锌镍电池作为最早的二次电池之一，在1901年被爱迪生所发明，一直以来由于其自身易产生枝晶导致循环寿命短，而无法进行大规模的商业化应用。直至近些年在材料和技术方面有了突破性的创新升级，才使其重新进入人们的视野。
现阶段，我国锌镍电池企业的技术已经走在了世界前列，部分企业量产锌镍电池产品在性能上已远超欧美日企业，并且在商业化应用方面已经取得初步进展。越来越多的行业认识到了锌镍电池，预计在未来十年通过不断的技术创新升级渗透到各个电池消费领域，有望依靠其性能优势取代铅酸电池的部分市场份额，并且在部分领域替代锂电池。
本文以“技术创新驱动下中国锌镍电池产业规模化发展研究”为选题，力图完整地描述锌镍电池在技术创新后带来的性能升级和功能突破，在此基础上，从前沿技术的角度分析目前中国锌镍电池产品在综合性能、标准制定、应用领域和技术创新等方面表现出的全球领先性，并从市场规模、重点领域、产品方向和创新能力四个维度判断市场未来爆发式增长期的来临。同时，深入研究了影响锌镍电池产业规模化发展的影响因素，阐述政策、技术突破、客户痛点和规模化进程对产业发展和创新技术升级的重要性，最后，从政策赋能、技术突破和金融助力这三个方面为我国锌镍电池产业在创新技术驱动背景下的发展提出几点建议。
核心提要
l 技术创新和应用创新的具体体现。得益于中国创新环境的发展和前沿技术研究的深入，中国锌镍电池技术得到了大幅提升，重点体现在技术创新和应用创新两方面。通过材料和技术的突破，锌镍电池产品打破了原有的技术瓶颈，继承镍电极长寿命与锌电极高活性、高能量、高电压于一体的新型电池，是继锂电池之后的又一新型高效、绿色动力蓄电池，属于革命性的突破。在技术创新驱动下，锌镍电池在消费电池、动力电池和储能电池等多个领域实现应用和替代。
l 前沿技术驱动中国锌镍电池产业如何展现领先性。前沿技术带领中国锌镍电池市场走在世界的前端。第一，从综合性能看，中国的锌镍电池产品突破国际技术瓶颈，填补国际技术空白，实现全球领跑；第二，中国锌镍电池标准位居世界前列；第三，锌镍电池产品创新应用于动力电池、储能等多个领域，有望重塑电池市场竞争格局；第四，技术创新仍在继续，市场集中度降低趋势明显，市场活力大幅提升。
l 中国锌镍电池行业在爆发增长期的前瞻看点。未来五年，中国锌镍电池行业将迎来爆发式增长，市场规模突破两千亿元，储能电池领域的应用将是主要增长点。从电池产品类型来看，方形锌镍电池产品成为重点方向，中国企业仍需不断提升研发创新实力，以期提升国际综合竞争实力。
l 影响我国锌镍电池产业规模化发展的的四大因素。一是政策不断加码推动锌镍电池行业技术创新升级；二是技术持续突破，使锌镍电池产业保持持续发展动力；三是产品需从客户需求出发，解决客户痛点，不断实现应用突破；四是锌镍电池市场规模化进程是行业能否快速发展的关键。
l 主要措施建议。从政府角度，建议加强政策赋能，构建产业发展绿色生态；从企业角度，聚焦前沿技术，建立资源合作生态模式；从资本角度，关注锌镍电池，金融助力产业规模化发展。
技术创新是产业升级发展的关键因素之一，技术创新的出现必然以应该创新为目标，以市场应用为靶心发力。聚焦锌镍电池产业，创新的电池技术使我国锌镍电池产品走在世界前沿，技术“填空白”、“破瓶颈”在这个行业中得到充分体现。在技术创新驱动下，中国锌镍电池产业即将迎来爆发式增长期。
一、技术创新与应用创新
（一）锌镍电池技术创新
锌镍电池是一种以镍氧化物为正极，金属锌作负极,氢氧化钾水溶液为电解液的碱性二次蓄电池，它兼有锌银电池中锌负极高容量和镉镍电池中镍正极长寿命的优越性能，它是继承镍电极长寿命与锌电极高活性、高能量、高电压于一体的新型电池，是继锂电池之后的又一新型高效、绿色动力蓄电池，属于革命性的突破。
