《新能源汽車產業鏈行業新技術系列報告(二):半固態裝車元年已至下一代電池技術蘊藏機遇-240227(27頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《新能源汽車產業鏈行業新技術系列報告(二):半固態裝車元年已至下一代電池技術蘊藏機遇-240227(27頁).pdf(27頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。新能源汽車產業鏈行業 行業研究|深度報告 固態電池固態電池進展超預期進展超預期,半固態率先落地加速裝車,半固態率先落地加速裝車。固態電池相較傳統液態電池在能量密度和安全性方面的優勢明顯,被認為是最具潛力的下一代電池技術之一。但由于其技術尚不成熟、成本依舊高昂,業界普遍認為商業化應用的時間節點遠在 2030年。但 2022 年以來,國內企業以半固態方案作為過渡的中間路線,率先實現裝車應用進入產業化階段。隨著裝車車型增多,半固態電池應用規模擴大,經濟性有望提
2、升,帶動產業鏈同步發展,或將加速向全固態電池最終形態的進化過程。材料體系全面優化,電解質開辟新賽道材料體系全面優化,電解質開辟新賽道。電解質為固態電池關鍵創新點,三大技術路線各有優劣:硫化物離子電導率最高,遠期發展潛力大,但穩定性差、成本高昂;氧化物電導率適中而穩定性好,研發驗證進展較快;聚合物電導率受限,但應用難度小成半固態方案短期之選。固態電池正負極材料向高性能方向迭代,有望打開高鎳三元、硅基負極的應用空間,長期來看鋰金屬負極和鎳錳酸鋰、富鋰錳基等新型正極材料具備較好前景。國內外公司積極布局,把握新技術機遇國內外公司積極布局,把握新技術機遇。當前國內外涉足固態電池的企業較多,車企、研發機構
3、、包含眾多初創企業在內的電池企業及中游材料企業均投入新技術研發布局。工藝技術的創新和材料體系的變化,為全產業鏈帶來新的機會。分環節來看,國內自主品牌及新勢力車企半固態裝車走在最前列,配套電池廠整體產能規劃已進入百 GWh 量級,電解質材料的開發和量產進度則相對滯后,高鎳三元正極國內已具備成熟量產能力,而硅基負極規模尚小有待放量。固態電池被認為是解決鋰電池安全問題以及提升能量密度的理想方案,作為下一代電池技術路線獲產業重點布局。2022 年以來,固態電池的研發和產業化取得了明顯的進展,尤其是國內企業在半固態電池領域的技術進步和成本降低均大幅超預期,以衛藍新能源和贛鋒鋰電等為代表的半固態電池在 2
4、023 年實現量產裝車,標志著半固態電池已經進入產業化元年。隨著電池企業的產能規劃落地和更多車企車型的裝車應用,固態電池的產業化進程有望加快。建議關注布局半固態的電池企業 寧德時代(300750,未評級)、億緯鋰能(300014,未評級)、贛鋒鋰業(002460,未評級)等。與液態鋰離子電池相比,固態電池在材料端的核心變量為固態電解質,并有望提升高性能正負極材料和軟包封裝的滲透率。建議關注在相關材料上布局深入進度領先的企業:電解質上海洗霸(603200,未評級)、金龍羽(002882,未評級),正負極材料容百科技(688005,未評級)、當升科技(300073,買入)、貝特瑞(835185,未
5、評級)、璞泰來(603659,未評級)、天齊鋰業(002466,未評級)、贛鋒鋰業(002460,未評級)、杉杉股份(600884,未評級),鋁塑膜新綸新材(002341,未評級)、明冠新材(688560,未評級)。風險提示風險提示 固態電池產業化進度不及預期、技術路線革新風險、原材料價格波動的風險 投資建議與投資標的 核心觀點 國家/地區 中國 行業 新能源汽車產業鏈行業 報告發布日期 2024 年 02 月 27 日 盧日鑫 021-63325888*6118 執業證書編號:S0860515100003 李夢強 執業證書編號:S0860517100003 林煜 執業證書編號:S086052
6、1080002 楊雨濃 朱洪羽 磷酸錳鐵鋰:正極材料性價比優選,規?;帕吭诩矗盒录夹g系列報告(一)2023-07-31 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 新技術系列報告(二)看好(維持)新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。2 目 錄 固態電池:提升能量密度,解決安全問題的理想電池方案.5 優勢:高安全性與高能量密度.6 挑戰:生產成本尚高,技術難點猶存.8 固態電池材料與工藝的變與不變.10 電解質:核心變
7、量,關注路線之爭.10 正負極:突破限制,性能邊界拓寬.12 制造工藝:部分環節可兼容,長期降本需革新.14 產業化進展與公司梳理.17 半固態電池:率先商業化的過渡方案.17 公司梳理:產業鏈齊發力,把握新技術機遇.19 投資建議.24 風險提示.25 RUYZ2UEUUXBVOY6M8Q9PpNqQmOsOfQpPoMeRsQzRaQmNmNwMoMoONZpOrM 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。3 圖表目錄
8、 圖 1:動力電池技術發展趨勢.5 圖 2:液態電池與固態電池內部結構對比.5 圖 3:固態電池技術發展路徑.5 圖 4:傳統鋰離子電池體系存在能量密度上限.6 圖 5:使用鋰金屬負極的固態電池.7 圖 6:內外串聯電池結構對比.7 圖 7:固態電池界面問題.8 圖 8:全球固態電池企業技術路線.10 圖 9:固態電解質對比.12 圖 10:固態電解質制造工藝.15 圖 11:液態鋰離子電池與固態電池工藝路線對比.15 圖 12:固態電池技術路線圖.16 圖 13:2000-2019 年固態電池跨國專利申請數量.20 圖 14:豐田推出固態電池可在 10 分鐘內完成快速充電.20 表 1:鋰離
9、子電池各種放熱反應的溫度區間與反應焓.6 表 2:不同固態電解質所含金屬成本價對比.8 表 3:固態電池和液態電池成本對比.9 表 4:氧化物電解質對比.11 表 5:硫化物電解質對比.11 表 6:聚合物電解質組分構成.11 表 7:不同正極材料性能對比.13 表 8:產業鏈公司高性能正極材料布局情況(截至 2023 年底).13 表 9:不同負極材料性能對比.14 表 10:產業鏈公司高性能負極材料布局情況(截至 2023 年底).14 表 11:不同電池封裝形式優缺點及其與固態電池的適配度.16 表 12:主要企業半固態電池布局.17 表 13:半固態電池裝車進展.18 表 14:半固態
10、與液態鋰電池主要材料與工藝選擇差異.18 表 15:全球主要車企固態電池戰略規劃.19 表 16:日本企業固態電池布局.20 表 17:韓國企業固態電池布局.20 表 18:美國企業固態電池布局.21 表 19:國內企業固態電池布局.21 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。4 表 20:固態電池電解質相關公司.22 表 21:不同電解質所含稀有金屬及相關企業.23 表 22:軟包電池封裝鋁塑膜相關企業.23 新能源汽
11、車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。5 固態電池:提升能量密度,解決安全問題的理想電池固態電池:提升能量密度,解決安全問題的理想電池方案方案 鋰離子電池性能觸及天花板,需求升級驅動技術迭代。鋰離子電池性能觸及天花板,需求升級驅動技術迭代。隨著電動車滲透率不斷提升,人們對電池安全性和續航里程的要求越來越高。液態鋰離子電池作為動力電池主流技術路線,一方面,液態電解質中有機溶劑的易燃性和高腐蝕性、充放電過程中無法避免的鋰枝晶問題,引
