完美电竞阅读提示：本篇研究大概2.4万字（包括上中下三篇），全文阅读完大致需要2个小时，内容主要包括：

　　上篇：重点介绍发电端中的光伏发电材料、光热发电材料产业情况，包括产业价值链、产业生命周期、产业竞争格局、产业变革力量以及代表公司。

　　中篇：重点介绍发电端中的风力发电材料产业情况，同样包括产业价值链，产业竞争格局以及代表公司等。

　　下篇：从储电端用电端介绍电化学储能及动力电池材料、储氢及氢燃料电池材料。

　　云悦观点1：随着我国国家能源安全的战略实施，以及全世界对便宜和无尽能源的不懈追求，在很长一段时间内，新能源材料都将会是一个万亿级的大市场。

　　云悦观点2：无论是在发电端、储能端、用能端，都在追求更便宜，更安全，更轻便的方式，工艺创新，材料创新是这个行业永恒的主题，不断带来新的机会点。

　　云悦观点3：发电端，钙钛矿太阳能电池，光热发电，将会带来更廉价和稳定的能源。在储能端，氢能源将逐步得到重视。随着固态电池技术的逐步成熟，更多的正极负极材料的应用，在动力电池方面也会创造更多的机会。

　　电池产业链主要包括上游原材料、中游电芯模组厂商和下游应用领域。上游原材料分为基础原材料（包括各种金属和非金属原材料）和电池原材料（包括正极、负极、隔膜和电解液等）。中游是电芯模组厂商，使用上游材料生产不同规格、容量的锂离子电芯产品。下游应用包括动力领域、消费电子产品和储能领域等。

　　在动力电池领域，三元材料和磷酸铁锂是目前常用的正极材料，它们的物理化学结构差异，导致了电池性能差别和不同的应用领域。

　　正极材料对电池性能至关重要。锂离子电池通过锂离子的脱嵌和过渡金属的氧化还原反应实现化学能和电能转换。正极材料的种类和性能直接影响电池的电压、能量密度、循环寿命和倍率性能等。磷酸铁锂的橄榄石结构使其具有高安全性和长寿命特性，因为在充放电过程中经历一个二相反应。而三元材料属于α-NaFeO2层状结构，镍含量越高，脱嵌Li+的数量增加，电池能量密度随之提高。然而，脱锂态的三元材料会与电解液发生副反应，因此在比能量方面表现出色，但其安全性能稍逊。

　　铁锂和三元材料各具优势，在不同应用场景中被广泛使用。磷酸铁锂的低成本、高安全和长寿命，使其适用于对能量密度要求较低但安全和寿命要求较高的场景，如商用车和储能领域。近年来，随着电池成组技术的提高，磷酸铁锂能量密度的不足得到改善，且成本和安全优势使其在乘用车领域的应用越来越广泛。三元材料的高比能优势，适用于需要高能量密度和客户体验的场景，如乘用车领域。根据镍含量不同，三元材料又分为低镍、中镍和高镍三个品类，随着镍含量的提升，能量密度显著提升。高镍三元主要应用于长续航的高端新能源乘用车，如特斯拉Model 3长续航版、蔚来ES6、小鹏P7等，而中镍三元主要应用于中低端新能源乘用车。

　　随着新能源汽车市场驱动转型，我国动力电池装机量稳步上升，同时动力电池的发展经历了两个阶段。第一阶段（2016-2019年）实行高能量密度倾斜的政策，三元材料因高比能表现占据市场主导地位；第二阶段（2020年至今）政策退坡，磷酸铁锂电池凭借性价比优势开始逆袭，2021年7月正式反超三元材料。磷酸铁锂逆袭的原因包括三个方面：政策方面, 补贴退坡带动成本压力增大，磷酸铁锂电池以低成本获得明显的性价比优势；新国标安全要求加码，磷酸铁锂的天然安全优势愈发凸显；供给方面，新型成组技术带动磷酸铁锂能量密度提升并拉动出货量增长；需求方面则由车型需求带动磷酸铁锂电池出货量爆发式增长，比如比亚迪汉EV、铁锂版Model 3/Y以及宏光Mini EV等。

