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各家动力电池技术进展如何？
目前动力电池技术的进展如何？2021 年 6 月 30 日，由长城汽车主办的 " 引领低碳转型 驱动绿能战略——长城汽车第 8 届科技节碳中和论坛 " 在保定电谷国际酒店举行。会上，长城汽车邀请了宁德时代和国轩高科相关领导进行分享，再加上长城控股体系下的蜂巢能源，刚好可以理一下主流代表企业在电池各项代表技术上的进展情况。《电动汽车观察家》从电池材料体系、固态电池技术进展、集成化路线、长寿命、低温性能、快充情况、智能化等多角度探讨动力电池技术的进展。1、材料体系演进从去年来，磷酸铁锂电池占比大幅回升，低钴、无钴电池和固态电池的消息也是此起彼伏，电池技术仍在小幅快速迭代。（1）磷酸铁锂仍有前景宁德时代新能源科技有限公司技术副总裁、工程总监项延火表示，宁德时代规划三代磷酸铁锂电池，支撑电动汽车的续驶里程 400 — 600+ 公里。目前宁德时代的磷酸铁锂电芯能量密度在 180-200Wh/kg 区间内，体积能量密度可以做到 350-450Wh/L，下一代磷酸铁锂电芯的能量密度在 210-230Wh/kg，体积能量密度在 450-500Wh/L 之间。宁德时代化学体系路线图深耕磷酸铁锂的还有国轩高科。1 月份，国轩高科在第十届科技大会暨供应商大会上发布，单体能量密度达到 210Wh/Kg 磷酸铁锂的软包电芯，当时的规划是明年量产。国轩高科主要采用了自主研发高性能 LFP 正极材料、硅负极材料，以及预锂化技术之后的成果。甚至，国轩高科宣称其磷酸铁锂电芯已超过了常规 NCM523 电池的水平，接近 NCM622 的能量密度。但是它更加安全，市场应用前景更加可观。虽然蜂巢能源是以三元电池技术亮相市场，但是如今其在磷酸铁锂电池领域的布局占比也很大。根据蜂巢能源董事长兼 CEO 杨红新的预测，明年蜂巢能源磷酸铁锂电池的产量占比大概在 40% 左右，与三元占比基本差不多。在长城科技节的展厅里，从蜂巢能源的电芯技术路线图看，2020 年底，他们已经做到磷酸铁锂正极 + 石墨负极 170Wh/Kg 的能量密度，2022 年做到 200Wh/Kg，2023 年负极通过添加硅可以做到 230Wh/Kg。蜂巢电芯技术路线图可见，主流电池企业都有深耕磷酸铁锂电池的规划。（2）三元低钴、无钴化发展与磷酸铁锂电池不同，三元电池的主要瓶颈是价格，降低价格起伏最大的钴是企业的共同愿望。宁德时代也有无钴电池的规划，不过从宁德时代会上的 ppt 上看，其无钴的亮相会在 2024 年左右，能量密度要做到 250Wh/kg 以上。合肥国轩高科动力能源有限公司高级副总裁徐兴无则认为钴还是必要的，" 镍是提高容量的，钴是稳定结构，提升导电性能，用锰来取代钴的话电导率比较低，综合能量密度不高，循环也不太好他们希望找到一个平衡点，降钴但不是降到零。"徐兴无将这种低钴材料电池称为多元低钴的三元材料，降钴提锰，目标是将钴降到 1% 的水平，基本上维持现有的性能没有太大变化，或者说不能太差。在无钴电池方面，进展最快的当属蜂巢电池。他们无钴电池搭载的车型 8 月份成都车展就会发布。这也是全球第一款搭载无钴电池的整车。此外，蜂巢正在为长城开发两款无钴电池，明年各家车企加在一起会有 4-5 款车型使用无钴电池。蜂巢无钴 " 短刀片 " 电池2、固态电池应用仍有距离从技术路线上看，再远一点最可能落地的是固态电池。不过，宁德时代方面希望推出的是全固态电池，所以他们认为全固态电池真正量产是时间点在 2028 年或者 2030 年。项延火表示，在此期间，他们也在研究其他技术，例如无稀有金属电池和锂空电池技术等。国轩高科在固态电池方面也有布局，不过徐兴无也坦言，难度很大。" 完全靠固态电池，导电率还没有达到液态的水平，界面很难解决，所以采取折中的办法。"折中的办法就是固液混合的电解质，或者说是半固态电池，业内大部分企业的固态电池都处于这一阶段。目前国轩高科半固态电池主要于以安全为主，性能方面能够做到 610Wh/L、300Wh/kg、循环 1000 次的程度，安全性可以满足高端客户的需求。资料来源：国轩高科 ppt2023 年，国轩高科进入高性能固态电池发展阶段，目标是 2025 年后做出能量密度方面超过 800Wh/L、超过 400Wh/kg、循环 800 次的全固态电池，采用富锂材料、硫系或其他正极材料，负极方面采用锂负极及界面修饰技术。蜂巢能源也在研发全固态电池。" 硫化物，氧化物两个体系都在做，但说实话挑战非常大。" 杨红新说。根据蜂巢无锡 118 创新中心展示的宣传图片，他们的计划是 2021 年底产出第一代、复合电解质固态电池，能量密度在 250-300wh/kg，2030 年底做出第四代、全固态电解质的电池，能量密度在 450-500wh/kg。蜂巢固态电池规划蜂巢虽然也有半固态电池产品的技术储备，但是杨红新表示，对于半固态电池的商业化前景还无法判断。" 现在我们找不到半固态电池的核心卖点在哪里。"3、集成化路线：殊途同归除了电池材料，电池集成技术也在不断发展。项延火介绍说，在 2019 年之后，宁德时代大部分产品都是采用 CTP 集成技术，分别开发出了能量密度180-200Wh/kg 的电池系统。从远期来看，宁德时代是希望将电芯和底盘集成在一起。" 第一代 CTC 集成产品预计在 2025 年前后进行量产，更智能化 CTC 产品预计 2028-2030 年左右推出市场应用。"宁德时代电池系统集成化路线图蜂巢能源也采用 CTP 集成技术，原理与宁德时代基本相似。蜂巢能源对外宣传的数据是，与传统 590 模组相比，蜂巢 CTP 第一代减少 24% 的零部件，第二代成组效率提升 5-10%，空间利用率提升 5%，零部件数量再减少 22%。长城汽车 PACK 集成路线图同样根据长城科技节上的展览，长城汽车公布的 PACK 集成技术路线图看，他们在 2021 年左右就将实现采用蜂巢 " 刀片电池 " 的 CTP 技术，到 2023 年中实现第一代 CTC 技术，2026 年实现 PACK 与整车深度集成，电池包能量密度可达 300+Wh/Kg。