钠离子电池行业深度报告：消费电池巨头的动力储能成长之路

（报告出品方/作者：光大证券，刘凯、蔡微未）

1.1、 锂离子电池：应用领域广泛，规模加速扩张

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠锂离子在正极和负极之间 移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时， Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

当前，市场上主要使用的可充电电池按照材料可分为铅酸电池、镍镉电池、镍 氢电池和锂离子电池等。铅酸电池、镍镉电池内含有大量铅、镉、汞等有害元 素，废弃后会产生大量有毒物质，对环境造成严重污染，在全球范围内其生 产、销售和使用已逐步受到限制。相比之下，锂离子电池具有体积小、重量 轻、能量密度高、工作电压高、循环寿命长、充电速度快、无记忆效应、环境 污染小等优点，正在逐渐替代铅酸电池。近年来，锂离子电池在消费类电子产品、电动汽车、储能装置等领域的应用逐 渐加深，市场规模迅速扩大。根据高工产研（GGII）数据显示，2020 年全球锂 电池出货量 294.5GWh，同比增长 35.32%，2013-2020CAGR 达 26.13%。EVTank 近期发布《中国锂离子电池行业发展白皮书（2022 年）》表明，2021 年全球锂离子电池总体出货量 562.4GWh，同比大幅增长 90.64%，预计 2030 年之前全球锂离子电池出货量的复合增长率将达到 25.6%，到 2030 年总体出 货量或将接近 5TWh。从国内市场来看，受益于消费电子产品普及与新能源汽 车的销量提升，国内锂电池迅速放量，产量由 2010 年的 26.87 亿只提升至 2021 年的 232.6 亿只，其中 2021 年同比增长 22.4%，仍处于上升通道。GGII 数据显示，2021 年中国锂电池出货量为 327GWh，同比增长 130%，预计 2022 年中国锂电池出货量有望超 600GWh，同比增速有望超 80%；2025 年中 国锂电池市场出货量将超 1450GWh，21-25 年复合增长率超过 43%。

1.2、 锂离子电池产业链：体系成熟完整，专业化程度高

经过近二十年的发展，锂离子电池行业已经形成了一个专业化程度高、分工明 晰的产业链体系，上游为基础原料，中游涵盖电池材料、锂离子电芯、锂电池 模组及 PACK，下游包括三大应用领域与锂电池回收利用。1、上游：钴、锂、镍、锰、石墨等是构成锂离子电池的基础原料。2、中游：1）正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大材料与其他辅材 正极材料：锂离子电池通过正极出现的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实 现电池的充放电过程，正极材料在锂离子电池四大材料中占据最为核心的地 位，对电池的能量密度、循环寿命和倍率性能等综合性能至关重要，其成本占 锂离子电池成本的 40%- 45%，决定了电池整体成本的高低。正极材料主要分 为钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）、三元（NCM/NCA） 等，在性能特征与应用领域方面各有差异：a）钴酸锂：钴酸锂为第一代商品化的锂电池正极材料，具有较好的电化学性能 和加工性能，比容量相对较高，主要应用于 3C 消费电子领域的小型充电电池。但金属钴价格昂贵导致钴酸锂材料成本较高，且循环寿命低、安全性能 差，近年来部分市场份额被三元正极材料替代。但在超薄电子产品领域，钴酸 锂凭借体积能量密度、倍率性能等方面的优势仍然维持市场地位。b）锰酸锂：锰酸锂相比钴酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能 好、倍率性能好等优点，但其较低的比容量、较差的循环性能使其应用受到限 制，主要用于轻型动力（电动两轮车等）、物流车以及注重成本、对续航里程 要求相对低的微型乘用车领域。c）磷酸铁锂：磷酸铁锂的优点在于橄榄石结构稳定，安全性能与循环性能好， 且不含钴等贵重金属，成本低廉、性价比高、环境友好。其缺点在于能量密度 较低、低温性能较差，且压实密度低导致电池体积较大。目前，磷酸铁锂正极 在新能源商用车（客车等）、低续航乘用车及对电池成本与循环寿命敏感度较 高的储能领域得到了广泛应用。

d）三元：三元正极材料具有高能量密度、长续航里程的优点，但在循环寿 命、安全性与性价比方面逊色于磷酸铁锂，主要应用于动力领域（高续航乘用 车）与轻型动力领域，并在小型消费类锂电中部分替代钴酸锂正极材料。三元 材料按照元素组成可分为镍钴锰酸锂（NCM）与镍钴铝酸锂（NCA）两种，按 照镍含量差异可进一步分为中镍（NCM523 等）、中高镍（NCM613、 NCM622 等）和高镍（NCM811、NCA 等）。镍、钴、锰（铝）三种元素的不 同配比显著影响三元正极材料的性能，镍主要用于提高能量密度，钴主要用于 稳定三元材料层状结构、改善循环性能，锰主要用于降低成本、改善材料的结 构稳定性和安全性。如今三元正极材料市场逐步往高镍方向发展，随镍含量升 高、钴含量降低，三元材料的能量密度逐渐提高，单位成本下降，但热稳定性 的技术要求有所提高。因此，相比于采用常规三元材料的锂电池，高镍三元材 料电池续航里程更长、综合成本更低，同时对电池厂商的产品设计、制造工艺 及设备环境提出了更高的要求。

