中國(guó)新能源電池新材料發(fā)展報(bào)告

目錄Part

01新能源與新材料P02Part

02HJT電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P06Part

03鈣鈦礦電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P17Part

04鋰離子電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P28Part

05氫燃料電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P41新材料：需要下游行業(yè)需求帶動(dòng)下游應(yīng)用催生多元化新訴求，新材料發(fā)展要求“高景氣產(chǎn)業(yè)+高技術(shù)壁壘”。當(dāng)前，中國(guó)面臨著復(fù)雜的發(fā)展安全問(wèn)題，同時(shí)也處于發(fā)展高端制造的戰(zhàn)略機(jī)遇期。發(fā)展新材料是成為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵，是擺脫關(guān)鍵材料與技術(shù)瓶頸的重要途徑，也是尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)力的理想突破口。新材料的發(fā)展需要長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)入周期和高額前期投入，需要經(jīng)過(guò)“材料開(kāi)發(fā)-產(chǎn)業(yè)化-客戶送樣測(cè)試-小試-量產(chǎn)”等環(huán)節(jié)，通常需要10年以上的時(shí)間。圖：新材料及相關(guān)行業(yè)的生命周期短期：受上游原材料價(jià)格、價(jià)格傳導(dǎo)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、競(jìng)爭(zhēng)格局等波動(dòng)性因素影響更明顯中期：下游需求的景氣度對(duì)材料應(yīng)用的影響更明顯長(zhǎng)期：更關(guān)注材料本身性能，匹配產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期對(duì)降本增效的要求新材料發(fā)展示意圖新能源：發(fā)電側(cè)與用電/儲(chǔ)能側(cè)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能側(cè)（部分）實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的過(guò)程中，發(fā)電量總量逐步提高，同時(shí)風(fēng)電、光伏、核電的占比要穩(wěn)定提升。當(dāng)前光伏發(fā)電量占比仍然很低，未來(lái)三十年發(fā)展空間大。58,53112,0206,8674,178火電水電風(fēng)電核電光伏 2,2902022年全國(guó)發(fā)電量（單位：億千瓦時(shí)）儲(chǔ)能電儲(chǔ)能氫儲(chǔ)能熱儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)械儲(chǔ)能鋰離子電池液流電池鉛蓄電池抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能熔鹽儲(chǔ)能氫燃料氫燃料電池86.5%11.8%儲(chǔ)能環(huán)節(jié)以抽水蓄能為代表的機(jī)械儲(chǔ)能仍然是主流。鋰離子電池是電化學(xué)儲(chǔ)能的絕對(duì)主力，裝機(jī)功率占比約為電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的99%?！半p碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，新能源領(lǐng)域的新材料應(yīng)用將迎來(lái)長(zhǎng)久的高景氣周期。本次報(bào)告在發(fā)電側(cè)主要關(guān)注新型光伏電池片的材料發(fā)展，在儲(chǔ)能側(cè)主要關(guān)注鋰電池與氫燃料電池的材料發(fā)展。關(guān)注“發(fā)電+儲(chǔ)能”兩側(cè)的新材料應(yīng)用進(jìn)展光伏電池新能源×新材料：發(fā)展前景評(píng)估從價(jià)值投資的角度看，在材料性能之外，新材料的評(píng)估模型需要綜合多方面評(píng)估。雖然光伏、鋰電、氫燃料電池分屬新能源領(lǐng)域的不同賽道，但他們的投資評(píng)估邏輯是相通的。在性能滿足發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，再綜合考慮材料的市場(chǎng)規(guī)模與格局、商業(yè)化上量節(jié)點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期的變化（比如2023Q1的鋰價(jià)）等其他因素。新材料投資發(fā)展前景評(píng)估模型新材料發(fā)展前景評(píng)估材料性能市場(chǎng)規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)格局商業(yè)化節(jié)點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期新材料相比當(dāng)前主流材料，針對(duì)當(dāng)前該行業(yè)的需求痛點(diǎn)，在哪些方面有突破，會(huì)帶來(lái)哪些好處？對(duì)應(yīng)的材料替代市場(chǎng)規(guī)模有多大？未來(lái)幾年的增速是什么水平？競(jìng)爭(zhēng)格局現(xiàn)狀是什么？是小而美的市場(chǎng)，還是需要卷成本卷規(guī)模的市場(chǎng)？先發(fā)者是否有優(yōu)勢(shì)？不同材料的起量時(shí)間不同；中下游對(duì)該材料的嘗試驗(yàn)證意愿/驗(yàn)證周期不同…當(dāng)前投資是不是好的時(shí)間點(diǎn)：整個(gè)行業(yè)的供需水平？當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)是順周期還是逆周期？目錄Part

01新能源與新材料P02Part

02HJT電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P06Part

03鈣鈦礦電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P17Part

04鋰離子電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P28Part

05氫燃料電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P41光伏電池片的分類產(chǎn)業(yè)正在逼近晶硅電池片的極限，新型材料應(yīng)用助力突破轉(zhuǎn)換率瓶頸。圖：光伏電池的迭代路線-追求更高的光電轉(zhuǎn)換效率光伏電池晶硅電池薄膜電池多晶硅電池單晶硅電池非晶硅電池化合物電池黑硅多晶PERCP型電池N型電池鈣鈦礦PBSCIGS、CdTE…TOPConIBCP-PERCHJTHJT/鈣鈦礦疊層TBCHBC當(dāng)前主流：現(xiàn)階段光伏產(chǎn)業(yè)的PERC電池量產(chǎn)技術(shù)成熟，已經(jīng)大規(guī)模流入市場(chǎng)短期：

TOPCon電池得益于與PERC

電池類似的產(chǎn)線，

已于2023年進(jìn)入擴(kuò)產(chǎn)階段中長(zhǎng)期：HJT與鈣鈦礦進(jìn)入產(chǎn)線投產(chǎn)、量產(chǎn)驗(yàn)證與試生產(chǎn)周期光伏電池技術(shù)迭代方向單結(jié)電池組合電池光伏技術(shù)迭代路線HJT與鈣鈦礦電池是光伏中長(zhǎng)期的技術(shù)發(fā)展路線，關(guān)注相關(guān)材料迭代機(jī)遇。圖：光伏電池的迭代路線-追求更高的光電轉(zhuǎn)換效率量產(chǎn)PERC即將達(dá)到理論最高值TOPCon電池步入量產(chǎn)HJT與鈣鈦礦電池處于導(dǎo)入期，且二者結(jié)合的疊層電池理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)43%，是未來(lái)遠(yuǎn)期的重點(diǎn)發(fā)展方向階段一：BSF鋁背場(chǎng)已經(jīng)基本被淘汰階段二：PERC電池當(dāng)前產(chǎn)業(yè)主流，量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率23%，即將達(dá)到極限階段三：TOPCon、HJT理論效率能達(dá)到27-28%，目前量產(chǎn)達(dá)到24.5%，仍有上升空間階段四：HJT+PBS疊層疊層理論效率超43%，當(dāng)前中試線的效率近30%，潛力可觀2010年 2016年 2020年2025年2030年組合技術(shù)單結(jié)晶硅43%27%23%疊層電池的理論極限晶硅電池的量產(chǎn)極限當(dāng)前主流水平技術(shù)演進(jìn)，降本增效本次報(bào)告光伏領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注尚處導(dǎo)入期的：HJT異質(zhì)結(jié)電池鈣鈦礦電池HJT電池的優(yōu)勢(shì)性能比較PERCTOPConHJT理論效率極限24.5%28.2%27.5%量產(chǎn)產(chǎn)品效率23.5%24.5%24.5%工藝成熟度/產(chǎn)線兼容度非常成熟比較成熟，高度復(fù)用PERC產(chǎn)線技術(shù)爬坡中，需要新建產(chǎn)線主要工序數(shù)量9-1212（與PERC類似）4-6（工序很少）電池成本0.84元/W0.91元/W1.08元/W優(yōu)劣勢(shì)比較當(dāng)前成本最低，但轉(zhuǎn)換效率難以提升效率提升，但工序復(fù)雜，非硅成本高效率高，生產(chǎn)工藝溫度低，但產(chǎn)線設(shè)備投資大轉(zhuǎn)換效率高晶硅薄片化工藝簡(jiǎn)單大尺寸低光性能好抗PID性能好HJT電池預(yù)計(jì)在2023年進(jìn)入試生產(chǎn)；HJT電池預(yù)計(jì)在2024年開(kāi)始上量，到2030年滲透率預(yù)計(jì)可達(dá)30%以上。結(jié)合晶硅與非晶硅薄膜優(yōu)勢(shì)，HJT異質(zhì)結(jié)電池將是光伏未來(lái)中期的路線選擇。根據(jù)光伏龍頭隆基綠能的公告，其自主研發(fā)的HJT電池實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠達(dá)到26.81%，通威股份在25.67%，結(jié)合更精簡(jiǎn)的工藝產(chǎn)線和低能耗，HJT的綜合優(yōu)勢(shì)開(kāi)始顯現(xiàn)。HJT工藝不同，生產(chǎn)線與傳統(tǒng)PERC/TOPCon也大不相同，在規(guī)模未放量之前，不具備成本優(yōu)勢(shì)。圖1：HJT電池的性能優(yōu)勢(shì) 圖2：性能優(yōu)勢(shì)將推動(dòng)HJT的滲透率上升HJT電池結(jié)構(gòu)與成本構(gòu)成對(duì)于采用低溫絲網(wǎng)印刷工藝的HJT而言，硅片與銀漿是材料成本的主要組成部分。由于HJT電池工藝和結(jié)構(gòu)的不同，是雙面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，疊加電池制備需要低溫工藝，銀漿的成本要顯著高于傳統(tǒng)P型電池和TOPCon電池。從降本提效的角度看，如何降低整體硅耗和金屬化過(guò)程中的漿料成本，是從材料方面推動(dòng)HJT晶硅電池規(guī)?；闹饕緩健ｋ姌OP-layeri-layerN型晶硅基體TCOi-layerP-layerTCO電極絲網(wǎng)

