五矿 | 风驰“电车”系列4：储能卡点之电池日历寿命如何突破？

（来源：五矿证券研究）

报告要点

电池日历寿命是决定储能电池实际寿命的核心指标。电池衰减的阻断和减弱是日历寿命提升的关键，从机理上看，电池衰减有LAM（活性材料损失）、LLI（锂损失）、LE（电解液）和RI（电阻）等四大原因，产业界的方案均围绕着几个方面采取措施。

日历寿命的提升主要有补锂剂等材料、液冷系统、BMS等三大卡点。其中补锂成为改善电池衰减第一阶段重点，液冷系统、BMS等往往综合改进衰减第二和第三阶段等问题。由于衰减机理影响因素多且复杂，实际中的产业方案往往多重方案并行。

国内储能电池日历寿命的提升拐点逐步有望逐步来临，我们预计日历寿命逐步迈入15年关口。特斯拉旗下储能系统Megapack有20年的质保时间，2025年开始国内高日历寿命储能电池产品逐步量产，新能安2025年推出工商业储能方案，承诺15年日历寿命；宁德时代天恒储能系统实现5年零衰减，也在2025年6月开始量产。

从投资机会角度，建议关注补锂剂、液冷系统、电池BMS、储能电池等板块相关机会。

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 电池日历寿命取决于电池衰减情况

从电池的日历寿命说起：根据我们团队此前报告《能源转型卡点在储能，储能卡点在哪？》，我们梳理出了储能的经济性卡点之一是日历寿命，有哪些因素在影响电池日历寿命，未来在哪些方面做工业化改进，这是我们本文研究的重点。

我们认为电池有安全、成本、循环、倍率、能量密度、高低温等六大特性，不同于新能源车领域，电池的循环性已基本满足需求；对储能领域，循环性是其中一项核心要素，且仍需要提升，下游储能电站需要乃至20年级别稳定运行，实际运行中的寿命仍有提升空间。

一、何为电池寿命？

通常锂离子电池衰退可从循环寿命和日历寿命两个方面进行评估。循环寿命是指电池在特定的充放电循环下，其实际可用容量衰减到额定容量的80%时所经历充放电循环次数，日历寿命则用于描述电池在没有使用的情况下发生的容量衰退，是指在电池达到寿命终点前所经历的储存时间。根据2019年中国汽车工程协会发布的《锂离子动力电池单体日历寿命试验方法》，日历寿命被定义为蓄电池在长期搁置状态下维持一定性能指标的时间。

日历寿命更具备实际意义，由于机理复杂和实际的使用年限长等原因，难以精准预测，往往可以分为两类：一类是数据推断的方法，第二类是建立模型的方法来预测。本征上看，需要理解电池的衰减机理。

二、电池衰减机理

根据相关学术论文，电池衰减有LAM（活性材料损失）、LLI（锂损失）、LE（电解液）和RI（电阻）等四大原因。电池衰减最直观的外部特征是容量衰减和功率衰减，一般来说，电池容量衰减的要原因是LAM（活性材料损失）和LLI（锂损失）；功率的衰减主要是LE（电解液）、和RI（电阻）等原因。这本质上是在设计、生产、应用中的一系列副反应造成的衰减。

目前电池通常呈现非线性的衰减特性，大致可以分为三个阶段（图表3）。其中第一阶段往往是LLI（锂损失）导致，第二和第三阶段是多重因素混合，非线性的衰减机理导致实际工业产品中的使用寿命的困顿。

图表1：衰减机制及相关衰减模式的因果关系

资料来源：《A review on the key issues of the lithium ion battery degradation among the whole life cycle》Xuebing Han 等、五矿证券研究所

图表2：循环性能是储能电池领域的核心要素之一

图表3：电池容量衰减机制及相关衰减模式的因果关系

资料来源：《A review on the key issues of the lithium ion battery degradation among the whole life cycle》Xuebing Han 等、五矿证券研究所