锌镍电池的理论电压为1.73V，实际负载电压为1.55—1.70V，理论比能量为334wh/kg，实际比能量可以达到70-110wh/kg、80-200wh/l，实际比功率可达2400w/kg，是碱性水系电池中比能量最高的产品之一。从结构与性能来看，锌镍电池不仅具有低温性能好，高功率、大容量、低成本、无污染、安全可靠的特点，而且是一个资源相对丰富，能够满足众多领域电源要求的绿色环保电源。近年来随着技术瓶颈的不断突破，锌镍电池代替锂电池和铅酸电池的场景逐渐增多，替代效应凸显，市场应用逐年增加。
（二）锌镍电池与其他电池性能比较
1、锌镍电池与锂电池性能对比
锌镍电池具有较好的快充性能和优良的低温性能，在部分应用领域相比锂电池具备加大的优势。在实验中，用于冷库中的AGV，该AGV需要在-15℃的环境下持续工作，电量用完后回到充电位自动充电。磷酸铁锂电池额定容量为40Ah，可以支持AGV连续工作2小时左右，换用锌镍电池后，额定容量为20Ah，可以支持AGV连续工作8小时左右，总体电池成本下降60%多。这主要是由于在该温度下，锂电池的放电容量仅有15%左右，而锌镍电池的放电容量在95%以上。在特种设备车辆应用领域，锌镍电池组和锂电池组的总能量相同的情况下，锌镍电池的续航是115千米，而锂电的续航是93千米，因此在单位价格相同的情况下，锌镍电池的使用成本要比锂电池低20%以上。这主要是因为锂电池无法将电量全部放出，需要预留10%左右的电量，若全部放出将导致其内部结构受损而出现故障，而锌镍电池则不存在这样的问题。
2、锌镍电池与铅酸电池性能对比
铅酸电池相比锌镍电池，除单位制造成本略有优势外，在其他性能方面均稍逊于锌镍电池，具体情况如下：第一，放电倍率对锌镍电池的放电容量影响远小于铅酸电池，锌镍电池在5C放电倍率以下可以放出额定容量的96%以上，而铅酸在1C放电倍率下仅能放出额定容量的60%左右，所以锌镍电池有效使用容量远高于铅酸，可以保证设备更长的使用时间；第二，锌镍电池的适用温度范围更广，可以在零下40℃至零上70℃的温度范围内正常工作，而铅酸在零下15度左右就无法达到使用要求；第三，在日历寿命以及搁置方面，锌镍电池的日历寿命可达8年以上，远高于铅酸的3年，并且在长时间搁置后电量损失少，锌镍电池搁置1个月电量损失在15%左右，而铅酸为30%左右；并且铅酸在搁置时间超过3个月后，会损失掉绝大部分电量，搁置6个月后铅酸电池会因为极板的溶解而造成不可逆的损伤，而锌镍则可以在充电后正常使用；第四，在成本方面，由于锌镍电池放电倍率高，可采用更低容量即可满足使用要求，例如放电电流为100A时，铅酸电池需要用50Ah的容量才能达到，锌镍电池只需用20Ah即可，并且锌镍电池寿命长，综合下来使用成本更低；第五，锌镍电池的安全环保性更好，由于原材料中不含污染性以及危险性物质，所以不会对环境产生影响，更不会发生爆炸起火等情况，而铅酸采用硫酸作为电解液，污染性严重。
（三）锌镍电池应用领域创新
受益于创新技术升级，锌镍电池能够应用于多个新兴领域，并在现有电池市场中形成产品替代。首先，锌镍电池可全方位代替有毒的镉镍、铅酸电池，用于电动工具、汽车启动电池、启停系统电池、电动车等。可降低电池体积和重量，提高使用性能，同时解决镉镍、铅酸电池生产过程和废弃回收过程造成的对人体危害和环境污染情况；其次，锌镍电池可全方位代替氢镍电池，用于电动工具、数码产品、遥控器、灯具等，为客户降低使用成本；第三，锌镍电池可全方位代替银锌电池，用于军方启动电池。使用寿命提高4倍以上，同时成本仅仅为银锌电池的3%左右；第四，锌镍电池可代替锂离子电池，用于电动工具、启动电源、应急电源等。同时作为动力电池，可应用于电动叉车、电动两轮车/三轮车、电动轮椅、AGV等市场，解决锂电起火、爆炸的安全隐患。
二、前沿技术驱动中国锌镍电池产业地位大幅提升
（一）综合性能领跑全球，多项指标远超国际企业
