14项“黑科技”揭示新能源汽车技术趋势

随着锂电池技术及制造工艺的进步，能量密度有望越来越高，新能源车的单车带电量也有望实现进一步增长。EV-Sales预测，未来动力锂电池装机量增速将高于新能源车销量增长，预计至2025年，全球动力锂电池装机量达到740Gwh以上，2019~2025e复合增速达到36.8%。

后疫情时代全球经济转型推动锂电供给端加码，叠加 汽车 电动化浪潮催生需求端爆发，全球即将迎来新一轮新能源产业扩产周期，作为产业链上游的锂电池材料产业链有望整体受益。

锂电池指一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

锂电产业链主要包括原材料、设备、电池和终端应用四个环节。锂电材料处于整个锂电池产业链的上游，主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大材料组成，此外还有电池外壳。

国内电动化供应链完善，格局已经清晰。2019年中国企业在动力电池/正极/负极/隔膜/电解液行业的CR4分别达到了77%/28%/75%/61%/67%，各子领域龙头已经明确。

2016-2019年宁德时代实现海外收入0.8、3.0、7.9、17.0亿元，保持快速增长；中信证券预计2021年起伴随其海外大众、宝马客户新车型投放，宁德时代的动力电池出口收入有望加速增长。另外，隔膜行业企业恩捷股份、负极行业龙头璞泰来均进入了LG化学、三星SDI等国际大客户供应链。

正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。由于正极材料在锂电池材料成本中所占的比例达30-40%，其成本也直接决定了电池整体成本的高低，因此正极材料在锂电池中具有举足轻重的作用，并直接引领了锂电池产业的发展。

由于进入壁垒较低、技术路线多以及上下游一体化延伸等原因，正极材料集中度相对较低，2020年第一季度CR5为38.33%，与2019年基本持平。

高工锂电数据统计显示，2020年第一季度实现供货的正极材料厂商17家，相比2019年减少了7家，表明行业洗牌已经开始，产能、技术、客户结构较差的小企业开始退出市场，集中度有望提升。

锂电池一般也可按照正极材料体系来划分，主要分为钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）、三元材料（镍钴锰酸锂（NCM）和镍钴铝酸锂（NCA））等技术路线。

钴酸锂成本较高、寿命较短，主要应用于3C产品；锰酸锂能量密度较低、寿命较短但成本低，主要应用于专用车辆；磷酸铁锂寿命长、安全性好、成本低，主要应用于商用车；三元材料尤其是NCM能量密度高、循环性能好、寿命较长，主要应用于乘用车。

三元电池企业多在集中布局高镍三元电池的研发。虽然在与磷酸铁锂电池的竞争中，三元锂电池在安全性和稳定性上略逊一筹，但确具有其他电池无法比拟的电池能量密度、材料成本、续航里程的优势。

动力电池企业市场份额集中度高，磷酸铁锂电池CR3为85.3%。

各龙头企业加强对磷酸铁锂电池的技术研发以扩大市场份额，磷酸铁锂电池龙头企业通过差异化创新加大技术领先优势，2020年1-5月宁德时代市场份额达62.5%，比2019年54.3%提升8.2个百分点，进一步挤占其他企业市场空间。

除宁德时代、比亚迪2家供应商在三元电池和磷酸铁锂路线均有较高的市场份额之外，其他竞争对手大多专注于一种技术路线，比如专注三元的力神、中航锂电、孚能 科技 ，专注磷酸铁锂电池的国轩、亿纬锂能等。之前的动力电池供应商沃特玛、比克电池等份额逐渐缩小，产能出清。

根据高工锂电数据，2019年，国内三元正极材料出货量排名靠前的企业有容百锂电、振华新材料和天津巴莫等，市占率分别为12.2%、11.2%和9.4%。

三元锂电池安全问题的解决呼唤优质电池企业的投入，在未来，优质、能量密度高的三元材料电池市场规模将继续扩展。

负极是锂电池的主要组成部分，它是由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。

负极材料主要指的是负极活性物质。负极可分为碳材料和非碳材料两大类，碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳软碳等，非碳材料包括硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。

2019年国内锂电池负极材料产量26.5万吨，贝特瑞、杉杉股份和江西紫宸合计产量15.5万吨，占据58.5%的市场份额。总体来看，负极材料行业呈现寡头垄断的态势。

2020年第一季度，负极材料CR5为75.28%，相比2019年下降了4.09个百分点，但是仍处于较高水平，行业参与者也保持稳定。

从企业来看，东莞凯金虽然仍位列行业第四，但是市占率相比2019年大幅下降8.06个百分点，中科电气超越翔丰华跻身行业前五，市占率6%，相比2019年小幅提升1个百分点。

隔膜是锂电池材料中技术壁垒最高的环节,其性能的优劣对锂电池的轻量化和安全性至关重要，直接影响电池内阻、循环使用寿命、电池容量等性能，是锂离子电池的重要组成部分，是支撑锂离子电池完成充放电电化学过程的重要构件。

隔膜是锂电池中的关键内层组件之一，市场上锂电池隔膜主要分为干法隔膜与湿法隔膜两种，两者在原理和工艺上有非常大的区别。湿法隔膜厚度均匀性更好，拉伸度更高，更适用于高能量密度的三元电池。

根据新能源网数据显示，2019年锂电池需求总量21.98亿平方米。预计锂电池隔膜2020年需求总量达到27.33亿平方米。

2020年第一季度，隔膜行业CR5 77.56%，相比2019年提升了10.06个百分点，集中度大幅提升的主要原因，一是湿法隔膜龙头恩捷股份完成收购苏州捷力，市占率大幅提升12个百分点，二是星源材质市占率大幅提升7个百分点至20%。

隔膜行业洗牌加速，湿法隔膜形成一超多强格局，恩捷股份龙头地位进一步增强，第二梯队企业尚未明确；干法隔膜基本形成以星源材质为首寡头垄断的竞争格局。

锂电池电解液是电池中离子传输的载体，与其他三大材料相比，锂电池电解液的生产设备及制备工艺相对简单，原材料成本占据总生产成本的绝大部分。电解液原材料主要由溶质（锂盐）、溶剂和添加剂三部分组成。

