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“锂电备胎”走上前台
经过多年沉淀，钠电——这个曾被视为“锂电备胎”的技术正从小规模应用逐步走向市场中心。4月21日，宁德时代发布首个钠离子电池品牌——“钠新”和基于双独立能量区设计的骁遥双核电池。“此次钠电体系的突破意义重大，钠电的成熟加速了‘多核时代’的到来。”宁德时代董事长曾毓群表示，钠电将协同其他电池技术，让场景定制化成为现实，消费者无需在续航、售后、安全、快充等维度进行妥协，带领动力电池产业从参数推动阶段走向需求引领阶段。经过多年沉淀，钠电——这个曾被视为“锂电备胎”的技术正从小规模应用逐步走向市场中心。值得注意的是，钠与锂的竞合关系，不仅是电池能量密度、成本参数的简单对比，背后更是对产业韧性、场景适配、市场需求、技术迭代路径的系统性考量。首次大规模量产钠电依靠钠离子在正极和负极之间移动工作，与锂离子电池工作原理相似。锂资源高度集中于南美“锂三角”等少数区域，易受国际供应链影响。钠元素广泛存在于地壳和海水中，全球分布广、开采易、成本低，不受地缘风险影响，是天然具备战略安全属性的金属资源。近年来，经历几轮诸如锂电池原材料涨价、产品供不应求等问题，钠电池价格低廉、无资源限制、产线可以快速切换等优势逐渐被市场放大，作为锂电池替代技术路线获得快速发展。2021年，宁德时代发布其第一代钠电池产品，将这一技术路线推向公众视野。2023年被业内称为钠电池发展元年，包括以宁德时代、孚能科技等为代表的锂电大厂与以中科海钠、众钠能源等为代表的钠电新势力，越来越多的公司开始披露其钠电池产品的相关布局、性能指标和产业化进程，国内涌现出一批配套企业，成功完成产业“0”到“1”的积累，形成较为完善的产业链。但随着锂电池原材料价格大幅跳水，以磷酸铁锂电池为代表的锂电池价格快速下行，处于产业化初期的钠电池卡在成本和技术关口，一度陷入商业化瓶颈。此次宁德时代推出的钠新电池突破了材料的性能边界，并在钠电池的倍率、安全及低温性能优势方面找到理想解决方案。钠新电池包括乘用车动力电池和24V重卡启驻一体蓄电池，其中，纳新乘用车电池在零下40摄氏度环境下仍能保持90%的可用电量，能量密度达175瓦时/千克，支持峰值5C的充电速率和500公里续航，超1万次循环寿命，该电池将于今年12月实现量产；纳新24V重卡启驻一体蓄电池使用寿命突破8年，全生命周期总成本较传统铅酸蓄电池降低61%，将于今年6月量产，率先搭载于一汽解放重卡上。“‘钠新’品牌的发布，标志着龙头企业正式将钠电技术推向市场化阶段，对钠电产业化具有重要意义。”江苏众钠能源首席科学家赵建庆向《中国能源报》记者表示，龙头企业的技术突破，提升了钠电产业链信心，促进上下游协同，推动钠电成本快速下降。或替代磷酸铁锂电池一半市场成本是技术规模化应用的关键因素。目前钠电电芯价格为0.4元/瓦时—0.7元/瓦时，仍高于0.3元/瓦时的磷酸铁锂电芯，在此背景下，钠电的市场前景如何？“尽管碳酸锂价格下行，但钠电池的成本在技术进步的驱动下也在持续降低。未来，钠电池一定会比锂电池更具成本优势。”宁德时代国内乘用车、商用车首席技术官高焕判断，随着钠电池技术成熟，其商业化进程加速，有望替代目前磷酸铁锂电池一半的市场份额。电动重卡被认为是钠电应用拓展的绝佳市场。凭借在快速充电、高能量密度、低温性方面具有先天优势，钠电池契合城市物流、长途运输等场景对高效补能、全天候运营的刚性需求。数据显示，2024年，国内电动重卡的销量攀升至8.2万辆，同比增长140%，业内预计2027年销量预计将突破30万辆，对应动力电池需求量超过120 吉瓦时，市场潜力巨大。赵建庆指出，钠电产业化已从小规模商用向规模化发展，但尚未完全成熟，需进一步加快产能建设和技术迭代，提升钠电的性价比。与此同时，加快推进低速电动车等轻型动力、备电换电、启停电源和基站储能等应用场景的示范项目，在充分的验证基础上，逐步规模化渗透。业内人士指出，钠电的产业化进程具有其内在逻辑，不会因为碳酸锂的价格波动发生根本转变。钠电的长期目标是对铅酸电池市场替代，并逐步渗透锂电应用市场。但当前钠电规模化发展面临标准体系缺位、应用端需求模糊、企业降本压力持续，这些因素导致市场信心不足。“不同技术路线在细分市场各具优势，钠电凭借差异化优势仍具不可替代的竞争力和溢价潜力。”赵建庆进一步指出，要实现替代“50%的磷酸铁锂市场份额”的目标，仍需较长周期，这取决于钠电的技术迭代和产业降本速度的协同推进。目前，钠电已在特定细分领域展现出替代优势，比如北方轻型动力市场，其优异的低温性能相较于磷酸铁锂带来约10%的溢价空间。双核架构开辟新应用空间如何综合不同电池技术的优势，实现性能最大化？宁德时代骁遥双核电池带来新解题思路。所谓双核电池，即电池包有两个“独立能量区”，解决了不同场景的不同需求。主能量区可以根据用户的驾驶习惯与场景，适配不同化学体系的电芯，满足日常用车需求；增程能量区可采用高比能自生成负极技术，提供更大的电量，满足长途出行需求。通俗理解，就是将两种不同化学成分的电池拼凑一起使用。