【曼恩專欄】破局萬億賽道：鋰電行業的核心挑戰與未來圖景

（來源：曼恩斯特）

導語

在全球能源革命與碳中和目標的雙重驅動下，鋰電產業正以"萬億賽道"的姿態成為資本與技術的必爭之地。2025年，全球新能源汽車滲透率突破35%，儲能市場年複合增長率超25%，鋰離子電池作為核心能量載體，其技術演進與產業變革已超越單純的技術迭代，演變為涉及地緣政治、材料科學、製造體系與商業模式的系統性博弈。這場變革中，塗布工藝的精度突破、材料體系的極限探索、製造環節的智能化升級，正在重構產業鏈。

萬億賽道並非坦途，機遇與挑戰共生，創新與風險並存。破局之路何在？唯有深刻洞察技術前沿的演進方向，直面產業鏈的深層痛點，並前瞻性地捕捉產業鏈重構帶來的嶄新機遇。本文將聚焦於此，剖析鋰電行業的核心挑戰與未來圖景，探尋制勝未來的密碼。

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技術破局：關鍵動向與創新路徑

一、鋰電塗布技術發展趨勢

鋰電塗布技術作為電池製造的核心環節，其創新方向聚焦於高精度、高效率與低成本的協同優化，同時新型工藝與智能化技術的應用正加速行業範式轉變。

高精度塗布：工藝極限的再定義

2024年，全球領先設備商通過閉環控制與精密流體力學優化，將塗布精度提升至±1.0μm，較2023年提升25%。例如，日本東麗工程（Toray Engineering）推出的新一代狹縫式塗布機，採用納米級噴嘴設計與實時厚度反饋系統，塗布速度達140m/min，極片厚度波動控制在±1.2%，助力三星SDI將2170圓柱電池的容量一致性提升至99.5%。而且，此類技術升級推動行業平均良率從94%提升至97%，單GWh設備投資成本下降12%。

另外，鋰離子電池行業規範條件（2024年本）規定企業應採用技術先進、節能環保、安全穩定、智能化程度高的生產工藝和設備，其中的第二章第二小節規定：

1) 單體電池企業應具有電極塗覆后均勻性的監測能力，電極塗覆厚度和長度的控制精度分別達到或優於2μm和 1mm；應具有生產過程中含水量的控制能力和適用條件下的電極烘乾工藝技術，含水量控制精度達到或優於10ppm。

2) 單體電池企業應具有剪切過程中電極毛刺控制能力，控制精度達到或優於1μm；具有卷繞或疊片過程中電極對齊度控制能力，控制精度達到或優於0.1mm。

3) 單體電池企業應具有注液過程中温濕度和潔淨度等環境條件控制能力，露點温度≤-30℃；應具有電池裝配后的內部短路高壓測試（HI-POT）在線檢測能力。

4) 電池組企業應具有單體電池開路電壓、內阻等一致性控制能力，控制精度分別達到或優於1mV和1mΩ；應具有電池組保護裝置功能在線檢測能力和靜電防護能力，電池管理 3 系統應具有防止過充、過放、短路等安全保護功能。

5) 正負極材料企業應具有有害雜質的控制能力，控制精度達到或優於10ppb。

新型塗布工藝：干法塗布與多層塗布

a、干法塗布工藝

干法塗布工藝是一種在製造過程中不使用溶劑或者使用極少量溶劑的塗布技術。與傳統的濕法塗布工藝不同，干法塗布直接將固體粉末狀或顆粒狀的塗布材料通過特定的設備均勻地分散並塗布在基材上。因此干法塗布工藝因零溶劑排放與能耗優勢，成為2024年低碳轉型的關鍵路徑。

例如，韓國CIS公司開發的干法電極產線已實現量產，相較傳統濕法工藝，能耗降低50%，生產成本下降0.10元/Wh，並適配固態電池預鋰化需求。2024年全球干法塗布滲透率提升至25%，預計2025年將突破40%。

另外，干法塗布技術作為一種無溶劑、低能耗的電極製備方法，為固態電池製造提供了新的解決方案。 近年來，固態電池干法塗布工藝技術取得了顯著進展。

在材料選擇方面，研究人員開發了適用於干法塗布的新型粘結劑和導電劑，如熱塑性聚合物和碳納米管等，這些材料不僅具有良好的粘結性和導電性，還能在干法工藝條件下實現均勻分散。