电解液约占锂电池成本12%，毛利率超过35%，而动力型电解液毛利率更高，是锂电产业链中盈利能力较强的环节之一。

中国市场上，电解液国产化率超过80%，国内主要供应商有新宙邦、广州天赐、江苏国泰、天津金牛、东莞杉杉等。日本和韩国市场上，日本的宇部兴产、三菱化学，韩国的旭成化学仍是主要供应商。

2020年第一季度，电解液行业CR5 77.5%，相比2019年提升5.59个百分点，集中度提升的主要原因是天赐材料和江苏国泰市占率分别提升9和5个百分点，而杉杉股份和其他企业市占率分别下降了8和7个百分点，行业强者恒强效应明显。

随着中国企业近几年的技术积累和进步，部分国内厂商也开始逐步向国际市场和在华的日资、韩资电池厂商供应电解液。

随着国内新能源 汽车 补贴延续至2022年，退坡节奏放缓，叠加国内疫情控制已见成效，国内需求有望率先复苏。另外，欧洲新能源 汽车 政策利好不断，有望迎来销量拐点。锂电池有望受益于行业空间持续增长维持高增长态势，产业链整体价值凸显。

行业发展空间：

2020年12月，我国电动 汽车 保有量492万辆，据我国新能源 汽车 产业发展规划中2025年电动 汽车 销量占比20%，以每年2500万辆的整车销量来看，预计2025年电动车保有量将达到2000万辆，与2020年相比年复合增长率25%，平均70度电/辆，则五年内将新增储能系统装机设备1400GWh，以售价1元/Wh计算， 新能储能市场规模1.4万亿元 。

目前市面上电池根据电解质状态不同大致可分为液态电池、半固态电池、准固态电池和全固态电池。液态电池仅含有液体电解质，半固态电池以氧化物复合电解质为主，准固态电池以聚合物复合电解质为主，而全固态电池以硫化物复合电解质为主。

正极材料主要是磷酸铁锂，三元材料，锰酸锂，钴酸锂等，负极材料主要是石墨烯等。据ICC鑫椤资讯数据显示，2020年国内四大正极材料总产量51.9万吨/+20.8%，其中磷酸铁锂材料表现强势，产量达到14.2万吨/+45.7%。钴酸锂与锰酸锂正极材料的产量分别为7.38万吨及9.29万吨，同比分别增长24.8%及21.6%；三元材料产量增速最缓，仅7%，全年总量为21万吨。负极材料产量达到46万吨/+28%。全球负极材料市场继续向中国集中，2020年中国负极材料产量已经占到全球总产量的85%左右。

政策总结：

2020年3月31日，国务院总理李克强确定将新能源 汽车 购置补贴和免征购置税政策延长2年，原计划到2020年底结束。

2020年7月，工信部、农业农村部、商务部等3部门在发布《关于开展新能源 汽车 下乡活动的通知》，活动时间为2020年7月-2020年12月。期间 汽车 企业给出让利，并在此基础上推出5000 元 的置换补贴，促进入门级电动车在三四线及以下地区替代低速车。 2021年工信部取消动力电池白名单，LG化学，SDI,SKI等外资将重新进入中国市场。

2020年10月27日，《节能与新能源 汽车 技术路线图2.0》重点强调了总体能耗的控制。要求2025年、2030年和2035年乘用车总体百公里平均油耗分别达到4.6L、3.2L和2.0L。新能源 汽车 2025年渗透率达到20%，2030年达到40%；到2035年新能源 汽车 渗透率则要达到50%以上，其中纯电动则将占到新能源 汽车 的95%以上，纯电动 汽车 成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化。同时，2025年、2030年和2035年，混合动力节能 汽车 分别要占到50%、75%和100%。也就是说，到2035年，我国新销售的 汽车 将有一半以上是新能源 汽车 ，其余全部都是混合动力的节能 汽车 。具体规划 下 表：

动力电池主流类型：

4680电池： 松下将于2021年为特斯拉制造4680圆柱电池，该电池直径46mm,长80mm，单体电芯型号比21700更大，能量密度提升至300Wh/kg，输出功率提升6倍，搭载该电池的电动 汽车 续航里程可提高16%，新电池每千瓦时成本降低14%。此外，4680电池采用全新“无耳级”技术，使得正负极流体与盖板/壳体直接连接，电流导电面积成倍增加，电流传导电流传导面积成倍增大，传导距离缩短，从而大幅降低电池内阻，减少发热量，可大大延长电池寿命，提高充放电峰值功率。马斯克还透露2021年下半年推出的特斯拉MODEL SPlaid三电机高性能版将配备全新结构电池组就包括4680锂电池。

百万英里锂电池：

特斯拉的百万英里电池是一种锂离子电池，采用新一代“单晶”NCM532正极和一种新型先进电解质，采用单晶镍钴铝电极，镍含量达到50%，钴元素20%，并加入人造石墨，可使电动 汽车 持续行驶100万英里（约160万公里），目前特斯拉使用的电池寿命仅为50万公里，。该“超长寿命电池”实现装车后就算报废了还可以继续使用，对天气，地形等外部因素限制较小，能达到4000次充放电循环。该电池与宁德时代合作，将在中国首推。

通用 汽车 也表示正在开发使用寿命达100万英里的电动 汽车 电池，但尚未公布推出时间表。

蜂巢2020年推出两款无钴电池，其中一款产品容量为115Ah。电芯能量密度为245Wh/kg，电池使用寿命达15年或120万公里。

比亚迪量产的磷酸铁锂刀片电池体积能量密度比传统电池提升了50%，电池使用寿命超100万公里。其正极是磷酸铁锂，属于磷酸铁锂电池范畴，系统能量密度140Wh/kg，续驶里程约600公里。不含重金属，减少环境污染；体积变小，侵占小。重量减轻，自损能耗降低；安全性提升，在高温、过充、挤压、针刺等情况下，降低电芯爆炸的概率。

