动力电池技术创新与材料创新所遵从的原则一致，都以安全性为基石，高能量密度、高倍率性能为主要发展方向。

  当前，以宁德时代麒麟电池、比亚迪刀片电池、特斯拉4680电池为代表的创新产品各领风骚，短时间内恐难决出绝对王者；钠离子电池、半固态电池等全新技术仍在大规模量产前夜，尚不具备“颠覆”动力电池产业格局的条件。

  而随着动力电池技术革新加速，传统材料逐渐不能够满足电池降本、提升单位体积内的包含的能量等需求，单晶三元、硅基负极等新材料应用加速。材料和化学体系创新越来越成为未来电池产业链企业的核心竞争力。

  第一财经从动力电池技术、材料两大维度，盘点国内动力电池产业链各环节主要创新技术路线，以及各大厂商的卡位与布局，并探讨新型材料如何为提升动力电池性能添砖加瓦，又将如何推动动力电池市场格局不断演变。

  动力电池原材料价格大大波动背景下，电池结构创新成为车企和电池厂降本增效的重要发力点。中金公司认为，电池结构创新将由电芯和系统层级协同推进。2019年起，以宁德时代(300750.SZ)CTP(Cell to Pack，无模组动力电池包)1.0技术为代表，各大动力电池企业和车企相继推出去模组化、集成化的系统结构创新以推升动力电池的空间利用率和单位体积内的包含的能量。截至目前，系统结构创新大致可分为CTP、CTB、CTC三种。其中，CTP为电池包技术，而CTB(Cell to Body，电池车身一体化技术)、CTC(Cell to Chassis，电池底盘一体化)则为整车技术。此外，以零跑为代表的MTC(Module to Chassis，电池模组到底盘)也于2022年4月正式发布。

  据悉，尚不具备成熟CTP/CTC技术的车企会将电池包委托给动力电池企业设计生产，电池厂则借机加深与车企的绑定；而具备CTP/CTC技术能力的车企会选择强强联合，与技术实力强劲的电池厂联合开发，其余电池厂商则会从模组供应商退化为电芯供应商，配套价值量或将下降。中金公司表示，电池包结构迭代将加剧电池企业间分化，具备CTP/CTC领先技术能力电池厂有望进一步巩固配套份额并获得技术溢价带来的超额收益。

  2022年6月，宁德时代发布了CTP3.0电池，即麒麟电池。通过提高电池包利用空间，麒麟电池比能量大增，磷酸铁锂系统单位体积内的包含的能量160wh/kg，三元高镍可达250wh/kg，较4680电池能多装13%的电量。

  这一领先的电池集成技术再度强化“宁王”的核心技术与市场竞争力，而它是否将推升CTP的行业渗透率以及对相关产业链的影响也非常关注。1.1.1 宁德、比亚迪领衔，电池厂商争相布局CTP

  相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构，CTP技术省去或减少模组组装环节，将电芯直接集成至电池包。空间利用率提升、电池包减量，单位体积内的包含的能量提升的同时成本下降成为CTP的“杀手锏”。

  2022年6月发布的“麒麟电池”是宁德时代第三代CTP电池包，体积利用率据悉从第一代的55%提升到67%。

  此前在2019年，宁德时代发布了与北汽新能源携手打造的全球首款CTP电池包。作为宁德时代第一代CTP电池，它取消了模组侧板等零部件以及模组紧固件焊接等工序，使得电池包体积利用率提高20%-30%，零部件数量减少40%，生产效率提升50%。

  第二代则将原有模组电芯电压电流采样等零件进行集成，进一步减少了模组附件数量，将电芯集成直接装入电池箱。

  比亚迪2020年推出的刀片电池(GCTP)与宁德时代的CTP技术本质上是相同的。刀片电池直接采用了无模组的设计，大幅度减少内部的线缆和结构，电池体积利用率相较于传统电池包提升了50%以上、零部件数量减少40%、生产效率提升50%，最终成本下降30%。