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 电池日历寿命提升的卡点在哪？

从前文的衰减机理因果模型可以看出，从提升日历寿命角度，主要有以下解决方案。1）从材料角度入手，补锂等成为改善第一阶段的LLI（锂损失）重点，以及包括电解液、或者对正负极材料的一些改性。2）从系统层面入手，包括BMS、液冷等，综合改进LAM（活性材料损失）、LE（电解液）、RI（电阻） 等问题。由于其第二阶段和第三阶段衰减的机理影响因素多且复杂，实际中产业方案往往是并行。

根据相关学术论文，电池系统温度、SOC等对寿命有较大影响。根据相关学术研究，不同的SOC、温度、压力和循环条件（OCV和CV）对电池日历寿命有所影响。根据美国斯坦福大学和美国SLAC国家加速器实验室应用能源部论文，对来自四个化学成分、五个制造商的八种不同电池类型的232个电池，收集时间长达13年，从而分析电池老化影响因素，发现荷电状态影响较大。

多种手段综合运用可提升电池日历寿命，但从本征上，预测锂电池剩余寿命的主流方法是基于模型、基于数据驱动和基于融合技术等方法。往往研究人员使用实验室评估、电化学和热数据分析以及多物理场电池建模来评估锂离子电池系统的性能和寿命。比如美国国家可再生能源实验室 (NREL)的电池寿命评估工具，模拟不同温度下的日历寿命。发现在长期40℃高温下，电池在10年后容量会跌至80%以下。如果存储得当，如长期在25℃的环境，日历寿命能长达20年以上。

图表4：锂电池RUL(剩余使用寿命)预测的主流方法

图表5：美国国家可再生能源实验室使用多种模型进行的日历寿命预测

备注：以上为三种模型的预测结果

图表6：Li||NMC811电池在不同日历老化条件下性能

资料来源：《Calendar Life of Lithium Metal Batteries: Accelerated Aging and Failure Analysis 》Sangwook Kim 等、五矿证券研究所

备注：第一个数字是SOC，第二个数字是温度（℃）

图表7：相对容量和相对阻抗与日历老化时间的曲线。

资料来源：《A decade of insights: Delving into calendar aging trends and implications》Vivek N. Lam等、五矿证券研究所

我们认为日历寿命的提升主要有补锂剂等材料、液冷系统、BMS等三大卡点，但考虑到储能电池成本压力，卡点的突破仍需要在成本提升有限情况下进行。虽然循环寿命和日历寿命有所不同，考虑储能一天1次充放电循环，理想下储能和风光同寿命，25年周期下需要接近1万次充放电。但目前一些企业的较多停留在口头承诺，说能做到20年、25年，循环寿命能到12000次，甚至15000次，但是标准等不统一，实际达到难度大。

卡点一：补锂等材料

补锂成为改善电池衰减第一阶段重点，此时LLI（锂损失）往往是衰减原因。从补锂剂来看，正极和负极补锂均可以。负极补锂技术的流程复杂、有安全风险等问题，正极补锂剂可以直接通过在正极浆料的制浆过程中加入，应用较为广泛。一般来说，对锂电池进行补锂，锂电池能量密度可提升约5%，循环寿命则有望提升50%-200%。根据相关企业数据，提高正极补锂剂LNO的添加量至3%，可实现循环寿命超过10000周，甚至达到12000周。

图表8：补锂剂的分类

储能科学与技术、五矿证券研究所整理

图表9：补锂剂可以有效提升长循环性能

正极补锂剂主要有富锂镍酸锂、铁酸锂以及富锂锰基三种。补锂容量来看，富锂铁酸锂超过600mAh/g，镍酸锂补锂容量约270mAh/g。根据GGII，从单位补锂成本看，富锂铁酸锂可以达到4.1Ah/元，其余两种材料仅仅约1.5Ah/元，差距超过2倍；从安全性看，富锂铁酸锂补锂不会产气，安全性较另外二种更好。