NCMA超高镍电池：LG能源计划2021 Q2开始量产镍含量90%的NCMA电池，并向特斯拉供应MODEL Y及下一代车型，该电池能量密度为161Wh/kg,电池包容量77KWh,续航里程594km。国内华友钴业和格林美已经进行NCMA四元材料量产准备，华友钴业1月8日启动年产12500吨NCMA四元前驱体材料项目，建设周期两年。格林美的NCMA四元前驱体材料正在进行客户认证。

固态电池

固态电池被认为是动力电池技术发展的主要方向，正极（朝高镍三元方向）、负极材料（硅碳-蔚来或掺硅-上汽智己）其生产重点在负极材料，硫化物（CATL-2030年）和氧化物进展较快，样品正通过针刺测试，但还要做车辆测试，预计2021年下半年规模量产装车。固态电池中的固态电解质代替了液态电解质和隔膜，安全性好，充电时长短，单体能量密度（>350Wh/kg)和寿命（>5000次）都得以提升，但是固态电解液接触面积比液态差，导致其活性降低，导电率低，内阻大，因此采用创新架构模式，如双机架构技术、CTP、CTC、刀片电池可改善。但全固态电池想要规模化量产还需要5—10年。目前，法国Bollor、台湾公司、国内三家公司，台湾目前量产产量较小，且主要用于消费电子和可穿戴设备。

2021年1月9日，蔚来 汽车 在NIO DAY上发布了续航里程超1000公里的固态电池，计划于2022年四季度发布半固态电池包，届时其电池单体能量密度将达到360Wh/kg，电池包带电量也将由现在的100kWh提升至150kWh，但仍需使用电解液，隔膜等，属于半固态电池。但是电池行业去隔膜和去电解液，预锂化，无钴化技术仍是行业发展大趋势。

市场格局

（一）装机量

1月13日，中国 汽车 动力电池产业创新联盟发布最新数据显示，2020年国内动力电池装车量累计63.6GWh，同比累计上升2.3%。其中，三元电池装车量38.9GWh，占总装车量61.1%，同比累计下降4.1%；磷酸铁锂电池装车量24.4GWh，占总装车量38.3%，同比累计增长20.6%，磷酸铁锂回暖势头明显。 从市场竞争格局看，国内市场宁德时代独占50%市场份额，比亚迪占14.9%、中航锂电、国轩高科占比超过5%。全球市场宁德时代连续4年居第一位，市占率约24.8%；韩国LG化学市占率约22.6%；松下占18.3%；比亚迪、韩国三星SDI、韩国SKI装机量占比分别为7.3%、5.9%、5.1%。

2021最新装机量排名:宁德时代>LG化学>日本松下>比亚迪>三星SDI>SKI

（二）产能

宁德时代2020年-2022年非合资产能分别为90/150/210GWh,2025年完成扩产计划后约达到450GWh；LG化学目前产能120GWh,2023年底扩建至260GWh；SKI目前产能29.7GWh,计划2023年动力电池产能达到85GWh 、2025年超125GWh；2020年底比亚迪电池产能达到65GWh，2021年和2022年包括“刀片电池”在内的总产能分别达到 75GWh 和 100GWh。

目前产能：LG化学>宁德时代>比亚迪>SKI

规划产能：宁德时代>LG化学>比亚迪>SKI

（三）供应分布

国外市场日本松下为特斯拉主要供用商，后引入宁德时代和LG化学。国内造成新势力的动力电池供应商为：蔚来 汽车 电池由宁德时代独供，理想 汽车 为宁德时代和比亚迪，小鹏 汽车 为宁德时代，亿纬锂能等，威马 汽车 ，合众新能源的电池供应商就相对分散了。

A股相关标的最新消息：

宁德时代： 2020年2月至今追加近1000亿动力电池投资，新增布局产能300GWh,2025年全球动力电池将迈入TWh时代，而宁德时代作为全球动力电池龙头，有望在装机量和产能上稳拿第一宝座。

1月19日宁德时代公布两项固态电池专利：“一种固态电解质的制备方法”，该方法将锂前体、中心原子配体分散于有机溶剂中，形成反应初混液；将硼酸酯分散于有机溶剂中，形成改性溶液；将反应初混液与改性溶液混合，干燥，得到初始产物；对初始产物研磨、冷压、热处理得到固态电解质。该专利制备法可以显著提高固态电解质电导率，从而有利于提高全固态电池的能量密度。“一种硫化物固态电解质片及其制备方法”，该方法将硫化物电解质材料及掺杂于硫化物电解质材料中的硼元素，且电解质片表面任意位置的硼元素质量浓度B0与距离该位置100μm处的硼元素质量浓度B100的相对偏差(B0.B100)/B0不超过20％,可有效降低阴离子对锂离子的束缚作用，提升锂离子的传输能力；同时提升掺杂均匀度和电导率，降低界面阻抗，改善电池的循环性能。 比亚迪： 近日国家知识产权局公布了比亚迪多款电池领域专利，其中包括“一种正极材料及其制备方法，一种固态锂电池”，该专利提供了正极材料的制备方法和固态锂电池，该正极材料可同时构建锂离子传输通道和电子传输通道，极大的提升了固态锂电池的容量发挥，首圈库伦效率，循环性能和高倍率性能。“一种锂离子电池固态电解质及其制备方法和固态锂离子电池”目的是为了解决现有固态电解质的锂离子电池能量密度低，安全性差的问题。“一种凝胶聚合物电池及其制备方法”表明比亚迪在半固态电池领域已有进展。