  二线电池厂中，蜂巢能源、中创新航也推出过CTP相关这类的产品。与传统590模组相比，蜂巢能源CTP第一代减少24%的零部件；第二代成组效率提升5-10%，空间利用率提升5%，零部件数量再减少22%。中创新航推出的One-StopBettery无传统壳盖，通过多功能复合封装、一体桥接电连接、高剪切外绝缘等技术，使结构重量降低了40%、零部件数量减少了25%、空间利用率提高5%。

  除了方形电池厂商，远景动力、捷威动力等软包电池企业也在试水CTP方案。其中，远景动力软包CTP同等空间内电池容量将增加一倍，续航延长至1000km，预计2024年量产；捷威动力基于软包大模组概念推出的积木电池技术已成熟，送样国际车企，国内规模推广在即。

  从上述企业的技术路线能够准确的看出，虽然电池产品的具体名称不一样，但技术都是围绕CTP来展开。第一财经从一位券商行业分析师处了解到，宁德时代、比亚迪等推出的这一些产品技术思路都是一样，着力增大空间利用率，只是内部结构，比如结构件、模组要求有差异，总的来看大同小异。

  2023年3月21日，宁德时代宣布麒麟电池已确认量产，首批合作厂商包括吉利、华为。其中，极氪009为麒麟电池全球量产首发车型，创造中大型MPV 822km续航记录；极氪001为全球首款搭载麒麟1000公里电池的量产车型，将于2023年二季度推出。AITO问界M9搭载麒麟版车型续航预计将提升10%，并与宁德时代签署五年长期战略合作协议。

  比亚迪方面，刀片电池自2020年7月起逐步应用于汉、E2、宋plus、秦plus、D1、海豚等多种纯电动车型，目前刀片电池技术仍在持续研发并持续扩大应用。蜂巢能源的产品则主要服务于“老东家”长城汽车的欧拉车型。宁德时代的CTP技术还已走出国门。2022年5月，宁德时代与泰国ArunPlus有限公司签署战略合作备忘录，授权ArunPlus使用CTP技术。未来，ArunPlus和宁德时代计划向HorizonPlus和其他电动汽车品牌供应电池产品。

  相较于电芯或电池包的出海，对海外公司进行专利授权既能彰显宁德时代的技术一马当先的优势，同时带来不菲的收益。

  而随着CTP3.0麒麟电池的推出，宁德时代有望进一步拉大与动力电池厂商二梯队的差距。

  第一财经从沪上某基金经理处了解到，麒麟电池在散热、快充、提升电池使用寿命、单位体积内的包含的能量等方面都有不错进展，使得宁德在电池技术保持领头羊。宁德时代本来体量就是最大的，麒麟电池带来的规模效应肯定会有。

  与此同时，换电业务也为宁德时代的CTP应用开辟了一条新的道路。宁德时代近日公布的EVOGO换电解决方案将采用新的CTP技术，单个电池块续航里程达到200km，单位体积内的包含的能量超过160Wh/kg。

  华泰证券预计，到2025年CTP将会成为主流的电池系统模块设计方案，各类车企对CTP电池的需求数量可达800万块。

  产业链相关企业已开启加速布局之路。除了锂电设备厂商有望迎来发展新机遇，麒麟电池将为结构件带较大变化，对电池托盘、水冷板等零部件的要求提升。

  先惠技术(688155.SH)是国内较早进入新能源智能制造装备领域的龙头企业，为宁德时代、孚能科技、亿纬锂能等电池生产企业提供动力电池模组/电池包(PACK)生产线。为深度绑定大客户，先惠技术2022年5月发布公告，拟以8.16亿元现金收购围绕宁德时代进行相关电池结构件服务的宁德东恒机械有限公司(以下简称东恒机械)51%股权。