对于补锂剂卡点的解决方案，一方面在于成本下行，一方面在于性能改善。2022年国内正极补锂剂2022年出货约2500吨，根据GGII统计，截止2023年产能超2万吨。

一、从价格上看，伴随产能的释放和降本手段使用，价格有望逐步下行。根据我们的测算，按照补锂剂40万元/吨价格假设，正极2%添加量，会提升电池组成本4%（对应0.018元/wh成本提升）。按照我们对基准假设下的储能日历寿命的测算，预计5年日历寿命的提升同时电池成本上行在0.06元/wh以内是经济性平衡状态（按照度电成本0.45元/wh测算）。补锂剂的降本取决于未来规模化效应和工艺等进步，尤其是碳酸锂价格从此前的高位逐步下滑，带动近些年补锂剂成本的下行。我们考虑合适利润率，测算了典型正极补锂剂成本中长期价格或将在20-30万/吨（假设碳酸锂价格10万元/吨），在2%添加下对应2025年铁锂电池组成本提升是铁酸锂和镍酸锂分别为1.8%、2.5%（补锂剂本身可以贡献少部分可逆容量未考虑）。

图表10：典型正极补锂剂性能对比

二、从性能上看，铁酸锂等材料仍有改善空间，比如铁酸锂在两方面仍有改进空间；1）生产工艺不完善，生产成本较高；2）铁酸锂容易吸水，对锂电池生产线的湿度控制要求极高，需要产线所在空间具备-50℃以下露点。

图表11：典型正极补锂剂成本测算

图表12：不同价格下补锂剂对铁锂电池组成本的影响测算

备注：按照假设的2025年铁锂电池组成本测算为0.46元/wh

图表13：铁酸锂和镍酸锂的对比数据

备注：未考虑循环性，只考虑比容量和价格下的能效对比；成本提升幅度未扣除材料后续部分的可逆容量贡献；铁锂价格假设为4万元/吨，电池组0.48元/wh价格

图表14：伴随储能日历寿命的提升，可以允许成本的增加幅度

备注：日历寿命8年，电池0.3元/wh作为基准测算

图表15：各个企业补锂剂产能（不完全统计）

除了补锂剂，在电解液等体系上往往也需要改进。从国内电池企业相关论文看，在电解液添加剂等角度也进行创新，根据2025年宁德时代发布的论文，提出了一种新的电解液配方来实现较高锂金属电池循环性；同时宁德时代也在推进电解液添加剂方向的合作等，2025年5月份公司与日本三菱化学及子公司MUIS签署基于二氟磷酸盐的正极界面控制技术（MP1 技术）专利许可协议。二氟磷酸盐类材料可为锂离子电池电解液添加剂，通过优化电极界面膜和抑制副反应显著提升电池综合性能；其能在正负极表面形成低阻抗保护层，减少电解液分解和电极腐蚀，大幅延长循环寿命等。

电解液添加剂DTD（硫酸乙烯酯）等提升电池循环性材料已进入产业化。

1）学术论文上看：根据和特斯拉合作的J R. Dahn 团队相关论文，在含 2% VC + 1% DTD 添加剂时，在20℃下预测有25年寿命。且其使用2wt %的VC+1 wt%的DTD作为添加剂相比1% LFO电池循环性明显提升。

2）从产业化上看：天赐材料、新宙邦、石大胜华等企业均有所布局DTD产能，仅这三家企业不完全统计产能超1万吨。 从生产工艺上看，一般的氧化还原法是以二氯亚砜酯与无水乙二醇水为主要原料，生成中间体亚硫酸乙烯酯 ES，再生成DTD。而DTD原材料之一的氯化亚砜主要下游是三氯蔗糖、LIFSI等。伴随相关产能的扩张，未来DTD等为代表的电解液添加剂价格的下跌有望带动渗透率的提升，促进电池日历寿命的提升。

