預(yù)見2023：《2022年中國鋰電池技術(shù)全景圖譜》(附科研創(chuàng)新成果、技術(shù)發(fā)展痛點(diǎn)和趨勢方向等)

行業(yè)主要上市公司：寧德時(shí)代(300750);比亞迪(002594);國軒高科(002074);孚能科技(688567);億緯鋰能(300014);鵬輝能源(300438);欣旺達(dá)(300207)等

本文核心數(shù)據(jù)：鋰電池板塊上市公司研發(fā)費(fèi)用;鋰電池相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量

全文統(tǒng)計(jì)口徑說明：1)論文發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計(jì)以“lithium battery”為關(guān)鍵詞，選擇“中國”、“論文”篩選。2)統(tǒng)計(jì)時(shí)間截至2022年8月17日。3)若有特殊統(tǒng)計(jì)口徑會(huì)在圖表下方備注。

鋰電池技術(shù)概況

1、技術(shù)原理及類型

(1)鋰電池技術(shù)原理

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。

(2)鋰電池的分類

按照電解質(zhì)材料、電池外形、外包材料、正極材料、應(yīng)用領(lǐng)域等不同分類方式，可將鋰電池分為以下幾類：

2、技術(shù)全景圖：四大細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域

從鋰電池構(gòu)成來看，鋰電池技術(shù)主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜四個(gè)主要細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域。其中，正極材料主要包括磷酸鐵鋰、三元正極、錳酸鋰等;負(fù)極材料主要包括碳系材料和非碳系材料;電解質(zhì)主要包括液態(tài)電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì);隔膜主要包括干法隔膜和濕法隔膜。

鋰電池技術(shù)發(fā)展歷程：正負(fù)極材料演變拉動(dòng)技術(shù)發(fā)展

從20世紀(jì)70年代第一個(gè)鋰電池出現(xiàn)，到如今五十余年的歲月中，鋰離子電池不斷發(fā)展，負(fù)極材料從鋰金屬發(fā)展到碳材料，再試圖回到鋰金屬;正極材料也不斷豐富，陸續(xù)推出鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

鋰電池技術(shù)政策背景：政策加持技術(shù)水平提升

近些年來，我國提出了一系列鋰離子電池技術(shù)發(fā)展相關(guān)政策，加速了鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，同時(shí)對鋰電池的安全性、技術(shù)體系、回收體系做出了規(guī)范，使得鋰電池技術(shù)水平穩(wěn)步提升。

鋰電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、鋰電池技術(shù)科研投入現(xiàn)狀

(1)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目

據(jù)已公開的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，2018-2021年我國鋰電池技術(shù)相關(guān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目共計(jì)18項(xiàng)。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資金來源為中央財(cái)政經(jīng)費(fèi)，一個(gè)項(xiàng)目的財(cái)政經(jīng)費(fèi)在2億元以上。

(2)A股上市企業(yè)研發(fā)費(fèi)用

鋰電池行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，產(chǎn)品相對成熟，但行業(yè)整體研發(fā)投入水平不算太高。從A股市場來看，2017-2021年，我國鋰電池板塊上市公司研發(fā)總費(fèi)用逐年增長，2022年第一季度，鋰電池板塊上市公司研發(fā)總費(fèi)用約46.75億元。

2、鋰電池技術(shù)科研創(chuàng)新成果

(1)論文發(fā)表數(shù)量

從鋰電池相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量來看，2010年至今我國鋰電池相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，可見鋰電池科研熱度持續(xù)走高。截至2022年8月，我國已有69366篇鋰電池相關(guān)論文發(fā)表。

注：統(tǒng)計(jì)時(shí)間截至2022年8月。

(2)技術(shù)創(chuàng)新熱點(diǎn)

通過創(chuàng)新詞云可以了解鋰電池技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最熱門的技術(shù)主題詞，分析該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最新重點(diǎn)研發(fā)的主題。通過智慧芽提取該技術(shù)領(lǐng)域中最近5000條專利中最常見的關(guān)鍵詞，其中，正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、集流體等關(guān)鍵詞涉及的專利數(shù)量較多，說明鋰電池領(lǐng)域近期的研發(fā)和創(chuàng)新重點(diǎn)集中于正負(fù)極材料、電解質(zhì)等領(lǐng)域。