12、發人們對電池安全性的焦慮;另一方面,液態電池能量密度已逼近材料體系制約下的天花板,向上迭代空間受限。在現階段同質化產能過剩嚴重的情況下,擺脫成本導向,探索新技術、尋求安全與性能的突破,成為動力電池產業新的進化之路。圖 1:動力電池技術發展趨勢 數據來源:許曉雄等全固態鋰電池技術的研究現狀與展望,東方證券研究所 固態電池固態電池或為當前或為當前最具潛力的電池技術發展方向。最具潛力的電池技術發展方向。根據液態電解質在電池中的質量百分比含量,可將鋰電池分為液態電池、半固態電池、準固態電池和全固態電池,其中半固態、準固態和全固態 種統稱為固態電池。固態電池與液態電池遵循相同的充放電原理,并以固態電解質
13、取代了液態電池中的液態電解質和隔膜,杜絕了易燃漏液的安全隱患,同時顯著提升了電池能量密度,成為學術界、產業界的重點研究方向。圖 2:液態電池與固態電池內部結構對比 圖 3:固態電池技術發展路徑 數據來源:JANEK J 等A solid future for battery development,東方證券研究所 數據來源:德勤白皮書,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。6 優勢:高安全性與高能量密度
14、固態電池可從本質上解決鋰離子電池的主要安全隱患。固態電池可從本質上解決鋰離子電池的主要安全隱患。傳統鋰離子電池可能發生自燃、爆炸等安全事故,其根源來自于易燃易揮發的有機電解液。過度充電、內部短路均會造成熱失控,電解液在高溫下被點燃,最終導致電池起火或者爆炸。此外,電解液腐蝕、揮發、漏液也都可能為電池體系帶來嚴重的安全隱患。而固態電解質本身不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發,機械強度、熱穩定性和電化學穩定性均好于傳統電解液,從根本上提高了電池的安全等級。表 1:鋰離子電池各種放熱反應的溫度區間與反應焓 反應反應 溫度區間溫度區間/反應焓反應焓/(J/g)SEI 膜分解 100130 186257 L
15、iC6/溶劑 110290 14601714 LiC6/PVDF 220400 11001500 LixCoO2分解 178250 146 LixNi0.8Co0.2O2分解 175340 115 LixCoO2/溶劑 167300 381625 Mn2O4/溶劑 200400 350450 LixNi0.8Co0.2O2/溶劑 180230 6001256 電解質分解 225300 155285 數據來源:旺材鋰電,東方證券研究所 材料體系和電池結構全面優化,能量密度大幅提升。材料體系和電池結構全面優化,能量密度大幅提升。提高能量密度是電池技術迭代升級的首要目標之一,主要通過兩種途徑實現:1
16、)使用容量更高、電勢差更大的正負極材料;2)提高電池中活性材料的比例。在液態鋰離子電池中,途徑一主要對應高鎳三元、硅碳負極等高性能材料的應用,但電解液的電壓窗口直接限制了正極材料的可選范圍。途徑二可通過改良電池封裝工藝、減小集流體厚度、增大電池尺寸等手段實現,但隨著行業的快速發展,封裝優化、集流體減重取得的邊際效果已經微乎其微,電池尺寸繼續增大也受到熱管理等問題的制約。而固態電池則破除了傳統鋰離子電池所面臨的種種限制,從而實現能量密度的躍升:圖 4:傳統鋰離子電池體系存在能量密度上限 數據來源:Quantum Scape,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代
17、電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。7 1)固態電池可適配高電壓正極材料。固態電池可適配高電壓正極材料。相較于傳統電解液,固態電解質的電化學窗口提高至 5V,同時對于液態電池里界面反應嚴重的材料體系,比如高鎳正極、有錳溶出問題的含錳化合物、高電壓正極材料兼容性更好,打開能量密度天花板。2)固態電解質良好的機械性能為鋰金屬負極的使用提供可能。固態電解質良好的機械性能為鋰金屬負極的使用提供可能。鋰金屬作為負極,理論容量 3860 mAh/g,約為石墨的 10 倍,從容量角度而言
18、是最理想的負極形態。但鋰金屬穩定性差,傳統液態鋰電池若采用金屬鋰負極,在循環過程中會產生鋰枝晶刺穿隔膜,導致電池內部短路,影響安全性和循環穩定性。而固態電解質具有良好的機械性能,能夠有效抑制鋰枝晶的形成,兼容鋰金屬負極,可實現能量密度的躍升。圖 5:使用鋰金屬負極的固態電池 數據來源:Quantum Scape,東方證券研究所 3)Pack 設計簡化,設計簡化,系統重量減輕系統重量減輕。固態電解質集電解液與隔膜功能于一身,若疊加鋰金屬負極的使用,將大幅縮短極片之間的距離;單體電芯間可以串聯疊加、致密堆積以實現升壓效果,從而提高制造效率,減小封裝尺寸,提升體積能量密度。此外,由于固態電解質出色的
19、耐熱性,固態電池對系統熱管理的需求減少,進一步減輕系統重量。圖 6:內外串聯電池結構對比 數據來源:張卓然等硫化物全固態電池的研究及應用,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。8 挑戰:生產成本尚高,技術難點猶存 固固-固界面問題是產業化痛難點固界面問題是產業化痛難點,影響倍率與循環性能,影響倍率與循環性能。電解質的功能在于為鋰離子在正負極之間傳輸搭建通道,決定鋰離子運輸順暢情況的指標被稱為離子電導率。在
20、電極與電解質界面上,傳統液態電解質與正、負極的接觸方式為液-固接觸,界面潤濕性良好,界面之間不會產生大的電阻,而固態電解質與正負極之間以固-固界面接觸,接觸面積小,緊密性較差,離子電導率通常比液態電解質低兩個數量級。這一特性導致了電池的快充性能受限。由于固-固界面是剛性接觸,對電極材料體積變化更為敏感,充放電過程中應力堆積也會導致電化學性能衰減,影響電池的循環穩定性。如何兼顧電導率、減少副反應、降低阻抗仍是目前產業仍在攻克的方向。圖 7:固態電池界面問題 數據來源:Zahra Moradi 等Review on current state,challenges,and potential so
21、lutions in solid-state batteries research,東方證券研究所 產業鏈尚不成熟產業鏈尚不成熟,成本高昂。,成本高昂。固態電池體系通常選用高性能正負極材料,材料本身尚未真正實現規?;逃?,價格高于傳統電極材料;而核心材料固態電解質技術路線尚不明確,生產過程更為復雜,部分涉及高價稀有金屬,原材料成本即遠高于液態電池。在制造方面,量產工藝開發更滯后于材料體系,部分電解質體系對于生產環境要求嚴苛,進一步抬高制造成本。表 2:不同固態電解質所含金屬成本價對比 電解質電解質 化學式化學式 金屬價格金屬價格(萬元(萬元/噸)噸)鋰鋰 鋯鋯 鍺鍺 鑭鑭 鈦鈦 鋁鋁 LLZO
22、 Li7La3Zr2O12 5.3 3.3 1.8 0.2 LLTO Li0.33La0.56TiO3 1.6 0.7 0.2 0.6 LATP Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 2.1 1.5 0.5 0.2 LAGP Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 264.9 1.4 263.4 LGPS Li10GeP2S12 131.5 6.8 124.8 數據來源:Wind,東方證券研究所 注:金屬價格據 2024 年 1 月 19 日市場價進行測算 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見