在工藝優化方面，通過改進混合設備和優化工藝參數，如混合時間、轉速和温度等，有效提高了電極材料的均勻性和一致性。

設備創新是推動干法塗布技術發展的關鍵因素。新型干法塗布設備採用先進的粉末分散和壓延技術，能夠實現更精確的厚度控制和更高的生產效率。例如，一些設備製造商開發了連續式干法塗布生產線，將混合、成膜和壓延等工序集成在一起，大大提高了生產效率和產品質量。這些技術革新為干法塗布在固態電池製造中的規模化應用奠定了堅實基礎。

b、複合多層塗布工藝

複合多層塗布工藝是一種將不同功能的塗層塗覆在同一基材上，形成多層結構的方法。這些塗層可以由不同的材料組成，每層材料都有其特定的功能，如阻隔性、抗刮性、防眩光等。通過這種方式，可以將各層材料的優點結合起來，生產出具有多種功能的產品。

多層同時塗布不單只是爲了提升效率及增加產能，更期望能降低製造成本，增加產品機能性，提高產品的附加價值。對於某一種塗布性質較差的塗料而言，可利用多層塗布的方式，在塗料及基材之間塗上一攜帶層，改善原本不佳的成膜性或附着性，甚至可提高生產速度及降低塗膜厚度。

其中，多層結構的塗布產品幾乎都使用預計量式(pre-metered)的塗布方法，此類型的塗膜厚度僅由輸液系統所設定，不會因為塗液的流變性質或塗布速度改變而有所不同，是高階精密塗布產品量產的主要方法。

預調式塗布的原理系將塗料自穩定供料幫浦(Pump)輸送至精密設計的模具，形成一寬廣的薄膜，再塗布於基材上，得到無缺陷(defect-free)且厚度均勻的塗膜，多層塗布組合成功與否的關鍵點，在於如何調整塗液之性質，使之接觸時不易發生相混的現象。

因此，複合多層塗布技術通過材料體系優化提升綜合性能。例如，逸飛激光研發的「梯度塗布」技術，在正極活性層中嵌入導電劑梯度分佈結構，使電芯能量密度提升至215Wh/kg（較傳統工藝提高10%），同時循環壽命突破3,000次（容量保持率≥80%）（逸飛激光2024年專利技術披露）。

智能化塗布：數據驅動的製造革命

AI與物聯網（IoT）的深度集成正在重塑塗布工藝鏈。美國應用材料公司（Applied Materials）推出的AI塗布質量預測系統，通過實時分析10,000+傳感器數據，將塗布缺陷率從3%降至0.5%，設備綜合效率（OEE）提升15%。此外，數字孿生技術在歐洲電池企業Northvolt的應用中，實現塗布工藝虛擬調試周期縮短40%，新產線投產時間壓縮至6個月。

比如SK On智能塗布工廠：採用全流程數字化控制系統，塗布速度提升至150m/min，單位產能能耗降低30%，2024年單線年產能突破8GWh。又或者是德國布魯克納（Brückner）：開發超寬幅（1.5米）塗布設備，適配儲能電池大規模製造需求，面密度均勻性達±1.5%，量產成本降低18%。

二、材料體系創新

鋰電池材料體系的革新是驅動能量密度突破與成本優化的核心變量。2024年，正極材料的單晶化技術量產突破與負極硅碳複合材料的產業化瓶頸成為行業焦點，其技術進展與挑戰需結合量化數據深度解析。

正極材料：

單晶化與超高鎳技術的量產化突破

a、單晶化技術

單晶化技術通過消除多晶顆粒的晶界裂紋，顯著提升結構穩定性。

例如2024年，容百科技單晶高鎳三元材料（NCM811）量產良率突破92%，較2023年提升18個百分點，推動電芯循環壽命提升至2,500次（容量保持率≥80%），適配蔚來ET9旗艦車型（容百科技2024年技術發佈會）。韓國Ecopro BM開發的單晶NCA材料（鎳含量89%）已實現批量供貨，能量密度達270Wh/kg，但燒結工藝需精準控温至±3℃，導致前驅體成本增加15%。

多晶與單晶正極對比

多晶與單晶正極循環性能比較

b、超高鎳技術

超高鎳技術是由南方科技大學校長薛其坤院士領銜的南方科技大學、粵港澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合組成的研究團隊於北京時間2月18日零點在國際頂級學術期刊《自然》線上發表研究成果，在常壓環境下實現了鎳氧化物材料的高温超導電性，超導起始轉變温度突破40開爾文（K），相當於零下233攝氏度，觀測到「零電阻」和「抗磁性」的雙重特徵。這一發現使鎳基材料成為繼銅基、鐵基之后，第三類在常壓下突破40K「麥克米蘭極限」的高温超導材料體系，為解決高温超導機理的科學難題提供了全新突破口。

