越小（续航越短）的纯电车，生产碳排放越低。电车不使用燃料，但行驶依然会产生碳排放，这是因为电能是二次能源，对于采用火力发电为主的

地区，电车的能源来自煤和天然气，跟石油同样是不可再生的化石能源，燃烧煤和天然气同样产碳

排放，这也是很多人抨击电车和油车同样“不环保”的理由。

如果采用风力、水力、太阳能这些清洁能源来发电，电车可以视为零排放。 

三、据国际清洁交通委员会ICCT最新统计结果，以现今各国的发电厂进行评估，结合车辆

实际寿命和里程，在火力发电占比较低的欧洲，电动汽车在其整个生命周期（从生产到使用，平均

寿命15-18年）的排放量比汽油车低 66-69%，在美国，电车的排放量比油车碳排放减少60-68%，

在中国，电车能减少37-45%碳排放。火电占绝大部分的印度，电车也能减少19-34%的碳排放。

无论在哪个国家，在占比更大的使用环节，电车碳排放明显低于油车；在占比

较低的生产环节，电车碳排放都比油车明显更高，主要差距在于黄色的电池生产部分。

车辆的保养维护碳排放，电车不需要换机油，但车大胎宽，轮胎消耗大于油

车，保养维护碳排放差距不大。

在未来2030年预估值，随着水电、风电等清洁能源发电进一步发展，电车还会变得更

加低碳环保。

四、上文说到，在中国电车相比油车能减少37-45%碳排放。如果以混合动力跟纯电车相比，混合动力

油耗约为纯油车的60%，行驶中的碳排放也相应降低40%，和电车行驶的碳排放程度接近，加上油

电混合动力生产碳排放比电车更低，现在这个时间点上，油电混合全周期碳排放甚至比纯电车更

低。加上日本火电占比约80%+，比中国火电70%+的比例更高，因此在日本本土，油电混合动力

的确碳排放优势更大。所以某些日系厂家鼓吹油电混合动力比纯电车更环保，并不是吹牛。

降低碳排放的终极办法就是少开车，但使用成本较低的电车，似乎“鼓励”大家开得更多。 不同品牌新能源车平均里程，抛开网约车 常见的荣威和比亚迪，大部分热销品牌年均里程

都达到1.7W公里以上，小鹏和蔚来甚至达到2.2W公里，比传统燃油车多了83%里程。（这肯定有

一部分是少开了家里的燃油车，将里程转移到电车上），但电车整体上依然“诱导”大家开得更

多。

五、当前很多人着重论证的部分其实就是使用环节，不过基本上和我的认知没有偏差。同等规格的燃油车和新能源车相比，确实能源利用率要更低，相对而言，新能源 的减排优势也是

比较明显的。

但作为一个本科混过几年能源类专业的，这里还是要说：汽油是从石油里分馏、裂解出来的，这个

环节不涉及太多的能量损耗，但是火电那可是把煤烧了烧开水再去发电的，损耗要大相当多。

那么这里就不得不继续汽车全周期的其他环节来延伸了，这里主要聊两部分：生产制造和发电来

源。

新能源汽车的核心三大件，电机、电控和电池，其零部件和原材料的要求会比燃油车更高，比如大

量逆变器 、控制芯片，就更不用说那一大块锂电池了。

其生产过程中产生的污染和碳排放比燃油车实际上是要高一截的，至少目前是。

如果想把这部分劣势拉回来，当务之急是要将比如电池回收再利用这种产业做起来，比如格林美

、天奇这种企业在做的。

但现阶段还在扩张器，电池循环大规模市场化应该还得再几年，这个阶段的污染和碳排放显然就不

那么乐观。

六、关于新能源汽车制造过程中更多的碳排放，其实可以随着规模持续增大而降低影

响，但是电能来源问题可能才是这个问题的核心。

电也不能算新能源了，如果是燃煤发电，新能源车还真不能保证就能更环保。所以，推动太阳能、

水电、风能、地热能、核能等等真正的新能源发的电，才能从本质上让新能源车真正产生碾压级的

碳排放优势，也才能真正实现减排愿景。

所以，现阶段而言，减少碳排放更多只是指的使用环节，但是早晚新能源汽车会达到全链条新能源

的，届时就不会存在这样的问题了。

锂——21世纪新能源材料

锂是一种稀有金属，可它与我们的生活却有着紧密联系。手机中的锂电池就以它为主要原料，电视机的荧光屏使用锂玻璃可以防止爆炸，航空航天工业也离不开锂，在核工业中锂同样扮演着重要角色：1千克锂具有的能量，相当于2万吨优质煤炭，可以发出340万千瓦时的电力，比铀裂变产生的能量还要大8倍。因此，锂又被称为21世纪的能源新星。

最轻的金属

锂是一种银白色的金属，密度为0.534克/立方厘米，跟干燥的木材差不多。作为最轻的金属元素，锂具有独特而优秀的物理化学性质。

在室温条件下，锂能在空气中“燃烧”，和空气中的氮气和氧气发生强烈的化学反应，遇到水也要发生剧烈反应，因此通常只能贮藏于液体石蜡中。发现金属锂的是瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特森，时间是在1817年，贝齐里乌斯将这一新金属命名为Lithium，元素符号定为Li。该词来自希腊文lithos，意为“石头”。