(3)專利聚焦領(lǐng)域

從鋰電池專利聚焦的領(lǐng)域看，目前鋰電池專利聚焦領(lǐng)域較明顯，其主要聚焦于鋰電池、鋰離子電池、正極材料、負(fù)極材料、電解液等。

主要鋰電池技術(shù)對比分析

根據(jù)分析磷酸鐵鋰、三元鋰電池的技術(shù)特性，可以看出磷酸鐵鋰電池在安全性、經(jīng)濟(jì)性、原材料豐富度和循環(huán)壽命方面優(yōu)勢明顯，而三元鋰電池在能量密度、低溫性能和充電效率方面優(yōu)勢明顯。因此，磷酸鐵鋰電池技術(shù)更適合用于中短距離用車(中低端車型)、電動(dòng)自行車、儲能等場景;三元鋰電池技術(shù)更適用于長距離用車(高端車型)、消費(fèi)電子、醫(yī)療等場景。

鋰電池技術(shù)發(fā)展痛點(diǎn)及突破

1、鋰電池技術(shù)發(fā)展痛點(diǎn)

(1)缺乏高能量密度的正負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

盡管鋰離子電池技術(shù)和市場快速發(fā)展使得電池能量密度已有明顯提升，然而缺乏可行的未來正極材料來繼續(xù)提高鋰離子電池的能量密度，給鋰離子電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展帶來了重大挑戰(zhàn)。

(2)鋰離子電池安全問題亟待解決

另一方面，鋰離子電池安全問題也是鋰離子電池技術(shù)發(fā)展的痛點(diǎn)之一。鋰離子電池安全問題的根源主要是電池的熱失控。主要是由于鋰離子電池內(nèi)部具有很強(qiáng)的燃爆條件，其內(nèi)部的易燃性材料如低熔點(diǎn)可燃有機(jī)脂類化合物、石墨負(fù)極材料都會(huì)成為相應(yīng)的“燃料”，在充放電以及運(yùn)行過程中不當(dāng)?shù)臒峁芾韺⒊蔀殇囯姵匕踩鹿实膶?dǎo)火索，最終引發(fā)燃爆事故。

2、鋰電池技術(shù)發(fā)展突破

(1)鋰電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

鋰電池電芯集成方式的革新是鋰電池的重要結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，例如CTP(Cell To Pack)即跳過標(biāo)準(zhǔn)化模組環(huán)節(jié)，直接將電芯集成在電池包上，提高能量密度。

(2)固態(tài)電池技術(shù)

目前，鋰離子電池面臨著安全性差的問題，固態(tài)電池可在安全性、能量密度、溫度范圍等方面突破鋰離子電池的局限。

鋰電池技術(shù)發(fā)展方向及趨勢：短期提高電池能量密度、長期技術(shù)路線多元化

短期內(nèi)，提高鋰電池能量密度主要通過對現(xiàn)有材料體系的迭代升級和電池結(jié)構(gòu)革新來實(shí)現(xiàn)。其中，鋰電池材料體系的迭代升級包括正負(fù)極材料、電解液和隔膜的迭代升級;電池結(jié)構(gòu)革新又包括電芯、模組、封裝方式等的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和精簡。

從長期來看，由于磷酸鐵鋰電池能量密度上限較低，并且為了應(yīng)對不同應(yīng)用場景下的不同需求，鋰電池技術(shù)路線將朝多元化方向發(fā)展。除了酸鐵鋰電池和三元鋰電池之外，固態(tài)電池、磷酸錳鐵鋰電池、富鋰錳基電池等新型鋰電池技術(shù)路線的發(fā)展趨勢向好。

「前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院」聚焦碳中和領(lǐng)域的政策、技術(shù)、產(chǎn)品等開展研究，瞄準(zhǔn)國際科技前沿，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有規(guī)劃科研攻關(guān)，促進(jìn)碳中和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)新找到技術(shù)突破口，為各級政府提供碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略路徑管理咨詢和技術(shù)咨詢。院長徐文強(qiáng)博士畢業(yè)于美國加州大學(xué)伯克利分校，二十余年來一直深耕于低碳清潔能源和綠色材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，擁有55項(xiàng)專利、33篇論文，并已將30多種產(chǎn)品推向市場，創(chuàng)造商業(yè)價(jià)值50+億元，專注于氫能、太陽能、儲能等清潔能源研究。

以上數(shù)據(jù)參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《鋰電池行業(yè)技術(shù)趨勢前瞻及投資價(jià)值戰(zhàn)略咨詢報(bào)告》，同時(shí)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究、政策研究、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商引資、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

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