23、分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。9 表 3:固態電池和液態電池成本對比($/KWh)液態鋰電池液態鋰電池 固態電池固態電池 石墨負極石墨負極(LIB)硅碳負極硅碳負極(LIB)石墨負極石墨負極(SLIB)鋰負極鋰負極(SLMB)電池材料成本 93.2 83.2 137.9 86.5 電池生產成本 25.5 24 20.9 15.5 電池總成本 118.7 107.2 158.8 102 數據來源:Joscha Schnell 等Solid versus liquida bottom-up calculation model to analy
24、ze the manufacturing cost of future high-energy batteries,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。10 固態電池材料與工藝的變與不變固態電池材料與工藝的變與不變 電解質:核心變量,關注路線之爭 固態固態電解質電解質三大三大路線獲重點布局路線獲重點布局。固態電解質的設計開發,是固態電池技術發展的關鍵。理想的電解質材料應具備高離子電導率(10-3 S/c
25、m)、寬電化學窗口、對正負極材料均具有良好的化學和機械穩定性等。目前主流的固態電解質路線主要分為聚合物、氧化物以及硫化物三類,不同的固態電解質性能各有優劣,技術路線尚未有定論。硫化物體系較多為日本和韓國企業所選擇,如豐田帶頭推進硫化物全固態電池量產,而國內和歐美企業大多傾向選擇氧化物電解質路線。圖 8:全球固態電池企業技術路線 數據來源:IDTechEx,東方證券研究所 氧化物氧化物電導率適中而穩定性好,電導率適中而穩定性好,受國內企業青睞。受國內企業青睞。氧化物電解質的離子電導率一般在 10-610-3 S/cm,致密的形貌使其具有更高的機械強度,在空氣中穩定性好,耐受高電壓。而形變能力和柔
26、性差,需要高溫燒結,是其面臨的主要挑戰。氧化物固態電解質按照形態可分為晶態和非晶態電解質。晶態氧化物電解質空氣和熱穩定性較高,因此容易實現大規模生產。研究比較廣泛的晶態固態電解質包括石榴石型 LLZO 電解質、鈣鈦礦型 LLTO 電解質、NASICON 型 LAGP 和 LATP 電解質。其中 LLZO 離子電導率高,對鋰金屬穩定,盡管燒結溫度高帶來更高成本,我們認為長期來看應用潛力相對較大。而非晶態固態電解質主要是 LiPON 型固態電解質,離子電導率低,適配薄膜電池,因此在容量需求較低的電子設備上更具應用前景。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分
27、析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。11 表 4:氧化物電解質對比 類型類型 典型材料典型材料 離子電導率離子電導率 優點優點 缺點缺點 市場前景市場前景 LiPON 型 LiPON 210-3mS/cm 電化學性質穩定 離子電導率低 低 NASICON 型 LAGP、LATP 3mS/cm 6.65mS/cm 加工溫度低 化學性質不穩定 中 石榴石型 LLZO 0.51mS/cm 對鋰金屬穩定 燒結溫度高 高 鈣鈦礦型 LLTO 1mS/cm 電導率相對高 對鋰金屬不穩定 低 數據來源:Soli
28、d State Battery Roadmap 2035+,東方證券研究所 硫化物硫化物離子離子電導率電導率最高,但穩定性差制約實際應用。最高,但穩定性差制約實際應用。硫化物固態電解質因極高的鋰離子電導率(104102 S/cm)受到廣泛關注,如 LGPS、LSP-SC 室溫下的離子電導率已與傳統液態電解質媲美。但它們在化學穩定性和環境穩定性方面存在缺陷,遇水易反應生成有毒的 H2S 氣體,因此其開發難度最大,對生產環境要求嚴苛,量產成本高。在不同類型的硫化物固態電解質中,關注度較高的有非晶態的 LPS 和晶態的 LGPS、LPSCl 等。其中,LGPS 離子電導率最高,但由于含有貴金屬鍺,原
29、材料成本高;LPSCl 的離子電導率也可達到 10-2 S/cm 水平,且不含貴金屬,因此更具成本競爭力。表 5:硫化物電解質對比 類型類型 典型材料典型材料 離子電導率離子電導率 優點優點 缺點缺點 市場前景市場前景 LPS 型 75:25 LPS,Li7P3S11 0.28mS/cm,17mS/cm 成本低、熱穩定性好、電化學窗口寬 電導率較低、空氣中不穩定 中 Thio-LISICONs 型 Li3.25Ge0.25P0.75S4 2.2mS/cm 電化學穩定性好、電化學窗口寬 離子電導率較低、成本高 低 LGPS 型 LGPS 12mS/cm 電導率高、與液態相當 對鋰金屬不穩定、成本
30、高 中 硫銀鍺礦型 Li6PS5Cl 2mS/cm 熱穩定性好、成本低 電化學窗口窄、空氣中不穩定 高 數據來源:Solid State Battery Roadmap 2035+,東方證券研究所 聚合物率先實現商業應用,但常溫電導率低限制發展空間。聚合物率先實現商業應用,但常溫電導率低限制發展空間。聚合物固態電解質,由聚合物基體(如聚酯、聚醚和聚胺等)和鋰鹽(如 LiClO4、LiAsF6、LiPF6 等)構成。聚合物固態電解質的主要優點有柔韌性高以及可加工性高,因此已經具備低成本規模生產的可能。然而聚合物電解質室溫下離子電導率低,僅為 10-810-6 S/cm,需加熱至約 60 以上才可
31、達到 10-4 S/cm。圍繞聚合物的研究多集中在通過化學修飾或復合材料的方法來提高其電導率和熱穩定性。表 6:聚合物電解質組分構成 組分組分 類型類型 典型材料典型材料 聚合物基質 聚醚型 PEO 聚酯型 PEO-EC;PPC;PCL;PTMC 丁腈基 SN;PAN 其他 Polysiloxane;MEEP 鋰鹽 無機 LiBF4,LiPF6,LiClO4,LiAsF6 有機 LiN(CF3SO2)2,CH3SO3Li,LiN(SO2C2F5)2,LiC2F5SO3 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露
32、見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。12 添加劑 惰性填料 Al2O3,SiO2,TiO2,ZrO2 活性填料-LiAlO2,Li3N,LiAlO2 離子液體 PyrxTFSI 數據來源:Solid State Battery Roadmap 2035+,東方證券研究所 圖 9:固態電解質對比 數據來源:IDTechEx,東方證券研究所 正負極:突破限制,性能邊界拓寬 固態電池電極材料選擇范圍更廣,高性能化成為趨勢。固態電池電極材料選擇范圍更廣,高性能化成為趨勢。固態鋰離子可沿用傳統液態鋰離子電池材料體系,如三元/磷酸鐵鋰正極,石墨/硅碳負極
