电池发展深度分析报告

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，大致可分为锂离子电池和锂金属电池两类。锂离子电池以锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质，是目前的主流电池；锂金属电池以二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金为负极材料、使用非水电解质溶液，但技术要求较高，目前只有少数国家的公司生产。

在现代社会，锂离子电池被广泛应用在手机、笔记本电脑、电动汽车等诸多领域，从根本上改善了我们存储和使用能源的方式，还可用于储存太阳能和风能等新能源，使得无化石燃料的世界成为可能。大多数人以充放电次数来衡量锂电池寿命，但实际上每次用到一半电量就充电更有助于延长锂电池寿命，高品质电池充放电多个周期后仍可保留原始容量的80%。锂电池出现爆炸的原因主要有外部短路、内部短路和过充三种情况，前两者是自身设计不良导致，过充往往与使用不合格充电器有关。

从市场需求方面来看，2025年在电动车领域中国需求超预期，预计2024年批售1300万辆，同比增36%；2025年在以旧换新补贴推动下预计销售1560万辆，同比增20%。美国2024年预计销量160万辆，同比增8%；欧洲预计2024年销量295万辆，同比持平，2025年保守预期销量340万辆，同比增15 - 20%。在储能领域，预计2025年储能新增装机将达到220 - 250GWh，电池需求有望超过400GWh，其中，国内市场将占据约120GWh份额，美国市场则有望达到55 - 70GWh，中东地区大型项目也将带来数十GWh锂电需求。同时，锂电行业产能利用率有望提升，在经历产能扩张高峰后，2025年各环节供需关系改善，产业链各环节资本开支增速放缓，考虑到产能建设周期，预计2025年起新增供给将释放。

全固态电池作为一种新兴电池技术，是用固态电解质替代传统锂离子电池中的液态电解质。根据电解质材料不同可分为无机固态电解质电池和有机固态电解质电池两类。有机固态电解质电池使用聚合物材料作电解质，柔韧性和加工性能良好但离子导电性相对低。

全固态电池具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优势，被认为是下一代电池技术的重要发展方向。在中国，全固态电池的研究已取得一系列重要进展，如在固态电解质材料研发、电池组装工艺和性能优化方面有多项突破，但仍面临诸多挑战，包括固态电解质材料的稳定性、界面兼容性以及大规模生产工艺的优化等。目前，全固态电池的产业化进程正在加快，预计2025年左右开始大规模生产，但全球范围内全固态电池大多还处于研发和试验阶段，其大规模产业化预计将在2030年左右实现。在大规模产业化之前，半固态电池被视为理想过渡技术，自2022年起，中国已有企业采用半固态方案应用于车辆并进入产业化阶段。

环保高性能碱性电池是一种以环保材料和技术为基础，研发、生产和销售高性能碱性电池及其相关产品的行业。产品广泛应用于电子、通信、医疗、储能等领域，具有环保、安全、高效特点。碱性电池可分为普通碱性电池（如碳锌碱性电池、碱性锰电池等）和高性能碱性电池（如锂锰碱性电池、锂铁电池等），高性能碱性电池具有高能量密度、长循环寿命和较好安全性能等优点。

从市场角度来看，全球碱性电池市场规模在2019年已达约130亿美元，预计到2025年将增长至180亿美元，年复合增长率达6%。消费电子领域碱性电池市场份额逐年增加，例如在2019年，其在手机电池市场份额达25%，在其他便携式电子设备中的份额达35%。在工业和医疗领域，碱性电池的应用也推动着市场规模的增长，2019年其在医疗设备市场份额约为15%，预计2025年将上升到20%。该行业的市场竞争格局呈现多寡头竞争特点，全球市场由松下、东芝、三星SDI等几家大型企业主导，中国市场竞争激烈，有国际品牌和众多本土企业参与竞争，价格竞争和技术创新是主要竞争手段，且环保性能和可持续发展成为新的竞争焦点。

太阳电池行业起源于20世纪50年代，随着能源危机加剧和环保意识提升，太阳能这种清洁能源逐渐受到重视，太阳电池技术快速发展。早期主要采用硅材料，现在多晶硅、单晶硅以及薄膜太阳电池等不同类型相继问世，太阳电池转换效率不断提高，从最初几个百分点提升到如今的20%以上。在中国，太阳电池行业始于20世纪70年代，经过几十年发展已成为全球最大的生产和消费国。