锂号称“稀有金属”，其实它在地壳中的含量不算稀有，地壳中约有0.0065%的锂，其丰度居第27位。已知含锂的矿物有150多种，其中主要有锂辉石、锂云母石等。海水中锂的含量不算少，总储量达2600亿吨，可惜浓度太小，提炼困难。有些矿泉水和植物机体里也含有锂，可供开发利用。

我国的锂矿资源丰富，以目前我国的锂盐产量计算，仅江西云母锂矿就可供开采上百年。西藏高原锂资源开发前景诱人，在海拔4421米的扎布耶盐湖发现了碳酸锂。目前，碳酸锂全球的年产量为6万多吨，主要生产国是智利。几年后，扎布耶盐湖将成为世界上最大的锂产业基地，它作为全球为数不多的超百万吨级盐湖之一，具有重大的经济意义。

广泛的应用

我们知道，彩色电视机的荧光屏十分重要，荧光屏使用的不是普通玻璃，是加进了锂的锂玻璃。因为在玻璃中加进锂或锂的化合物，可以大大提高玻璃的强度和韧性，而不会影响透明度。

由于锂的性质非常活泼，和氢、氧、氮、碳及氧化物等物质结合能力很强，冶金工业常把锂用作“捕气剂”，可以很好地消除金属铸件中的孔隙气泡、杂质和其他缺陷。

金属锂与铝、镁、铍等“合作”组成的合金，既轻便，又特别坚硬，已被大量用于导弹、火箭、飞机等的制造上。用这种合金来制造飞机，能使飞机重量大大减轻，一架锂合金小飞机几个人就可以抬起来。

把含锂的陶瓷涂到钢铁的表面，形成一层轻薄而耐热的涂层，可用作喷气发动机燃烧室和火箭、导弹外壳的保护层。我们生活中使用的瓷碗，上面那层亮晶晶的釉也含有锂。

润滑剂中加进锂的化合物，可以大大改善润滑效能。这种润滑剂适用的温度非常广，50℃~200℃范围都可以，因此被广泛应用于航空、动力机械装置。如果在汽车的一些零件上加一次锂润滑剂，就足以用到汽车报废为止。

氢化锂遇水发生猛烈的化学反应，产生大量的氢气。2千克氢化锂分解后，可以放出氢气56.6万升，的确是名不虚传的“制造氢气的工厂”。第二次世界大战期间，美国飞行员备有轻便的氢气源——氢化锂丸作为应急之用。飞机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即与水发生反应，释放出大量的氢气，使救生设备充气膨胀起来。

当然，与我们生活关系最密切的金属锂当属锂电池了，其突出优势是能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等。锂电池在手机、笔记本电脑等产品中被广泛使用，并逐步向其他应用领域发展。大到电动车、小到心脏起搏器，都要用到锂电池。但是锂电池也有不安全因素，比如，要注意不要剧烈碰撞，不要在高温下使用，电池出现破损就不要使用，也不要碰触。

核聚变的主角之一

真正使锂成为举世瞩目的“明星”金属的原因，还是它在核聚变反应中的突出作用被发现之后，人们称誉它为“高能金属”。

自然界中实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变（氘又叫重氢、氚又叫超重氢），可控核聚变俗称“人造太阳”，因为太阳的原理就是核聚变反应（也叫热核反应）。目前，受控核聚变反应已取得突破性进展，世界各国争相建立受控核聚变反应试验装置。核聚变反应将给人类带来源源不断的清洁能源，就像太阳带给我们的一样。

科学家发现，人类现在还无法控制“氘-氘”反应，它太猛烈了，需要的温度极高！除了在实验室条件下一次性的反应外，很难让它持续链式反应下去。而“氘-氚”反应的烈度要小很多，反应速度仅是“氘-氘”反应的百分之一，而点火温度也相对低，比较适合人类现有条件下的利用。但问题是，氚不同于氘，在地球上几乎没有，人工制造极其昂贵。如何大量制造出来氚呢？科学家们想到了锂。果然，锂的同位素被中子轰击之后，就会裂变变成氚和氦。

更令科学家高兴的是：“氘-氚”聚变反应后，除了形成一个氦原子核之外，还有一个多余的中子，并且能量很高。这样，人们只需要在核聚变的反应体内保持锂核的浓度，那么这个多余的中子就会轰击锂核，促使锂核裂变，产生一个新的氚，这个氚则继续参与“氘-氚”反应，继而产生新的多余中子，链式反应就形成了！ 也就是说，人们只需要给反应体提供两种原料——氘和锂，提供足够的点火温度，就能实现“氘-氚”核聚变反应，并且维持它的连续进行。这两种原料还是比较容易取得的，氘在海水中的含量比较高，锂的资源总量虽然不如氘多，但是更容易取得一些。明白了这些，锂被称誉为“高能金属”就不足为奇了。