33、。使用固態電解質代替液態電解液可以很大程度上抑制電極的界面反應,且不再存在電解液的電壓窗口限制,因此正負極的材料性能邊界得以大大拓寬。正極正極可可沿用高鎳三元,沿用高鎳三元,錳基、高電壓材料有望取得突破。錳基、高電壓材料有望取得突破?,F有的具備規模量產能力的正極材料中,高鎳三元正極比容量最大,最契合固態電池高能量密度的性能目標。長期而言,富鋰錳基、高電壓正極材料在固態電池體系中也具備較好應用前景。富鋰錳基比容量高(250400mAh/g)、工作電壓高、成本低,但仍需解決循環及倍率性能差、首周庫倫效率低、高溫下脹氣析氧等問題。而突破 4.5V電壓窗口后,尖晶石型鎳錳酸鋰、橄欖石型 LiMPO4
34、等高電壓正極材料的使用也成為可能。鎳錳酸鋰材料的工作電壓平臺高達 4.7V,相比于三元材料的 3.7V 有很大提升;橄欖石型LiMPO4 材料的開路電壓則與過渡金屬有關,當過渡金屬為 Mn/Co/Ni 時,電壓分別可達4.1V/4.8V/5.1V。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。13 表 7:不同正極材料性能對比 正極材料正極材料 理論克容量理論克容量(mAh/g)電壓平臺(電壓平臺(V)磷酸鐵鋰 170 3.2
35、磷酸錳鐵鋰 170 3.2-3.9 鈷酸鋰 274 4.0 錳酸鋰 148 3.7 三元 273-285 3.7 富鋰錳基 250 2.0-4.8 尖晶石鎳錳酸鋰 146.7 4.7 尖晶石錳酸鋰 100-120 4.0 數據來源:GGII,廈鎢新能招股說明書,賁留斌等一代材料,一代電池:正極材料研究推動鋰離子動力電池的升級換代,康凱等錳基新材料的技術特性與產業應用,東方證券研究所 表 8:產業鏈公司高性能正極材料布局情況(截至 2023 年底)公司名稱公司名稱 布局材料布局材料 產品性能產品性能 產能產能 容百科技 NCM811 系列、NCA系列、Ni90 及以上超高鎳系列三元正極及前驅體材
36、料 Ni96 克比容量219mAh/g,首效89.0%;Ni90 克比容量213mAh/g,首效89.0%;NCM811 克比容量190mAh/g,首效87.0%高鎳 25 萬噸 當升科技 NCMA 高鎳產品、Ni90 產品、Ni93 產品、新型富錳正極材料 超高鎳產品鎳含量 95%,比容量221.3mAh/g;新型富錳正極材料比容量 248mAh/g,首效85.7%高鎳 8.2 萬噸 貝特瑞 NCA 和 NCM811 為代表的高鎳三元正極材料 高鎳 6.3 萬噸 振華新材 高鎳 8 系、超高鎳 9 系 Ni92 克比容量219mAh/g,首效88.0%高鎳 2.6 萬噸 廈鎢新能 Ni8 系
37、 NCM 三元材料、Ni9 系三元高鎳材料;鈷酸鋰 超高鎳 Ni9 系克比容量220 mAh/g,首效87%;Ni8 系克比容量 202 mAh/g 高鎳 2 萬噸 數據來源:公司公告,東方證券研究所 硅基材料是負極重要迭代方向,鋰金屬負極或為長期目標。硅基材料是負極重要迭代方向,鋰金屬負極或為長期目標。硅的理論比容量是石墨的10倍以上,但存在嚴重體積膨脹、與電解液持續反應容量衰減、倍率性能差等問題。硅碳、硅氧材料可以一定程度上抑制體積膨脹,改善電化學穩定性,已經被大批量應用在高能量密度電池的負極上,具備一定商業化成熟度,同樣也適用于固態電池體系。鋰金屬則是更為理想化的負極方案,但鋰極高的化學
38、活性仍然對其產業化應用構成較大挑戰,不同類型的固態電解質材料對金屬鋰負極存在不同的界面問題,需要定制化的解決方案。已有大量研究工作圍繞界面副反應、鋰枝晶問題展開,如何解決鋰負極界面問題,并適應規?;a需求,仍是一個具有挑戰性的課題。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。14 表 9:不同負極材料性能對比 負極材料負極材料 理論克容量理論克容量(mAh/g)優點優點 缺點缺點 石墨 372 成本低、儲量大、穩定性好 克容
39、量小、電池能量密度小 硅基 4200 高理論克容量、環境友好、儲量大 體積膨脹大、電子電導率低、鋰離子擴散系數低、納米硅負極成本高 鋰金屬 3860 高理論克容量、極低電極電位 易界面反應、體積膨脹率大、易形成鋰枝晶、使用條件苛刻 鋁基合金 990 界面潤濕性好、抑制界面副反應與鋰枝晶 體積膨脹率高、結構變化大、電池能量密度下降 錫基合金 數據來源:賈理男等基于硫化物電解質的全固態鋰離子電池負極研究進展,GGII,東方證券研究所 表 10:產業鏈公司高性能負極材料布局情況(截至 2023 年底)公司名稱公司名稱 布局材料布局材料 產品性能產品性能 產能產能 貝特瑞 硅氧、硅碳 硅碳:比容量達到
40、 2000mAh/g 以上 硅氧:比容量達到 1500mAh/g 以上 已有 0.6 萬噸/年 在建 4 萬噸/年 璞泰來 硅氧、硅碳 在建 1.2 萬噸 杉杉股份 硅氧、硅碳 在建 4 萬噸 勝華新材 硅碳 已有 0.1 萬噸/年 規劃 5 萬噸/年 翔豐華 硅碳 比容量達 460mAh/g,首效達 85%送樣測試 杰瑞股份 硅氧、硅碳 已有 0.6 萬噸/年 在建 1.2 萬噸/年 硅寶科技 硅碳 已有 1000 噸/年 規劃 1 萬噸/年 天齊鋰業 鋰合金 完成實驗平臺建設及小試實驗 贛鋒鋰業 鋰金屬 以金屬鋰為負極的二代半固態電池能量密度可以達到 400Wh/Kg 以上 1000 噸在
41、建 數據來源:公司公告,東方證券研究所 制造工藝:部分環節可兼容,長期降本需革新 濕法工藝濕法工藝與液態電池重疊度高,但過程繁瑣成本高昂。與液態電池重疊度高,但過程繁瑣成本高昂。第一步混漿,由于硫化物和氧化物電解質均會與水發生反應,因此無法采用水基工藝,只能使用有機溶劑,而溶劑干燥和回收耗能大,將顯著抬升制造成本。第二步涂覆,盡管工藝相對成熟,但固態電解質薄膜的大面積生產仍有待驗證。第三步需要使電解質層致密化以保證與極片的良好接觸,對硫化物電解質可采用壓延/輥壓工藝,而氧化物電解質延展性差,只能通過高溫燒結,但溫度不能超過 1000,否則會導致副反應和正極材料的分解。干法工藝具降本潛力,規模應
42、用仍有待研究。干法工藝具降本潛力,規模應用仍有待研究。為了提升生產效率、降低成本,固態電池或傾向采用無溶劑的干法電極技術。干法電極技術包含活性材料、粘結劑和導電劑的均質機械干混和干法涂覆工藝,“粉末-薄膜”的路線可以簡化制造工藝,消除有機溶劑引起的副反應,還可以減少粘結劑使用量,提高活性材料的利用率。行業內僅特斯拉稱已將干法石墨負極應用于4680電芯,未大規模量產;其他公司干法電極大多處于工藝設備開發階段。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究
43、報告最后一頁的免責申明。15 圖 10:固態電解質制造工藝 數據來源:J.Schnell 等All solid state lithium ion and lithium metal batteries paving the way to large scale production,東方證券研究所 圖 11:液態鋰離子電池與固態電池工藝路線對比 數據來源:J.Schnell 等All solid state lithium ion and lithium metal batteries paving the way to large scale production,東方證券研究所 疊片是理
