/ 哈工汇宇产业观察 /
大到航母上的电磁弹射系统,小到无线蓝牙耳机、电视遥控器,电池无处不在。虽然电池诞生至今已有200余年,但说起我国电池产业真正实现发展,起步实则较晚,直到2000年才成功实现锂离子电池的商业化生产。
但二十余年来,我国电池产业奋起直追,在技术、产品、市场等诸多维度取得了大量跨越式突破式进展:2021年中国主要电池品种出口总量达350.50亿只,2020年全球动力电池企业新排名前十,中国企业占据6个席位…… 现如今,中国已成为当之无愧的电池产业大国,并形成了诸多实力雄厚、各具特色的电池产业集群。 在区域产业发展上,我国电池产业已形成“多点开花、诸强并存”的格局 。
1.推动百行千业发展的基础性产业
电池制造业在我国既是传统产业,又是新能源产业的重要组成部分,与新能源汽车、可再生能源、现代电子信息、新材料、装备制造等多个战略性新兴产业关联紧密,电池制造业还是我国国民经济建设中最重要的基础性产业,关系国计民生和建成小康社会的基础。
具体到电池产品,可以分为物理电池和化学电池两个大类。
■ 物理电池是指利用物理效应,将太阳能、热能或核能直接转换成直流电能的装置,如太阳能电池、温差发电器、核电池等;
■ 化学电池则是一种将化学能直接转变成直流电能的装置,如铅酸蓄电池、锂离子电池、锌锰电池等。相比物理电池,化学电池目前无论是在应用范围、市场规模还是发展前景方面都具备显著优势 。
二次电池依据电极材料和工作原理的不同,主要分为铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等四大类。其中,铅酸蓄电池具有性价比高、容量大、功率高、寿命长、安全可靠等优点,是目前世界上产量最大、用途最广的一种电池;锂离子电池则凭借能量密度方面的突出优势,成为了目前发展前景最为广阔的电池种类,在当今整体电池市场中占据了一定的份额。
按照应用场景的区别,电池又可分为储能电池、动力电池、消费电池。
储能的客户较为分散,在产品性能指标上的要求与其他品类明显不同。 目前主流路线为锂离子电池,而锂离子电池又可分为三元锂和磷酸铁锂,前者重续航,后者重成本,主要区分在能量密度上,其中国内的储能项目大多选用磷酸铁锂电池,海外早期则以三元锂电池为主。

动力电池方面,主要分为汽车动力与轻型动力电池, 汽车动力电池应用领域涵盖新能源乘用车、新能源商用车以及其他新能源出行工具,需要满足快充、长寿命、长续航里程、环境适应能力强等多种功能需求,产品普遍具有高能量密度、多循环次数、安全可靠等特点,目前主流路线可分为高能量密度的三元高镍电池以及高性价比的磷酸铁锂电池。轻型动力电池多为应用于电动自行车的电池种类。

消费电子电池指向消费电子产品提供电力的储能工具,主要为锂离子电池, 而锂离子电池按外形和包装材料可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。相比其他两种电池,软包锂电池采用铝塑膜作为包装材料,具有体积小、能量密度高、安全性好、循环寿命长、散热性好等优点,贴合了消费电池对大容量、高倍率、轻薄、安全、尺寸多变等方面的需求。

