高端乘用车动力电池技术升级路径
市场竞争加剧倒逼主机厂推出更具竞争力的新能源产品，带动动力电池产品性能升级。
高工锂电梳理2021年前7批推荐目录发现，进入2021年以来，各大主机厂加快推出旗下中高端新能源乘用车车型的步伐。相较2020年，今年主机厂在新能源乘用车产品开发和动力电池配套方面产生了一些变化。
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一是600km以上车型明显增多。
近年来，随着电池能量密度持续提升，国内纯电动乘用车的续航里程相较过去几年已经得到大幅提升。
进入2021年，为进一步提升市场竞争力，各大主机厂进一步加快推出续航里程更高的中高端车型。在续航里程方面，工况续航600km以上的车型明显增多，并有多款车型超过700km，达到甚至超过了主流燃油车的水平，表明自主品牌的纯电动轿车的市场竞争力得到大幅提升。
当前，包括蔚来、小鹏、合众、零跑、特斯拉、吉利、广汽、比亚迪、长安、长城等主机厂都推出了多款工况续航600km以上的纯电动轿车，预计后期还将有更多主机厂进入“600km俱乐部”，进而提升新能源乘用车的整体竞争水平。
二是系统能量密度突破200wh/kg。
当前，主机厂提升电动车续航里程主要有两个方式，一是提升动力电池能量密度，二是提升单车电池包带电量。
在能量密度方面，动力电池企业通过材料体系优化和电芯结构和PACK设计优化等方式，进一步提升了其动力电池的单体比能量和系统能量密度，为主机厂提升整车续航里程提供保障。
当前，国内已有多家电池企业的电池包系统能量密度达到180/kg，国轩高科和宁德时代两家企业甚至已经突破200wh/kg。其中，宁德时代的系统能量密度最高达到206wh/kg，创造了当前三元电池装车应用的最高能量密度记录。
从材料体系来看，三元电池技术依然是中高端新能源乘用车的配套首选，高镍电池的能量密度优势更为明显。
三是大电量电池包配套升温。
除了能量密度提升之外， 2021年国内中高端新能源乘用车的电池包容量也得到明显提升。其中带电量80KWh以上的车型明显增多，有多款车型的电量甚至达到100KWh左右，最高达到120KWh。
在1月9日举办的NIO Day上，蔚来还正式发布150KWh固态电池包，能量密度达到360Wh/kg，支撑蔚来轿车续航达到1000km。
单车带电量大幅提升背后，主机厂对电池企业在适配高端车型高容量电池包开发设计方面的要求也在提高，同时也对主机厂在PACK结构设计和系统安全管理等方面提出新的挑战。
市场竞争加剧倒逼主机厂推出更具竞争力的新能源产品，带动动力电池产品性能升级。
高工锂电梳理2021年前7批推荐目录发现，进入2021年以来，各大主机厂加快推出旗下中高端新能源乘用车车型的步伐。相较2020年，今年主机厂在新能源乘用车产品开发和动力电池配套方面产生了一些变化。
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一是600km以上车型明显增多。
近年来，随着电池能量密度持续提升，国内纯电动乘用车的续航里程相较过去几年已经得到大幅提升。
进入2021年，为进一步提升市场竞争力，各大主机厂进一步加快推出续航里程更高的中高端车型。在续航里程方面，工况续航600km以上的车型明显增多，并有多款车型超过700km，达到甚至超过了主流燃油车的水平，表明自主品牌的纯电动轿车的市场竞争力得到大幅提升。
当前，包括蔚来、小鹏、合众、零跑、特斯拉、吉利、广汽、比亚迪、长安、长城等主机厂都推出了多款工况续航600km以上的纯电动轿车，预计后期还将有更多主机厂进入“600km俱乐部”，进而提升新能源乘用车的整体竞争水平。
二是系统能量密度突破200wh/kg。
当前，主机厂提升电动车续航里程主要有两个方式，一是提升动力电池能量密度，二是提升单车电池包带电量。
在能量密度方面，动力电池企业通过材料体系优化和电芯结构和PACK设计优化等方式，进一步提升了其动力电池的单体比能量和系统能量密度，为主机厂提升整车续航里程提供保障。
当前，国内已有多家电池企业的电池包系统能量密度达到180/kg，国轩高科和宁德时代两家企业甚至已经突破200wh/kg。其中，宁德时代的系统能量密度最高达到206wh/kg，创造了当前三元电池装车应用的最高能量密度记录。
从材料体系来看，三元电池技术依然是中高端新能源乘用车的配套首选，高镍电池的能量密度优势更为明显。