44、想的固態電池結構,軟包疊片是理想的固態電池結構,軟包/方形封裝更具優勢。方形封裝更具優勢。由于無機固態電解質膜柔韌性較差,方、圓卷繞結構均會導致材料界面出現縫隙,在沒有電解液的情況下很難得到補償與彌合。因此疊片是固態電池最理想的電池結構,極片與電解質膜完全均勻接觸,平行同步膨脹收縮,才能保持良好的界面性能。封裝方式采取軟包/方形,在入殼時能夠最大程度保留電芯結構的完整性。此外,軟包在液態電池中脹氣、漏液的痛點不復存在,而鋁塑膜的高延展性更能夠適應鋰離子在遷徙過程中形成的整體漲縮,在全固態電池中的應用前景更加明朗。在封裝環節中,固態電池可以省去注液步驟,化成時間也可大幅縮短。新能源汽車產業鏈行業
45、深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。16 表 11:不同電池封裝形式優缺點及其與固態電池的適配度 圓柱 方形 軟包 設計 卷繞 疊片/卷繞 疊片 優點 自動化程度高 一致性好 成組效率高 外形設計靈活 重量輕 能量密度高 缺點 重量大 成組效率低 一致性差 能量密度低 安全性差 生產效率低 與固態電池適配度 低 較高 高 數據來源:Quantum Scape,東方證券研究所 圖 12:固態電池技術路線圖 數據來源:東方證券研究所繪制 新能
46、源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。17 產業化進展產業化進展與與公司梳理公司梳理 半固態電池:率先商業化的過渡方案 半固態電池落地能見度高,國內企業布局領先半固態電池落地能見度高,國內企業布局領先。固態電池的商業化應用之路面臨技術與成本兩大阻礙,行業普遍認為其產業化時間節點在2030年左右。而半固態電池仍保留隔膜與部分電解液,材料體系較液態電池變化較小,工藝設備與液態電池的重合度較高,可繼承現有的成熟產業鏈,有望率先實現
47、產業化落地。因此,國內較多企業選擇半固態電池作為過渡階段產品,積極進行研發與產能布局,代表企業包括衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技等。目前經過裝車驗證的半固態電池能量密度最高可達 368 Wh/kg,相較于成熟高鎳三元電池提升 40%左右。據我們統計,截至 2023 年底,國內公開發布的半固態電池產能規劃合計已達 240GWh。表 12:主要企業半固態電池布局 電池企業電池企業 半固態布局半固態布局進展進展/目標目標 能量密度能量密度(Wh/kg)產能規劃產能規劃 衛藍新能源 2022年11月首顆電芯下線,2023年6月裝車交付 360 50GWh 一期 2GWh 已建 清陶能源 計劃
48、 2024 年第一代電池搭載智己新車,開始生產第二代電池 一代 368 二代 400-500 35 GWh 太藍新能源 半固態電池樣品已向多家主機廠送樣測試 重慶 0.2GWh工廠滿產,2GWh 工廠預計6 月投產 350 12.2GWh 一期 0.2GWh 投產 二期 2GWh 在建 領新新能源 規劃 2024 年實現 3GWh建成投產,2026年實現 10GWh 量產 380 20 GWh 一期投產 輝能科技 2013 年首條中試線開始運營 2017 年 10 月 40MWh 消費類產線投產 2023 年臺灣 3.5GWh 動力類產線投產 270 120 GWh 已投產 3.5GWh 寧德
49、時代 凝聚態電池首先應用于民用電動載人飛機項目的合作開發,車規版本預計量產在即 500(飛機用)孚能科技 2023 年 1 月,嵐圖追光首批搭載孚能科技半固態電池的車型下線 第二代半固態電池產業化開發階段 330 贛鋒鋰電 一代產品已經開始量產 二代產能建設中 一代 260 二代 400 40GWh 一代 4GWh 國軒高科 通過測試進入產業化階段 360 蜂巢能源 已完成第 1 代方形短刀、軟包半固態電池技術開發,通過針刺安全測試 2 代半固態電池體系開發中 一代 230-270 二代 350 億緯鋰能 完成設計定型,裝車驗證中 330 中創新航 技術儲備 貧液化 400 半固態 450 準
50、固態 500 冠盛股份 2024 年 1 月,與東馳新能源成立合資公司擬開展固態動力電池、半固態儲能電池生產制造 350-450 數據來源:GGII,公司官網,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。18 半固態裝車元年已至,產業化進程加快。半固態裝車元年已至,產業化進程加快。2021 年 1 月 9 日,蔚來在 NIO Day 上發布 150kWh 半固態電池包,自此半固態車規級電池進展捷報頻傳。在車企和
51、電池廠的合力推動下,半固態電池自 2022 年起逐步實現量產與裝車交付,如蔚來的半固態電池供應商衛藍新能源,分別在 2022 年年 11月和 2023年 6月實現電池包下線與裝車交付。動力電池聯盟發布的數據顯示,2023年,衛藍新能源、贛鋒鋰電等企業的固液混合態電池實現批量裝車,裝車量約 0.8GWh,其中衛藍新能源11月、12月裝車量分別為0.41GWh和0.35GWh,標志著半固態電池的產業化進程大幅提速。表 13:半固態電池裝車進展 車企車企 車型車型 電池供應商電池供應商 裝車進展裝車進展 東風 E70 贛鋒鋰電 2022 年 1 月批量下線 嵐圖 追光 孚能科技 2023 年 1 月
52、首批量產下線,電池包電量 82kWh 蔚來 ET7 衛藍新能源 2023 年 6 月裝車交付,電池包電量 150kWh,續航超 1000km 長安深藍 S7 自研 2023 年 4 月亮相上海車展,目前已經進入工程化研發階段,計劃 2025 年搭載整車應用 賽力斯 SERES-5 贛鋒鋰電 2023 年裝車上市 上汽 清陶能源 預計 2025 年大規模量產,續航里程超 1000km 數據來源:公司官網,GGII,東方證券研究所 半固態電池或帶來高鎳三元、硅基負極的增量與隔膜附加值的提升。半固態電池或帶來高鎳三元、硅基負極的增量與隔膜附加值的提升。相比液態電池,半固態電池減少液態電解質的用量,增
53、加氧化物和聚合物的復合電解質,其中氧化物主要以隔膜涂覆和正負極包覆形式添加,聚合物以框架網絡形式填充。正負極有向高性能材料迭代的趨勢,因此高鎳三元、硅基負極需求均有望增長。當升科技先后獲衛藍新能源和清陶能源 2.5萬噸、3萬噸固態鋰電正極材料訂單,據公司披露為超高鎳三元材料;容百科技同為衛藍新能源正極材料供應商,其配套半固態電池裝車 ET7 的產品為 Ni90 高鎳三元。據衛藍湖州項目環評,負極采用硅基材料摻雜石墨的方案。隔膜仍保留并涂覆固態電解質涂層,鋰鹽從 LiPF6 升級為 LITFSI,將分別帶來隔膜與電解液鋰鹽的價值量提升。恩捷股份與北京衛藍、天目先導成立了專注半固態電池隔膜研發、生
54、產的企業江蘇三合,已經實現了對衛藍新能源的量產供貨。表 14:半固態與液態鋰電池主要材料與工藝選擇差異 材料類別材料類別 凝膠態凝膠態 半固態半固態 液態鋰電池液態鋰電池 正極材料 均采用高鎳三元 負極材料 均可采用硅基負極 電解質/電解液 電解液+引發劑+電解質 電解液+電解質 電解液 隔膜 方案 1:采用原有隔膜 方案 2:采用新型隔膜 方案 1:涂覆隔膜 方案 2:不采用隔膜 傳統隔膜 導電劑 添加量 3-5%添加量 0.5-1%工藝 疊片 疊片+卷繞 數據來源:GGII,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告
