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動力電池的創新有兩條路徑：一是材料體系創新；二是系統結構創新。兩者的目的都是實現高性價比，即在安全性、環保性、性能先進性（能量密度高）、經濟性（價格低）、方便性（充電速度快）等方面達成平衡，讓消費者用得上、用得起、用得好。近兩年來磷酸鐵鋰電池擠壓三元高鎳電池的市場份額即是其證。

材料體系創新，顧名思義就是用新材料造電池。現在動力電池的主材料是鋰、鎳、鈷，材料體系創新的目的是用比它們便宜或性價比好的材料完全或部分取代它們。系統結構創新就是對現有主流動力電池進行結構優化——當然也會導入一些電化學方面的新技術應用。

基于公開信息可知，未來10年內動力電池領域會發生4項大的創新：

• 鈉離子電池。預計今年下半年大規模量產并應用。

• 大圓柱電池（4680）。預計明年大規模量產并應用。

• 固態電池。全固態電池預計2025年試生產，2028年量產；半固態電池2024-2025年開始產業化。

• 氫燃料電池。預計2030年以后大規模應用，目前主要用于商用車，尤其是重型卡車。

動力電池創新還有很多：鈦電池、鋁電池、無鈷電池、無稀有金屬電池、新型正極磷酸錳鐵鋰電池等，本文例舉的是到目前為止行業內看到的具有革命性且被業內人士普遍認為能帶來市場變革的創新。

需要強調，上述4項的排序沒有“后來者”會完全取代“前來者”的意思。可以肯定，未來動力電池市場會是多元的，即多種材料、技術、工藝、產品結構與形態并存，不會“一元獨大”。另外，還需要強調的是不能排除未來10年還會出現其他的革命性創新及其帶來的市場變革，比如去年年初一度被熱議的鋁離子電池。

鈉離子電池和鋰離子電池的研發均起源于上個世紀 70 年代，但限于材料技術沒有獲得突破，在上個世紀 80 年代到本世紀初，鈉離子電池的研發工作一直處于停滯不前的狀態，直至適用于鈉離子電池的硬碳負極材料被研發出來。其后鈉離子電池重新進入人們的視野，但產業化進程仍很慢，難望鋰離子電池項背。

（圖注：鈉離子電池充放電原理。來源：中科海鈉官網、浙商證券研究所）

最近幾年，隨著鋰離子電池在動力電池和儲能電池領域大顯身手，鋰資源變得異常緊俏，價格飆升，供需矛盾突出。鈉離子電池因可以在某些場景下替代鋰離子電池而被視為“可造之材”。

與鋰離子電池相比，鈉離子電池有兩大優點：一是環境應適性強，出現熱失控現象的概率小。在低溫環境下鋰離子電池的性能會大幅降低，甚至無法工作。鈉離子電池的工作溫度范圍為負70℃至正100℃。二是制造成本低。據浙商證券測算，產業化后鈉離子電芯的成本比鋰離子電芯低約 30%。

當然，與鋰離子電池相比，鈉離子電池也有缺點：一是能量密度偏低，一般在 80-170Wh/kg 之間；二是循環性能較差。

綜上所述可知，鈉離子電池會部分替代鋰離子電池，但不會全部替代。另外，鈉離子電池還可以部分取代鉛酸電池。具體而言，鈉離子電池的用途有：為電動自行車提供動力、為A00 級電動汽車提供動力、儲能。A00 級電動汽車鋰離子電池系統的能量密度一般在125 Wh/kg 至160Wh/kg之間，續航里程最高可達 250km 。搭載鈉離子電池的 A00 級電動汽車的續航里程不在其下。

去年年底以來，國內多家動力電池企業都曾表示2023年其將大規模量產鈉離子電池，包括動力電池全球銷冠寧德時代，業內人士普遍認為2023 年是鈉離子電池規模應用元年。今年2月，大眾汽車（安徽）有限公司（江淮汽車與大眾汽車（中國）的合資公司）已推出了搭載中科海鈉鈉離子電池的試驗車。該車電池容量為 25KWh，CLTC續航里程為252km，最大時速為120km。

（圖注：今年2月23日，在“第二屆全國鈉電池研討會”上，江淮汽車思皓新能源與中科海鈉聯合打造的行業首臺鈉離子電池試驗車公開亮相）

動力電池的投資機會一般來自3個領域：制造設備、原材料和電池制造本身。鈉離子電池的投資機會主要來自后兩者，因為其生產工藝與鋰離子電池差不多，原來用于生產鋰離子電池的設備也可以被用于生產鈉離子電池。

就投資機會而言，除了電池生產商，最值得關注的是材料供應商。最近兩三年，鋰離子電池材料供應商的盈利增長速度要遠快于鋰離子電池生產商。不管是哪一種電池體系，材料的進步都是具有決定性。

鈉離子電池的主要材料與鋰離子電池類似，包括正極材料、負極材料、集流體、隔膜、添加劑、電解液等。具體而言，鋰離子電池比鈉離子電池在電解液、隔膜等方面的變化不大，變化比較大的是正負極材料。

目前，鈉離子電池正極材料有3種類型：金屬氧化物、普魯士藍類、聚陰離子型化合物。其中產業化進程最快的是金屬氧化物。不過放眼長期，聚陰離子型化合物因整體性能更好有可能會后來居上，在聚陰離子型化合物中磷酸釩錳鈉尤其值得關注。