TCO

非晶硅

清洗印刷

沉積

沉積

制絨圖：HJT的制備工藝情況圖：HJT電池片生產(chǎn)成本硅片47%銀漿24%折舊6%靶材5%其他18%組件成本：1.08元/WHJT電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀多家廠商在規(guī)劃10GW級(jí)別產(chǎn)線，上游的材料廠商也在積極配合。HJT產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料廠商HJT薄硅片

漿料中游電池片廠商181614121086420愛(ài)康科技東方日升

華晟新能源

華潤(rùn)電力華耀光電海泰新能騰輝光伏明陽(yáng)智能水發(fā)能源國(guó)晟能源太一光伏三五互聯(lián)金剛光伏國(guó)潤(rùn)能源寶鑫科技隆基綠能賽維能源合計(jì)HJT產(chǎn)能規(guī)劃：114GW圖：目前國(guó)內(nèi)HJT新建與規(guī)劃產(chǎn)能（不完全統(tǒng)計(jì)）預(yù)計(jì)2023年HJT出貨量：15GW下游應(yīng)用場(chǎng)景高測(cè)股份上機(jī)數(shù)控TCL中環(huán)國(guó)晟能源國(guó)立科技三五互聯(lián)金剛光伏蘇州固锝帝科股份聚合材料華晟新能源東方日升光伏電站商用光伏光伏道路廠房屋頂通信基站……HJT光伏組件的材料發(fā)展方向減硅降低硅料用量與成本主要通過(guò)硅片薄化實(shí)現(xiàn)減銀HJT電池需要低溫制備使用國(guó)產(chǎn)低溫銀漿或使用銀包銅粉降本增光吸雜工藝改良封裝膜，TCO薄膜HJT電池片降本增效類目PERCTOPConHJT工藝過(guò)程燒結(jié)硼擴(kuò)燒結(jié)溫度>850℃>900℃<200℃HJT電池片新材料應(yīng)當(dāng)關(guān)注“2減1加”。HJT電池片制備工藝的最大區(qū)別在于溫度：因?yàn)門(mén)CO薄膜等非晶硅導(dǎo)電層的加入，如果燒結(jié)溫度大于250℃，材料會(huì)向晶體轉(zhuǎn)變，使電池失效。低溫工藝無(wú)需顧慮高溫?zé)Y(jié)過(guò)程導(dǎo)致的硅片翹曲，因此HJT電池也有較大的硅片薄化潛力，為降低成本提供更多可能性。HJT電池片的“兩減一加”非晶硅薄層：如果燒結(jié)溫度過(guò)高（大于250℃）將導(dǎo)致非晶薄層材料從非晶向晶體轉(zhuǎn)變，進(jìn)而導(dǎo)致電池片失效P-layeri-layerN型晶硅襯底電極TCO硅片：PERC與TOPCon高溫工藝會(huì)引起硅片翹曲，因此不具備薄化條件，而HJT低溫工藝則不會(huì)引起硅片翹曲材料選擇1：HJT薄化硅片150HJT在硅片減薄降本方面，相比PERC與TOPCon電池有更大潛力硅片是主要成本構(gòu)成，硅片薄化是HJT電池獨(dú)有的降本項(xiàng)。得益于低溫工藝，HJT電池硅片有做薄的潛力：當(dāng)前主流PERC硅片厚度約155μm，而HJT已達(dá)到130μm，向120μm邁進(jìn)，極限薄化厚度是80μm。從硅料價(jià)格來(lái)看，近期硅料價(jià)格回升至200元/kg左右，在25%轉(zhuǎn)換效率條件下，單W硅耗可降低約0.016元/W；換言之，以200元/kg的硅料價(jià)格計(jì)算，當(dāng)前130μm的N型硅片成本將比150μm的成本降低0.032元/W，約占硅片成本的10%。圖：硅片厚度對(duì)比（μm） 圖：硅片減薄每10μm促使硅料成本下降（元/W）PERCTOPConHJT0.018成本降低（元/W）1800.0161700.0141600.0121501550.011400.0081301300.0061200.0041100.0021002021Q42022Q12022Q22022Q3080 110140170200硅料價(jià)格（元/kg）當(dāng)前硅料價(jià)格在200元/kg左右，25%轉(zhuǎn)換率條件下，硅片每減薄10微米，HJT電池成本下降約0.016元/W材料選擇1：HJT薄化硅片高測(cè)股份宇晶股份雙良股份華晟新能源模式一：HJT廠商自主切片TCL中環(huán)單晶硅料切片設(shè)備N型硅片模式二：聯(lián)合成立專用硅片項(xiàng)目華晟新能源華民股份宇晶股份安迅半導(dǎo)體10GW的HJT專用單晶硅片項(xiàng)目模式三：設(shè)備廠商部署代工業(yè)務(wù)高測(cè)股份宇晶股份弘元綠能上機(jī)數(shù)控由設(shè)備向光伏一體化布局薄化硅片的價(jià)值點(diǎn)在于硅片切割設(shè)備，衍生出不同的產(chǎn)業(yè)協(xié)同模式。HJT硅片切片的關(guān)鍵在于電池片設(shè)備，當(dāng)前布局HJT晶硅電池薄片生產(chǎn)的廠商比較有限。從商業(yè)模式上看，多數(shù)晶硅電池廠家選擇自主采購(gòu)硅料與切片設(shè)備進(jìn)行HJT薄化硅片制備，同時(shí)也存在頭部企業(yè)聯(lián)合硅料、設(shè)備廠商合資設(shè)立HJT電池專用單晶硅片項(xiàng)目，為自身HJT電池制備供應(yīng)。待HJT在未來(lái)真正走向放量，那么專門(mén)從事第三方硅片切割的廠商將有望在這一輪HJT薄硅片的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中獲益。HJT專用薄硅片的商業(yè)模式一覽材料選擇2：低溫銀漿&銀包銅粉項(xiàng)目低溫銀漿高溫銀漿金屬化溫度170-200℃700-800℃接觸機(jī)理漿料與TCO層接觸，與PN結(jié)無(wú)關(guān)漿料與PN結(jié)直接接觸組成成分片狀與球狀銀粉混合物，有機(jī)組分球狀銀粉，片狀玻璃粉，有機(jī)組分組成作用印刷作用、粘結(jié)銀粉和TCO層主要起印刷作用技術(shù)成熟度起步晚，不成熟起步早，比較成熟96.4145.1190200150100500PERC電池TOPCon電池HJT電池漿料的降本主要通過(guò)銀漿的國(guó)產(chǎn)替代和銀包銅粉的放量應(yīng)用。目前光伏漿料市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)廠商已經(jīng)打開(kāi)局面，國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)超過(guò)60%，但多集中于高溫銀漿領(lǐng)域。在HJT電池尚未放量增長(zhǎng)的時(shí)間點(diǎn)下，光伏行業(yè)對(duì)低溫銀漿的需求體量仍然有限，目前全球低溫銀漿市場(chǎng)基本被KE、賀利氏等公司壟斷。銀漿的主材是銀粉，而目前業(yè)界對(duì)銀粉的降本途徑主要是銀包銅，通過(guò)降低含銀量以大幅降低銀漿的整體成本。圖：HJT需要低溫銀漿，且單片銀耗量更高（單位：mg） 如何降低HJT電池片銀耗？制備工藝：材料改良：國(guó)產(chǎn)替代：采用細(xì)線化絲網(wǎng)印刷工藝，減少柵線寬度，一方面降低光吸收損失，同時(shí)可以降低銀耗未來(lái)有望徹底拋棄銀漿，使用電鍍銅國(guó)產(chǎn)漿料與銀粉廠商跟進(jìn)，打破當(dāng)前進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷局面采用銀、銅混合材料（銀包銅），大幅降低含銀量材料選擇2：低溫銀漿&銀包銅粉市場(chǎng)機(jī)遇主要在國(guó)產(chǎn)替代方面，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品尚處于產(chǎn)品導(dǎo)入期。銀漿材料成本主要集中于銀粉上，一般光伏銀漿的銀粉成本占比98%以上，銀粉的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程將有力推動(dòng)組件的成本下降。在HJT低溫銀漿領(lǐng)域，光伏銀漿龍頭蘇州固锝處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，2022年已實(shí)現(xiàn)少量國(guó)產(chǎn)替代，聚和、帝科也加速布局，預(yù)計(jì)2023年有望在國(guó)產(chǎn)HJT低溫銀漿的基礎(chǔ)上迎來(lái)新的一輪技術(shù)滲透，進(jìn)一步加速HJT電池的降本。銀粉和銀包銅粉方面，博遷新材也在已經(jīng)打開(kāi)金屬粉末國(guó)產(chǎn)替代的口子，進(jìn)入下游驗(yàn)證測(cè)試階段。銀粉/銀包銅粉低溫光伏銀漿聚合新材料博遷新材圖：國(guó)內(nèi)頭部漿料公司均已部署HJT用低溫銀漿日本DOWA帝科股份蘇州固礙（晶銀）美國(guó)杜邦銀包銅粉數(shù)百公斤出貨全球市場(chǎng)主流日本KE實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模出貨2022年出貨幾十噸市場(chǎng)主流國(guó)內(nèi)主要光伏漿料廠商均已部署低溫銀漿生產(chǎn)工藝，靜待HJT電池上量6000500040003000200010000202120222023E2024E2025E圖：國(guó)內(nèi)銀包銅粉仍處于起步階段（單位：噸）國(guó)產(chǎn)光伏銀漿 銀粉 銀包銅粉國(guó)產(chǎn)銀包銅粉剛起步目錄Part

