二、不同材料體系電池的現狀及發展趨勢判斷

4.全固態電池

蓋斯特判斷：全固態電池的發展潛力巨大，將是決定電動化競爭下半場勝負的關鍵所在。不過全固態電池要在性能方面取得突破性進展，仍需解決技術和工藝等方面的諸多難題，后續必須持續加大投入。

全固態電池的電解質選擇非常關鍵。如前所述，半固態電池目前居主流的電解質是氧化物，不過氧化物電解質應用于全固態電池時存在電池容量小、擴容難、成本高等問題，會使其車端應用的空間受限；后續更適合于車用場景的硫化物、鹵化物以及二者的結合，是全固態電池電解質的可能方向。

與三元電池相比，全固態電池在能量密度、安全性和快充性能等方面都有明顯優勢，此外其低溫性能也可以有較大改善。但是全固態電池在循環壽命、高溫性能和成本方面也有劣勢：循環壽命目前只能做到大約數百次到兩千次；高溫性能受制于鋰的熔點，上限偏低；到2025年，電芯成本樂觀估計有可能降至1.5-2元/Wh，仍然偏高。

從研發情況來看，中、美、日、韓等國均在加緊推進硫化物等全固態電池的研究，總體上呈現“一超（日本）多強（中國、美國等）”的格局，其中，日本相關專利的數量遙遙領先，同時一直有多家機構在聯合攻關。盡管各國紛紛加大研發投入，不過全固態電池的量產仍面臨多重挑戰，包括生產工藝、密封性、安全性、加工裝備等。所以，全固態電池當前還處于實驗室/小試線生產以及小范圍/特定場景試用的導入階段，蓋斯特預計在未來5年內還很難形成全方位的競爭優勢，可能要到2030年之后才能進入成長階段，逐步開始商業化應用。

盡管全固態電池遠未達到量產程度，但在各方的全力推進下，其進步不容小覷。近期有日本車企宣稱其固態電池量產在望，且充電速度和續航里程等指標都非常出色。對此蓋斯特認為，鑒于全固態電池的戰略價值，中國汽車及電池企業應對其他國家取得的進展心存敬畏，鞭策自己加緊推進研發，這遠比討論對方信息的真實程度更為重要。對于企業來說，一方面，要把全固態電池作為取得電動車下半場競爭優勢的重要技術選項，予以高度重視，密切關注最新發展，合理進行前瞻布局，以搶占未來電池的制高點；另一方面，可以在成本敏感度較低的高端產品（如高端飛行器、無人機等）上先行搭載使用，以此進行技術驗證和迭代，從而加快之后在車輛上規?；瘧玫倪M程。

展望未來，全固態電池有望基于新技術、新工藝開發，實現成本受控的規?；圃?。其主要創新方向：一是電解質材料的研發，旨在解決原材料（硫化鋰）成本高、易與水反應、規模制造不成熟等問題。二是電池材料體系構建，旨在實現各種材料彼此之間不反應、不失效的問題。三是工藝技術開發，旨在破解新工藝、界面工程、規模制造等難點。

總體而言，全固態電池近中期將主要聚焦在三元材料體系內，遠期則將向全新材料體系擴展。預計在2030年后可以真正開始規?；纳虡I應用，而一旦規模量產后，成本有望顯著下降，從而快速覆蓋更多車型。蓋斯特對全固態電池發展重點及前景的預測見圖4。

圖4 全固態電池的發展重點和前景預測

如圖4所示，到2025年，全固態電池正極、負極、電解質的發展重點分別為高鎳三元、碳硅、硫化物和鹵化物，尤以電解質為主，能量密度有望超過350Wh/kg；到2030年，發展重點分別為超高鎳三元、鋰金屬或無負極、硫化物和鹵化物，尤以負極為主，能量密度有望超過400Wh/kg；到2035年，發展重點分別為硫碳復合體系、鋰金屬、硫化物和鹵化物，尤以正極為主，能量密度有望達到500Wh/kg。

