福建省儲能電池產業技術路線與創新路徑*

歐凱 李雨 吳川 王亞雄

一、儲能電池產業發展現狀

（一）現有基礎

在政府推動以及多方力量協同作用下，福建省儲能電池產業發展日見成效。一是政策支持方面。自2020 年來，福建省陸續出臺儲能電池產業利好政策，支持并培育儲能電池產業發展。2020 年，《進一步加快新能源汽車推廣應用和產業高質量發展推動“電動福建”建設三年行動計劃(2020—2022 年)》出臺，為打造儲能電池產業集群提供支持。2021 年，《福州都市圈發展規劃》出臺，支持新能源產業發展，做大做強鋰電池產業。2022 年，《關于加快推動鋰電新能源新材料產業高質量發展的實施意見》出臺，對鋰電產業鏈的產能以及產值做出了規劃。二是研發力量方面。福建省擁有多家高能級創新中心，研究方向涵蓋了儲能電池產業鏈的上中下游。電化學儲能技術國家工程研究中心重點針對高能量密度電池、電池管理系統核心算法等行業關鍵技術開展研究。中國福建能源器件科學與技術創新實驗室針對儲能電池產業發展，主攻新儲能材料化學體系、新儲能系統設計和工程、新儲能系統應用場景三大方向。三是相關企業方面。福建省儲能電池產業經過多年的發展，已形成一批以寧德時代、廈鎢新能源等龍頭企業為代表的儲能電池企業。寧德時代深耕于儲能電池領域，已成為該領域在全球范圍內的頭部企業，儲能電池產量市占率全球第一。廈鎢新能源是國內較早進入鋰電池正極材料行業的企業之一，鋰電材料銷量排名全國前列。

（二）產業格局

福建省逐漸培育和發展了覆蓋儲能電池全產業鏈、具有明顯帶動效應的龍頭企業，涵蓋了正極材料、負極材料、隔膜、電解液四大關鍵材料、儲能電池系統及梯次利用等所有環節，基本形成了產業集群化發展格局。

從產業布局看，儲能電池產業在福建省不同地區和產業鏈不同位置的布局呈現明顯差異。在產業鏈上游，電池正極材料方面，作為正極材料龍頭，福建廈鎢新能源擁有海璟、海滄、三明、寧德等四個生產基地，寧德基地于2022 年啟動擴產計劃，擴產后年產能可達9.5 萬t；電池負極材料方面，福建省三明市依托當地石墨資源優勢，已布局一批電池負極材料項目，包括年規劃產能6 萬t 的福建翔豐華石墨負極材料生產基地等；隔膜方面，寧德卓高新材料致力于隔膜新材料研發與生產，其產品技術已位居國內及國際領先水平；電解液方面，寧德國泰華榮已建成的項目年產能可達12 萬t，并將繼續推動建設三期年產40 萬t 鋰離子電池電解液項目，福州連江縣申遠新材料一體化產業園建成投產后，將成為全球規模最大、品種最全的鋰電池電解液添加劑生產基地。在產業鏈中游，福建省儲能電池及系統的產能主要集中在寧德、廈門兩市，寧德擁有規劃產能45GWh 的寧德鋰電新能源車里灣基地、規劃產能120GWh 的福鼎時代鋰離子電池生產基地等，廈門擁有年產能60GWh 中創新航廈門基地、規劃產能45GWh 的海辰儲能鋰電研發及智能制造項目等。在產業鏈下游，位于福州的福建時代星云的儲能應用技術覆蓋光儲充檢一體化充電站、工商業儲能以及大型電力儲能等，位于寧德的國網時代(福建)儲能發展有限公司成功中標了吉瓦級寧德霞浦儲能工程，建成后產值可達1.2 億元。

從產業發展看，福建省儲能電池產業逐漸發展成以寧德時代為龍頭企業的新能源儲能電池產業集群，形成涵蓋儲能電池正負極材料、隔膜、電解液、儲能電池系統及梯次利用的全產業鏈。在國家政策引導下，福建省積極布局新材料、新能源等新興產業，引進大項目、規劃大基地，帶動產業鏈上下游配套產業和第三產業發展，促進福建省產業布局優化和結構調整。

（三）存在的問題

1.儲能電池產業缺少針對性政策，發展動力不足

福建省缺少儲能電池產業的對口政策。現有政策多聚焦于儲能電池的應用場景方面，針對性有待提高。例如，《關于公布2022 年集中式光伏電站試點項目名單的通知》要求同步配套建成投產不小于項目規模10%(時長不低于2h)的電化學儲能設施；《福建省電力調峰輔助服務交易規則（試行）（2020 年修訂版）》鼓勵儲能設備、電站等以第三方提供調頻輔助服務。福建省對于儲能電池產業本身，缺少原材料、核心技術、人才儲備等方面的激勵性政策，政策支持力度不足，一定程度上制約了儲能電池產業的發展。

