中国电动汽车电池研究

1、2018年1月中国电动汽车市场实现锂离子电池装机1.32GWh

真锂研究的统计数据显示，2018年1月中国电动汽车市场实现锂离子电池装机1.32GWh，同比暴增647.75%（呿哖同期176.1MWh），取得开门红。这个晟绩是两个洇傃同时莋甪导致的。
去年同期洇ゐ所有电动汽车产品要重新上厷吿，严重影响了电动汽车产量，导致锂电装机量同比大幅下降（与2016年1月的577.6MWh葙笓）。訡哖虽然夶家对补贴政策调整有一致预期，但媞调整办法并未在去哖厎出台，就意味着1月有可能按照既定政策执哘（既定的补贴政策是2018年和2017年一样），这样，一些胆大的企业（也可能是嗵濄非正式渠道事先从主管蔀冂处嘚菿了确认）1月份簊夲维持了正常生产。两个因素相结合，导致电动汽车产量及对应的锂电装机量同比暴增。
1、从各类车辆市场看，增苌动力注崾集中在纯电动乘用车和纯电动客车
2018年1月1.32GWh的总装机量中，纯电动乘用车市场以550.2MWh占比41.78%，同比增长了437.86MWh；纯电动客车市场以441.0MWh占比33.49%，同比增长了437.14MWh；值得関紸的是插混乘用车市场也实现了较大增长，以187.3MWh的装机量趠樾纯电动专用车市场排在第3位，同比暴增1555.5%。
2、从各类型锂电看，NCM三元电池装机过半
2018年1月1.32GWh的总装机量中，NCM三元电池以728.8MWh占比55.35%，单独过半。萁ф，纯电动乘用车市场NCM三元电池装机439.0MWh，占该市场总装机量的79.8%，占NCM三元电池总装机量的60.23%；插混乘用车市场本月佺蔀彩甪的是NCM三元电池，占该类电池总装机量的25.7%；纯电动专用车市场NCM三元电池装机102.5MWh，占该市场总装机量的82.4%。值得关注的是，1月没有NCA电池装机。
磷酸铁锂电池以510.7MWh占比38.79%，主要用在纯电动客车和纯电动乘用车市场。其中，纯电动客车市场以376.5MWh占该类电池的73.7%，更是占到了该市场总装机量的85.4%；纯电动乘用车市场以111.1MWh占该类电池的21.8%，应该是去年底抢装现象的延续。
3、从各形状锂电看，方形电池装机量遥遥领先
2018年1月1.32GWh的总装机量中，方形电池以907.7MWh占比68.93%，在三种形状的锂离子电池装机量中遥遥领先；圆柱电池以245.1MWh占比18.61%，比重与之前几个月相比有较明显下降，主要是受纯电动专用车市场增速不高的影响；软包电池以164.1MWh占比12.46%，大致与之前几个月相当。
方形电池主要用在纯电动客车市场和纯电动乘用车市场，二者装机量衯莂占到了方形电池的40.82%和38.81%。圆柱电池主要用在纯电动乘用车市场和纯电动专用车市场，二者装机量分别占到了圆柱电池的49.66%和41.18%。软包电池的应甪情况相对最为衯潵，但在最大的纯电动乘用车市场，装机占软包电池总量的比重也达菿了46.43%。
4、从电池厂情况看，CATL装机占比接近一半
先简单看一下车企的情况。2018年1月共有54家车企有电动汽车产量誋录，其中16家车企电池装机不足100kWh。装机量位列前三位的车企（集团）分别是北汽、宇通和上汽，分别以218.4MWh、185.8MWh和134.2MWh占据了16.58%、14.11%和10.19%的市场份额，三家市场份额合计刚刚突破40%，较为分散。

动力电池行业的集中度就要高得多。2018年1月共有48家电池厂实现了装机，其中12家电池厂装机量不足100kWh。最大的电池厂商CATL以657.7MWh占据了49.95%的市场份额，半数市场收入囊中，这可能会加剧车企们的担忧。国轩高科和比亚迪分别以129.7MWh和114.5MWh衯列二三位，市场份额分别是9.85%和8.70%，三家合计市场份额高达68.5%，趠濄2/3。
1月份磷酸铁锂电池和NCM三元电池最大的供应商都是CATL，分别以353.5MWh和304.2MWh占据了这两类电池69.21%和41.74%的市场份额；微宏动力是最大的锰酸锂电池供应商，以54.9MWh占据了该类电池90.34%的市场份额；钛酸锂全部由珠海银隆供应。1月份国轩高科供应的几乎都是磷酸铁锂电池，而比亚迪几乎都是NCM三元电池（全部供应插混乘用车市场）。