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02HJT電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P06Part

03鈣鈦礦電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P17Part

04鋰離子電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P28Part

05氫燃料電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P41鈣鈦礦電池的優(yōu)勢(shì)材料成本低廉制備流程簡(jiǎn)單產(chǎn)線投資金額少疊層轉(zhuǎn)換效率高柔性材料應(yīng)用弱光場(chǎng)景吸光性相比較傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦電池有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，將是未來(lái)光伏電池發(fā)展的重要路線。從材料性能本身看，鈣鈦礦相比傳統(tǒng)的晶硅電池在實(shí)驗(yàn)室效率、弱光環(huán)境、生產(chǎn)工藝與效率等方面有明顯的比較優(yōu)勢(shì)。并且，鈣鈦礦的工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，產(chǎn)線投資成本較低，再加上本身材料的低價(jià)，鈣鈦礦材料基本被確定是推動(dòng)光伏要降本增效的有效途徑。圖：光伏的未來(lái)-鈣鈦礦電池片相比其他類型光伏電池優(yōu)勢(shì)物理性能優(yōu)秀指標(biāo)晶硅電池鈣鈦礦PERCTOPConHJTPerovskite理論效率極限24.50%28.20%27.50%33.00%量產(chǎn)效率23.50%24.50%24.50%-弱光環(huán)境弱中中強(qiáng)穩(wěn)定性優(yōu)優(yōu)優(yōu)較弱穩(wěn)定性極限30年30年30年25年環(huán)保性無(wú)毒無(wú)毒無(wú)毒含鉛原料純度99.9999%99.9999%99.9999%97%以上生產(chǎn)工藝溫度900TOPCon200250生產(chǎn)效率5d5d5d50min…晶硅電池鈣鈦礦電池硅料提純生長(zhǎng)切片電池制造組件封裝合成鈣鈦礦基液各涂層沉積結(jié)晶組件封裝工廠A工廠B工廠C工廠D工廠A鈣鈦礦光伏電池工藝流程簡(jiǎn)單，同一工廠內(nèi)的300米長(zhǎng)產(chǎn)線即可實(shí)現(xiàn)完整生產(chǎn)流程，且耗時(shí)僅45分鐘；相應(yīng)地，產(chǎn)線投資成本顯著降低，1GW產(chǎn)能產(chǎn)線月5億元，較晶硅降低50%左右。產(chǎn)線比較性能比較鈣鈦礦電池的市場(chǎng)規(guī)模鈣鈦礦進(jìn)入試量產(chǎn)，樂(lè)觀預(yù)測(cè)產(chǎn)能將于2026年突破25GW，制造產(chǎn)值達(dá)到400億。2022年，協(xié)鑫光電、纖納光電等多家先發(fā)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始百兆瓦產(chǎn)線的調(diào)試與試量產(chǎn)，其他企業(yè)也在快速跟進(jìn)設(shè)備與產(chǎn)品驗(yàn)證工作。得益于鈣鈦礦的性能與成本優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)品驗(yàn)證普遍通過(guò)的情況下，行業(yè)樂(lè)觀預(yù)測(cè)鈣鈦礦總產(chǎn)能將快速上升，于2026年達(dá)到26GW。4300100200300400500202120222023202420252026圖：鈣鈦礦電池產(chǎn)值規(guī)模（億元）26000050001000015000200002500030000202120222023202420252026圖：鈣鈦礦產(chǎn)能建設(shè)目標(biāo)（兆瓦）6條百兆瓦級(jí)別量產(chǎn)中試線4條百兆瓦級(jí)別量產(chǎn)中試線1條吉瓦線2+條百兆瓦級(jí)別量產(chǎn)中試線4+條吉瓦線吉瓦產(chǎn)線放量鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)與成本鈣鈦礦吸光層成本占比極低，主要成本集中在玻璃及其他封裝材料上。鈣鈦礦材料的光吸收能力強(qiáng)，在組件中的薄膜厚度與晶硅電池硅片厚度相差甚遠(yuǎn)，顯著降低了材料成本。電池的材料成本主要集中在封裝層，其中TCO導(dǎo)電玻璃、POE膠膜等占比較高。金屬電極層空穴傳輸層鈣鈦礦層電子傳輸層TCO導(dǎo)電玻璃圖1：鈣鈦礦電池的組成結(jié)構(gòu)空穴電子電子空穴 接收空穴傳輸至外電路傳導(dǎo)空穴，阻礙電子吸光層，產(chǎn)生電子和空穴傳導(dǎo)電子，阻礙空穴透光，接收電子至外電路圖2：鈣鈦礦電池的成本構(gòu)成2%1%57%17%14%4%0%