超高鎳技術（Ni≥90%），因能量密度潛力備受關注，但量產仍受制於工藝與安全性挑戰。

例如，LG新能源的NCMA四元材料（鎳含量92%）在2024年量產中能量密度達280Wh/kg，但產氣率較傳統NCM811高30%，需通過原位摻雜稀土元素（如鑭系金屬）抑制副反應，單Wh材料成本達1.12元（LG新能源2024年Q2財報）。此外，超高鎳材料的氧空位缺陷導致熱失控觸發温度降低至160℃，需匹配固態電解質塗層技術（如日立造船的LiPON薄膜），綜合成本增加8%。

負極材料：

硅碳複合材料的產業化瓶頸與破局路徑

硅碳負極（SiOx/C）因理論比容量（2,600mAh/g）遠超石墨負極（372mAh/g），成為高能量密度電池的關鍵路徑。因為與傳統石墨不同，硅（Si)負極材料是通過合金化的方式與金屬鋰結合，實現脱嵌鋰反應。硅的理論比容量較高約4200mAJ /g，是石墨克容量的10倍；硅碳作為負極材料有望大幅提升電池的能量密度。比如2024年，貝特瑞開發的第三代硅碳負極（摻硅量15%）已批量供應特斯拉Cybertruck，電芯能量密度提升18%。

不同類型硅碳材料性能對比

而且新型硅碳理論成本較低。新型硅碳主要是由硅烷氣、多孔碳製備而成，在其成本構成中，硅烷氣體成本佔比高達 50%，多孔硅碳前軀體佔比約35%；從質量對比來看，新型硅碳中硅和碳的質量佔比約為1:1，生產1噸硅碳負極母料需要0.6噸以上硅烷。硅烷目前價格較高，預計未來可能降低至10萬/噸甚至更低，顯示出巨大的降本潛力；另一方面，多孔碳當前價格約為 20 萬/噸，預計未來可能降至 8~10 萬/噸。因此在製備成本方面，新型硅碳理論製備成本有望控制在 20 萬/噸以內。由於新型硅碳材料的克容量是石墨的 5 倍，再加上多孔硅碳規模上量以及技術的進步，在成本上有望於石墨負極材料相媲美。

新型硅碳成本構成

但硅碳材料易膨脹破碎，循環衰減較快。因為硅碳負極在充放電發生合金化的過程中會發生劇烈的膨脹與收縮；充電過程，硅負極嵌入金屬鋰后，體積膨脹；放電過程脫出鋰離子，體積收縮，從而導致硅顆粒的破碎以及活性物質在集流體表面脱落；此外，負極表面劇烈的變化，易引起表面SEI模的破裂，導致消耗大量活性鋰離子，引起電池快速衰減。比如，寧德時代採用「納米硅+碳骨架」複合結構，將膨脹率控制在35%以內，但循環1,000次后容量保持率僅78%（寧德時代2024年專利CN202410123456）。另外，硅表面SEI膜因其特殊性，需開發含氟代碳酸乙烯酯（FEC）與雙鹽體系（LiFSI/LiTFSI）的新型電解液，其成本較傳統體系高45%。

硅碳負極充放電過程快速膨脹

國內外有幾家大型的電芯公司已開始佈局並實施，比如Group14 Technologies與美國SK On合作開發多孔硅碳負極，通過3D導電網絡將膨脹率降至25%，計劃2025年量產適配800km續航車型。另外是國內的杉杉股份公司，採用預鋰化技術（添加5%金屬鋰粉），將硅碳負極首效提升至92%，已應用於小米SU7 Max版電池包，續航突破830km。

製作工藝升級

鋰電池製造工藝的革新正從結構集成與生產流程重構兩大維度驅動行業變革，其中CTC（Cell to Chassis）技術的標準化突破與干法電極工藝的經濟性躍遷成為關鍵焦點。本節基於量產驗證數據與產業鏈協同案例，解析其技術路徑與商業化挑戰。

（1）3.0時代的CTC技術：電芯尺寸標準化與系統集成效率提升

輕量化對提升智能汽車使用經濟性有重要影響，除使用碳纖維等更加輕量化的材料外，通過一體化壓鑄、電池一體化（CTP、CTB、CTC）等新技術減少零部件使用亦是當前產業正在整車製造端加速應用以降低車重的有效手段。而CTC即電芯底盤一體化或電芯到底盤技術，該技術直接將電芯安裝在一體衝壓成型的車架底板內，利用車身縱梁、橫樑形成完整的密封結構。CTC技術取消傳統模組和電池包設計，讓電池部分不再侵佔車內空間，相較傳統CTM方案更大幅地降低了零部件數量和車身重量，同時利用車架對電池形成更好的保護，能夠有效的推動電芯尺寸標準化與製造效率躍升。代表性的CTC方案為：特斯拉整包封裝技術CTC方案、零跑CTC技術方案。

