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2022年新能源汽車持續(xù)爆發(fā)性增長，根據(jù)中汽協(xié)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年，中國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%，全球銷量占比超過60%，連續(xù)8年保持全球第一。2023年，電動汽車、光伏和鋰電池成為我國出口“新三樣”，它們背后都有一個相同的驅(qū)動元素，那就是電池。

在電動汽車和光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的過程中，電池技術(shù)的進步也沒有落下。以電動汽車用動力電池為例，目前我國量產(chǎn)動力電池單體能量密度達到300瓦時/公斤，處于國際領(lǐng)先水平。為了增強產(chǎn)業(yè)競爭力，國產(chǎn)廠商必將緊抓產(chǎn)業(yè)前沿趨勢，并在創(chuàng)新領(lǐng)域持續(xù)投入。

特斯拉4680電池是強勁對手

在車載動力電池方面，目前鋰電池依然是主流的技術(shù)，因此特斯拉4680電池的進展格外引人關(guān)注，也是國產(chǎn)廠商需要面對的主要競爭對手，關(guān)系到國產(chǎn)電動汽車和鋰電池在國外市場的競爭力。

所謂的4680電池指的是直徑46 mm、高80mm的圓柱電池。在當前的化學性能、生產(chǎn)工藝下，直徑46 mm被認為是黃金尺寸，在散熱、續(xù)航、成本方面取得了最佳的平衡。

近日，美國專利商標局（USPTO）向特斯拉授予了四項和4680電池相關(guān)的專利技術(shù)，分別是“干電極薄膜和微顆粒非纖維性黏結(jié)劑”，“新型電極黏結(jié)劑”，“用于儲能設(shè)備的金屬元素和碳混合物”，“一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法”。

產(chǎn)業(yè)人士認為，特斯拉這四項技術(shù)將加快該公司4680規(guī)模量產(chǎn)的節(jié)奏。尤其是該公司在當?shù)貢r間2月2日新獲批的兩項專利。其中，“用于儲能設(shè)備的金屬元素和碳混合物”可以制造干電極薄膜；“一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法”可在長時間的循環(huán)過程中顯著延長鋰離子電池的壽命。

這些技術(shù)表明，特斯拉距離攻克干法電極的技術(shù)壁壘已經(jīng)非常接近。相較于濕法，干法電極雖然更難實現(xiàn)，但是能夠顯著降低4680電池的成本。因此，特斯拉距離量產(chǎn)性能領(lǐng)先、高性價比的4680電池已經(jīng)不遠了。

根據(jù)此前的報道，為了實現(xiàn)高能量密度和高效率兼?zhèn)?，特斯?680電池還會增加全極耳，進而大大增加電池組的電流通路。根據(jù)Insideevs的研究數(shù)據(jù)，預計400V的特斯拉4680電池充電70%只需要15分鐘，優(yōu)于基于方形電池打造的800V系統(tǒng)，后者的時間大都在18-22分鐘之間。配合干法電極制備的預計還會有超鎳和硅摻雜的技術(shù)，進而在低成本的情況下顯著提升4680電池的能量密度和效率。

另外，在電動汽車領(lǐng)域，特斯拉4680電池將會和CTC（Cell to Chassis）技術(shù)完美適配，大幅度減少制造電池包的中間件，提高電池包層面的能量密度。綜合而言，特斯拉4680電池進一步突破使得其他動力電池廠商會倍感壓力，產(chǎn)業(yè)內(nèi)下一個爆炸性消息預計將會是特斯拉4680電池產(chǎn)線良率突破90%。

在國內(nèi)，目前寧德時代、比克電池、億緯鋰能等廠商都有研發(fā)4680電池的計劃，并有望在2023年下半年開始實現(xiàn)商業(yè)化。其中，寧德時代預計將會在2024年向特斯拉中國和寶馬推介自己的4680電池。并且，不僅是在電動汽車領(lǐng)域，在儲能市場也會遇到相同的情況，馬斯克在4680電池上的野心當然是電動汽車和儲能雙贏，這無疑擠壓了國產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品的出口份額。

當然，除了緊跟特斯拉一起布局4680電池，國產(chǎn)廠商也在研發(fā)自有技術(shù)對抗4680電池，比如比亞迪的六棱柱電池，以及寧德時代的CTP3.0電池包技術(shù)等。在電動汽車和鋰電成為外貿(mào)新風口的情況下，預計將會有更多的國產(chǎn)新技術(shù)出現(xiàn)，阻止特斯拉4680電池稱霸的野心。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進程提速

在光伏市場，國產(chǎn)廠商具有很大的規(guī)模優(yōu)勢。根據(jù)CPIA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球光伏組件的產(chǎn)量達到220.8GW，其中中國的產(chǎn)量占82.43%。不過，以美國為代表的國家和地區(qū)定然不希望國產(chǎn)光伏一直都一家獨大，會持續(xù)發(fā)起各方面的挑戰(zhàn)。

為了鞏固國產(chǎn)光伏的領(lǐng)先地位，目前國產(chǎn)廠商積極布局鈣鈦礦太陽能電池，已經(jīng)有多家上市公司宣布相關(guān)的投資計劃，包括寧德時代、通威股份、隆基綠能、天合光能、京山輕機、捷佳偉創(chuàng)等公司。業(yè)內(nèi)機構(gòu)預測，鈣鈦礦太陽能電池未來發(fā)展前景良好，有望掀起光伏領(lǐng)域新一輪技術(shù)革新，并有望于2024年實現(xiàn)GW(十億瓦特)級產(chǎn)能。