　　磷酸锰铁锂是磷酸铁锂的升级方向，在短期内尚不适于作为正极材料主材。磷酸锰铁锂是磷酸铁锂和磷酸锰锂的结合物，继承了磷酸铁锂的高安全性和稳定性。虽然磷酸锰铁锂的理论容量与磷酸铁锂相同完美电竞，但它相对于Li/Li+的电极电势更高，达到4.1 V，远高于磷酸铁锂的3.4 V。同时它能在有机电解液体系的稳定电化学窗口以内工作，从而使得它的能量密度可提高约10~15%，这也是相对于磷酸铁锂的最大优势。不过，磷酸锰铁锂的电导率较低，而锰元素会溶出导致充放电能力差、循环寿命差等问题，因此短期内作为正极主材还不可见。尽管磷酸铁锂的市场占比已有所回暖，但在乘用车领域，高镍三元仍是主流。目前，市场份额最大的NCM523呈现下滑趋势，低镍三元市场份额逐年被压缩。相反，高镍NCM811占比持续增加。同时，部分企业在9系高镍、NCMA甚至无钴高镍等领域进行技术升级，但它们仍属于在高镍体系内的迭代。对于NCA，由于技术壁垒较高，国内企业在市场份额上占据较小的份额。

　　预计未来两年，磷酸铁锂的市场份额将继续回暖，占比预计稳定在50%~60%间，但在整个动力电池市场，特别是乘用车领域，高镍三元仍将占据重要地位。低镍三元将逐步淘汰，中镍三元市场份额将进一步减少，而高镍三元份额有望继续增长。预计未来，三元和磷酸铁锂将长时间共存。磷酸铁锂将利用其性价比和安全优势在储能、商用车和中低续航乘用车市场占据一席之地，而高镍三元则将凭借其高能量密度优势扩大在中高续航乘用车市场中的份额。在新能源车市场，高中低端乘用车对各项指标的敏感度不同，将实现分级消费。高续航版（≥600km）搭载高镍三元；中续航版（400＜x＜600km）搭载中镍三元；入门级/低续航版（≤500km）搭载磷酸铁锂。但是，由于车型定位、动力性能、快充性能和风阻系数等因素的差异，各种车型之间的动力电池选择差异还是存在的。

　　目前，磷酸铁锂市场集中度较高，龙头企业拥有明显的优势。其中，德方纳米2021年产量占国内总量的比重为22.8%，领先于其他企业，市场占有率上升了2.3%。2021年，国内前五大磷酸铁锂生产企业的产能占比为71.1%，但较2020年下降了6.7%。随着新能源汽车和储能产业的不断发展，磷酸铁锂的下游需求不断增加，同时，还有新的搅局者进入市场。目前，这些新搅局者主要分为两类企业：一类是拥有丰富正极材料开发经验和客户资源的三元正极材料企业，如厦钨新能、长远锂科、中伟股份等，但产能释放需要时间；另一类是大型化工企业，拥有制备磷酸铁锂材料制备所需的磷源和铁源的资源优势，但技术储备、客户拓展和产能释放仍需要时间。与此相比，国内三元正极材料市场竞争格局相对分散。根据2021年的市场数据，国内三元材料出货量市场份额的CR3为37.4%、CR5为56.3%，前几名公司的市占率差距不大。与锂电池中的其他材料相比，三元正极材料在市场集中度上仍有很大的提升空间。

　　预计高镍三元电池市场份额将持续增长。据鑫椤锂电数据显示，2021年国内高镍三元电池的销量占三元电池销量的39.8%，较2020年提高了近16.5%，尤其是在2021年9月，高镍三元电池的销量占比达到了46.6%。同时，高镍三元电池市场集中度高，CR3为88.7%，CR5为96.4%，远高于其他材料。长期技术路径规划显示，全球动力电池电芯的能量密度普遍将达到300 Wh/kg以上，因此高镍三元电池是目前必然的选择。高镍三元材料的市场占比有望进一步提高。