尽管在1799年第一个现代意义上的电池就已经出现,但在二次电池实现商业化生产的次年,也就是1911年,中国的“电池产业启蒙之路”才刚刚启程。
1911年末,近代实业家胡国光在上海创立了中国第一家电池工厂——上海交通部电池厂,引进了干电池和铅酸蓄电池的生产工艺及设备,中国电池工业就此启航。
此后的数十年间,受战争、社会变革、海外资本冲击等因素制约,我国的电池产业发展缓慢。直到新中国成立后,才真正奋起直追:
■ 1950年,国产“中华”牌电池面世。
■ 1956年,我国第一家镍镉电池工厂——国营755厂(风云器材厂)成立。
■ 1960年,我国开始布局研发当时技术水平最为先进的碱性电池。
■ 1983年,南开大学开始研究镍氢电池技术,6年后镍氢电池研究被列入国家级科研计划。
■ 1995年,国产镍氢电池开始商业化生产。
■ 2000年,国产锂离子电池实现商业化生产,中国电池产业由此进入高速发展阶段。
到2020年,中国的电池总产能已达到465 GWh,占全球总量的74%。今年8月,韩国市场研究机构SNE Research发布的 全球动力电池前十大厂商排行中,中国厂商独占六席, 分列一二位的宁德时代与比亚迪,就占据了过半的全球市场份额。在国产电池成为全球市场中“最熟悉的面孔”的同时,中国电池产业形成了多个极具特色的产业集群,接下来,哈工汇宇将带读者深入走进具有典型代表性的几个电池产业集群,了解它们的发展路径与脉络。
2.底蕴新乡:中国电池产业发展历程缩影
河南新乡,被誉为“中国电池工业之都”。 全省第一家电池企业——新乡电池厂、全国第一家以生产二次电池为主的企业——国营755厂,都诞生于此。上世纪八十年代,新乡电池厂一跃成为全国电池行业五强之一,享有独立的进出口经营权,生产能力达3亿只干电池。

新乡
2013年,中国轻工业联合会、中国电池工业协会正式授予新乡市“中国电池工业之都”牌匾。由此,新乡成为了全国电池行业第一个获得“电池之都”称号的城市。最近的十年间,新乡电池产业“步步生花”, 蛟龙号潜水器、神舟飞船等“大国重器”上都出现了新乡电池的身影。
70多年的风雨积淀,使新乡从一家电池企业为起点,发展成为国内一流、世界知名的电池产业集群,培育大批优秀电池企业。目前,新乡市拥有电池及电池材料相关企业300余家,相关从业人员5万多人。 电池产品涵盖各类新型动力二次电池,拥有六大系列近千种型号电池产品和20多个系列的电池原材料、零配件。在锂离子电池、镍基电池、镍氢电池材料以及锂离子电池材料等领域优势明显。
位于新乡电源产业开发区的天力锂能便是新乡锂电领域的代表性企业。作为国内较早从事三元材料及其前驱体研发与生产的企业之一,天力锂能入驻新乡电源产业开发区10多年来,逐渐发展为该细分领域的龙头企业、国家级高新技术企业。截至2021年,天力锂能产品在数码、电动二轮车及电动工具领域应用的三元材料市场占有率已达47%,位居全国第一。
此外,中电科二十二所、河南电池研究院、国家电池产品质量监督检验中心等产学研机构也汇聚在这个中原小城。
如果说“中华牌”电池、国营755厂,代表着新乡电池辉煌的过去,氢能产业园预示着新乡电池光明的未来。
早在国家发展改革委、国家能源局同时发布《能源技术革命重点创新行动路线图》,首次提出氢能发展路线之前。新乡就已开始布局氢能源产业,提前布局氢能与燃料电池产业,斥资50亿建设新乡氢能产业园。 北京冬奥会上的氢能大巴、首座科研示范性加氢站 都从新乡走出。

目前,新乡正在构建“产氢、运氢、储氢、加氢、燃料电池电堆、系统集成、关键零部件、燃料电池汽车制造”全产业链,由点及面,从新乡出发,带动河南乃至华北地区的氢能发展。将“氢能之都”打造成新乡另一张鲜亮的名片。
3.新锐常州: 集八方之势,为我所用
江苏常州,长三角地区重要现代制造业基地,中国电池产业的新锐力量代表。与底蕴深厚的新乡不同,常州电池产业的发展充分诠释了“集八方之势,为我所用”。

