據了解，市場上曾有“比亞迪全固態鋰電池產自重慶，即將進行加載測試”和“比亞迪鈉電池已進入電池工況測試階段”的報道。雖然都被證實為謠言，但它們的流傳似乎也反映了近期市場上的“鋰電池焦慮”。
近日，在中國(遂寧)國際鋰電池產業大會暨新能源汽車與動力電池國際交流會上，中科院院士、廈大教授孫世剛表示，我國現有鋰離子電池的能量密度已經接近理論極限。
在鋰電池能量密度接近“天花板”的背景下，市場需要新的故事，比如固態電池、鈉離子電池、氫能等。未來誰能當“主角”？
磷酸亞鐵鋰增長強勁，但能量密度逼近極限？
165438+10月16日，在比亞迪第300萬輛新能源汽車上市發布會上，比亞迪董事長兼總裁王傳福曾表示，比亞迪堅持混合動力和電動汽車“兩條腿走路”，堅持原料安全、產品安全的磷酸鐵鋰電池路線。
近年來，由於新能源汽車補貼的下降和磷酸鐵鋰電池技術的發展，成本更低的磷酸鐵鋰電池逐漸“趕超”三元鋰電池，成為市場占有率最高的電池技術路線。
中國汽車動力電池產業創新聯盟數據顯示，1至10年，全國動力電池裝載量為224.2GWh，同比增長108.7%。其中，三元電池裝載容量為88GWh，占整車的39.2%，同比增長62.8%；磷酸鐵鋰電池裝載容量1.36 GWh，占整車60.6%，同比增長1.55.6 %，呈現快速增長勢頭。
據記者了解，2018年磷酸鐵鋰電池市場份額被三元鋰電池超越後，出現了壹段時間的市場下滑。但從2020年3月開始，由於補貼政策的下降，市場重新燃起了對磷酸鐵鋰電池的興趣，凸顯了磷酸鐵鋰電池的成本優勢和磷酸鐵鋰電池更高的安全性。2021年5月，磷酸鐵鋰電池產量超過三元鋰電池，同年7月，磷酸鐵鋰電池裝載量市場份額超過50%。
磷酸鐵鋰電池的高度繁榮也給專門走這條技術路線的比亞迪帶來了市場份額的擴大。據該協會與柯睿咨詢聯合發布的報告顯示，2022年6月，中國市場當代安培科技有限公司電池裝機容量為9.655GWh，市場份額為45.2%，環比下降4.2個百分點，而比亞迪福迪電池實現裝機容量為6.216GWh，市場份額為29.1%，環比上升5.4個百分點。
此外，比亞迪銷售的強勁增長也有助於提高其電池市場份額。165438+10月16日，比亞迪新能源汽車總銷量正式突破300萬輛。2022年1-10月，比亞迪實現銷量1397900輛，同比增長233.92%。
然而，在電池裝載量和市場份額快速增長的背景下，磷酸鐵鋰電池面臨著“能量密度逼近天花板”的局面。東海證券研報顯示，磷酸鐵鋰電池的能量密度已經達到理論極限，約為160Wh/kg。
財新證券研報也認為，隨著設計的不斷優化，磷酸亞鐵鋰作為目前最受歡迎的電池正極材料，其比容量已經基本達到材料極限，電池和系統的設計優化也逐漸接近極限。
目前市場上普遍認為磷酸錳鋰電池將成為磷酸鐵鋰電池的升級路線。
財新證券指出，同等條件下，磷酸鐵錳鋰的理論能量密度比磷酸亞鐵鋰高15%？20%，就成本而言，LiMn-Fe-P的成本與磷酸亞鐵鋰相當，具有良好的經濟性。相比三元材料，磷酸鐵錳鋰安全性更高，成本更低。
但從更大的角度來看，整個鋰電池行業目前都面臨著能量密度接近極限的“焦慮”。孫世剛說，電池的能量密度與電池的原理有關。例如，鋰離子電池的能量密度與反應電子束和活性物質的重量和密度有關。目前，鋰離子電池的能量密度已經接近上限。
固態電池會是未來的方向嗎？鈉電池的“主戰場”不在汽車上。
北京特壹陽光新能源總裁齊海_，在接受采訪時表示，鋰電池能量密度“接近天花板”的說法主要是針對目前使用電解液的鋰離子電池。近年來，鋰電池的能量密度在材料特性、電池技術和結構方面都有了很大的提高。
“未來鋰離子電池將向固液混合路線過渡，最終發展為全固態鋰電池。因為固態電池的安全性會提高很多，能量密度會進壹步提高，但是需要克服材料、工藝、設備上的壹些問題。這方面日本更先進，中國也在加大研發。”齊海_說。
最近，美國國家航空航天局(美國國家航空航天局)表示，其航空用固態電池的研發取得了重大突破。據美國國家航空航天局官網介紹，美國國家航空航天局研發成功的固態電池能量密度達到了500Wh/kg，幾乎是目前最好的電動車電池的兩倍——特斯拉的4680鋰電池能量密度約為300Wh/kg。
目前很多公司，如贛鋒鋰業、中創新航、當代安普科技有限公司、蜂巢能源等。，在固態電池領域都有所布局。根據業界主流觀點，半固態電池將在2025年“上規模”，大規模量產，而純固態電池則需要更長的發展時間。按照豐田的計劃，2030年將穩定生產全固態電池。
專利調查分析機構PatentResult數據顯示，日本企業目前在全固態電池專利數量上處於領先地位。從2000年到2022年3月，全球全固態電池專利申請量排名前五的公司分別是豐田、松下控股、泉精工、三星電子和村田制作所，除了三星電子，其他四家都是日本公司。其中，豐田的專利數量排名第壹，為1331，是第二名的3倍。
華安證券研報認為，固態電池研發已近半個世紀，大規模商業化仍遙遙無期，主要面臨技術不成熟、制造成本高、對產業鏈協同要求較高等問題。
而且鈉電池會比固態電池來得早。165438+10月22日，川儀科技在互動平臺回答投資者提問時表示，公司鈉離子電池項目中試線已投產。當代安培科技有限公司此前在回答投資者提問時表示，該公司正在努力推動鈉離子電池在2023年實現產業化。
齊海_認為鋰電池能量密度接近極限後，會給鈉離子電池帶來壹些機會。未來鈉電池將廣泛應用於中低能量密度場景，比如儲能。但目前還存在成本高(技術不成熟、規模不夠造成)等問題，可能還需要兩三年才能有很好的市場應用。
中歐協會智能網聯汽車秘書長石琳也對記者表示，鈉離子電池的劣勢很明顯。第壹，能量密度低。同等重量下，其續航裏程僅為三元鋰電池的60%左右，壽命較短。後續更換電池的成本較高，未來會使用價格更低的產品。
由此可見，鈉離子電池的出現將在儲能領域與鋰電池展開競爭，但在新能源汽車領域，由於能量密度較低，很難撼動鋰電池的地位。
氫燃料電池呢？齊海_表示，氫能和氫燃料汽車需要產業推動和政策支持，也需要長遠發展。
據了解，首批燃料電池網絡汽車已在上海投入運營，上海成為全國首批定期運營燃料電池網絡的城市。但艾瑞咨詢表示，當前氫能發展仍面臨高成本困境，價格高、儲運困難、加氫站成本高等都制約著行業發展。
綜合來看，即使目前使用電解液的鋰電池能量密度已經逼近“天花板”，但在未來幾年內仍將是新能源汽車的主流電池技術。據投寶研究院測算，到2025年，全球鋰電池市場規模將達到65，438+0，528 GWh，三年後CAGR(年復合增長率)將達到34.4%。