序言
在这份报告中，我们总结了2022年全球电池行业最重要的进展。该报告旨在提供有关电池研究，产业，人才
和政策的当前状况，并希望以此促进电池领域更多更深入的交流，追踪其发展轨迹，并对未来进行合理预测。
本报告主要囊括以下部分:
第一部分：产业 电池开发和制造的商业里程碑
第二部分：科研 基础电池科学的学术突破
第三部分：人才 供应、需求和对该领域从业人才的见解
第四部分：政策 政府目标、激励措施、法规及其含义
第五部分：预测 未来一年电池行业的发展趋势
产业
2022 年是全球电池行业加速增长的一年—电动汽车的广泛普及继续推动对电池原材料和制造能力需求的不断增长。尽管宏观经济不振，电池行业规模仍增长484亿美元，募集资金从 2021 年的330亿美元增加到 2022 年的390亿美元。除了商业发展，全球政策制定者已将注意力转向国有化努力，例如：美国反通货膨胀法案 (IRA) 以史无前例的3690亿美元资金用于激励清洁能源和气候改善、欧洲法律和政策变化、印度电池和电池包激励措施等等。西方国家努力实现将关键原材料生产保留在国内以促进国内电池生产，同时东亚国家竭尽全力维持他们现有的市场地位。
2022年电池行业也面临诸多挑战，上市的电车公司、电池产品材料企业2022年表现不及大盘。电池价格20年来首次同比上涨7%，电池包平均价格上涨至138美元/kWh，这意味着实现电动汽车与燃油车同等成本的预期时间将推迟到 2026 年。生产制造方面的挑战主要体现在产能爬坡的停滞，加上设备、原材料、专业人员和制造专业知识的短缺，都在敦促人们更将清醒地审视当前。安全和可靠性相关的事故以及上述障碍减缓了商业化进程并耗尽了现金储备。
电池化学的发展已经改变了行业的焦点，主要的动作包括转向磷酸铁锂正极和在负极中使用更高的硅含量，而正极的优化和其它技术支持仍然是该领域商业研发和早期创业的焦点。
2022 年度事件
业界动态
汽车整车厂商 | 市场概览
电动乘用车今年继续受到了市场热捧。据估计，2022 年全球电动汽车销量占所有新车销量的 10-13%。诸如反通胀法案（IRA）和净零碳排放等一系列激励性政策措施的出台加速了从传统汽车向电动汽车的过渡。
汽车整车厂商 | 美国
汽车整车厂商 | 亚洲（不包括中国）
汽车整车厂商 | 中国
汽车整车厂商 | 欧盟
动力电池厂商 | 概览
2022 年，动力电池厂商加速扩大产能（约600-700 GWh[1,2,5,6]），以满足不断增长的市场需求（约 450 GWh），主要来自汽车整车厂商（电动汽车），当然也包括储能系统（ESS）和消费类电子等细分市场。
2022 年动力电池厂商趋势
2022 年，全球前六大动力电池厂商的锂电池产能约占全球产能的 82% 。
宁德时代仍然保持显著领先优势。2022 年上半年，宁德时代全球动力电池销量为 70.9 GWh，稳居行业第一，并计划进一步扩大其全球业务范围。
比亚迪不断挑战 LG 新能源，2022 年 7 月和 8 月，比亚迪动力电池装机量 2 次超越 LG 新能源。
加强与整车厂商的合作，确保电池关键原材料的供应，以及降低制造成本是 2022 年顶级电池厂商关注的几个重点领域。
技术
电芯材料体系发展路线图
电池化学体系路线图（2030年及以后）
电芯材料体系的权衡 (制造过程)
基于关键电池材料体系的制造过程
电芯材料体系的权衡 (指标表现)
电池关键材料电化学指标表现
电芯材料体系的权衡 (成本)
锂金属价格在2022年飙升，供应无法满足激增的需求，导致正极材料和电池成本大幅上升。
科研
概览
学术研究中的热点话题
正极 – 潜在的竞争者包括无钴正极和低镍正极，综合性能和稳定性，NMCA正极仍占主导地位。
负极 – 界面和微结构研究推动 Si 和 Gr 负极材料。
电解液 – 非液态，液态和固态电解质的研究均有进展。
固态电解质 – 更多的混合态电解质被研究。关于高分子，氧化物和硫化物优势的讨论继续进行。
锂金属 – 提高锂金属负极的性能，包括循环次数和安全的研究稳步推进。
硫化物 – 新电解液和电极设计的突破有限。
钠离子 – 钠离子电池研究受到关注。现在的挑战包括有限的正负极选择。
快充 – 特殊设计的电极和温度控制为高快充研究做好铺垫。
制造 – 现有的电池工厂内，基于量产和整合的研究正在被探索。
回收 – 低成本和低能耗的循环方法正在被研究，成为一个新的研究方向。预测未来会快速增长。
