一、动力电池技术发展现状
2024 年，全球动力电池产业博弈持续，呈现中、韩、日三分天下的竞争格局。数据显示，2023 年全球动力电池装机量达到 705.5GWh，同比增长 38.6%，全球前十动力电池企业装机量占比高达 93.3%。其中，中、韩、日三国分别有 6 家、3 家、1 家企业入围全球装机量 TOP10 榜单。
中国在动力电池领域保持领先地位。我国坚持走绿色、低碳、可持续发展道路，高度重视汽车产业绿色转型发展，推动新能源汽车和动力电池产业发展取得积极成效。我们建成了完备的产业体系，向全球供应了超过 70% 的正负极、电解液、隔膜等关键原材料。
在区域竞争力方面，江苏、福建、广东等东南沿海地区产业配套和应用市场较为成熟，具备先发优势；四川、湖北等地矿产资源和绿电优势明显，提升较快。以四川为例，2024 年上半年生产动力电池达到 64.6GWh，同比增长 56.4%，约占全国总产量的五分之一。宜宾市作为四川动力电池产业发展的主要承载地，动力电池全产业链产值突破 1000 亿元。
然而，我国动力电池产业的领先优势并不稳固，在基础研究、持续创新、资源保障、融合发展及全球竞争中仍面临挑战。未来头部企业竞争的关键在于在欧美两大高速增量市场中赢得优势，同时下一代电池研发的布局、低碳绿色制造、成本控制能力也将成为核心竞争力。
二、前沿技术亮点
（一）全固态电池将落地
全固态电池凭借其高安全性、长寿命和高能量密度等优势，在小型代步工具及未来出行工具、3C 产品等领域有着广阔的应用前景。目前，国内动力电池厂商正积极探索将全固态电池应用于小型代步工具，如电动自行车等领域。北京卫蓝新能源科技股份有限公司董事长俞会根表示，公司正在尝试小容量全固态电池，预计用于电动自行车等领域。全固态电池的电解质为固态，避免了泄漏引燃的安全隐患，同时能量密度和充放电功率大大提升。中国电池工业协会副理事长黄学杰认为，未来两到三年，全固态电池将以 “小包” 的形式进入日常生活，大到出行工具，小到 3C 产品。例如，在新能源汽车领域，虽然目前全固态电池尚未正式装车，但随着技术的不断进步，其装车进度备受市场关注。广汽埃安新能源汽车股份有限公司电池研发部负责人李进和中南大学冶金与环境学院副院长刘芳洋都从技术路线讲起，认为技术路线的迭代速度直接关系到产品的装车进度。而原材料制造商在技术路线的具体实践中起着关键作用，如宜宾锂宝董事长兼总经理王政强介绍，公司正聚焦高镍正极材料展开研究，致力于提高其电化学稳定性，改善多次循环后的使用性能。
（二）燃料电池与动力电池结合
燃料电池与动力电池结合在大型载人飞行器等领域具有巨大潜力。当前，大型载人飞行器主要依靠燃油，而小型无人机则为纯电。一电航空低空经济产业生态解决方案负责人何庆坦言，目前动力电池和燃料电池分别存在放电功率不够高、使用寿命有限的问题，不支持长距离使用。中国科学院大连化学物理研究所研究员陈忠伟认为，当前动力电池技术可以随着应用场景的拓展，在低空经济等领域创造价值。其团队正在探索将燃料电池与动力电池相结合，用于大型无人机乃至载人航空器的动力输出。以燃料电池为主要工作电源、锂离子电池为辅助电源的组合模式，能够同时满足对功率和寿命的需求，也符合低空经济的绿色发展方向。此外，陈忠伟团队还通过改变正极材料配方和电池隔膜配方，提升了动力电池在低温和高温环境下的性能，为上下游产业链的分工协作提供了方向。
（三）人工智能助力动力电池设计制造
人工智能在动力电池设计、制造领域发挥着重要作用。中国科学院院士、北京大学教授鄂维南深入介绍了人工智能在该领域的应用。人工智能可以帮助研发人员 “试错”，制造动力电池的 “配方” 有上千种，组合可能性数量最多可达 10 的 20 次方，远非科研人员凭实验可以发现。当前已有科研单位和企业梳理出动力电池的主要 “配方”，形成了生产动力电池的 “菜谱”。人工智能可以根据已有 “菜谱”，尝试创造更多 “菜品”，甚至模拟出不同 “配方” 下动力电池产品的性能。这意味着动力电池设计工作门槛正在降低，能让更多有意向的企业加入动力电池解决方案的 “解题” 过程，向自动化、快节奏的生产流程转变。然而，人工智能在动力电池设计、生产领域的推广还面临一些挑战，最大的困难是动力电池大模型的样本空间有限，需要专业人士贡献研究样本供机器学习。鄂维南呼吁动力电池行业尽快建立统一的智能化电子研究平台和自动化实验平台，丰富文献和实验资源，提高相关大模型的竞争力。