这意味着同样体积的乘用车，续航里程比现在大约翻一倍。国轩高科的集成技术与这三家有所差异。国轩高科的技术叫做 JTM（Jelly Roll to Module，从卷芯到模组），是直接用卷芯放在模组里面，一次完成制作。徐兴无表示，这种工艺非常简单，成本低，制造过程简单，易形成标准化。不管走大众 MEB 平台，还是适度柔性大模组概念，都能适用。" 就像变形金刚，基本上 95% 都能够通过我们这种方式做到刀片电池的水平，他们的能量密度我们也能达到，殊途同归。"JTM 的最大不同，就是从卷芯直接到模组的一体化制造技术。JTM 产品采用了特殊材料和工艺制作的塑壳，以及更加高效集成的成组技术，使它以简单设计的合成理念，真正实现了从原材料，直接制备模组或电池包的最终目的。国轩高科 JTM 电池4、长寿命电池锂离子电池在使用过程中面临的一大问题就是衰减严重。宁德时代在技术研发方面，也在致力于推出超长寿命电池。2020 年 6 月，宁德时代对外表示，其研发出了电池采用自修复长寿命技术，可实现 16 年超长寿命或 200 万公里行驶里程，成本较现有电池增加不到 10%。这种电池在循环 1500 次之后，仍然是 " 零 " 衰减。宁德时代长寿命电池项延火表示，宁德时代打造超长寿命技术，为的是解决续航里程痛点，实现产品保值和增值。徐兴无也表示，国轩高科目前也在研发循环寿命在 1 万次以上的长寿命电池。他也认为，这为电池的梯次利用留下了巨大空间。蜂巢能源在长寿命电池方面没有较多的宣传，不过其去年发布的款无钴电芯，其中 E 平台的电池主要应用在中等里程车型中，电芯循环寿命可达到 4000 次以上。蜂巢的无钴电池可支持电动汽车行驶 800 公里以上，使用寿命超过 15 年 120 万公里。5、低温性能对于动力电池的另一个弱点，低温性能差，也是这些企业着力攻克的技术之一。项延火介绍说，他们通过电芯性能的提升，可以使电池在功率、能量保持率上都有所提升，可以提升 5%-8% 的叙事里程。此外，宁德时代还会在系统层面叠加自加热技术，实现 2~5 度每分钟的速热，这样的话能够在 -30 度的环境下，只消耗四五个点的电量，达到与常温接近的电池系统的能量。宁德时代电池加热技术国轩高科低温性能的改进，主要集中在前沿电解液的开发上。在国轩高科第十届科技大会上，其工程研究总院院长蔡毅就透露了，国轩高科在新电解液配方上的进展，" 国轩新电解液配方能够提升铁锂电池低温性能超过 20%；三元电解液新配方能够帮助高温直流内阻下降 10%；前沿凝胶电解质已经通过客户安全针刺实验。"不过蔡毅表示，电解液项目成果需要两年后才能看到。蜂巢没有集中介绍过低温性能，但是杨红新透露，之所以推出磷酸铁锂，也是因为它的低温性能比此前已经大为改善。另外，蜂巢也在研发一项电池加热技术，将有效改善低温性能。6、快充：10 分钟 400 公里消费者对电动汽车的诉求，是能做到与燃油车类似的体验，因此在充电速度上，希望能够快一点，再快一点。宁德时代目前在快充产品上，已经开发了 2C-5C 系列的产品，2C 的产品实现能够实现 20 分钟、4C 的产品就能够实现 10 分钟，5C 的产品可能就 5~8 分钟，就能够跑要 400 公里的诉求。宁德时代超快充技术蜂巢能源正在开发快充型产品，寿命提升 33%，能量密度也可以得到提升，充电时间缩短 62%。而且，" 这款产品最快也会在 2022 年初就会上市。"蜂巢的快充，为了满足 10 分钟的快充目标，蜂巢能源在电池体系上进行了大量技术优化，例如前驱体定向生长精准控制技术、多梯度立体掺杂技术、柔性包覆技术等多种技术，并结合电解液的改进和仿真等技术制定出最优的快充策略。蜂巢还将继续加大快充电池的研发，计划未来提升电池能量密度至 250Wh/kg，电池容量大于 160Ah。7、智能化电池管理系统要实现电池的更方面均衡，还要有一个智能的电池管理系统。在这方面，宁德时代和蜂巢能源都有一些成果对外展示。宁德时代打造的数字化电池（iD-PACK），包含智能算法、电池包模型分析、域控制器、残值评估、数据存储、车云结合，将动力电池的全生命周期纳入管理。宁德时代 iD-PACK蜂巢能源则是建立了蜂云平台，来做电池安全监控。目前，这一平台由蜂巢能源联合清华大学开发，提前 2 个月的预警内短路，保障电池系统安全，并对电池进行云端析锂分析、云端缺陷电池分析和残值评估。杨红新介绍，这一平台目前监控了 9 万辆电动汽车，分析数据超过 16 亿条，具备 20 多项监控项目。整体来看，三家电池企业的技术进展大致相同，只是在某些技术领域各有侧重。相同的是，三家企业对磷酸铁锂的前景非常看好、对固态电池都表示了乐观但谨慎的态度；但是对电池是否要做到无钴存在一定分歧，在长寿命、快充、低温等瓶颈技术上，都在各自擅长的领域内攻坚克难。
来源：电动汽车观察家
全球求解动力电池回收利用难题
在电动汽车快速发展的同时，大量动力电池开始不断退役。这些电池如何回收利用以减少对环境的污染，成为各国正在面对的紧迫问题。同时，在生产动力电池所需金属等原材料日益紧缺的当下，不少大型汽车厂商和初创企业也在抓紧布局，希望动力电池回收利用能够成为应对供应短缺的有效途径，各方均寄望相关产业能够加速发展。动力电池产能迅速扩大随着电动汽车销售的快速增长，以及汽车生产商面临由燃油车向电动汽车转变的压力不断加大，全球不少国家和地区均在加快动力电池产能的布局。目前，美国正计划在2030年之前实现大部分美国制造的汽车转变为电动汽车，在2040年完全淘汰燃油车。欧洲环保团体运输和环境组织的一份报告称，如果欧盟引入更加严格的温室气体排放监管政策并为充电桩建设提供足够支持，在2035年之前欧洲的新车销售将全部转变为电动汽车。根据市场研究公司Markets and Markets的数据，锂电池的需求在过去五年迅速增长，2025年相关市场规模预计将从2020年的442亿美元增长至944亿美元，电动汽车发展将是主要的驱动力。欧洲各国政府目前正在加大力度支持动力电池项目的发展，以确保未来仍然可以保持在汽车制造领域的优势地位。