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【高工锂电】锂电材料产业链创新“样本”

2025.02.13

电池技术的进步,一方面是物理层面的结构改进,另一方面则是源于电化学材料的创新。而电化学材料体系,由于其本身承担离子传输、储锂等功能,对电池技术的进步起到最根本、最核心的影响。


近年来,行业内卷加速,价格战驱动锂电企业寻找更高附加值产品,行业正从卷价格走向卷价值。这其中,加快电池材料的创新,在能量密度、循环寿命、快充性能、安全性等方面全面提升电芯性能,是锂电材料企业破除内卷的根本路径。


与此同时,终端市场应用分化,带动材料创新应用分层,磷酸锰铁锂、高镍三元、富锂锰基、固态电解质、硅基负极、钠电正极等一系列材料产业化不断推动。


高工产业研究院(GGII)院长高小兵表示,近几年来锂电产业不断调整,预计2024年全产业链出货增速将在28%左右,具体表现在锂电池出货有望达到1.15TWh,首次突破TWh,同比增长27~30%。


这一时期,除了乘用车,商用车、储能、出口市场等不同层次的市场逐渐打开,成为锂电出货的主要增长驱动力,预计到2030年,商用车市场将增长到300GWh以上,动力电池外销(含中国企业海外工厂销量)增长到500GWh以上,电力储能市场增长到600GWh以上。


细分市场驱动市场增量超预期,但也值得注意的是行业仍处于调整阶段,企业面临的问题包括增收不增利、价格战持续等,同时锂电企业负债高位带来财务风险,账期延长对企业现金流承压。市场调整带来持续的企业淘汰,这个过程中行业集中度不断提升,对于尾部企业而来,机会窗口基本关闭。


高小兵进一步表示,行业调整不断,唯一保持不变的是持续的变化。碳中和、技术迭代、全球化重构、产能收缩与扩张都将不同程度引导锂电产业的发展。后续市场,以技术为核心铸就的品牌价值权重上升,新技术、新材料也将成为企业破卷的思路。


此外,在产业层面,锂电产业链成本短期触底,价格将出现小幅回调,带动企业毛利回归,但是产业链价格长期降本趋势不变,企业降本增效路径多元化。未来,锂电产业越加成熟,门槛要求更高,不论是出口还是降本考虑,零碳化将成为必备的核心竞争。


欣旺达动力磷酸盐电芯产品线总经理周灶元认为,创造细分标准品、制造大单品是产业良性发展路径之一。具有规模效应的成本优势,低失效率,良好的客户粘性、降低车企研发生产成本,带动上下游产业协同发展等。


具体到乘用车场景,欣旺达正研发电芯能量密度提升至210Wh/kg、系统能量密度提升至180Wh/kg,兼具-7℃ 低温放电≥97%、≤30min快充的低温性能,3~6C快充性能的磷酸盐电池。


商用车场景中,欣旺达认为超充生态将挑战换电生态,超充长寿命产品为商用创造更大的经济价值。开发的产品具有15分钟超快充,5000-8000次循环寿命。


低压辅助电源方面,欣旺达以整包集成化、标品化,更高安全和功能可靠性,极致低温功率为发展目标。


储能场景中,欣旺达磷酸盐电芯可基于625Ah电芯容量实现能量密度430Wh/L、20尺集装箱能量6.5+MWh,15000次循环寿命和25年服务寿命,热电分离、三维散热保障极致安全,适配2000V高压系统。


出海规划上,欣旺达将首先推动相关产品在东南亚基地落地,东南亚能高效运作、快速落地,希望产业同盟加入。同时欣旺达也在积极推动欧美布局和落地。


汉嵙新材CTO蔡比亚表示,由于下游市场高能量密度、高安全性的要求,材料创新势必必行。复合集流体作为一种新型材料,由于其三明治结构和对电芯起到“保险丝”的功能,成为传统集流体的替代产品。蔡比亚表示,磁控溅射作为复合集流体核心生产环节,技术门槛高,工艺复杂。汉嵙新材基于复合集流体研发优势,定位于“磁控溅射一步法”制备复合集流体厂商。采用汉嵙新材“磁控溅射一步法”设备可使沉积的金属层外观无凸点、无孔洞、金属层致密度高、均匀性好、导电性强、良率高。


汉嵙新材已自主研发出了卷绕式多腔体超低温磁控溅射镀膜设备,拥有首条2.5代复合集流体磁控溅射镀膜设备,以及32圆柱靶磁控溅射镀膜设备、40圆柱靶磁控溅射镀膜设备等。汉嵙新材“一步法”设备可共线制备复合铜箔、复合铝箔,相关产品已送样并小批量交付厂商。