宁德时代此次发布了三种跨化学体系的双核解决方案：钠—铁双核电池，即钠新电池+磷酸铁锂自生成负极电池；铁—铁双核电池，即第二代神行超充电池+磷酸铁锂自生成负极电池；三元铁/双三元双核电池，即三元电池+磷酸铁锂自生成负极电池。其中，钠—铁双核电池充分利用钠新电池的低温性能，同时保持锂电的高续航能力，为钠电开辟新应用空间。业内人士指出，双核电池通过融合不同电池体系的优势，有效突破单一化学体系的性能边界。与此同时，双核电池有待跨越材料、工程和市场化多重挑战。在面临材料与化学体系兼容性方面，钠硬碳负极与锂石墨负极的电位差或导致副反应，需要开发新型兼容电解质。双核电池无疑增加系统集成复杂度，独立管理充放电（如并联/串联拓扑），BMS(电池管理系统)需要构建多目标协同控制算法。据悉，宁德时代在自生成负极技术中不再使用传统的石墨负极材料，而是让锂元素直接沉积在集流体上，能够在同样的电池包空间内，配置更多电量，但落地还需一定时间。赵建庆同样指出，双核电池系统在热管理均需性和BMS运行可靠性方面面临挑战。基于对能量密度、系统成本与温度适应性的综合考量，钠—铁双核电池或率先在户用储能、商用车、A00乘用车、高端轻型动力等领域开展应用。
来源：中国能源报
电池级碳酸锂价格走低 锂矿企业降本增效应对
近日，电池级碳酸锂价格持续下行。据上海钢联电子商务股份有限公司（以下简称“上海钢联”）数据，4月23日，电池级碳酸锂市场价格区间为68200元/吨至71000元/吨，处于底部。由于电池级碳酸锂价格走低，锂矿上市企业业绩承压。如何降本增效，做好成本控制，成为相关企业的必答题。当前，碳酸锂的供需结构仍不平衡，需求端增长动能有所减弱。一方面，新能源汽车终端需求增速边际放缓；另一方面，动力电池领域呈现多元化发展态势。与此同时，碳酸锂供给仍处于高位，虽然在价格低迷导致锂矿产能收缩，但尚未扭转供需失衡的局面。陕西巨丰投资资讯有限责任公司高级投资顾问丁臻宇对《证券日报》记者表示，2025年，全球碳酸锂总供给预计达155万吨，同比增长18%，其中，南美盐湖和非洲锂矿增量显著。丁臻宇预计，2025年，碳酸锂价格或维持弱势震荡。上海钢联新能源事业部锂业分析师郑晓强对《证券日报》记者表示，目前整体锂矿供应持续放量，且海内外盐湖提锂产能也在同步扩张，预计碳酸锂价格后续还会震荡走低。据华泰期货研报，整体来看，碳酸锂现货生产虽有减量，但仍维持过剩格局，进口量也维持高位，总库存压力较大。在锂价下行的背景下，锂矿企业业绩承压。“行业企业可以通过技术创新和工艺优化实现降本增效，也可以采取多元化市场战略，重点开拓新兴应用领域。”深圳市前海排排网基金销售有限责任公司研究员卜益力对《证券日报》记者说。降本增效成为当前锂矿企业发展的关键所在。丁臻宇表示，成本控制能力强的企业更有望实现盈利，锂电产业链预计将加速淘汰落后产能，以应对价格持续下跌的风险。大中矿业股份有限公司在业绩说明会上表示，公司会通过创新降低生产成本。江西赣锋锂业集团股份有限公司也表示，公司在资源端会优化锂矿运营，加快和推动低成本锂资源的建设和投产，进一步优化公司锂资源的供应及成本结构，并且要在研发端加大投入，开发高附加值锂产品，提升市场竞争力。永兴特种材料科技股份有限公司在最新披露的2024年年报中表示，公司拥有优质锂矿资源，能够锁定上游原材料成本，为锂盐生产提供稳定可靠的锂资源保障。公司采用的工艺路线能够实现锂云母资源的综合利用，最大限度降低生产成本。丁臻宇表示：“锂矿企业间的成本差将倒逼劣势企业减产或停产。此外，锂电池成本下降也将刺激电动汽车、储能设备等市场需求增长。
来源：央广网
全固态电池技术国际发展态势分析
全固态电池因其高安全性和潜在的高能量密度，有望成为电动汽车和其他移动设备的下一代电源解决方案，是未来新型储能产业竞争的关键制高点之一。在2月15日举办的“2025中国全固态电池产学研协同创新平台年会暨第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛”上，与会企业家和专家学者提出全固态电池产业化需解决技术、工艺和成本的问题，有望在2027年前后实现小批量装车，2030年实现规模量产[1]。3月31日，工信部办公厅印发《2025年工业和信息化标准工作要点》[2]，首次将全固态电池纳入新产业标准体系建设。本文系统梳理全固态电池技术主要国家战略布局、产业动态和发展路线，深入分析全固态电池关键技术发展现状，并展望未来趋势。一、全球主要国家竞相布局全固态电池1、提供政策支持与资金投入，抢占科技制高点全固态电池作为下一代动力电池公认的发展方向，受到全球许多国家的高度重视。为了抢占新能源时代的战略制高点，主要国家积极开展战略布局，并大力投入资金支持。日本政府在2015—2024年间投资近2000亿日元（约100亿元）用于全固态电池的技术开发，并在2022年发布《蓄电池产业战略》[3]，计划在2030年左右实现全固态电池的商业化，确保技术领先地位。美国能源部（DOE）于2021年发布了《国家锂电池蓝图2021—2030》[4]，指出需要重点关注全固态电池相关的新材料、电极和电池制造方法，并通过Battery500、IONICS、EVs4ALL、Li-Bridge等项目投资超过2亿美元（约15亿元）资助相关企业、高校与科研机构开展下一代电池研发。