锂离子电池的发展与未来

发展历程

一个产品的增长普及,都是踩着另一个产品的尸骨往前迭代发展的,锂离子电池也不例外.

电池作为一种电能储存装置已有200年的发展历史,从最初的不可充电电池(如锌锰干电池)到可充电电池(如铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池)到最近的锂离子电池.锂离子电池技术从上世界60年代开始研究,于1992年被日本索尼公司商业化推向市场,分几个阶段阶梯式的增长,除了原市场增量和新品推出的需求以外,都是取代同类功能产品而获得增量:

1992-1996,是试产阶段和市场引导阶段,没有很大批量的应用.

1996年开始,进入大批量生产阶段,由于能量密度有明显的优势,锂离子电池开始逐步取代镍氢镍镉电池在小型电池产品上的应用.

1996-2000年,早期的锂离子电池以18650为主,首先应用在笔记本电脑和部分手持通讯设备上,逐步取代镍氢/镍镉的市场.

2000-2003年,开始在手机等3C数码设备全面取代镍氢/镍镉电池,在1998年左右,随着方壳和软包装锂离子电池批量生产,以及数码通讯设备轻型化小巧化的要求,锂离子电池基本上在3C数码领域一统江山.比亚迪在这个时期进入主流手机厂商供应链并开始拓展配件及代工业务,体量开始倍增;ATL也在这个时期搭载苹果这条大船开始起航一路乘风破浪前进.

2003-2007年,随着锂离子电池成本的逐步降低,开始在小家电、工具、玩具市场取代镍氢镍镉电池,其中18650发展成一个应用于上述领域的标准产品.

2007-2011年,随着智能手机的兴趣,软包聚合物锂离子电池开始统治手机及周边设备的应用市场.同时多家公司开始探索锂离子电池在电动车领域的应用.

2011年至今,锂离子电池在三个方向蓬勃发展:1、开始批量进入电动车应用领域,标志是12年Tesla推出modelS.2、随着互联网从信息传播时代开始进化到信息应用时代,以及集成电路技术的充分发展,产品的研发以及流通成本越来越低,周期越来越快,进入产品爆发时代,各种新型电器产品穷处不断,推高锂离子电池的市场体量,比如蓝牙穿戴、智能家居、无人机、电子烟、个人护理等等.3、开始在工业储能、家庭储能,两轮车、工具车,UPS上取代铅酸电池.

未来市场趋势

从1992年开始,全球锂电池市场规模已经2000+亿元,年均复合增长率超过20%,属于长期高速增长的产业,可以预见未来十年内还会保持稳步增长的趋势,以下三个方面的增长是比较明确的:

1、电动车逐步取代汽油车,锂离子电池是未来十年内的主要动力元件.A虽然电池能量密度目前只有200WH/Kg,远远比不上汽油的12000Wh/Kg,但是电机效率超过90%远大于内燃机效率30%+,大大节省资源损耗.随着技术的进步电池能量密度的提升,电动车的续航里程的瓶颈一定可以解决.B环保因素,电驱动几乎没有碳排放.C成本,电机传动结构简单,如果电池成本下降,电动车的成本比燃油车低很多.D电驱动响应快、安静,更有驾驶乐趣.

现在部分人员还在质疑电池的安全问题,成本问题,发电的环保问题,充电电网的难点...,但是任何一个新事物取代旧事物从来不是一步到位的,随着新产品的技术不断进步、成本不断下降,消费者的认知度不断提高,到达一个分界线以后,取代旧产品是不可逆转的.

另外,就像10年前我们无法预知智能手机怎样支配我们的生活一样,我们也很难预知汽车在以后发挥什么样的作用.随着物联网、自动驾驶、智能AI技术的发展,我预计以后会一人一车,汽车成为人们生活、办公、出行的必备工具,这样市场体量不可估量.

2、进一步压缩甚至取代铅酸电池的现有市场.

3、人工智能时代,物联网时代的到来,必然催生更多的移动设备,扩大锂离子电池的市场容量.

技术发展趋势

1、正极:目前是往高镍NCM/NCA发展,但是能量密度还是一个瓶颈,未来可能富锂基盐是个方向:

2、负极:Si材料是个比较明确的方向:

3、电解质:无机固态电解质是个趋势:

未来哪一种电池可以取代锂离子电池?

目前没有明确可量产化的产品,下图供参考:

结论:

1、电池新能源行业还属于一个发展的黄金时代.

2、优秀的企业,能够提前洞悉行业发展的趋势,抓住先机满足市场需求甚至创造用户需求;好的企业,能够在所在细分领域做到极致,或者能够占领大客户跟随行业的发展;一般的企业,往往能够快速反应满足客户的需要,或者在成本等某一方面做到优秀;差的企业,靠机遇在某一块业务起步,墨守成规,最后免不了被淘汰.