杉杉科技研究院副主任黄晶鑫博士表示,负极行业产量不断提升但利润下降,石墨产品同质化竞争加剧。同时,人造石墨优质原料紧缺,硅基、硬碳新材料产能持续增加。负极企业唯有开拓原料资源、先进工艺技术,构建行业领先的新质生产力,紧紧围绕客户,提供最优质技术支持,抓住技术革新的契机,冲破同质化竞争围困。


作为人造石墨负极龙头企业,杉杉科技产能规划宏大,国内布局多个基地,已建成多个大型一体化基地,海外芬兰项目也在推进。


在产品方面,杉杉科技始终坚持“打造3-5年不被取代的领先技术”,其动力类人造石墨负极持续迭代创新快充技术,ESS 产品主打长循环,消费类人造石墨负极快充产品系列完善,天然石墨负极产品发展迅速,硅基新材料产品成熟且研发能力强,硬碳负极产品不断提升。


在研发智能化方面,杉杉科技规划系统全面。产品研发致力于精准定制、解决技术难题、支持新兴体系研发,如建立先进基础研究体系、打造表征方法体系、利用数据库与 AI 模型等;数据分析实现自动化与智能化,构建数据库辅助设计;技术创新探索智能辅助系统与新工艺;项目管理提升效率,智能管控各环节;还规划持续建设智能化研发平台,分阶段推进,包括完善研究体系、建立数据库、开拓人工智能技术辅助产品定制等,以提升核心竞争力,推动企业持续发展。


奥创科技董事长、创始人曹晓燕博士指出,锂电池面临安全挑战,提出锂电池全生命周期安全防护,此外,快充技术的普及也加速了电池老化,对安全防护提出了更高要求。从政策到市场,都在推动电池安全技术的快速发展。


针对电池安全问题,奥创科技基于纳米复合材料技术给出多级防护方案,提供系列防护产品。纳米隔热片,实现了电芯间的有效热阻断,可以在1000摄氏度的高温下保持极高的隔热性能。此外,还推出了高耐火的柔性防火贴片,可以在高温和高冲击下保护电池。同时,利用相变材料实现低温下的热均衡和高温下的快速热气相变,削峰处理热失控温度,并具备快速吸热和灭火功能,该方案已经实现应用。


奥创科技表示,将继续为客户提供标准化的系列产品,包括明确的产品参数和系列测试报告,配合客户做热失控实验,与客户一起定制化方案,开发新的产品,共同努力,加强技术创新,共同守护电池安全。


集泰股份应用研究室主任高新来博士指出,随着锂电技术的发展,对电池材料的轻量化要求日益增加,特别是在小型飞行器等对重量有严格要求的场合。发泡胶作为一种有效的减重材料,能够在保证性能的同时降低材料密度。发泡胶主要分为聚氨酯(PU)发泡和硅发泡两大类,各有特点。PU发泡体系成熟,具有较高的发泡倍率和良好的粘接力,而硅发泡则具有优异的耐气候老化性能。


高新来博士介绍,F6354X产品以其适中的比重、硬度和导热率,特别适用于轻型便携无人机的电池Pack中,能够有效提升电池续航并保护极耳。而F6354Z产品则因其高硬度和良好的结构强度,适用于大圆柱电池的灌封,保护钢壳结构并增强绝缘和防水性能。此外,集泰还开发了低压回弹硅胶泡沫,用于新能源汽车电池包的密封,提高气密性和可靠性。


宏工科技副总经理兼研究院院长余子毅表示,投料与包装环节一直是物料处理产线实现全自动化生产的一大难点。宏工科技全自动拆包系统集合了26项研发专利,通过无人化生产、除湿防爆设计等实现降本增效、填补锂电材料行业空白。具体来看,全自动投料可将物料残余量减少至≤150g。支持多点位、分时段、独立智能控制除尘,可集中收集异物粉尘,防止粉尘外溢;整机箱体式除湿防爆设计无需额外布置除湿设备。全自动投料可减少人员配置,单台效率为20包/h;支持非金属异物控制、控制磁性异物,保证产品质量。


全自动吨袋包装系统集合了35项研发专利。基于模块化设计、0-100g包装精度、封闭式设计恒温恒湿包装和12-15包/h包装效率控制,经10w吨铁锂产线验证,对比半自动方案,可实现100%精度提升、150%产能提升和28%的运营能耗降低,最终实现30%综合降本。每年运营成本减少55.3%、五年累计投入减少30%。


宏工科技正在向产品和技术平台转型,包括涵盖正负极材料和干法极片前段一体化的研磨设备、混合设备、整形设备、分级设备和除铁设备等。