我国在2020年印发的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035）》中将固态电池列为重点攻关方向[5]，并规划投入60亿元用于支持固态电池的专项研发[6]。2、推动产业链协同整合，加快成果转化各国均积极推进全固态电池产业链协同创新，加快科技成果市场化进程。日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）组织了包括汽车企业、电池企业、材料企业、高校、科研机构在内的38家单位，成立了产学研协同创新联盟，着力于解决全固态电池量产化面临的技术问题，并推动低碳化社会体系设计[7]。DOE阿贡国家实验室在2021年宣布组建“锂桥联盟”（Li-Bridge），通过建立国家实验室、高校与私营企业等公-私合作关系，加速构建安全稳定的锂电池国内供应链[8]。我国全固态电池产学研协同创新平台于2024年1月成立，建立了政府、高校、科研机构以及包括汽车、电池、材料、检测加工设备等全产业链企业协同合作的生态，力争实现全球范围内的技术领先，加速全固态电池的产业化进程[9]。3、推进多种技术路线并行，开展差异化竞争全固态电池一般根据电解质体系划分为聚合物、氧化物、硫化物和卤化物技术路线，在性能、成本、技术成熟度等方面各有优劣，因此主要国家均采用多种路线并行发展的战略，并且主导的技术路线上表现出一定的地区差异性。日本主要聚焦于硫化物路线，由于布局较早，有着丰富的技术积累，掌握大量硫化物电解质合成、界面优化等核心专利，在全球处于领跑地位。韩国主要布局氧化物和硫化物技术路线。欧洲发展聚合物路线较早，近年来也在逐步加大对硫化物路线的投入。美国在全路线均有布局，目前氧化物-聚合物复合路线相对成熟，硫化物路线也在迅速发展中。我国目前大力发展氧化物路线，尤其是氧化物-聚合物的复合路线发展较快，已经走在了世界前列，同时也在积极布局硫化物路线，期望在未来3~5年内实现对日本的技术反超。Asano等[10]在2018年通过机械化学方法合成了高离子电导率（1.7 mS/cm）的Li3YCl6和Li3YBr6后，使得卤化物路线得到了广泛关注，但目前该路线仍以实验室研发为主，尚未形成产业化布局。二、全固态电池关键技术发展现状全固态电池相比液态电池在性能上具备诸多优势。采用固态电解质材料替代易燃易挥发的电解液，可大幅提升电池安全性；匹配富锂锰基正极、锂金属负极等高容量正负极材料，可使电池理论能量密度提升至500瓦时/千克以上；由于低温下无液态成分变性，电池低温充放电性能可进一步提升。全固态电池四种技术路线的优缺点如表1所示。表1 全固态电池技术路线及优缺点针对全固态电池目前存在的界面副反应多、接触电阻高，锂枝晶生长刺穿电解质使电池失效，材料对空气和湿度敏感，电池制造工艺复杂、成本高等问题，科研人员开展了大量基础研究，在关键技术课题上取得了显著成果，2024年至今的主要进展如下。1、改善界面接触澳大利亚新南威尔士大学在导电碳材料表面引入氧官能团，使正极-硫化物电解质界面处形成一层含硫酸盐和磷酸盐的界面层薄膜，组装的NMC/Li₆PS₅Cl/Li全固态电池在室温下循环1000次后容量几乎无衰减，60 ℃下循环2000次后容量保持率＞90%[11]。复旦大学提出了一种Li2ZrF6（LZF）涂层，通过湿法涂覆与热处理工艺，在LiCoO2（LCO）正极颗粒表面制备了10~18 nm的LZF包覆层，在30.19 毫克/平方厘米的高负载下能达到5.2毫安时/平方厘米的初始面容量，循环1500次后容量保持率达到80%以上[12]。清华大学设计了一种设置在锂源/负极接触界面的锂基合金人工电子通路，以遏制干态过程中的锂源/负极界面腐蚀行为，从而为整个接触预锂化过程提供稳定的电子传输路径，实现锂源转化率大幅提升[13]。2、抑制锂枝晶生长美国马里兰大学和浙江大学将凝胶电解质沉积在20微米的超薄锂金属负极表面，构造了固态电解质界面和复合聚合物界面的双层界面，能在薄电解质膜中实现2毫安/平方厘米的临界电流密度，达到传统锂金属电池的20倍以上[14]。中国科学院物理研究所设计了一种软碳（SC）-Li3N界面层，这种兼具离子电导和电子电导的混合界面层有助于Li+在界面上的高效传输，应用SC-Li3N界面层的全固态电池可在7.5毫安/平方厘米的高电流密度下循环6000次[15]。美国马里兰大学和罗德岛大学使用一类还原性亲电子试剂包覆在硫化物固态电解质表面，形成薄且致密的LiF-LixPyOzF固体还原性亲电试剂界面层，该界面层具有疏锂特性，能有效抑制锂枝晶的生长，组装的Li(1% Mg)/SSE/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2电池能在7.1 mAh/cm2的负载下稳定循环600次（约10000小时）[16]。3、提升化学稳定性韩国浦项科技大学以高离子电导率的硫化物Li6PS5Cl（LPSC）为基体，在表面诱导生长对湿度稳定的SnS44−单元，形成具有核壳结构的电解质Li10SnP2S12(LSPS)@LPSC。