国轩高科： 1月8日发布新产品磷酸铁锂210Wh/kg软包单体电池和JTM电池磷酸铁锂210Wh/kg软包单体电池是全球已经亮相的磷酸铁锂体系单体能量密度最高的产品，搭配自主研发了高性能磷酸铁锂材料，高克容量硅负极材料和先进的预锂化技术，单体能量密度已经达到三元NCM5系水平，JTM中J是卷芯，M是模组，该产品电池材料大幅精简，制造过程大大简化，电池性能大幅提高，综合成本显著降低，电池包适应性大大增加。

与大众合作开发的MEB项目兼顾三元和铁锂两种化学体系的标准MEB模组设计，预计2023年实现量产供货。

欣旺达： 2019年4月收到雷诺-日产联盟的供应商定点信，未来七年内向其提供达115.7万台 汽车 使用的混合动力电池，保守预计订单金额将超过百亿元。2020年6月，日产宣布将与欣旺达合作共同为e-POWER系统开发下一代车载电池。

亿纬锂能：1月19日，亿纬锂能宣布荆门圆柱电池产品线开始投产，达产后圆柱电池年产能从2.5GWh提升至5GWh，年产数量达4.3亿颗，该系列电池将用于电动自行车。

孚能 科技 ： 孚能 科技 是国内三元软包动力电池龙头企业，与吉利成立合资公司，未来合计产能达120GWh,其中2021年开工建设不少于20GWh。

随着新能源汽车产业的不断发展，纯电动汽车的数量也在不断增加。据统计，截至2019年6月，我国纯电动汽车保有量约为281万辆。所谓的纯电动汽车和传统燃油汽车最大的区别就是动力源是电池组，而不是燃油发动机。那么动力电池会影响车辆的性能吗？随着新能源市场的现状，消费者的情况和看法逐渐改变了购买时对新能源汽车的看法和看法。

从新能源电动车上市，消费者不了解，不采纳，不接受，到现在的欲望选择，可以说新能源汽车赢得了约定的进步和发展。然而，与占据汽车市场数十年的传统燃油车相比，这种新型汽车也让许多消费者质疑其安全性。电动汽车是指以车载电源为动力，由电机驱动，符合道路交通和安全法规要求的车辆。它使用储存在电池中的电力来启动。

有时候开车要用12块或者24块电池，有时候需要更多。无污染、低噪音的电动汽车，工作时没有内燃机汽车产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和清洁空气非常有利，几乎“零污染”。从结构上看，动力电池是纯电动汽车的能量来源，必然会影响车辆的性能。动力电池的能量密度和储电量会影响纯电动汽车的续航里程。而且就生产成本而言，纯电动汽车动力电池约占整车成本的30%~40%，所以动力电池的生产成本也会影响整车的生产成本，从而影响售价。

作为新电池能量的主要来源，是否保证了行驶过程中的安全性？事实上，新能源汽车分为很多类别。它不仅是纯电动汽车，还被称为新能源汽车。除了纯电动汽车，还有新能源汽车和新能源汽车。在一个分支之外，剩下的车种会整合到发动机和燃油中，而电只是汽车驾驶中的另一种状态。电动汽车的应用可以有效降低对石油资源的依赖，有限的石油可以用在更重要的方面。充入电池的电可以由煤、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化而来。此外，如果在夜间给电池充电，可以避开用电高峰，有利于电网的负荷平衡和降低成本。

近年来，限域空间纳米流体传质领域取得显著进展，特别是一维碳纳米管以及二维纳米结构组成尺寸均一的纳米及次纳米尺度离子通道，孔隙内部微观结构和表面化学特性更为可控，是制备高功率纳米流体离子导体的理想材料结构体系。受自然界独特的微观结构的启发，将二维材料通过简单的湿法纺丝重新组装成具有纳米尺度间隙的纤维结构。重组后形成的二维材料层与层之间的限域空间可以充当分子和离子运输的二维通道。Ti 3 C 2 T x 作为二维材料MXene中发展最成熟的材料之一，具有很多与氧化石墨烯结构类似的薄层二维结构，丰富的表面官能团以及极性溶剂高分散等特性，还具有氧化石墨烯不具备的高导电性，是制备高导电纳米流体纤维的理想材料。但是由于Ti 3 C 2 T x 较大的长径比以及柔性片层结构，在湿法纺丝过程中片层易褶皱、堆叠，造成结构缺陷，显著降低纤维力学、导电特性，阻碍离子在纤维结构内部传导，从而制约了Ti 3 C 2 T x 纤维在传感、储能、制动等多功能方面的应用 探索 。

Ti 3 C 2 T x 分散液在外界剪切力作用下，可形成定向液晶结构，可借助湿法纺丝过程形成二维片层的取向排布结构。 苏州大学 邵元龙教授团队 借助这一原理，控制湿法纺丝过程的喷丝口断面结构以及牵伸速率，诱导Ti 3 C 2 T x 片层形成取向结构，并通过Mg 2+ 离子交联作用，最终制备得到具有高取向度结构的Ti 3 C 2 T x 纤维，实现力学性能，导电性能，离子传导性能以及电化学性能的提升。相关工作以“Assembly of Nanofluidic MXene Fibers with Enhanced Ionic Transport and Capacitive Charge Storage by Flake Orientation”发表在《 ACS Nano 》上。

这项研究工作中Ti 3 C 2 T x 纤维取向度大幅度的提高主要依赖于 喷丝口的设计以及牵伸过程 。 受 流体定向 纺丝过程的启发 ，作者设计不同的喷丝口来探究Ti 3 C 2 T x 片层在流动过程中的排列情况。当处于液晶态的Ti 3 C 2 T x 纤维经过 高度纵横比的扁平状流体通道时，受到的剪切力在横向上显著增强；在水平剪切力引导下， Ti 3 C 2 T x 片层沿着纤维轴向定向排列。与圆状通道相比，扁平状流体通道有效解决了了剪切力梯度变化问题，减少了纤维中片层褶皱，孔洞等缺陷。为了提升纤维的取向度，作者对所制备的Ti 3 C 2 T x 初生凝胶纤维进行 牵伸处理 ，经过 牵伸后的纤维内部片层排列更加紧密，消除了片层间不规则的孔隙 ，这种取向结构将加速电子传输，减少电荷转移电阻和电能损失，经过WAXS测试纤维的 取向度高达0.86 。与此同时，作者采用 离子交联 进一步提升Ti 3 C 2 T x 纤维的力学性能。镁离子进入层间后与Ti 3 C 2 T x 片层 表面含氧官能团产生静电相互作用，减弱片层间双电层的厚度，增强层与层之间相互作用力 。经过交联之后的纤维力学强度高达 118MPa ，电导率提升到7200 S cm –1 ，实现优异的电子传导。通过红外热成像仪对纤维导热性能进行测试，发现 Ti 3 C 2 T x 纤维在低功率下能够快速升温到108 。

