電池日歷壽命提升的卡點在哪？

我認為日歷壽命的提升主要有補鋰劑等材料、液冷系統、BMS 等三大卡點。

1.卡點一：補鋰等材料

補鋰成為改善電池衰減第一階段重點，此時 LLI（鋰損失）往往是衰減原因。從補鋰劑來看， 正極和負極補鋰均可以。負極補鋰技術的流程復雜、有安全風險等問題，正極補鋰劑可以直 接通過在正極漿料的制漿過程中加入，應用較為廣泛。一般來說，對鋰電池進行補鋰，鋰電 池能量密度可提升約 5%，循環壽命則有望提升 50%-200%。根據相關企業數據，提高正極 補鋰劑 LNO 的添加量至 3%，可實現循環壽命超過 10000 周，甚至達到 12000 周。

正極補鋰劑主要有富鋰鎳酸鋰、鐵酸鋰以及富鋰錳基三種。補鋰容量來看，富鋰鐵酸鋰超過 600mAh/g，鎳酸鋰補鋰容量約 270mAh/g。根據 GGII，從單位補鋰成本看，富鋰鐵酸鋰可 以達到 4.1Ah/元，其余兩種材料僅僅約 1.5Ah/元，差距超過 2 倍；從安全性看，富鋰鐵酸鋰 補鋰不會產氣，安全性較另外二種更好。 對于補鋰劑卡點的解決方案，一方面在于成本下行，一方面在于性能改善。2022 年國內正 極補鋰劑 2022 年出貨約 2500 噸，根據 GGII 統計，截止 2023 年產能超 2 萬噸。 一、從價格上看，伴隨產能的釋放和降本手段使用，價格有望逐步下行。根據我們的測算， 按照補鋰劑 40 萬元/噸價格假設，正極 2%添加量，會提升電池組成本 4%（對應 0.018 元 /wh 成本提升）。按照我們對基準假設下的儲能日歷壽命的測算，預計 5 年日歷壽命的提升 同時電池成本上行在 0.06 元/wh 以內是經濟性平衡狀態（按照度電成本 0.45 元/wh 測算）。 補鋰劑的降本取決于未來規模化效應和工藝等進步，尤其是碳酸鋰價格從此前的高位逐步下 滑，帶動近些年補鋰劑成本的下行。我們考慮合適利潤率，測算了典型正極補鋰劑成本中長 期價格或將在 20-30 萬/噸（假設碳酸鋰價格 10 萬元/噸），在 2%添加下對應 2025 年鐵鋰 電池組成本提升是鐵酸鋰和鎳酸鋰分別為 1.8%、2.5%（補鋰劑本身可以貢獻少部分可逆容 量未考慮）。

二、從性能上看，鐵酸鋰等材料仍有改善空間，比如鐵酸鋰在兩方面仍有改進空間；1）生產 工藝不完善，生產成本較高；2）鐵酸鋰容易吸水，對鋰電池生產線的濕度控制要求極高，需 要產線所在空間具備-50℃以下露點。

除了補鋰劑，在電解液等體系上往往也需要改進。從國內電池企業相關論文看，在電解液添 加劑等角度也進行創新，根據 2025 年寧德時代發布的論文，提出了一種新的電解液配方來 實現較高鋰金屬電池循環性；同時寧德時代也在推進電解液添加劑方向的合作等，2025 年 5 月份公司與日本三菱化學及子公司 MUIS 簽署基于二氟磷酸鹽的正極界面控制技術（MP1 技術）專利許可協議。二氟磷酸鹽類材料可為鋰離子電池電解液添加劑，通過優化電極界面 膜和抑制副反應顯著提升電池綜合性能；其能在正負極表面形成低阻抗保護層，減少電解液 分解和電極腐蝕，大幅延長循環壽命等。 電解液添加劑 DTD（硫酸乙烯酯）等提升電池循環性材料已進入產業化。 1）學術論文上看：根據和特斯拉合作的 J R. Dahn 團隊相關論文，在含 2% VC + 1% DTD 添加劑時，在 20℃下預測有 25 年壽命。且其使用 2wt %的 VC+1 wt%的 DTD 作為添加劑 相比 1% LFO 電池循環性明顯提升。 2）從產業化上看：天賜材料、新宙邦、石大勝華等企業均有所布局 DTD 產能，僅這三家企 業不完全統計產能超 1 萬噸。 從生產工藝上看，一般的氧化還原法是以二氯亞砜酯與無水 乙二醇水為主要原料，生成中間體亞硫酸乙烯酯 ES，再生成 DTD。而 DTD 原材料之一的氯化亞砜主要下游是三氯蔗糖、LIFSI 等。伴隨相關產能的擴張，未來 DTD 等為代表的電解 液添加劑價格的下跌有望帶動滲透率的提升，促進電池日歷壽命的提升。