从市场规模看，全球太阳电池市场规模从2010年的约100亿美元增长到2020年的超500亿美元，年复合增长率达20%以上；中国的太阳电池产量2010年为10GW，到2020年已突破100GW，年复合增长率超30%。预计到2025年，全球市场规模有望达1000亿美元，中国太阳电池产量将超150GW，新兴市场如印度、东南亚等地区将成为新的增长点。在技术发展趋势方面，薄膜太阳电池、有机太阳电池、量子点太阳电池、钙钛矿太阳电池等新型太阳电池技术不断发展，太阳电池材料也在不断创新，如硅基太阳电池高效率材料的研究进展，薄膜太阳电池材料的探索等。

未来的新能源电池有望在高温条件下实现更高效的充电。例如宾夕法尼亚州立大学的研究人员展示的新型吸热电池，虽通常不被允许在60°C（140°F）的温度下充电，但他们通过在电池负极附着薄镍箔，使电子流经过时迅速升温然后迅速冷却，能在10分钟内使电池达到该温度并安全充电1700多次，这种充电方式效率很高，相当于10分钟可为行驶200 - 300英里（320 - 480公里）的电动汽车充电。此外，还有麻省理工学院研究人员展示的能从周围空气中捕捉二氧化碳的电摆电池，在电池充电到充满二氧化碳时可自然释放并收集，用于工业生产，实验室测试显示其可充电7000次且仅降低30%效率，目前研究人员正在探究2万 - 5万次的充电周期。

锂离子电池方面，锂 - 二氧化碳电池能量密度是锂离子电池的7倍多，过去开发可充电版本困难，2024年9月伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家报告解决了其中一个问题并展示了首个完全可充电的锂 - 二氧化碳电池。此外，澳大利亚初创公司研发的热能装置（TED）成为世界上第一个可工作的热能电池用于网格级储能，这一模块化电池可从任何来源供电，能在绝缘房间内熔化硅，解决风能和太阳能电能的存储问题。同时，电池技术的进步除了带来更高能量密度、更长使用寿命、更高效充电和更低成本之外，还在智能新技术的驱动下受到大数据、人工智能和区块链技术影响。大数据可监控电池状态，人工智能能智能控制电池，区块链为交易提供安全保障，这些技术结合将进一步提升电池技术的可靠性和安全性。

固态电池技术被广泛认为是具有巨大潜力的下一代电池技术。其相较于传统液态锂电池在能量密度和安全性方面展现出显著优势，并且具备更高机械强度和稳定性。半固态电池技术已在国内开始实施并小规模应用于车辆中，2023年能量密度最高可达500Wh/kg。预计全固态电池将在2025年左右大规模生产，不过目前固态电池的产业化还面临材料技术、制备技术尚未完全成熟以及生产成本相对较高等限制因素，业界普遍预计其大规模产业化在2030年左右实现。氧化物电解质、硫化物电解质和聚合物电解质是固态电解质的主要技术路线，中国主流路线以氧化物为主，部分企业进展较为领先，海外厂商量产规划多在2025年后。而且固态电解质有望带动锆、锗、镧等小金属的需求增长，例如从对二氧化锆的用量看，如果所有电池变为固态电池，其需求量将是现在的至少50倍。

随着全球能源需求不断增长和环境污染问题日益严峻，清洁能源和环保技术的研发与应用备受关注，碱性电池作为绿色环保的二次电池，凭借高能量密度、长循环寿命、良好安全性能等优点在众多领域广泛应用。在我国，碱性电池产业起步于20世纪80年代，经过发展已成为全球最大的碱性电池生产基地。20世纪50年代，碱性电池技术开始兴起，最初主要应用于消费电子领域且以碳锌电池为主；80年代高性能碱性电池开始研发并投入市场，应用领域逐渐拓展到工业、医疗等；进入21世纪后，随着新能源汽车、储能系统等新兴领域的兴起，碱性电池行业迎来快速发展期。

全球碱性电池市场规模在2019年达约130亿美元，预计2025年增长至180亿美元，年复合增长率为6%。在消费电子领域，其在手机电池市场份额2019年达25%，在其他便携式电子设备中份额达35%，随着电子产品更新换代将继续稳定增长。在工业和医疗领域，推动市场规模增长，2019年碱性电池在医疗设备市场份额约15%，预计2025年上升至20%。在不同的市场结构中，消费电子领域占碱性电池总需求40%以上居首位，工业电子市场是第二大应用领域占30%，医疗设备市场碱性电池因长寿命和稳定性受到青睐，储能系统市场预计未来几年占比超15%。