图表16：宁德时代通过电解液配方的改变可增大电池循环寿命

资料来源：《Application-driven design of non-aqueous electrolyte solutions through quantification of interfacial reactions in lithium metal batteries》，WangHS等，五矿证券研究所

图表17：电解液含2%VC+1% DTD添加剂下寿命预测

资料来源：《A Wide Range of Testing Results on an Excellent Lithium-Ion Cell Chemistry to be used as Benchmarks for New Battery Technologies》Jessie E. Harlow等，五矿证券研究所

图表18：不同电解液添加剂下的电池容量变化曲线（DTD更优）

资料来源：《Lithium-ion Differential Thermal Analysis Studies of the Effects of Long-Term Li-ion Cell Storage on Electrolyte Composition and Implications for Cell State of Health》Michael K. G. Bauer等、五矿证券研究所

备注：左侧为 2% VC + 1% DTD，右侧为 1% LFO，其余成分一样

图表19：DTD材料的企业产能情况（不完全统计）

卡点二：液冷系统

温度等要素限制了日历寿命的提升，液冷替代风冷成为关键。储能系统中，大量电池在有限空间内紧密排列，容易造成热量的快速积累，导致局部温度过高，电池间温差过大，使得电池柜存在严重的温度不一致问题，从而加速电池衰老。根据Motloch等研究，在 30-40℃工作范围内，温度每升高 1℃，锂电池寿命就会减少约2个月，同时发现电池和电池组温度梯度要低于5℃。液冷方案相比风冷可以实现较好的温度管理。

政策上，2025年8月即将实施的强制性GB 44240-2024《电能存储系统用锂蓄电池和电池组安全要求》也将驱动储能散热能效的提升。

本次拟实施的国标首次将储能锂电池安全要求从“推荐性”升级为“强制性”，涵盖电芯振动、加速冲击、浅刺、强制放电等23项严苛测试，要求储能锂电池在更严苛的应用场景下不起火、不爆炸。除了材料本身带动储能电池安全性的提升，液冷系统也会促进安全性的提升。

性能上，液冷较风冷更位于电池最佳温度运行区间，且系统温差更小。

1）液冷运行温区间合适：根据相关企业数据，风冷系统运行时温度约为31-38℃，液冷系统参考厂商是30℃（正常电池最佳运行温度为30-35℃）。经试验研究，为了达到相同的电池平均温度，风冷需要比液冷高2-3倍的能耗。

2）液冷温差控制小：典型风冷系统温差在7℃，液冷一般在3-5℃。一项国外机构的测试表明，在相同入口温度和极限风速及流速下，风冷系统可以将温差控制在5-10°C，而采用液冷系统则可将温差降低至2-3°C，并有望将电池的使用寿命延长2年以上。以新能安发布的UniC系列产品为例，搭载了智能液冷温控系统，将储能系统全生命周期温差控制在3℃以内，相较于传统储能系统的温控系统5℃左右温差，可以实现全生命周期延长1.6年寿命。

图表20：采用液冷的储能电池产品温度均匀性比风冷好

图表21：液冷比风冷效果更好

图表22：储能液冷系统成本构成

图表23：风冷和液冷功耗对比

从液冷的技术发展趋势上看，或将从此前的风冷到冷板式液冷，再到未来的浸没式液冷，对温度的控制精度逐步提升。浸没式液冷是将电池完全浸入绝缘冷却液，通过液体直接接触电池实现高效热传导，也能在电池热失控时快速抑制火情，一般可以使系统温差≤2℃，该方案成本较贵。根据高工储能，浸没式液冷成本略高于冷板式液冷，但浸没式液冷能够提升电池约30%寿命，全生命周期的总体收益优于风冷和冷板式液冷方案，浸没式液冷方案在工商业储能上有所应用。

