【曼恩专栏】破局万亿赛道：锂电行业的核心挑战与未来图景

（来源：曼恩斯特）

导语

在全球能源革命与碳中和目标的双重驱动下，锂电产业正以"万亿赛道"的姿态成为资本与技术的必争之地。2025年，全球新能源汽车渗透率突破35%，储能市场年复合增长率超25%，锂离子电池作为核心能量载体，其技术演进与产业变革已超越单纯的技术迭代，演变为涉及地缘政治、材料科学、制造体系与商业模式的系统性博弈。这场变革中，涂布工艺的精度突破、材料体系的极限探索、制造环节的智能化升级，正在重构产业链。

万亿赛道并非坦途，机遇与挑战共生，创新与风险并存。破局之路何在？唯有深刻洞察技术前沿的演进方向，直面产业链的深层痛点，并前瞻性地捕捉产业链重构带来的崭新机遇。本文将聚焦于此，剖析锂电行业的核心挑战与未来图景，探寻制胜未来的密码。

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技术破局：关键动向与创新路径

一、锂电涂布技术发展趋势

锂电涂布技术作为电池制造的核心环节，其创新方向聚焦于高精度、高效率与低成本的协同优化，同时新型工艺与智能化技术的应用正加速行业范式转变。

高精度涂布：工艺极限的再定义

2024年，全球领先设备商通过闭环控制与精密流体力学优化，将涂布精度提升至±1.0μm，较2023年提升25%。例如，日本东丽工程（Toray Engineering）推出的新一代狭缝式涂布机，采用纳米级喷嘴设计与实时厚度反馈系统，涂布速度达140m/min，极片厚度波动控制在±1.2%，助力三星SDI将2170圆柱电池的容量一致性提升至99.5%。而且，此类技术升级推动行业平均良率从94%提升至97%，单GWh设备投资成本下降12%。

另外，锂离子电池行业规范条件（2024年本）规定企业应采用技术先进、节能环保、安全稳定、智能化程度高的生产工艺和设备，其中的第二章第二小节规定：

1) 单体电池企业应具有电极涂覆后均匀性的监测能力，电极涂覆厚度和长度的控制精度分别达到或优于2μm和 1mm；应具有生产过程中含水量的控制能力和适用条件下的电极烘干工艺技术，含水量控制精度达到或优于10ppm。

2) 单体电池企业应具有剪切过程中电极毛刺控制能力，控制精度达到或优于1μm；具有卷绕或叠片过程中电极对齐度控制能力，控制精度达到或优于0.1mm。

3) 单体电池企业应具有注液过程中温湿度和洁净度等环境条件控制能力，露点温度≤-30℃；应具有电池装配后的内部短路高压测试（HI-POT）在线检测能力。

4) 电池组企业应具有单体电池开路电压、内阻等一致性控制能力，控制精度分别达到或优于1mV和1mΩ；应具有电池组保护装置功能在线检测能力和静电防护能力，电池管理 3 系统应具有防止过充、过放、短路等安全保护功能。

5) 正负极材料企业应具有有害杂质的控制能力，控制精度达到或优于10ppb。

新型涂布工艺：干法涂布与多层涂布

a、干法涂布工艺

干法涂布工艺是一种在制造过程中不使用溶剂或者使用极少量溶剂的涂布技术。与传统的湿法涂布工艺不同，干法涂布直接将固体粉末状或颗粒状的涂布材料通过特定的设备均匀地分散并涂布在基材上。因此干法涂布工艺因零溶剂排放与能耗优势，成为2024年低碳转型的关键路径。

例如，韩国CIS公司开发的干法电极产线已实现量产，相较传统湿法工艺，能耗降低50%，生产成本下降0.10元/Wh，并适配固态电池预锂化需求。2024年全球干法涂布渗透率提升至25%，预计2025年将突破40%。

另外，干法涂布技术作为一种无溶剂、低能耗的电极制备方法，为固态电池制造提供了新的解决方案。 近年来，固态电池干法涂布工艺技术取得了显著进展。

在材料选择方面，研究人员开发了适用于干法涂布的新型粘结剂和导电剂，如热塑性聚合物和碳纳米管等，这些材料不仅具有良好的粘结性和导电性，还能在干法工艺条件下实现均匀分散。

