在電動汽車和光伏產業高速發展的過程中，電池技術的進步也沒有落下。以電動汽車用動力電池為例，目前我國量產動力電池單體能量密度達到300瓦時/公斤，處於國際領先水平。為了增強產業競爭力，國產廠商必將緊抓產業前沿趨勢，並在創新領域持續投入。
特斯拉4680電池是強勁對手
在車載動力電池方面，目前鋰電池依然是主流的技術，因此特斯拉4680電池的進展格外引人關注，也是國產廠商需要面對的主要競爭對手，關係到國產電動汽車和鋰電池在國外市場的競爭力。所謂的4680電池指的是直徑46mm、高80mm的圓柱電池。在當前的化學性能、生產工藝下，直徑46mm被認為是黃金尺寸，在散熱、續航、成本方面取得了最佳的平衡。
近日，美國專利商標局（USPTO）向特斯拉授予了四項和4680電池相關的專利技術，分別是“干電極薄膜和微顆粒非纖維性黏結劑”，“新型電極黏結劑”，“用於儲能設備的金屬元素和碳混合物”，“一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法”。產業人士認為，特斯拉這四項技術將加快該公司4680規模量產的節奏。尤其是該公司在當地時間2月2日新獲批的兩項專利。其中，“用於儲能設備的金屬元素和碳混合物”可以制造干電極薄膜；“一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法”可在長時間的循環過程中顯著延長鋰離子電池的壽命。這些技術表明，特斯拉距離攻克干法電極的技術壁壘已經非常接近。相較於溼法，干法電極雖然更難實現，但是能夠顯著降低4680電池的成本。因此，特斯拉距離量產性能領先、高性價比的4680電池已經不遠了。根據此前的報道，為了實現高能量密度和高效率兼備，特斯拉4680電池還會增加全極耳，進而大大增加電池組的電流通路。根據Insideevs的研究數據，預計400V的特斯拉4680電池充電70%只需要15分鐘，優於基於方形電池打造的800V系統，後者的時間大都在18-22分鐘之間。配合干法電極制備的預計還會有超鎳和矽摻雜的技術，進而在低成本的情況下顯著提升4680電池的能量密度和效率。另外，在電動汽車領域，特斯拉4680電池將會和CTC（Cell to Chassis）技術完美適配，大幅度減少制造電池包的中間件，提高電池包層面的能量密度。綜合而言，特斯拉4680電池進一步突破使得其他動力電池廠商會倍感壓力，產業內下一個爆炸性消息預計將會是特斯拉4680電池產線良率突破90%。在國內，目前寧德時代、比克電池、億緯鋰能等廠商都有研發4680電池的計劃，並有望在2023年下半年開始實現商業化。其中，寧德時代預計將會在2024年向特斯拉中國和寶馬推介自己的4680電池。並且，不僅是在電動汽車領域，在儲能市場也會遇到相同的情況，馬斯克在4680電池上的野心當然是電動汽車和儲能雙贏，這無疑擠壓了國產相關產品的出口份額。當然，除了緊跟特斯拉一起布局4680電池，國產廠商也在研發自有技術對抗4680電池，比如比亞迪的六稜柱電池，以及寧德時代的CTP3.0電池包技術等。在電動汽車和鋰電成為外貿新風口的情況下，預計將會有更多的國產新技術出現，阻止特斯拉4680電池稱霸的野心。
鈣鈦鑛電池產業化進程提速
在光伏市場，國產廠商具有很大的規模優勢。