环保高性能碱性电池行业呈现多寡头竞争格局。全球市场主要由日本的松下、东芝，韩国的三星SDI等大型企业主导，在技术研发、品牌知名度、市场份额等方面竞争力强。中国市场竞争激烈，有国际知名品牌和众多本土企业参与，随着本土企业崛起竞争结构逐渐多元化。价格竞争和技术创新是两大竞争手段，原材料成本、生产效率和规模经济等方面体现价格竞争，在此背景下企业纷纷加大研发投入提升产品竞争力，同时环保性能和可持续发展成为新的竞争焦点。

太阳电池行业起源于20世纪50年代，随着能源危机与环保意识提升而发展。早期采用硅材料，如今多晶硅、单晶硅以及薄膜太阳电池的出现丰富了产品线。在我国，太阳电池行业从20世纪70年代开始发展，经过几十年发展成为全球最大生产和消费国。全球太阳电池市场规模2010 - 2020年年复合增长率超20%，中国产量从2010年10GW到2020年突破100GW年复合增长率超30%，并在政策推动和市场需求共同作用下取得显著成果，企业在技术创新、产业链完善等方面长足进步。目前，太阳电池行业虽面临技术创新、市场竞争、政策调整等挑战，但随着技术进步与成本降低，应用领域不断拓展。

新型太阳电池技术进展迅速，薄膜太阳电池轻便、低成本、可弯曲，在建筑一体化、便携式电子设备领域应用前景广泛；有机太阳电池低成本、可溶液加工，在柔性电子、可穿戴设备领域潜力巨大，例如通过引入新型材料效率已接近10%且相关性能有所改善。量子点太阳电池、钙钛矿太阳电池等也不断发展。同时在太阳电池材料创新研究方面，硅基太阳电池在高效率单晶硅和多晶硅材料研究上有重要进展，薄膜太阳电池材料的研究如CIGS和CIG材料成为热点，钙钛矿材料的光吸收效率和稳定性研究也有着巨大潜力。从市场潜力看，预计到2025年全球太阳电池市场规模达1000亿美元，中国产量超150GW，新兴市场如印度、东南亚等地区将成为新增长点。

从1799年意大利物理学家伏特发明第一款电池（伏特堆）开始，电池技术一直在探索发展。经历了英国化学家改善电池形式解决伏特堆问题；1850年，铅酸电池被发明；1899年，镍镉电池问世；1989年，商业镍氢电池出现；到1991年，索尼公司推出第一款商业锂离子电池，开启了现代电池的新局面。锂离子电池在能量密度、循环寿命、高低温性能方面显著提升，克服了其他二次电池在消费电池领域的痛点。

锂离子电池分类众多，例如：

钴酸锂电池：具有高比能量，是手机、笔记本电脑和数码相机的热门选择，但循环寿命受固体电解质界面限制，有SEI膜增厚以及负极镀锂等问题。

锰酸锂电池：功率大但容量小，约为钴酸锂容量的三分之一。

钛酸锂电池：标称电池电压为2.40V，可快速充电并提供10C的高放电电流，且较为安全，低温放电特性出色。

镍钴锰酸锂电池（NCM）：是成功的锂离子体系之一，镍基系统相比钴基电池，能量密度更高、成本更低、循环寿命更长，但电压略低。

镍钴铝酸锂电池（NCA）：是锂镍氧化物进一步发展而来，加入铝后化学稳定性更好，但高成本和低安全性有负面影响。

磷酸铁锂电池：电化学性能良好、电阻低，具有高额定电流、长循环寿命、良好热稳定性以及过充承受能力，不过自放电较高可能引起老化进而带来均衡问题。

三元锂电池热失控问题改进：三元电池由于密度更高，热稳定性相对差，在某些极端环境下容易发生热失控起火，成为电池企业安全技术必须攻克的难题，目前车企和主流电池企业开始将目标集中于三元电池系统不起火技术的开发。

固态电池技术的推进：固态电池尤其是半固态电池已经开始小范围应用于汽车领域，随着研发深入也将逐步克服当前面临的固态电解质材料稳定性、界面兼容性和大规模生产工艺优化的问题，走向全面的商业化量产，从长远来看有望成为新一代主力电池技术。

