不关注新能源，还算合格投资者么？过去几个月，新能源汽车概念反复席卷资本市场，不仅消费者关注，资本也跃跃欲试。连特斯拉和一众造车新势力也成为市场焦点，引得各行业巨头纷纷跨界入场。你以为新能源的油门踩到底了吗？不，还没加满。随着“碳达峰、碳中和”的提出，新能源车已不仅是一种新概念交通工具，更是国家顶层设计的一部分。
国务院办公厅2020年11月2日发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》显示，预计到2025年，国内新能源汽车新车销售量将达到汽车新车销售总量的20%左右，而当前这一数据约为4%~5%之间——这意味着市场至少有三倍的成长空间。
所谓新能源车，其实也包括混合动力电动汽车（HEV），燃料电池电动汽车（FCEV）等其它技术路线。不过当前的语境下，这个词被提起时一般仅指纯电动车路线，即我们熟悉的特斯拉，以及一众造车新势力。而纯电动车的核心部件则是：锂电池。
纯电动车人人都懂，但是了解锂电池的人就不多了。锂电池是一个上下游链条长，专业性很强的复杂产品，不可能用一篇文章讲清所有细节。本文将聚焦于核心的几个环节，旨在为读者勾勒基本的锂电池技术图谱，让大家了解其核心原材料、关键技术与未来趋势。
作为一种充电电池，锂电池的工作原理是：通过锂离子(Li⁺）在正负极之间定向移动来实现充放电功能。它广泛应用于电动车、消费电子及储能三个领域。其中电动车用锂电池，通常称为动力电池，是目前增长较快，未来预期最为乐观的应用领域。
产业链方面，锂电池上游为锂、石墨以及稀有金属矿等原材料；中游为电池正负极、电解液、隔膜等关键材料供应商，中游末端为电池制造商，它们将上游原材料制成不同规格产品；下游为产品应用终端，依照应用领域可大致分为动力电池、消费电子及储能三大类。
锂电池的四种关键材料锂电池是如何发电的？在锂电池工作时，锂离子参与氧化还原反应，将化学能转化为电能。一款锂电池产品的评价指标包括能量密度、循环寿命、倍率性能（不同电流下的放电性能）、安全性能以及适用温度等。
从锂电池的成本构成看，正极、负极、电解液和隔膜为四大关键原材料，在成本中的占比远高于束线、连接器以及导电剂等其它材料——这与锂电池基本工作原理一致。
当前，正极材料是锂电池的核心材料，是决定电池性能的关键因素，对产品最终的能量密度、电压、使用寿命以及安全性等有着直接影响，也是锂电池中成本最高的部分。正因此，锂电池往往用正极材料命名，如三元电池，就是使用三元材料做正极的锂电池。
不同正极材料差距明显，适用领域也不一样。常见的正极材料可以分为钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）和三元材料（NCM）。
当前主要应用于电动车领域的，是三元材料以及磷酸铁锂两条技术路线。在2020年锂电池正极材料出货占比中，分列第一（46%）和第二（25%）。
三元材料的核心优势在于能量密度高。同体积、同质量下，续航时间较其它技术路线大幅领先。但其缺陷也非常明显：安全性差，受到冲击和处于高温环境时，起火点比较低。正是安全性能上的缺陷，一直限制着三元材料技术路线的大规模装配与集成应用。
磷酸铁锂则恰好与三元材料相反，能量密度与续航均表现一般，但安全性却十分优秀。其晶体结构为独特的橄榄石型，空间骨架结构不易发生形变，使其在高温环境下仍能保持稳定。
当前，三元电池的装机量出现下滑，磷酸铁锂电池市场份额正在快速提高。统计数据显示，2020年，国内动力电池累计销量达65.9GWh，其中，三元锂电池共装车38.9GWh，占比61.1%，累计下降4.1%；磷酸铁锂电池装车24.4GWh，占比38.3%，累计增长20.6%，成为销量同比唯一增长的动力电池类型。
除了安全性优势，磷酸铁锂销量快速上升的另一个主要因素，是便宜。长期以来，造成三元电池原材料成本（占比近90%）居高不下的主因，就是因其对钴的需求较大。钴是一种稀有的矿物，非常昂贵且开采极不稳定，价格波动剧烈，供应链也十分脆弱，极易影响下游产业。
不过三元电池的发展没有停滞。这一技术路线长期趋势，是通过高镍低钴的配比，即所谓的高镍三元材料进行降本。根据镍钴锰三种元素的占比，三元材料可以分为111、523、622和811四种主要类型。
新一代的负极材料中，硅基负极是热门候选者。其具有极高的能量密度，理论容量比可达4200mAh/g，远超石墨类材料。但作为负极材料，硅也有严重缺陷，锂离子嵌入会导致严重的体积膨胀，破坏电池结构，造成电池容量快速下降。
电解液在锂电池中，主要作为离子迁移的载体，保证离子在正负极之间的传输。其对电池安全性、循环寿命、充放电倍率、高低温性能、能量密度等性能指标都有一定影响。
锂电池隔膜是正负极之间的一层薄膜，在锂电池进行电解反应时，可用来分隔正极和负极防止发生短路。隔膜浸润在电解液中，表面有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等指标。
当前，封装技术可分为三类：方形电池，即方形的单体电池。该类型电池的电芯间隙较小，内部材料更加紧密，电池在高硬度的限制下不容易膨胀，安全性比较高。同时壳体采用了密度更小、重量更轻且强度更高的铝镁合金，进一步强化对内保护，相应的生产工艺却不复杂。
除了三种成熟的封装技术外，锂电池目前还有新的CTP技术，并衍生出了“刀片电池”与“CTP电池”两种新产品，均为方形电池的升级形态。当前以比亚迪为代表的的刀片电池，选择的是彻底取消模组的方案；宁德时代的CTP电池，则是走将小模组整合为大模组的路线。
正如开篇所讲，锂电池的产业链长且复杂，牵扯行业众多，无法用短短数千字描述清楚。本文选择覆盖最核心的四种材料与三种加工工艺，并没有涉及电池整包的相关工艺与材料。总体上看，锂电池的未来发展方向清晰：要么提高能量密度，要么对现有产品进行成本优化。无论是正极材料的磷酸铁锂与三元材料之争，或是隔膜工艺与电解液溶质的选择，均承袭于此。