科研领域内的趋势
论文类型和引用的宏观趋势。
研究领域内的趋势
正极
NMC | 循环优化
有重要的研究表明LFP 有优于NMC的循环寿命。然而，Jeff Dahn课题组的工作表明与LFP相比，循环至3.65 V 和 3.8 V的NMC532电池表现出更好的库伦效率，较少的容量衰减和较高的能量密度。
在2022年的国际电池研讨会上，Dahn的NMC 电池已达到15,000次循环，且容量损失<5%。这使得选择使用高镍/低钴而不会在较高电压下遭受结构衰退，并为车到电网和二次寿命应用打开了思路。
NMC | 通过外部掺杂稳定高镍正极
NM(C)A 正极正朝着高镍含量方向发展。然而，LiNiO2 经历相变会导致颗粒开裂和容量衰减的有害相变。掺杂可抑制这类相变并稳定其长循环性能。
近期，两个研究小组开发了正交掺杂策略。Zhang等创建了一种Ni, Mn,Ti, Mg, Nb和Mo混合在过渡金属位点的高熵无钴层状。Wang等添加了一种元素镧，它实际上并没有掺杂到NMC811的晶格结构中，而是形成了类钙钛矿的La4Li[Ni,Mn,Co]O8作为共生的第二相。这两种策略都尽量减少了循环过程中的体积变化，并延长了循环寿命。
NMC | 通过涂层稳定高镍正极
表面涂层有效地抑制NMC和电解质之间的副反应，例如电解质分解、高压下的氧损失和过渡金属溶解。这些副作用会导致容量衰减、功率损失和安全风险。
在NMC811正极上溅射10nm的锂磷氮氧（LiPON）层，使得颗粒表面稳定并形成更均匀的CEI。此外，LiPON的HF清除能力可以抑制过渡金属溶解到电解质中。
研究人员发现，LiPON涂层包覆的正极的电池阻抗更低，循环寿命更长，安全性更好。他们展示了一个1.3 Ah的袋式电池，其能量密度为364 Wh kg–1 ，在C/2 工况下循环745次的容量保持率为80%。
LNMO | 高载量电极的干法涂敷
尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) 正极材料由于其高工作电压和无钴化学性质而引起了研究人员极大的兴趣。然而，严重的容量退化和较差的相间稳定性至今阻碍了其实际应用。
干法涂敷工艺，即在不使用溶剂基浆料的情况下制造正极，被证明能够使高负载电极（高达 9.5 mAh/cm2）具有比溶剂基浆料电极更好的长循环性能。性能改进的原因是减少了与电解质的寄生反应，高分散、互连的电子渗透网络以及稳固的机械性能。载量为3 mAh/cm2 的电极在C/3倍率下经过1000次循环后展示出99.96%的平均库伦效率。
无序岩盐 | 利用阴离子氧化还原获得高能量密度
具有无序岩盐结构的富锂化合物为锂运输提供了渗透途径。过量的锂还能够实现比传统的Li(Ni,Mn,Co)O2 层状材料更高的容量。与几乎所有电极材料一样，锂嵌入和脱出过程中的体积变化会导致无序岩盐材料中的颗粒开裂和容量衰退。
加州大学伯克利分校的研究人员发现了一种无序岩盐结构的混合阳离子和混合阴离子化合物，其充电或放电至200mAh/g时体积变化小于1%。
几个月后，一个国际团队发现了一种体积变化小于0.01%的无序岩盐材料。
无序岩盐 | 局部结构域
在无序岩盐结构的理想化模型中，锂和过渡金属离子随机占据每个阳离子位点，使其各向同性（即在所有方向上都相同）。拉曼光谱中，在完全各向同性的立方结构中是没信号的。
来自新墨西哥大学和NTNU的一个团队证明具有与无序岩盐结构对应的XRD峰的 Li1+xNbxMn1–2xO2 和 Li1+xNbxFe1–2xO2确实存在拉曼信号。无序岩盐相中的层状畴可以解释其结果。
具有1:1 Li:过渡金属比的层状化合物如LCO和NMC在层之间具有天然锂扩散面。无序岩盐不具有锂扩散路径，除非锂与过渡金属的比率大于1（接近1.2）。重要的是，作者注意到，即使存在层状畴，离子传输仍需要锂过量成分。
富锂和富锰 | 利用阴离子氧化还原获得高能量密度
富锂和富锰（LMR）层状正极与无序岩盐相似，因为它们含有可以去除的过量锂，从而产生高容量。然而，在LMR正极中，仍有不同的锂层，过量的锂仅进入过渡金属层。
最近的一篇论文显示了LMR中不同的结构演变机制与充电/放电速率的关系。作者认为，快速充电阻碍后续锂化，而缓慢充电促进锂扩散。
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