Ti 3 C 2 T x 取向纤维的离子传导及电化学特性

高定向的Ti 3 C 2 T x 纤维在保持高机械性能和电子传导的同时，还能够实现优异的离子传导。与无序片层组装成的纤维相比， 定向纤维内部片层能够互相连接构成连续的层状通道 ，离子在其中的传输路径更短，传输速率更高 。当电解质被限制在纳米通道中时，电解质会表现出截然不同的性质。在比德拜长度更窄的纳米流体通道中，内壁上的表面电荷排斥单极离子并吸引反离子。这种单极离子传输可以使离子电导率提高几个数量级在1mM盐浓度下，高度定向的Ti 3 C 2 T x 纤维表现出9.7 10 4 S cm 1 高离子电导率。有效的离子输运电导率还可以促进离子在Ti 3 C 2 T x 薄片表面的快速输运，形成电双层，提高功率密度和速率能力。定向Ti 3 C 2 T x 薄片可以与密集填充的薄片形成受限的纳米流态离子传输通道，在这种电解质离子约束场景下，局部库仑有序排列被打破，层状受限孔可以有效地用于电荷存储。对Ti 3 C 2 T x 片层进行定向，同时使层状孔适应电解质离子的大小，这是一种很有前途的策略，可以最大限度地提高比电容，高达1360 F cm 3 。

小结

作者通过微流体通道控制二维片层材料取向排列，构筑快速离子传输通道；采用离子交联进一步提升纤维各项性能，从而制备出优异的Ti 3 C 2 T x 纳米流体取向纤维，有望在人工纤维组织、生物传感器分析和神经电子学中得到广泛的应用。

团队介绍：

邵元龙 ，苏州大学能源学院特聘教授，博导，北京石墨烯研究院石墨烯生物质纤维课题组组长。2016年获得东华大学材料加工工程专业博士学位，博士导师为李耀刚教授和王宏志教授，期间于2013-2015年于美国加州大学洛杉矶分校Richard B. Kaner教授课题组博士联合培养。2016-2018年剑桥大学石墨烯中心从事博士后研究，合作导师为Andrea C. Ferrari教授和Clare P. Grey教授。2018-2019年于沙特阿卜杜拉国王 科技 大学任职研究科学家，合作导师为Vincent C. Tung教授。2019年9月，加入苏州大学能源学院，任特聘教授。迄今以第一作者、通讯作者在 Nat. Rev. Mater. ， Nat. Commun. (2篇)， Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., ACS Nano （2篇） ，Adv. Funct. Mater., Mater. Horiz. （2篇）等国际知名学术期刊发表SCI论文26篇，他引4300余次，7篇被ESI收录为高被引论文（Top 1%），2篇被ESI收录为热点论文（Top 0.1%）主持国家自然科学基金，江苏省自然科学基金青年基金，国家重点实验室开放课题等多项科研项目。担任国际期刊《Frontiers in Chemistry》（影响因子3.782，中科院SCI化学2区）“Advanced Materials for Supercapacitors”专刊客座编辑。

李硕 ，2019年9月至今为苏州大学能源学院与材料创新研究院硕士研究生，导师为邵元龙教授。主要从事功能纤维器件相关研究。入学以来以第一作者在ACS Nano杂志上发表论文；荣获苏州大学研究生学业奖学金二、三等奖。

【课题组招聘】

招聘石墨烯及复合纤维方向博士后2-3名

招聘需求

1. 年龄原则上不超过 35 岁， 身心 健康 ，具有较高的思想道德素养、良好的团队合作精神和奉献精神；具有一定材料、化学领域的研究基础；有较强的英文阅读和写作能力；

2. 博士后要求具有国内外高校或者科研院所的材料、化学、物理等专业博士；

3. 具有纤维纺丝、柔性可穿戴器件、理论计算等相关研究背景人员，优先录取。

应聘材料：

1. 个人简历，包括基本信息、学习和科研经历、已有成果；

2. 代表论文电子版；

工作待遇

按照苏州大学统招博士后发放相关待遇，具体如下：

（一） 统招博士后人员聘期内的总薪酬由基本年薪和奖补金两部分构成。绩效评估优秀者的总薪酬为 100 万元，绩效评估良好者的总薪酬为 80 万元，绩效评估合格者的总薪酬为 60 万元。

1.基本年薪：20 万元（去除学校承担的 社会 保险和公积金之后的税前收入），按月发放。

2.奖补金：根据绩效评估结果按年度发放。

（二）对表现优异的博士后，合作导师将追加基本年薪，相关追加部分不计入 聘期内总薪酬，额外发放。

（三）提供 0.1 万元/月的租房补贴（不计入总薪酬）。

（四）在站期间获得国家博士后创新人才支持计划、博士后国际交流计划引进项目、博士后国际交流计划派出项目、香江学者计划、澳门青年学者计划、中德博士后交流项目等项目资助的，所获得的资助补贴不计入学校的总薪酬，另外叠加发放。