5%空穴傳輸層鈣鈦礦電子傳輸層背電極TCO玻璃背板浮法玻璃POE膠膜丁基膠封裝層：91%功能層：9%對(duì)比晶硅電池：鈣鈦礦電池的吸光層是多種鈣鈦礦材料，自然界中存量極多，且對(duì)純度并沒(méi)有晶硅電池的高要求，因此成本占比極低，僅5%左右生產(chǎn)成本主要集中于封裝材料，如TCO導(dǎo)電玻璃、POE膠膜等目前成本：￥0.697/W鈣鈦礦的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀百兆瓦產(chǎn)線已經(jīng)陸續(xù)部署完成，2023年將成為鈣鈦礦的量產(chǎn)元年。國(guó)內(nèi)主要廠商鈣鈦礦廠商產(chǎn)能建設(shè)進(jìn)度與規(guī)劃協(xié)鑫光電纖納光電2017全球首條10MW中試線2021.9100MW產(chǎn)線建設(shè)完成2023.9100MW產(chǎn)線目標(biāo)達(dá)產(chǎn)2023.12目標(biāo)效率18%2021.12100MW產(chǎn)線建設(shè)完成2022.7首批5000片α組件出貨2023.12目標(biāo)效率21.5%極電光能2018.3鈣鈦礦立項(xiàng)2022.10150MW產(chǎn)線投產(chǎn)2023.12規(guī)劃GW產(chǎn)線萬(wàn)度光能2020實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定13000h無(wú)衰減2022.8200MW產(chǎn)線設(shè)備到位2022.11200MW產(chǎn)線投產(chǎn)2020A輪融資2022B/B+輪融資2017A輪融資2019.320MW中試線建成2019B輪融資2020.12C輪融資2022.10D輪融資2021.10150MW啟動(dòng)建設(shè)2021.10Pre-A輪融資2016.10天使輪融資2021.8A輪融資2023鈣鈦礦光伏電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)封裝材料發(fā)展應(yīng)針對(duì)性改善鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)。鈣鈦礦電池的主要難點(diǎn)集中在兩個(gè)方面：（1）溶液涂布工藝中，大面積的鈣鈦礦薄膜容易出現(xiàn)均勻性與平整度的問(wèn)題，最終嚴(yán)重影響光電轉(zhuǎn)換效率；（2）鈣鈦礦材料本身的穩(wěn)定性一般，產(chǎn)線上的產(chǎn)品在吸濕性、熱穩(wěn)定性等性能不達(dá)標(biāo)。從材料應(yīng)用上講，在封裝過(guò)程中使用POE膜與TCO導(dǎo)電玻璃，將有助于提升材料穩(wěn)定性，增加鈣鈦礦組件的使用壽命。材料穩(wěn)定性難題大面積制備難題當(dāng)前仍然受限于鈣鈦礦薄膜的吸濕性、熱不穩(wěn)定性、離子遷移等特性，實(shí)際量產(chǎn)產(chǎn)品的使用壽命仍不理想主流溶液涂布工藝下，鈣鈦礦的均勻性和平整度在大面積制備時(shí)難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前需要攻克的難點(diǎn)正在嘗試的解決方法工藝與設(shè)備：狹縫涂布?真空鍍膜（PVD、熱蒸鍍等）改良激光、PVD、RPD、涂布等設(shè)備材料體系：TCO導(dǎo)電玻璃POE粒子膠膜ITO靶材（透明背電極）丁基膠70%1%60%0%50%2022 2023 2024 2025 2027 2030EVA樹(shù)脂國(guó)產(chǎn)化率POE樹(shù)脂國(guó)產(chǎn)化率材料選擇1：POE膠膜指標(biāo)EVAPOE抗PID性弱（正面96h后衰減6-7%）強(qiáng)（正面96h后衰減3-4%）體積電容率低（85℃1013Ω?cm）高（85℃1015Ω?cm）隔水性弱（水汽透過(guò)率34g/(m2*d)）強(qiáng)（水汽透過(guò)率3.3g/(m2*d)）耐候性弱強(qiáng)克重高（密度0.96g/cm3）低（密度0.88g/cm3）POE膠膜與EPE膠膜（POE夾EVA）POE膠膜+丁基膠PERC電池 TOPCon HJT電池 鈣鈦礦EVA膠膜光伏級(jí)POE膠膜（億平方米）光伏級(jí)POE粒子（萬(wàn)噸）復(fù)合增速約56%60.1680.6641.4221.196.4312.5818.324.442022202320242025POE膠膜是當(dāng)前鈣鈦礦電池封裝的唯一選擇（也適用HJT）。N型電池片的推動(dòng)下，逐步取代EVA的POE膠膜將是未來(lái)鈣鈦礦電池封裝時(shí)的必備材料（傳統(tǒng)EVA膠膜老化產(chǎn)生的小分子酸會(huì)破壞鈣鈦礦層）：POE膠膜具備更好的離子阻隔能力與抗水性，延長(zhǎng)光伏組件的使用壽命。樂(lè)觀預(yù)測(cè)，在光伏電池片沿著TOPCon（短期）、HJT（中期）和鈣鈦礦（長(zhǎng)期）的迭代路線發(fā)展前提下，未來(lái)4-5年P(guān)OE材料需求復(fù)合增速將達(dá)到50%以上。光伏迭代帶動(dòng)POE膠膜的應(yīng)用

圖：POE的國(guó)產(chǎn)化率與市場(chǎng)規(guī)模100% 85%材料選擇1：POE膠膜行業(yè)壁壘高碳α-烯烴…茂金屬催化劑溶液聚合工藝突破重點(diǎn)技術(shù)壁壘，開(kāi)啟POE粒子國(guó)產(chǎn)替代。受限于基礎(chǔ)化工技術(shù)水平，中國(guó)POE粒子仍主要來(lái)源于進(jìn)口；國(guó)產(chǎn)POE粒子正在突破催化劑、α-烯烴制備等技術(shù)壁壘，目前正處于導(dǎo)入期。福斯特、賽伍技術(shù)、祥邦科技等國(guó)內(nèi)膠膜廠商已有相關(guān)POE技術(shù)儲(chǔ)備，并處于產(chǎn)能規(guī)劃擴(kuò)建期，但上游的POE粒子仍全部采用進(jìn)口品牌。陶氏、Exxon、三井等供應(yīng)商壟斷全球POE粒子市場(chǎng)，但隨著中國(guó)N型光伏電池片的放量，供給或出現(xiàn)緊缺的局面，為國(guó)產(chǎn)廠商提供一些機(jī)遇。圖1：POE粒子行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壁壘 圖2：國(guó)內(nèi)POE粒子及膠膜廠POE膠膜產(chǎn)能進(jìn)度POE粒子石油化工POE膠膜國(guó)產(chǎn)廠商需在突破上述壁壘，以突破進(jìn)口產(chǎn)品壟斷局面POE膠膜東方盛宏賽伍技術(shù)1億㎡福斯特