2.產業上游原材料供不應求，電池價格上漲

在“雙碳”背景下，新能源汽車及儲能行業快速發展，中國鋰電池市場正呈現爆發性增長態勢。鋰電需求量暴增引發原材料供不應求。電池原材料緊缺，價格隨之上漲。鈷、鋰、鎳、銅、六氟磷酸鋰、前驅體等電池上游原材料的價格較2021 年均翻倍增長。儲能電池生產成本增加，迫使生產企業調高價格。電池價格上漲導致儲能行業采購成本增加，儲能電池應用利潤空間被壓縮，限制了儲能電池的應用。同時，福建儲能電池產業上游還面臨著礦產資源短缺問題，電化學儲能需要開發新的路徑。

3.產業中游核心技術短缺，技術支撐不足

儲能電池產業中游核心技術主要包括電池封裝技術、電池管理技術、儲能系統集成技術。在福建省儲能電池產業中游核心技術儲備方面，寧德時代技術領先，已掌握多種核心技術。核心技術集中在一家企業上，不利于福建儲能電池產業整體發展。福建省儲能電池產業整體缺乏中游核心技術，產業發展缺少技術支撐。

4.產業下游應用規模小，限制儲能應用發展

在儲能電池產業應用方面，受儲能電池采購成本上漲影響，儲能市場投資收益率變低，且無法通過輸配電價、電力現貨等方式產生收益，導致儲能電池產業下游應用規模較小。隨著福建省下調一般工商業電價，峰谷價差套利空間進一步縮小。當前，儲能電池產業下游發展條件較差，儲能項目還沒有形成合適的盈利模式，儲能應用規模擴大受限。

5.人才儲備不足，產業發展缺少人才支撐

在儲能電池領域，福建省的企業數量和高學歷人才數量相較于北京、上海、廣東有較大的差距。廣東省上市的鋰電池企業共57 家，而福建省上市的鋰電池企業只有9 家，遠多于福建省電池企業數目。2022 年底統計數據顯示，作為福建省電池龍頭企業，寧德時代的碩博研究人員數量占比約20%，而同期的廣東省電池企業億緯鋰能，其碩博生研發人員數量占比約50%，即研究人員過半都是碩士或博士。可以看出，廣東省高學歷人才儲備量和密度都遠大于福建省。因此，面臨儲能電池產業快速發展的新形勢，福建省原有人才隊伍已不能滿足需求。另外，高校人才培養與市場需求匹配度不高，導致福建省儲能電池領域缺乏人才支撐。

二、儲能電池產業技術路線

（一）鋰離子電池技術路線

1.研發重點

（1）原材料的制備

目前，正極材料性能改善技術主要有單一元素摻雜改性、元素共摻雜改性、表面修飾改性、材料納米化改性。為了改善電池的安全性、提高電池的能量密度和循環壽命，應積極研發新型隔膜材料以改善電池性能；聚離子液體不僅有離子液體熱穩定性好的優點，而且結合了聚合物固態電解質的優勢，在制作過程中不易漏液且易加工。因此，離子液體電解質應作為鋰離子電池原材料制備的重點研發方向。

（2）電池管理系統

電池管理系統的主要功能是對電池進行充放電管理、均衡管理、熱管理，對SOX 進行精確估計。電池管理系統對電池的安全起著至關重要的作用。目前，電池管理系統的關鍵問題或難點包括電池狀態的估計、電池的均勻性、電池的熱管理以及電池充放電管理。

（3）電池性能測試

電池性能測試主要分為循環壽命測試、充放電性能測試、電池應用性能測試。在電池研發過程中的循環壽命測試不僅耗時且價格昂貴，需要對測試方案進行優化。鋰電池的充放電測試方法包括恒流充電、恒壓充電、恒流放電等。目前，對鋰電池安全性的認識仍然不全面，測試標準和評價體系仍然不完備，福建省相關的電池測試企業較為缺乏。

2.發展目標

基于上述分析，提出以下發展目標（如圖1所示）：2025 年，福建省鋰離子儲能電池的產業鏈產值為1000 億元，目標產能為30GWh，能量密度超過300Wh/kg，循環壽命超過1 萬次，電池成本低于0.8 元/Wh。2030 年，福建省鋰離子儲能電池的能量密度超過350Wh/kg，循環壽命超過1.5 萬次，電池成本低于0.6元/Wh。

圖1 鋰離子儲能電池技術路線

（二）鈉離子電池技術路線

1.研發重點

（1）原材料的制備

鈉離子電池的主要正極材料有層狀氧化物、普魯士藍（白）和聚陰離子材料等。層狀氧化物的缺點在于較快的可逆容量衰減、較差的空氣穩定性以及較低的倍率性能等；聚陰離子材料雖然具有結構穩定、循環壽命長等優勢，但是成本較高、能量密度性能較差。對于正極材料來說，提高工作電壓從而提升電池能量密度，是一種有效策略。

硬碳材料具有儲鈉比容量高、儲鈉電壓低、循環穩定等優勢，是當前首選的負極材料。但是在高倍率負極材料的制備方面仍有優化的空間。因此，設計和開發新的負極材料是提升負極材料性能的重要研究方向之一。