目前，国际上锌镍电池循环寿命平均达到500次左右，中国的行业标准为400次，但中国部分企业的循环寿命已突破800次，远超美国能杰公司500次的电池寿命。另外，在电池能量重量比指标上，中国企业的指标远超全球排名第二的企业17%。通过创新技术升级，中国锌镍电池技术已充分突破国际技术瓶颈，填补国际技术空白，增强中国产品在国际市场中的竞争地位。
（二）标准位居世界前列，电池加速走向国际市场
我国锌镍电池的行业标准制定已经走在世界前列，工信部于2020年发布的第15号公告中批准了《锌镍蓄电池通用规范》行业标准，并于2020年10月1日正式实施。该行业标准是由森克创能（天津）新能源科技有限公司、河南超力新能源有限公司、超威电源有限公司、中国电子科技集团第十八研究所、国家工程机械质量监督检验中心，5家单位联合起草。这是全国锌镍电池行业第一个行业标准，对于该行业的标准化管理和规范化发展意义重大，同时也推动了我国电池产业走向国际，加快高质量发展。
（三）突破现有应用领域，重塑电池市场竞争格局
根据锌镍电池的技术特点，产品主要应用于消费品市场、动力电池和储能电池领域，实现原有电池的替代。目前在市场中，锌镍电池规模化应用于智能锁、电动工具、灯具及玩具等民用领域，在动力电池和储能电池领域的应用仍处于磨合阶段，距离规模化有一定距离，但这两个领域对电池的需求还存在着极大的痛点，例如低温和高功率的需求，现在的锂电池和铅酸电池都无法满足，因此未来将是锌镍电池的主要发展方向。
（四）技术创新不断加速，市场集中度降低趋势明显
目前中国镍锌电池行业处于起步阶段，行业内企业多处于发展早期，规模较大的企业数量不多。当前来看，我国镍锌电池行业的重点企业包括森克创能(江苏)新能源科技有限公司、超威集团旗下子公司河南超力新能源有限公司、淮南中城建能杰电子科技有限公司、深圳市倍特力电池有限公司，四家企业的行业集中度约达到50%，行业集中度较高。近年来镍锌电池市场关注度提升，新技术和新产品不断涌现，新进入企业数量增加，行业集中度已呈现降低态势。未来随着新的应用场景不断增加，创新技术不断升级，行业集中度将持续下降，市场活力也将大幅提升。
三、中国锌镍电池行业将迎来爆发式增长期
（一）未来五年市场规模突破二千亿元
虽然现阶段锌镍电池的主要应用是在消费品电池领域，但未来的主要发力点是在动力电池和储能电池这两个领域，通过进入这两个领域，可以促进锌镍电池行业的快速发展，不仅是行业规模的快速扩大，技术迭代更新也会加快，从而形成良性循环。预计到2026年，国内锌镍电池企业都将获得大量订单，整个锌镍电池产业规模将突破2180亿元，。
（二）储能电池领域成为爆发式增长点
在储能电池领域，锌镍电池可以利用高倍率输出的性能特点抢占铅酸电池的市场份额，利用安全性和性价比抢占锂电池的市场份额，在可再生能源的发电储存，通讯基站备用电源，UPS，电力行业备用电源，电梯备用电源，汽车、摩托车、拖拉机的启动和照明电源等细分领域，锌镍电池都将占有一席之地。2021年中国储能电池出货量达到48GWh，同比增长167%，预计2022年装机量超过90GWh，同比增长88%，2026年将超过655.8GWh。届时，锌镍电池将在储能电池领域的市场份额将达到20%左右，预计市场规模为131.2GWh，预计产业规模达到1574亿元，占锌镍电池产业规模的72.2%。
（三）方形锌镍电池产品成为重点方向
在电池产业结构上，动力电池和储能电池会成为主要的应用方向，其规模也会大幅增长，锌镍电池要想获得快速发展就必须紧跟电池产业的发展趋势，在快速增长的领域进行拓展。由于动力电池领域和储能电池领域中的产品所使用的都是电压高、容量大的电池，并且对于电池的形状和大小没有过多的约束，但对价格敏感度高，对可靠性要求高，因此锌镍电池想要取代锂电池和铅酸电池，就必须采用更有利于自身性能发挥的电池结构。现阶段，锌镍电池的外形有圆柱形和方形，圆柱形的锌镍电池单只最大容量为2.5Ah左右，组合后由于外壳数量多，能量密度将大大降低，使用可靠性也会由于焊点过多而降低，在与锂电池和铅酸电池的竞争中非常不利。而方形锌镍电池则可轻松做到非常大的容量，如森克创能（江苏）新能源科技有限公司的锌镍电池最大容量可做到1200Ah，在满足使用条件下，可最大限度的减少电池数量，从而降低成本，提高可靠性。与此同时，方形锌镍电池的应用范围也比圆柱形锌镍电池更大。因此，未来方形锌镍电池必定会成为主流产品，也是各企业最应该发展的方向。