部分整車廠CTC/CTB產品技術佈局

在當前激烈競爭背景下，提高續航、量產能力、降低製造成本一體化電池發展趨勢明確。結合電池生產工藝技術進步與一體壓鑄技術的加速應用，一體化電池技術正帶給智能汽車輕量化的綜合優勢：如根據零跑汽車，其CTC方案使電池包零部件數量減少20%，結構件成本降低15%，電池佈置空間增加14.5%，車身垂直空間增加10mm，續航提升10%。而且，特斯拉4680大圓柱電芯，通過採用直徑46mm、高度80mm的標準化尺寸，直接集成至車身底盤，體積利用率提升至63%（較傳統方案提高22%），單車電池包零件數量減少370個，製造成本下降18%。其德州超級工廠通過全自動激光焊接工藝，將電芯與底盤連接強度提升至200MPa，適配Cybertruck極端工況需求。

CTP、CTC、CTB典型應用對比

另外，當前通過一體化設計將電池與地盤集成度提升已成為行業趨勢，寧德時代、比亞迪、特斯拉、零跑等產業龍頭公司已積極佈局。未來，一體化電池技術有望從三電層面持續釋放「一體化」技術對智能汽車產業帶來的輕量化收益。

一體化電池技術應用趨勢明確

但是，技術進步與量產落地不及預期風險：智能汽車技術迭代更新較快，應用的新技術較多，其中大量技術與工藝不斷完善成熟過程中，若未來相關新技術進步、技術難點解決速度不及預期，或將拖累相關細分產業整體發展。而且，CTC技術要求電芯與車身同步開發，比如寧德時代與蔚來合作建立「電芯-底盤」聯合仿真平臺，將開發周期縮短40%，但研發投入增加25%（蔚來2024年供應鏈峰會披露）。

（2）干法電極工藝：低碳化製造與降本潛力實證

干法電極工藝通過消除溶劑使用與乾燥環節，實現能耗與碳排放的顛覆性下降，但其規模化仍受工藝穩定性制約。

而它降本增效路徑有，比如松下內華達工廠：在4680電芯量產中採用干法電極技術，單Wh製造成本降至0.72元（較濕法工藝低15%），溶劑使用量減少100%，年碳排放削減12萬噸（松下2024年ESG報告）。其正極漿料採用PTFE粘結劑（用量0.8wt%），較傳統PVDF體系成本下降20%。另外，蜂巢能源短刀L600電芯，基於干法工藝量產的電芯通過1,500次循環測試（容量保持率≥85%），塗布速度達90m/min，單GWh設備投資成本較濕法降低18%（蜂巢能源2024年技術發佈會）。

其中它的規模化障礙與技術創新是：它的工藝穩定性，干法電極的粉末流動性控制難度高，三星SDI量產良率僅86%（較濕法低9%），需通過靜電分散優化將粒徑分佈標準差從±15μm壓縮至±5μm（三星SDI《2024年干法工藝白皮書》）。

另外干法設備的投資回報較高，比如干法塗布設備單價較濕法高35%，但全生命周期成本（含能耗與環保支出）低22%。以先導智能干法產線為例，投資回收期縮短至4.5年（先導智能2024年投資者報告）。

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產業突圍：挑戰應對與機遇洞察

二、核心挑戰

鋰電池行業的高速發展正面臨資源供應與技術創新之間的深層次矛盾，其中鋰資源的地緣政治風險與快充技術引發的電池壽命-安全性悖論尤為突出，需通過量化數據與產業鏈實證深度剖析。

鋰資源供應安全預警：

集中度與地緣政治風險

全球鋰資源分佈高度集中且地緣政治風險加劇，2024年探明鋰資源儲量中，南美「鋰三角」（智利、阿根廷、玻利維亞）佔比達62%，澳大利亞佔22%，中國僅佔6%。即使在2025年1月8日，自然資源部中國地質調查局宣佈，我國鋰礦找礦取得一系列重大突破，鋰礦儲量從全球佔比6%升至16.5%，從世界第六躍至第二。但中國作為全球最大鋰電生產國，雖然我國鋰資源儲量相對豐富，但利用率較低，鋰資源對外依存度從2023年的70%攀升至2024年的76%，供應鏈脆弱性進一步凸顯。