三、最新动力电池方案特点
（一）极氪 2024 款动力电池表现
极氪 2024 款动力电池在多个方面表现出色，充分满足了用户的需求。在续航方面，不同车型有所差异。例如 ME 版 100kWh 四驱车型选配 21 英寸马牌 PC6 轮胎，CLTC 续航高速折扣率约 59.7%，满电推算能行驶 420km 后表显电量到 0%。极氪 001 WE 版 140kWh 千里续航套装搭载的宁德时代 CTP 3.0 麒麟电池更是拥有 72% 电池包体积利用率和 255wh/kg 电芯能量密度，CLTC 综合工况续航里程可达 1032km。在补能效率方面进步显著，找个普通的 1000V/200kW 快充桩基本能用满 780V 电压、180kW 峰值功率，26 分钟就能从 20% 充到 90%。极氪 007 最入门的版本虽然高速能耗折扣率约 6.3 折表现一般，但好在充电效率不错，200kW 快充桩单桩单充从 19% SOC 到 98% SOC 全程耗时不到 38 分钟。在安全性方面，Ni55 三元锂电池采用无热蔓延技术和 360 度电池安全防护系统，降低了自燃风险；86 度威睿电池厂的电芯可能来自欣旺达，具有产热低、能量密度接近高镍体系、材料安全性更具优势等特点，所有核心器件及 BMS 系统均满足功能安全 ASILD 级要求，还可提前对电芯进行精准诊断和热失控预警。
（二）短刀电池的优势
短刀电池作为新一代高安全性磷酸铁锂电池，具有诸多优势。在结构创新方面，长度缩短了约 40%，仅为 580mm。这种短刀设计使得电芯的内阻更小，发热量也相应降低，有效降低了电池本身存在的安全风险。同时，电池能量密度达到了 192Wh/kg，体积利用率提升 50% 以上。在安全性上，短刀电池以超国标 8 倍的标准进行了安全测试，8 根直径 5mm 的钢针同时穿刺电芯并保持 1 小时，电芯不冒烟、不起火、不爆炸。还是全球首个通过 5.8mm 真弹枪击贯穿试验的电芯，在如此极限的破坏条件下，电池依然能够做到不起火、不爆炸。在使用寿命方面，循环寿命达到了 3500 圈，折合安全行驶里程约 100 万公里。按普通家庭每年 2 万公里估算，短刀电池至少可以保证 50 年的使用期限。在充电效率方面，平均充电倍率可达到 2.45C，10%-80% SOC 仅需 17 分 4 秒，快充速度是长刀电池的 1.5 倍。在耐低温属性方面，在 0℃、-10℃、-20℃、-30℃的温度下，短刀电池的低温放电容量保持率均高于长刀电池，平均领先 8.7%，在极寒环境下能够提供更长的续航里程。
四、动力电池发展趋势
（一）产能过剩与价格调整
2024 年动力电池行业面临产能过剩的挑战。根据相关数据显示，目前全国主要电池企业对外公布的产能规划，需要 3000 万辆电动汽车才能消化，产能过剩明显。随着一批电池厂和上游企业倒闭出清，以及新能源汽车销量增长，有望重新实现供需平衡，电池价格才能趋于稳定。以宁德时代为例，2024 年上半年，宁德时代实现营业总收入 1667.7 亿元，同比下降 11.88%，其中动力电池业务板块营收同比下滑 19.2%。这在一定程度上反映了动力电池价格不断走低的趋势。
（二）成本压力与电芯标准化
成本压力迫使电芯进一步标准化。电池降本是各汽车制造商的战略目标，电池标准化是降本的必经之路，也是行业成熟发展的标志。然而，电池标准化进程仍然缓慢，困难较多。目前，行业正在静待市场厮杀出最终的胜利者。例如，亿纬锂能、国轩高科等企业在动力电池毛利率上与宁德时代相差约 15 个百分点，瑞浦兰钧动力电池毛利率上半年才转正至 1.1%，远低于宁德时代动力电池业务 26.9% 的毛利率。这表明不同企业在成本控制和标准化方面存在较大差距。
（三）续航压力推动新技术普及
1.CTC/CTB 技术普及：续航和成本压力推动 CTC/CTB（Cell to Chassis/Cell to Body）技术普及。提高续航、降低成本是纯电动汽车当前最大的诉求，精简电池包的 CTC/CTB 技术是少有的兼顾两者的方案。该技术能够减少电池包的零部件数量，降低成本，同时提高电池包的能量密度，增加续航里程。