在干燥的环境中暴露2小时后，(LSPS)@LPSC比未经修饰的LPSC的锂离子电导率高30倍[17]。浦项全球研发中心将硫银锗矿型固态电解质Li5.4-2.4kPS4.4-4.4kO4kCl1.6-1.6k（HR-LiPSOCl）晶格结构中PS4单元的Wyckoff 16e位点进行氧取代，使得电解质在潮湿环境下的离子电导率衰减速度减缓，在200次充放电循环后的容量保持率由78%提升至84%[18]。北京科技大学向锂硫银锗矿电解质Li5.7PS4.7Cl1.3（LPSC）中加入双功能掺杂剂InF3，可实现5.6毫西门子/厘米的室温离子电导率，Li/LPSCInF/Li对称电池在1毫安/平方厘米的电流密度下可稳定循环1000个小时，组装的LiCoO2/LPSCInF薄膜/Li电池在500次循环后容量保持率>83%[19]。美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校向LPSC电解质的表面引入长链烷基硫醇进行修饰，构造疏水保护层，大幅提升材料的耐湿性能。修饰后的电解质（UDSH@LPSC）在暴露3天后耐湿性能提升100倍以上[20]。4、降低成本英国牛津大学探讨了锂金属负极的降成本可行性，提出热蒸发技术是最有望实现工业化生产的锂箔制造方式，经过测算负极成本约为24.2美元/千瓦时，全固态电池的生产成本为158美元/千瓦时，略高于液态电池的126美元/千瓦时，考虑到高能量密度、高安全性和快充能力等优势，全固态电池仍具备一定的市场竞争力[21]。宁波理工大学提出了一种氧氯化物电解质的水合辅助合成策略，将LiCl、AlCl3、AlCl3·6H2O等原料在260 ℃左右的低温条件下进行研磨加热，通过水合物分解最终得到LiAlOCl电解质，离子电导率达到1毫西门子/厘米，组装的全固态电池在循环500次后容量保持率＞95%。该方法通过降低合成温度，极大地节约了生产过程中的能耗，可实现千克级或更大规模的生产[22]。三、全固态电池技术未来发展趋势总体来说，目前没有一种技术路线能全面匹配全固态电池的理论需求，未来3~5年研究人员将继续围绕基础理论、材料开发和生产工艺不断创新，将全固态电池推向实际应用。1、基础理论方面深入研究界面动力学与离子输运机制，通过先进的原位表征技术，揭示固态电解质的晶格结构、缺陷分布对离子传输的影响，明确固-固界面处锂离子的电化学沉积/剥离动力学路径，结合计算模拟对离子传导行为进行预测。解析锂枝晶生长机制，除了关注固态电解质的机械性能，也要结合材料的电子电导率、界面能及热力学稳定性等因素，建立涵盖热-电-力-化多场耦合的理论模型，阐明枝晶形核、生长直至短路的发展过程。研究电池全生命周期内温度场、电流场、力场等环境因素对材料体积膨胀、应力积累、界面退化的作用机制，为电池设计提供失效预警指标。2、材料开发方面针对现有材料的性能短板，进行多体系材料复合、梯度设计以及表面修饰。通过设计硫化物-聚合物、氧化物-卤化物等复合体系，兼顾柔韧性、离子传导性与化学稳定性。通过在正极侧掺混使用耐高压电解质材料，在锂金属负极侧构造化学稳定的中间界面层，进行电解质层的梯度设计，维持高效离子传导并实现对高容量电极材料的兼容性。通过化学包覆、气相沉积等方式对材料表面进行修饰，优化离子传输、降低界面副反应、改善机械性能。随着AI技术的迅速发展，其在材料开发领域的应用也受到广泛关注，中国科学院院士欧阳明高认为，通过将AI运用于电解质材料筛选，可以将研发周期缩短50%以上，并大幅节约研发费用，使全固态电池更快走向实际应用。3、生产工艺方面结合材料体系开发，降低贵金属、稀土元素等高价原料用量，探索机械球磨合成、水系合成、氨辅助湿化学法合成、低温热处理等简化工艺、降低能耗的生产方式。针对干法成膜、等静压等关键技术，开发合适的粘结剂与混料工艺，优化压力参数，实现电解质与电极的致密接触，研发连续化生产设备提高效率。结合3D打印等新型加工方式，探究电池的一体化制备技术，开发规模化生产设备。
来源：双碳情报
磷酸铁锂电池市场热潮涌动
未来，随着技术进步与市场拓展，磷酸铁锂电池关键技术指标将得到进一步提升，市场份额有望持续增长，并在全球范围内发挥更加重要的作用。在储能、新能源汽车等多领域需求带动下，磷酸铁锂电池订单迎来爆发期。近期，龙蟠科技、德方纳米等多家国内外厂商纷纷公布磷酸铁锂领域新动态，通过签订长期供货协议、全球化布局等方式进一步巩固市场地位。有业内人士表示，磷酸铁锂电池凭借其高安全性和成本优势，近年来愈发受到新能源市场青睐。未来，随着技术进步与市场拓展，磷酸铁锂电池关键技术指标将得到进一步提升，市场份额有望持续增长，并在全球范围内发挥更加重要的作用。市占率攀升今年以来，磷酸铁锂电池市场火热，相关企业合作、项目扩产动态不断。3月，亿纬锂能发布公告，拟向不特定对象发行面值总共为50亿元的可转换公司债。根据公司募集说明书，此次资金募集拟用于实施“23吉瓦时圆柱磷酸铁锂储能动力电池项目”和“21吉瓦时大圆柱乘用车动力电池项目”。1月，龙蟠科技公告称，公司控股企业锂源（亚太）签署了相关供应协议，自 2026年至2030年为客户提供磷酸铁锂正极材料，为期五年。