给锂电池穿上“智能防护衣”：在-79℃的低温条件下仍可高效放电【附锂电池技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

5月23日，清华大学化学工程系刘凯课题组摒弃传统电解液设计方式，研发出电场辅助超分子自组装层技术。该技术仿佛给锂电池穿上一个穿脱自如的“智能防护衣”，有望解决电动车冬季“趴窝”问题。相关研究成果日前发表在国际学术期刊《能源与环境科学》杂志上。

论文第一作者、清华大学化学工程系博士后章伟立介绍，当电池需要工作时，“防护衣”会自动套在锂电池表面，形成一层致密的保护膜，不仅能防止电解液在高电压下分解，还能加速锂离子的传输，使电池在低温下也能高效工作。当电池不工作时，“防护衣”又能自动脱下，让电池恢复到常规状态。“在‘防护衣’作用下，锂金属电池在-79℃的低温条件下仍可高效放电。”

“电场辅助超分子自组装层技术通过在电极表面上‘穿衣’，可以作为跳板，辅助加速锂离子从电解液到电极的传递，从而提升锂电池在低温下的续航里程。实验数据表明，该技术使无人机在-40℃也能高效飞行。”刘凯表示，这一技术突破为寒冷地区的绿色出行和低空经济发展注入了新动力。未来，随着技术的进一步发展，低温锂电池将广泛应用于更多领域，产生更大的社会和经济效益。

图片来源：摄图网

技术价值观察

锂电池行业上游的原材料主要包括正负极材料、电解液、隔离膜等。其中，正极材料是锂电池最为关键的原材料，直接决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时也是锂电池成本占比最高的材料，约占锂电池电芯材料成本的40%左右。锂电池行业的中游包括电池系统的研发制造、电池系统集成组装等。锂电池行业下游的应用领域主要为消费电池、动力电池和储能电池。

清华大学团队研发出电场辅助超分子自组装层技术，给锂电池穿上一个穿脱自如的“智能防护衣”，形成一层致密的保护膜，不仅能防止电解液在高电压下分解，还能加速锂离子的传输，使电池在低温下也能高效工作。因此，从锂电池产业链上看，该技术处于产业链的中游环节。

宏观市场观察

——锂电池的类型

按照电解质材料、电池外形、外包材料、正极材料、应用领域等不同分类方式，可将锂电池分为以下几类：

——全球动力锂电池出货量及装机量呈高速增长趋势

在中国、欧洲、日韩、美国等主要国家大力发展全球新能源汽车的背景下，全球动力锂电池市场近年来出货量保持高速增长的趋势。根据EVTank披露的数据，2022年全球动力锂电池出货量为684.2GWh，同比增长84.4%。

装车量方面，根据SNE Research披露的数据，全球动力锂电池装机量已从2019年的115.2GWh增长至2022年的517.9GWh。2023年1-11月，全球锂电池装机量达624.4GWh。整体来看，全球动力锂电池装机量保持高速增长态势。

——全球市场上中国厂商份额保持领先

根据SNE Research披露的数据，2023年1-11月全球动力电池装机量TOP10公司中，中国公司依然占据6席，分别为宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能、孚能科技，6家公司合计市占率达63.7%。其中，宁德时代和比亚迪市占率之和依然过半，达53.1%。

——中国动力锂电池产能快速扩张

近年来，我国动力锂电池产能快速扩张，截至2023年6月，我国动力锂电池产能已达1860GWh/年，根据国内动力电池投扩产项目进行情况，中国汽车动力电池产业创新联盟预计到2025年，我国动力锂电池产能很可能超3000GWh。

产量方面，2018-2022年，中国动力锂电池产量整体呈上涨趋势，受新能源汽车产销大幅上涨带动，2021年、2022年，中国动力锂电池产量大幅上涨。2022年，我国动力锂电池产量达到545.9GWh，同比上涨148.5%。2023年1-6月，我国动力电池累计产量293.6GWh，累计同比增长36.8%。

——2029年动力锂电池出货量或超2200GWh

目前国产动力锂电池大部分技术指标已达到国际先进水平，且在对客户的服务响应方面比海外企业做的更好，在产品技术提升与服务响应迅速双重影响下，国内动力锂电池市场需求持续增长。《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》要求2025年纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里，新能源汽车销量要达到汽车新车销售总量的20%左右。虽然国家补贴逐年退坡，但是双积分政策接力成为国内新能源车发展的新动力。除了政策的驱动，符合消费者需求的热门车型不断推出，也将驱动新能源车市场持续向好。

受新能源汽车、电动二轮车等带动，前瞻预计，到2028年我国动力锂电池出货量年复合增速将超过25%。按照此增速预测，2029年我国动力锂电池出货量有望超过2200GWh。

中国锂电池技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与锂电池关键技术强关联的城市集群主要集中在华南地区，并且以深圳、东莞市为重点发展区域，未来锂电池技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南地区优先导入，其中可重点关注广东省深圳市龙华区和宝安区、广东省东莞市所处锂电池的相关企业，以及该地方对于锂电池的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国锂电池行业发展前景与投资战略规划分析报告》。

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