55、最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。19 公司梳理:產業鏈齊發力,把握新技術機遇 車企規劃為固態電池規?;峁┏渥阆胂罂臻g。車企規劃為固態電池規?;峁┏渥阆胂罂臻g。固態鋰電池在能量密度和安全性方面的優勢,讓各大整車廠加速擁抱固態電池,紛紛將其作為下一代動力電池的主要技術路線。包括豐田、日產、寶馬、福特在內的國際車企均計劃在 20252030 年間推出搭載全固態電池的電動車型。表 15:全球主要車企固態電池戰略規劃 車企車企 固態電池裝車規劃固態電池裝車規劃 大眾 計劃 2025 年使用固態電池 寶馬 2025 年前
56、,推出搭載全固態電池的電動汽車原型,并在 2030 年前量產 福特 計劃 2025 年推出原型車,2030 年前規模應用 Stellantis 計劃 2026 年使用固態電池 豐田 2025 年左右全固態電池投入生產,2027 年量產(產能約滿足 1 萬輛電動汽車),2030年以后大規模量產 日產 2025 年開始試生產,2028 年實現固態電池大規模量產,同年生產一款由固態電池驅動的全新電動汽車 本田 計劃在2024年啟用全固態電池的示范生產線,所生產的電池將用于2020年代后半期推出的車型 現代 計劃在 2025 年試生產配備全固態電池的電動車,2027 年部分批量生產,在 2030 年左
57、右實現全面批量生產。VinFast 與輝能科技合作開發固態電池,最早 2024 年裝車 廣汽埃安 計劃在 2026 年實現全固態電池裝車 上汽集團 計劃 2025 年實現全固態量產落地裝車,2025 年,智己、飛凡、榮威、MG 將推出多款搭載新一代固態電池(或為清陶第二代固態電池)的量產車型,全年銷量預計將突破“十萬輛級規?!遍L安汽車 計劃將不晚于 2027 年推動重量能量密度達到 350-500Wh/kg、體積能量密度 750-1000Wh/L,并逐步量產應用,2030 年實現普及。數據來源:公司官網,東方證券研究所 全固態電池產業化條件尚未成熟,諸多困難仍需學界、產業界合力解決。在此背景下
58、,車企、研發機構及包含初創企業等在內的電池企業均積極致力于下一代全固態電池的開發及量產技術。目前,國內外參與開發固態電池的企業和機構主要集中在中、美、日、韓等國家。日本:車企主導日本:車企主導,研發布局最早,技術和專利全球領先。,研發布局最早,技術和專利全球領先。豐田是全球固態電池領域的先行者之一,專利布局領先,2019 年與松下合作,2021 年共同推出搭載固態電池的原型車,2023 年 10 月宣布與日本出光興產石油公司展開合作,攻克固態電解質量產技術,爭取 2027 至 2028 年使全固態電池進入實用化階段。從技術路線來看,日本企業普遍押注電導率最高的硫化物電解質,應用于消費電子領域的
59、小圓柱電池已經實現了批量出貨。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。20 圖 13:2000-2019 年固態電池跨國專利申請數量 圖 14:豐田推出固態電池可在 10 分鐘內完成快速充電 數據來源:Solid State Battery Roadmap 2035+,東方證券研究所 數據來源:公司官網,東方證券研究所 表 16:日本企業固態電池布局 公司名稱公司名稱 電解質路線電解質路線 進展進展/目標目標 豐田 硫化物
60、 2027 年量產(產能約滿足 1 萬輛電動汽車),2030 年以后大規模量產 松下 硫化物 2023 年 12 月公開快充固態電池技術,計劃 2025-2029 年量產小型全固態電池 日產 硫化物 2025 年開始試生產,2028 年大規模量產 Maxwell 硫化物 2023 年 6 月量產消費電子用小圓柱電池,2024 年 1 月起供貨 數據來源:公司官網,東方證券研究所 韓國仍以三大電池廠為主,韓國仍以三大電池廠為主,自主研發與外部合作并行自主研發與外部合作并行。韓國企業在固態電池領域的布局仍集中在LG、SK On 和三星 SDI 三大電池企業。2018 年 11 月,三家電池廠曾成立
61、聯合基金,共同開發包括固態電池的下一代電池核心技術。從最新進度來看,三星 SDI 的商業化時間表最為領先,計劃將于 2027 年實現量產;SK 在硫化物電解質方面與 Solid Power 合作,同時對氧化物路線也有研發布局,在研的聚合氧化物和硫化物固態電池預計于 2028 年實現商業化;LG 目前仍在考慮半固態過渡方案。表 17:韓國企業固態電池布局 公司名稱公司名稱 電解質路線電解質路線 進展進展/目標目標 三星 SDI 硫化物 試產線竣工,樣品生產驗證,計劃在 2025 年開發出規模生產技術,2027 年在蔚山量產 SK On 氧化物、硫化物 計劃 2026 年完成早期原型,并在 202
62、8 年實現商業化 LG 硫化物 計劃在 2026 年前實現“安全改進型”聚合物基半固態電池商業化,2028 年推出 750Wh/L 的聚合物固態電池和完成硫化物全固態電池開發,2030 年推出超過 900Wh/L 的硫化物全固態電池 數據來源:旺材鋰電,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。21 美國初創美國初創企業企業全路線布局全路線布局,多獲車企注資多獲車企注資。美國在傳統鋰離子電池領域根基較淺,而在
63、固態電池方向涌現大量初創企業,以求在技術革新中彎道超車。國際車企傾向于選擇該類企業注資以布局新一代電池技術,如 Solid Power 獲寶馬、福特、現代投資,Quantum Scape 則與大眾綁定較深。各家公司的技術路線選擇較為多樣,三大電解質均有覆蓋。表 18:美國企業固態電池布局 公司名稱公司名稱 電解質路線電解質路線 進展進展/目標目標 合作車企合作車企 Solid Power 硫化物 首批 A 樣品電池已進入裝車驗證階段;規劃到2028 年具備為 80 萬輛電動汽車的固態電池供應固態電解質的產能 寶馬、福特、現代 Quantum Scape 氧化物 固態電池樣品經大眾集團電池子公司
64、 PowerCo 驗證,能夠做到充放電 1000 次后保持 95%的容量 大眾 Factorial Energy 聚合物 鋰金屬電池 A 樣品已送樣 OEM 廠商,2023 年 10月在美國馬薩諸塞州投資建設年產能為 200MWh的固態電池裝配線 現代、起亞、奔馳、Stellantis SES 聚合物 2023 年 12 月宣布已與一家車企簽署鋰金屬電池 B樣品協議 通用、現代、本田、吉利、上汽 數據來源:公司官網,東方證券研究所 國內依托院??蒲谐晒钠髽I走在前列,傳統電池廠以技術儲備為主。國內依托院??蒲谐晒钠髽I走在前列,傳統電池廠以技術儲備為主。國內領跑固態電池產業化的企業以具院校研發
65、背景的新興企業為主,典型代表有清華大學南策文院士團隊創辦的清陶能源、依托中科院物理所成立的衛藍新能源等。同時,國內車企也與這些新興企業積極合作,推進裝車驗證與產線建設。而傳統電池廠在固態電池方面多有技術儲備與專利布局,但在產業化推進上相對保守。表 19:國內企業固態電池布局 公司名稱公司名稱 電解質路線電解質路線 進展進展/目標目標 合作車企合作車企 技術來源技術來源 衛藍新能源 氧化物+聚合物 北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博四大基地共規劃產能超 30GWh 蔚來、吉利 中科院物理所 陳立泉團隊 清陶能源 氧化物+鹵化物+聚合物 2022 年,10GWh 固態電池產業化項目在昆山開工建
