世界上迄今为止最好电池！多功能碳纤维结构电池问世：或将电动汽车续航里程提高70%【附锂电池技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

日前，据发表在最新一期《先进材料》杂志上的论文显示，瑞典查尔姆斯理工大学研究团队在“无质量储能”研究方面取得进展，开发出一种多功能碳纤维结构电池。这种电池可以将笔记本电脑的重量减半，使手机像信用卡一样薄，或者将电动汽车单次充电的续航里程提高70%。

查尔姆斯理工大学研究员里卡·乔杜里表示，他们研发出的这种结构电池由碳纤维复合材料制成，其刚度与铝相当，且能量密度足以商业化应用。结构电池是一种既能储存能量又能承载负荷的材料。让电池材料成为产品实际构造的一部分，意味着在电动汽车、无人机、手持工具、笔记本电脑和手机等产品上可以实现更小的重量。

研究人员对电动汽车进行了计算，结果显示，如果配备新的结构电池，续航里程将比现在增加多达70%。结构电池单元的刚度也显著提高，以吉帕(GPa)为单位的弹性模量从25增加到了70。这意味着该材料可以像铝一样承载负荷，但重量更轻。

研究人员表示，从多功能性角度来看，新电池的性能优于上一代电池两倍，是世界上迄今为止最好的电池。然而，在电池单元从小规模实验室制造走向大规模生产、应用于科技产品或车辆之前，还需进行大量工程工作。

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。

宏观市场观察

——锂电池类型

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：

——锂电池行业主要技术对比

根据锂电池正极材料的不同，锂电池可分为磷酸铁锂电池和三元电池。分析磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性，可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显，而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。因此，磷酸铁锂电池技术更适合用于中短距离用车(中低端车型)、电动自行车、储能等场景;三元锂电池技术更适用于长距离用车(高端车型)、消费电子、医疗等场景。

——中国锂电池企业全球专利活跃度

从全球锂电池行业专利申请数量排名来看，前十申请人中有五家是中国的企业，可见中国企业在全球锂电池技术创新活跃性较高。分别是国轩高科、比亚迪、国家电网、珠海冠宇和宁德时代。其中，国轩高科以2410项专利申请数量排名全球第二。

——中国锂电池企业全球专利创新力

截至7月初，2023年全球锂电池行业专利申请排名前十的均为中国企业和高校，可见中国企业在全球锂电池技术创新力较强。

——锂电池企业技术路线布局情况

从企业技术布局情况来看，目前宁德时代、比亚迪、欣旺达、国轩高科、亿纬锂能、蜂巢能源等锂电池企业同时布局了软包、方形和圆柱。孚能科技和珠海冠宇则是主要布局了软包电池。

——锂电池技术发展方向及趋势：短期提高电池能量密度、长期技术路线多元化

短期内，提高锂电池能量密度主要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来实现。其中，锂电池材料体系的迭代升级包括正负极材料、电解液和隔膜的迭代升级;电池结构革新又包括电芯、模组、封装方式等的结构改进和精简。

从长期来看，由于磷酸铁锂电池能量密度上限较低，并且为了应对不同应用场景下的不同需求，锂电池技术路线将朝多元化方向发展。除了酸铁锂电池和三元锂电池之外，固态电池、磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池等新型锂电池技术路线的发展趋势向好。

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。

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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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