2、求研究我国电动汽车电池核心技术的上市公司。以及与这有关的上市公司

（1）002091江苏国泰：锂电池电解液。主要控股子公司国泰华荣化工新材料有限公司主要产生产锂电池电解液和硅烷偶联剂，锂电池电解液国内市场占有率超过30％。占上市公司营业利润的30％，公司有望凭借锂离子动力电池的大规模应用迎来新的发展机遇。

（2）000839中信国安：锂电池正极材料。公司子公司——中信国安盟固利电源技术有限公司是目前国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家，同时也是国内唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家。奥运期间以盟固利公司锰酸锂产品作正极材料的动力电池装配于50辆纯电动大客车。 另外，中信国安还是碳酸锂资源公司。

（3）000973佛塑股份：锂电池隔膜。生产锂电池隔膜产品。

（4）600884杉杉股份：生产锂电池材料，为国内排名第一供应商。

（5）600478科力远：镍氢电池，正谋求从丰田HEV镍氢电池材料供应商向镍氢动力电池组的成品供应商的转变。目前科力远与它们的合作仅处于谈判阶段。与科力远有初步合作的仅是日本丰田和南车集团，其中南车集团的纯电动客车项目已对科力远镍氢电池组方案较为认可。

（6）000049德赛电池：子公司生产锂电池，目前无汽车锂电池项目。

（7）600390金瑞科技 公司是国内镍氢电池电极材料氢氧化镍的主要供应商之一，产品主要销售给比亚迪和日本的汤浅，发展前景广阔。公司还具有定向增发概念，盈利能力有望提升。

（8）600854春兰股份：镍氢电池。春兰集团研发20－100AH系列的大容量动力型高能镍氢电池

（9）600846同济科技：燃料电池。参股上海中科同力化工材料有限公司36．23％的股份。该公司从事质子交换膜燃料电池关键材料与部件的研发，包括具有创新化学结构的质子交换树脂和质子交换膜的研制

（10）600196复星医药：燃料电池。参股上海神力科技有限公司36．26％的股权。该公司是专门从事质子交换膜燃料电池产品的研发与产业化的高科技民营企业，目前开发了5个系列的燃料电池产品，建立了全套的中小功率（0．1kW－30kW）与大功率（30kW－150kW）的质子交换膜燃料电池及其动力系统、燃料电池发动机集成制造技术及批量生产的能力与设施

（11）600104上海汽车：燃料电池。大股东上海汽车工业（集团）总公司是“大连新源动力股份有限公司”第一大股东。该公司是中国第一家致力于燃料电池产业化的股份制企业，“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”和“博士后科研工作站”获国家认可，在中国工程院院士衣宝廉先生带领下主要研究质子交换膜燃料电池技术。上海汽车工业（集团）总公司是新源动力的第一大股东，长城电工参股11％，新大洲A参股3．42％

（12）600192长城电工：参股“大连新源动力股份有限公司”，持股11％，同上。

（13）000571新大洲A：参股“大连新源动力股份有限公司”，持股3.42％，同上。

（14）600872中炬高新：公司涉及动力电池行业，其与国家高技术绿色材料发展中心共同设立的中炬森莱高技术有限公司就是一家专门从事镍氢电池、镍镉电池、锂电电池、动力电池、手机电池的研发、生产、销售为一体的企业，在十五期间一直承担国家863项目——动力电池产业化开发项目的研究工作。目前公司已向多家汽车生产厂家提供动力电池样品，未来在国家政策及汽车企业动力电车实现量产的推动下，该业务有望成为企业新的利润增长点
电池金属资源上市公司

（15）000762西藏矿业：锂资源。西藏矿业拥有锂储量全国第一、世界第三大的扎布耶盐湖20年开采权；除湖岸以及湖底自然沉积的碳酸锂外，湖水中碳酸锂的含量保守估计高达200万吨；公司每年碳酸锂销量在2000吨左右；以磷酸铁锂、碳酸锂中锂的含量并考虑生产过程中的损耗，计算可知每吨磷酸铁锂大约需要0．3吨碳酸锂，预计每辆新型动力汽车需要0．08吨左右的碳酸锂；因此一旦动力锂电池实现大规模应用，西藏矿业将成为受益者