全固態電池的發展模式，主要有“迭代發展、小步快跑”和“跨越發展、一步到位”兩種選擇。其中，第一種模式聚焦于眼前相對成熟的技術方案，容易產生階段性成果，但是很難獲得跨越性優勢，其關鍵在于快速迭代，以實現持續進步；第二種模式則著眼于前瞻性的技術方案，因此時間跨度長、攻關難度高，不過一旦突破就能取得明顯優勢。不同的企業應基于自身的訴求和能力等，選擇合適的發展模式。

5.鈉離子電池

蓋斯特判斷：不受資源限制的鈉離子電池，除了能量密度存在短板外，其余性能均較好，非常適合儲能應用，同時也可滿足特定場景下的車用需求，將會在未來的電池產業中占據一席之地。

與磷酸鐵鋰電池相比，鈉電池的劣勢是能量密度偏低，其優勢體現在成本以及安全性、快充性能、低溫性能。當前鈉電池相對磷酸鐵鋰電池尚不具備成本優勢。但在大規模產業化之后，鈉電池成本有望降至0.3元/Wh以下。

2023年鈉電池已開始進入量產階段，據不完全統計，目前鈉電池規劃產能已超過400GWh，足可覆蓋至2025年的需求。在車用方面，低能量密度、低成本的鈉電池更適合于中低端車型，目前已有幾款小型純電產品搭載應用；同時，鈉電池還有高功率的特點，也可用于插電混動車型。而在儲能方面，鈉電池的循環壽命長、成本低，因此應用空間更為廣闊。

展望未來，鈉電池的發展方向將由不同場景的需求決定：車用的重點是提升能量密度，而儲能的重點是增加循環壽命。為此，在材料體系方面，可選擇層狀氧化物（鐵錳體系）、普魯士藍類正極材料，推動能量密度向200Wh/kg發展，以更適于車用；也可選擇聚陰離子正極材料，推動循環壽命向上萬次發展，以更適于儲能。在結構設計方面，則可結合鈉電池材料的特點，創新設計電芯形態。

綜上，鈉離子電池的主要應用場景是中低端車型和儲能，尤其在儲能方面潛力巨大，且有望快速得到推廣應用。蓋斯特對鈉電池市場的發展空間進行了預測，具體見圖5。

圖5 鈉離子電池的市場空間預測

如圖5所示，車用方面，預計鈉電池將于今后幾年在成本敏感性高的中低端產品上率先導入，具體包括：兩輪車，應用空間雖小，但可起到驗證鈉電池成本優勢的作用；A00/A0級電動車，會成為鈉電池在車端應用的主要場景；A級電動車，鈉電池也將有一定的應用，與鋰電池共同組成雙電池系統。儲能方面，鈉電池的應用潛力有望逐步釋放，預計2030年前后將迎來較大的增長空間。短期內，鈉電池主要可用于用戶側、數據中心、基站等中小型儲能場景；中長期，隨著能量密度和循環壽命等的不斷提升，鈉電池或可在中等時長的儲能場景下與磷酸鐵鋰電池展開競爭。

總體而言，對于鈉電池來說，儲能將是其主要的發展場景，但車用也有一定的發展空間。而鈉電池的低成本與磷酸鐵鋰電池的長壽命之間的博弈與平衡，將決定二者各自的市場空間。蓋斯特認為，鈉電池由于能量密度偏低，無法對鋰電池實現替代，只能成為其補充，而這種補充關系將對規范和穩定鋰價發揮重要作用。

6.碳酸鋰價格波動的影響

此前，碳酸鋰價格的暴漲給鋰電池乃至新能源汽車產品帶來了很大的成本壓力，也引發了行業的高度關注。事實上，碳酸鋰價格波動不僅直接影響鋰電池及新能源汽車的總體市場空間，還會對不同材料的電池產生相應的影響，進而改變材料體系之間的替代進程。對此，蓋斯特的判斷如下：