三是大电量电池包配套升温。
除了能量密度提升之外， 2021年国内中高端新能源乘用车的电池包容量也得到明显提升。其中带电量80KWh以上的车型明显增多，有多款车型的电量甚至达到100KWh左右，最高达到120KWh。
在1月9日举办的NIO Day上，蔚来还正式发布150KWh固态电池包，能量密度达到360Wh/kg，支撑蔚来轿车续航达到1000km。
单车带电量大幅提升背后，主机厂对电池企业在适配高端车型高容量电池包开发设计方面的要求也在提高，同时也对主机厂在PACK结构设计和系统安全管理等方面提出新的挑战。
国轩高科精准“狙击”锂电产业链
面向TWh时代，头部动力电池企业产能规模普遍向百GWh体量迈进，原材料供应链管控也成为企业发展的头等大事。
国轩高科工研总院材料研究院铁锂材料研发部经理汪伟伟表示，国轩高科重点是电芯、电池系统的研发和制造，包括模组的设计开发。为了保持电池上游材料的稳定供应以及成本优势，公司对上中下游材料进行了精准的布局。
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目前，国轩高科在上游材料的布局已经涵盖锂、钴、镍、前驱体、三元材料、LFP材料、钛酸锂、正极、负极、铜箔、隔膜、电解液、添加剂等，并逐步建立“材料端-电池端-产品端”的全产业链的垂直布局。
对于国轩高科在上游材料的部署及技术创新，汪伟伟也做了详细介绍。
磷酸铁前驱体方面，国轩以对外合作开发定制化产品的方式，保障前驱体材料性能需求，并在肥东合资规划建设年产20万吨磷酸铁材料工厂。技术方面，公司拥有不同类型磷酸铁对应化开发能力，关注铁锂材料的电压平台、能量密度、库伦效率、倍率性能等。
三元前驱体方面，主要以合资建厂来保持供应，目前在曹妃甸拥有年产4万吨高镍三元前驱体产线。产品类型覆盖了NCM、NCA、四元、低钴、无钴等，并积累了形貌控制、原位掺杂、浓度梯度等技术研究。
“目前业内的研发方向基本上是向无钴和高镍方向走，瞄准这个方向，国轩的规划是建成10万吨相关前驱体产能。” 汪伟伟表示。
负极方面，公司已建成5000吨硅基负极产线，并规划年产10万吨石墨负极材料。研发技术方面，主要采用动态包覆工艺、预锂化技术、晶粒尺寸控制、过程工艺优化等，来提升负极材料特性。
隔膜方面，与星源合作的一期1亿平米产能已经建设成功，二期2亿平米正在建设中，在研发方面开发高性能隔膜，提高破膜-闭孔温度区间，提高电池综合性能。
电解液方面，研发主要分为三大体系：一是磷酸铁锂体系，匹配高性能磷酸铁锂，压实性更高，解决电解液浸润问题、低温性能问题。二是高比能体系，主要解决三元结构的不稳定，提升其稳定性和循环性；三是凝胶和固态电解质，主要面向固态电池，通过新型单体结构设计和原位固态化反应，来保证固态电池原本的电化学性能的同时，提高其安全特性。
汪伟伟介绍， 目前公司成熟量产的磷酸铁锂电芯能量密度达190Wh/kg，试验电芯已达210Wh/公斤，规划2025年达到260 Wh/kg；三元量产电芯能量密度达270 Wh/kg，试验电芯已达300Wh/公斤以上，规划2025年实现360 Wh/kg。
为保证技术创新，国轩做了很多前瞻性部署包括在美国加州、俄亥俄州、日本筑波、新加坡、中国上海、合肥、德国汉诺威、印度孟买（筹）共建8大研发中心，实现全球布局。
同时，国轩还建立了一流验证平台，打造了国家CNAS认可检测中心及国家测试实验室。拥有电池全尺寸、全生命周期的测试分析能力、覆盖11项测试标准。
可以看到，TWh时代即将来临，包括国轩在内的头部动力电池企业正在加速扩张。通过原材料技术及产能的纵深布局，将为国轩高科构筑强大的市场优势与竞争护城河。
面向TWh时代，头部动力电池企业产能规模普遍向百GWh体量迈进，原材料供应链管控也成为企业发展的头等大事。
国轩高科工研总院材料研究院铁锂材料研发部经理汪伟伟表示，国轩高科重点是电芯、电池系统的研发和制造，包括模组的设计开发。为了保持电池上游材料的稳定供应以及成本优势，公司对上中下游材料进行了精准的布局。
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目前，国轩高科在上游材料的布局已经涵盖锂、钴、镍、前驱体、三元材料、LFP材料、钛酸锂、正极、负极、铜箔、隔膜、电解液、添加剂等，并逐步建立“材料端-电池端-产品端”的全产业链的垂直布局。