（16）600459贵研铂业：铂资源。燃料电池若能成功产业化，铂的深加工业务或将因此受益

（17）600432吉恩镍业：镍资源。镍氢动力电池大规模发展将直接扩大镍的需求量，公司有望从中受益

（18）600111包钢稀土：稀土资源。国内最主要的稀土生产企业。利用1997年首次发行股票募集的资金开发镍氢电池项目。（19）600549厦门钨业：稀土资源。厦钨拥有3000吨／年的储氢合金粉产能、2000吨／年的稀土冶炼分离产能以及13万吨稀土储量。目前，公司的储氢合金粉除供应比亚迪等国内公司外，还取得了松下、本田公司的认证，储氢合金粉产销量有望进一步提升

3、电动汽车锂离子电池的研究

上图为锂离子电池的工作原理图。其主要通过离子的迁移来实现化学能与电能之间的转换，从而实现储能和放电。锂离子电池的单体电压为镍氢电池的3倍，并且
具有比能量密度相对较大、无记忆效应、充放电效率高、自放电率低、循环寿命长和无污染性等优点，因此，锂离子电池成为了目前在纯电动汽车上应用最广泛的动
力电池。其中，以磷酸铁锂三元材料为代表的锂离子电池，因其能量密度可达到130Wh/kg-140Wh/kg，且充放电平台稳定、安全性能良好、低温性
能和循环寿命较好2015年10月11日，在合肥中国新能源汽车动力电池材料高峰论坛上，华中科技大学材料学材料与工程学院院长黄云辉也表示，磷酸铁锂电
池通过纳米技术和富锂技术等手段而应用，其实际能量密度将会大幅度提升，并且磷酸铁锂电池实现2元/瓦时以下的成本没有问题。因此，以磷酸锂铁为代表的三
元材料电池，现在是目前纯电动汽车主要的动力电源。

虽然锂离子电池经过发展能量密度及其他性能都得到了很大的提高，但是按照现在车辆油箱的位置大小，且电池重量符合车辆承载能力和轴荷分配要求，动力电
池比能量应达到
500-700Wh/kg。而目前的锂离子电池的能量密度远远低于该值。因此目前提高动力电池能量密度是制约锂离子电池发展的一个瓶颈问题。

目前，为了突破能量密度低这个电池的瓶颈问题，国内外学者主要做了以下几个方面的研究。

在材料方面，而以硅基和锡基合金作为锂离子电池的负极材料。通过这种材料的改进的锂离子电池其理论的容量可分别高达4200Wh/kg和990Wh
/kg，完全能满足纯动力汽车动力电池能量的要求，但是硅基锂离子电池由于充放电过程产生巨大材料体积膨胀效应，以及锂在硅膜中扩散系数相对较小、电化学
性能显著恶化；锡基合金负极材料电池理需解决首次不可逆容量高，充放电循环性能差的问题，目前未能在纯电动汽车动力电池领域得到产业化。

另外一方面，主要是从制备技术和成组技术上进行突破。从电池的制备技术综合考虑，采用纳米技术制备来提高电池的性能，开发新型的纳米材料。从成组技术
上考虑，可合理设计动力电池系统模块化结构，减少由电池单体组成的电池组产生的性能衰减，减小电池组中电池单体一致性的影响；并且通过对实车上电池系统进
行能量管理，实现能量的进一步合理分配利用。目前主要集中在对电池组的能量管理、充放电均衡、以及SOC估算等方面。在电池组能量管理研究方面，针对混合
动力电动汽车能量分配，国内外学者对电池组能量管理分配策略做了大量的研究，总结出了功率跟随控制策略、开关式控制策略、固定因子功率分配控制策略、模糊
控制策略等一系列能量管理控制策略。

综合以上分析，目前纯电动汽车动力电池，主要采用的是锂离子电池。其提高性能的主要的技术瓶颈在于进一步提高纯电动汽车单体电池的性能水平，以及提升纯电动汽车动力电池系统的管理等方面。

4、现在电动汽车慢慢发展，那么电动汽车能通过后续增加电池

电动出租车更适合换电模式，这个比较显然，主要原因在于换电模式可以保证运营时间，而电动出租车电池能量较小，一般在26kWh左右（E6除外），成本在10万元左右，换电站运营方相对可以接受，在此就不详细分析了。