　　高镍化有望提高三元材料的市场集中度。高镍三元因其高克容量及对电池能量密度的提升作用而备受产业青睐。然而，在提高镍含量的同时，降低钴含量并保证材料结构稳定、电池安全性能和循环寿命仍是行业面临的挑战。这主要表现在两个方面：（1）技术壁垒。相较于传统三元材料，生产NCM811、NCA等高镍三元正极材料的技术门槛更高，需要更高的研发技术、更精细的生产管理以及更低的成本大规模量产。环境湿度、设备耐腐蚀和自动化水平对于高镍材料的生产也有更严格的要求。（2）品质认证壁垒。由于高镍材料是动力电池中最重要的原料之一，车企和动力电池企业对NCM811、NCA等高镍三元产品的认证测试程序更为复杂，需要进行长期产品性能测试以及对生产厂商的供货能力进行综合评估。整体认证周期需要2年以上。我们认为，高镍三元具有一定的市场进入壁垒，未来随着规模应用的扩大，市场份额有望向具备高镍三元技术优势的企业集中完美电竞。

　　在锂电池中，负极材料起着储存和释放能量的作用，对其首次库仑效率、循环性能和倍率性能等有着重要影响。主要有碳材料和非碳材料两类。碳材料包括天然石墨、人造石墨、复合石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳等，而非碳材料包括硅基材料、锡基材料、钛酸锂等。目前，石墨类负极材料由于价格低廉、循环性能及安全性能较好、比容量较高等性能均衡，在锂电池中最为主流。石墨类负极中，人造石墨采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成，避免了天然石墨的表面缺陷，首次效率与倍率性能较优，在动力领域的应用不断扩大。根据高工锂电数据统计，2020年中国负极材料出货量为36.5万吨，其中人造石墨出货量29.7万吨，占比高达81.3%。

　　目前市场上，高比容的硅基负极是最具潜力的技术方向。虽然石墨负极比容量可达到接近理论上限，但在高比能需求下已难以满足，需要替代材料。在众多新型高比容负极材料中，基于以下理由，硅基材料是较具开发潜力的类型：（1）理论比容量高，大约是石墨负极的十倍；（2）安全性能优良；（3）原材料丰富，具有低成本大规模生产的潜力。但纯硅负极单独应用存在以下问题：(1)体积膨胀过大容易导致粉碎与电极破坏；(2)首次效率较差、内阻增加和容量的迅速衰减；(3)导电性差，不利于电池容量有效释放；(4)工艺复杂。目前，通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式，已改善硅基负极的电化学性能，但仍需解决工艺复杂性等问题。

　　硅/碳复合负极技术持续发展，产品性能不断提升。当前，针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持SEI膜稳定和提高首次效率三个方面。优化的方法包括：（1）微观结构设计，通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅来改善电化学性能；（2）制备复合材料，如硅/碳复合负极可提高导电性和机械强度；（3）预锂化技术，能够延缓容量衰减，提高硅基负极性能。特斯拉、广汽和宁德时代等公司已将硅/碳复合负极应用于他们的电动车中，如特斯拉Model 3的负极容量提升至550mAh/g，广汽的方壳电芯能量密度达到275 Wh/kg，宁德时代的电芯比能量突破300 Wh/kg，这些成果有望推动电动车续航能力的进一步提升。

　　负极行业格局稳定，二线厂商份额提升。国内负极行业集中度较高，总体呈现“四大三小”的格局。“四大”为贝特瑞，上海杉杉，江西紫宸（璞泰来）和广东凯金，“三小”为尚太科技，中科星城和翔丰华。2021年全年负极CR4出货量占比为66.6%，相比2020年降低2.0 pct，主要原因系二线“三小”份额有所提升。负极材料头部厂商与下游头部动力电池厂商基本建立了较为深厚的业务合作关系，同时环评审批趋严限制了小厂的产能扩张，短期看目前的行业竞争格局将保持相对稳定。

　　电解液行业集中度不断提升，龙头企业不断抢占市场份额。2021国内电解液全年累计产量前三名厂商分别为天赐材料（市占率33.1%，较2020全年+3.8 pct），新宙邦（市占率18.2%，较2020全年+0.6 pct），国泰华荣（市占率15.7%，较2020全年+1.0 pct）。我们认为国内电解液市场集中度较高，并且电解液技术相对成熟，未来竞争格局变化不大。主要基于如下原因：（1）头部企业一体化布局，具有成本优势。原材料成本在电解液成本重占比近90%，长期来看，成本管控能力强的玩家才能长期生存，而龙头企业为了更好管控成本，逐步构建一体化布局。其中天赐材料是唯一打通“资源型原料提取-化工原材料制备-电解液生产”全产业链布局的龙头，而新宙邦也顺利完成了由电解液到上游所有化工原料制备的横向布局。因此两家企业在电解液行业具有较强的一体化经营实力，能弱化周期，控制成本，竞争力较强。（2）头部企业具有客户优势。电解液行业属于轻资产，强周期性产业，头部企业绑定海内外电池大客户而持续获得大规模订单，在需求爆发期更容易获得超额利润，充分享受下游需求爆发红利。（3）头部企业具有技术先发优势。电解液的技术核心在于新型锂盐和添加剂配方，伴随电池快充、高电压和高镍化等趋势，LiFSI等新型锂盐需求提升，龙头企业因为技术先发布局有望增强技术壁垒和产品附加值。