66、設,預計 2024 年建成,計劃 2024年量產第二代準固態電池,2027 年量產第三代全固態電池 上汽,北汽,廣汽,哪吒 清華大學 南策文團隊 輝能科技 氧化物 2017 年建成 40MWh 中試線;2023 年 5 月宣布在法國敦刻爾克建立首個國際固態電池超級工廠;2024 年 1 月,桃園工廠投入量產,規劃產能2GWh 奔馳、VinFast、ACC、FEV、Gogoro、蔚來、一汽 恩力動力 硫化物 2023 年 11 月 GWh 級固體軟包電芯產線建成投產 東京工業大學 馬車動力 硫化物 2023 年 9 月發布全固態產品;2023 年 4 月中試基地啟用;未來基地三期規劃 5.5GW
67、h 產能 東馳能源 聚合物 技術開發階段 東北師范大學 中科深藍匯澤 聚合物 1GWh 固態電池項目在建 寧德時代 硫化物 樣品開發 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。22 贛鋒鋰電 氧化物/硫化物 2022 年 1 月,首批搭載固態電池的東風 E70 50 臺車已批量下線交付市場;新型鋰電池科技產業園 Pack 生產線已投產 東風、嵐圖、賽力斯 中科院寧波材料所 許曉雄團隊 億緯鋰能 鹵化物 技術開發階段 蜂巢能源
68、 硫化物 技術開發階段 珠海冠宇 聚合物 技術開發階段 豪鵬科技 技術開發階段 南方科技大學等 高樂股份 擬在義烏投資建設 2GWh 納米固態電池項目 數據來源:公司官網,公司公告,東方證券研究所 固態電解質固態電解質為供應鏈核心增量為供應鏈核心增量,關注,關注研發進展與供貨情況研發進展與供貨情況。作為固態電池的關鍵組分,固態電解質也獲得產業內公司的重點布局。除固態電池企業自行研發生產外,進展較為領先的企業主要有天目先導和藍固新能源,均已具備成熟產品與千噸級以上產能,二者與衛藍新能源同樣具有中科院物理所的技術背景。上海洗霸和金龍羽分別憑借與中科院上海硅酸鹽所和重慶大學的深度技術合作,或有望將相
69、關產品推向量產。其余公司的固態電解質產品基本尚處于實驗室研發階段。表 20:固態電池電解質相關公司 公司名稱公司名稱 主營業務主營業務 電解質相關布局電解質相關布局 天目先導 納米硅基負極、固態電解質、鈉離子電池硬碳負極 核心技術源于中科院物理所陳立泉團隊,開發有LATP粉類、漿料和涂覆隔膜產品,具有固態電解質產能 3000 噸/年 藍固新能源 新型電解質材料 創始人出自中科院物理所陳立泉團隊,開發有 LLTO、LLZO、LATP 固態電解質及混合固液電解質產品;2022 年 5 月,江蘇基地千噸級固態電解質生產線試產;2022 年 10 月,湖州基地 5000噸原位固態、混合固液電解質項目投
70、產;2023 年 12 月,淄博基地 5 萬噸原位固態化、混合固液電解質項目預計投產 上海洗霸 水處理服務、產品與設備 與中國科學院上海硅酸鹽研究所技術合作,固態電解質粉體先進材料產品已完成關鍵研發,且中試放大試驗已取得階段性成果,擬新建 50 噸固態電解質粉體產線 奧克股份 減水劑、環氧乙烷等 具備固態電池電解質的高分子量基聚氧乙烯醚(PEO)的合成工藝技術 金龍羽 電線電纜 依托重慶大學李新祿團隊進行固態電池及其關鍵材料相關技術的研究開發,擬建設“新能源固態電池、智能終端”產業園實施固態電池項目 廈鎢新能 三元正極 固態電解質已實現噸級生產,產品穩定可靠,在固態電池體系中效果良好,產品可應
71、用于 3c 電池和動力電池等多個領域 普利特 改性塑料、鋰電池 2023 年 12 月公告,控股子公司海四達與衛藍新能源簽署戰略協議,雙方將攜手在新一代電池上迅速導入固態電解質體系,并在市場端開展合作 瑞泰新材 電解液 部分添加劑產品已用于固態電池中 華盛鋰電 電解液添加劑 布局固態鋰電池電解質硫化物的設計開發,處于實驗室研究階段 山東章鼓 鼓風機、渣漿泵 參股的喀什安德主要致力于新型半固態、固態電解質膜的開發和應用 數據來源:公司官網,公司公告,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析
72、師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。23 上游資源端,上游資源端,電解質電解質有望帶來鋯、鍺、鑭等小金屬需求增量。有望帶來鋯、鍺、鑭等小金屬需求增量。氧化物電解質 LLZO 以二氧化鋯為原料,國內鋯資源儲量低而消費量大,下游主要應用領域為陶瓷和耐火材料,氧化鋯供應商包括東方鋯業、三祥新材、凱盛科技。多種氧化物、硫化物電解質含金屬鍺,鍺的應用領域廣泛,含光纖、紅外、光伏等,中國是鍺礦資源大國,主要供應商包括馳宏鋅鍺、云南鍺業。氧化物電解質 LLZO、LLTO 還涉及鑭的使用,鑭為稀土金屬,國內貢獻全球大部分稀土產量,相關企業包括中國稀土、北方稀土、盛
73、和資源、廣晟有色等。表 21:不同電解質所含稀有金屬及相關企業 稀有金屬稀有金屬 電解質類型電解質類型 供應商供應商 相關布局相關布局 鋯 LLZO 氧化物 東方鋯業 為電池材料研發提供樣品 三祥新材 公司以自產氧化鋯為原料,研究開發鋯系固態電解質材料,項目尚處實驗室小試階段 凱盛科技 鍺 LLZO 氧化物、LAGP 氧化物、LGPS 型硫化物、硫銀鍺礦型硫化物 馳宏鋅鍺、云南鍺業 鑭 LLZO 氧化物、LLTO 氧化物 中國稀土、北方稀土、盛和資源、廣晟有色 數據來源:公司公告,東方證券研究所 固態電池固態電池多采用軟包路線,多采用軟包路線,或提升或提升鋁塑膜需求鋁塑膜需求。軟包電池憑借疊片
74、工藝、能量密度高以及凝膠態封裝技術等優勢,有望在固態電池領域發展應用,鋁塑膜是軟包電池的主要封裝材料。由于生產技術難度較高,在阻隔性、沖深、耐穿刺、耐電解液和絕緣性等性能方面皆有嚴格要求,量產后控制產品一致性的難度也較大,鋁塑膜成為現階段軟包電池唯一還未實現批量國產化的關鍵材料。目前國內具備鋁塑膜批量供貨能力的主要有新綸新材、紫江新材、道明光學和明冠新材。表 22:軟包電池封裝鋁塑膜相關企業 公司名稱公司名稱 固態電池裝車規劃固態電池裝車規劃 新綸新材 具鋁塑膜產能超 1 億平,鋁塑膜產品已在客戶的半固態電池上得到批量使用 紫江新材 具 5100 萬平鋰電鋁塑膜產能 道明光學 具 5000 萬
75、平鋰電鋁塑膜產能 明冠新材 具年產 1300 萬平鋁塑膜產能,規劃新增 2 億平 海順新材 規劃 1.2 億平鋁塑膜產能,已部分投產實現小批量出貨 樂凱膠片 具年產 1200 萬平鋁塑膜產能 英聯股份 與皇家瓦森柔性包裝公司聯合開發鋁塑膜業務,處于送樣階段 數據來源:公司公告,東方證券研究所 新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。24 投資建議投資建議 固態電池被認為是解決鋰電池安全問題以及提升能量密度的理想方案,作為下
76、一代技術路線獲產業重點布局。2022 年以來,固態電池的研發和產業化取得了明顯的進展,尤其是國內企業在半固態電池領域的技術進步和成本降低均大幅超預期,以衛藍新能源和贛鋒鋰電等為代表的半固態電池在2023年實現量產裝車,標志著半固態電池已經進入產業化元年。隨著電池企業的產能規劃落地和更多車企車型的裝車應用,固態電池的產業化進程有望加快。建議關注布局半固態的電池企業寧德時代(300750,未評級)、億緯鋰能(300014,未評級)、贛鋒鋰業(002460,未評級)。與液態鋰離子電池相比,固態電池在材料端的核心變量為固態電解質,并有望提升高性能正負極材料和軟包封裝的滲透率。電解質環節:全固態電解質技