据法新社报道，根据运输和环境组织的数据，欧洲目前正计划新建38座超级电池工厂，年产能预计总共将达到1000千兆瓦时，投资额将达到400亿欧元（约合480亿美元），2029年至2030年将能实现计划产能。不少大型汽车制造商也在不断加大对动力电池的投资。据法新社报道，德国大众汽车近期已经向瑞典初创企业Northvolt公司投资23亿欧元，并计划新建另外五座动力电池工厂。新汽车巨头斯特兰蒂斯公司目前正在建造两座动力电池工厂。美国电动汽车厂商特斯拉也计划在柏林新建动力电池超级工厂，预计2030年之前的产能将会达到250千兆瓦时。原材料供应或将短缺动力电池工厂的大量建设将对金属等原材料的供应提出更高要求，汽车生产商必须设法保障生产电池所必需的原材料的供应。据了解，动力电池占据着电动汽车大部分成本，而锂、镍、钴等主要金属又占据着动力电池大部分成本。欧盟委员会预计，到2030年，对锂的需求将增长18%，对钴的需求则将增长五倍。考虑到需求的大幅增长，有一些国际机构已经在预警相关矿物原材料未来将面临短缺。国际能源署日前表示，各国政府需要确保清洁能源技术所需的关键矿物原材料的供应，否则可能面临供应瓶颈，损害电动汽车、风力发电等项目的发展。国际能源署的报告称，从锂、镍、钴、锰、石墨等生产电池所需的原材料到生产电动汽车发动机和风力涡轮机的稀土元素，清洁能源需要众多种类的原材料，而每一种矿物原材料所面临的问题都不相同。国际能源署称，总的来说，能源领域对于关键矿物原材料的需求在2040年之前将增长6倍，目前全球不断增强的气候变化应对行动与关键矿物原材料的供应正越来越不成比例。国际能源署的报告建议，各国政策制定者应采取行动确保关键矿物原材料的稳定供应，并制定长期的减排目标。该机构还建议各国政府促进新技术的发展，并更多投资回收领域以缓解主要的供应压力。美国白宫近日明确表示，必须与盟友一起确保生产电动汽车所需的金属等原材料的供应，在国内进行处理时也需要考虑到环保等因素。据路透社报道，相关举措包括通过美国国际开发金融公司扩大投资电动汽车金属项目，以及采取新措施来支持从电池回收中获取供应。拜登政府还将成立工作组来确定动力电池中所使用的矿物质可以在哪里被生产和处理。美国能源部已经获准通过“先进技术车辆生产贷款项目”投资170亿美元来支持相关的项目，将聚焦电池制造商融资、关键矿物质回收和处理等领域。报道称，确保铜、锂等动力电池原材料的供应是拜登庞大电动汽车发展计划目前遇到的主要障碍之一，目前美国国内的采矿项目正面临着广泛的监管障碍和环保方面的阻力。欧盟委员会副主席马罗什·谢夫乔维奇3月份表示，在动力电池生产方面，欧洲应当努力实现战略独立性，希望欧洲可以在2025年以前实现自给自足。据法新社报道，目前欧洲正在研发的新一代动力电池技术，希望降低对锂离子电池技术的依赖，欧盟委员会今年1月已投资29亿欧元支持相关研发。欧洲还希望建设更加环保的电池工厂，欧盟官员目前正在制定相关标准，以规范电池原材料的提取以及废旧电池如何回收等。不过，惠誉咨询公司的分析师奥利弗·蒙蒂克认为，欧洲或许要到2040年才能建立起一个“涵盖大部分电池原材料在欧洲提取、精炼、处理、生产的完整的闭环供应链”。蒙蒂克表示，尽管德国和捷克拥有可持续的锂金属储量，但是欧盟仍然应当从可靠的合作伙伴那里获取供应，以确保供应安全。电池回收需加速发展动力电池被认为是决定电动汽车行驶里程和性能表现的关键因素之一，但随着使用年限的增加，其性能将出现明显的下滑，所需充电时间将延长且行驶里程会缩短。有业内人士表示，目前动力电池的推荐使用年限一般是5至10年。随着大量电动汽车已经投入使用，不久的将来需要更换的动力电池数量将会迅速飙升，环境保护和资源再利用的需求将快速增长。有专家表示，对于一些还能够使用的动力电池，可以用于其他要求得以降低的场景，比如用于能量储存系统（ESS）。对于不能够继续使用的动力电池，则可以考虑进行回收，再利用其中的金属元素等资源。目前，开采和加工生产电动汽车所需的锂、钴和镍等金属往往需要跨越数个大洲，运输距离经常超过2000公里。因此，回收和利用废旧电池中的原材料是一种更加高效和可持续的方式，能够有效减轻发掘新矿、开采和加工处理等领域的负担。汽车和电池制造商以及一些初创企业已经在探索各种处理废旧动力电池的方法，一些新的产业和商业模式正在形成。据美国CNBC报道，特斯拉前首席技术官（CTO）施特劳贝尔在2017年创立了Redwood Materials公司，该公司聚焦于处理电子垃圾，其业务包括回收利用废旧电池，然后向汽车制造商和电池生产商提供从中提取的原材料。该公司位于美国内华达州的首个回收处理工厂已经开始运转，能够回收利用废旧电池中95%的镍、钴、铝和石墨，以及超过80%的锂。施特劳贝尔表示，面对动力电池需求的快速增长，目前的原材料供应将难以满足需求，必须加快“食物链顶端领域”的投资，比如原材料的开发和回收利用等领域，而回收利用是一种非常高效的途径。在盈利问题上，施特劳贝尔表示，公司目前仍然处于发展的初期，投资设备和技术仍然需要消耗大量的资本，但从长期来看，随着技术和规模的不断改善，公司的业务将会实现非常可观的利润。据媒体报道，LG能源解决方案公司和通用汽车的动力电池合资企业Ultium Cells将与电池回收公司Li-Cycle合作，从今年开始回收电池。Li-Cycle表示，其回收利用技术可实现锂离子电池中所有材料80％至100％的回收。据韩联社报道，韩国汽车制造商起亚汽车及其电池供应商SK Innovation将合作发展动力电池回收利用项目。据悉，SK Innovation为起亚汽车的EV6等电动车型提供锂离子电池。早在2020年3月，这两家公司就已经开始合作利用废旧动力电池，并表示将会通过能量储存系统来合作处理和再利用废旧动力电池，或者回收废旧动力电池中的金属，这将有助于降低生产成本。SK Innovation还表示，除了潜在的经济效益，回收废旧动力电池还可以减少废旧电池被掩埋的数量，从而降低对土壤和地下水的污染。动力电池中原材料回收相关市场预计将在未来数年迎来快速增长。CNBC的报道称，有数据显示，全球锂回收市场将由2019年的15亿美元上涨至2030年的181亿美元。