鈣鈦礦型太陽能電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的電池，其光電轉(zhuǎn)換效率遠高于晶硅電池，理論光電轉(zhuǎn)換效率高達33%，疊層技術(shù)下可以突破45%，屬于下一代太陽能電池。

在技術(shù)突破方面，經(jīng)中國計量院第三方測試認證，目前北京曜能科技自主研發(fā)的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池穩(wěn)態(tài)輸出效率達到32.44%，該公司已經(jīng)多次刷新了國內(nèi)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換記錄。

在產(chǎn)能方面，目前國內(nèi)已經(jīng)有三條鈣鈦礦電池產(chǎn)線的產(chǎn)能突破百兆瓦，分別來自協(xié)鑫光電、纖納光電和極電光能，總產(chǎn)能達到了350MW。根據(jù)中金公司的預測，2023年國內(nèi)在規(guī)劃鈣鈦礦電池產(chǎn)能將達到1000-1200MW，增長非常明顯。


在產(chǎn)業(yè)投資方面，已經(jīng)有公司獲得了數(shù)億元的Pre-A輪的融資，多家公司的投資規(guī)劃達到了數(shù)千萬的級別。并且，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)上游也受到了關(guān)注，比如TCO導電玻璃、ITO靶材、丁基膠以及POE粒子膠膜等原材料，以及相關(guān)的設(shè)備公司。

當然，在鈣鈦礦電池方面，也并非只有國產(chǎn)廠商在積極地投入，美日等國的相關(guān)公司和機構(gòu)也在進行布局。此前，日本國家材料科學研究所曾開發(fā)出一種耐用的鈣鈦礦型太陽能電池，面積僅為1平方厘米，能夠在陽光下以超過20%的光電轉(zhuǎn)換效率連續(xù)發(fā)電1000多個小時；美國研究人員也曾采用“倒置”架構(gòu)使新款電池能夠獲得24%的穩(wěn)定光電轉(zhuǎn)化效率，并且能夠在55℃下運行2400小時后，該電池仍保持原始效率的87%。不過，相較于鋰電池，在鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化方面，國產(chǎn)廠商明顯更為領(lǐng)先。有日本產(chǎn)業(yè)分析師認為，日本在鈣鈦礦電池投資上會偏向保守，因為光伏配套產(chǎn)業(yè)不完善。與之相比，美國雖然極力倡導發(fā)展光伏，但也會有這方面的顧慮。

電池產(chǎn)能開始過剩

然而，作為電動汽車、光伏 、儲能背后的關(guān)鍵組件，國產(chǎn)電池又出現(xiàn)了一些“老毛病”，那就是成熟的、中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的問題，鋰離子動力電池表現(xiàn)的最為突出。此前財政部經(jīng)濟建設(shè)司副司長宋秋玲曾公開表示，新能源汽車電池結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩風險加劇，低端產(chǎn)能過剩而高端產(chǎn)能卻不足，產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)盲目擴張態(tài)勢，且投資也出現(xiàn)了過熱苗頭。

有分析師認為，目前的產(chǎn)能過剩實際上是產(chǎn)業(yè)升級的一部分。這些過剩的動力電池產(chǎn)能基本上從2017年第一波電動汽車產(chǎn)業(yè)熱就延續(xù)了下來，這些公司的產(chǎn)品在關(guān)鍵參數(shù)方面已經(jīng)明顯落后于寧德時代、比亞迪等頭部企業(yè)，大都憑借地方性政府扶持和投資在生存，雖有產(chǎn)能但產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足當前的市場需求，因此這波產(chǎn)能過剩被定義為結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩。

不過，也有分析師直言，短期內(nèi)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象并不會消失。原因在于，目前受益于電動汽車、光伏和儲能產(chǎn)業(yè)大熱的帶動，產(chǎn)業(yè)投資過熱，已經(jīng)出現(xiàn)了資金溢出的情況。這就導致，一些技術(shù)落后的公司憑借大遠景、新概念也能夠吸引到一定數(shù)額的產(chǎn)業(yè)投資。這種情況需要到產(chǎn)業(yè)回歸冷靜之后才能慢慢杜絕。在此之前，以動力電池為代表的產(chǎn)能警報會被持續(xù)拉響。

寫在最后

近幾年，國內(nèi)已經(jīng)逐步在電動汽車、光伏、動力電池等方面取得全球領(lǐng)先的地位，不過各行業(yè)的領(lǐng)先幅度是有差異的。在動力電池方面，特斯拉4680電池會是一個X因素，影響到國產(chǎn)新能源汽車和動力電池的出口。

不過，在光伏領(lǐng)域，以隆基股份為代表的公司，在傳統(tǒng)太陽能電池方面已經(jīng)持續(xù)領(lǐng)先了多年，積累了明顯的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。因此，在下一代太陽能電池——鈣鈦礦電池方面，國內(nèi)廠商相較于美日等國家的廠商而言，是沒有產(chǎn)業(yè)配套的顧慮的，有望持續(xù)引領(lǐng)全球光伏行業(yè)的創(chuàng)新方向。

當然，我們也要從過去幾年人工智能和芯片等行業(yè)汲取教訓，盡可能地防止低端產(chǎn)能過剩的問題，以及產(chǎn)業(yè)投資盲目過熱的問題。這是一種無形的產(chǎn)業(yè)內(nèi)耗，浪費寶貴的資源，但對于行業(yè)發(fā)展的作用基本是負面的。目前在動力電池方面，這樣的警報已經(jīng)拉響了。

原標題：特斯拉4680迎關(guān)鍵創(chuàng)新，國產(chǎn)企業(yè)押注下一代光伏電池