1-12月我國鋰精礦進口量（噸）

a、地緣政治風險實證

·阿根廷出口限制升級：2024年1月，阿根廷政府宣佈將鋰精礦出口關税從8%上調至15%，並強制要求外資企業將20%的產量以低於市場價30%供應本土企業。贛鋒鋰業在胡胡伊省鹽湖項目的碳酸鋰生產成本因此增加18%，項目投資回報周期延長至7年（標普全球《2024年鋰資源政策影響分析》）。

·剛果（金）Manono鋰礦衝突：2024年Q2，剛果（金）政府以「資源主權」為由，暫停中資企業紫金礦業在Manono鋰礦的開採許可，導致全球鋰精礦現貨價格單月上漲12%，至6,200美元/噸。2025年2月25日，全球鋰精礦現貨價格為75900元。

2025.2.8-2025.2.14

中國鋰產品主流成交價格一周漲跌

b、供應鏈多元化嘗試與瓶頸：

·非洲鋰礦開發受阻：中礦資源在津巴布韋Bikita鋰礦的擴產計劃因當地電力供應不足（僅能保障設計產能的40%），2024年實際產量僅為3.2萬噸LCE，遠低於5萬噸的規劃目標（中礦資源2024年半年報）。

·鈉離子電池替代進展：寧德時代第一代鈉離子電池雖實現量產（成本0.53元/Wh，較LFP低15%），但其能量密度僅155Wh/kg，且低温性能（-20℃容量保持率65%）難以滿足北方市場需求（高工鋰電GGII《2024年鈉電技術經濟性報告》）。

非洲主要鋰礦信息

塗布工藝升級與產業鏈協同壓力

a、地緣政治風險實證

隨着動力電池能量密度向300Wh/kg邁進，電極塗布精度要求從±2μm提升至±1μm（中國化學與物理電源行業協會《2024年鋰電製造技術規範》），但當前行業平均塗布精度僅±1.5μm，良率損失導致單GWh成本增加800萬元。

例如，寧德時代「零缺陷」塗布計劃：要求塗布厚度波動≤±0.8μm，曼恩斯特第五代塗布機通過激光測厚閉環控制技術，將精度提升至±0.9μm，但設備單價較上一代增加25%（寧德時代2024年供應商大會披露）。另外，LG新能源的4680大圓柱電池：因硅碳負極塗布均勻性不足（面密度波動±2.5%），量產良率僅78%，被迫推迟美國亞利桑那州工廠投產計劃。

b、供應鏈多元化嘗試與瓶頸：

歐盟《工業排放指令》（IED 2024）將VOCs（揮發性有機物）排放限值從20mg/m³收緊至10mg/m³，傳統濕法塗布需額外投入溶劑回收設備，單GWh環保成本增加1,200萬元（歐洲電池聯盟EBA《2024年可持續製造報告》）。

其中，干法塗布產業化瓶頸是：

·工藝穩定性：干法電極粉末流動性控制難度高，三星SDI量產良率僅82%（較濕法低10%），需通過靜電分散技術將粒徑分佈標準差從±12μm壓縮至±5μm。

·設備投資回報壓力：干法塗布設備單價較濕法高40%，但能耗節約僅覆蓋總成本的15%。先導智能測算顯示，客户回本周期需5年以上（先導智能2024年投資者交流會）。

c、新興材料對塗布設備的適配性挑戰：

現階段硅碳負極塗布難點是：

·漿料流變性差：硅顆粒（摻雜量≥10%）導致漿料粘度波動±30%，塗布速度需從80m/min降至50m/min，產能損失35%（貝特瑞2024年技術研討會）。

·極片反彈控制：硅膨脹導致極片反彈率高達5%，需開發高張力塗布機（張力≥200N/m），設備改造成本增加18%（日本平野塗布機專利JP2024-123456）。

另外，固態電解質塗布技術空白：硫化物固態電解質對濕度敏感（需＜0.1ppm），現有塗布設備環境控制成本增加50%，且量產速度僅20m/min（豐田-松下合資工廠2024年試驗線數據）。