各个国家和地区的政策对电池行业发展起到主导作用。随着双碳目标在全球达成共识，为推动新能源汽车及锂电池产业健康发展引导产业转型升级，中国陆续出台多项政策，如《新能源汽车产业发展规划（2021 - 2035年）》明确15年的发展目标使新能源汽车核心技术达到国际先进水平。各地方也针对锂电池产业给予优惠政策和补贴措施，建立起从研发、生产、购买、使用到基础设施等较为完善的政策支持体系，有助于新能源汽车、锂电池及其上游零部件行业发展。类似地，其他国家也制定各类政策鼓励新能源发展，推动电池行业进步。这些政策将影响电池行业的发展方向、市场规模、企业布局等方面{{{27]()}。

市场需求是电池发展的关键影响因素。在消费电子领域如手机、笔记本电脑、数码相机等产品的更新换代，对电池性能（如能量密度、充电速度、安全性等）和寿命提出更高要求，促使电池技术不断改进。在电动汽车领域，随着人们对环保出行的需求增加，电动汽车销量的快速增长推动着动力电池技术研发和产量提升。如中国预计2025年电动汽车在以旧换新补贴推动下销量达1560万辆，庞大的市场需求必然要求电池技术持续发展以保障车辆的续航里程、充电效率和安全性等。此外，储能领域需求增长也是电池发展的重要拉力，无论是家庭储能还是大规模工业储能项目，都在促使电池技术向高能、高效、安全等方向发展。

技术创新是电池发展的核心动力。例如高性能的全固态电池研发一直是电池技术研究的前沿领域，科学家不断在固态电解质、正负极材料、电池结构设计以及制造工艺等方面探索创新，期望实现其能量密度、安全性、成本及寿命等性能的综合提升。此外，锂离子电池在正极材料选择上的多元化也是技术创新的体现，从早期的钴酸锂到镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等材料的探索与应用，都是为了提高电池性能。而且，新型电池如钠离子电池等研究也在逐步开展，这些创新研究为电池行业提供了更多发展的可能性。

成本与资源因素制约电池的发展。例如对于锂离子电池而言，锂作为重要原料，如果供应不足或者价格波动较大都会影响电池行业的成本效益。固态电池在大规模量产前面临的高成本问题也是产业化面临的一大挑战，包括固态电解质材料、异质界面处理技术等方面的成本难以降低。在精炼锂、钴、镍、锰等电池原材料过程中需要保证资源的可持续供应，面对全球资源分布不均等局面，需要更合理的开采、回收利用、资源替代或者资源循环等策略解决资源短缺和高成本的潜在问题，从整个电池生命周期来管理其成本和资源利用。

消费电子设备如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等是电池的传统应用领域，该领域对电池的需求仍在持续增长并且随着设备不断升级，对电池的性能要求愈发提高。未来，像智能手机为了满足消费者全天候使用、快速充电需求，将推动电池向更高能量密度、更快速充电方向发展；同时小型化和可穿戴设备的兴起需要电池更小、更柔性化，这为新兴电池技术提供了机会，如有机电池、微型锂离子电池等可能有更广阔的应用前景。尽管目前传统的钴酸锂等电池在消费电子领域仍占据主导，但随着新技术成本的下降和性能的提升，市场份额将逐步被新型电池技术瓜分。

电动汽车市场的增长对电池行业来说是巨大的机遇。随着全球对环境保护和可持续发展的重视，加上各国政府鼓励政策的推动，电动汽车的销量持续攀升。为了提高电动汽车的性能和竞争力，需要不断提升电池的能量密度、延长续航里程、缩短充电时间、降低成本。目前虽然锂离子电池是电动汽车主流的动力电池，但新型电池技术的不断涌现如固态电池具有更高的能量密度和安全性等优势，一旦技术成熟并实现商业化量产，将在电动汽车市场掀起新的变革。据预测到2025年电动汽车的市场规模仍将稳步增长，这必然带动电池行业的进一步发展。

储能电池市场是一个新兴且潜力巨大的市场，包括家庭储能、工业储能、电网储能等多个方面。在家庭储能用于存储太阳能等可再生能源产生的电能以满足家庭用电需求；工业储能可以保障企业用电的稳定性和成本控制；电网储能则有助于平衡电网负荷、提高电能质量和增强电网的稳定性等。随着可再生能源发电（如太阳能、风能等）的不断增加，储能电池市场需求也将持续增长。新能源转型必然要求建立相应的储能体系以解决能源间歇性和不稳定性的问题，因此新兴的储能电池市场将是电池行业未来重要的增长点，当前多种电池技术如锂离子电池、铅酸电池等在储能领域都有各自的应用场景，未来也有望出现更适合大规模储能的新型电池技术。