有专家表示，动力电池回收利用产业要想加速发展，还需要电动汽车产业和政府进行更加紧密的合作，以帮助收集各种不同型号和性能的电池，加快推进相关科研项目，制定出相关标准，简化废旧电池回收和利用程序，早日逆转目前废旧电池回收利用率较低的局面。一些国家的政府也在通过各种形式支持相关的创新活动。据韩联社报道，韩国政府目前正在通过“监管沙盒”的方式，部分放松对于废旧电池的监管，以允许汽车制造商和电池生产商利用这些电池来进行产品、服务、营销和商业模式等的创新。韩国贸易、工业和能源部计划在2024年之前投资13亿韩元（约合150万美元）来进行旧电池利用方式的实验，比如利用于可再生能源项目中。韩国汽车技术协会研究员金世烨表示，随着电动汽车的加快普及，从2026年开始，韩国将出现大量动力电池退役的局面，到2030年，大约有10万辆电动汽车的电池需要更换。金世烨说，电池回收利用产业要想加速发展，还需要加快废旧电池收集等标准的建立，加快相关处理技术的研发，并细化对于电池质量和性能的要求。来源：经济参考报 王婧
来源：经济参考报
欧洲《电池2030+》长期愿景及使命
《电池2030+（BATTERY2030+）》是一项大规模的欧洲长期研究计划，为欧盟委员会提出的战略能源技术计划（SET-plan）的想法之一，旨在联合欧洲整体解决未来电池研发过程中所面临的各项挑战，克服重重阻力达成宏大的既定的电池性能目标。研究内容以“化学中性途径（chemistry neutral approach）”为导向，基于现有或未来多种不同类型的电池化学物质，通过缩小各自之间的差距来发挥其全部潜力以实现电池的实际能力和理论极限。理念上基于给欧洲电池企业乃至全球电池企业的价值链提供新的发展和支持，比如从原材料到先进材料的发展，到电池和电池包的设计制造，电池寿命终止后的回收利用和电池实际应用场景等。除此之外，《电池2030+》的长期发展路线图也充分地弥补了欧洲电池内部的中期研究和创新工作–欧洲技术和创新平台（ETIP）。因此，欧盟希望借助于《电池2030+》来推动欧洲为期10年的大规模努力以促进电池领域的变革性发展。不断提出新的研究方法和开拓新的创新领域，实现安全的超高性能电池开发，最终实现欧洲社会2050年前不再使用化石能源（如图1所示）。2019年3月，欧盟启动《电池2030+》协调和支持行动，以确定计划的研发路线图。本次发布的《电池2030+》研发路线图第二版草案经讨论修改后，将于2020年2月底提交给欧盟委员会。图1. 《电池2030+》的长期愿景及使命Part II:“电池2030+”计划目标《电池2030+》的总体目标是实现具有超高性能和智能化的可持续电池功能以适用于每个应用场景。所谓超高性能，是指能量和功率密度接近理论极限，出色的使用寿命和可靠性，增强安全性，环境可持续性和可扩展性，以实现具有竞争力成本的大规模化生产电池。第一个重要挑战是达到最好的电池性能，因此发现新材料和新化学体系的开发过程必须加快。《电池2030+》提出电池界面基因组（BIG）–材料加速平台（MAP）计划，将采用人工智能（AI）大幅减少电池材料的开发周期。第二个重要挑战是延长单体电池和电池系统的使用寿命和安全性。寿命和安全都对未来电池的大小，成本和接受度具有关键性影响。为了实现第二个挑战，《电池2030+》提出了两种不同且互补的建议方案：开发直接在化学和电化学反应中可探测的传感器，将新型传感器嵌入电池中连续监控其“健康”和“安全状态”。另一方面，通过使用自愈合功能来提高电池容量并提高电池性能。与目前最先进的电池技术相比，《电池2030+》旨在提出并影响电池技术的未来发展（如图2）：第一，将电池实际性能（能量密度和功率密度）和理论性能之间的差距减少至少1/2。第二，至少将电池的耐用性和可靠性提高3倍。第三，对于给定的电力组合，将电池的生命周期碳足迹减少至少1/5。第四，使电池的回收率达到至少75％，并实现关键的原材料回收率接近100％。图2.《电池2030+》对未来电化学存储系统的最新技术展望Part III:“电池2030+”主要研发方向3.1 材料加速平台（Materials Acceleration Platform，MAP）从能源技术的生产，存储到最终交付使用，材料的发现和开发始终贯穿于整个过程。特别对于新兴的电池技术，先进材料几乎是所有清洁能源创新的基础。若依靠现有的传统重复性试验开发过程，需要耗费大量的时间，人力物力去开发新型高性能电池材料并用于电池设计，这一过程从最初发现到完全实现商业化可能长达10年之久。因此，在《电池2030+》项目中，为了加速超高性能的，可持续发展的智能型电池开发，计划在欧洲范围内设立电池“材料加速平台（MAP）”，并与电池界面基因组（BatteryInterface Genome，BIG）集成在一起。同时BIG-MAP基础设施模块化设置，全系统具有高度的通用性，以便能够容纳所有新兴的电池化学体系，材料成分，结构和界面。另一方面，MAP将利用人工智能（AI）从许多互补的方法和技术中集成和编排数据，整合计算材料设计，模块化和自主性综合机器人技术和先进表征，实现全新的电池开发策略。促进材料，工艺和设备的逆向设计和定制。最终，在MAP框架下由每个核心元素构建概念电池，开发出具有突破性的电池材料，极大提高电池开发速度和电池性能。图3. 电池材料加速平台（MAP）的核心组成部分（一）MAP重点研发技术a. 高通量技术：开发自主材料合成机器人，构建电池材料自身及使用过程中原位的自动化高通量表征。实现电极活性材料及其组合方式的快速筛选和电解液配方的系统表征。基于高通量数据的建模和数据生成相结合，以物理参数为导向对电池及其活性材料进行分析和表征。b. 建立基于分布式访问模型的跨区域通用数据基础架构，实现多维度互连和集成工作流程：确保在材料的闭环研发过程中，能够实时进行跨区域的实验数据集成和建模。通过数据的共享实现信息的汇总及规模化分析。以机器学习和物理理论为导向的数据驱动模型去识别材料开发过程中重要的参数和特征，开发有效的和稳固的方式耦合和连接不同维度的模型，加速材料开发过程。c. 