（五）在站期间获得的科研成果可按照学校规定享受学校科研成果奖励。

（六）在站期间可根据学校专业技术职务评聘相关规定参加专业技术职务任职资格评审。

（七）绩效评估优秀者，可优先推荐应聘校内教学科研岗位。

有意向者请将个人简历，以及代表作等相关信息发送到邮箱： ylshao@suda.edu.cn 。

投稿模板：

单篇报道： 上海交通大学周涵、范同祥《PNAS》：薄膜一贴，从此降温不用电！

系统报道： 加拿大最年轻的两院院士陈忠伟团队能源领域成果集锦

如下：

用内燃机作为动力的传统车辆，传动系统由离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴等组成，传动系统保证了汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及保证牵引力与车速之间协调变化等功能。

使汽车具有良好的动力性和燃油经济性；还保证汽车能倒车，以及左、右驱动轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地结合或彻底、迅速地分离。

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括四大类型混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。提倡新能源汽车是为了应付环保和石油危机需要，减少或放弃燃烧传统的汽油或柴油驱动内燃机的现时主流车型。

2020年11月，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，要求深入实施发展新能源汽车国家战略，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。

仿生离子通道和离子泵体系在单分子分析，智能传质以及能源转换领域有着很大的应用前景，研究潜力无限，在不久的将来，类电鳗的离子通道离子泵一体化体系能够成为可能，并且在将来改变人们的生活。

固态纳米孔有着更好的稳定性，机械强度，以及可操作性，在近年来取得了越来越多的关注。仿生离子泵和离子通道可以通过在孔径形状高度可控的单纳米通道内表面修饰功能性分子来构筑，对于离子通道，通道的形状可以是锥形。

而对于离子泵，由于其特殊的双门控机制，通道的形状可以是雪茄型。但是锥形纳米孔和雪茄型纳米孔的门控区域较短，导致了较低的功能性以及稳定性，因此可以通过延长其关键功能区来实现对离子传输高度有效的控制。

最近几年，固态纳米孔的研究正逐渐从单孔平台向多通道薄膜过渡，具体地，多通道仿生离子通道和离子泵可以通过复合具有不同维度通道，不同功能性基团的多孔膜来构筑。

离子介绍：

离子是指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成的带电荷的粒子。这一过程称为电离。电离过程所需或放出的能量称为电离能。

在化学反应中，金属元素原子失去最外层电子，非金属原子得到电子，从而使参加反应的原子或原子团带上电荷。

上篇文章介绍了新能源电动车行业的上下游及电池细分行业的概况（详见新能源 汽车 锂电池行业浅析），本篇文章将从2021年1季度销量，电池原理分类对比，个细分行业三个大的维度来深入探讨挖掘电池行业各细分领域龙头公司。

1，国内电动车：

根据中汽协数据，1-4月新能源车产量为75万辆，同比大增266%。1-4月销量为73.2万辆，同比增长249.2%。

电动车Q1销量大超市场预期，于是修正了2021年销量预期至240-260万辆。若是2021年达到了这样的销量，那么在上篇文章提到的的规划到2025年销量400-500万辆，肯定会提前到来。,

2，欧洲电动车：

21年1-4月欧洲共销售52.92万辆，同比高增135%，全年维持200万辆预期。

3，美国电动车：

21年1-4月美国电动车共销售16.61万辆，同比增长77%，全年销量有望超55万辆。

不管国内还是国外2021年1季度都呈现大幅增长的态势，原因有以下3个：

1，碳排放考核。

2，2020年1季度疫情， 汽车 机会停摆。

3，各国政策的支持。

在电动车需求如此猛增的情况下，东吴证券对电车销量进行了预测：

预计21年全球电动车销531万辆，同比增75%，其中海外销281万辆；22年将持续高增长，预计全年电动车销731万辆，同比增38%。

预计2025年全球电动车销量约1677万辆，较20年复合增速40%，其中国内/海外分别约699/978万辆。对应全球动力电池需求约1005gwh，其中国内/海外分别379/626gwh。

上篇文章我们提到，现在电池被三元和铁锂所掌控，2020年这两种加在一起占比99.5%。

在蔚来的搅局下，出现了更加适合的电池——固态电池，预计蔚来将在2022年4季度交付。为什么又出现了固态电池？三元和铁锂不好吗？让我们从电池的工作原理说起。

1，电池工作原理

电池由四大块组成，正负极，电解液，隔膜。

我们把这四个模块做个比喻，正极是“工厂”，负极是“公寓”，隔膜是“检票员”，电解液是交通工具“公交车”。我们还缺少一个重要的“员工”——锂离子。

电池工作模型是“员工”——锂离子奔波于工厂和公寓之间，乘坐的是电解液交通工具“公交车”，每次上车下车都需要隔膜“检票员”的检查。

充电的过程：员工工作了一天累了，需要下班回到公寓睡觉补充能量。锂离子通过电解液传导，穿过隔膜到达负极。隔膜有效防止了电子的通过，只让锂离子通过。

放电的过程：员工在公寓休息好，补充完能量，乘坐交通工具来到工厂上班。锂离子通过电解液传导，通过隔膜，到达电池正极。

那为什么电池使用一段时间之后，电池会没有以前耐用呢？

这是因为在电池的工作了一段时间之后，会产生员工老龄化退休即锂离子减少；工厂效益不好，公寓破损无法入住即正负极活性材料减少；公共 汽车 年久磨损失修导致交通瘫痪即电池欧姆阻抗增大，导电性能下降。

2，固态和液态对比

固态电池和液态电池的区别在于液态电池电解液是液体，同时有隔膜防止电子通过。而固态电池的电解液是固态的，同时取消了隔膜。

固态电池的优点：

A：安全性好。液态电池易燃易爆，而固态电池可以抑制锂枝晶，没有电解液走漏，从而提高安全性。

B：能量密度高。液态锂电池不管是铁锂还是高镍能量密度不可能达到300wh/kg，一般在200wh/kg左右，而固态电池可以达到300-400wh/kg。主要是因为固态电池不用石墨负极，直接用金属锂做负极，是整个电池密度提高。