常州
2011年,常州引进当时国外先进动力电池企业波士顿电池。 这成为常州最早的动力电池产业链基础,为当地带来了十分明显的产业示范效应。 2015年,常州再次“出手”,引入中航锂电。 此前,中航锂电的总部设在洛阳,是一家典型的河南企业。而随着股权关系的调整,中航锂电的大股东变更为常州市金坛区政府,中航锂电也改名为中创新航,其产能和总部也随之迁入,常州电池产业布局自此基本形成。
近年来,随着新能源汽车的兴起,常州电池电池产业,尤其是动力电池领域乘着大势取得了长足发展,形成了 “以溧阳金坛为两大核心、其他区域多点支撑”的产业格局,并将打造“全球动力电池中心”、争创新能源和新能源汽车国家级战新产业集群,确定为常州市未来发展的重要目标。
常州市工信局数据显示:得益于常州持续对动力电池全产业链的深度布局,今年1-5月份,常州动力电池产业完成产值447.12亿元,同比增长86.6%,持续呈现高增长态势,对全市规模以上工业产值增长贡献率达46.8%。
当前,常州拥有的动力电池企业超过80家,包括中创新航、蜂巢能源、江苏时代、时代上汽等多家头部公司。 9月5日发布的国内首款量产纯电超跑——广汽埃安Hyper SSR, 其搭载的动力电池就来自常州市企业中创新航。

广汽埃安Hyper SSR
基于电池产业与新能源汽车产业高度绑定的发展模式,《常州市“十四五”新能源汽车产业发展规划》提出,要建成省内领先、长三角先进的新能源乘用车协同“智”造中心,和国内领先、国际先进的动力及储能电池研发中心与制造中心。到2025年,常州市新能源汽车产业规模将达4000亿元,新能源整车产销量达60万辆,规模达1200亿元;汽车零部件产业规模达2800亿元,其中动力电池产业规模达1800亿元。
4.宜宾“腾飞”: 扬长避短,崛起于长江之畔
四川宜宾,乘着新能源汽车“东风”兴起的另一座电池产业集群。宜宾这座以五粮液闻名于世的城市,其电池产业早期发展脉络与常州类似,产业始于引进企业。 不过,稍有区别的是,宜宾引进的是位于产业链相对电池处于下游的新能源汽车企业,先把电池的应用市场问题解决,电池企业自然而然地会被吸引至当地。

宜宾
除了车企进驻之外,毗邻长江的宜宾还拥有能源优势,丰富的水资源、国内极具竞争力的工业电价都是宜宾发展电池产业的天然加分项。2017年,宜宾引进锂宝新材料、光原锂电项目,正式迈出了发展动力电池产业的第一步。
2019年,动力电池龙头宁德时代在宜宾投资100亿元,成为当地动力电池产业发展的转折点。
在宁德时代的带头作用下,德方纳米、贝特瑞、中材科技、科达利、大族激光等20余家上市公司先后来到宜宾投资建厂,覆盖锂盐、正极、负极、隔膜、电解液等动力电池全产业链,产业生态焕发出勃勃生机。
目前,宜宾已建成动力电池年产能75GWh、今年底将达90GWh,预计全年生产动力电池80GWh以上、实现全产业链产值超700亿元。在2022世界动力电池大会上,作为东道主的宜宾签约动力电池和新能源汽车配套项目48个,总金额达962亿元。

宜宾电池产业在短短6年间腾飞而起,不仅树立起了西南地区动力电池领域产业发展标杆,还成为了“世界动力电池之都”的有力竞争者。
未来,宜宾瞄准产业发展急需解决的卡脖子技术难题,率先在动力电池、新能源汽车领域推行“揭榜挂帅”科技项目,着力构建“企业出题、政府立题、人才破题”的“揭榜”攻关机制。
目前,首批7个榜单已完成签约、揭榜金额5500万元。在全力支持企业申报国、省级科技项目的基础上,进一步优化调整市级科技计划项目申报指南,聚焦动力电池产业技术需求,在项目设置上给予倾斜支持,今年以来,动力电池领域企业获省级科技计划项目8项、经费500余万元。继续书写“零基础成功”的电池产业集群的发展奇迹。
5.“全能”长兴: 低碳引领产业“做强做大”
浙江长兴,中国电池产业中的“全能选手”, 除动力电池之外,在汽车启停电池、储能电池、3C电池的“江湖”,浙江长兴约占据国内市场的半壁江山。 尤其是在电动轻型车铅酸蓄电池领域,长兴的市场占有率已达到80%。