事实上，在当前电池市场中，磷酸铁锂电池与三元锂电池为两大主流技术路线。近年来，磷酸铁锂电池在市场上展现出强劲攻势。以动力电池为例，中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示，今年1至2月我国动力电池累计装车量73.6吉瓦时，其中三元电池累计装车量15.0吉瓦时，占总装车量20.4%，累计同比下降23.3%；磷酸铁锂电池累计装车量58.6吉瓦时，占总装车量79.6%，累计同比增长199.9%。“三元锂电池装车量下滑，而磷酸铁锂的市占率持续攀高，主要原因在于磷酸铁锂电池综合性价比更高，能够降低生产成本。三元电池材料需要使用钴金属，成本偏高，同时安全性相对较低。”一位电池行业从业者在接受《中国能源报》记者采访时指出，“随着技术进步，近年来磷酸铁锂电池的能量密度和快充性能也在持续提升，竞争优势显现。”竞争日益激烈整体来看，当前磷酸铁锂电池已在全球范围内展现出强劲的发展势头。随着我国相关企业加速全球化布局，海外工厂陆续投产，磷酸铁锂产品出口量迎来爆发式增长。据海关总署数据，今年1月，我国磷酸铁锂出口量为1221吨，相比去年12月大幅增加34%，同比增加916%。值得注意的是，相较于国内成熟的产业链布局，海外磷酸铁锂产能规模相对较小，且中国企业凭借早期研发投入和技术积累，已形成显著先发优势。研究机构SNE Research此前表示，由于中国公司已经在磷酸铁锂电池市场占主导地位，预计中企将在一段时间里保持这一优势。上述从业者也指出：“从全球范围看，只有中国企业一直专注于磷酸铁锂系电池材料的研发与生产，对于计划采用磷酸铁锂电池的国外车企来说，中国电池厂商将成为其首选合作伙伴。”磷酸铁锂电池产业链出口增势显著，也反映出海外相关需求正持续扩大。值得一提的是，在看到这一市场前景后，不少此前主攻三元的日韩企业也已开始布局磷酸铁锂电池技术路线。例如，去年1月，韩国电池企业SK On宣布计划最早于2026年启动大规模磷酸铁锂电池生产，据悉，这是SK On首次透露磷酸铁锂电池战略和量产时间规划；去年12月，龙蟠科技发布公告称，旗下控股子公司常州锂源与韩国LG新能源修订了供货协议，供应26万吨磷酸铁锂正极材料。有分析人士指出，随着各国电池企业相继入局，磷酸铁锂行业的国际竞争或进一步加剧，技术创新和市场拓展将成为企业制胜的关键。不过，在磷酸铁锂市场化方面，中国企业目前走在前列，日韩企业还需花费时间以通过市场验证。实现互补发展在业内人士看来，随着海外市场对磷酸铁锂接受度的不断提升，以及生产工艺的日趋完善，未来中国电池企业想进一步扩大竞争优势，需进一步降本增效，提升精细化管理水平，持续开展工艺创新。事实上，三元锂电池与磷酸铁锂电池的技术路线之争已持续多年，业内有观点认为，三元锂电池将在部分市场与磷酸铁锂电池形成互补，两者共同推动新能源电池产业的多元化发展。厦门大学中国能源政策研究院副教授吴微向《中国能源报》记者表示，长期来看，磷酸铁锂电池和三元电池都能够在产业链的不同生态位中占据一定空间，但磷酸铁锂电池将占据主要市场份额。三元电池将主要集中于高端车型应用，而磷酸铁锂电池则能够覆盖高中低端车型与储能等不同领域。格林美方面此前表示，从可循环性来讲，三元电池可以实现资源完全回收利用，而磷酸铁锂电池只能实现锂的回收，铁、磷没有回收的经济价值，磷酸铁固体废物需要实施填埋。“每种电池技术路线都有各自的优缺点，比如三元锂电池在低温环境中的性能表现相对磷酸铁锂电池更为出色，能够保持较好的电量输出。”上述从业者指出，“总体来看，电池的能量密度、可回收特性等多项指标很难实现全面突破，而且这些指标相互重叠、交叉，因此预计未来多种电池将并存发展，适用于不同领域。”
来源：中国能源报
让电池“返老还童”！下一代锂电池研发中国方案“新鲜出炉”
现实生活中，热胀冷缩、电池反复充电使用会逐渐老化等现象都是众所周知，但周知中蕴藏的未知总是吸引科学家们关注和探索。实现电池“返老还童”最近，中国科研团队通过持续探索研究并联合中外合作伙伴发现，下一代锂电池高比容量富锂锰基正极材料在受热时会“收缩”，可以帮助老化的电池恢复电压，实现电池的“返老还童”，从而为开发更智能、更耐用的下一代锂电池提供了全新思路。研究团队通过深入分析，揭示富锂锰基正极材料的受热收缩特性与电池工作机制之间的内在联系，并提出利用这一特性让老化电池恢复性能的创新方法。这一研究成果不仅为高比能电池技术的进一步发展提供了科学依据，还有望改变未来电池的设计和使用方式。这项锂电池材料领域的突破性进展，由中国科学院宁波材料技术与工程研究所(宁波材料所)动力锂电池工程实验室研究团队与美国芝加哥大学等中外科研同行共同完成，相关研究成果论文以“电池材料的氧活性与负热膨胀性”为题，北京时间4月16日夜间在国际学术期刊《自然》上线发表。《自然》期刊审稿人评价称，实现电池“返老还童”的研究成果，不仅推动电池领域基础科学进展，其原创性和普适性也为功能材料的设计提供了新的指导原则，具有重要的跨学科意义。