图表24：典型公司风冷及液冷产品参数对比

成本上，储能液冷相比风冷贵，基于对性能上寿命的提升效果，产业界已从风冷转变为液冷方案，当前液冷系统在大容量系统中已经成为主流。从成本上看，根据相关数据，液冷系统约1亿元/GWh，风冷约0.3亿元/GWh。以科华数能S3液冷储能系统为例，相较于风冷系统，散热功耗降低超过30%，LCOS可降低15%。从液冷成本构成上看，主要包括液冷主机、液冷板等，伴随着规模化，未来液冷系统成本或将继续有下行空间。2022年液冷约为45%渗透率，目前液冷基本成为主流产品标配。

总的看，未来液冷系统能效的继续提升和成本的下行有望带动储能电池日历寿命的继续提升。

图表25：中国储能温控系统分产品结构变化图

图表26：典型工商业储能液冷和风冷成本对比

备注：以215kwh工商业储能柜为例

卡点三：BMS

BMS被称为电池系统的大脑和神经系统，主要功能是评估充电状态（SOC）、容量、功能状态（SOF）和健康状态（SOH）等。作为电池管理的核心影响着日历寿命，这往往依赖于对衰减机理的探究后的算法拟合。BMS等系统本质上是依赖于此前对衰减机理的探究，不同的电池企业BMS程序参数有所不同。在新能源车领域，特斯拉也凭借优秀的BMS水平形成较高的电池的管理能力，从而增强其竞争力。

从国家标准上看，2023版国标《电力储能用电池管理系统》（GB/T 34131-2023）在2023年10月1日正式实施，相比2017版本，对电流、电压、温度的采集误差和采样周期进行了“精细化”和“科学化”的规定。此外，新国标将BMS的运行环境温度由0-45℃修订为-20-65℃；SOE最大允许误差由8%修订为5%；平均无故障工作时间由不少于40000h修订为不少于20000h，运行寿命不低于10年。考虑到该国标为推荐标准，其规定的技术参数也有较大的产业化意义。

总的看，伴随着算法模型等的逐步完善，有望带动BMS精度继续提升，更贴合电池的实际衰减机理，延缓其衰减，促进电池日历寿命提升，最终达到推动储能电站经济性的快速到来。

图表27：2023版《电力储能用电池管理系统》国标相比2017年版本进步明显

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国内储能电池日历寿命或逐步迈入15年关口

特斯拉储能系统Megapack日历寿命质保20年，但价格是国内的数倍。特斯拉旗下的储能系统全球出货位居前列，其产品有20年的质保时间；对比的是国内的产品往往只5-10年质保。从性能上看，Megapack 可通过 OTA 空中软件更新，持续优化功能。从价格上看，特斯拉2025年2月份2小时Megapack储能系统折算人民币约为1.97元/Wh，相比之下，2024年国内储能系统的集采价格已经降至0.5元/Wh。

图表28：特斯拉的Megapack产品价格

图表29：国内储能系统和EPC中标均价数据（元/kWh）

国内储能电池日历寿命的提升拐点逐步有望逐步来临，从而带动储能电站经济性的提升。

一、从产品力角度，类似的动力电池日历寿命基本满足8年要求。

动力电池日常倍率要比储能低，其日历寿命相比储能难度低，动力电池较早达到8年以上日历寿命的质保（我们预计实际情况更高）。新能源车一次充放电往往代表400km以上续航，是一周以上的使用时间，储能电站往往一天完成一次充放电，实际的倍率高于新能源车。因此新能源车电池日历寿命衰先提升，且有较高时间的质保。国内《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》上，也提出新能源汽车生产企业应对消费者提供动力电池等储能装置、驱动电机、电机控制器质量保证，其中乘用车生产企业应提供不低于8年或12万公里（以先到者为准，下同）的质保期限。特斯拉2023年公布的报告显示，行驶约20万英里后，model 3和model y电池性能下降约15%，我们预计其动力电池日历寿命指标较为优异。