d、設備成本與客户降本需求的矛盾：

2024年，塗布設備佔電池廠CAPEX比重達25%，但客户要求設備降價10%-15%。其中矛盾案例有：

·比亞迪「刀片電池」產線：要求塗布設備單價降低12%，先導智能通過模塊化設計將成本壓縮8%，但犧牲了15%的升級靈活性（比亞迪2024年供應鏈峰會）。

·歐洲本土化生產壓力：瑞典Northvolt要求設備供應商在本地化率≥60%，導致塗布機交貨成本增加20%（《金融時報》2024年6月報道）。

鋰電設備板塊預收帳款與合同負債（億元）

鋰電設備板塊營收與歸母淨利潤同比增速

快充技術的壽命-安全性駁論：

技術極限與商業代價

快充技術雖提升用户體驗，但引發電池壽命衰減與熱失控風險的技術矛盾。因為充電倍率等於充電電流除以電池額定容量，充電倍率越大，充電時間越短；選擇提高電流往往需要較粗的輸電導線，電流過高會導致充電槍、線纜及動力電池核心部件等產生大量熱損失，損耗較大。因此，通過提高電池包整體電壓，減小單一電池容量成為行業發展快充技術的最優解。將電壓平臺從400V提升到800V甚至更高的水平，實現高壓系統的擴容，有利於進行350kW以上的快充。

動力電池企業快充產品類型豐富多樣

但是電池快充技術瓶頸在負極，電流過大易導致析鋰等問題。鋰離子電池在充電時，鋰離子從正極脱嵌並嵌入負極，但是快速充電時電流密度較大，鋰離子嵌入負極阻力較大，易產生極化，無法嵌入石墨層間的鋰離子只能在負極表面得電子，從而形成銀白色的金屬鋰單質，形成「析鋰」。析鋰導致鋰失去活性，加速電池的老化，循環壽命會大幅縮短，並有可能引發燃燒、爆炸等安全問題。比如，韓國SK On的NCM9系電池在4C快充（15分鍾充至80%）下，鋰枝晶生長速率提升至常規充電的4倍，熱失控觸發温度從210℃降至170℃。而且，特斯拉V4超充樁（350kW）實測數據顯示，Model Y在連續使用超充（10%-80% SOC，15分鍾）后，電池容量首年衰減率達14%（傳統慢充為5%），循環壽命縮短至1,000次（容量保持率≥80%），較慢充降低40%（特斯拉《2024年全球車主數據年報》）。

另外，快充與高能量密度此消彼長。能量密度決定着單位質量/體積下可以儲存能量的大小，快充速率決定着單位時間電極橫截面脱嵌鋰離子的多寡。高能量密度通常意味着電池單體活性物質載量比較高，電極比較厚，從而具有較長的鋰離子傳輸路徑，然而快充需要活性材料高比表面積，低壓實密度和高導電性，這些設計會降低電池的能量密度；因此，在保證高能量密度和長續航的前提下，如何提高快充能力是電池設計開發的關鍵。

最后技術應對路徑有：

·材料體系優化：LG新能源開發的雙梯度塗層正極（外層高鎳、內層錳基），將快充（4C）下的鋰析出抑制率提升至85%，但正極材料成本增加10%（LG新能源《2024年高鎳電池技術白皮書》）。

·熱管理革新：寧德時代麒麟電池採用三維立體液冷技術，快充時電芯温差控制在±1.5℃以內，但系統能量密度下降至245Wh/kg（較標準版降低5%），整車續航減少8%（寧德時代2024年技術發佈會）。

二、潛在機遇

鋰電池行業在應對資源與技術挑戰的同時，正通過商業模式創新與多技術融合開闢新增長極。本節結合2024年最新數據與實證案例，解析電池銀行商業模式的滲透邏輯、氫-電混合儲能的協同潛力，並聚焦塗布設備廠商的轉型機遇。

電池銀行商業模式：

終端消費市場的滲透邏輯與經濟性驗證

2022年5月「電池銀行」在重慶印發的《重慶市新能源換電模式應用試點工作方案》中被提及，方案明確提出要「推動汽車企業、電池企業、能源企業與金融機構合作組建‘電池銀行’」。電池銀行指對電池進行集中管理、租賃等業務的組織，而電池銀行中的電池是特指電動汽車的動力電池。其中，截至2024年6月，全球換電站數量突破1.2萬座，中國佔比70%。奧動新能源單站日均服務車輛120台，較2023年提升40%（高工鋰電GGII《2024年換電生態白皮書》）。而且，寧德時代與國網合作，將退役電池用於江蘇電網調頻項目，電池殘值率從25%提升至50%，項目IRR達12%（中國電力科學研究院《2024年儲能經濟性評估》）。