1億㎡祥邦科技1.8億㎡20萬(wàn)噸，2024投產(chǎn)萬(wàn)華化學(xué)鼎際得 20萬(wàn)噸，2024投產(chǎn)10萬(wàn)噸，2025投產(chǎn)專注POE膠膜，行業(yè)領(lǐng)先全球光伏膠膜絕對(duì)龍頭光伏+鋰電+顯示與3C電子百佳年代7000萬(wàn)㎡EVA、POE、TCO等薄膜材料選擇2：TCO導(dǎo)電玻璃TCO導(dǎo)電玻璃鈣鈦礦材料以薄膜形式出現(xiàn)，需要TCO玻璃作機(jī)械支撐高透光度，利于吸光層更多吸收太陽(yáng)光組件電極材料，具備導(dǎo)電性，收集電池板上產(chǎn)生的電流工藝與生產(chǎn)設(shè)備客戶資源能力金晶科技耀皮玻璃自主研發(fā)光伏透射比、電導(dǎo)率、霧度、激光刻蝕性能……高透過(guò)率基片基礎(chǔ)上相繼開(kāi)發(fā)成功3.2mm和2.65mm超白TCO導(dǎo)電玻璃與纖納光電達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議纖納光電技術(shù)合作向鈣鈦礦組件廠供應(yīng)導(dǎo)電玻璃艾杰旭板硝子NSG間接持股企業(yè)收購(gòu)耀皮玻璃收購(gòu)的艾杰旭產(chǎn)線具備TCO玻璃生產(chǎn)能力日本NSG板硝子間接持股耀皮玻璃，形成技術(shù)協(xié)同具備超白玻璃產(chǎn)線的企業(yè)將具備光伏TCO玻璃的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。TCO（FTO）導(dǎo)電玻璃已具備相當(dāng)成熟的制備工藝，當(dāng)鈣鈦礦組件的訂單量開(kāi)始增長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)電玻璃的產(chǎn)能也將隨之快速擴(kuò)張，相關(guān)企業(yè)充分受益。鈣鈦礦薄膜電池所需的TCO玻璃多是超白浮法玻璃在線沉積FTO材料，確保玻璃的高透光性與穩(wěn)定的導(dǎo)電性。從競(jìng)爭(zhēng)壁壘的角度上看，工藝、產(chǎn)線設(shè)備、客戶資源將是TCO導(dǎo)電玻璃賽道的核心競(jìng)爭(zhēng)力。TCO導(dǎo)電玻璃對(duì)于鈣鈦礦電池的作用 可生產(chǎn)光伏TCO玻璃的企業(yè)中國(guó)玻璃旗濱集團(tuán)信義玻璃發(fā)展趨勢(shì)：鈣鈦礦疊層電池電池種類鈣鈦礦+HJT全鈣鈦礦優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)稱；開(kāi)路電壓高；HJT本身有TCO材料，與鈣鈦礦適配帶隙可調(diào)；柔性材料缺點(diǎn)HJT絨面與鈣鈦礦涂層的磨合還不夠完善大面積制備存疑應(yīng)用場(chǎng)景（當(dāng)前）光伏電站建筑、車頂企業(yè)類型電池片廠商鈣鈦礦電池研發(fā)企業(yè)廠商隆基、愛(ài)旭、和特光電、華晟新能源、寶馨、金風(fēng)科技協(xié)鑫光電、任爍光能疊層電池的分類鈣鈦礦/晶硅疊層全鈣鈦礦疊層鈣鈦礦/有機(jī)疊層鈣鈦礦/CIGS疊層HJT+鈣鈦礦疊層TOPCon+鈣鈦礦疊層利用鈣鈦礦材料的優(yōu)勢(shì)，疊層電池的出現(xiàn)可提供更高的光電轉(zhuǎn)換效率。疊層電池的原理是組合電池片，增加光譜吸收范圍，以達(dá)到增加電池片效率的效果。鈣鈦礦+HJT是當(dāng)前業(yè)界認(rèn)可的理想方案：上層寬帶隙鈣鈦礦電池吸收短波段光，底層HJT晶硅電池吸收長(zhǎng)波段光，理論效率提升至40%以上。此外，鈣鈦礦有可調(diào)帶隙寬度的特點(diǎn)，可以疊加兩塊不同帶隙的鈣鈦礦電池，以更低的成本達(dá)到更高的光電轉(zhuǎn)化效率。鈣鈦礦疊層電池的分類（按材料）HJT+鈣鈦礦疊層是當(dāng)前的研發(fā)主流，低溫工藝+自帶TCO膜層使得二者適配度很高全鈣鈦礦疊層電池的瓶頸在于窄帶系材料，近兩年在研發(fā)層面有所突破預(yù)計(jì)疊層電池前中期以晶硅/鈣鈦礦為主，遠(yuǎn)期來(lái)看仍是全鈣鈦礦疊層更有前景發(fā)展趨勢(shì)：鈣鈦礦疊層電池當(dāng)前疊層電池尚處于產(chǎn)業(yè)規(guī)劃初期，需要等待鈣鈦礦材料的量產(chǎn)技術(shù)成熟。目前規(guī)劃疊層電池的廠商，一部分是傳統(tǒng)的晶硅電池廠商，在HJT的基礎(chǔ)上規(guī)劃遠(yuǎn)期鈣鈦礦疊層的技術(shù)，循序漸進(jìn)；另一部分是專注研究鈣鈦礦組件的企業(yè)，爭(zhēng)取建立鈣鈦礦賽道的先發(fā)優(yōu)勢(shì)?；虿煌?，二者在疊層的路線選擇上會(huì)出現(xiàn)分歧：在鈣鈦礦薄膜帶隙可調(diào)的優(yōu)勢(shì)性能上，晶硅電池廠商會(huì)選擇N型電池+鈣鈦礦的疊層路線，而協(xié)鑫光電等廠商會(huì)專注鈣鈦礦+鈣鈦礦的疊層電池。布局疊層電池的企業(yè)及進(jìn)度晶硅電池片廠商隆基綠能愛(ài)旭股份華晟新能源合特光能金寨喜悅寶馨科技鈣鈦礦/HJT制備方法專利鈣鈦礦/HJT制備方法專利規(guī)劃2023年完成中試線搭建，目標(biāo)效率28%規(guī)劃2024年啟動(dòng)100MW產(chǎn)線建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室效率>32%擬建設(shè)鈣鈦礦/HJT電池項(xiàng)目規(guī)劃2023年完成中試線搭建，產(chǎn)能100MW，目標(biāo)效率28%鈣鈦礦電池廠商協(xié)鑫光電任爍光能10MW全鈣鈦礦研發(fā)線已經(jīng)跑通，預(yù)計(jì)5年內(nèi)建設(shè)數(shù)條GW級(jí)產(chǎn)線同時(shí)部署光伏幕墻等建筑光伏解決方案10MW全鈣鈦礦研發(fā)線已經(jīng)跑通鈣鈦礦+HJT疊層鈣鈦礦疊層：更便宜的成本目錄Part