国内企业动力电池厂商也有类似高日历寿命产品的推出。

1）蔚来：2024年3月，蔚来和宁德时代合作，推出15年长寿命动力电池解决方案。拟通过正极、负极、电解液等的改性以及温度等的控制，实现15年健康度不低于85%的目标。

2）宁德时代：2024年9月，公司发布客车版的商用电池产品，该电池的能力密度达到175Wh/kg，电池寿命可达15年150万公里。

图表30：特斯拉model3后轮驱动版动力电池有8年/16万公里的质保

图表31：蔚来汽车长寿命动力电池解决方案

二、国内逐渐出现高日历寿命储能电池产品

2025年6月，宁德时代长日历寿命587Ah天恒储能系统产品量产，其产品后续的规模生产有望带动日历寿命的提升。以宁德时代为例，通过材料和BMS综合方案提升电池日历寿命。

1）从产品上，2024年4月份宁德时代发布天恒储能系统，达到15000次以上实验室寿命，实现5年零衰减，相比2020年相关产品的3年零衰减进步明显。

2）在BMS上，2025年4月发布了智慧储能管理平台“天恒・智储”，利用先进AI与机理融合算法，能实现故障提前7天预警，算法准确率≥99.99%。

3）从量产进度上，2025年6月实现集成了最新BMS的天恒系统的587Ah大容量电芯的量产。该电芯通过系统集成优化与制造工艺革新，使全生命周期投资回报率较上一代产品提升了5%。

图表32：宁德时代提升电池日历寿命的手段

图表33：电池企业陆续发布长寿命的电池产品

宁德时代和ATL合资的新能安2025年推出工商业储能产品方案，承诺15年日历寿命，已实现较大进步。2025年4月，新能安发布工商业储能解决方案UniC AG300-150，其昆仑302Ah长循环电芯，通过化学体系优化、电解液调节、SEM动态优化实现了电芯循环15000次，SOH保持在70%以上，系统寿命长达15年。我们预计伴随着新产品规模化，有望显著提升储能电站的IRR等经济性指标。

图表34：新能安的工商业储能产品日历寿命宣传为20年

图表35：新能安昆仑电池在15年两充两放后能保证70%以上可用容量

结论

一、电池日历寿命是决定储能电池实际寿命的核心指标。电池衰减的阻断和减弱是日历寿命提升的关键，从机理上看，电池衰减有LAM（活性材料损失）、LLI（锂损失）、LE（电解液）和RI（电阻）等四大原因，产业界的方案均围绕这几个方面优化。

二、我们认为日历寿命的提升主要有补锂剂等材料、液冷系统、BMS等三大卡点。其中补锂成为改善电池衰减第一阶段重点，液冷系统、BMS等往往综合改进第二和第三阶段衰减。由于衰减机理影响因素多且复杂，实际中的产业方案往往多重方案并行。

三、国内储能电池日历寿命的提升拐点逐步有望逐步来临，高日历寿命产品在2025年陆续量产，我们预计逐步迈入15年日历寿命。从产品力角度，类似的动力电池日历寿命基本满足8年要求。特斯拉旗下的储能系统20年的质保时间，目前国内开始出现高日历寿命储能电池产品。新能安2025年推出工商业储能方案，承诺15年的日历寿命。

从投资机会角度，建议关注补锂剂、液冷系统、电池BMS、储能电池等板块相关机会。

1、补锂剂降本不及预期

2、液冷系统降本和性能提升不及预期

3、电池BMS技术迭代不及预期

以上内容节选自五矿证券已经发布的研究报告《风驰“电车”系列 4： 储能卡点之电池日历寿命如何突破？》，对外发布时间：2025/7/24，具体分析内容（包括风险提示等）请详见完整版报告。若因对报告的摘编产生歧义，应以完整版报告内容为准。

张鹏（分析师）    登记编码：S0950523070001

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