77、術路線尚不明確,研發難度較大周期較長,建議關注具有院??蒲心芰χ蔚纳虾O窗?603200,未評級)、金龍羽(002882,未評級)。正極材料環節:固態電池應用主要帶來高鎳、超高鎳三元正極材料增量,建議關注高鎳產品產能領先的容百科技(688005,未評級)、當升科技(300073,買入)、貝特瑞(835185,未評級)。負極材料環節:固態電池的負極材料迭代路徑或從石墨向硅基負極、金屬鋰負極方向發展,硅基負極量產規模尚小,建議關注具備技術與量產能力的貝特瑞(835185,未評級)、杉杉股份(600884,未評級)、璞泰來(603659,未評級);金屬鋰負極遠期潛力大,建議關注提前布局的天齊鋰業(
78、002466,未評級)、贛鋒鋰業(002460,未評級)。封裝環節:固態電池應用有望提升軟包份額,關鍵封裝材料鋁塑膜有望受益,建議關注國產鋁塑膜企業新綸新材(002341,未評級)、明冠新材(688560,未評級)。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。25 風險提示風險提示 固態電池固態電池產業化進度產業化進度不及預期不及預期:全固態電池目前仍然面臨著尚未完全解決的離子電導率問題、固固界面問題和循環性能問題等,現階段成
79、本高昂也阻礙其走向大規模應用,產業化時間節點存在較大不確定性。技術路線革新風險技術路線革新風險:動力電池主流技術路線及其迭代方向可能發生變化,如果出現更具應用潛力的技術方向,固態電池的研發及應用均會受到影響。原材料價格波動的風險原材料價格波動的風險:固態電池的原材料包括鋰、鋯、鑭等稀有金屬,若上游金屬資源價格大幅上漲,造成固態電池成本增加,可能或造成電池成本增加,產生需求放緩的風險。新能源汽車產業鏈行業深度報告 半固態裝車元年已至,下一代電池技術蘊藏機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。
80、26 分析師申明 每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的研究分析師在此作以下聲明:每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的研究分析師在此作以下聲明:分析師在本報告中對所提及的證券或發行人發表的任何建議和觀點均準確地反映了其個人對該證券或發行人的看法和判斷;分析師薪酬的任何組成部分無論是在過去、現在及將來,均與其在本研究報告中所表述的具體建議或觀點無任何直接或間接的關系。投資評級和相關定義 報告發布日后的 12個月內行業或公司的漲跌幅相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅為基準(A 股市場基準為滬深 300 指數,香港市場基準為恒生指數,美國市場基準為標普 500 指數);公司投資評級的量化標準公
81、司投資評級的量化標準 買入:相對強于市場基準指數收益率 15%以上;增持:相對強于市場基準指數收益率 5%15%;中性:相對于市場基準指數收益率在-5%+5%之間波動;減持:相對弱于市場基準指數收益率在-5%以下。未評級 由于在報告發出之時該股票不在本公司研究覆蓋范圍內,分析師基于當時對該股票的研究狀況,未給予投資評級相關信息。暫停評級 根據監管制度及本公司相關規定,研究報告發布之時該投資對象可能與本公司存在潛在的利益沖突情形;亦或是研究報告發布當時該股票的價值和價格分析存在重大不確定性,缺乏足夠的研究依據支持分析師給出明確投資評級;分析師在上述情況下暫停對該股票給予投資評級等信息,投資者需要
82、注意在此報告發布之前曾給予該股票的投資評級、盈利預測及目標價格等信息不再有效。行業投資評級的量化標準行業投資評級的量化標準:看好:相對強于市場基準指數收益率 5%以上;中性:相對于市場基準指數收益率在-5%+5%之間波動;看淡:相對于市場基準指數收益率在-5%以下。未評級:由于在報告發出之時該行業不在本公司研究覆蓋范圍內,分析師基于當時對該行業的研究狀況,未給予投資評級等相關信息。暫停評級:由于研究報告發布當時該行業的投資價值分析存在重大不確定性,缺乏足夠的研究依據支持分析師給出明確行業投資評級;分析師在上述情況下暫停對該行業給予投資評級信息,投資者需要注意在此報告發布之前曾給予該行業的投資評
83、級信息不再有效。免責聲明 本證券研究報告(以下簡稱“本報告”)由東方證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)制作及發布。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告的全體接收人應當采取必要措施防止本報告被轉發給他人。本報告是基于本公司認為可靠的且目前已公開的信息撰寫,本公司力求但不保證該信息的準確性和完整性,客戶也不應該認為該信息是準確和完整的。同時,本公司不保證文中觀點或陳述不會發生任何變更,在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的證券研究報告。本公司會適時更新我們的研究,但可能會因某些規定而無法做到。除了一些定期出版的證券研究報告之外,絕大多數證券研究報告
84、是在分析師認為適當的時候不定期地發布。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求??蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況,若有必要應尋求專家意見。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向人作出邀請。本報告中提及的投資價格和價值以及這些投資帶來的收入可能會波動。過去的表現并不代表未來的表現,未來的回報也無法保證,投資者可能會損失本金。外匯匯率波動有可能對某些投資的價值或價格或來自這一投資的收入產生不良影響。那些涉及期貨、期權及其它衍生
85、工具的交易,因其包括重大的市場風險,因此并不適合所有投資者。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任,投資者自主作出投資決策并自行承擔投資風險,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告主要以電子版形式分發,間或也會輔以印刷品形式分發,所有報告版權均歸本公司所有。未經本公司事先書面協議授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、轉發或公開傳播本報告的全部或部分內容。不得將報告內容作為訴訟、仲裁、傳媒所引用之證明或依據,不得用于營利或用于未經允許的其它用途。經本公司事先書面協議授權刊載或轉發的,被授權機構承擔相關刊載或者轉發
86、責任。不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。提示客戶及公眾投資者慎重使用未經授權刊載或者轉發的本公司證券研究報告,慎重使用公眾媒體刊載的證券研究報告。HeadertTable_Address東方證券研究所 地址:上海市中山南路 318 號東方國際金融廣場 26 樓 電話:傳真:021-63325888 021-63326786 東方證券股份有限公司經相關主管機關核準具備證券投資咨詢業務資格,據此開展發布證券研究報告業務。東方證券股份有限公司及其關聯機構在法律許可的范圍內正在或將要與本研究報告所分析的企業發展業務關系。因此,投資者應當考慮到本公司可能存在對報告的客觀性產生影響的利益沖突,不應視本證券研究報告為作出投資決策的唯一因素。