聚焦富锂锰基正极材料论文通讯作者、中国科学院宁波材料所刘兆平研究员指出，要更大限度地提高电动汽车、电动航空器等的续航里程，就必须发展下一代高比能锂电池技术，因此，发展高比容量、高电压正极材料以提升锂电池的能量密度成为研究热点。而富锂锰基正极材料具有氧阴离子氧化还原的额外容量，其放电比容量高达300毫安时每克(mAh/g)，远超目前商业化应用的磷酸铁锂和三元材料等正极材料，可直接将电池能量密度提升30%以上。同时，富锂锰基正极材料具有显著成本优势。所以，富锂锰基正极材料是公认的下一代锂电池正极材料方向，现已成为正极材料领域主要研究方向之一。虽然富锂锰基正极材料拥有超高的放电比容量，但它作为一种氧活性正极材料，在实际使用中还存在一个严重的问题：经过多次充放电后，富锂锰基电池的电压会逐渐下降，出现所谓的“老化”现象。这使得富锂锰基电池目前仍然难以获得实际应用。如何让这种富锂锰基电池既保持高能量密度又能长期稳定工作，由此成为科学家们亟待解决的难题。揭示“受热收缩”特性如何有效解决这一问题？论文第一作者、中国科学院宁波材料所邱报副研究员介绍说，在本项研究中，研究团队揭示出富锂锰基正极材料的有趣性质：它在受热时反而收缩，即“负热膨胀”。研究发现，对富锂锰基正极材料进行适当升温可以消除外部应力对材料结构的影响，使材料从无序状态恢复到更稳定、能量更低的有序结构。在这个过程中，该正极材料的原子排列变得更加紧密，导致体积缩小，从而表现出“受热收缩”的特性。特别是通过调节该正极材料的氧活性，可以灵活控制其热膨胀系数，使其在正、零、负之间切换。富锂锰基正极材料及基于富锂锰基正极和硅碳负极的高比能锂离子电池(图中车辆为模型)。中国科学院宁波材料所 供图这一发现不仅为量化富锂锰基正极材料的结构无序提供了新方法，还帮助研究团队设计出一种“零热膨胀”正极材料。这种新型正极材料在温度变化时几乎不会发生体积变化，有望解决因温度波动导致的锂电池寿命缩短等问题，为下一代高比能锂电池技术的发展提供了新的可能性。研究团队还发展出一种新方法，可以通过电化学手段让老化的富锂锰基电池“返老还童”。这种方法利用了电化学和热化学驱动力的相似性，将富锂锰基正极材料从结构无序、不稳定的状态“重置”回接近原始的结构有序状态，就像让电池“恢复青春”一样。材料设计“按需定制”基于此，研究团队提出一种简单的修复策略：通过让富锂锰基电池在不充满电(如30%的电量)条件下持续循环数次后，可以使电池的平均放电电压恢复到接近100%，同时修复富锂锰基正极材料的结构损伤。这一发现为延长富锂锰基电池的寿命提供了新思路：通过智能调控充电策略，可定期修复富锂锰基正极材料的结构问题，进而显著延长电池的使用寿命。刘兆平表示，研究发现，材料结构的“混乱”和“有序”并非完全对立，而是可以相互转化。这就像硬币的两面，科学家们正在研究如何控制这种转化规律，从而在微观尺度上设计出更高效、更耐用的富锂锰基正极材料。他透露，随着先进实验技术和人工智能的结合，材料设计正朝着“按需定制”的方向发展。未来，电动汽车、电动航空器等的锂电池不仅能够实现更长的续航能力，还可以通过这种“返老还童”手段实现超长寿命，使锂电池可以像“永葆青春”一样持续使用。(完)让电池“返老还童”！下一代锂电池研发中国方案“新鲜出炉”
来源：中国新闻网
锂离子电池石墨负极材料迎来快速增长
针状焦作为一种高端石油焦，是由炼油副产品油浆深加工而来，对用好有限的石油资源、实现提质增效有着重要意义。近年，新能源产业，尤其是锂电池产业快速发展，针状焦产品在传统的金属冶炼行业外又开辟了一大新兴市场，即作为动力电池和储能电池负极材料的原材料被广泛使用。目前新能源产业发展迅速，为以针状焦为主要原料的石墨负极产品带来增量，预计在2030年前针状焦市场规模增长超过36%。但该产业也存在不少潜在风险，针状焦生产企业应当紧跟市场，以下游客户为中心，生产客户需求的产品；注意负极厂商的分布范围，提前规划和布局原料、生产、物流供应以降低成本；关注竞品的替代情况及颠覆性技术发展情况，适时调整战略。本版文字由 中国石化经济技术研究院 许以欣 提供 图片由 王建慧 提供知识链接•什么是锂离子电池负极材料？近年来，受政策鼓励和市场选择双重影响，新能源行业，尤其是新能源汽车和储能行业实现了长足发展。其中，锂离子电池的发展势头最为强劲。在锂离子电池产业链中，负极材料是重要组成部分。在电化学反应中，负极材料是锂离子的载体，负责在充电过程中储存锂离子，并在放电过程中释放锂离子，从而实现电能的储存与转换，其性能直接影响锂离子电池的容量、能量密度、充电效率、循环性能及安全性等核心指标。•什么是针状焦？针状焦是一种人造石墨材料，为一种外观银灰色的多孔固体，有明显纤维状或针状纹理走向，具有低热膨胀系数、低硫、低灰分、低金属含量及易石墨化等优点。根据所使用的生产原料不同，针状焦分为油系和煤系两种。由于油系针状焦具有明显的环保优势，且技术实施难度较小、生产成本低，成为主流针状焦品种。现阶段，国内油系针状焦的生产均以延迟焦化工艺为基础。•针状焦如何应用于锂离子电池负极材料？一般情况下，锂离子电池的正极活性物质是磷酸铁锂或者镍钴锰酸锂，负极则采用石墨。而生产石墨负极的原料主要是石油炼制副产品石油焦和针状焦。其中，针状焦结晶度更高，更易被石墨化，故更加受电池厂商，尤其是注重稳定性的动力电池厂商青睐。