开发基于电池系统的人工智能（AI），构建统一数据框架：基于AI技术开发集成物理参数和数据驱动的混合型模型。比如目前已有一些AI软件包如ChemOS和phoenix正在用于自驱动实验室的原型开发阶段。利用欧洲材料建模委员会（EMMC）和欧洲材料与建模本体（EMMO）支持的访问协议，将学术界和工业界、材料建模和实际应用工程联系起来，实现电池整体价值链的数据标准化传递及共享。d. 电池材料和界面的逆向设计工程：通过所需的目标性能定义电池材料和/或界面的组成和结构，从而打破传统的开发过程，促进材料的高效高速开发。（二）MAP研发计划短期计划：开发用于电池材料和电池本身的共享且可互操作的数据基础架构接口，涵盖电池发现和开发周期所有领域的数据；自动化的工作流程，用于识别在不同时间尺度下传递相关特征/参数；构建基于不确定性的电池材料的数据驱动和物理模型。中期计划：在材料加速平台（MAP）中实现电池基因组（BIG-MAP）构建，能够集成计算建模，自主合成机器人技术和材料表征；展示电池材料的逆设计过程；在发现和预测过程中直接集成来自嵌入式传感器的数据，例如主动的自我愈合。长期计划：在电池基因组平台中建立完全的自主开发过程；集成电池单元组装和设备级测试；包含材料发现过程中的可制造性和可回收性；展示材料开发周期的5倍加速；实施并验证用于电池超高通量测试的数字技术。3.2 电池界面基因组（Battery interface genome，BIG）电池不仅包含电极和电解质之间的界面，而且还包含其他大量重要的界面，例如：在集流体和电极之间或在活性材料和诸如导电碳和/或粘结剂等的添加剂之间。因此在开发新的电池化学体系或现有电池技术中引入新的化学物质时，界面是有效利用电池电极材料关键之所在。MAP是提供基础设施以加快材料的发现，而《电池2030+》提出BIG将对材料开发过程提供必要的理解和模型，以预测和控制影响电池性能关键界面的动态变化（如图4所示）。BIG将高度适应不同的化学物质，从材料到设计，用大量数据构建模型，形成全新的材料开发途径，以超越当前的锂离子电池技术。图4. 电池界面基因组（BIG）运作流程（一）BIG重点研发技术a. 开发更高的空间、时间分辨率和运算速度的新型计算方法和实验技术：以获得超高性能电池系统构造和材料组合搭配的新理解。通过基于物理的数据驱动混合模型和仿真技术描述最先进的实验和技术方法。b. 开发具有高还原度的电池界面表征技术：通过对电池界面及其动态特性的精确表征，建立电池界面属性的大型共享数据库，利用大数据再对表征技术进行优化调整，不断修正测试偏差，真实还原界面工作过程，提高保真度。c. 建立电池及其材料的标准化测试协议：发布详细的材料表征检查列表，通过将电池性能与材料化学性质逐一比对来获取有关电池界面的关键信息。d. 构建更精确的材料结构与电池性能模型：利用电子，原子及介观材料尺度模型耦合形成连续相模型，真实反映电池正常工作时的界面状态、老化和衰减机制。（二）BIG研发计划短期计划：建立一定范围内表征/测试协议和数据的电池界面标准；开发可利用AI和仿真模拟技术进行动态特征分析和数据测试的自主模块；开发可互操作的高通量和高保真的界面表征方法。中期计划：开发预测混合模型，用于在时间和空间尺度上推演电池界面；演示模型电池间逆向合成设计；能够在MAP平台（BIG-MAP）中实现电池界面基因组计算建模，自主综合机器人技术和材料的集成表征。长期计划：在BIG-MAP平台中建立完全的自主开发过程；证明界面性能提高5倍；表明电池界面基因组到新型电池化学的可移植性。3.3 智能传感器（Integration of smart functionalities–sensing）随着目前对电池应用的依赖性不断提高，要求对电池的状态进行准确监控，提高其质量，可靠性和使用寿命。在过去几十年中，虽然许多电化学阻抗设备（EIS）以及先进的电池管理系统（BMS）发展，但成效有限。无论电池技术发展如何，性能仍取决于电池单元内界面的性质和依赖于温度驱动的反应以及不可预测的动力学。虽然监控温度对于延长循环寿命和延长电池寿命至关重要，但在目前电动汽车的应用中也无法直接测量单体电池的温度。为了更好了解/监测电池工作过程中的物理参数对电化学反应过程的影响，有效解决黑箱问题。《电池2030+》提出将智能传感器嵌入到电池中，能够实现电池在空间和时间上的分辨监视（如图5所示）。这样可以整合和开发各种传感技术在电池中以实时传递信息（如温度，压力，应变，电解质成分，电极膨胀度，热流变化等）。最重要的是依据大量的原位实时监测数据，可以与BIG-MAP协作构建电池工作状态函数及模型，开发智能的响应式电池管理系统。将在单体电池级别和整个系统级别上进行分层管理。图5. 未来具有原位传感及输出分析装置的电池（一）智能传感器重点研发技术a. 集成和开发适用于电池的多种传感器，将智能功能嵌入电池：光学、电学、热学、声学和电化学传感器用于设计/开发固态电解质（SEI）中间相动态监测功能。比如利用电阻温度检测器（RTD），热敏电阻，热电偶等温度传感器监控电池内外的局部及整体温度变化。电化学传感器主要用于监控电池界面SEI增长，氧化还原穿梭物质和重金属溶解。压力传感器可以检测电极应变和压力变化，从而反应电池的SoC以及SoH状态。光学传感器则可以对电池局部温度，压力和应变通过光学信号同时感应，其中光子晶体纤维传感器可以对多感应信号同时采集但又解耦合分析，是未来发展多参数监测新型传感器的趋势。b. 开发具有创新化学涂层的传感器：采用特殊涂层的传感器，减缓电解液及电化学反应副产物对传感器的腐蚀，提升器件稳定性，传导灵敏性和使用寿命。将传感器尺寸减小到几微米以匹配电池隔离膜的厚度，采用无线传感技术来避免复杂的连接布线问题。（二）智能传感器研发计划短期计划：在电池单元级别上，依靠各种传感技术和简单的集成开发非侵入式多传感方法，为评估电池内界面动力学，电解质降解，树枝状生长，金属溶解，材料结构变化的相关性提供可行性。监测电池运行期间关键参数的正常或者异常行为，并定义从传感器到BMS的传递函数，通过运行实时传感将温度窗口提高>10％。