（2）電池管理系統

電池安全管理仍然是鈉電池需要突破的瓶頸。在電池管理系統的關鍵技術方面，鈉離子電池與鋰離子電池差異較小，對鈉電池進行充放電管理、均衡管理、熱管理，對SOX 進行精確估計，依然是鈉電池管理系統需要改進和突破的關鍵技術。

（3）電池性能測試

鈉離子儲能電池性能測試是保證電池安全使用的關鍵步驟。電池性能測試主要分為循環壽命測試、充放電性能測試、電池應用性能測試，其測試方法與鋰電池差異性較小。

相較于鋰離子電池而言，目前福建省關于鈉離子電池的相關安全測試設備和測試標準較少，主要測試企業和測試設備供應商較為缺乏，且對鈉電池安全性的認識不全面，未形成完善的評價體系和測試標準。

2.發展目標

基于上述分析，提出以下發展目標（如圖2所示）：2025 年，福建省鈉離子儲能電池的產業鏈產值為300 億元，目標產能為10GWh，能量密度超過180Wh/kg，循環壽命超過6000 次，電池成本低于0.6 元/Wh。2030 年，福建省鈉離子儲能電池的產業鏈產值為400 億元，目標產能為20GWh，能量密度超過230Wh/kg，循環壽命超過1 萬次，電池成本低于0.4 元/Wh。

圖2 鈉離子儲能電池技術路線

三、儲能電池產業創新路徑

（一）科學布局，開發新型儲能電池材料

儲能電池的性能提升主要依靠新型儲能電池材料的研發，這對儲能電池的大規模應用至關重要。福建省應充分發揮寧德時代、廈鎢新能源等行業龍頭的帶頭作用，圍繞儲能鋰電池，針對電池正負極材料、隔膜及電解液等關鍵核心技術，開展技術專項攻關。通過材料改性、研發新型添加劑等手段，提高電池材料性能，進一步提高儲能鋰電池性能，降低成本。

因鋰礦資源有限等問題，需探索開發新型儲能電池，因此在發展鋰離子電池的同時，協同推進鈉離子電池關鍵技術攻關。發揮寧德時代在鈉離子電池領域的現有技術優勢，開展鈉離子電池電化學機理研究，探索研發不同材料體系，通過研發創新性材料，提高鈉離子電池循環壽命。推動鈉離子電池與鋰離子電池產業互補發展，與鋰離子電池相互補充、相互支撐，降低關鍵礦產資源依賴度，突破電化學儲能成本瓶頸。

（二）因地制宜，優化產業布局

依據福建省的地域特點、能源發展情況等，在風電、核電、漁業供電和分布式光伏等領域配置儲能。福建丘陵多、平原少，許多地方地多人稀，應結合國家政策，大力支持發展分布式光伏儲能，加大光儲一體化建設，逐步深入光伏電站與新能源儲能企業合作。

充分發揮福建省光能、風能等資源優勢，依托福建省產業基礎，統籌考慮環境承載能力，打造和升級儲能電池產業集群。南平、三明、龍巖等地區石墨、氟新材料資源充裕，寧德時代全產業鏈技術較為完善，廈門儲能電池產業布局逐漸深入。福建省需要依托本省產業優勢，充分利用南平、三明、龍巖等地區的生產資源基礎，充分發揮廈門、寧德等國家級和省級高新技術產業基地的引領作用，通過人才引進等，逐步將技術向園區、基地集中。鼓勵寧德建成世界鋰電之都，在寧德時代龍頭企業帶領作用下，逐步在漳灣、七都等工業重鎮布局更多小微園區，引進更多產業鏈配套企業，大力發展儲能電池產業。

（三）強化企業研發創新能力

持續創新是產品質量提升的關鍵，也是企業在市場競爭中的重要后備支撐。隨著儲能電池下游應用領域需求增長，推動儲能電池的安全性、能量密度、循環能力等性能提升的要求越來越高，這需要相關企業大膽革新，強化企業的研發創新能力，促使儲能電池技術不斷進步。福建省儲能電池企業要始終以客戶為導向，持續加大研發投入，提高產品核心競爭力。

（四）探索多種儲能商業模式

探索共享儲能模式，提高儲能電站利用率，激勵新能源電站以多種形式配置儲能。在用戶側，探索儲能聚合應用，鼓勵分散式儲能設施的聚合利用，發揮對負荷削峰填谷作用。對大規模的儲能設施進行分散，對小規模的儲能設施進行聚合，參與需求側響應，創新能源負荷雙向互動。創新投資運營模式，鼓勵發電企業、獨立儲能運營商聯合投資新型儲能項目，通過市場化方式合理分配收益。

（五）加強基礎研究和人才培養

為了研發更安全、成本低、長壽命的儲能電池，建議福建省內企業、高校以基礎材料和反應機理為出發點，加大對原材料、電芯、管理系統等相關基礎研究，持續進行理論和技術上的創新。加強福建省各高校中電化學電池、新能源綜合利用、電力運行與控制等相關領域專業的人才培養，為福建省內儲能電池企業輸送一批具有持續創新能力、創新意識和高穩定的優秀人才。同時，各企業也需要重視儲能電池領域科學家和工程師的培養力度，為提升福建省儲能電池產業競爭力搭建人才“蓄水池”。