对于国轩高科在上游材料的部署及技术创新，汪伟伟也做了详细介绍。
磷酸铁前驱体方面，国轩以对外合作开发定制化产品的方式，保障前驱体材料性能需求，并在肥东合资规划建设年产20万吨磷酸铁材料工厂。技术方面，公司拥有不同类型磷酸铁对应化开发能力，关注铁锂材料的电压平台、能量密度、库伦效率、倍率性能等。
三元前驱体方面，主要以合资建厂来保持供应，目前在曹妃甸拥有年产4万吨高镍三元前驱体产线。产品类型覆盖了NCM、NCA、四元、低钴、无钴等，并积累了形貌控制、原位掺杂、浓度梯度等技术研究。
“目前业内的研发方向基本上是向无钴和高镍方向走，瞄准这个方向，国轩的规划是建成10万吨相关前驱体产能。” 汪伟伟表示。
负极方面，公司已建成5000吨硅基负极产线，并规划年产10万吨石墨负极材料。研发技术方面，主要采用动态包覆工艺、预锂化技术、晶粒尺寸控制、过程工艺优化等，来提升负极材料特性。
隔膜方面，与星源合作的一期1亿平米产能已经建设成功，二期2亿平米正在建设中，在研发方面开发高性能隔膜，提高破膜-闭孔温度区间，提高电池综合性能。
电解液方面，研发主要分为三大体系：一是磷酸铁锂体系，匹配高性能磷酸铁锂，压实性更高，解决电解液浸润问题、低温性能问题。二是高比能体系，主要解决三元结构的不稳定，提升其稳定性和循环性；三是凝胶和固态电解质，主要面向固态电池，通过新型单体结构设计和原位固态化反应，来保证固态电池原本的电化学性能的同时，提高其安全特性。
汪伟伟介绍， 目前公司成熟量产的磷酸铁锂电芯能量密度达190Wh/kg，试验电芯已达210Wh/公斤，规划2025年达到260 Wh/kg；三元量产电芯能量密度达270 Wh/kg，试验电芯已达300Wh/公斤以上，规划2025年实现360 Wh/kg。
为保证技术创新，国轩做了很多前瞻性部署包括在美国加州、俄亥俄州、日本筑波、新加坡、中国上海、合肥、德国汉诺威、印度孟买（筹）共建8大研发中心，实现全球布局。
同时，国轩还建立了一流验证平台，打造了国家CNAS认可检测中心及国家测试实验室。拥有电池全尺寸、全生命周期的测试分析能力、覆盖11项测试标准。
可以看到，TWh时代即将来临，包括国轩在内的头部动力电池企业正在加速扩张。通过原材料技术及产能的纵深布局，将为国轩高科构筑强大的市场优势与竞争护城河。
350Wh/kg动力电池背后“推手”
安普瑞斯（南京）有限公司（“安普瑞斯”）宣布成功开发并生产HESO新型高容量负极材料及一系列高能量密度动力电池体系。HESO材料的成功开发是锂离子电池高容量负极材料的重要突破，也为锂离子电池实现400Wh/Kg提供了负极选择。
HESO负极材料体系
HESO负极材料的可逆容量是现有传统石墨负极的4倍，首次库伦效率与石墨相当，并同时具备长循环稳定性和低膨胀性能。基于HESO材料的动力电池体系无需使用夹具提供额外压力，即可实现与石墨负极电池相当的循环稳定性。
HESO材料以及含HESO的高能量密度动力电池体系获得了中国及国际众多动力电池、电动工具电池以及数码电池制造商的认证，以及世界知名电动汽车厂商的好评。
据了解，HESO材料已于2020年开始向市场批量销售。
任何锂离子电池材料体系都必须经得起电池实际应用的检验。为此，安普瑞斯开发了一系列基于HESO负极的动力电池。
安普瑞斯基于HESO负极材料体系的动力电池，单体电芯能量密度达到350 Wh/Kg （800 Wh/L），可帮助电动车解决目前的续航瓶颈，实现1000公里以上的续航里程。同时，HESO材料体系还保证了动力电池优良的快速充电和低温放电能力。
320Wh/Kg动力电池
安普瑞斯的320Wh/Kg（680Wh/L）动力电池电芯解决方案已经具备大规模量产化生产的水平。电芯在无夹具，常温，100% DOD（4.2V-2.5V）时自由循环1400次；在45度高温下，可以无夹具循环1000次并保持 >80%的容量。电芯支持3C持续放电（保持率94.5%）和充电17分钟达到80%的电量。
同时，电芯支持60度高温存储60天和零下20度放电大于80%容量保持率。安普瑞斯的320Wh/Kg动力电池电芯受到国内外电动汽车厂商的高度认可，并列入客户产品开发项目之中。
图片
350Wh/Kg动力电池
安普瑞斯的350Wh/Kg（800Wh/L）动力电池电芯在无夹具，常温，100% DOD（4.2V-2.5V）时循环700次；45度高温下无夹具循环500次以上并保持 >80%的容量。若在有夹具的条件下测试还可以大幅度地提高循环性能。