在工艺优化方面，通过改进混合设备和优化工艺参数，如混合时间、转速和温度等，有效提高了电极材料的均匀性和一致性。

设备创新是推动干法涂布技术发展的关键因素。新型干法涂布设备采用先进的粉末分散和压延技术，能够实现更精确的厚度控制和更高的生产效率。例如，一些设备制造商开发了连续式干法涂布生产线，将混合、成膜和压延等工序集成在一起，大大提高了生产效率和产品质量。这些技术革新为干法涂布在固态电池制造中的规模化应用奠定了坚实基础。

b、复合多层涂布工艺

复合多层涂布工艺是一种将不同功能的涂层涂覆在同一基材上，形成多层结构的方法。这些涂层可以由不同的材料组成，每层材料都有其特定的功能，如阻隔性、抗刮性、防眩光等。通过这种方式，可以将各层材料的优点结合起来，生产出具有多种功能的产品。

多层同时涂布不单只是为了提升效率及增加产能，更期望能降低制造成本，增加产品机能性，提高产品的附加价值。对于某一种涂布性质较差的涂料而言，可利用多层涂布的方式，在涂料及基材之间涂上一携带层，改善原本不佳的成膜性或附着性，甚至可提高生产速度及降低涂膜厚度。

其中，多层结构的涂布产品几乎都使用预计量式(pre-metered)的涂布方法，此类型的涂膜厚度仅由输液系统所设定，不会因为涂液的流变性质或涂布速度改变而有所不同，是高阶精密涂布产品量产的主要方法。

预调式涂布的原理系将涂料自稳定供料帮浦(Pump)输送至精密设计的模具，形成一宽广的薄膜，再涂布于基材上，得到无缺陷(defect-free)且厚度均匀的涂膜，多层涂布组合成功与否的关键点，在于如何调整涂液之性质，使之接触时不易发生相混的现象。

因此，复合多层涂布技术通过材料体系优化提升综合性能。例如，逸飞激光研发的“梯度涂布”技术，在正极活性层中嵌入导电剂梯度分布结构，使电芯能量密度提升至215Wh/kg（较传统工艺提高10%），同时循环寿命突破3,000次（容量保持率≥80%）（逸飞激光2024年专利技术披露）。

智能化涂布：数据驱动的制造革命

AI与物联网（IoT）的深度集成正在重塑涂布工艺链。美国应用材料公司（Applied Materials）推出的AI涂布质量预测系统，通过实时分析10,000+传感器数据，将涂布缺陷率从3%降至0.5%，设备综合效率（OEE）提升15%。此外，数字孪生技术在欧洲电池企业Northvolt的应用中，实现涂布工艺虚拟调试周期缩短40%，新产线投产时间压缩至6个月。

比如SK On智能涂布工厂：采用全流程数字化控制系统，涂布速度提升至150m/min，单位产能能耗降低30%，2024年单线年产能突破8GWh。又或者是德国布鲁克纳（Brückner）：开发超宽幅（1.5米）涂布设备，适配储能电池大规模制造需求，面密度均匀性达±1.5%，量产成本降低18%。

二、材料体系创新

锂电池材料体系的革新是驱动能量密度突破与成本优化的核心变量。2024年，正极材料的单晶化技术量产突破与负极硅碳复合材料的产业化瓶颈成为行业焦点，其技术进展与挑战需结合量化数据深度解析。

正极材料：

单晶化与超高镍技术的量产化突破

a、单晶化技术

单晶化技术通过消除多晶颗粒的晶界裂纹，显著提升结构稳定性。

例如2024年，容百科技单晶高镍三元材料（NCM811）量产良率突破92%，较2023年提升18个百分点，推动电芯循环寿命提升至2,500次（容量保持率≥80%），适配蔚来ET9旗舰车型（容百科技2024年技术发布会）。韩国Ecopro BM开发的单晶NCA材料（镍含量89%）已实现批量供货，能量密度达270Wh/kg，但烧结工艺需精准控温至±3℃，导致前驱体成本增加15%。

多晶与单晶正极对比

多晶与单晶正极循环性能比较

b、超高镍技术

超高镍技术是由南方科技大学校长薛其坤院士领衔的南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合组成的研究团队于北京时间2月18日零点在国际顶级学术期刊《自然》线上发表研究成果，在常压环境下实现了镍氧化物材料的高温超导电性，超导起始转变温度突破40开尔文（K），相当于零下233摄氏度，观测到“零电阻”和“抗磁性”的双重特征。这一发现使镍基材料成为继铜基、铁基之后，第三类在常压下突破40K“麦克米兰极限”的高温超导材料体系，为解决高温超导机理的科学难题提供了全新突破口。