中期计划：实现（电）化学稳定传感技术的微型化和集成，在电池层面和实际电池模块中均具有多功能，以经济有效的方式与工业制造过程兼容；利用传感数据实现高级BMS，构建新的自适应和预测控制算法；BIG-MAP中集成感应和自我愈合；多价电极系统的过电压降低>20％；将锂离子电池可利用电压窗口增加>10％。长期计划：依靠先进的BMS控制传感器的通信，新的AI协议通过无线方式实现完全可操作的智能电池组。在未来的电池设计中，将感测/监视与刺激引起的局部自愈合机制结合，从而可以通过集成感测-BMS-自愈合系统得到智能电池。3.4 自愈合理念（Integration of smartfunctionalities–self-healing）电池技术的可持续发展以及我们对电池普及应用的日益依赖，要求确保其具有很高的可靠性和安全性。其中探测或者传感不可逆变化是获得更好的可靠性第一步。但是，要真正确保可靠性，电池应该能够自动感知损坏，并恢复原始配置及其整体功能。那我们可以尝试模仿自然愈合机制（比如伤口愈合）来制造智能长寿命电池吗？《电池2030+》中借鉴医学领域中“再生工程”的理念，提出可以开发在电池内注入相应自愈合功能的材料，以恢复电极内部的缺陷。另一方面，提出将状态传感和自我愈合功能紧密相连（如图6所示）。从传感器检测到的信号将被发送到电池管理系统并进行分析，如果出现问题，BMS将发出信号发送给执行器以触发自我愈合过程的刺激。这种既自我感知又触发自修复的结合过程将赋予电池更高的安全性和消费者更高的使用可靠性。图6. 由BMS介导的电池工作-感应-自我修复协同耦合过程（一）自愈合理念重点研发技术a. 开发自愈合的电池材料以及电极界面：包裹CNT的自愈合微胶囊，用于修复电极导电网络。具有自愈合性的人工SEI结构活性材料，用于修复电极材料充放电过程中界面结构的破坏。b. 开发适用于电池组件和界面的自愈合聚合物策略：超分子聚合物在自愈合多相固体聚合物电解质中的应用。使用无毒的生物基材料（例如多糖类材料，蛋白质材料）设计薄而多孔的可控隔膜，开发功能化生物基电解质隔离膜，专门设计使其具有自愈合特性，通过控制电解液的分解从而改善电池老化。c. 构建复合电极：设计具有聚合物或矿物质外壳的微胶囊，使其包含能够通过外界刺激响应来释放愈合剂，或在受刺激破裂时将释放锂盐、钠盐等。利用特定高分子结构的设计（比如PAA-聚轮烷滑轮型聚合物）控制电极膨胀结构并优化电池循环的效率。（二）自愈合理念研发计划短期计划：在各种交叉领域发展具有自我愈合功能的电池。对隔膜进行功能化处理，并开发依靠氢键相同作用实现可逆交联的超分子结构，以愈合电极-隔离膜的膜破裂，同时与电池的目标化学性质兼容。中期计划：设计智能型隔离膜，具有可容纳多种功能有机-无机愈合剂的微胶囊，可通过磁性，热或化学作用触发自动愈合，同时确定与刺激驱动的自愈合操作相关的响应时间，以愈合与电极断裂或SEI中间相老化有关的故障。长期计划：设计和制造功能性和孔隙率可控的低成本生物基电解质隔膜。在电池感测和BMS之间建立有效的反馈回路，通过外部刺激适当触发已经植入电池的自我愈合功能。3.5 未来电池规模化制造（Manufacturability of future batterytechnologies）新一代突破性电池材料的面世将开启崭新的电池技术机会。但是，从广义上讲，这些新电池技术至少需要面对两个主要的验证阶段。首先，在原型级别上证明其性能潜力，其次，扩大规模化生产的可行性和进入工业化过程的评估。《电池2030+路线图》提出未来电池制造的解决策略：工业4.0和数字化的前景。利用建模和人工智能实现制造过程动态软件模拟，突破制造单元的空间构造，避免或基本减少经典的尝试和错误方法。通过全数字化制造，理解和优化过程参数及其对最终产品的影响。图7. 电池制造的数字化过程（一）未来电池规模化制造重点技术a. 设计过程数字化：引入新功能，如自愈合材料/界面、各类智能传感器或其他执行器、生态电池设计和替代电池设计，在电池制造过程中开发和验证多重物理量和多尺度模型，以更准确了解制造过程的每个步骤。b. 制造过程数字化：开发灵活的制造流程和高精度建模工具，以优化工艺、条件和机器参数，开发用于处理电极浆料，电极片生产，电池组装，电池包组装和电池性能的实时模型（即用于电池制造的数字化模型）。（二）未来电池规模化制造研发计划短期计划：从最先进的信息开始，重点放在是电池设计方法。改进模拟工具（如多物理场模型），通过深度学习和机器学习方法减轻计算负担，应用AI技术用于电池设计。中期计划：不断发展BIG平台，MAP平台，智能传感器技术，自愈合技术，回收策略和其他创新领域并将其整合到流程中；在电池级设计取得进展之后，将启动并实施基于AI制造方法，即建模> AI>制造（包括新技术的制造以及制造过程中的数字化模型）。规模也可扩大到电池制造过程中的技术，可扩展到电池化学成分开发，例如多价和有机的材料开发，或者其他电池体系，如液流电池。长期计划：将整个AI驱动的方法集成并整合在电池单元设计中，实现基于BIG-MAP的完全自主系统。利用这种方法促进学术界创新和工业界开发可商业化的最新电池技术。3.6 回收策略（Recyclability）《电池2030+》路线图将促进建立循环经济社会，减少浪费，减少二氧化碳排放量并更明智地使用战略资源作为长期愿景。因此，发展高效电池拆解和回收技术是保证欧盟到2030年时，电池经济长期且可持续性发展至关重要的保证。这就需要有针对性的开发新型，创新的，简单的，低成本的和高效率的回收流程，以保证电池全生命周期的低碳足迹和经济可行性。比如对活性材料采用直接方法回收，而不是经过多步骤的途径。采用直接修复或重新调节电极的方式即可使电池重新达到可工作的状态。基于此，《电池2030+》对材料层级，界面层级和单体电池层级都提出一些新的回收概念和整体流程：（1）整个生命周期可持续设计（包括生态设计和经济设计）；（2）电池及电池组拆解设计；（3）回收设计方法。这个过程需要研究者，电池生产企业，材料供应商协同参与，并与回收商一起将回收策略及相关限制条件整合到新的电池设计中。图8. 