安普瑞斯的电芯具备优良的倍率充放电特性、60度长期存储及零下20度低温放电能力。安普瑞斯将于2022年初推出可以量产的循环1000次以上的350Wh/Kg动力电池的材料和电化学体系。
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安普瑞斯新型HESO材料体系和电芯设计，与目前动力电池的量产工艺完全兼容，材料体系和相应成本可以满足电动车电池100美元/kWh的成本需求，并且可以支持电动车厂商未来的60美元/kWh的成本目标。
安普瑞斯HESO材料体系的实验数据和理论计算表明，其能量密度可以达到400Wh/Kg（900Wh/L）或更高，并仍具备有竞争力的生产成本。
安普瑞斯的HESO新型材料体系和电池是锂离子电极材料体系的重大突破。安普瑞斯愿意向电池制造业、电动车制造业和其他需要高能量密度电池的应用领域提供测试数据、材料或电池样品，建立合作、共同推进新能源产业电动化的进程。
安普瑞斯（南京）有限公司（“安普瑞斯”）宣布成功开发并生产HESO新型高容量负极材料及一系列高能量密度动力电池体系。HESO材料的成功开发是锂离子电池高容量负极材料的重要突破，也为锂离子电池实现400Wh/Kg提供了负极选择。
HESO负极材料体系
HESO负极材料的可逆容量是现有传统石墨负极的4倍，首次库伦效率与石墨相当，并同时具备长循环稳定性和低膨胀性能。基于HESO材料的动力电池体系无需使用夹具提供额外压力，即可实现与石墨负极电池相当的循环稳定性。
HESO材料以及含HESO的高能量密度动力电池体系获得了中国及国际众多动力电池、电动工具电池以及数码电池制造商的认证，以及世界知名电动汽车厂商的好评。
据了解，HESO材料已于2020年开始向市场批量销售。
任何锂离子电池材料体系都必须经得起电池实际应用的检验。为此，安普瑞斯开发了一系列基于HESO负极的动力电池。
安普瑞斯基于HESO负极材料体系的动力电池，单体电芯能量密度达到350 Wh/Kg （800 Wh/L），可帮助电动车解决目前的续航瓶颈，实现1000公里以上的续航里程。同时，HESO材料体系还保证了动力电池优良的快速充电和低温放电能力。
320Wh/Kg动力电池
安普瑞斯的320Wh/Kg（680Wh/L）动力电池电芯解决方案已经具备大规模量产化生产的水平。电芯在无夹具，常温，100% DOD（4.2V-2.5V）时自由循环1400次；在45度高温下，可以无夹具循环1000次并保持 >80%的容量。电芯支持3C持续放电（保持率94.5%）和充电17分钟达到80%的电量。
同时，电芯支持60度高温存储60天和零下20度放电大于80%容量保持率。安普瑞斯的320Wh/Kg动力电池电芯受到国内外电动汽车厂商的高度认可，并列入客户产品开发项目之中。
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350Wh/Kg动力电池
安普瑞斯的350Wh/Kg（800Wh/L）动力电池电芯在无夹具，常温，100% DOD（4.2V-2.5V）时循环700次；45度高温下无夹具循环500次以上并保持 >80%的容量。若在有夹具的条件下测试还可以大幅度地提高循环性能。
安普瑞斯的电芯具备优良的倍率充放电特性、60度长期存储及零下20度低温放电能力。安普瑞斯将于2022年初推出可以量产的循环1000次以上的350Wh/Kg动力电池的材料和电化学体系。
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安普瑞斯新型HESO材料体系和电芯设计，与目前动力电池的量产工艺完全兼容，材料体系和相应成本可以满足电动车电池100美元/kWh的成本需求，并且可以支持电动车厂商未来的60美元/kWh的成本目标。
安普瑞斯HESO材料体系的实验数据和理论计算表明，其能量密度可以达到400Wh/Kg（900Wh/L）或更高，并仍具备有竞争力的生产成本。
安普瑞斯的HESO新型材料体系和电池是锂离子电极材料体系的重大突破。安普瑞斯愿意向电池制造业、电动车制造业和其他需要高能量密度电池的应用领域提供测试数据、材料或电池样品，建立合作、共同推进新能源产业电动化的进程。
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