C：循环寿命长。

固态电池缺点：

A：界面阻抗过大。电解质是固态的，离子在固态中传输动力低，造成界面阻抗过大。

B：技术不成熟造成成本过高。

固态电池趋势格局：目前已经有企业进入固态电池的试阶段，而未来固态电池是趋势，液态电池解决不了高里程的问题，而固态电池可以。

目前依旧以液态电池为主，关注固态电池发展。

1，正极材料

正极材料：三元（NCM）和铁锂（LFP）两大块。三元又有镍5，镍6和镍8。

在正极材料中三元和铁锂六四分成，而在三元中，镍8渗透持续提升，目前依旧是镍5和镍6的主场，随着时间推移，镍8必将是市场主流。

正极材料是技术资金密集型行业，产品价格与上游金属价格强相关。正极材料是电池材料的核心环节，其成本占到锂电池的近4成。

正极材料同时面临技术迭代与降本压力，高镍无钴、固态电池是下一代技术的重点。目前三元高镍产线的投资在6亿元/万吨，国内一线正极材料企业的产能规模在4万吨水平，多在推进10万吨级别基地的建设，资金需求较大。

正极材料全球出货量从2013年的不足10万吨，到2020年的60万吨，年复合增长30%。预计2025年全球正极材料规模超过2000亿元，2020年国内正极材料产量51万吨，同比增长27%，其中NCM三元材料占比46%，磷酸铁锂占比25%。

正极材料是锂电四大关键原材料环节中最为分散的，当前CR3仅为20%-30%，CR5仅为30%-40%。主要原因是下游电池厂出于供应链安全和产品质量的考虑，普遍会自产部分正极产能，而上游矿产企业凭借资源优势也会采取向下游延伸的策略，一定程度上挤占了独立正极材料企业的市场空间。

目前国内正极材料企业的毛利率多低于20%，以下游主要面向国内市场的材料企业，其毛利率持续承压，而以当升 科技 为代表的出海型企业，毛利率则整体保持稳定。

总结：1，正极材料行业集中度不高，主要是上下游的挤压与技术迭代。

2，高镍化，无钴化是目前的趋势，未来固态电池是趋势。

3，正极材料行业前五的公司：德方纳米，容百 科技 ，贝瑞特，国轩高科，天津巴莫。

三元材料前五公司：容百 科技 ，天津巴莫，长远锂科，当升 科技 ，杉杉能源。

4，正极上游原材重点关注：镍，锂，钴。代表公司：盛屯矿业，天齐锂业，赣锋锂业，华友钴业。

2，负极材料

负极材料是技术资金密集型行业，产品好坏对电池的能量密度、循环寿命、快充性能等环节有较大的影响，其成本占到锂电池的6-8%。

目前负极产线的投资2-3亿元/万吨，国内一线负极材料企业产能规模7-8万吨，产能的扩张和一体化建设对资金的需求较大。负极的生产工艺相对成熟，电池厂较少布局该环节。

国内负极材料产量从2014年的5万吨规模增长至2020年36.5万吨，年复合增速约40%，其中人造石墨占比逐年提升，2020年国内市占率达到84%。预计2025年全球负极材料行业规模400亿。

负极材料集中度较高，2020年国内负极材料CR5占比78%。贝特瑞、杉杉、江西紫宸为中国传统负极三强。东莞凯金近年来出货量快速提升，主要受益于宁德时代动力电池装机量的增长，已开始跻身一线负极厂商的行列。

负极上市公司行业集中，盈利能力好，毛利率介于25%-40%之间。负极石墨主要是外协生产，成本占比40%，目前负极厂商开始自建石墨化产能，未来负极生产一体化是行业趋势，整体行业盈利能力将进一步提升。

碳硅是行业普遍看好的下一代负极材料，金属锂是负极材料的终极方案，也就是固态电池。

总结：1，负极行业集中度，负极产业一体化是未来趋势。

2，石墨—碳硅—金属锂是负极发展趋势。

3，负极材料前四公司：贝特瑞，江西紫宸，杉杉股份，东莞凯金。

3，隔膜材料

隔膜是技术资金密集型行业，其成本占到锂电池的约8-10%。隔膜成本中，原材料和制造费用占比较大，因此企业的规模化效应较强。

目前隔膜产线的投资4-5亿元/亿平，国内一线隔膜企业产能规模30-35亿平。隔膜的技术壁垒较高，是四大电池材料里面最晚实现国产化的环节。除比亚迪和SKI等少数电池企业外，其他电池厂都以外购隔膜为主。

国内隔膜产量从2014年的5亿平规模增长至2020年37亿平，年复合增速约40%，其中湿法隔膜占比较高，2020年国内市占率达到70%。预计2025年全球锂电池隔膜行业规模超过300亿元。

隔膜行业规模效应较强，龙头的成本优势比较明显，行业集中度继续提升。20年国内湿法隔膜CR5占比93%，其中恩捷股份并购了上海捷力。

隔膜企业的毛利率普遍较高，在40%左右，但近年来有逐步下滑的趋势。隔膜是四大材料中降价预期最强的环节，企业需要依靠不断降低制造成本来维持高盈利水平。

锂电四大材料中，隔膜单位产能投资高，且需在掌握工艺基础上进行设备采购及调试，安装后仍需较长时间爬坡才可保证较高良品率。技术、资金密集型特点限制新进入者进入。

一线电池厂认证周期往往在2-3年，之后才可批量供货，从产能规划到实现收入间的长周期保证了龙头的先发优势及规模优势。

总结：1，隔膜材料行业新进者难度很大，行业将进一步向龙头靠拢。

2，湿法+涂覆是行业发展趋势。

3，负极材料龙头公司：恩捷股份，星源材质。

4，电解液材料

电解液是锂离子在正负极之间传输的通道，其成本占到锂电池的约6-8%。锂盐、溶剂和添加剂原材料占电解液环成本的90%左右，为降低成本，布局原材料产能已成行业发展趋势。

目前电解液产线的投资不到1亿元/万吨，国内一线电解液企业产能规模5-10万吨。原材料是影响电解液价格和生产能力的关键因素，拥有原材料产能的企业具有较大的盈利弹性。