2.卡點二：液冷系統

溫度等要素限制了日歷壽命的提升，液冷替代風冷成為關鍵。儲能系統中，大量電池在有限 空間內緊密排列，容易造成熱量的快速積累，導致局部溫度過高，電池間溫差過大，使得電 池柜存在嚴重的溫度不一致問題，從而加速電池衰老。根據 Motloch 等研究，在 30-40℃工 作范圍內，溫度每升高 1℃，鋰電池壽命就會減少約 2 個月，同時發現電池和電池組溫度梯 度要低于 5℃。液冷方案相比風冷可以實現較好的溫度管理。

政策上，2025 年 8 月即將實施的強制性 GB 44240-2024《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池 組安全要求》也將驅動儲能散熱能效的提升。 本次擬實施的國標首次將儲能鋰電池安全要求從“推薦性”升級為“強制性”，涵蓋電芯振動、加 速沖擊、淺刺、強制放電等 23 項嚴苛測試，要求儲能鋰電池在更嚴苛的應用場景下不起火、 不爆炸。除了材料本身帶動儲能電池安全性的提升，液冷系統也會促進安全性的提升。 性能上，液冷較風冷更位于電池最佳溫度運行區間，且系統溫差更小。 1）液冷運行溫區間合適：根據相關企業數據，風冷系統運行時溫度約為 31-38℃，液冷系統 參考廠商是 30℃（正常電池最佳運行溫度為 30-35℃）。經試驗研究，為了達到相同的電池 平均溫度，風冷需要比液冷高 2-3 倍的能耗。 2）液冷溫差控制小：典型風冷系統溫差在 7℃，液冷一般在 3-5℃。一項國外機構的測試表 明，在相同入口溫度和極限風速及流速下，風冷系統可以將溫差控制在 5-10°C，而采用液冷 系統則可將溫差降低至 2-3°C，并有望將電池的使用壽命延長 2 年以上。以新能安發布的 UniC 系列產品為例，搭載了智能液冷溫控系統，將儲能系統全生命周期溫差控制在 3℃以 內，相較于傳統儲能系統的溫控系統 5℃左右溫差，可以實現全生命周期延長 1.6 年壽命。

從液冷的技術發展趨勢上看，或將從此前的風冷到冷板式液冷，再到未來的浸沒式液冷，對 溫度的控制精度逐步提升。浸沒式液冷是將電池完全浸入絕緣冷卻液，通過液體直接接觸電 池實現高效熱傳導，也能在電池熱失控時快速抑制火情，一般可以使系統溫差≤2℃，該方 案成本較貴。根據高工儲能，浸沒式液冷成本略高于冷板式液冷，但浸沒式液冷能夠提升電 池約 30%壽命，全生命周期的總體收益優于風冷和冷板式液冷方案，浸沒式液冷方案在工商 業儲能上有所應用。

成本上，儲能液冷相比風冷貴，基于對性能上壽命的提升效果，產業界已從風冷轉變為液冷 方案，當前液冷系統在大容量系統中已經成為主流。從成本上看，根據相關數據，液冷系統 約 1 億元/GWh，風冷約 0.3 億元/GWh。以科華數能 S3 液冷儲能系統為例，相較于風冷系 統，散熱功耗降低超過 30%，LCOS 可降低 15%。從液冷成本構成上看，主要包括液冷主 機、液冷板等，伴隨著規模化，未來液冷系統成本或將繼續有下行空間。2022 年液冷約為 45%滲透率，目前液冷基本成為主流產品標配。 總的看，未來液冷系統能效的繼續提升和成本的下行有望帶動儲能電池日歷壽命的繼續提升。

3.卡點三：BMS

BMS 被稱為電池系統的大腦和神經系統，主要功能是評估充電狀態（SOC）、容量、功能狀 態（SOF）和健康狀態（SOH）等。作為電池管理的核心影響著日歷壽命，這往往依賴于對 衰減機理的探究后的算法擬合。BMS 等系統本質上是依賴于此前對衰減機理的探究，不同的 電池企業 BMS 程序參數有所不同。在新能源車領域，特斯拉也憑借優秀的 BMS 水平形成較 高的電池的管理能力，從而增強其競爭力。 從國家標準上看，2023 版國標《電力儲能用電池管理系統》（GB/T 34131-2023）在 2023 年 10 月 1 日正式實施，相比 2017 版本，對電流、電壓、溫度的采集誤差和采樣周期進行了 “精細化”和“科學化”的規定。此外，新國標將 BMS 的運行環境溫度由 0-45℃修訂為-20-65℃； SOE 最大允許誤差由 8%修訂為 5%；平均無故障工作時間由不少于 40000h 修訂為不少于 20000h，運行壽命不低于 10 年。考慮到該國標為推薦標準，其規定的技術參數也有較大的 產業化意義。 總的看，伴隨著算法模型等的逐步完善，有望帶動 BMS 精度繼續提升，更貼合電池的實際 衰減機理，延緩其衰減，促進電池日歷壽命提升，最終達到推動儲能電站經濟性的快速到來。