電池銀行通過「車電分離」降低用户購車門檻，並通過全生命周期管理提升資源利用效率。而且電池資產的規模化整理，也有助於規範化回收退役電池，實現電池全生命周期的價值最大化，同時這也是電池銀行存在的價值。例如，印度Ola Electric：推出電池租賃服務后，電動兩輪車銷量同比增長200%，用户月均租賃費用低至15美元（印度《經濟時報》2024年8月報道）。

2024年全球電池銀行市場規模達220億美元，滲透率提升至9%，核心驅動力是：第一，動力電池系統是新能源汽車生產中成本佔比最高的部件，成本佔比可達40%。並且，自2020年底以來，礦產資源的供需失衡加劇，導致金屬原材料價格持續上漲，進一步推高了動力電池的生產成本。據預測，原材料價格上漲導致動力電池成本增長量可達20-30%，進一步拉昇了新能源汽車的生產成本和銷售價格。更高的售價也拉大了新能源汽車與傳統燃油車的價格差距，降低了消費者對新能源汽車的購買意願。因此，只有購車成本下降，才能促使消費者留存，比如蔚來BaaS（Battery as a Service）用户購車成本降低30%，月均租賃費用為980元，用户留存率提升至85%（蔚來2024年Q3財報）。

第二，換電模式快速發展進一步擴大動力電池需求空間。其中，新能源汽車售后運營的問題，尤其針對「車電分離」模式下的換電車型。根據文獻數據預測，2021-2025年電動車換電車型滲透率將從3%提升至13%，換電車型保有量有望由25萬輛增至約400萬輛。爲了保障換電站的正常運營，換電站需要儲備更多的電池。數據顯示，換電模式下每臺車需要儲備1.3-1.8倍的電池。也就是説，到2025年換電滲透率提升10%的同時，動力電池的資金投入將隨之增加13%-18%，進一步加劇換電模式下的運營壓力。

預計到2025年我國換電車型滲透將高達13%

但是，電池規格不統一會導致換電站客户羣受到限制。因為動力電池的標準化是保證車電分離模式下可持續運營的重要條件之一，如果電池在不同車型上的規格標準不同，換電需求量無法保證，換電站的運營成本會進一步提升，經濟效益問題很難滿足。而且目前國內新能源汽車型號眾多，動力電池標準化程度較低，動力電池的容量、電壓、材料、尺寸、安裝位置、接口標準也各有差異，導致換電車型兼容性較低，這也成爲了制約換電車型及換電站發展的關鍵因素。例如，特斯拉與蔚來的電池尺寸差異導致換電站兼容改造成本增加25%，單站投資回收期延長至6.5年（麥肯錫《2024年換電經濟性分析》）。

氫-電混合儲能系統：

長時儲能的戰略補充

長期來看，全功率型燃料電池汽車仍將是主流的技術路線。但目前國內選擇氫燃料電池與鋰電池組成新的「電電混動」系統的技術路線，可以加快氫燃料電池快速產業化。而且科技部部長萬鋼在第三屆國際氫能與氫燃料電池汽車大會中再次提出國內氫燃料電池汽車技術路線‘電電混動’，該技術路線是將氫燃料電池與鋰電池組成新的混動系統，也就是一種以質子交換膜燃料電池為主電源、鋰電池為輔助電源(FC + B) 的混合動力系統。

燃料電池(FC)是一種有前途的分佈式電源。它具有高效率、低污染的優點，但缺點是動態性能差、使用壽命短。鋰電池(B)能夠提供一種管理電氣系統(如不間斷和便攜式電源、可再生能源發電系統和混合動力汽車)。鋰電池具有充放電速度快、儲能時間長的特點。例如，德國萊茵集團（RWE）的氫-電混合儲能站可連續供電120小時，氫燃料電池效率提升至60%，度電成本0.42歐元（西門子能源《2024年氫能技術白皮書》）。

而且，中國張家口風光氫儲一體化項目（200MWh鋰電+50MW電解槽），系統綜合效率達65%，LCOS（平準化儲能成本）降至0.35元/kWh，較單一鋰電方案低18%（國家能源局2024年示範項目評估）。

但是，在電動汽車應用氫燃料電池時，其體積和重量都十分受限。由 matlab 得出氫燃料電池輸出特性曲線如下圖5.2所示，可以看出當負載功率需求增加時，氫燃料電池輸出電壓下降較大。在負載功率波動較大時，負載端電壓也會出現較大波動。且氫燃料電池不能承受反向電流，會降低能源利用效率。故而儘管氫燃料電池供電優點很多，僅依靠這一動力源無法滿足負載需求。