负极材料：负极在电池中起储锂作用，对电池循环性能有直接影响，成本占比 10%左右。目前的主流材料包括人造石墨、天然石墨等，其中人造石墨的综合 性能最优，占据负极材料的市场主流地位。硅碳负极在提升能量密度方面具备 优势，有望成为未来负极材料演变方向。电解液：电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获 得高电压、高比能等优点的保证。电解液影响电池的能量密度、循环寿命、安 全性等综合性能，一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原 料，在一定条件下、按一定比例配制而成。隔膜：隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路， 此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构、 内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能。锂电池电解液为有机溶剂 体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多 孔膜。

2）锂离子电芯：锂离子电芯厂商使用上游材料厂商提供的正负极材料、电解液 和隔膜，生产出不同规格、不同容量的锂离子电芯产品。电芯在锂电池模组成 本构成中占比超过 60%，被视为锂电池的“心脏”。3）锂电池模组：由锂离子电芯、电源管理系统、精密结构件及辅料等构成，是 手机、便携式电脑、智能硬件等消费类电子产品和新能源汽车的必需基础元器 件之一。锂电池模组及 PACK 是将电芯加工成电池的过程，电池模组厂商根据 下游客户产品的不同性能、使用要求选择不同的锂离子电芯、电源管理系统方 案、精密结构件、制造工艺等，进行锂电池模组的设计与生产。3、下游：电池产品最终可应用于消费电子领域（智能手机、平板电脑、智能手 环等）、动力领域（电动自行车、电动汽车等）、储能领域（电网、数据中 心、5G 基站等）。锂离子电池回收利用：在电池使用寿命届满或报废后，可对废旧电池中的三元 材料、磷酸铁锂、石墨等材料进行加工再生，使上述材料在电池产业中实现循 环。主要途径包括火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术等。

按照不同的封装形式与外形，锂离子电池可划分为圆柱锂离子电池、方形锂离 子电池和聚合物软包锂离子电池三大类。此外，扣式电池与异形电池凭借特殊 设计满足下游细分领域的需求。

1）圆柱电池：圆柱电池主要采用卷绕的生产工艺，研制与应用时间较早，工艺 成熟、良品率高、标准化程度高，PACK 成本能够得到有效控制。由于封包时 圆柱体之间的空隙形成了散热空间，圆柱电池的散热性较优；但圆柱电池的空 间利用率不足，直径较大，同时电池管理系统较为复杂，成组效率低。18650 圆柱型锂离子电池是最早发展起来的锂电池封装形式，最初大多应用于数码产 品，其中 18（mm）代表电池的直径，65（mm）代表电池的高度，0 则代表 圆柱电池。然而，在动力领域，传统 18650 圆柱电池单体电芯容量较小，为满 足电动车的能量密度需求需要大量电芯组合，极大增加了电池管理系统的复杂 程度。因此，动力电池龙头特斯拉先后牵头推出 21700 与 4680 大圆柱电池， 通过电芯结构与电池材料的创新提升单体电芯能量密度，从而减少单个电池包 所需的电芯数量。2）方形电池：方形电池采用卷绕工艺，可塑性较强，可以根据搭载产品的具体 需求而进行定制化的设计，同时空间利用率相对圆柱电池更高。由于技术难度 相对较低，方形电池供应商数量丰富，在比亚迪、蔚来、吉利等国内领先新能 源车企的产品中得到广泛应用。但方形电池型号众多，制造工艺不统一，一致 性较差。3）软包电池：软包电池主要采取叠片工艺，采用铝塑膜作为包装材料，质量较 轻，能量密度较高，在保持一定电池容量的条件下体积更小，且设计灵活性 强，能够较好满足消费类电子产品对轻薄、安全、能量密度、尺寸多变等方面 的需求，在消费电池领域已替代方形、圆柱电池占据主流地位，在新能源车中 的应用逐步推广。其缺陷在于强度较低，标准化程度低，且高端铝塑膜进口依 赖性强。

4）扣式电池：扣式电池适应消费电子产品轻薄化、小型化的发展趋势，呈纽扣 状，厚度薄、体积小，主要应用于电脑主板、MP3 手表、计算器、IC 卡、蓝牙 耳机等产品，在 TWS 耳机领域替代圆柱电池成为主流技术路线。扣式电池分为 硬壳扣式电池和软包扣式电池，前者采用叠片工艺，后者采用卷绕工艺。目前 布局扣式锂离子电池的制造商主要包括德国瓦尔塔（Varta）、紫建电子 （VDL）、亿纬锂能、鹏辉能源等。5）异形电池：部分企业将锂离子电池设计成特定形状以适应特殊形态的产品需 要，如智能手环等可穿戴设备中应用的柔性电池。

1.3、 动力电池和储能电池市场为消费电池厂商打开广阔 成长空间

按应用领域不同，锂离子电池主要分为消费型、动力型和储能型三大类。其 中，消费型锂离子电池主要供应手机、笔记本电脑、智能硬件等消费电子产 品，动力型锂离子电池应用于混合动力汽车、纯电动汽车、电动两轮车等领 域，而储能型锂离子电池则供太阳能发电设备、风力发电设备等可再生能源储 蓄使用。

三类锂电池处于不同的发展阶段。消费电池起步较早，已历经相对完整的产业 发展周期，目前步入成熟阶段；动力电池近十年来异军突起，当前出货量规模 已占据主导地位；随各国清洁能源替代计划逐步推进，储能电池呈高速增长态 势，目前受限于成本与技术仍处于市场导入期，预计将逐步迈入规模化阶段， 未来放量可期。根据工信部，2021 年我国消费、动力、储能型锂电池产量分别 为 72GWh、220GWh、32GWh，分别同比增长 18%、165%、146%，动力、 储能型锂电池增速较快，占比进一步提升。