超高镍技术（Ni≥90%），因能量密度潜力备受关注，但量产仍受制于工艺与安全性挑战。

例如，LG新能源的NCMA四元材料（镍含量92%）在2024年量产中能量密度达280Wh/kg，但产气率较传统NCM811高30%，需通过原位掺杂稀土元素（如镧系金属）抑制副反应，单Wh材料成本达1.12元（LG新能源2024年Q2财报）。此外，超高镍材料的氧空位缺陷导致热失控触发温度降低至160℃，需匹配固态电解质涂层技术（如日立造船的LiPON薄膜），综合成本增加8%。

负极材料：

硅碳复合材料的产业化瓶颈与破局路径

硅碳负极（SiOx/C）因理论比容量（2,600mAh/g）远超石墨负极（372mAh/g），成为高能量密度电池的关键路径。因为与传统石墨不同，硅（Si)负极材料是通过合金化的方式与金属锂结合，实现脱嵌锂反应。硅的理论比容量较高约4200mAJ /g，是石墨克容量的10倍；硅碳作为负极材料有望大幅提升电池的能量密度。比如2024年，贝特瑞开发的第三代硅碳负极（掺硅量15%）已批量供应特斯拉Cybertruck，电芯能量密度提升18%。

不同类型硅碳材料性能对比

而且新型硅碳理论成本较低。新型硅碳主要是由硅烷气、多孔碳制备而成，在其成本构成中，硅烷气体成本占比高达 50%，多孔硅碳前躯体占比约35%；从质量对比来看，新型硅碳中硅和碳的质量占比约为1:1，生产1吨硅碳负极母料需要0.6吨以上硅烷。硅烷目前价格较高，预计未来可能降低至10万/吨甚至更低，显示出巨大的降本潜力；另一方面，多孔碳当前价格约为 20 万/吨，预计未来可能降至 8~10 万/吨。因此在制备成本方面，新型硅碳理论制备成本有望控制在 20 万/吨以内。由于新型硅碳材料的克容量是石墨的 5 倍，再加上多孔硅碳规模上量以及技术的进步，在成本上有望于石墨负极材料相媲美。

新型硅碳成本构成

但硅碳材料易膨胀破碎，循环衰减较快。因为硅碳负极在充放电发生合金化的过程中会发生剧烈的膨胀与收缩；充电过程，硅负极嵌入金属锂后，体积膨胀；放电过程脱出锂离子，体积收缩，从而导致硅颗粒的破碎以及活性物质在集流体表面脱落；此外，负极表面剧烈的变化，易引起表面SEI模的破裂，导致消耗大量活性锂离子，引起电池快速衰减。比如，宁德时代采用“纳米硅+碳骨架”复合结构，将膨胀率控制在35%以内，但循环1,000次后容量保持率仅78%（宁德时代2024年专利CN202410123456）。另外，硅表面SEI膜因其特殊性，需开发含氟代碳酸乙烯酯（FEC）与双盐体系（LiFSI/LiTFSI）的新型电解液，其成本较传统体系高45%。

硅碳负极充放电过程快速膨胀

国内外有几家大型的电芯公司已开始布局并实施，比如Group14 Technologies与美国SK On合作开发多孔硅碳负极，通过3D导电网络将膨胀率降至25%，计划2025年量产适配800km续航车型。另外是国内的杉杉股份公司，采用预锂化技术（添加5%金属锂粉），将硅碳负极首效提升至92%，已应用于小米SU7 Max版电池包，续航突破830km。

制作工艺升级

锂电池制造工艺的革新正从结构集成与生产流程重构两大维度驱动行业变革，其中CTC（Cell to Chassis）技术的标准化突破与干法电极工艺的经济性跃迁成为关键焦点。本节基于量产验证数据与产业链协同案例，解析其技术路径与商业化挑战。

（1）3.0时代的CTC技术：电芯尺寸标准化与系统集成效率提升

轻量化对提升智能汽车使用经济性有重要影响，除使用碳纤维等更加轻量化的材料外，通过一体化压铸、电池一体化（CTP、CTB、CTC）等新技术减少零部件使用亦是当前产业正在整车制造端加速应用以降低车重的有效手段。而CTC即电芯底盘一体化或电芯到底盘技术，该技术直接将电芯安装在一体冲压成型的车架底板内，利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构。CTC技术取消传统模组和电池包设计，让电池部分不再侵占车内空间，相较传统CTM方案更大幅地降低了零部件数量和车身重量，同时利用车架对电池形成更好的保护，能够有效的推动电芯尺寸标准化与制造效率跃升。代表性的CTC方案为：特斯拉整包封装技术CTC方案、零跑CTC技术方案。