  和胜股份(002824.SZ)是宁德时代电池托盘第一大供应商，2021年新能源汽车业务50%以上的份额来自宁德时代，客户还包括蔚来、小鹏、理想、北汽等。

  “祥鑫科技(002965.SZ)是宁德时代二供。”据业内人士称。该公司此前在互动平台表示，已向宁德时代、国轩高科等知名厂商供应新能源汽车动力电池箱体上盖、托盘等金属结构。

  CTC作为最新一代电池系统技术，在特斯拉等企业的助推下，正在从开发设计步入量产阶段。

  什么是CTC技术？简单来说就是将电芯直接集成于车辆底盘，从而达到减少零部件数量、节省空间、降低车身重量等效果。

  早在2020年8月，宁德时代就率先提出了CTC概念；2020年9月，特斯拉在电池日上同时发布了4680大圆柱电芯、CTC技术和一体化压铸技术，并将CTC概念推向高潮。

  天风证券称，当技术尚处于概念阶段的时候，往往看来起来比较遥远；但当技术开始落地时，进展往往会超出预期。

  据特斯拉介绍，公司的CTC技术是将电池组作为车身结构的一部分，连接前后两个车身大型铸件，取消原有座舱底板，将座椅直接安装在电池上盖上。

  因此，CTC技术还可进一步降造成本。马斯克曾表示，CTC技术配合一体化压铸技术使用，可节省370个零部件、车身减重10%、每千瓦时电池成本下降7%。此外，CTC技术并非局限于4680大圆柱电芯，2170电芯同样适用，未来或将兼容其它尺寸电芯。2022年3月，特斯拉德国柏林工厂正式开放。开放日信息显示，该工厂将生产搭载CTC技术的ModelY，特斯拉也成为全球首家量产CTC技术的车企。

  沃尔沃、福特、LG等海外企业在CTC领域也有布局。其中，沃尔沃会在第三代电池系统集成技术中采用CTC技术，进一步减少模组层级不必要的结构，这也是继特斯拉之后，第一家正式发布乘用车CTC方案的整车企业；福特则仍处于设计构想阶段；LG则在2021年2月首次公开了一份CTC专利，其选择的方案是模组到车底盘的集成(Module to Chassis)。

  按照计划，宁德时代将在2025年实现集成化CTC，2030年实现智能化CTC。宁德时代董事长曾毓群表示，公司的CTC技术将电芯与车身、底盘、电驱动等集成一体，使行驶里程突破1000公里、百公里电耗降至12度以下。

  综合来看，华泰证券认为CTC方案将不断渗透，预计2025年各类车企对CTC的需求数量达400万辆左右。

  华泰证券认为，CTC是未来电池技术方案发展的重要方向，将带来产业上下游重构。对上游零部件厂来说，CTC技术意味着纳入的零件总成逐渐增多，整合零件总成成为上游零部件厂的布局方向。其中，电池托盘作为CTC技术中少量保留的结构件之一，其作用也被逐渐放大。随着电池托盘集成化趋势明显，产品价值量预计将一步提升。2022年一季度，和胜股份获得预估交易额36亿-40亿元的项目定点意向书，周期约4-8年。2022年上半年，该公司电池托盘销售量约21万件，同比增长48%。客户方面，该公司已和宁德时代、比亚迪、广汽新能源等多家客户建立合作关系，并且已实现产品批量供货。同时，一体化压铸技术也有望因CTC技术不断应用而获得关注。2020年，文灿股份(603348.SH)就开始为特斯拉开发、生产车身结构件产品。

  该公司拥有9000T压铸机，该压铸机吨位是全球生产汽车零部件产品中最大的。该公司现已在大型一体化结构件产品领域获得某汽车客户某车型全部的车身结构件共十个项目，预计2022年四季度贡献收入。

  2022年9月，公司发布公告称，拟在重庆投资建设新能源汽车轻量化零部件生产基地项目，项目总投资约8亿元，主要用于生产中高端新能源汽车之轻量化一体车身结构件等产品。

  CTC是以电池为核心的集成设计，多家研究机构认为这意味着电池厂的话语权将占据上风，在产业链中价值也将进一步上升。但是，CTC同样重要的部分还包括汽车底盘，这恰恰是整车厂的优势所在。