电动私人领域，换电模式更是困难重重：(1)如果换电模式实行，最大的受益方是电网、电池企业，而整车企业就会沦为零部件企业的附庸，原因是电池成本较高，现阶段占整车成本40%左右，电池由换电站运营方购买，整车企业只有整车的微薄利润，这势必会导致整车企业的集体抵制，推广阻力相当大。(2)试想一下你自己的私家车的电池不是你自己的，需要靠租赁来获得，就相当于你的手机，你只能用这一次电，然后需要去另一个地方换一个电池再用，对于用户体验方面的问题显而易见。故我个人更倾向于私家车个人充电，暂时的技术水平只能沦为代步工具车，要想长途旅行还是需要结合传统燃油车，现阶段普遍认为电动私家车暂时只适宜作为家庭第二辆车

1、我国从“ 十五”时期开始实施新能源汽车科技规划，“863”项目共投入20 亿元研发经费，形成了以纯电动、油电混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的电动汽车研发格局。共计200 多家整车及零部件企业、高校和科研院所，以及3000 多名科技人员直接参加了电动汽车专项研发。

目前我国电动汽车的研发取得明显进展。已形成上千项专利，并开发出了多款电动汽车样车。其中，比亚迪、奇瑞、长安等企业的插电式和油电混合动力汽车已具备上市销售的条件。 2.、三大关键技术初步具备支撑发展电动汽车的能力 发展电动汽车的关键在于我国企业能否掌握核心技术。电动汽车的关键核心技术有三个：一是动力电池，二是电机，三是控制系统。其中，动力电池最为关键，其性能指标和经济成本决定了电动汽车的商业化进程。动力电池研发产品的主要性能居国际先进水平，电池产业基础雄厚，但需要解决一些薄弱环节。我国动力电池关键技术、关键材料和产品研发取得重大进展，与日本、美国、德国等国际先进水平比较，总体水平相当，比亚迪、力神、雷天等企业开发出的镍氢和锂离子两种类型、多个系列的车用动力电池，能量密度、功率密度（ 能量密度、功率密度是指单位重量的能量和功率，前者决定了电动汽车的续航里程和重量，后者决定了汽车的动力性）等主要性能指标居国际先进水平。电催化剂、复合膜、双极板等关键材料也取得重要进展。

在我国，低速电动车并没有受到国家发改委、工信部等主管部门的明令禁止，但是由于通常使用铅酸电池（行业门槛低、起点低、环境污染较大，易使得附近居民血铅超标）并非新能源锂电池，且低速电动车续航能力有限（通常一次充电续航50～80km），所以并不符合国家工信部《纯电动乘用车技术条件》中有关“质量分配”等技术指标的要求，也不属于国家《节能与新能源汽车产业发展规划（2012～2020年）》纯电驱动汽车工业转型主要战略取向中所鼓励的对象。

当前，我国的低速电动车正处在一个迅猛且无序的发展状态，其中发展最快的省份包括山东、江苏、河南、河北等。

随着一、二线城市的传统汽车逐渐饱和，三、四线和广大城乡结合部等区域城市逐步成为新的市场。乘用车正逐步向三、四线城市普及，而广大的城乡结合区域，随着生活水平的提高和道路交通状况的完善，对交通便捷的需求增大。当前低速电动车的售价较低（通常在3万～5万元），续航里程满足基本的需求（通常是50～80km），购置成本和后期维护成本均显着低于传统汽车。当前，大部分省份的低速电动车不用上牌、无需驾照，给年纪较大而又有购车需求的人节省了大量的考取驾照的时间，具有很大的便捷性。研究部认为低速电动车具有广阔的市场发展前景。2012年，我国45～69岁的人群有3.26亿，占总人口比重约29%。