国内电解液产量从2014年的4万吨规模增长至2020年25万吨，年复合增速超过35%，其中动力电解液占比逐年提升，2020年国内市占率达到62%。预计2025年全球电解液行业规模近450亿元。

2020年国内电解液市场CR5占比74%，天赐、新宙邦、东莞杉杉和国泰华荣属于第一梯队。

天赐材料和新宙邦电解液业务的毛利率水平长期维持在25%以上的水平；天赐材料自产部分六氟磷酸锂，新宙邦溶剂产能也即将投产。未来电解液厂商向上游延伸是行业发展的一大趋势。

总结：1，行业集中度高，厂商为保利润将向上游延伸。

2，电解液的添加剂是重中之重。

3，电解液行业前3公司：天赐材料，新宙邦，江苏国泰。

4，六氟磷酸锂龙头：多氟多

5，锂电上下游端

A：新能源热管理：格局分散，但国内企业加速全球替代。代表企业：三花智控、银轮股份、奥特佳。其中， 三花智控 是热管理龙头， 银轮股份 主在传统业务，布局新能源进入特斯拉供应链。

B：锂钴镍行业：资源行业，周期行业，进入门槛高。国内资源占比较少，对外依存度较高。代表龙头： 天齐锂业，赣锋锂业，华友钴业，洛阳钼业。

C：锂电设备：动力电池进入新周期，扩产加速，设备厂商迎来新机遇，龙头厂商明确收益。

锂电设备四道工艺：

1）电芯前段工艺：包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片/模切等工序。该工艺段涉及的设备包括真空搅拌机、涂布机、辊压机、分条机、制片机/模切机等。

2）电芯中段工艺：主要包括卷绕或叠片、焊接、注电解液等工序。该工艺段涉及的设备包括卷绕机、叠片机、焊接机、干燥设备、全自动注液机等。

3）电芯后段工艺：主要包括电芯化成、分容检测等。该工艺段涉及锂离子电池充放电机（用于化成分容）、检测等设备。

4）模组及电池包工艺：主要包括电池组件组装、连接器组装、模块组装、密封性检测、最终测试等。该工艺段涉及模组生产设备、PACK设备等。

后到设备龙头： 杭可 科技 。前中后道全产业链布局龙头： 先导智能 。

D：电池企业国内前五： 宁德时代，比亚迪，中航锂电，国轩高科，亿纬锂能 。

E：供应链

特斯拉供应链：预计旭升股份、拓普集团、三花智控、宁波华翔、华域 汽车 、岱美股份等单车价值量较大。

F：LG电池供应链：正极：杉杉股份，当升 科技 ；负极：杉杉股份，贝瑞特，江西紫宸；隔膜：星源材质，恩捷股份；电解液：新宙邦，江苏国泰，天赐材料。

G：宁德时代供应链：正极：天津巴莫，振华新材，北大先行，贝特瑞；负极：杉杉股份，璞泰来；湿法隔膜：恩捷股份，中材 科技 ，星源材质，沧州明珠；电解液：新宙邦，

1，电池龙头：

宁德时代 。公司目前国内市场份额接近50%，全球市场份额25%，现有产能近60GWh，欧洲工厂将于2021年建成。

比亚迪。 公司是电动车、锂电池行业龙头。

亿纬锂能 ：公司是国内锂原电池龙头企业，在圆柱电池、TWS耳机电池领域持续获得国际客户拓展，和电子烟有很深过往。

2，上游资源矿龙头：

锂： 天齐锂业，赣锋锂业

钴： 华友钴业，洛阳钼业

3，正极材料：

德方纳米，容百 科技 ，贝瑞特

当升 科技 ：高镍技术领先。

4，负极材料：

贝特瑞，江西紫宸，杉杉股份

璞泰来 ：人造石墨龙头。

5，隔膜材料：

恩捷股份，星源材质

6，电解液材料:

天赐材料，新宙邦，江苏国泰

六氟磷酸锂龙头： 多氟多

7，热管理：

三花智控，银轮股份

8，锂电设备：

先导智能，杭可 科技

9，电机电控：

汇川 科技 ，卧龙电驱

总结：电池强相关21家，其他和新能源 汽车 相关6家，共计27家行业顶尖公司。

最后的话：以上内容就是锂电行业分析及行业龙头公司说明，涉及公司不作为推荐。

锂电行业现在太热，需要降温之后入场，现在只罗列，而后分析。

参考资料：平安证券新能源行业报告/中信证券新能源 汽车 行业投资策略

全文完！

本文同步于公众号“韭菜书房”

来源: 科技 日报

全固态锂电池因兼具安全性和高能量密度成为当前电池研究的热点，而成功构筑这一电池的关键在于找到合适的固态电解质。为了有针对性地设计具备高离子电导率的固态电解质，必须先充分理解其中锂离子的传输机理。

（1）亚铁离子具有强还原性，制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行，其原因是为了防止亚铁化合物被氧化，故答案为：为了防止亚铁化合物被氧化； （2）将碳酸锂、乙酸亚铁、磷酸二氢铵在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂、乙酸及其它产物均以气体逸出．根据题意和元素守恒，可得其他产物为：CO 2 、H 2 O和NH 3 ，故答案为：CO 2 ；H 2 O；NH 3 ； （3）将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀．阳极铁失电子生成磷酸亚铁锂，电极反应式为Fe+H 2 PO 4 - +Li + -2e - =LiFePO 4 +2H + ， 故答案为：Fe+H 2 PO 4 - +Li + -2e - =LiFePO 4 +2H + ； （4）M具有酯基，在碱性条件下可发生水解，M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式： ， 故答案为： ； （5）锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，电极反应为LiFePO 4 ═FePO 4 +Li + +e - ，该电池放电时，正极发生还原反应，与充电时的阳极反应相反，电极反应式为 FePO 4 +Li + +e - ═LiFePO 4 ，故答案为：FePO 4 +Li + +e - ═LiFePO 4 ．