第一，碳酸鋰價格波動對不同材料電池的影響程度由高到低依次為：全固態電池>三元鋰電池/半固態電池>磷酸鐵鋰電池。這取決于各種電池的含鋰量。其中，生產1GWh磷酸鐵鋰電池約需630噸碳酸鋰；生產1GWh三元鋰電池約需680噸碳酸鋰；半固態電池與三元鋰電池的需求量接近；而全固態鋰電池對碳酸鋰的需求量要大得多。

第二，碳酸鋰的長期價格將逐漸穩定在6-15萬元/噸，且出現大幅波動的概率較低。其依據主要有二：一是鋰資源整體上是充足的，不會出現根本性的供給不足，此前價格激增源自短期的供需失衡，并在市場驅動下逐漸回歸平衡。二是未來碳酸鋰的價格主要將由成本、利潤以及電池回收程度等要素相互平衡而定，最終會收斂到合理區間。由于每噸碳酸鋰的生產成本約在5（鹽湖鹵水）-17（鋰輝石等）萬元之間，再加上驅動供應鏈運轉的適當利潤，因此蓋斯特認為，這個合理的價位區間將是6-15萬元/噸。

而碳酸鋰的實際價格處在上述價位區間的高點或低點，對各種電池的競爭力及市場空間影響巨大。蓋斯特經測算后粗略估計：如果碳酸鋰的價格高于20萬元/噸，鈉離子電池對磷酸鐵鋰電池就會有成本優勢，后期隨著鈉離子電池產業成熟，這種優勢會更加明顯；而如果碳酸鋰的價格不能降至10萬元/噸以下，全固態電池的成本就會面臨較大挑戰，將較難與三元鋰電池競爭。

三、電池與整車集成CTX方案的發展趨勢判斷

所謂CTX創新，即通過從電芯到整車的各種不同的集成設計方案，來優化電動車輛的空間利用率、續航里程、輕量化以及安全性能等關鍵指標。同時，CTX的發展反過來又會推動企業重新思考電池與車身、底盤的關系，從而促進電池和車身、底盤的一體化發展。

開展CTX創新的基本邏輯在于：車輛的物理空間有限，同時動力電池的重大突破尚待時日，在此情況下，有必要通過CTX來實現電池在整車上的集成優化，這不僅可以直接提高車輛的空間利用率，而且還可以顯著提升電動汽車的各項性能指標。具體來說，在車輛空間方面，集成簡化可使相同級別的車型獲得更大的車內空間，減少Z向空間占用有利于電動車的轎車化發展；在輕量化和續航里程方面，去掉電池單體集成到整車的中間形態可大量減少冗余配件，從而最大限度地減少電池自重帶來的能耗負收益，使同樣容量的電池可以實現更長的續航里程；在安全性能方面，合理集成將使電池直接參與碰撞受力，從而提升車身的扭轉剛度，并可通過電池與整車的系統性設計布置來提升車輛整體的安全性能；在制造方面，封裝簡化將有利于減少制造工序，從而提高生產效率。

綜上，CTX既影響整車設計，又影響車輛性能、產品制造以及用戶體驗，工程師們必須綜合考慮CTX在不同層面上的影響要素，以期實現系統整體的最佳效果。

圖6 CTX在不同層面上的主要影響要素

如圖6所示，CTX的不同設計方案主要包括CMP（電芯、模組、電池包直接集成）、CTP（電芯集成到電池包）、MTC（模組集成到底盤）、CTB（電芯集成到車身）和CTC（電芯集成到底盤）等。CTX方案的選擇原則取決于整車設計的關注重點：在車輛性能層面上應重點關注空間利用率、Z向空間、底盤拓展性以及零件減少量等；在產品制造層面上應重點關注可制造性（包括電芯及電池包的要求）和制造成本等；在用戶使用層面上則應重點關注續航里程和可維修性等。每個方案的優劣勢各不相同，并無絕對的最佳方案，只有相對的最優選擇。不同的企業應基于自身的產品定位和關鍵能力來選擇不同的CTX方案，以有效平衡上述關注重點要素。