　　氢能源是我国新能源战略当中非常关键的一部分，简单来讲，电网所及，大部分是动力电池的阵地，但是在电网覆盖不了的地方，例如江河湖海，高山戈壁，寒冷地带，未来皆是氢燃料电池的天下。

　　氢是地球上能量密度最高的燃料，燃烧热值为每克142千焦，是天然气和汽油的2倍多，是酒精的5倍多。氢能以其自然储量丰富、清洁无毒、发热值高和可循环性好而成为各国能源发展的重要组成部分，也成为全球应对气候变化的重要途径和能源变革的重要方向。

　　氢气作为氢能的主要载体，其生产、存储、运输及应用技术及设备的开发是推动氢能产业发展的关键。然而氢气的高效存储一直受制于氢气低密度、高活性的物理化学特性限制而难以实现，因此，氢的“储存和运输” 是氢能产业链中的瓶颈问题。

　　在储氢实际应用中，安全和高密度储存是最重要的问题，其次为经济性和便利性。固态储氢具有最接近解决这些问题的特性，因此可提供重要的解决方案，原因在于：第一，它具有最高的体积储氢密度。以MgH2为例，其体积储氢密度可达110kg·m-3，是标准状态下氢气密度的1191倍、70MPa高压储氢的2.75倍、液氢的1.55倍。第二，它有很好的储氢安全性。储氢罐易密封，可在常温常压下储存氢气。在突发事件下，即使发生氢气泄漏，储罐也能自控式地降低氢气泄漏速度和泄漏量，从而为采取安全措施赢得宝贵时间。固态储氢本质上是储氢首要问题的最佳解决方案之一，可为氢能的高密度和高安全储运提供有力支持。

　　金属氢化物储氢材料已被广泛应用，包括稀土系（如LaNi5）、Ti-Zr-Mn系、钛铁系（如TiFe）、镁系和钛/锆系等储氢合金。这些材料能有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足，拥有大的体积储氢密度、易操作、运输方便、低成本、高安全性等特点，特别适用于体积要求严格苛刻的氢气应用场所。

　　目前，稀土系储氢材料的生产工艺最为成熟，产业规模也最大，因此是实现氢能产业化关键技术手段之一。

　　金属固态储氢是指采用氢气和金属或者合金形成氢化合物来储存氢气的技术。常用的储氢合金可分为：A2B型、AB型、AB5型、AB2型与AB3.0-3.5型等。其中金属A一般为镁（Mg）、锆（Zr）、钛（Ti）、稀土元素（RE），金属B一般为Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Al等。常温或加压条件下，氢气和金属或合金反应，而升温降压后，氢气又可以可逆释放。金属合金储氢能耗仅为液化储氢的1/5，体积能量密度超过气态和液态储氢技术的3倍，因此极具应用潜力。但重量密度低、价格昂贵和材料易中毒等问题仍亟待突破。

　　稀土储氢合金从结构上主要分为两类：LaNi5型储氢合金（AB5型）和La-Mg-Ni超晶格储氢合金（AB3型、A2B7型）。目前已实现商业化应用的主要是La-Ni系AB5和La-Mg-Ni系A2B7两种类型，用于镍氢电池或储氢装置。镍氢电池具有环境友好、快速充放电、低成本、宽温区（零下40摄氏度至70摄氏度）使用的良好特性，且能在快速充放电过程中保持性能的相对稳定，在抗震、防水防热、无毒害物质产生方面具有更高的安全性。储氢装置因体积储氢密度高，可用于大规模固定式或移动式氢气储存领域（如加氢站、叉车、自行车等）。