01新能源與新材料P02Part

02HJT電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P06Part

03鈣鈦礦電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P17Part

04鋰離子電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P28Part

05氫燃料電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P41新能源汽車與儲(chǔ)能應(yīng)用為鋰電池長(zhǎng)期需求筑基儲(chǔ)能與新能源汽車迸發(fā)超級(jí)需求，儲(chǔ)能/動(dòng)力電池前景廣闊。雖然補(bǔ)貼正在退坡，但得益于續(xù)航里程的不斷突破，以及駕乘體驗(yàn)的穩(wěn)定進(jìn)步，新能源汽車的滲透率不斷增長(zhǎng)，動(dòng)力電池裝機(jī)量大增。儲(chǔ)能方面，風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的建設(shè)如火如荼，總發(fā)電量不斷增長(zhǎng)，但風(fēng)光發(fā)電因其間歇性、周期性以及隨機(jī)性的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)整體的安全性和供電穩(wěn)定性造成威脅，因此需要配備儲(chǔ)能系統(tǒng)，以解決電力的就地存儲(chǔ)，在國(guó)家層面提升綠色能源占比。1261211376894%4%5%12%26%0%5%10%15%20%25%30%200100040030080070060050020182019202020212022圖2：新能源汽車銷量（萬(wàn)輛）銷量 滲透率88.5139.520031.332.435.64359.405010015020025020182019202020212022圖1：動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池裝機(jī)量（GWh）動(dòng)力電池 儲(chǔ)能電池鋰電池仍是未來(lái)中長(zhǎng)期的主流選擇對(duì)比其他常見(jiàn)二次電池，鋰離子電池綜合性能仍具備比較優(yōu)勢(shì)。相較此前常見(jiàn)的可充電電電池，鋰離子電池有著工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、可高功率放電等性能特點(diǎn)。電池充電時(shí)，正極材料中的鋰脫出來(lái)，穿過(guò)隔膜進(jìn)入到負(fù)極石墨中；電池放電時(shí)，鋰離子又從負(fù)極石墨中脫出來(lái)，穿過(guò)隔膜回到正極材料中。從材料成本上看，當(dāng)前鋰電池的正極材料占比最高，但隨著2023Q1的碳酸鋰價(jià)格下跌，正極材料成本占比有所下降。圖表：鋰離子電池vs其他二次電池 圖：鋰電池的工作原理與成本結(jié)構(gòu)鋰電池鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池工作電壓3.2-3.82.01.21.2能量密度100-200<305060-80循環(huán)壽命>1000300500500優(yōu)點(diǎn)可快速充電、高功率放電價(jià)格低，技術(shù)成熟支持快充，價(jià)格便宜支持快充，能量密度較高，循環(huán)壽命較長(zhǎng)缺點(diǎn)價(jià)格偏高不可快充，能量密度低，體積大有記憶效應(yīng)，能量密度低有記憶效應(yīng)，充放電效率差正極50%負(fù)極20%隔膜10%電解液8%其他12%鋰價(jià)波動(dòng)，變化明顯動(dòng)力電池的技術(shù)發(fā)展路線2016201720182019202020212022202320242025……2030時(shí)間能量密度180Wh/kg220-230Wh/kg230-260Wh/kg材料與化學(xué)體系的持續(xù)更新迭代，向“高能量密度”與“高性價(jià)比”發(fā)力。新能源汽車等下游市場(chǎng)需求的放量增長(zhǎng)，對(duì)電池的能量密度與量產(chǎn)價(jià)格提出了高要求，而若想滿足不斷精進(jìn)的市場(chǎng)需求，需要電池廠商和上游原材料廠商在材料體系和電池結(jié)構(gòu)等方面做出針對(duì)性的革新。高能量密度代表著未來(lái)的發(fā)展方向，而高性價(jià)比意味著更快的商業(yè)化進(jìn)度。中國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)路線發(fā)展圖續(xù)航里程：km>700400-700300-500高壓三元正極+石墨負(fù)極220-260Wh/kg280-350Wh/kg高鎳三元正極+石墨負(fù)極240-280Wh/kg高鎳三元正極+硅基負(fù)極固態(tài)電池高鎳三元/富鋰錳基正極+金屬鋰>400Wh/kg磷酸鐵鋰正極180-200Wh/kg無(wú)鈷材料無(wú)磷酸錳鐵鋰追求高能量密度追求高性價(jià)比市場(chǎng)需求與鋰電池的發(fā)展方向隨著下游應(yīng)用面不斷開(kāi)拓，市場(chǎng)對(duì)鋰電池不斷提出新的要求。隨著鋰電在新能源汽車動(dòng)力電池、風(fēng)光儲(chǔ)能電池方面的應(yīng)用不斷加深，多元化的應(yīng)用場(chǎng)景也對(duì)鋰電池的性能提出更高、更多元的需求。主要體現(xiàn)在鋰電池的能量密度、安全性能、使用壽命/循環(huán)次數(shù)、高壓快充匹配、材料經(jīng)濟(jì)性等方面。圖：新能源汽車與儲(chǔ)能鋰電池的發(fā)展需要新材料的補(bǔ)足成本高昂續(xù)航里程短充電時(shí)間長(zhǎng)安全性不足使用壽命有限現(xiàn)存問(wèn)題發(fā)展方向更具經(jīng)濟(jì)性提升能量密度高壓大電流適配短路過(guò)熱保護(hù)增加循環(huán)次數(shù)新材料示例鈉離子電池、復(fù)合集流體…高鎳三元材料、硅基負(fù)極、補(bǔ)鋰劑…硅基負(fù)極、磷酸錳鐵鋰、單晶三元材料…復(fù)合銅箔、粘結(jié)劑…導(dǎo)電炭黑、碳納米管…正極材料負(fù)極材料電解液隔膜其他鈷酸鋰錳酸鋰鎳酸鋰磷酸鐵鋰三元材料碳酸鋰溶劑六氟磷酸鋰銅箔鋁箔導(dǎo)電劑極耳鋰離子電池碳材料石墨材料鈦酸鋰硅基材料聚丙烯PP聚乙烯PE鋰電新材料的發(fā)展前景需要考慮商業(yè)化節(jié)點(diǎn)隨著下游應(yīng)用面不斷開(kāi)拓，市場(chǎng)也不斷對(duì)鋰電池提出新的要求。隨著鋰電在新能源汽車動(dòng)力電池、風(fēng)光儲(chǔ)能電池方面的應(yīng)用不斷加深，多元化的應(yīng)用場(chǎng)景也對(duì)鋰電池的性能提出更高、更多元的需求。主要體現(xiàn)在鋰電池的能量密度、安全性能、使用壽命/循環(huán)次數(shù)、高壓快充匹配、材料經(jīng)濟(jì)性等方面。圖：新材料投資發(fā)展前景評(píng)估模型新材料發(fā)展前景評(píng)估材料性能市場(chǎng)規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)格局商業(yè)化節(jié)點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期材料相比當(dāng)前主流材料在哪些方面有突破，會(huì)帶來(lái)哪些好處（提升能量密度、效率、安全性、高電壓、快充、成本？）對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)規(guī)模有多大？未來(lái)幾年的增速是什么水平？競(jìng)爭(zhēng)格局現(xiàn)狀是什么？是小而美的市場(chǎng)，還是需要卷成本卷規(guī)模的市場(chǎng)？先發(fā)者是否有優(yōu)勢(shì)？不同材料的起量時(shí)間不同；中下游對(duì)該材料的嘗試驗(yàn)證意愿/驗(yàn)證周期不同…當(dāng)前投資是不是好的時(shí)間點(diǎn)：整個(gè)行業(yè)的供需情況與估值水平？當(dāng)前投資是順周期還是逆周期？鋰離子電池的新材料梳理近年來(lái)鋰電行業(yè)涌現(xiàn)了眾多新型材料，從多角度嘗試破局現(xiàn)存桎梏。通過(guò)全面梳理鋰電池各部分生產(chǎn)制備過(guò)程中用到的各種材料和輔材，挖掘未來(lái)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中的潛力新型材料。若想取代已經(jīng)成熟量產(chǎn)的主流材料，需要至少在能量密度、高壓工作、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等方面有一項(xiàng)有突出優(yōu)勢(shì)，方有取代潛力。圖表：鋰電池新材料性能要匹配市場(chǎng)需求痛點(diǎn)（部分）汽車電池、3C、儲(chǔ)能單晶中鎳NCM6系鈉離子電池電壓循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能大幅降低原材料成本，適用于儲(chǔ)能及其他低端場(chǎng)景★★★儲(chǔ)能、消費(fèi)電子負(fù)極材料硅碳負(fù)極材料容量超高，充放電倍率更高，工作電壓更高，適配快充技術(shù)★★高端汽車動(dòng)力電池隔膜材料濕法涂覆隔膜★★其他材料碳納米粉提升硅基負(fù)極材料的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性★★硅基負(fù)極制作復(fù)合集流體相比銅箔成本降低40%，安全性高★★負(fù)極集流體材料新材料 材料相對(duì)優(yōu)勢(shì) 能量密度改良 高壓工作環(huán)境 穩(wěn)定性改良 經(jīng)濟(jì)性改良 應(yīng)用場(chǎng)景正極材料磷酸錳鐵鋰LMFP比三元更好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，且能量密度高于磷酸鐵鋰；高度復(fù)用磷酸鐵鋰產(chǎn)線★ ★車用動(dòng)力電池、兩輪電動(dòng)車、儲(chǔ)能超高鎳三元9系活性物質(zhì)鎳的含量更高，提升能量密度，同時(shí)通過(guò)低鈷控制成本；瓦時(shí)成本正不斷走低；對(duì)制備工藝有高要求，形成技術(shù)壁壘★★用于一線品牌高端汽車電池毛利與能量密度基本追平8系，加工難度稍弱于高鎳三元，優(yōu)異的高正極新材料：高鎳三元的優(yōu)勢(shì)三元材料NCM333NCM523NCM622NCM811能量密度150Wh/kg165Wh/kg180Wh/kg>200Wh/kg安全性良好較好較好達(dá)標(biāo)瓦時(shí)成本高低中低優(yōu)點(diǎn)倍率性能好安全性好綜合性能好工藝成熟容量相對(duì)較高容量高、循環(huán)性能較好缺點(diǎn)能量密度低成本較高能量密度低成本較高工藝復(fù)雜加工難度大電池產(chǎn)品安全性較好，但容量較低且成本較高，目前用量較少性能、成本、量產(chǎn)性上有較好平衡，廣泛用于數(shù)碼和車用電池能量密度較高但成本較高，應(yīng)用于高端車用電池具有最高的能量密度、較低的綜合成本，對(duì)電池企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備要求較高，用于高端車用電池追求更高的能量密度：從中低鎳（5系以下）到高鎳（8系），再到未來(lái)的超高鎳（9系）6088105155196492469108156202120222023E2024E2025E三元繼續(xù)高鎳化趨勢(shì)，9系超高鎳或在2024年落地。高鎳三元正極材料具有更高的能量密度與較低的綜合成本，是高端新能源汽車的理想選擇。隨著特斯拉4680電池和寧德時(shí)代麒麟電池量產(chǎn)，高鎳三元電池批量上車，進(jìn)入快速發(fā)展期。在富鋰錳基、半固態(tài)電池材料規(guī)模商業(yè)化之前，三元正極材料的高鎳化趨勢(shì)有強(qiáng)確定性，未來(lái)9系超高鎳將進(jìn)一步提升高端動(dòng)力電池性能。圖：高鎳化發(fā)展，追求更高的能量密度 圖：高鎳三元需求量持續(xù)升高新能源車銷量 三元正極需求量 高鎳三元正極需求量正極新材料：高鎳三元的市場(chǎng)格局9系三元是當(dāng)前8系的迭代演進(jìn)，主要企業(yè)均在部署超高鎳研發(fā)。目前NCM811已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)并批量上車的時(shí)間點(diǎn)，而廠商也在延續(xù)著高鎳化路線，向超高鎳（Ni90及以上）的三元產(chǎn)品演化。高鎳三元的生產(chǎn)制備對(duì)三元正極產(chǎn)線提出更高要求，技術(shù)壁壘較高，高鎳三元正極的頭部企業(yè)有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。容百科技,34.10%天津巴莫,22.30%貝特瑞,12.10%廣東邦普,6.70%當(dāng)升科技,5.30%長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科,5.50%貴州振華,6.40%其他,7.60%圖1：國(guó)內(nèi)高鎳三元市場(chǎng)格局（2021）超高鎳三元的研發(fā)進(jìn)度（不完全統(tǒng)計(jì)）三元正極企業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)進(jìn)度容百科技Ni90體系進(jìn)入批量生產(chǎn)，超高鎳工藝定性并通過(guò)部分客戶驗(yàn)證當(dāng)升科技Ni90實(shí)現(xiàn)海外出口，Ni95完成部分客戶驗(yàn)證，繼續(xù)開(kāi)展Ni98研發(fā)巴莫科技NCM9系和NCMA進(jìn)入批量生產(chǎn)前驅(qū)體企業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)進(jìn)度格林美Ni90及以上的高鎳產(chǎn)品銷售占比提升…………正極新材料：富鋰錳基三元材料之后，或是層狀結(jié)構(gòu)正極的下一代選擇，但當(dāng)前尚無(wú)商業(yè)化基礎(chǔ)。新能源汽車等下游應(yīng)用對(duì)鋰電池的容量密度提出了更高要求，高比容量和更高電壓的正極材料正在成為正極的發(fā)展方向；富鋰錳基材料以廉價(jià)的錳為主要過(guò)渡金屬元素，放電比容量可以達(dá)到250mAh/g以上，如果能夠現(xiàn)存問(wèn)題，將能夠替代三元正極材料與部分鐵鋰正極，進(jìn)而被廣泛應(yīng)用在新能源汽車與3C電子領(lǐng)域，潛力巨大。圖表：富鋰錳基正極材料的性能優(yōu)勢(shì) 圖：頭部對(duì)富鋰錳基的布局評(píng)價(jià)指標(biāo)富鋰錳基正極三元正極磷酸鐵鋰克容量250mAh/g以上150-220160左右工作電壓3.7-4.63.73.2循環(huán)壽命1000-60001000-30003000以上優(yōu)點(diǎn)比容量高，高壓平臺(tái)，成本低廉能量密度較高，高電壓平臺(tái)壽命長(zhǎng)，成本低，安全性好缺點(diǎn)倍率性能差，循環(huán)過(guò)程中的電壓衰減明顯，首次不可逆容量損失大循環(huán)性能一般，成本高能量密度略低，低溫性能不好國(guó)軒高科蜂巢能源寧德時(shí)代當(dāng)升科技長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科天津巴莫一體化布局企業(yè)正極材料企業(yè)富鋰材料還處于研發(fā)的初期，很多產(chǎn)業(yè)問(wèn)題并沒(méi)有解決，商業(yè)化節(jié)點(diǎn)仍遠(yuǎn)除了CATL等頭部鋰電池生產(chǎn)銷售企業(yè)之外，碳酸鋰、三元等正極材料企業(yè)也進(jìn)行了一些專利儲(chǔ)備負(fù)極新材料-硅碳負(fù)極0.050.61.11.50.42%0.151.01%0.251.30%0.5

