动力电池技术创新与材料创新，都以安全性为基石，高能量密度、高倍率性能为主要发展方向。近几年，动力锂电池在材料、配方、结构等方面加速演进，高压、硅基、高镍、掺锰、去钴、半固态、低温控制、快充等技术层出不穷。近年来，动力电池技术更是百花齐放，当前，以宁德时代麒麟电池、比亚迪刀片电池、特斯拉4680电池为代表的创新产品各领风骚。

随着动力电池行业竞争加剧和动力电池技术革新加速，各大厂商的研发创新已不局限于对电池系统结构和电芯方面的改造升级，更具性价比、创造力、前瞻性的技术不断出现，如钠离子电池、半固态电池(凝聚态电池)等，以及更具颠覆性的固态电池。但这些全新技术仍在大规模量产前夜，尚不具备“颠覆”动力电池产业格局的条件。传统材料逐渐不能满足电池降本、提升能量密度等需求，材料和化学体系创新越来越成为未来电池产业链企业的核心竞争力。

纵观2023年动力电池创新技术，快充、安全性、能量密度、减重是贯穿始终的关键词。

安全性是新能源汽车大规模推广应用的基础，从各大厂商的创新产品来看，安全性都放在了核心的关键位置；安全性也是电芯化学体系创新和物理结构变革的首要考虑因素。

如广汽埃安的弹匣电池、长安汽车的金钟罩电池、巨湾技研凤凰电池在阻热材料和灭火系统上均有创新；宁德时代凝聚态电池则针对电芯内部的电化学材料进行分子结构的处理，有效抑制热失控带来的膨胀、爆炸风险。

其次是快充性能，油车相较于电车一大优势就是能快速补能，因此几乎所有的车企和动力电池厂商都在快充方面开展研究。如华为的巨鲸电池采用800V电压平台，可支持15分钟充电续航400公里；巨湾技研的凤凰电池使电动汽车具备在全天候（高低温）条件下均如常运行并在300-1000伏不同电压平台上均可实现最高8C极速充电的能力，0-80%充电时间仅为6分钟；欣旺达快充电池可支持10分钟充电至80%；宁德时代神行电池作为全球首个磷酸铁锂4C快充电池，支持充电10分钟续航400公里。

第三个是能量密度。解决新能源汽车续航里程的重要举措就是提升动力电池能量密度，包括重量能量密度和体积能量密度两个方面；从今年新发布的电池技术来看，从宁德时代、中创新航、欣旺达等电芯企业，到长安、广汽等车企，再到华为这一类跨界企业，在三元和铁锂上进行能量密度突破是共同追求。

宁德时代凝聚态电池可适配硅基负极材料和高镍三元材料，能量密度可突破500Wh/kg，已达到航空级别的能量密度。

第四个是减重。基于电池物理结构设计创新，持续减轻电池包的体积重量，减少不必要的零部件和辅材，可促进电动汽车轻量化，并进一步提升电池的续航里程。对于减重设计除了提升体积利用率，值得关注的就是电芯厂商和车企采用CTP等技术实现电芯与车身的一体化。

动力电池原材料价格大幅波动背景下，电池结构创新成为车企和电池厂降本增效的重要发力点。电池包结构迭代将加剧电池企业间分化，具备CTP/CTC领先技术能力电池厂有望进一步巩固配套份额并获得技术溢价带来的超额收益。

相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构，CTP技术省去或减少模组组装环节，将电芯直接集成至电池包。空间利用率提升、电池包减量，能量密度提升的同时成本下降成为CTP的“杀手锏”。代表性的比如麒麟电池，比亚迪的刀片电池。华泰证券预计，到2025年CTP将会成为主流的电池系统设计方案，各类车企对CTP电池的需求数量可达800万块。

趋势一：正极材料朝高镍化发展，逐步降低钴、锰含量

三元锂电池的正极材料通常由镍钴锰或镍钴铝组成。在镍、钴、锰（铝）等金属原材料中，钴资源较为稀缺且分布不均，目前中国已探明钴储量约8万吨，仅占全球总储量约1%，高度依赖进口。随着新能源汽车的爆发，钴价也随之水涨船高。因此，降低三元材料中钴的含量对正极厂商整体成本控制至关重要。

钴在三元电池中起到稳定结构的作用，并不参与电化学反应；镍的作用在于提高材料的体积能量密度。所以在高镍的同时，降低钴含量，是提升电池能量密度和降低成本的好方法。松下、LG、宁德时代等主流动力电池企业都把低钴及无钴化电池作为下一代动力电池研发方向。但三元电池真正去钴后的安全性、电解液匹配等技术难题仍有待突破。目前NCM811（镍钴锰的含量比例为8:1:1）是已实现量产的钴含量最低的镍钴锰三元电池。

趋势二：硅基等负极材料是未来发展方向

硅碳与硅氧为主要技术路线

负极材料是锂离子电池的核心材料之一，锂离子电池性能提高一定程度上取决于对负极材料性能的改善。锂电池负极主要分为碳材料和非碳材料两大类。目前负极材料市场依旧保持以人造石墨为主，天然石墨为辅的产品结构。

从技术层面来看，石墨负极材料的容量上限已无法满足电动汽车更高能量密度的需求，硅是提升动力电池能量密度的关键。目前，硅基材料的主要发展方向是硅碳复合材料与硅氧复合材料。

随着动力电池能量密度要求的提高，硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势。如特斯拉的4680电池使用的就是高镍正极＋硅碳负极材料。宁德时代、松下、LG、亿纬锂能等电池企业均在4680电池技术上有产能规划。4680大圆柱和快充技术也有望加速硅基负极的应用。

趋势三：动力电池结构向大模组

无模组方向创新

除材料迭代以外，结构革新是动力电池另一条重要的技术发展路径。传统新能源汽车动力电池系统一般是“电芯-模组-电池包”三级装配模式。但模组配置方式的空间利用率只有40%，很大程度限制了其它部件的空间。因此各大厂商在电芯、模组、封装方式等方面进行结构上的改进和精简，以提升电池的系统性能。电池一体化（CTP、CTC、CTB）的发展逐渐成为行业的重点研究、应用方向。

CTC作为最新一代电池系统技术，在特斯拉等企业的助推下，正在从开发设计步入量产阶段。什么是CTC技术？简单来说就是将电芯直接集成于车辆底盘，从而达到减少零部件数量、节省空间、降低车身重量等效果。早在2020年8月，宁德时代就率先提出了CTC概念；2020年9月，特斯拉在电池日上同时发布了4680大圆柱电芯、CTC技术和一体化压铸技术，并将CTC概念推向高潮。

按照计划，宁德时代将在2025年实现集成化CTC，2030年实现智能化CTC。宁德时代董事长曾毓群表示，公司的CTC技术将电芯与车身、底盘、电驱动等集成一体，使行驶里程突破1000公里、百公里电耗降至12度以下。CTC是未来电池技术方案发展的重要方向，将带来产业上下游重构。

趋势四：动力电池技术路线呈多元化发展

动力电池创新，要从电池结构创新逐步发展到材料体系创新。这是一个更加复杂、更需要时间积累的领域，也是全球动力电池创新的制高点。现在动力电池还处于创新非常活跃、百花齐放的时候。再过10年局面会比较清晰。其间无论技术和材料如何变革，创新势必始终是我国动力电池产业竞争力提升的最有效手段，也将决定谁将成为我国乃至全球动力电池产业的终极王者。

本文内容来源于：电控技术大师，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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