　　目前研究最多且产业化前景较好的金属氢化物是镁基氢化物MgH2，这得益于金属元素镁的储量较为丰富、材料成本低，质量分数小，重量轻，便于运输，并且对环境非常友好。镁合金材料除了储运氢量非常大之外还有一个显著的特点，就是可以净化氢气中的一氧化碳和硫化物等杂质，降低了三个数量级的浓度。

　　虽然镁基氢化物MgH2的储氢容量高，但其吸放氢反应无论是从热力学还是动力学上都有很大的困难，这是产业化应用的两个最大瓶颈。

　　钛系储氢合金主要以AB型的TiFe合金和AB2型的Ti-Zr-Mn为代表。二者的吸氢量都在1.8%至2.0%，储氢量较为可观，且生产制备、成本性能比均适中，是目前最成熟的可直接应用到固态贮氢装置的合金类型。

　　TiFe储氢合金成本低、易制取，但是活化条件苛刻，需要在高温高压下完成（200至400摄氏度，5至10MPa），且生成致密的TiO2层而很难被活化，活化后极易与空气中的O2、CO2、H2O等杂质气体接触并丧失吸放氢活性。

　　Ti-Zr-Mn储氢合金作为室温条件下能够可逆吸放氢的合金材料，其较高储氢容量是其有望作为固态储氢技术应用的主要原因。除吸氢量大以外，成本相对较低，吸放氢的平衡压力范围更广，适合较多场景使用。缺点是制造工艺较难，且填装密度（松装及振实密度）低，与稀土系AB5型储氢合金相比均显著降低，因此其在固态储氢装置中所发挥的性能参数与稀土系AB5型储氢合金相当。

　　固态储氢领域技术门槛高且资金需求巨大，因此大多以企业与前沿院校、优势企业合作形式推进布局，通过成立技术攻关平台、示范项目等形式抢占先机。有研科技集团有研工程技术研究院成为固态储氢产业发展的有力推进企业，已先后与圣元环保、氢枫能源、佳华利道、鸿达兴业等氢能企业合作，加速固态储氢关键技术突破和成果孵化转化。固态储氢整体虽然处于研发示范的早期阶段，但在近年已有大巴车、卡车、冷藏车、备用电源等实现以固态储氢为能源供应，2022年，固态储氢项目已超过两位数。国内多家企业已建立起材料及产业化项目产线，如氢储能源、镁源动力、安泰创明、北京浩运等采用镁基或钛基材料固态储氢路线。需要注意的是，固态储氢罐重量较大，限缩了终端应用领域。未来，固态储氢将可能成为大规模储能的选择，不仅可以作为建筑热电联供电源、微网的可靠电源和移动基站的备用电源，更可以在长期存储时保持稳定并快速进行电能调峰，同时固态储氢罐还可作为一款应用产品，用于销售和补能替换。

　　市场需求推动企业布局，随着氢能应用在规模和场景上的快速扩张，固态储氢技术有望凭借其高密度、高安全性的特点，成为氢能企业研发布局热点。

　　加氢站领军企业厚普股份跑步入场布局固态储氢。厚普股份于2019年开始固态储氢技术研究，2022年与四川大学合作，共同完成公司首个光伏—制氢—氢储能（固态储氢）—加注—发电一体化的耦合类项目。圣元能源集团、正能集团、氢枫能源、滨华氢能源四方共同签署《镁基固态储氢战略合作协议》重点在制氢、镁基固态储运氢、氢能源应用场景、加氢站建设、氢能源应用闭环上加强全方位战略合作。

　　氢枫能源联合上海交通大学材料学院院士团队，融合澳大利亚昆士兰大学研究成果，投建全球首条千吨级智能化、自动化镁基固态储氢材料生产线已初步完成，形成一定镁基固态储氢规模生产能力。同时，进一步探索镁基固态储氢产品在储能、SOFC等领域的应用，稳步拓展市场规模。

　　稀土储氢材料是目前最具应用条件、生产工艺最为成熟和具有一定产业规模化的固态储氢材料，已成为氢能实现产业化过程中一项关键核心技术。研究开发具有自主知识产权的新型储能装置用新型高容量稀土储氢合金产品，为风力发电、太阳能光伏发电等新能源发电用高安全性高密度固态储氢装置及系统的研发生产提供材料支撑，也是拥有固态储氢领域自主知识产权的必由之路。总之，新型高容量稀土储氢合金作为先进储能材料及新型储能装置用固态储氢材料具有巨大的应用市场。