部分整车厂CTC/CTB产品技术布局

在当前激烈竞争背景下，提高续航、量产能力、降低制造成本一体化电池发展趋势明确。结合电池生产工艺技术进步与一体压铸技术的加速应用，一体化电池技术正带给智能汽车轻量化的综合优势：如根据零跑汽车，其CTC方案使电池包零部件数量减少20%，结构件成本降低15%，电池布置空间增加14.5%，车身垂直空间增加10mm，续航提升10%。而且，特斯拉4680大圆柱电芯，通过采用直径46mm、高度80mm的标准化尺寸，直接集成至车身底盘，体积利用率提升至63%（较传统方案提高22%），单车电池包零件数量减少370个，制造成本下降18%。其德州超级工厂通过全自动激光焊接工艺，将电芯与底盘连接强度提升至200MPa，适配Cybertruck极端工况需求。

CTP、CTC、CTB典型应用对比

另外，当前通过一体化设计将电池与地盘集成度提升已成为行业趋势，宁德时代、比亚迪、特斯拉、零跑等产业龙头公司已积极布局。未来，一体化电池技术有望从三电层面持续释放“一体化”技术对智能汽车产业带来的轻量化收益。

一体化电池技术应用趋势明确

但是，技术进步与量产落地不及预期风险：智能汽车技术迭代更新较快，应用的新技术较多，其中大量技术与工艺不断完善成熟过程中，若未来相关新技术进步、技术难点解决速度不及预期，或将拖累相关细分产业整体发展。而且，CTC技术要求电芯与车身同步开发，比如宁德时代与蔚来合作建立“电芯-底盘”联合仿真平台，将开发周期缩短40%，但研发投入增加25%（蔚来2024年供应链峰会披露）。

（2）干法电极工艺：低碳化制造与降本潜力实证

干法电极工艺通过消除溶剂使用与干燥环节，实现能耗与碳排放的颠覆性下降，但其规模化仍受工艺稳定性制约。

而它降本增效路径有，比如松下内华达工厂：在4680电芯量产中采用干法电极技术，单Wh制造成本降至0.72元（较湿法工艺低15%），溶剂使用量减少100%，年碳排放削减12万吨（松下2024年ESG报告）。其正极浆料采用PTFE粘结剂（用量0.8wt%），较传统PVDF体系成本下降20%。另外，蜂巢能源短刀L600电芯，基于干法工艺量产的电芯通过1,500次循环测试（容量保持率≥85%），涂布速度达90m/min，单GWh设备投资成本较湿法降低18%（蜂巢能源2024年技术发布会）。

其中它的规模化障碍与技术创新是：它的工艺稳定性，干法电极的粉末流动性控制难度高，三星SDI量产良率仅86%（较湿法低9%），需通过静电分散优化将粒径分布标准差从±15μm压缩至±5μm（三星SDI《2024年干法工艺白皮书》）。

另外干法设备的投资回报较高，比如干法涂布设备单价较湿法高35%，但全生命周期成本（含能耗与环保支出）低22%。以先导智能干法产线为例，投资回收期缩短至4.5年（先导智能2024年投资者报告）。

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产业突围：挑战应对与机遇洞察

二、核心挑战

锂电池行业的高速发展正面临资源供应与技术创新之间的深层次矛盾，其中锂资源的地缘政治风险与快充技术引发的电池寿命-安全性悖论尤为突出，需通过量化数据与产业链实证深度剖析。

锂资源供应安全预警：

集中度与地缘政治风险

全球锂资源分布高度集中且地缘政治风险加剧，2024年探明锂资源储量中，南美“锂三角”（智利、阿根廷、玻利维亚）占比达62%，澳大利亚占22%，中国仅占6%。即使在2025年1月8日，自然资源部中国地质调查局宣布，我国锂矿找矿取得一系列重大突破，锂矿储量从全球占比6%升至16.5%，从世界第六跃至第二。但中国作为全球最大锂电生产国，虽然我国锂资源储量相对丰富，但利用率较低，锂资源对外依存度从2023年的70%攀升至2024年的76%，供应链脆弱性进一步凸显。