2.磷酸锰铁锂替代传统 LFP：磷酸锰铁锂作为 LFP（磷酸铁锂）的升级版，通过掺杂金属锰提高能量密度，成本略微增长，竞争优势明显。它有望替代传统的 LFP，成为未来动力电池的重要材料之一。
3.快充电池上量：补能焦虑推动快充电池上量。快充电池能够在短时间内为电动汽车充电，解决电车痛点，快速上量是大势所趋。例如，宁德时代发布的 “神行 Plus” 电池，支持 “充电 10 分钟续航 600 公里”，且在零下 20 摄氏度环境下依然能够高效工作。
4.半固态电池落地：2024 年是半固态电池落地的元年。半固态电池具有高安全性、长寿命和高能量密度等优势，有望在未来的电动汽车市场中占据一席之地。
5.车企投资控股趋势：车企放缓自研电芯，加速投资控股。自研电芯投资大、风险高、收益有限，未来投资控股或将成为主流。车企可以通过投资控股电池企业，确保电池供应的稳定性和质量，同时降低成本。
6.换电业务联盟发展：换电由单打独斗向业务联盟发展。为统一换电标准，市场逐渐形成时代电服与蔚来两大换电联盟。换电模式能够解决电动汽车充电时间长的问题，提高用户的使用便利性。
7.关注碳足迹：碳足迹成为新的热点。为应对欧盟碳关税和国家双碳政策，汽车 / 动力电池行业关注汽车碳足迹的核算与规范。企业需要在生产过程中降低碳排放，提高可持续发展能力。
8.功率型与能量型电池融合：功率型与能量型电池的边界逐渐模糊。功率型与能量型电池在双向奔赴，未来可能会出现更多兼具高功率和高能量密度的电池产品。
9.未来趋势展望：从半固态电池向全固态渐进式发展，国内、外企业在全固态电池技术路线上存在明显差异化。
供需关系与低碳发展：行业面临产能过剩，中长期仍将处于供大于求的状态，上游原材料价格逐步平稳，需求量的缓慢增长也会为产业链带来挑战，不同区域发展各异，中国电池企业产能大幅超出国内需求，将长期面临过剩的压力。同时，需完善动力电池碳足迹管理体系，进而有效提升出海低碳竞争力。
动力电池标准化：行业内重点开展动力电池产品规格尺寸的研究，以应用为主线，基于常用规格尺寸路线，并组织车企、电池企业共同商讨的规格尺寸范围，目前围绕电池圆柱、方形电池、软包电池形成了11个系列的规格尺寸。
全固态电池路线：动力电池材料体系升级将呈现多样化发展，半固态电池国内部分企业已实现量产装车。国内、外企业在全固态电池技术路线上存在明显差异化，国内企业仍需加大对固态电解质、膜电极、多元素掺杂和包覆改性的研发投入和技术创新，抢占未来产业发展优势。
五、动力电池发展思考
2024 年，动力电池技术取得了显著的发展成果。在技术创新方面，全固态电池、燃料电池与动力电池结合以及人工智能助力动力电池设计制造等前沿技术亮点不断涌现。同时，极氪 2024 款动力电池和短刀电池等产品也展示了出色的性能和优势。在应用拓展方面，动力电池在纯电动汽车、插电式混合动力汽车、轨道交通、航空航天等领域的应用不断深入，为出行领域带来了更多可能。
展望未来，动力电池技术在技术创新和应用拓展等方面仍具有巨大的潜力。
在技术创新方面，全固态电池有望在未来两到三年内以 “小包” 的形式进入日常生活，并在未来逐步实现装车应用。随着技术的不断进步，全固态电池的安全性、能量密度和使用寿命将进一步提高，为新能源汽车的发展提供更强大的动力支持。
燃料电池与动力电池结合的技术也将不断发展，为大型无人机乃至载人航空器的动力输出提供解决方案。通过不断优化技术路线和提高材料性能，这种组合模式将能够更好地满足对功率和寿命的需求，推动低空经济的绿色发展。
人工智能在动力电池设计、制造领域的应用将更加广泛。随着智能化电子研究平台和自动化实验平台的建立，以及文献和实验资源的不断丰富，人工智能将能够更好地帮助研发人员 “试错”，提高动力电池的设计效率和性能。
在应用拓展方面，动力电池将在更多领域得到应用。随着 CTC/CTB 技术、磷酸锰铁锂、快充电池和半固态电池等新技术的普及，纯电动汽车的续航里程和充电速度将得到进一步提高，满足用户的多样化需求。
车企投资控股电池企业和换电业务联盟的发展将为用户提供更稳定的电池供应和更便捷的充电服务。同时，关注碳足迹将促使企业在生产过程中降低碳排放，提高可持续发展能力。
未来动力电池技术将在技术创新和应用拓展等方面不断发展，为出行领域带来更多的可能性和便利。我们期待着动力电池技术在未来能够为全球的绿色出行和可持续发展做出更大的贡献。