目前，市面上80%以上的负极材料使用人造石墨。但随着电池行业不断发展及绿色低碳转型，使用天然石墨及硅等其他材料的负极在各自领域也表现出竞争力。锂离子电池石墨负极材料迎来快速增长新能源产业快速发展使锂离子电池迎来增量市场，需求量迅速增加，增速和市场规模都已远超传统消费级电池市场，带动负极石墨材料的需求水涨船高。锂离子电池与传统铅酸、镍氢、镍镉充电电池相比，在能量密度、寿命、环保性等方面均存在优势，工业化成功后很快占据蓄电池市场的主导地位，并且随着电子产品和新能源汽车性能提升，高性能锂电池的需求一直在攀升。正极材料由于成本占比最大、对电池性能影响最深远，科研机构和企业研究较深入。目前已有多种材料被证实具有商业价值，如钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂。不同正极材料性质有所差异，其产品根据各自不可替代的特点，应用于不同场景。相比而言，负极材料的种类和选择较少。锂电池发展初期，曾尝试使用金属锂作为负极，金属锂是理论上能量密度最大的负极材料，但剧烈的电化学反应让电池在几个循环后就失去充放电能力。科学家不断探索新负极材料，在容量和循环性能中寻找平衡点。1985年，日本化学家吉野彰制作出第一个锂盐-电解质-碳负极的现代锂离子电池原型，因此获得2019年诺贝尔化学奖。现今人们仍在不断摸索新的电池结构，但在锂电池中大规模商业化应用的负极材料仅石墨一种。近年来，新能源产业快速发展，锂离子电池迎来增量市场，需求量迅速增加，增速和市场规模都已远超传统消费级电池市场，带动负极石墨材料的需求水涨船高。根据工业和信息化部的数据，2023年我国锂电池产量超过940吉瓦时，比上年增长25%，其中动力和储能电池出货量分别为675吉瓦时和185吉瓦时，占锂电池下游应用90%以上的市场份额。据中国汽车工业协会统计，2024年，全国新能源汽车销售1286.6万辆，比上年增长35.5%，占汽车新车总销量的40.9%。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，2024年我国动力电池累计装车量548.4吉瓦时，比上年增长41.5%。据国家能源局数据，截至2024年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达73.76吉瓦，较2023年底增长超过130%。新能源汽车和新型储能行业双繁荣带动锂离子电池负极材料快速增长。针状焦应用从冶金扩大至新能源产业在新能源产业蓬勃发展之前，针状焦主要终端应用是制作石墨电极。随着针状焦石墨化研究不断深入，其在冶金产业之外的应用场景被打开，逐渐开发成为生产锂电池负极石墨的原材料。针状焦全称针状石油焦，是一种结构和性能较为特殊的石油焦。针状焦由多环芳烃化合物脱除杂质和原生喹啉不溶物后经液相碳化制得，外观具有金属光泽，内部为层状结构，具有取向性好、导电、导热性好的特点。石油焦是炼油的副产品，为延迟焦化单元生产，其中普通石油焦对进料几乎没有限制，原料可包括减压渣油、催化油浆等一切重油。但针状焦对原料有一定要求，常以优质催化油浆为原料，且在焦化反应前对原料进行预处理，以满足对芳香烃和饱和烃含量的要求。在新能源产业蓬勃发展之前，针状焦作为具有优异物理化学性能的炭素材料，已经形成了一套完整的产业链。其主要终端应用是制作石墨电极。石墨电极是短流程电炉炼钢的重要元件，品质直接影响炼钢成本、效率和加工质量。对石墨电极的研究，客观上促进了高端针状焦产品的发展。随着针状焦石墨化研究不断深入，其在冶金产业之外的应用场景被打开，逐渐挖掘出作为生产负极石墨原材料的潜力。石墨负极又随着新能源产业的腾飞而快速发展，针状焦石墨化市场进一步扩大，产业链需求推动创新链，针状焦，尤其是用于制作负极材料的高端针状焦被逐渐重视。石墨负极材料市场规模仍有较大增量在新能源产业不断发展的推动下，石墨负极产品市场规模预计仍有较大增量。其中主要贡献者是以新能源汽车为主的动力电池产品，其次是随光伏/风电等绿电产业发展的储能电池产品。相比之下，曾在数年前占据主导地位的用于3C数码产品蓄电池的消费级电池产品，市场占比由于规模并未扩大反而下降。历史数据显示，动力电池出货量与新能源汽车销量呈现较好的线性关系。新能源汽车自2019~2020年开始呈爆发式增长趋势，渗透率不断提高，2024年实现持续提升。除了政策鼓励因素，汽车驾驶体验不断提高、汽车与智能化驾驶更适配及低廉的驾驶成本等因素，使得新能源汽车产品在与传统化石能源汽车对比中占据优势，且该优势预计在中长期将得以保持。储能电池需求也推动了锂离子电池快速增长。风光等清洁能源具有时空分布不均匀的特质，随着我国清洁电站装置的投放，电网调节和调度电能的能力显得愈加重要，储能站的建设已成为必要选项。与新能源汽车发展趋势类似，储能行业也经历了爆发式增长。预计2030年我国储能电池产量将增至369吉瓦时，较2023年增长99%。消费级锂离子电池曾是锂电池消费主力，主要应用产品包括笔记本电脑、手机和照相机等。近年来，随着电子消费品新增需求量的饱和及产品更新换代趋于稳定，产量数据基本平稳。