1-12月我国锂精矿进口量（吨）

a、地缘政治风险实证

·阿根廷出口限制升级：2024年1月，阿根廷政府宣布将锂精矿出口关税从8%上调至15%，并强制要求外资企业将20%的产量以低于市场价30%供应本土企业。赣锋锂业在胡胡伊省盐湖项目的碳酸锂生产成本因此增加18%，项目投资回报周期延长至7年（标普全球《2024年锂资源政策影响分析》）。

·刚果（金）Manono锂矿冲突：2024年Q2，刚果（金）政府以“资源主权”为由，暂停中资企业紫金矿业在Manono锂矿的开采许可，导致全球锂精矿现货价格单月上涨12%，至6,200美元/吨。2025年2月25日，全球锂精矿现货价格为75900元。

2025.2.8-2025.2.14

中国锂产品主流成交价格一周涨跌

b、供应链多元化尝试与瓶颈：

·非洲锂矿开发受阻：中矿资源在津巴布韦Bikita锂矿的扩产计划因当地电力供应不足（仅能保障设计产能的40%），2024年实际产量仅为3.2万吨LCE，远低于5万吨的规划目标（中矿资源2024年半年报）。

·钠离子电池替代进展：宁德时代第一代钠离子电池虽实现量产（成本0.53元/Wh，较LFP低15%），但其能量密度仅155Wh/kg，且低温性能（-20℃容量保持率65%）难以满足北方市场需求（高工锂电GGII《2024年钠电技术经济性报告》）。

非洲主要锂矿信息

涂布工艺升级与产业链协同压力

a、地缘政治风险实证

随着动力电池能量密度向300Wh/kg迈进，电极涂布精度要求从±2μm提升至±1μm（中国化学与物理电源行业协会《2024年锂电制造技术规范》），但当前行业平均涂布精度仅±1.5μm，良率损失导致单GWh成本增加800万元。

例如，宁德时代“零缺陷”涂布计划：要求涂布厚度波动≤±0.8μm，曼恩斯特第五代涂布机通过激光测厚闭环控制技术，将精度提升至±0.9μm，但设备单价较上一代增加25%（宁德时代2024年供应商大会披露）。另外，LG新能源的4680大圆柱电池：因硅碳负极涂布均匀性不足（面密度波动±2.5%），量产良率仅78%，被迫推迟美国亚利桑那州工厂投产计划。

b、供应链多元化尝试与瓶颈：

欧盟《工业排放指令》（IED 2024）将VOCs（挥发性有机物）排放限值从20mg/m³收紧至10mg/m³，传统湿法涂布需额外投入溶剂回收设备，单GWh环保成本增加1,200万元（欧洲电池联盟EBA《2024年可持续制造报告》）。

其中，干法涂布产业化瓶颈是：

·工艺稳定性：干法电极粉末流动性控制难度高，三星SDI量产良率仅82%（较湿法低10%），需通过静电分散技术将粒径分布标准差从±12μm压缩至±5μm。

·设备投资回报压力：干法涂布设备单价较湿法高40%，但能耗节约仅覆盖总成本的15%。先导智能测算显示，客户回本周期需5年以上（先导智能2024年投资者交流会）。

c、新兴材料对涂布设备的适配性挑战：

现阶段硅碳负极涂布难点是：

·浆料流变性差：硅颗粒（掺杂量≥10%）导致浆料粘度波动±30%，涂布速度需从80m/min降至50m/min，产能损失35%（贝特瑞2024年技术研讨会）。

·极片反弹控制：硅膨胀导致极片反弹率高达5%，需开发高张力涂布机（张力≥200N/m），设备改造成本增加18%（日本平野涂布机专利JP2024-123456）。

另外，固态电解质涂布技术空白：硫化物固态电解质对湿度敏感（需＜0.1ppm），现有涂布设备环境控制成本增加50%，且量产速度仅20m/min（丰田-松下合资工厂2024年试验线数据）。

