新能源：2021年动力电池产业深度报告来源：五矿证券作者：葛军、孙景文一、化学电源的演进：实现电存储的绝佳方式应用场景的持续铺开，推动电池产业的快速发展。无论是如火如荼的新能源车行业，还是方兴未艾的储能产业，能量存储设备是最关键的一环。以电化学氧化还原反应为理论基础的化学电源能够避开卡诺循环的限制，拥有可高达80%以上的能量转换效率，是最适配大储能产业的工具产品。当下对于电池综合性能提升的诉求正不断加强，但也遭遇材料理化性能限制、工艺与成本优化等难点。我们认为，从产品的本质入手，理解底层运行逻辑，将能够更迅速地在变革当中做出反应，辨别产品是否具备核心竞争力。走进化学电源：多样体系的全面渗透化学电源经历百年积淀，在仍可继续挖掘的科学理论指导下形成完善的体系。这个体系包括组成电池的各部分材料和配套的生产制造工艺。体系十分庞杂，但通过梳理，我们认为基础的枝干（各部分的影响因素和诉求）是一致的。通过把握枝干，在完善的体系之中寻找技术继续发散的方向，是了解产业的正确路径。我们认为，未来仍将是多元电池技术持续共存的局面，但有主流与非主流之分，同时单个体系中也会有多样产品来满足下游不同需求。探秘电池本源：性能往往不可兼得，需有所取舍我们认为，化学电源体系下多元性能的最优难以达到，往往某种性能的提升需要牺牲另一种性能，即电池“技能树”无法全部被点亮。因此，基于丰富的下游应用场景，决定不同电池体系仍将在长时期内共存。但必须认识到，共存并非意味着平均的市场份额，静态上会有主流与细分的差别，动态上会有数类体系对其他体系的需求挤压：性能变化受多种因子共同作用，影响方向可能不同。包括正负极材料类型、配比，以及设计与制造工艺等，都会影响电池的能量密度、倍率性能等，这就意味着若影响方向不同，将使得性能无法兼得。如锂离子电池中，电极材料与电解液在固液相界面形成的SEI膜能够保证Li+嵌入脱出的同时对电子绝缘，但作为钝化膜也将使Li+的扩散受到限制，同时SEI膜的更新将造成Li+和电解质的持续损耗，进而使电池容量下降；某些电池体系从本质上看无法较好满足某些性能需求。例如从最本征的载流子传导与输运行为出发，锂电体系的“快充性”并非最优，主要系基于脱嵌机理，Li+的扩散系数普遍比水系二次电池中的异相氧化还原反应的速率常数低数个数量级。此外，有机电解液的离子电导率通常比水系电解液低2个数量级。因此，基于丰富的下游应用场景，不同场景的性能要求不同，决定不同电池体系将在长时期内共存；大容量领域的技术之争决定格局走向。大容量的市场意味着更大的份额，因此若某类体系较好适应大容量市场的需求，产品的导入将使体系份额明显提升。车用动力领域对能量密度的严格要求，使得较高比能的电池体系能够脱颖而出，对其他体系形成替代。我们通过由表及里的方式探究影响电池性能的本质，在接下来的篇幅里，重点讨论影响性能的本质要素。性能是与直观需求联系的概念，也是直击下游需求的痛点所在。我们选取较受关注的几个性能指标开展探讨，包括能量密度、高倍率性能、循环性能和安全性能等。高倍率性能：影响输出功率以及充电速度，本质是扩散能力倍率指电池在规定时间内放出或达到额定容量所需的电流大小。倍率性能则为不同倍率充放电电流下表现出的容量大小、保持率和恢复能力。尤其在高倍率充放条件下，对电池的性能影响增大，包括寿命、安全性等，因此产业更关注高倍率性能。在高倍率放电下，一般会有更大的输出功率，但前期化学电源主要应用于便携式电子设备，对功率要求不高，研究开发重点主要聚焦在提高设备工作时间、便携性能以及安全性能等。当化学电源应用于车辆时，对于高倍率性能要求更加严格，主要系输出功率影响着汽车的最高时速、加速性能及爬坡性能，此外车用动力场景要求较好的快充能力。一般来说，当以高倍率放电时，电池极化作用增强，电压下降导致比能量降低，因此常常是功率与能量不可兼得的情况。以铅酸、镍氢、锂离子电池的一般情况来讲，铅酸电池的能量功率特性较差，而锂离子电池的变化范围宽，镍氢电池具备较好的倍率性能但比能量较低。值得注...