　　对于金属氢化物储氢技术在大规模风、光电储能中的应用，另一个障碍是成本过高。目前储氢材料主要采用LaNi5体系，近几年，由于镍价格较高是其成本过高的一个重要原因。开发利用高丰度稀土并采用其他金属替换减少Ni用量的储氢材料，不但有利于储能成本降低，促进规模化应用，而且将在一定程度上缓解镧铈应用不足、镨钕供应紧张的局面。开发使用轻稀土资源的新型高容量稀土储氢合金先进储能材料对我国稀土产业的平衡发展和推动我国轻稀土资源利用具有重要的意义。

　　低成本稀土储氢材料和装置在规模储能、分布式发电和燃料电池叉车等领域展现出较强的技术和经济竞争力，具有极大的应用潜力。开发针对新型稀土储氢材料的储氢系统，需要关注传热传质计算模拟和性能优化，以及储氢系统与燃料电池系统综合热管理和能效利用。

　　2021年3月，日产汽车宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池汽车的计划，集中精力发展电动汽车。2021年8月，本田汽车宣布终止氢燃料电池汽车Clarity Fuel Cell的生产。有传言称丰田也放弃了氢燃料电池。如日本三大车企都停止氢燃料电池研发，就相当于日本放弃了氢能源汽车路线。不过，即使日产、本田都官宣了停止氢燃料电池研发，但是否完全放弃我们不得而知。特别是丰田汽车，在氢燃料电池研发上已深耕多年，截至2019年，全球83%的氢能源专利属于日本企业，其中丰田占比高达48%。华为引领5G技术，也才拥有5G约20%的专利。

　　日本对氢能源专利的垄断局面，迫使中美欧车企不得不放弃该技术路线，因为明显会被掐脖子，而日本本土市场小，凭一己之力根本撑不起氢能源车的整个产业链，在产业生态上与纯电动的距离越来越大，最终迫使日本停止氢燃料电池车路线。

　　氢能源燃料电池的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，所以是非常清洁的能源，有着不可比拟的优势，随着技术的进步，更多的专利被申请，氢燃料电池发动机将逐步在市场赢得一席之地。

　　氢燃料电池与常见的锂电池不同，系统更为复杂，主要由电堆和系统部件（空压机、增湿器、氢循环泵完美电竞、氢瓶）组成。电堆是整个电池系统的核心，是电池单体以串联方式层叠组合而成。电池单体则是由膜电极、双极板以及外壳组合而成。近年来，氢燃料电池新材料研究集中在膜电极和双极板方面，氢燃料电池材料体系及部分相关前沿研究如图 1 所示。

　　膜电极是氢燃料电池系统的核心组件，通常由阴极扩散层、阴极催化剂层、电解质膜、阳极催化剂层和阳极气扩散层组成，直接决定了氢燃料电池的功率密度、耐久性和使用寿命。

　　质子交换膜的材料需要满足起到质子传导和阻隔燃料的要求，一般是能够传导质子的聚合物。PEM作为氢燃料电池核心部件，其质量好坏直接影响电池的使用寿命。

　　全氟磺酸质子交换膜当前应用最多，但是具有原材料成本高、高温无法操作、对环境有害等缺点，未来应致力于开发高性价比、高性能的新型非氟质子交换膜。由咪唑、三氮唑、四氮唑等含氮杂环类化合物制得的质子交换膜在低湿甚至无水的情况下仍具有良好的质子传导能力和化学稳定性等优点，在质子交换膜中有非常好的应用前景，因此应进一步开展氮杂环类化合物的研究和开发。

　　在氢燃料电池的电堆中，电极上氢的氧化反应和氧的还原反应过程主要受催化剂控制。催化剂是影响氢燃料电池活化极化的主要因素，被视为氢燃料电池的关键材料，决定着氢燃料电池汽车的整车性能和使用经济性。