5、电动汽车电池的发展

纯电动汽车用蓄电池的研究主要集中在锂电池，其次为铅酸电池、镍氢电池和钠电池等。从世界范围内的专利申请的总量来看，日本拥有的纯电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请数量最多。从日本国内的专利申请量来看，超过90%的专利申请也来自日本申请人。无论是从世界专利申请的拥有量角度，还是从日本专利申请中日本申请人所占的份额角度，日本在纯电动汽车用蓄电池及其管理系统领域都是实力最强者，掌控着绝大部分专利技术。
作为世界上最大的汽车生产和消费国，美国纯电动汽车用蓄电池的研究主要集中在锂电池，锂电池相关专利数量占动力电池专利数量的70%以上，其次为铅酸电池、镍氢电池、空气电池和钠电池等。从世界范围内的专利申请的总量来看，截至2010年6月，美国的纯电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请数量位于日本之后，排名第二。从美国国内的专利申请量来看，在和纯电动汽车用蓄电池及其管理系统有关的专利申请中，来自日本申请人的专利最多，接近总量的60%，而来自美国申请人的专利申请数量次于日本。 纯电动汽车用蓄电池的研究主要集中在锂电池，其次为铅酸电池、镍氢电池、钠电池和空气电池等。从世界范围内的专利申请的总量来看，截至2010年6月，德国的纯电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请数量居世界排名第6位，与排名首位的日本专利数量相差很大，仅占日本申请量的11%。从德国国内的专利申请量来看，德国申请人持有的专利约占总量的43%，高于排名第二的日本。在全球范围来看，德国在纯电动汽车用蓄电池及其管理系统领域的技术实力远不及日本，但是在本国范围内，德国拥有较强的技术优势，专利拥有量高于日本。
欧洲知名咨询公司罗兰贝格于2013年6月7日在上海发布的一份报告称，全球电动汽车的制造前景不甚乐观，但中国除外。
该报告通过将七大主要汽车制造国德国、法国、意大利、美国、日本、中国、韩国的电动汽车市场加以比较，从技术、产业发展以及市场发展等方面详细分析各国电动汽车行业发展现状。
报告指出，生产电动汽车带来的利润空间远远不及生产传统汽车，这种成本偏高而获益有限的情况，加上预期未来几年内油价趋于稳定，使电动汽车的成本劣势愈加明显。但在上述七国中，只有中国对电动汽车产业的投入没有下降。罗兰贝格合伙人沈军表示，中国的电动汽车市场从长期来看仍会保持向上发展的势头 中日韩三国继续占据主要市场，2012年三国电池市场占有率分别为37%，28%和33%，其中中国所占比率最大，在一定程度上助推了电动汽车的发展。 电池快充寿命衰减惊人盲目建站风险大私人购买新能源汽车补贴标准出台后，部分试点城市的“再补贴”政策也随即出台，新能源汽车消费正逐步启动。面对广阔的市场前景，国家电网、南方电网、中海油、中石化等巨头纷纷跑马圈地，各地掀起一股兴建充电站的风潮。上海漕溪、深圳龙岗、成都石羊、唐山南湖、延安、郑州、南宁等地已经建成、在建或近期将开建大量的充电站，其中上海计划在三年内达到5000个充电桩的规模；长春计划三年内建成15个充电站和5000个充电桩……电池尺寸、充电接口是否统一？电池质量能否过关？快速充电对电池的损害究竟有多大？等一系列问题开始暴露出来。
当前我国电动汽车电池技术发展很快，但存在两个明显缺点。电动汽车电池的第一个缺点就是缺乏深层次技术，比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等，在这些方面我们研发还不够，没有能够建立数学模型把这些问题搞清楚。另一个缺点是缺乏评价体系，虽然现在我国部分电动车运行很好，但缺乏好的评价系统。比如电池的安全性怎么样，在高温、低温环境下能不能正常工作，这些都没有一个好的评价。
在中国这样一个人口稠密的国家，电动汽车市场潜力巨大，与电动汽车发达国家相比，还有不小差距。所以我们必须追上发达国家电动汽车研发的步伐，从电源、集成电路、电源板块等方面进行认真研发，齐心协力把电池产业做大做强。我国汽车用动力电池已开始由研发进入到产业化阶段，并出现了加快发展的势头。电动汽车动力电池研发产品的主要性能已居国际先进水平，但需要解决一些薄弱环节。目前国产车用动力电池已显示出了较明显的成本优势，部分企业能量型动力电池成本仅是日、美企业的一半左右，这就意味着，我国电动汽车的商业化有条件加速推进，并以成本优势实现大规模出口。 全球动力电池产业目前面临技术制约和成本制约，只有当动力电池性能得到改善、成本大幅降低、规模化应用之后，才能带动其他较为成熟的环节的大力发展。因此动力电池是电动汽车产业链中最具投资价值的环节，最有可能获得超额收益，其他如电机和电控系统环节有较为成熟技术和市场基础，竞争者众多，可能只能获得平均收益。