CTX的各種技術方案對企業是否充分掌握了電池、車輛結構以及工藝創新能力提出了全新的挑戰。不同方案的特殊性、工作要點以及能力需求決定了其應有不同的主導方和業務分工。蓋斯特對此進行了系統的研究和梳理，具體結果如圖7所示。

圖7 CTX不同集成方案的要點、需求與產業分工

從圖7中我們可以看到，在C方面，電池品質管理、電芯研發、封裝與排布設計、整體結構剛度設計等是CTX的共性訴求與基礎能力；而在T和X方面，每種方案各有不同的內涵和要點，其中，掌握車身、底盤的集成設計開發能力是發展CTB和CTC的必備條件。由此可知，CMP、CTP、MTC、CTB和CTC應分別由車企、電池企業、車企、掌握電池研發生產技術的車企以及掌握電池和底盤設計能力的企業來主導，并與其他相關企業進行相應的分工。

通過這些分析，蓋斯特得出以下結論：不懂電池的企業將很難把電池與車輛集成的結構創新做到位；而不懂整車的企業也無法充分發揮電池的最大潛力。集成度越高的CTX方案，就越要求相關企業既懂電池、又懂整車。顯然，同時兼備電池和整車技術能力是非常困難的，因此整車和電池企業之間既要有專業分工，更要有相互協同。唯有共同形成一個既懂電池、又懂整車的創新聯合體，CTX才能選得對、做得好。

四、總結

最后，蓋斯特對車用動力電池的發展現狀和未來趨勢簡要總結如下：

第一，動力電池技術尚未收斂，多種技術路線并存的局面還會持續相當長的時間。

第二，磷酸鐵鋰電池在性能上，優化方向主要是高能量密度、長循環壽命和耐低溫性能等；在應用上，受車用和儲能雙輪驅動，其中車端需求預計在2028年前后達到峰值，不過儲能需求將繼續支撐其增長至2035年甚至更長時間；在發展上，隨著中國產能的過剩，采取出海戰略即向國外導入磷酸鐵鋰電池是重要機遇。

第三，三元鋰電池在性能上，優化方向主要是高能量密度、高安全性、長循環壽命（高鎳、單晶、高電壓）等，總體上還有很大的開發潛力；在應用上，主要集中在車端使用，預計未來15年仍將是中高端車型上的主流電池。

第四，半固態電池主要使用氧化物作為電解質材料。雖然相對傳統電池會有部分性能指標的提升，但不具有顛覆性，同時也有短板。預計未來會率先在B級以上的高端車型上得到嘗試性應用；而其進一步發展有待時機，特別是全固態電池的發展進程將直接影響半固態電池的應用空間。

第五，全固態電池主要使用硫化物和鹵化物作為電解質材料。相對于現有的動力電池，其性能具有明顯優勢并將逐步釋放。不過當前全固態電池面臨的量產挑戰依然很大，特別是在規模制造技術和成本控制等方面。預計其真正開始規?；纳虡I應用要到2030年之后。但作為具有戰略意義的未來主流電池選項，企業必須對其發展高度關注、前瞻布局和持續投入。

第六，鈉離子電池擺脫了資源受限的問題，這使其在產業戰略上成為必須發展的方向之一。鈉電池由于低能量密度、低成本的特點，主要適用于儲能和低端電動車場景。預計到2025年之后，鈉電池將開始展現出量產后的成本優勢，并逐步進入快速推廣階段。

第七，碳酸鋰的價格對不同種類電池的成本有不同的影響，其程度取決于電池中的鋰含量，按從大到小的排序為全固態電池、三元鋰電池/半固態電池、磷酸鐵鋰電池。預計碳酸鋰的長期價格會穩定在相對合理的空間，不過其高低浮動仍會顯著影響全固態電池、鈉電池等的推廣進程和應用空間。

第八，電池與整車的集成創新，將會重新定義電池與車身、底盤的關系，并由此產生多種不同的CTX方案。各種方案沒有絕對的優劣之分，企業應根據自身定位和能力，選擇最適合的方案，并進行相應的分工協作。