1.85%1.62%1.53%0.0%1.0%2.0%3.0%4.0%5.0%0.40.201.61.41.210.80.62016201720182019202020212022硅基材料的摻雜可以大幅提升電池負(fù)極的鋰離子嵌入潛力，有效提升電池容量。特斯拉4680電池的量產(chǎn)開(kāi)始帶動(dòng)硅基負(fù)極材料的需求量激增，2022年出貨量已經(jīng)達(dá)到1.5萬(wàn)噸。硅基材料的應(yīng)用，在能量密度外，主要還是針對(duì)石墨負(fù)極在快充場(chǎng)景產(chǎn)生的鋰枝晶問(wèn)題：高壓大電流充電過(guò)程中容易發(fā)生鋰沉積、析出，形成鋰枝晶，可能會(huì)刺穿隔膜，危害電池安全。圖表：硅基vs石墨負(fù)極性能對(duì)比 圖：硅基負(fù)極材料出貨量快速增長(zhǎng)，滲透率待提升出貨量（萬(wàn)噸） 滲透率類型硅基負(fù)極石墨負(fù)極理論容量4000mAh/g310-360mAh/g倍率性較好一般成本較高較低膨脹率300%以上12-25%安全性良好一般快充良好一般優(yōu)點(diǎn)能量密度高膨脹可控，循環(huán)性能好缺點(diǎn)材料會(huì)膨脹，首次效率較低，循環(huán)性能不佳能量密度低，加工性能不好負(fù)極材料龍頭布局貝特瑞杉杉弄份璞泰來(lái)星城石墨國(guó)內(nèi)的硅基負(fù)極龍頭已進(jìn)入松下-特斯拉供應(yīng)鏈正拓能源隔膜新材料-涂覆改性膜基膜+涂覆一體化的企業(yè)更能迎合產(chǎn)業(yè)對(duì)高性能薄膜的需求。固態(tài)電池是未來(lái)鋰電的發(fā)展方向，但它的商業(yè)化節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)將在10年之后。在此之前，產(chǎn)業(yè)對(duì)隔膜的需求將維持高位。隔膜行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壁壘高，強(qiáng)調(diào)前期的重資產(chǎn)投入與客戶資源，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品毛利率也比較高，恩捷的隔膜毛利可達(dá)50%。頭部基膜企業(yè)已經(jīng)紛紛布局涂覆工藝，涂覆一體化的戰(zhàn)略布局將為這些企業(yè)打造第二增長(zhǎng)曲線，在基膜的基礎(chǔ)之上，繼續(xù)消化涂覆的高利潤(rùn)，以繼續(xù)保持隔膜廠在鋰電產(chǎn)業(yè)鏈中的高議價(jià)能力。恩捷股份滄州明珠星源材質(zhì)涂覆代工企業(yè)基膜+涂覆一體化美聯(lián)新材漿料+涂覆一體化璞泰來(lái) ? 同時(shí)部署石墨負(fù)極材料壹石通 ? 勃姆石龍頭企業(yè)當(dāng)前隔膜基膜的主要生產(chǎn)商，離客戶需求最近保持隔膜廠商的議價(jià)能力顆粒溶劑無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料勃姆石、氧化鋁芳綸、PVDF水性油性乙醇、丙三醇丙酮、NMP隔膜涂覆的重要性日益顯現(xiàn) 涂覆改性薄膜廠商的不同模式涂覆改性，滿足電池廠對(duì)隔膜的多種性能需求：降低熱收縮率提升抗穿刺強(qiáng)度提升導(dǎo)電性基膜涂覆的毛利水平：≈45%固態(tài)&半固態(tài)電池：未來(lái)趨勢(shì)所向固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)明顯，但技術(shù)瓶頸有待突破，商業(yè)化階段尚未到來(lái)。相較傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池，固態(tài)電池的理論能量密度更高（高能密度的正負(fù)極材料），安全性能更高（機(jī)械強(qiáng)度更好，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)），電池重量和體積降低（不再需要電解液和隔膜）；理想很豐滿，但固態(tài)電池技術(shù)尚未成熟，界面阻抗與鋰離子遷移率問(wèn)題尚需解決，距離量產(chǎn)商業(yè)化仍有較長(zhǎng)的距離，未來(lái)大概率沿“液態(tài)-半固態(tài)-固態(tài)”的路線循序漸進(jìn)。圖：固態(tài)電池量產(chǎn)路阻且長(zhǎng)，半固態(tài)是中間過(guò)渡階段規(guī)模商業(yè)化節(jié)點(diǎn)鋰離子電池形態(tài)負(fù)極制作材料電池能量密度電池工作溫度2023半固態(tài)上車2025準(zhǔn)固態(tài)2030固態(tài)量產(chǎn)石墨負(fù)極負(fù)極預(yù)鋰化富鋰錳基金屬鋰負(fù)極10%凝膠5%半固態(tài)1%準(zhǔn)固態(tài)0%固態(tài)液體重量含量：25%液態(tài)55℃80℃150℃350400500能量密度：Wh/kg250-300能量密度高安全性能高電池重量低目錄Part