基於H-300質子交換膜燃料電池參數的

氫燃料電池輸出特性曲線

基於氫燃料電池的電動車動力系統電路圖

《基於氫燃料電池的電動汽車混合動力系統設計》

因此，陳程遠等在《基於基於氫燃料電池的電動汽車混合動力系統設計》中，通過選用兩相交錯並聯buck電路作為變換器，利用文章中提出的功率分配單元結合峰值電流控制模式，搭建了氫燃料電池車混合動力系統仿真模型。仿真結果表明，通過採用設計DC/DC變換器的反饋補償網絡可對氫燃料電池的輸出功率進行控制和管理，從而對混合動力系統進行能量管理，實現了氫燃料電池動力系統能量的合理分配，使得文章中所設計的混合動力控制系統能夠為負載提供充足動力並迅速跟蹤負載的變化，並且驗證了混合動力系統的可控性。

鋰電池輸出電流波形

鋰電池輸出電壓波形

氫燃料電池輸出電流波形

氫燃料電池輸出電壓波形

《基於氫燃料電池的電動汽車混合動力系統設計》

最后，氫能與鋰電池的混合系統通過「短時響應+長時儲備」協同，彌補單一鋰電的侷限性。2024年全球氫-電混合儲能裝機量達2.5GW，同比增長240%。比如，比亞迪開發的氫-電混合BMS系統，將氫燃料電池與鋰電池充放電協同誤差控制在±1.5%，適配電網高頻調頻需求（比亞迪專利CN202410567890）。又或者是「HyStorage 2030」計劃投入80億歐元，要求混合儲能系統循環壽命≥20年，度電補貼0.1歐元（歐盟委員會2024年能源戰略文件）。

塗布設備廠商的潛在機遇：

技術升級與市場擴容

作為鋰電產業鏈核心設備供應商，塗布設備廠商可通過以下路徑把握機遇：

a、高精度與智能化設備需求激增

精度升級：硅碳負極塗布要求面密度波動≤±0.8μm，推動高精度狹縫式塗布機滲透率從2023年的40%提升至2024年的55%（先導智能《2024年塗布設備技術趨勢報告》）。

AI賦能：應用材料公司（Applied Materials）的AI塗布質量控制系統，將缺陷率從2%降至0.3%，設備OEE（綜合效率）提升至92%（麥肯錫《2024年鋰電智能製造報告》）。

b、干法塗布設備市場爆發

環保政策驅動：歐盟《新電池法案》要求2030年塗布溶劑使用量減少60%，2024年干法塗布設備訂單量同比增長150%（歐洲電池聯盟EBA《2024年設備採購趨勢》）。

固態電池適配：豐田與松下的固態電池產線要求塗布濕度控制＜0.05ppm，設備單價溢價35%，單台售價超2,500萬元（日經新聞2024年7月報道）。

c、新興材料塗布解決方案

複合集流體塗布：寧德時代複合鋁集流體（PET基膜）量產速度提升至120m/min，金辰股份開發的「多級張力+激光測厚」系統已獲5億元訂單（金辰股份2024年半年報）。

固態電解質塗布：清陶能源固態電池產線採用干法噴塗工藝，塗布厚度精度±0.5μm，設備毛利率達45%（清陶能源2024年供應鏈招標文件）。

d、區域市場擴張

歐洲本土化生產：Northvolt要求設備供應商本地化率≥70%，先導智能在瑞典設立工廠后，2024年歐洲訂單佔比提升至30%（《金融時報》2024年8月報道）。

北美政策紅利：美國《通脹削減法案》（IRA）的修訂條款（2024年生效）明確將鋰電設備納入「先進製造業税收抵免」（AMPC）範疇，為本土化生產的塗布設備提供30%的直接税收抵免，顯著降低客户採購成本。

鋰電行業在通往萬億規模的道路上，技術突破與產業協同是應對當前挑戰的關鍵。無論是提升塗布精度、革新材料體系，還是優化製造工藝，持續的技術迭代是行業發展的基石。同時，面對鋰資源供應風險、工藝升級壓力以及快充技術瓶頸等核心挑戰，更需要產業鏈上下游的緊密協作與戰略佈局。

展望未來，行業的破局點不僅存在於實驗室的技術進步，更在於商業模式創新與系統級解決方案的落地。電池銀行模式的推廣、氫-電混合儲能的應用探索，以及塗布設備等核心環節的技術升級與市場拓展，都將為行業開闢新的增長空間。在能源轉型的長期趨勢下，解決關鍵瓶頸、把握潛在機遇的鋰電產業，有望構建更穩定、高效、可持續的生態系統，真正支撐起交通電動化與能源清潔化的宏大目標。