根據CPIA的統計數據，2021年全球光伏組件的產量達到220.8GW，其中中國的產量占82.43%。不過，以美國為代表的國家和地區定然不希望國產光伏一直都一家獨大，會持續發起各方面的挑戰。為了鞏固國產光伏的領先地位，目前國產廠商積極布局鈣鈦鑛太陽能電池，已經有多家上市公司宣布相關的投資計劃，包括寧德時代、通威股份、隆基綠能、天合光能、京山輕機、捷佳偉創等公司。業內機構預測，鈣鈦鑛太陽能電池未來發展前景良好，有望掀起光伏領域新一輪技術革新，並有望於2024年實現GW(十億瓦特)級產能。鈣鈦鑛型太陽能電池是利用鈣鈦鑛型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的電池，其光電轉換效率遠高於晶矽電池，理論光電轉換效率高達33%，曡層技術下可以突破45%，屬於下一代太陽能電池。在技術突破方面，經中國計量院第三方測試認證，目前北京曜能科技自主研發的小面積鈣鈦鑛/晶矽兩端曡層電池穩態輸出效率達到32.44%，該公司已經多次刷新了國內鈣鈦鑛電池的光電轉換記錄。在產能方面，目前國內已經有三條鈣鈦鑛電池產線的產能突破百兆瓦，分別來自協鑫光電、纖納光電和極電光能，總產能達到了350MW。根據中金公司的預測，2023年國內在規劃鈣鈦鑛電池產能將達到1000-1200MW，增長非常明顯。在產業投資方面，已經有公司獲得了數億元的Pre-A輪的融資，多家公司的投資規劃達到了數千萬的級別。並且，鈣鈦鑛電池產業上遊也受到了關注，比如TCO導電玻璃、ITO靶材、丁基膠以及POE粒子膠膜等原材料，以及相關的設備公司。
電子發燒友網制圖當然，在鈣鈦鑛電池方面，也並非只有國產廠商在積極地投入，美日等國的相關公司和機構也在進行布局。此前，日本國家材料科學研究所曾開發出一種耐用的鈣鈦鑛型太陽能電池，面積僅為1平方厘米，能夠在陽光下以超過20%的光電轉換效率連續發電1000多個小時；美國研究人員也曾採用“倒置”架構使新款電池能夠獲得24%的穩定光電轉化效率，並且能夠在55℃下運行2400小時後，該電池仍保持原始效率的87%。不過，相較於鋰電池，在鈣鈦鑛電池產業化方面，國產廠商明顯更為領先。有日本產業分析師認為，日本在鈣鈦鑛電池投資上會偏向保守，因為光伏配套產業不完善。與之相比，美國雖然極力倡導發展光伏，但也會有這方面的顧慮。
國產中低端電池產能過剩
然而，作為電動汽車、光伏 、儲能背後的關鍵組件，國產電池又出現了一些“老毛病”，那就是成熟的、中低端產品產能過剩的問題，鋰離子動力電池表現的最為突出。
此前財政部經濟建設司副司長宋秋玲曾公開表示，新能源汽車電池結構性產能過剩風險加劇，低端產能過剩而高端產能卻不足，產業出現盲目擴張態勢，且投資也出現了過熱苗頭。有分析師認為，目前的產能過剩實際上是產業升級的一部分。這些過剩的動力電池產能基本上從2017年第一波電動汽車產業熱就延續了下來，這些公司的產品在關鍵參數方面已經明顯落後於寧德時代、比亞迪等頭部企業，大都憑借地方性政府扶持和投資在生存，雖有產能但產品已經無法滿足當前的市場需求，因此這波產能過剩被定義為結構性產能過剩。不過，也有分析師直言，短期內結構性產能過剩的現象並不會消失。原因在於，目前受益於電動汽車、光伏和儲能產業大熱的帶動，產業投資過熱，已經出現了資金溢出的情況。這就導致一些技術落後的公司憑借大遠景、新概念也能夠吸引到一定數額的產業投資。這種情況需要到產業回歸冷靜之後才能慢慢杜絕。在此之前，以動力電池為代表的產能警報會被持續拉響。
最後
近幾年，國內已經逐步在電動汽車、光伏、動力電池等方面取得全球領先的地位，不過各行業的領先幅度是有差異的。在動力電池方面，特斯拉4680電池會是一個X因素，影響到國產新能源汽車和動力電池的出口。不過，在光伏領域，以隆基股份為代表的公司，在傳統太陽能電池方面已經持續領先了多年，積累了明顯的產業鏈優勢。因此，在下一代太陽能電池——鈣鈦鑛電池方面，國內廠商相較於美日等國家的廠商而言，是沒有產業配套的顧慮的，有望持續引領全球光伏行業的創新方向。當然，我們也要從過去幾年人工智能和芯片等行業汲取教訓，盡可能地防止低端產能過剩的問題，以及產業投資盲目過熱的問題。這是一種無形的產業內耗，浪費寶貴的資源，但對於行業發展的作用基本是負面的。目前在動力電池方面，這樣的警報已經拉響了。