当前消费级电池主要应用产品包括照相/录像机、笔记本电脑和智能手机，其中照相/录像机产量呈下降趋势，而笔记本电脑和手机分别在2012年和2016年达到高点，之后产量周期性波动；智能手表、智能眼镜、智能门锁等智慧家居和高端电子产品将保持增长，但单产品对电池容量需求较小，增量贡献有限。在包括动力电池和储能电池的新能源产业强势发展的带动下，锂离子电池产销量将爆发式增长。预计2030年总出货量可达1771吉瓦时，较2023年增长约88%。随着电池总出货量基数变大和行业成熟化，电池市场增速将逐步放缓并进入平稳增长期。石墨负极材料需求也将随锂离子电池需求总量增长而增长。预计至2030年石墨负极总需求将超过244万吨，其中人造石墨负极材料需求增长至195万吨。在负极、高端产品中占比不变的情景下，针状焦原料需求将增至99万吨，增长率将超过36%。下游需求主要是以新能源汽车为主的动力电池产品，其次是随光伏/风电等绿电产业发展的储能电池产品，用于3C数码产品蓄电池的消费级电池产品市场占比有所下降。针状焦在电池负极产业 面临竞品挑战天然石墨负极材料具有较大的成本优势且导电性、导热性、润滑性和可塑性更优；硅基负极材料在充放电中可保持较为稳定的结构，提供良好的接触介质，改善锂离子在负极界面处的传输过程。•天然石墨负极材料在负极材料选择中，人造石墨占据大多数，但不可忽视的是，天然石墨也占据一定的市场份额，且随着电池行业的发展也保持不小增量。根据矿石种类的不同，天然石墨可分为隐晶质石墨和晶质石墨。隐晶质石墨不具有工业应用价值；晶质石墨包括鳞片石墨和致密块状石墨，其中鳞片石墨是天然石墨产品最重要的原材料。我国是天然鳞片石墨资源最丰富的国家，晶质（鳞片）石墨储量达8100.8万吨，主要分布在黑龙江、内蒙古、吉林、福建、陕西等省区。我国也是天然石墨材料的最大生产国和出口国。2023年，我国天然石墨产量占全球77%，其中，约有76%是晶质石墨。天然石墨负极材料与人造石墨负极材料在生产流程上有所不同，最大区别在于是否需要进行石墨化工序。人造石墨由于原材料针状焦不具备石墨结构，需要人为制造高温环境促使晶体生长；天然石墨本身具有石墨结构，且较为优质的鳞片石墨本身的石墨化程度甚至高于经过高温处理的人造石墨，因此可以不采用或者以较低要求采用石墨化工序，故而以天然石墨为原料具有较大的成本优势。虽然天然石墨有着成本上的优势，但是其在石墨负极材料产业的占比远不如人造石墨。原因主要有：一是在目前技术条件下，天然石墨产品的部分关键性能逊色于人造石墨产品；二是天然石墨的供应增长较慢，难以满足快速增长的负极材料需求。天然石墨与人造石墨相比并非性能完全落后，而是优缺点有所不同。由于天然石墨晶体结构更加理想化，导电性、导热性、润滑性和可塑性都优于人造石墨。但天然石墨比人造石墨含有更多的其他元素杂质，纯化过程技术难度更高，而且天然石墨材料具有更强的各向异性等特征，可能严重影响天然石墨产品的稳定性，在锂离子电池负极应用表现为具有较差的可循环性能和比较低的充放电倍率，而这两点在快速发展的动力电池和储能电池领域，比负极材料的比容量密度更为重要。因此在锂电池厂商综合考量电池性能时，天然石墨负极难以展现其优势，主要被用于对循环性能和快充性能要求不高的低端电池。尽管当前天然石墨在新能源领域负极材料的应用尚不能和人造石墨相媲美，但差距有缩小趋势。一是随着生产工艺不断进步，天然石墨性能劣势可能缩小。2024年9月，中国五矿集团子公司五矿石墨已攻破高温纯化关键技术，成功开发出纯度达到99.99995%以上的超高纯石墨产品。高纯度天然石墨将可能在保持天然产品优势情况下缩小与人造产品在循环性能上的差距。二是由于不需要高能耗石墨化步骤，天然石墨具有成本和低碳的优势。虽然矿物开采同样会带来粉尘、废液等污染，但其生产的二氧化碳排放指数远低于人造石墨。据加拿大北方石墨公司2021年的研究报告，人造石墨二氧化碳排放强度约为天然石墨的3倍。考虑到全球碳关税、碳市场的不断完善，我国“双碳”目标的推进及地缘政治的不确定性，人造石墨可能面临碳税的政策风险。•硅基负极材料硅基材料是电池负极产业又一不可忽视的发展方向。纯硅材料具有比碳材料更高的理论比容量，但在电化学反应中，硅负极很容易产生体积膨胀，使电池材料在循环过程中粉化，造成负极与电解液接触不良，导致电池失效。该现象随着电池循环次数增加会愈加严重，限制了硅负极的应用。目前为解决这一难题，研究人员尝试了各种办法，包括将硅材料非晶化、纳米化及掺杂改性等，其中最为重要的一种办法为制成硅碳（Si/C）复合材料。Si/C复合材料原理在于碳材料在充放电中可保持较为稳定的结构，且电子和离子电导率均较高。在复合材料中碳原子可作为导电网络提高负极的导电性，在充放电过程中提供良好的接触介质，改善锂离子在负极界面处的传输过程。目前，Si/C复合材料是唯一被商业化应用的硅基负极材料，市场已有较大增长。虽然当前环境下石墨负极，尤其是人造石墨负极蓬勃发展，但各大产品供应商仍在积极开发硅基材料，贝特瑞新材料集团股份有限公司已建成深圳、惠州硅基负极基地，上海璞泰来新能源科技股份有限公司拟于2025年在芜湖建成硅基负极材料工厂。
来源：中国石化报