　　根据活性组分不同，催化剂主要分为铂（Pt）基催化剂和非铂（Pt-Free）基催化剂两大类。铂具有良好的分子吸附和解离特性，铂基催化剂是目前唯一一类成功进行商业化的催化剂，其中应用最广的是铂碳（Pt/C）催化剂以及新一代铂钴（Pt/Co）合金催化剂。非铂催化剂则主要包括其他贵金属催化剂、非贵金属催化剂、非金属催化剂等，但在催化活性和稳定性方面仍与铂基催化剂存在较大差距。

　　气体扩散层起到将反应气体传递到催化层，同时将生成的水排出的作用。反应气体的传质和水排出直接影响着膜电极的性能，因为不良的传质容易造成膜电极饥饿或者水淹现象。GDL通常是由碳纤维编织纸或碳纤维无纺纸制成，碳纸的基材来源于碳纤维，把碳纤维做成碳纸才是核心的难点所在。

　　按照双极板类型不同，燃料电池电堆可分为石墨板电堆和金属板电堆还有复合双极板。石墨板电堆的优势在于耐腐蚀，寿命长，金属板电堆的主要优点在于功率密度高，因此，目前市面上的大功率电堆以金属板电堆为主，主要应用于乘用车，中小功率电堆以石墨板电堆为主，主要面向于商用车。

　　石墨材料最早被利用来制造双极板，包括人造石墨和天然石墨两种。石墨在燃料电池工作环境下具有优异的耐蚀性、高化学稳定性以及良好的导电性，同时对催化剂和膜不产生污染。这些优点使石墨材料成为一种很好的制造双极板的原料，其流道一般采用机加工方式生产。但石墨本质上具有较低的弯曲强度，并且容易发生断裂，同时容易产生缺陷，造成石墨板漏气。所以机加工的石墨板需要通过后处理过程如浸渍树脂来防止气体渗透。因此，成本高、机械性能和工艺性差对石墨板而言是主要的技术瓶颈。尽管如此，石墨双极板仍然是目前燃料电池市场的主流，在燃料电池公交车和物流车上广泛使用

　　金属双极板具有优异的导电、导热性能、机械加工性、致密性，同时具备强度高、阻气性好等优势，可以为乘用车提供良好的动力密度、低温（-40℃）启动保障，并且适合大批量低成本生产。

　　基质材料的不同，极板复合材料可主要包括碳/碳复合材料（确切来讲，碳/石墨）、金属/碳复合材料、热塑性石墨复合材料和热固性石墨复合材料。其主要挑战是如何在导电性和机械性能之间获得最佳的平衡。这主要受填料和基质的比例影响。至于导电性，则需要设计与制造合理的复合板显示出与石墨板相当的性能。

　　国鸿氢能：广东国鸿氢能科技有限公司成立于2015年6月，是国内领先的氢燃料电池电堆生产商，其车用电堆产品自2017年开始连续5年国内市占第一。产品包括柔性石墨双极板、石墨（复合）板电堆、燃料电池系统、燃料电池空气过滤器等。由其研发的最新一代电堆产品鸿芯GIII单堆输出功率超过200kW，比功率密度超过4.5kW/L，可在零下35℃低温启动，使用寿命超30000小时，可满足乘用车和重卡、自卸车等商用车的使用需求。此外国鸿氢能推出的电堆产品还包括2.4kW-4.8kW风冷电堆产品鸿枫G、6-84kW液冷电堆产品鸿芯GI。公司电堆产品目前覆盖全国20省40地市，实现近5000辆商用车用氢燃料电池系统的交付使用，覆盖客车完美电竞、货运车、轨道交通、船舶、备用电源等领域。

　　氢晨科技：上海氢晨新能源科技有限公司成立于2017年，主营大功率燃料电池电堆、PEM电解槽和膜电极等基础零部件等的研发生产、销售，现已累计完成3轮融资。核心技术依托于上海交通大学与临港集团科技成果转化，掌握大功率电堆核心材料与核心部件的研发与制造技术，形成了近200项专利的完整知识产权体系。其燃料电池电堆产品采取金属板路线kW五款车用燃料电池电堆，应用于商用车、公交车、BRT和重卡等场景，客户包括东风、长城、中车、北汽、万象等，另有单堆300kW产品即将发布。此外，氢晨科技还开发有适用于叉车、船舶、发电等特殊场景的燃料电池电堆。