與鋰離子電池一樣，鈉離子電池的負極材料同樣是碳材料，主要分為硬碳和軟碳。現在軟碳技術尚不成熟，生物質基硬碳在產業化方面具有先發優勢。

除了正負極材料，作為電解質的六氟磷酸鈉和作為集流體材質的鋁箔也值得關注。前者的價值在于目前其是鈉離子電池的主選鈉鹽。六氟磷酸鈉的生產工藝與六氟磷酸鋰接近，因此生產六氟磷酸鋰的頭部企業在六氟磷酸鈉市場上具有明顯的競爭優勢。后者的價值在于與鋰離子電池采用銅箔作為負極集流體材質不同，鈉離子電池會采用價格更低的鋁箔作為負極集流體材質。

就封裝形式而言，動力電池分為圓柱、方形和軟包3種。圓柱電池在電芯一致性、生產良品率、機械強度等方面具有優勢，方形電池在成組效率等方面具有優勢，軟包電池在能量密度、成組靈活性等方面具有優勢。

大圓柱電池即尺寸較大的圓柱電池，目前主要有兩種規格：一是直徑為46mm，高度為80mm，被稱為4680電池；二是直徑為46mm，高度為95mm，被稱為4695電池。前者為特斯拉所推崇，后者受寶馬青睞。由于特斯拉是純電動汽車領域的風向標，所以4680電池成了大圓柱電池的同義語。實際上，4680電池只是大圓柱電池的一種規格，而且這一規格也不一定為鋰離子電池所獨有，其他電池也可以采用——當然要看在這一規格下性能與成本是否能達到最佳平衡點。本文中的4680電池指的是鋰離子電池。

特別需要說明，雖然4680電池是特斯拉力推的，但并非其所獨有。實際上，一些動力電池廠商將與特斯拉幾乎同步量產4680電池，其中既有LG新能源、松下、三星SDI、遠景動力等國際廠商，也有寧德時代、億緯鋰能、比克電池、國軒高科、蜂巢能源等國內廠商。而且從公開信息看，在性能（能量密度）、成本、易用性（快充）、良品率等方面這些廠商的產品應該與特斯拉處于同一水平，或者說有差距但不大。

特斯拉官宣信息顯示，其4680電池系統采用無模組設計，由約960個電芯組成，能量密度可達215wh/kg，與上一代圓柱電池（即2170電池）比起來能量密度提升了5倍，輸出功率提升了6倍，續航里程提升16%，同時制造成本降低了14%。

就投資機會而言，4680電池要大于鈉離子電池，因為其在技術、材料、工藝、產品結構與形態方面有更多的創新，更因為其與電池集成方式的變革（從CTP變為CTC或CTB）、電池車身一體化程度的提高緊密相連。換言之，要從電動汽車生產方式革命的角度看待4680電池的投資機會，而非僅僅從動力電池進步的角度。

（圖注：CTP與CTC的區別）

簡單梳理可知，4680電池的投資機會來自如下幾個方面：

• 正極高鎳化：高鎳三元的優勢是能量密度高，劣勢是成本高、熱穩定性差。采用4680規格可以顯著提高動力電池的熱穩定性，4680電池的規模應用會促進動力電池正極高鎳化。

• 負極硅基化：硅負極性能好但易導致電池膨脹變形。圓柱電池因為形體對稱性（橫切面各向同性）更好所以耐脹性更強，可以采用硅基化負極。換個角度說，就目前的負極材料而言，只有采用硅基化負極才能讓4680電池的性能優勢得到發揮。

• 電解液用LiFSi全部或部分替代LiPF6：與目前的主流電解液LiPF6（六氟磷酸鋰） 相比，LiFSi（雙氟磺酰亞胺鋰）具有電導率高、熱穩定性好、電化學穩定性好、抗水解性強等優點。全部或部分采用LiFSi作為電解液可以顯著提高動力電池的充放電次數，增強高鎳/高電壓正極等活性材料的穩定性，從而延長電池壽命，并提高其安全性。

• 碳管三代化+單壁化：正極高鎳化將使三代碳管的應用提速，負極硅基化將使單壁碳管的應用提速。

• 預鍍鎳：生產4680電池需要對結構件進行升級，主要是金屬外殼的材料要由后鍍鎳鋼殼升級為預鍍鎳鋼殼。制造預鍍鎳鋼殼需要使用電池鋼專用基帶，具有一定的技術壁壘。

• 芳綸涂覆：與傳統陶瓷涂覆相比芳綸涂覆的劣勢是成本高，優勢是使電池安全性高、充電速度快和循環性能強。這些優勢是4680電池受業內人士青睞的原因。

• 激光焊接設備：4680電池的尺寸更大、電芯更長，不適合采用傳統的單極耳結構。其將采用全極耳結構。全極耳結構對于激光切割的速度、精度有更高的要求：激光焊接從點焊變為面焊。4680電池量產將使激光焊接設備的需求大幅增加。

另外，4680電池的規模應用是與CTC、一體化壓鑄“深度綁定”的，因此從投資的角度看新能源車供應鏈上的相關企業也值得關注，包括一體化壓鑄、底盤懸架、熱管理系統、結構件等企業，集成能力越強越有價值。

本文對鈉離子電池與大圓柱電池（主要是4680電池）的性能優缺點進行了總結，同時對兩者在材料、技術、工藝、產品結構與形態方面的創新點及投資機會進行了盤點。

鈉離子電池是一種新電池，也是一種今年內就有可能“飛入尋常百姓家”的電池。投資者應特別關注消費者對搭載鈉離子電池的A00級新能源車的接受程度，其決定著鈉離子電池在未來兩三年內是否可以放量。

大圓柱電池具有戰略價值，因為其是與新能源車生產方式的變革聯系在一起的。投資者應密切關注其應用速度，因為在某種意義上其應用的速度會影響到新能源車取代傳統燃油車的速度。

下面一篇文章會對固態電池與氫燃料電池的性能優缺點進行總結，同時對兩者在材料、技術、工藝、產品結構與形態方面的創新點及投資機會進行盤點。