既提高充电速率又保证循环寿命！美国科学家利用电解质添加剂提高锂金属电池性能【附动力锂电池技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

美国能源部布鲁克海文国家实验室的化学家们最近取得了一项重大突破，他们成功利用电解质添加剂来提高能量密集型锂金属电池的性能。通过在电池阳极和阴极的电解质中添加一种名为硝酸铯的化合物，研究团队显著提高了锂金属电池的充电速率，同时保持了较长的循环寿命。

这项新工作最近发表在《自然通讯》上，研究团队的目标是改善电池的界面，即电池阳极和阴极上形成的保护层。这一保护层的作用是防止电池电极的退化，是制造可与锂离子电池一样充电和放电次数的锂金属电池的关键。

布鲁克海文实验室的电化学储能小组的研究员Muhammad Mominur Rahman表示：“我们希望提高当前最先进的锂金属电池的充电速率，但我们还希望通过更具保护性的界面来稳定电池，以便它们的使用寿命更长。”

除了成功稳定电池之外，研究人员的电解质添加剂还以意想不到的方式改变了电池化学成分。布鲁克海文实验室的化学家Enyuan Hu表示：“Mominur的发现挑战了关于有效界面组成部分的传统观念。我们很高兴看到这些发现如何为能源部专注于锂金属电池的主要工作做出贡献。”

通常能够实现电池快速充电的电解质也可能与锂金属阳极发生反应。为了防止这种情况发生，布鲁克海文的化学家着手设计界面。他们相信硝酸铯可以用于锂金属电池的这一目的。正铯离子积聚在电池带负电的锂金属阳极侧，而负硝酸根离子积聚在带正电的阴极上。

为了更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质成分和电池性能，化学家们将新电池带到了国家同步加速器光源 II (NSLS-II)。这一用户设施位于美国能源部布鲁克海文实验室，为研究人员提供了更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质成分和电池性能的机会。

(图片来源：摄图网)

技术价值观察

动力锂电池是以锂离子电池为材料的一种高能量密度的、能够储存电能并可再充电的、为汽车或电动工具供应动力的装置。

动力锂电池产业链上游为锂资源、钴资源和镍资源等矿产资源供应及正极材料、负极材料、电解液和隔膜等电池材料供应。中游为动力锂电池制造，包括加工、封装、组装等流程。下游为应用市场，动力锂电池应用领域主要包括电动汽车、电动两轮车、电动船舶、无人机等。

美国能源部布鲁克海文实验室的化学家使用新型电解质添加剂硝酸铯改进了锂金属电池，通过稳定界面促进快速充电和延长使用寿命，可能使能量密度加倍并推进电池技术。该技术处于产业链的上游环节。

宏观市场观察

中国动力锂电池行业企业布局及竞争力评价

EVTank、海融网、电池网、伊维经济研究院、中国电池产业研究院等从我国动力锂电池企业产能、销量、出货量、主要客户等方面布局情况，评选出了“2022年度中国锂电池行业动力电池年度竞争力品牌榜单”，其中综合竞争力最强的是宁德时代和比亚迪，亿纬锂能、中创新航、欣旺达、蜂巢能源、国轩高科、孚能科技、瑞浦兰钧、正力新能等企业也位列前十。

供需平衡：动力锂电池供需失衡情况较为严重

2018-2022年，我国动力锂电池销量占产量的比重在90%以下，整体呈先降后增趋势;2018-2022年，我国动力锂电池装机量占产量之比基本保持在80%以下，且整体呈下降趋势。

2022年，我国动力锂电池产量为545.9GWh，而动力锂电池销量为465.5GWh，装车量仅为294.6GWh;动力锂电池销量占产量之比为85.3%，动力锂电池装车量占产量之比仅为54%。2022年，我国动力锂电池企业出口总量为68.1GWh，即便考虑出口，我国动力锂电池产量也还是超过销量12.3GWh，超过装车量183.2GWh。

2023年上半年，我国动力锂电池销量占产量之比为87.4%，动力锂电池装车量占产量之比下降至51.8%

整体来看，我国动力锂电池行业供给大于需求，且供需失衡情况较为严重。

——本土竞争激烈压缩动力锂电池厂商利润空间

此外，本土市场上，我国动力锂电池供大于求现象已经比较明显，市场竞争激烈。本土市场上激烈的竞争压缩厂商盈利空间，从代表性厂商动力锂电池业务毛利率来看，2018年来厂商毛利率水平走低趋势明显，宁德时代动力锂电池毛利率水平从2018年的34.1%降至2022年的16.73%。这种情况下，海外动力锂电池产业链存在的巨大增长空间必然吸引中国企业业务出海。

中国动力锂电池技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，目前动力锂电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华东地区，尤其是浙江省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于动力锂电池研发，成为潜在的动力锂电池技术发展中心。根据热力图的分布华东地区有极大的可能性成为动力锂电池的技术的先导区域。重点关注浙江省宁波市鄞州区、江西省上饶市广信区、江西省上饶市广丰区等地的相关企业，以及这些地方对动力锂电池产业发展的投资环境和潜力市场。

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

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