  在整车厂力图迈向电池领域，掌握电池技术、价格话语权的同时，电池厂也可以借CTC延伸至底盘开发领域，逐步向整车渗透。在此背景下，第三方Pack企业的市场份额或被挤占，而电池厂与整车厂的竞争格局将更加激烈。

  CTB是比亚迪新提出的一种全新电芯集成方式。从严格意义上来讲，CTB术是CTC技术的一种，也是CTP技术的延伸。

  2022年5月，CTB以刀片电池为基础首次发布，率先搭载于海豹车型。该方案可将电池包空间利用率提升至66%、能量密度提升10%，中金公司预计电池包能量密度或接近160kg/Wh，进而实现700km的续航里程。CTB技术为比亚迪带来了结构、三电、操控、安全、空间的进化。

  比如结构方面，相较于CTP技术，CTB将刀片电池的上盖与车身底板集成于一体，从“电池三明治”变成了“整车三明治”，减少了一定的空间损失。在这种模式下，电池既是能量体也是结构体，可参与整车的传力与受力，使侧面柱碰侵入量减少45%。

  安全方面，搭载CTB技术的整车扭转刚度据悉提升一倍，实现超40000N·m/°，达到行业主流标准。空间方面，更薄的动力模组使得座椅纵向布置空间更加灵活，人体工程学设计也更加合理。

  但是，比亚迪的CTB技术在散热效率、电池寿命、快充性能等方面略逊色于宁德时代CTP3.0技术与特斯拉CTC技术，还有一定的提升空间。

  由于CTB关键技术掌握在比亚迪自己手中，目前涉及CTB的相关上市公司并不多。

  和胜股份是比亚迪电池托盘主要供应商，已提前布局CTC/CTB等新一代电池托盘。祥鑫科技(002965.SZ)2022年8月在互动平台表示，公司与客户在CTC和CTB技术上建立了共同开发意向。该公司董秘称，主要向比亚迪供应新能源汽车车身结构件，包括车身高强钢结构件、座椅骨架部件、流水槽等，并已建立持续开发的合作意向。

  不同于将电芯直接堆在底盘上的特斯拉CTC方案，MTC更像是一种折中方案，是将电池模组堆在底盘上，并没有省略电芯到模组这一过程。MTC的好处是，车辆装配工艺、电池包的固定形式改动不多，模组的型号、尺寸、参数也与之前一致，可以大量沿用之前的设计的具体方案，相对来说更容易量产。2022年4月，零跑汽车发布了MTC方案，应用于C01车型，该车型2022年7月进入工信部第六批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》，并于2022年9月上市，全年共交付4815辆。零跑资料显示，公司的MTC方案可以使电池布置空间增加14.5%、零部件数量减少20%、结构件成本减低15%，整车刚度提高25%，综合工况续航增加10%。

  除零跑外，LG也选择了MTC方案，主要是因为LG采用软包电芯，由于自身结构特性，软包电芯无法独立固定。在LG的MTC方案中，电池包下托盘与车辆底盘集成在一起，上盖板与水冷板集成在一起，模组安装在下托盘横纵梁形成的隔断内，通过螺栓与底盘固定。

  早期由于电芯生产成熟度低、缺乏稳定性，需要用模组来弥补电池的安全性，从而降低维修成本。随着单体电芯技术的不断成熟，产品品质得到提升，电池企业开始研发大模组甚至无模组以减少内部零部件、提升成组效率，实现电池体积能量密度的提升。

  其中，较为成功的创新案例是比亚迪的刀片电池、特斯拉的4680大圆柱电池。

  刀片电池对电芯进行扁长化设计和减薄设计，成组时电芯直接充当电池包结构件，使集成效率得到大幅提升，空间利用率可提升至60%。

  凭借高性能的刀片电池，比亚迪几乎以一己之力将磷酸铁锂电池“从边缘化拉了回来”。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，随着刀片电池加速装车，比亚迪动力电池装机量份额从2021年的16.2%提升至2022年前七个月的22.25%。