长兴
长兴电池产业的发展历程可谓坎坷。改革开放之前,长兴最具代表性的电池企业是专门为当地牛头山矿区提供蓄电池的“煤山电池厂”——即天能帅福得的前身。上世纪90年代前后,随着矿区资源枯竭和经济结构转型,牛头山矿区关停迁移,煤山电池厂也随之转型,开始从事摩托车电池制造,随后而来的禁摩令,又迫使其进行二次转型,改做相对安全环保的电池产品。
两次“被迫”转型,非但没有将煤山电池厂逼上绝路,反而使其驶入了与长兴当地产业发展规划相契合的发展快车道——绿色环保、节能减排,造就了日后天能帅福得这样一家中国电池工业10强企业。
作为湖州市唯一的转型金融试点县,长兴自2004年起,以非金属矿物制品业、纺织业、化学纤维制造业、电气机械和器材制造业、电力热力生产供应业等五大高碳高效行业为切入口,推动项目的低碳技改和企业转型升级。具体到电池产业,长兴用10年时间,在全县电池企业中淘汰了所有手工作坊式产能,并完成了智能化、数字化和低碳化产线的普及。长兴铅酸蓄电池“独霸”市场的同时,还实现了产业集群的环境友好型发展。
如今,提前顺应趋势,走低碳发展之路的长兴电池产业,在先一步实现“做强”之后,开始积极地谋求“做大”、“做广”。
在动力电池、储能电池领域,2022年湖州市政府工作报告提出:长兴县要依托先进制造业集群优势,打造长三角高质量项目集聚地。长兴县政府工作报告则指出,将加快天能帅福得、捷威动力、国康光电等重大项目建设,新能源产业规模以上产值增长20%以上。

长兴氢燃料电池汽车示范点
氢能电池领域,今年7月,长兴入选浙江省氢燃料电池汽车示范区(示范点)名单后,积极推进氢能装备制造产业园、省级氢能技术研发中心及装备检测平台的建设。在应用端力争于年内实现两条公交线路的氢燃料电池汽车运营。
在“碳达峰、碳中和”国家战略目标驱动下,新能源汽车产业超预期加快发展, 电池作为支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,其规模化发展已成为必然趋势。 长兴作为新能源汽车、绿色能源产业链的集聚地,必将为中国电池产业的蓬勃发展贡献更大力量。
6.我国电池产业:“多点开花,诸强并存”
以上几个典型的电池产业集群,是我国电池产业发展的一个侧影。由于电池产业分类、技术路线等过于错综复杂,很难从总体来概括整个电池产业的全貌,但 站在区域产业发展的角度来看,我国电池产业已形成“多点开花、诸强并存”的格局。
我们以主流的动力电池产业来看,目前我国现有动力电池产能主要集中在华东、西南、华中地区。西北、华南、华北、东北地区依次位于其后。居于后位的东北地区动力电池产业起步较晚,2022年2月,首个动力电池工厂(长春比亚迪)正式开工建设。

比亚迪刀片电池产线
分开来看,华东地区目前是动力电池产能的集中区,截至2021年底已投产产能超300GWh,占比超60%。其中,江苏省是我国动力电池现有产能最高的省份,已投产产能近150GWh,拥有宁德时代、中创新航、国轩高科等知名企业。其次是福建省,得益于宁德时代总部基地布局于宁德市,动力电池现有产能近140GWh,企业主要为宁德时代、中创新航。浙江省动力电池现有产能在15GWh级别以上,企业主要为瑞浦能源,安徽省动力电池现有产能为10GWh级别以上,主要企业有比亚迪、国轩高科等。江西省和山东省动力电池现有产能均不到10GWh,但未来随着宁德时代、比亚迪、欣旺达、孚能科技、中创新航等企业陆续建成投产/扩产,届时产能将有大幅的增长。
西南地区,得益于四川省动力电池产业的高速发展,西南地区动力电池产能位于中国第二位,占比为12%。其中四川省得益于宜宾市和遂宁市的投资布局,动力电池产业飞速发展,吸引了宁德时代、蜂巢能源、亿纬锂能、中创新航、欣旺达等企业的争相布局。目前动力电池现有产能主要来自于宁德时代产能。未来随着动力电池企业相继投产,届时四川省动力电池产能将超350GWh。重庆市与贵州省得益于比亚迪布局,拥有合计30GWh的动力电池产能。其中重庆市为25GWh,来自比亚迪的产能布局。贵州省主要为比亚迪贵阳基地5GWh项目,未来随着贵州省宁德时代、比亚迪的投产/扩产,贵州省动力电池产能有望达到85GWh。