未来的电池回收过程：直接回收与再利用过程有机的整合（一）回收策略重点计划a. 电池组件及单体的重复可利用性：通过产品标签、电池管理系统、内置和外置传感器等相关数据的收集和分析，集成传感器和电极自愈合功能，用于识别损坏/老化的组件并为重复利用做准备。同时在电池设计中尽可能延长寿命，并考虑重新校准、翻新以及二次使用和多次使用的可行性。b. 引入现代低碳足迹物流概念：包括分散式处理，开发产品可追溯性，特别是整个电池生命周期中关键原材料的可追溯性。以及开发对有价值关键材料的高效、低成本和可持续的一步回收处理策略，并将其“翻新”为电池可用活性材料，如果不能完全逆转，则通过调整组成来合成活性材料前驱体或相关原材料。c. 自动化及选择性回收：采用AI辅助技术及设备，实现电池自动分拣和评估，自动将电池组拆解到单体电池级别，自动拆解电池至最大的单个组件级别。同时借助于大数据技术分析并寻求适用于所有电池及电池组的通用拆解过程，确保即使是像锂金属固态电池，锂金属-空气电池等新型电池，也能最大程度地回收电池组件及其关键性组成材料。（二）回收策略研发计划短期计划：实现电池系统可持续的发展和拆解，开发数据收集和分析系统，用于电池组/模块分拣和重复利用/再利用的技术，并开始开发自动化拆解电池。并用于快速电池表征的新测试。中期计划：开发自动将电池分解成单个组件的方法，以及粉末及其成分的分类和回收，将其“翻新”为先进的新型电池活性材料的技术。在电池中测试回收的材料。将开发二次应用中材料再利用的预测和建模工具。显著提高关键原材料的回收率（比如石墨，正极材料）并明显改善对能源和资源的消耗。长期计划：开发和验证完整的直接回收系统；系统在经济上可行，安全且对环境友好，并且比目前的流程更低的碳排放量足迹。Part IV:其他各国家路线图发展规划除了欧洲的SET-PLAN计划外，目前只有少数几个国家有明确路线图并为之长期努力。在这里，简短介绍来自中国，印度，日本和美国的电池路线图，以更广阔的视野来看待2030+电池的目标。4.1 中国发展规划：中国现在是全球发表电池研究论文最多的国家。但同时在工业界也定义了两个并行的研究和创新战略：进化战略和创新战略。进化战略专注于优化现有搭载新能源电池的车辆和能源动力总成系统，包括电池性能的提升（高安全，快速充电，低耗电量等）。而革命性战略的目标是开发下一代电池化学体系用于车辆动力总成系统。如图9所示，可以比较2015年至2035年中国的电池发展目标与日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）的RISING计划目标，以及美国能源部（DOE）的Battery 500计划。图9. 中国2013年至2030年的国家新能源项目和战略目标4.2 印度发展规划：印度最近也为汽车制造行业发布了路线图，其中电池研发和制造被认为具有很高的战略意义。但路线图中并未展示达到目标需要何种关键性技术，只是明确表达了电池的重要性。4.3 日本发展规划：日本在某些关键领域一直有制定长期稳定研究计划的传统，电池就是其中之一。日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）的RISING-2项目就是一项长期的大规模计划，始于2010年，计划于2022年结束。它定义了两个关键的电池性能目标（如图10所示），其中对于纯电动汽车，在2020年动力电池系统能量密度需达到250Wh/kg，2030年达到500Wh/kg。而对于插电混合动力汽车，在2020年动力电池系统能量密度需达到200Wh/kg。这是唯一可以尝试与《电池2030+》提出目标相比较的国际研发计划。图10. 日本NEDO的2020年和2030年电池性能目标4.4 美国发展规划：美国能源部（DOE）于2016年主导了Battery 500项目，其联合了六所大学，四个国家实验室和IBM的科研实力。其总体目标是开发锂金属电池，相比目前电动汽车用电池组能量密度170-200Wh/Kg，使电池组能量密度达到500Wh/Kg。而且Battery 500将致力于开发体积更小，重量更轻，更便宜的电动汽车电池。
来源：深水咨询 锂电前沿
太阳能电池板废料：清洁能源的另一面
2000年代初安装的大量太阳能电池板正接近其生命周期的终点，这给太阳能产业带来了一个严峻的问题，目前的太阳能电池板处理方法远远达不到环保的要求。Discover Magazine杂志网站发表署名Conor Prendergast的文章，题目是：Solar Panel Waste: The Dark Side Of Clean Energy（太阳能电池板废料：清洁能源的背面），摘要如下：从理论上讲，太阳能比以往任何时候都更有前景。太阳能电池越来越容易生产，同时也变得越来越廉价。但是，太阳能光伏有一些很少被谈论的问题：他们的生产和废物是否比他们打算替代的化石燃料产生更多的污染物，仍然是应该回答的问题。制造太阳能电池板通常需要使用数种有毒性的化学物质。太阳能电池板的使用寿命约为20至30年，自2000年代初首次规模化安装以来，到现在已经有大量太阳能电池板已接近使用寿命的末期。当太阳能电池板堆放在垃圾堆里，所含的有毒金属会渗入环境。如果进入地下水，可能会对公众健康造成危害。光伏组件中的硅应该是可回收的，但为了提高太阳能电池的电效率，添加了镉和铅等金属。这使得太阳能电池很难回收利用，因为提取有害金属需要相当大的能量投入。事实上，企业回收太阳能电池板的成本往往高于生产太阳能电池板的成本。大多数太阳能光伏回收厂只是从电池中提取有价值的银和铜，然后在炉中焚烧被污染的玻璃和塑料外壳。由于这一过程既昂贵又耗时，将废弃的太阳能电池板扔进垃圾填埋场或出口到第三世界国家更为方便。研究表明，太阳能电池板中的重金属（铅和镉）可能从电池中渗出进入地下水，并影响植物和环境。这些金属对人类健康也有不良影响，铅会损害儿童的大脑发育，而镉是一种致癌物质。发展中国家可能没有适当处置进口太阳能电池板废物的基础设施或法规，这些金属可能渗入周围环境造成公共卫生问题。随着太阳能光伏在各国的扩大应用，这一问题在未来几十年可能会进一步恶化，预计到2050年全球将有近8000万吨的太阳能废物。