从比亚迪与宁德时代，看动力电池产业的当下与明天

自2021年起，我国的新能源汽车行业开始进入爆发式增长期，新能源汽车销量从2017年的78万辆迅猛增长至2021年的352万辆。而就在最近，我国的新能源汽车领域迎来了又一次里程碑——中国已经制造生产了超过2000万辆新能源汽车，我国也超过了日本成为了世界第一大汽车出口国（大部分出口车辆为新能源汽车）。这里面有我国“碳中和”政策的影响，也有技术进步所带来的新能源汽车产品力的提高。作为新能源汽车的的绝对核心，动力电池的发展对于新能源汽车产业来说至关重要。

所谓动力电池，它是电动新能源车辆的重要组成部分，提供能量供给给电动机以产生动力。动力电池一般由多个电池模块或单元组成，而这之中，每块电池又由正极、负极、隔膜和电解液构成。对于动力电池来说，其需要具备高能量密度、高功率密度、长寿命、快速充电和安全可靠等特性。而在一块动力电池之中，正极作为最主要的材料，其主要采用磷酸铁锂和三元材料。

刀片与麒麟

提到磷酸铁锂和三元锂，那么比亚迪的刀片电池和宁德时代的麒麟电池自然是绕不开的话题。一般的电动汽车上搭载的电池包，由电芯(Cell)组装成为模组(Module)，再把模组安装到电池包(Pack)里，形成了“电芯(Cell)— 模组(Module)— 电池包(Pack)”的三级装配模式。但是刀片电池和麒麟电池则采用了全新的CTP（Cell to Pack）技术，所谓的"Cell to Pack"技术指的是将电池芯片直接集成到电池包中，而不使用独立的模组。在动力电池中，随着模组数量增加，零件也增多，导致组装效率下降。相反，采用CTP可以减少模组数量可以降低电池包的总重量，提高能量密度，并减少零件数量，从而提高生产效率。虽说都是CTP，刀片电池和麒麟电池却采用了两种不同的技术路线。

比亚迪的刀片电池作为磷酸铁锂技术的代表，其采用了完全无模组方式。所谓模组，各位读者可以理解成为是一个模块，是一个零部件集合、总成的概念。其中一般包括：电芯、导电排、采样单元及一些必要的结构支撑部件。而比亚迪在去除模组之后，需要对其相关的高压线缆、通讯线缆、冷却/预热循环管路、BMS监测模块、温度传感器、电流传感器等设备进行适应性改进或重新布置。再加上其研发的长度大于0.6米的大电芯，电池单体同样向大容量进化，但电芯形状更加扁平、窄小，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里，刀片电池因此得名。经过比亚迪的设计优化，刀片电池的回路更加长，表面积更大，并且散热效果更好。此外，它还能够省去较多的支撑结构。与传统排布方式相比，刀片电池的空间利用率提高了近20%。

比亚迪刀片电池结构与传统动力电池

而宁德时代的麒麟电池则是作为高镍三元锂技术的代表，其采用了以大模组替代小模组的CTP方式。其优化的重点在于电池包内部连接的结构，改进的方向是简化装配工艺和流程，省去了中间过程的零部件，这种优化具有以下三个主要优势：首先，CTP电池包不受标准模组的限制，可以广泛应用于各种车型；其次，通过减少内部结构组件，CTP电池包可以提高体积利用率，并间接提升系统能量密度；第三，相比目前的小模组电池包，CTP电池包具有更好的散热效果。

麒麟电池结构

综合来看，从能量的角度出发，磷酸铁锂电池受限于材料特性，比亚迪的刀片电池在能量上逊于宁德时代的采用高镍三元锂的麒麟电池；而从安全性能上，“刀片电池”在热管理上现阶段似乎更胜一筹。

产业纵横

除了宁德时代和比亚迪这两家龙头企业，我国在新能源汽车的动力电池领域也存在着大量二线厂商，比如，欣旺达、中航新创、亿纬锂能、孚能科技、国轩高科等等。它们没有一线龙头企业的强大议价能力和技术壁垒，但也能通过在电池回收、动力电池快充等领域与行业龙头形成错位竞争，从而在市场中赢得自己的一席之地。比如欣旺达于2008年开始布局于电动汽车电池业务，其业务范围不仅仅是以电动汽车电池系统为主，其在上游的原材料和下游的储能等次级业务也都有布局；而亿纬锂能的则积极深耕消费级电池市场，其锂亚硫酰氯电池成功入选“国家级制造业单项冠军产品”，竞争优势明显，市场份额稳定。与此同时，亿纬锂能也在向动力电池领域积极延伸，产能建设稳步推进，产能持续释放，车用领域出货规模明显增长。总体来看，我国的动力电池领域呈现出来一种两超多强的市场关系。

当前，锂电池的发展已经逐渐进入的瓶颈期，电芯能量密度的提升将会更加考验锂电池厂电化学的研发实力，随着国家碳中和政策的持续推进，这片市场必将持续上升。在2011年，全球动力电池的出货量只有1.08GWh，然而，到了2022年，全球动力电池的出货量已经达到了518GWh，增长了480倍。这使得年度复合增长率高达85%。随着新能源汽车需求量的不断增加，可以预见，对动力电池的需求将继续保持快速增长。各家新能源电池厂商也都能看到在这之中的巨大机遇，均在不断寻求技术突破。

未来，随着科技的进步和汽车可选择品牌的增加，以及环保政策压力的增加，消费者对于新能源汽车的接受程度越来越高。从2021年开始，新能源汽车的普及率迅速增长，并开始在大众市场上扩展。与低端和高端市场相比，中端市场的覆盖面更广，同时也具备一定的利润空间。在燃油汽车时代，中端市场一直是车企竞争的主战场。因此，我们预测未来在10万到20万价格区间的B级新能源汽车将成为市场的主流。这些车辆将具备高性价比的动力电池、优秀的性能以及创新的结构，这将成为主要的趋势。

对于动力电池的发展来说，笔者认为未来主要是会从两个方面来发展。

一方面是随着锂的能量密度逐渐逼近极限，下一阶段的电池发展中，能量密度的提升很可能将不是重点，反而将更注重提升安全可靠性、降低成本、缩短充电时间，以满足更多需求。同时，在科研领域，固态锂离子电池是当前主要的研发方向。还有全新的基于钠元素的电池，钠离子电池的应用，可以显著降低成本，虽然其能量密度较低，但在特定车型上仍然具备发展潜力，比如城市固定线路的公共交通。

而另一方面，则是类似与CTP的电池架构优化方面发展，如今的CTP技术，已经可以大幅优化电池的空间利用率。而下一代技术发展的趋势CTC(Cell to Chassis)旨在将电池直接集成到汽车底盘中，以在不改变原有意图的情况下实现减轻车辆重量和提高结构效率的目标。就比如，特斯拉计划采用“CTC+一体化压铸”方案，从而实现减轻车身重量10%，减少电池体积10%，降低单位电池成本70%，以及提升续航能力15%的目标。

特斯拉展示的CTC概念图

结语

    预计到2025年，全球动力电池市场需求预计将达到1.2万亿元人民币，而中国有望成为最大的动力电池市场。与此同时，该行业的竞争将进一步激烈，市场将逐渐聚焦于那些能提供高品质、低成本和高效率产品的企业。另外，动力电池的回收和再利用也将成为未来的重要发展方向。这一趋势不仅符合环保理念，还有助于提升资源利用效率和减少废物产生。总而言之，随着“双碳”政策的持续推进，和新能源汽车领域的强势增长，动力电池行业的未来发展前景充满了希望和挑战。只有通过不断创新和优化，企业才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。