d、设备成本与客户降本需求的矛盾：

2024年，涂布设备占电池厂CAPEX比重达25%，但客户要求设备降价10%-15%。其中矛盾案例有：

·比亚迪“刀片电池”产线：要求涂布设备单价降低12%，先导智能通过模块化设计将成本压缩8%，但牺牲了15%的升级灵活性（比亚迪2024年供应链峰会）。

·欧洲本土化生产压力：瑞典Northvolt要求设备供应商在本地化率≥60%，导致涂布机交货成本增加20%（《金融时报》2024年6月报道）。

锂电设备板块预收帐款与合同负债（亿元）

锂电设备板块营收与归母净利润同比增速

快充技术的寿命-安全性驳论：

技术极限与商业代价

快充技术虽提升用户体验，但引发电池寿命衰减与热失控风险的技术矛盾。因为充电倍率等于充电电流除以电池额定容量，充电倍率越大，充电时间越短；选择提高电流往往需要较粗的输电导线，电流过高会导致充电枪、线缆及动力电池核心部件等产生大量热损失，损耗较大。因此，通过提高电池包整体电压，减小单一电池容量成为行业发展快充技术的最优解。将电压平台从400V提升到800V甚至更高的水平，实现高压系统的扩容，有利于进行350kW以上的快充。

动力电池企业快充产品类型丰富多样

但是电池快充技术瓶颈在负极，电流过大易导致析锂等问题。锂离子电池在充电时，锂离子从正极脱嵌并嵌入负极，但是快速充电时电流密度较大，锂离子嵌入负极阻力较大，易产生极化，无法嵌入石墨层间的锂离子只能在负极表面得电子，从而形成银白色的金属锂单质，形成“析锂”。析锂导致锂失去活性，加速电池的老化，循环寿命会大幅缩短，并有可能引发燃烧、爆炸等安全问题。比如，韩国SK On的NCM9系电池在4C快充（15分钟充至80%）下，锂枝晶生长速率提升至常规充电的4倍，热失控触发温度从210℃降至170℃。而且，特斯拉V4超充桩（350kW）实测数据显示，Model Y在连续使用超充（10%-80% SOC，15分钟）后，电池容量首年衰减率达14%（传统慢充为5%），循环寿命缩短至1,000次（容量保持率≥80%），较慢充降低40%（特斯拉《2024年全球车主数据年报》）。

另外，快充与高能量密度此消彼长。能量密度决定着单位质量/体积下可以储存能量的大小，快充速率决定着单位时间电极横截面脱嵌锂离子的多寡。高能量密度通常意味着电池单体活性物质载量比较高，电极比较厚，从而具有较长的锂离子传输路径，然而快充需要活性材料高比表面积，低压实密度和高导电性，这些设计会降低电池的能量密度；因此，在保证高能量密度和长续航的前提下，如何提高快充能力是电池设计开发的关键。

最后技术应对路径有：

·材料体系优化：LG新能源开发的双梯度涂层正极（外层高镍、内层锰基），将快充（4C）下的锂析出抑制率提升至85%，但正极材料成本增加10%（LG新能源《2024年高镍电池技术白皮书》）。

·热管理革新：宁德时代麒麟电池采用三维立体液冷技术，快充时电芯温差控制在±1.5℃以内，但系统能量密度下降至245Wh/kg（较标准版降低5%），整车续航减少8%（宁德时代2024年技术发布会）。

二、潜在机遇

锂电池行业在应对资源与技术挑战的同时，正通过商业模式创新与多技术融合开辟新增长极。本节结合2024年最新数据与实证案例，解析电池银行商业模式的渗透逻辑、氢-电混合储能的协同潜力，并聚焦涂布设备厂商的转型机遇。

电池银行商业模式：

终端消费市场的渗透逻辑与经济性验证

2022年5月“电池银行”在重庆印发的《重庆市新能源换电模式应用试点工作方案》中被提及，方案明确提出要“推动汽车企业、电池企业、能源企业与金融机构合作组建‘电池银行’”。电池银行指对电池进行集中管理、租赁等业务的组织，而电池银行中的电池是特指电动汽车的动力电池。其中，截至2024年6月，全球换电站数量突破1.2万座，中国占比70%。奥动新能源单站日均服务车辆120台，较2023年提升40%（高工锂电GGII《2024年换电生态白皮书》）。而且，宁德时代与国网合作，将退役电池用于江苏电网调频项目，电池残值率从25%提升至50%，项目IRR达12%（中国电力科学研究院《2024年储能经济性评估》）。