　　神力科技：上海神力科技有限公司成立于1998年，主营燃料电池电堆及其测试设备的研发生产和销售，在燃料电池电堆方面拥有178项自主知识产权，现已累计完成5轮融资。由神力科技研发的燃料电池电堆类型为石墨板电堆，额定功率覆盖10kW-150kW，运用于大巴，卡车，乘用车、固定式电站、船舶等领域，其中SFC-BP9系列可实现-35℃无辅热低温冷启动，堆芯功率密度达4kW/L，设计寿命超过15000小时。合作伙伴有上汽、上海大众、郑州宇通、北汽福田、中通客车、中国中车、上海申龙、苏州金龙、奇瑞、长城等主机厂。

　　爱德曼：爱德曼氢能源装备有限公司成立于2016年，是一家氢能源燃料电池系统供应商，产品包括金属双极板、膜电极、金属板电堆等。具备核心装备、核心零部件（双极板、膜电极）及系统自研自产的能力，开发量产了30kW-233kW电堆系列产品，完成共8次产品迭代，其中最新一代233kW单电堆燃料电池体积功率密度5.18kW/L，已通过国家机动车检测中心强检，将应用于大载重重型卡车。

　　清能股份：江苏清能新能源技术股份有限公司成立于2003年，是一家大功率燃料电池电堆和系统供应商。主要研发及生产基地在中国，并在新加坡、美国、澳大利亚等地设有多家子公司。采用“钛板+石墨板”复合电堆，重点发展以商用车为主的燃料电池电堆及系统，出货产品以大功率为主，国外市场出货量占总电堆出货量30%。由清能股份研发的第三代复合板水冷电堆， 单堆额定功率达250kW完美电竞，体积功率密度4.7kW/L，低温自启。

　　光伏发电是绿色能源的重要组成部分，而太阳能电池板是光伏发电的核心材料。高效太阳能电池板研发及制造技术、太阳能电池板系统集成技术、模块化生产、成本控制技术，钙钛矿电池的制备应用技术等，是关注的重点。

　　光热发电利用太阳能聚焦热能发电，相关材料包括聚光镜、吸收体等。机会点包括聚光镜优化设计及制造技术、吸收体的高效材料研究、热储存技术等。光热发电对镜面的角度变化要求很高，因此对应的工业软件也应该重点关注。

　　风力发电是新能源领域的一个热点，叶片是其重要组成部分，其它材料还包括塔筒、轮毂、发电机、变桨机等。机会点包括叶片轻量化设计和制造技术、新材料的应用研究、塔筒、轮毂等部件的智能制造技术等。

　　动力电池是电动汽车的关键部件，相关材料包括正负极材料、电解液、隔膜等。机会点包括新材料的研发、生产过程及性能优化技术、高安全性、高耐久性、低成本电池技术、电池回收利用技术等。

　　储氢材料是氢能源产业的基础之一，其关键技术为氢的高效储存和释放。机会点包括新型高吸附材料研发、技术应用和产业化、气态和液态储氢材料的生产和利用、储氢系统的集成和优化设计等。

　　氢燃料电池是一种全新的清洁能源，其关键科技为制备高效的催化剂。机会点包括新型催化剂材料研发、制备技术改进、生产工艺智能化等。

　　总的来说，新能源材料产业具有广阔的市场前景，需要不断研发创新和技术提升，以满足可持续发展的需求。同时，也需要在技术应用、成本控制、市场拓展等方面综合考虑，以保证新能源材料产业的持续稳定发展。

　　本文来自微信公众号“云悦资本”（ID:cloudjoy2017），作者：领先的产业投行，36氪经授权发布。

　　云悦资本先进制造系列研究（一）：两万字长文拆解新能源材料产业链（下篇）

　　云悦资本先进制造系列研究（一）：两万字长文拆解新能源材料产业链（中篇）

　　云悦资本先进制造系列研究（一）：两万字长文拆解新能源材料产业链（上篇）

　　云悦资本先进制造系列研究（一）：两万字长文拆解新能源材料产业链（中篇）

　　文章详细介绍了新能源材料产业链情况，大概2.4万字（包括上中下三篇），全文阅读完大致需要2个小时，中篇重点介绍发电端中的风力发电材料产业情况，同样包括产业价值链，产业竞争格局以及代表公司等。