01新能源與新材料P02Part

02HJT電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P06Part

03鈣鈦礦電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P17Part

04鋰離子電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P28Part

05氫燃料電池新材料發(fā)展趨勢(shì)P41氫燃料電池的市場(chǎng)需求25%40%15.0%12.0%10.0%2025E2035E2050E保有量（萬(wàn)輛） 客車滲透率（%） 物流車滲透率（%） 重卡滲透率（%）乘用車滲透率（%）75.0%3000客車和重卡為代表的交通運(yùn)輸領(lǐng)域是氫燃料電池的重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景。隨著雙碳目標(biāo)的確定，氫能產(chǎn)業(yè)在實(shí)現(xiàn)碳中和路徑中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。按照《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》規(guī)劃，到2025年氫燃料電池車輛保有量約10萬(wàn)輛，到2035年突破100萬(wàn)輛。氫燃料電池汽車領(lǐng)域?qū)⒙氏葘?shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用與運(yùn)行，氫燃料電池客車、物流車、重卡等細(xì)分賽道，有望于2030年左右實(shí)現(xiàn)與純電動(dòng)車型相當(dāng)?shù)娜芷诮?jīng)濟(jì)性。氫燃料電池汽車保有量（萬(wàn)輛）及各細(xì)分賽道滲透率氫燃料電池電堆產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)子交換膜Pt/C催化劑氣體擴(kuò)散層雙極板集流板密封圈端板膜電極燃料電池電堆燃料電池燃料電池汽車鉑碳粉瑩石硫酸全氟磺酸樹(shù)脂碳纖維聚四氟乙烯導(dǎo)點(diǎn)炭黑無(wú)氟質(zhì)子膜全氟質(zhì)子膜復(fù)合質(zhì)子膜支撐層防水劑電堆65%成本氫燃料電池是中國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)，燃料電池汽車是重要的下游基礎(chǔ)。電堆是燃料電池的核心組成部分，成本占燃料電池整體的65%；膜電極則是電堆的最關(guān)鍵部件，成本占電堆成本的64%。膜電極不僅是氫燃料電池降本增效的核心部件，也是當(dāng)前材料科技含量最高的環(huán)節(jié)，是氫燃料電池當(dāng)之無(wú)愧的“心臟”。催化劑、質(zhì)子交換膜主要來(lái)源于進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化程度很低，是未來(lái)氫燃料電池國(guó)產(chǎn)替代的主要環(huán)節(jié)。圖：氫燃料電池電堆產(chǎn)業(yè)鏈膜電極64%成本氫燃料電池內(nèi)部構(gòu)造與成本電堆65%空壓機(jī)12%加濕器5%4%其他水泵

14%催化劑36%雙極板23%質(zhì)子交換膜16%氣體擴(kuò)散層12%其他13%膜電極是氫燃料電池的核心部件，膜電極的材料發(fā)展與國(guó)產(chǎn)化值得關(guān)注。氫燃料電池能夠?qū)錃夂脱鯕獾幕瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能，是電解水的逆反應(yīng)。基本原理是把氫和氧分別供到氫燃料電池的陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子，再通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極。電堆是氫燃料電池的核心，成本占比65%；膜電極則是電堆的核心，成本占比64%。因此，膜電極相關(guān)的材料發(fā)展將很大程度上決定氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。圖1：氫燃料電池的內(nèi)部構(gòu)造 圖2：氫燃料電池與電堆成本拆分氫燃料電池的生產(chǎn)成本主要集中于電堆，占比高達(dá)65%；電堆成本中，膜電極（催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層）為主要成本項(xiàng)，占比64%。氫燃料電池相關(guān)新材料梳理國(guó)產(chǎn)替代是國(guó)內(nèi)質(zhì)子交換膜和催化劑的主要機(jī)遇。質(zhì)子交換膜：以全氟磺酸型膜為主，其他的復(fù)合膜、高選擇性膜、石墨烯改性膜、堿性膜還處在研發(fā)階段。催化劑：催化劑以鉑基為主，目前主流的催化層是鉑碳催化劑，即將鉑負(fù)載到活性炭上的一種載體催化劑。但由于鉑是貴金屬，資源稀缺，成本高昂，因此處于降本的考慮，發(fā)展低鉑催化劑、無(wú)鉑非貴金屬催化劑被認(rèn)為是膜電極企業(yè)未來(lái)的重點(diǎn)攻關(guān)方向。圖：膜電極的材料體系發(fā)展膜電極質(zhì)子交換膜催化劑熱穩(wěn)定交換膜全氟磺酸膜石墨烯改性膜高選擇性滲透膜有機(jī)聚合物膜氣體擴(kuò)散層鉑合金催化劑鉑碳催化劑其他貴金屬催化劑納米結(jié)構(gòu)催化劑核-殼類催化劑鉑族金屬催化劑非鉑族金屬催化劑非鉑族金屬催化劑聚合物