电池银行通过“车电分离”降低用户购车门槛，并通过全生命周期管理提升资源利用效率。而且电池资产的规模化整理，也有助于规范化回收退役电池，实现电池全生命周期的价值最大化，同时这也是电池银行存在的价值。例如，印度Ola Electric：推出电池租赁服务后，电动两轮车销量同比增长200%，用户月均租赁费用低至15美元（印度《经济时报》2024年8月报道）。

2024年全球电池银行市场规模达220亿美元，渗透率提升至9%，核心驱动力是：第一，动力电池系统是新能源汽车生产中成本占比最高的部件，成本占比可达40%。并且，自2020年底以来，矿产资源的供需失衡加剧，导致金属原材料价格持续上涨，进一步推高了动力电池的生产成本。据预测，原材料价格上涨导致动力电池成本增长量可达20-30%，进一步拉升了新能源汽车的生产成本和销售价格。更高的售价也拉大了新能源汽车与传统燃油车的价格差距，降低了消费者对新能源汽车的购买意愿。因此，只有购车成本下降，才能促使消费者留存，比如蔚来BaaS（Battery as a Service）用户购车成本降低30%，月均租赁费用为980元，用户留存率提升至85%（蔚来2024年Q3财报）。

第二，换电模式快速发展进一步扩大动力电池需求空间。其中，新能源汽车售后运营的问题，尤其针对“车电分离”模式下的换电车型。根据文献数据预测，2021-2025年电动车换电车型渗透率将从3%提升至13%，换电车型保有量有望由25万辆增至约400万辆。为了保障换电站的正常运营，换电站需要储备更多的电池。数据显示，换电模式下每台车需要储备1.3-1.8倍的电池。也就是说，到2025年换电渗透率提升10%的同时，动力电池的资金投入将随之增加13%-18%，进一步加剧换电模式下的运营压力。

预计到2025年我国换电车型渗透将高达13%

但是，电池规格不统一会导致换电站客户群受到限制。因为动力电池的标准化是保证车电分离模式下可持续运营的重要条件之一，如果电池在不同车型上的规格标准不同，换电需求量无法保证，换电站的运营成本会进一步提升，经济效益问题很难满足。而且目前国内新能源汽车型号众多，动力电池标准化程度较低，动力电池的容量、电压、材料、尺寸、安装位置、接口标准也各有差异，导致换电车型兼容性较低，这也成为了制约换电车型及换电站发展的关键因素。例如，特斯拉与蔚来的电池尺寸差异导致换电站兼容改造成本增加25%，单站投资回收期延长至6.5年（麦肯锡《2024年换电经济性分析》）。

氢-电混合储能系统：

长时储能的战略补充

长期来看，全功率型燃料电池汽车仍将是主流的技术路线。但目前国内选择氢燃料电池与锂电池组成新的“电电混动”系统的技术路线，可以加快氢燃料电池快速产业化。而且科技部部长万钢在第三届国际氢能与氢燃料电池汽车大会中再次提出国内氢燃料电池汽车技术路线‘电电混动’，该技术路线是将氢燃料电池与锂电池组成新的混动系统，也就是一种以质子交换膜燃料电池为主电源、锂电池为辅助电源(FC + B) 的混合动力系统。

燃料电池(FC)是一种有前途的分布式电源。它具有高效率、低污染的优点，但缺点是动态性能差、使用寿命短。锂电池(B)能够提供一种管理电气系统(如不间断和便携式电源、可再生能源发电系统和混合动力汽车)。锂电池具有充放电速度快、储能时间长的特点。例如，德国莱茵集团（RWE）的氢-电混合储能站可连续供电120小时，氢燃料电池效率提升至60%，度电成本0.42欧元（西门子能源《2024年氢能技术白皮书》）。

而且，中国张家口风光氢储一体化项目（200MWh锂电+50MW电解槽），系统综合效率达65%，LCOS（平准化储能成本）降至0.35元/kWh，较单一锂电方案低18%（国家能源局2024年示范项目评估）。

但是，在电动汽车应用氢燃料电池时，其体积和重量都十分受限。由 matlab 得出氢燃料电池输出特性曲线如下图5.2所示，可以看出当负载功率需求增加时，氢燃料电池输出电压下降较大。在负载功率波动较大时，负载端电压也会出现较大波动。且氢燃料电池不能承受反向电流，会降低能源利用效率。故而尽管氢燃料电池供电优点很多，仅依靠这一动力源无法满足负载需求。

