高鹄新能源研究：从底层材料创新看新一代电池
从农业文明起，人类陆续经历了生物质能时代、化石能源时代，而今我们已步入以风光电氢为代表的可再生能源新时代。高鹄资本作为中国领先的新经济投行，长期关注能源革命带来的产业变革机遇。在深入产业链调研与分析后，高鹄团队推出新能源产业专题系列研究，将就电池、光伏、氢能、储能等重点能源赛道陆续输出我们的洞见与思考。
作为新能源专题系列研究的第一篇，本文将主要分享我们对于新一代电池材料技术的观点，包括五种新材料的基本概况、技术前景、产业应用情况以及整体投资建议。高鹄团队希望借此文与产业内的企业家与投资人进行交流，也期待后续的系列文章能够引发大家更多的共鸣与思考，从而产生更深入的探讨。
前言：
电池是新能源汽车的 " 心脏 "，也是我国达成双碳目标的关键。随着技术迭代、成本降低，电池的能力边界在逐步扩大，正持续开辟储能等新场景。但目前阶段，电池性能仍有广阔的提升空间。" 一代材料、一代产业 "，底层材料创新是驱动电池产业发展的重要动力之一。高鹄团队重点关注电池正极、负极、电解质等领域的新一代材料，以及由此衍生的投资机会。
根据公开资料，宁德时代、比亚迪、欣旺达、国轩高科、蜂巢能源等动力电池巨头均在积极布局新型电池材料，包括固态电池、钠离子电池等。另一方面，该领域的创业公司百花齐放，多种技术路线齐头并进。行业正迎来爆发期，如何才能把握其中的投资机遇？
高鹄团队认为，电池领域创新的两条主线是提升能量密度和降低成本，同时需综合考虑循环寿命、安全性等多个维度。鉴于对这些维度的思考，未来 5-10 年内，固态电解质、磷酸锰铁锂、富锂锰基、硅基负极、钠离子电池等新型材料的商业化应用将具有极大潜力。
下游丰富的应用场景将衍生出多样化的需求：固态电解质、富锂锰基等高比能的材料有望率先在高端电动车等场景落地；而钠离子电池等低成本的路线则有望满足电动两轮车、储能等场景的要求。因此高鹄团队判断，未来电池领域将会呈现多种技术路线共存的局面。
接下来，我们将从电池基本原理、优劣势、发展路线及未来机遇与挑战等方面，分别对这五类新型电池材料进行研究分析。
固态电池
顾名思义，固态电池的电解质为固态，而传统锂电池使用液态电解质。传统的液态锂电池被称为 " 摇椅式电池 "，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为液态电解质，锂离子在电解液中迁移，来完成正负极间的穿梭，实现充放电。而固态电池与传统锂业态锂电池在工作原理上并无本质区别，只是在固态电池中锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。
但两者相比，固态电池具有以下优势：
首先，安全性更好。传统锂离子电池的电解质通常为有机电解液，当出现过充、短路等异常现象时，电解液容易发热，带来自燃甚至爆炸的危险。而固态电解质具有绝缘性好、不易燃、不挥发的特点，即使发生了形变，也不会导致电解质外漏。
其次，能量密度更高。一般认为，液态锂电的能量密度上限在 300-350Wh/kg，难以满足 350Wh/kg 以上的高能量密度发展目标。与传统液态锂电池相比，得益于更高的电化学窗口，固态电池可以匹配高能正极材料和金属锂负极，其理论能量密度更高。
除了安全性好和能量密度高，固态电池还具备多种优势，例如其不需要电解液和隔膜、可简化封装与冷却系统等，使整体电池包的重量和体积得以缩减，提升了续航能力。因此，业界主流观点认为，液态电解质向固态演进是大势所趋。
然而，液态至固态的演进并非一蹴而就。固态电池的技术发展将采用逐步颠覆策略，液态电解质含量逐步下降，经历凝胶态、半固态、准固态等阶段，最终达到全固态。电池负极将逐步替换成金属锂片，电池能量密度有望逐步提升至 500Wh/kg，电池工作温度范围扩大三倍以上。
目前，固态电解质主要有三大技术路线：
聚合物固态电解质最早实现商业化，但存在高成本和低电导率等明显缺点。
氧化物固态电解质各方面性能较为均衡，目前进展较快。
硫化物固态电解质电导率较高，但研究难度大，如何保持高稳定性是一大挑战。
虽然固态电池已初露曙光，但其大规模商业化应用仍面临一定的技术瓶颈，例如：
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