2022-2023年国内外动力电池行业技术创新/产品创新汇总分析

动力电池结构创新百家争鸣。2019年以来，动力电池企业和各大车企纷纷对动力电池系统结构进行创新创造，通过去模组化、集成化等方式提高动力电池的体积利用率、能量密度、续航里程、安全性能、快充性能等，满足新能源汽车应用场景多元化对动力电池技术要求的提升。当前，特斯拉主打的4680大圆柱电池规模化应用提速，宁德时代推出的CTP3麒麟电池已陆续量产装车。

动力电池系统结构创新方案

资料来源：公开资料

大圆柱电池兼顾成本、性能与安全，规模化扩产拐点已现。与传统的小圆柱电池相比，大圆柱电芯技术可以将能量密度、成本与安全性之间的最优平衡点推向一个新的位置，在保证电池整包安全的前提下，提高单体电芯尺寸，提升空间利用率，提高整车续航里程。同时，采用大尺寸的电芯，可降低整包中电芯的数量以及相应的结构件数量，从而提升重量能量密度，简化电池管理系统，并降低电池包整体的工业成本。特斯拉、宝马等国际一流车企力挺大圆柱电池路线，预计2023 年大圆柱电池将迎来规模化量产扩产拐点。

4680大圆柱电池优势(单位：%)

资料来源：特斯拉

安全、寿命、能量密度、快充性能优势兼具，麒麟电池批量配套装车。麒麟电池围绕安全性能、寿命和快充等性能要求，从功能边界、空间结构、水冷技术等方面持续优化。通过上述三大技术革新，麒麟电池在相同的化学体系、同等电池包尺寸下，麒麟电池包的电量相比特斯拉自研的4680系统可以提升13% ，实现了续航、快充、安全、寿命、效率、以及低温性能的全面提升。

麒麟电池性能优势

资料来源：宁德时代

麒麟电池与4680电池性能对比

资料来源：宁德时代

动力电池材料创新百花齐放。相较于动力电池结构创新，材料创新难度高、投入大、收效慢，但材料创新能够对动力电池能量密度带来更大提升。电解质方面，固态电池凭借其高能量密度和绝对安全性优势成为动力电池终极形态的重要方案，而作为过渡路线的半固态电池正处在产业化前夕；正极材料方面，磷酸锰铁锂与三元材料复合使用可以有效提高电池热稳定性，在提高电池能量密度同时保证安全性；负极材料方面，在传统的石墨负极的克容量已经充分挖掘潜力的情况下，硅碳负极和锂金属负极有望成为提高动力电池能量密度的重要手段。

锂离子电池电芯的能量密度提升之路

资料来源：CNKI

固态电池体系突破能量密度提升瓶颈。根据我国《节能与新能源汽车技术路线图》，2025 年的纯电动汽车动力电池的能量密度目标为400Wh/kg，2030年目标为500Wh/kg。当前采用三元正极材料和石墨负极材料的液态电解质动力离子电池的能量密度极限在250Wh/kg左右，而引入硅基复合材料替代纯石墨作为负极材料，液态电解质动力离子电池电芯的能量密度可以达到300Wh/kg，上限约为350Wh/kg。如果要求进一步提高能量密度，同时兼顾电池安全性能，应用锂金属负极或硅碳负极的固态电池将是必要路径之一。

中国动力电池性能目标和技术路线

资料来源：CNKI

半固态电池处在量产节点。电池企业及整车企业都积极布局固态电池技术，但目前固态电池的基础研究与应用尚有一定差距，低温性能、成本、规模化量产的装备突破等方面问题仍有待解决。而半固态电池在设备兼容性、成本控制、技术实现以及性能表现方面都已取得重大突破，国内外相关产品处在产业化节点。搭载的82kWh半固态电池包的岚图“追光”已于2023年1月正式量产下线，搭载90kWh半固态电池的赛力斯SERES 5纯电版车型也于今年3月进军欧洲市场。

国内外固态电池研发及产业化现状

资料来源：公开资料