（四）研发创新实力决定企业生存能力
目前动力电池和储能电池领域最主要的竞争点就是价格，在未来规模大幅度增长的情况下，电池产品的价格更是起到了决定性的作用。因此，锌镍电池企业的生产成本将变得尤为重要，甚至可以决定企业是否能够生存下去。生产成本主要由物料成本、人工成本、管理成本和研发成本组成。物料成本是由原材料端决定的，各企业基本不会有太大的差距；人工成本由企业的生产工艺和设备决定，不同的生产工艺和生产设备将会产生巨大的成本差距，因此企业应该不断改善生产工艺，加大对生产设备的投入，提高生产效率；管理成本体现的是一家企业的管理能力，规范化管理将大大减少企业的内部消耗，降低体现在产品上的成本，因此企业应不断提高管理水平和规范化程度；研发成本属于一次性成本，产品的销量越大相应的成本就会被摊薄，虽然前期的研发投入会使企业产生一定的负担，但只要研发成功并应用于产品，拉开与其他企业的差距，从而提高产品的销量，最后反哺到研发上，形成良性循环，因此企业的研发实力成为企业未来竞争的关键因素。
四、影响我国锌镍电池产业规模化发展的主要因素
（一）政策不断加码推动锌镍电池产业技术创新升级
在动力电池领域，国家多年来陆续出来多个新能源扶持政策，大力倡导低速车电动化发展，加快推进去化石能源的节奏。而在储能领域，储能电池相关概念在“十二五”阶段就开始被提及，明确发展储能先进技术，在“十三五”规划中进一步明确大力推进高效储能与分布式能源系统领域的创新和产业化，“十四五”规划中则在储能产业、储能能力、储能项目等方面做出来具体要求。锌镍电池作为上述领域中未来重要的参与者，在政策红利下也将加速前沿技术创新升级，加速创新产品替代。
（二）技术持续突破是锌镍电池产业发展的持续动力
锌镍电池技术在百年前就已出现，但多年来都没能形成大规模商业化应用的趋势，最主要的原因还是技术层面没有达到商业化的要求，因此技术层面的迭代更新是锌镍电池发展的基础，技术的持续突破是锌镍电池快速发展的主要动力。现阶段，在技术方面制约锌镍电池发展主要有两点，一个是电源管理系统，另一个是大规模组合下的电池平衡技术。电源管理系统的发展最早是为了保护锂电池，通过对电流、电压、温度等参数的监测让锂电池处在最佳的运行状态，同时能将这些参数实时发送至总控制系统，因此现在市面上的电源管理系统绝大部分都是针对锂电池而设计的，由于锌镍电池的性能参数与锂电池有很大的区别，所以现有的电源管理系统并不适用，需要重新开发，而后续的系统验证还需要很长的时间。电池平衡技术是应用在储能电池中，为了维持储能电池组的使用状态，延长使用寿命而出现的，该技术能够实时监测电池组中每块电芯的状态，并在充放电过程中进行调整，使所有电芯处于相对平衡状态，避免了不同电芯之间差异过大。后续这方面的技术开发与验证也需要一定的时间来完成。
（三）锌镍电池市场亟需解决客户痛点的技术突破
用户企业对于降本增效的需求是巨大且迫切的。现有铅酸电池虽然价格低廉，但技术没有出现突破性的进展，性能参数仍停留在上个世纪的水平，而锂电池虽然性能优异，但价格昂贵且存在安全隐患，对于除新能源汽车外的动力电池应用行业来说，用户企业迫切需要一种价格较低、性能较好的电池产品，在控制成本的基础上提高产品的动力性能，而锌镍电池恰好符合这样的要求。其次在储能领域，对于电池的成本更为敏感，大型储能项目动辄兆瓦级别的电池需求量，并且如此大规模的电池组合在一起，对于安全性的要求也更高，一旦发生爆炸或是起火就是巨大的事故，因此锌镍电池环保、安全、性价比优越等优势奠定了其在动力电池和储能电池领域的替代性地位，未来在相关应用领域将形成三足鼎立的局面。