  刀片电池的“6S”超级性能技术理念据悉包含超级安全、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率六大方面。

  得益于刀片电池的扁长化设计，其散热面积大、内部回路长，在针刺测试过程中无明火、无烟、表面温度仅30℃-60℃。中国科学院院士欧阳明高表示，刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快，表现“非常优异”。

  “超级强度”则体现在可轻松满足60g级别碰撞加速度要求，相当于以45km/h的速度碰撞刚性壁障。同时，刀片电池还具备更强的挤压和抗压强度。以100-800kN最大挤压力，电池包仅轻微变形；而基于刀片电池的电池系统在抗压强度方面可以承受的压力达445kN，相当于45吨卡车的重量。在用户体验方面，“超级续航”“超级低温”“超级寿命”“超级功率”均有良好表现。

  刀片电池采用磷酸铁锂正极材料。由于原料价格不断波动，目前三元与磷酸铁锂的价差有所缩窄，但整体价格还是三元高于磷酸铁锂。

  从刀片电池构造来看，零件种类减少40%、零件数量减少70%、体积利用率增长50%，王传福表示“最终总成本可下降30%”。北极星储能网预计，刀片电池pack成本未来或由0.6元/Wh降至0.42元/Wh。

  从市场表现来看，比亚迪汉作为刀片电池的首发车型，已获得市场的广泛认可。2021年，比亚迪汉实现全年销量11.77万辆，2022年8月更是大卖2.60万辆，连续2个月霸占B级+C级轿车市场零售销量排行榜首位。

  随着刀片电池应用范围的扩大，比亚迪动力电池整体也随之放量，亟需产业链稳定供应来降本增效。

  据不完全统计，正极材料方面，刀片电池主要供应商有湖南裕能(301358.SZ)、万润新能(688275.SH)、龙蟠科技(603906.SH)等。湖南裕能是国内最大的磷酸铁锂供应商，2021年对比亚迪的销售收入为29.18亿元，占总体营收的41.52%；万润新能(688275.SH)方面，磷酸铁锂产品占公司总收入的90%以上，2021年前三季度对比亚迪的销售收入为3.47亿元，占总营收的30.33%。负极材料方面，主要供应商有贝特瑞(835185.BJ)、中科电气(300035.SZ)等。

  2022年9月，中科电气宣布与比亚迪旗下电池公司重庆弗迪成立合资公司，共同建设10万吨负极产能。其中，中科电气持股65%，弗迪持股35%。一期5万吨产能争取在2023年8月投产，投产后3个月内达产；二期5万吨于一期投产后9个月投产。

  早在2012年，中科电气负极业务板块前身星城石墨就成为了比亚迪合格供应商，2014年、2015年比亚迪分别是其第二、第一大客户。

  锂电设备环节，比亚迪关键工序的设备均为自行开发，外部供应商则包括赢合科技(300457.SZ)、金银河(300619.SZ)、德新科技(603032.SH)等。

  4680大圆柱电池因特斯拉ModelY的搭载而受关注。亿纬锂能董事长刘金成曾认为，大圆柱电池可能是动力电池终极技术方向，因其体现出“绝对安全与成本优势”。但事实线

  三大优势吸睛，特斯拉力推4680大幅降本特斯拉为什么选择4680？主要原因是能量密度、安全性的提升，以及成本的下降。

  成本方面，4680主要通过扩大电池尺寸、CTC设计等手段进行降本。第一财经从某锂电池技术专家处了解到，从整个封装线来看，圆柱比方壳的投资成本可能要降低30%-40%。4680的电池数量可以从18650的6000多个减至960个，这在某种程度上预示着PACK空间利用率提高、BMS(电池管理系统)控制难度降低。