幸运的是，有效的回收利用方法确实存在。美国最大的太阳能公司First Solar的设施可以提取太阳能电池板中90%的材料，然后再回收利用，制成新的太阳能电池板或电子产品。法国公司威立雅在欧洲开设了第一家专门回收太阳能电池的工厂。目前，中国和美国是太阳能电池板的最大用户，但只有欧洲采取措施要求制造商对其光伏废物负责。欧盟要求太阳能公司收集和回收太阳能电池板，回收成本计入销售价格。通过这种方式，太阳能电池板的浪费和对环境的影响降到最低，消费者只需稍微多付一点太阳能电池板的价格。强制回收并不是让太阳能更环保的唯一途径，一些科技初创公司都在寻求使实际生产过程更清洁的方法。科学家正在探索提纯太阳能电池用硅的新方法，或者正在试验低品位的硅太阳能电池。最近在太阳能技术方面的一项发现可能会通过使用一种称为钙钛矿的材料来彻底消除硅的使用。钙钛矿型太阳能电池不是硅晶体，而是由金属晶体制成，通常是铅。钙钛矿电池的原材料和合成比传统太阳能电池板所需的高纯度硅便宜得多，制造硅太阳能电池的方法只有少数几种，但制造钙钛矿型电池的方法有很多，可以生产出不同应用的独特太阳能电池板。最有希望的是，钙钛矿电池更容易制造、更环保，而且其效率已经可以与硅电池媲美。而且也不用担心铅含量，以锡或锗等无毒金属为基础的钙钛矿电池正接近铅电池的效率。随着社会从化石燃料向能源转型，太阳能将成为我们未来的重要组成部分。因此，我们可以预计在未来几十年内，太阳能电池板的产量将增加，并有可能产生大量的危险废物。尽管太阳能作为一种可再生能源有着巨大的前景，但社会也必须面对它带来的污染问题，否则利用光能可能会让我们的处境比以前更加灰暗。
来源：E Small Data
二次电池：创造一个可充电的世界
2019年10月，约翰·古迪纳夫等3位研究锂离子电池的科学家荣获诺贝尔化学奖时，颁奖词这样描述：他们创造了一个可充电的世界。当你把手机放下，插上充电器，等待它“满血复活”的时候，手机操作系统终可得到片刻宁静与休憩。但在微微发热的机身里，一场悄无声息的“运动”正在展开。“运动”的主体是锂离子，“家”住电池正极，它们就像一群调皮的孩子，从“家”里“溜”出来，一头“扎”进电解液，快活地“游”过隔膜中的小缝隙，顺流而下来到负极。负极是它们的目的地，闯关成功的它们结交了新朋友，积攒了大量的快乐和能量，这便完成了充电过程。到达负极的锂离子越多，储存的电量则越足。当你拔下充电器的那一刻，锂离子知道要回“家”了，它们与新朋友告别，原路返回，回到“家”时体力殆尽，这便是电池释放电能的过程。概括而言，锂离子充当了电能的“搬运工”，周而复始地从正极至负极再至正极来回移动，在正、负极活性材料中进行脱嵌，将化学能和电能相互转换，从而实现了能量的存储与释放。锂离子电池是目前备受青睐的一种新型二次电池。传统的一次电池放电完后就报废，没法再次充电，处理不当还会对环境造成污染，且内阻较大，负载能力弱，一般在小电流、间歇性放电的条件下使用，例如遥控器、无线鼠标、电子手表等。而二次电池因为可通过可逆的电化学反应实现再充电，也称为充电电池或蓄电池，可用于但不限于一次电池的领域，比如电动车、无人机以及手机、平板电脑等消费类电子产品。与一次电池相比，二次电池已是世界上广泛使用的一种化学“电源”，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是当前国际上竞相研发的热点，也是新一代信息通讯、电动汽车、储能电站与能源互联网等重大应用的关键环节。一方面，科技不断发展、人类生活质量不断提高，另一方面，石油资源面临危机、地球生态环境日益恶化，在这个双重社会背景下，市场的迫切需求使新型二次电池应运而生。其中，锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等新型二次电池备受青睐，在中国得到广泛应用，并已形成迅猛发展的产业。
来源：新湖南
全球动力电池巨头产能“对垒”
随着全球车企巨头对于以供应链能力为基础的优质电池产能需求越来越高，头部电池企业竞相启动产能军备竞赛。全球新能源汽车跨入高成长黄金周期。行业预计，2025年全球新能源汽车销量超过1670万辆，5年复合增长率达40%，2025年全球动力电池需求预计超过1TWh。确定性极大的市场预期下，国内外动力电池巨头纷纷开启优质产能军备竞赛，加速扩产，以形成规模和客户配套双重优势，全球动力电池企业的近身肉搏战也随之拉开。根据GGII数据显示，2020年全球动力电池TOP10企业的装机量情况，中国企业占据6个席位，装机量占比达41%；海外企业占4席，装机量占比达51%。2021年，全球动力电池TOP10企业的装机量占比开始发生变化。根据SNE数据显示，1-4月全球动力电池TOP10装机量中，中国企业装机量占比提升至46.6%，海外企业装机量占比下降至47.5%。数据变化背后，一方面，中国动力电池企业依托于中国新能源汽车高增长态势，在全球的配套占比话语权不断增强。另一方面，凭借技术、成本、产能、供应链的先行优势，中国动力电池企业开始全面进入国际车企全球供应链体系，国内配套车型出口以及动力电池直接出口的数据激增。动力电池竞争的本质，是围绕成本、客户、产能规模展开的核心竞争。随着全球车企巨头对于以供应链能力为基础的优质电池产能需求越来越高，头部电池企业也竞相启动产能军备竞赛。中国企业方面，到2025年，预计宁德时代产能将提升至550GWh（含合资）；中航锂电与蜂巢能源的“十四五”产能规划均定为200GWh；国轩高科计划在2023年实现80GWh年产能；比亚迪则预计在2022年包括“刀片电池”在内的总产能达到100GWh。海外企业方面，LG化学到2023年规划电池产能或增大到380GWh（含合资）；SKI到2023年产能预计扩大超110GWh（含合资）；SDI则计划在2021年形成56GWh年生产能力。中长期来看，具备优质产能的全球动力电池供应商将更具优势。无论是产能部署还是客户绑定、拓展情况来看，中国动力电池未来在全球的市场份额将呈现持续上升的趋势。
来源：高工锂电