（四）规模化进程仍是行业能否快速发展的关键
目前锌镍电池市场仅有头部几家企业实现了锌镍电池技术突破并建立了规模化生产线，但产品主要服务于消费电池领域，市场规模有限，产品生产规模受限。在动力电池和储能电池领域，锌镍电池的应用大多处于试验测试阶段，特别是对于用量规模较大的电动车、储能基站领域，测试周期往往要在半年到1年以上，且大规模采购周期长，流程复杂，即使是行业头部通过测试的企业现阶段仍未实现大规模销售，因此行业的规模化进程仍处于早期，暂时未受到资本方的关注，随着应用领域的不断拓展，锌镍电池行业将很快迎来增长爆发期。
五、驱动锌镍电池产业规模化发展的主要措施建议
综上分析，在全球创新技术升级背景下，中国锌镍电池产业依托技术优势即将迎来高速发展期，政府、企业、资本方需通融合作，优化产业发展的营商环境，构建和谐、共融的生态合作模式，推动锌镍电池产业规模化绿色发展。
（一）加强政策赋能，构建产业发展绿色生态
针对锌镍电池市场建立健全产业促进政策，结合锌镍电池企业所处的发展周期，制定相关的监管和产业提升体系，加强政策对产业发展的引导和促进作用。第一，加强政策体系研究和建设，特别是产业集聚效应的梳理和引导，通过资源赋能和政策赋能，促进锌镍电池产业链融通发展；第二，统筹推进锌镍电池技术和标准的统一完善，针对锌镍电池应用领域的关键技术开展标准化体系研制，以政府统筹、企业主导的形式，积极推进现有行业标准的落地实施，引导产业健康有序发展，加快创新技术的产业化进程；第三，整合优化资源，在鼓励锌镍电池快速发展的同时，统筹政府的区域产业链资源、政府引导基金、社会资本等多渠道协同配合，有效提升企业创新速度和产业化进程，激活产业链创新活力；第四，加强引导和监管，积极推进电池安全性普及宣传，对于创新企业施行审慎包容、合理监管的方式，为新产品创新市场营造良好环境，同时推动产业链制造企业数字化建设。
（二）聚焦前沿技术，建立资源生态合作模式
在国家鼓励技术创新的背景下，锌镍电池技术的突破为现有电池市场注入了创新活力。锌镍电池生产研发企业当前要聚焦技术突破，结合市场需求研发推出新技术、新产品，并积极整合资源构建锌镍电池绿色发展生态体系。第一，大力推进技术研发和产品示范应用，在消费电池市场，企业一方面要加大现有产品的性能提升研发工作，另一方面拓展新的产品应用领域，从横向和纵向两个维度推进产品规模化进程。在动力电池和储能电池领域，企业积极寻求试点厂商，在电动叉车、电动两轮车/三轮车、电动轮椅、AGV等市场多渠道、多方式合作，并快速推广示范试点合作项目；第二，整合资源，构建产学研结合的创新研究体系，积极推广校企共建设实验室和企业技术创新实验室建设，整合学校、头部企业、研究机构等多方资源，聚焦市场需求导向的创新技术研发和推广，创新合作模式，优势互补，积极推动行业内前沿技术的推广和应用，打造协作交流平台，推进锌镍电池行业整体向上发展。
（三）关注锌镍电池，金融助力产业规模化发展
目前金融机构熟知的新能源电池多以锂电池为主，锌镍电池作为新起步的新型新能源电池，未来存在较大的市场空间。企业在规模化发展的初期需要较多的资金支持企业可研能力和产品性能的提升，产线建设同样需要资本投入，当前以超威、贝特利为代表的大型电池企业拥有成熟的锂电池生产和运营能力，能够从集团自身为锌镍电池研发、生产提供资金支持，而以森克创能为代表的创新型企业专注于锌镍电池研发、生产，资金渠道受限，亟需金融机构的助力支持，解决具备技术先进性的成长性企业募资问题。首先，金融机构可以通过专家走访、企业调研等形式提升对锌镍电池市场的关注度，结合企业所处的发展阶段，通过科技贷款、融资租赁、股权投资等方式赋能电池企业。其次，以华东和华南市场为代表的锌镍电池需求聚集区，可适当加大对相关产业链的招商和金融赋能力度，给与域内企业政府引导基金、金融科技方面的支撑，多措并举助力锌镍电池产业规模化发展。