  刘金成曾表示，大圆柱电池和叠片铁锂电池将是公司在动力电池领域重点布局和发展的产品方向。当前，亿纬锂能开发进度有目共睹，但在快充能力、内阻、对应的单位体积内的包含的能量等方面仍待提升。2022年9月上旬，宁德时代与宝马集团宣布达成一项长期协议，从2025年开始，宁德时代将为宝马集团“新世代”车型架构的纯电车型供应圆柱电池。根据协议，宁德时代将为宝马供应标准直径为46毫米的新型圆柱电池，这些产品将在位于中国和欧洲的两座电池工厂生产，每座工厂供应宝马的年产能高达20GWh。

  华东汽车新材料技术研究院研究员林澍文表示，在未来一段时间内，大圆柱电池有可能与方形电池共存，正如目前三元锂电池与磷酸铁锂电池共存一样，为用户减少焦虑的多种技术探索都是有价值的。2.3短刀电池

  2022年10月，搭载L600磷酸铁锂短刀电池的欧拉闪电猫上市。闪电猫可实现555km的续航里程，在确保电池高安全性的同时，保障低温条件下续航功能。

  复合集流体在电池内短路时可通过熔断、绝缘材料提供较大电阻，短时间内切断或降低短路电流，极大地避免了起火隐患，大幅提升了电池安全系数。

  相较于磷酸铁锂和三元锂电池，钠离子电池在成本、安全、快充和低温性能上有较大优势。以中科纳海为代表的专业初创企业，以及以宁德时代为代表的拥有成熟技术的锂电产业链企业纷纷进入这一赛道。目前，钠离子电池在政策利好加持下正加速开启产业化进程，产业链也在稳步完善中。但是，作为一个新兴产物，钠离子电池的技术和工艺仍面临很多挑战。

  根据中科海钠的综合测算，钠离子电池成本相较于磷酸铁锂电池可降低约30%-40%；目前，钠离子电池尚处于发展阶段，制造成本约为1元/Wh，与三元锂电池相当。中科海钠预测，若行业迎来大规模量产，钠离子电池成本有望降至0.2元-0.3元/Wh。

  普鲁士蓝类材料常温即可制作，合成简单方便，理论充放电比容量可达170mAh/g，高于层状氧化物材料的120-150mAh/g、聚阴离子化合物的约120mAh/g。但由于其结构中的Fe(CN)6空位易和晶格水分子形成化合物，结晶水难以除去，使得普鲁士蓝在实际应用中容易存在比容量低、效率不高、倍率较差和循环不稳定等问题。

  聚阴离子类化合物根据结构不同可分为橄榄石结构磷酸盐、NASCICON(Na+快离子导体)化合物和磷酸盐化合物。常见的聚阴离子化合物比容量偏低，但橄榄石结构的磷酸铁纳(NaFePO4)理论比容量可达154mAh/g，制备方法与磷酸铁锂类似，自身电导率较低的问题则需要通过纳米化和碳包覆来改善。

  对于中长期的技术发展趋势，上述锰企人士认为，中长期来看三条路线都会有，但各自迭代的方向会有不同，新兴产物需要通过市场的长期检验，才能最终看出哪个性价比高，哪个在某些特定应用场景有自己的优势，只有把市场培育起来，发展路径才会更清晰。上述基金公司主动权益投资部总监则表示，最终还是要看谁能先突破单位体积内的包含的能量和循环寿命瓶颈。

  此外，鹏辉能源(300438.SZ)选择重点攻坚聚阴离子方向，公司研发的无负极磷酸钒钠体系能力密度超160wh/kg，并推出循环寿命在6000次以上的量产产品。

  正极材料方面，振华新材(688707.SH)已具备层状氧化物材料千吨级生产能力；容百科技(688005.SH)也已具备纳电正极吨级生产能力，正在配合下游客户规划开发的钠离子电池。负极材料方面，杉杉股份(600884.SH)的硬碳石墨复合材料已进入中试阶段；璞泰来(603659.SH)在硬碳负极、钠电涂覆薄膜等方面均有技术积累。