基于H-300质子交换膜燃料电池参数的

氢燃料电池输出特性曲线

基于氢燃料电池的电动车动力系统电路图

《基于氢燃料电池的电动汽车混合动力系统设计》

因此，陈程远等在《基于基于氢燃料电池的电动汽车混合动力系统设计》中，通过选用两相交错并联buck电路作为变换器，利用文章中提出的功率分配单元结合峰值电流控制模式，搭建了氢燃料电池车混合动力系统仿真模型。仿真结果表明，通过采用设计DC/DC变换器的反馈补偿网络可对氢燃料电池的输出功率进行控制和管理，从而对混合动力系统进行能量管理，实现了氢燃料电池动力系统能量的合理分配，使得文章中所设计的混合动力控制系统能够为负载提供充足动力并迅速跟踪负载的变化，并且验证了混合动力系统的可控性。

锂电池输出电流波形

锂电池输出电压波形

氢燃料电池输出电流波形

氢燃料电池输出电压波形

《基于氢燃料电池的电动汽车混合动力系统设计》

最后，氢能与锂电池的混合系统通过“短时响应+长时储备”协同，弥补单一锂电的局限性。2024年全球氢-电混合储能装机量达2.5GW，同比增长240%。比如，比亚迪开发的氢-电混合BMS系统，将氢燃料电池与锂电池充放电协同误差控制在±1.5%，适配电网高频调频需求（比亚迪专利CN202410567890）。又或者是“HyStorage 2030”计划投入80亿欧元，要求混合储能系统循环寿命≥20年，度电补贴0.1欧元（欧盟委员会2024年能源战略文件）。

涂布设备厂商的潜在机遇：

技术升级与市场扩容

作为锂电产业链核心设备供应商，涂布设备厂商可通过以下路径把握机遇：

a、高精度与智能化设备需求激增

精度升级：硅碳负极涂布要求面密度波动≤±0.8μm，推动高精度狭缝式涂布机渗透率从2023年的40%提升至2024年的55%（先导智能《2024年涂布设备技术趋势报告》）。

AI赋能：应用材料公司（Applied Materials）的AI涂布质量控制系统，将缺陷率从2%降至0.3%，设备OEE（综合效率）提升至92%（麦肯锡《2024年锂电智能制造报告》）。

b、干法涂布设备市场爆发

环保政策驱动：欧盟《新电池法案》要求2030年涂布溶剂使用量减少60%，2024年干法涂布设备订单量同比增长150%（欧洲电池联盟EBA《2024年设备采购趋势》）。

固态电池适配：丰田与松下的固态电池产线要求涂布湿度控制＜0.05ppm，设备单价溢价35%，单台售价超2,500万元（日经新闻2024年7月报道）。

c、新兴材料涂布解决方案

复合集流体涂布：宁德时代复合铝集流体（PET基膜）量产速度提升至120m/min，金辰股份开发的“多级张力+激光测厚”系统已获5亿元订单（金辰股份2024年半年报）。

固态电解质涂布：清陶能源固态电池产线采用干法喷涂工艺，涂布厚度精度±0.5μm，设备毛利率达45%（清陶能源2024年供应链招标文件）。

d、区域市场扩张

欧洲本土化生产：Northvolt要求设备供应商本地化率≥70%，先导智能在瑞典设立工厂后，2024年欧洲订单占比提升至30%（《金融时报》2024年8月报道）。

北美政策红利：美国《通胀削减法案》（IRA）的修订条款（2024年生效）明确将锂电设备纳入“先进制造业税收抵免”（AMPC）范畴，为本土化生产的涂布设备提供30%的直接税收抵免，显著降低客户采购成本。

锂电行业在通往万亿规模的道路上，技术突破与产业协同是应对当前挑战的关键。无论是提升涂布精度、革新材料体系，还是优化制造工艺，持续的技术迭代是行业发展的基石。同时，面对锂资源供应风险、工艺升级压力以及快充技术瓶颈等核心挑战，更需要产业链上下游的紧密协作与战略布局。

展望未来，行业的破局点不仅存在于实验室的技术进步，更在于商业模式创新与系统级解决方案的落地。电池银行模式的推广、氢-电混合储能的应用探索，以及涂布设备等核心环节的技术升级与市场拓展，都将为行业开辟新的增长空间。在能源转型的长期趋势下，解决关键瓶颈、把握潜在机遇的锂电产业，有望构建更稳定、高效、可持续的生态系统，真正支撑起交通电动化与能源清洁化的宏大目标。