宁德时代四川宜宾工厂
以湖南省、湖北省和河南省为主的华中地区排名第三,其中湖南省依托矿产资源,省内多为动力电池材料企业,动力电池企业主要为比亚迪投资布局,现有产能15GWh,全部来自于比亚迪。湖北省动力电池现有产能超20GWh,主要企业有宁德时代(东风时代)、亿纬锂能,未来随着亿纬锂能、中创新航等企业相继建成投产/扩产,届时湖北省动力电池产能将超200GWh。河南省动力电池现有产能不到3GWh,主要来自中创新航的布局。
中国动力电池在业/存续相关企业,目前主要集中在东部沿海地区及中部地区。 其中,广东动力电池企业最多达8947家,江苏、山东排名第二和第三,动力电池企业分别为5761家、5528家。湖南、河南、安徽动力电池企业数量超4000家,浙江、陕西、海南、湖北进入前十,动力电池企业数量超2000家。
7.环保与技术:电池产业未来的两张“底牌”
眼下,全国电池产业正飞速追赶,我们也能看到能源革命势不可挡。同时,动力、储能领域的需求持续旺盛,绿色、低碳、可持续成为了电池产业未来发展的核心趋势。
以动力电池产业产业链为例,上游为正极材料、负极材料、电解液、隔膜、固体电解质、结构件、氢氧化镍等原材料。动力电池产业链中游为电池电芯组、电池管理系统、热管理系统、燃料电池堆、系统配件等。动力电池产业链下游应用领域主要包括新能源汽车、电动自行车、电动摩托车,后市场为动力电池回收。

原材料短缺,使得电池企业对新材料、环保材料的需求日渐走高。锂盐价格的持续高位运行,在一定程度上推动了技术尚不成熟的氢电加速发展。铁基负极材料因其供应丰富的优势,开始逐渐取代传统材料,被特斯拉、大众、戴姆勒等一众车企用于新能源汽车的电池生产。
围绕电池企业和电池产品本身,可持续发展显然将是未来全产业的主要议题。 以新能源汽车为例,虽然不产生尾气,但新能源汽车仍会产生碳排放,电池组的制造在初期产生的碳足迹甚至比内燃机汽车还要高。因而,延长电池生命周期“均摊碳成本”、提高报废电池原材料回收率、降低电池生产过程中的能源消耗等,都是亟需通过技术革新解决的问题。
在产业链下游,电池性能永远是应用端最受关注的维度之一,也是电池产业竞争的决胜关键。Volta Foundation预测,今年全球电池新装机量的总数将超过800 GWh,与一颗小型战术热核*器武**爆炸的能量相当。想更加高效且环保地利用好如此庞大的电能,更高的能量密度、更快的充放电操作、更多的循环次数都是必不可少的诉求, 这不仅需要材料端的突破,也需要对电池技术的最底层基石——电化学模型的完善甚至革新。
正如2019年诺贝尔化学奖颁奖声明中写到:“从智能手机、笔记本电脑等消费电子产品到电动车和风能、太阳能等大型的储能装置,如今电池已成为我们生活中不可或缺的能量源。” 电池产业早已与现代社会的百行千业息息相关。
在可持续发展为主基调的今后,低碳环保与技术革新,必将成为持续驱动电池产业的发展的根源性动能。未来,各地区、产业及企业将紧跟电池产业需求倍增机遇,围绕电池产业链,实现延链补链建链强链。