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1、 1/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 固態電池固態電池行業行業深度:深度:難點及思路難點及思路、行業行業現狀現狀、產業鏈產業鏈及相關公司深度梳理及相關公司深度梳理 目前傳統液態鋰電池的能量密度已經接近 350Wh/kg 的理論極限,同時仍存在電池熱失控等安全隱患。隨著新能源汽車市場容量快速擴大,動力電池對于高能量密度與高安全性的迫切需求推動著固態電池的發展。固態電池的發展路徑大致可分為半固態、準固態、全固態等階段,目前由于受到材料技術、制備技術還不夠成熟,生產成本過高等因素的制約,全固態電池產業化還需要時間。半固態電池成
2、為很好的過渡技術。2023 年國內半固態電池出貨量突破 GWh 級別,2024 年將開啟規?;慨a裝車。未來隨著固態電池技術不斷進步,成本逐漸呈下降趨勢,尤其是國內半固態電池產業化進程已開啟,固態電池的市場規模將得以快速增長。下面我們將主要介紹固態電池的概念、優勢、技術路線等基本內容,分析目前產業化難點,提供解決思路。接著,我們將分析固態電池的制造工藝及產業現狀,并針對固態電池的產業鏈及相關公司進行詳細梳理,預測未來市場規模。希望這些內容能夠啟發大家對固態電池行業的了解。目錄目錄 一、行業概述.1 二、產業化難點及解決思路.6 三、固態電池制造工藝.8 四、產業現狀.11 五、產業鏈分析.16
3、 六、相關公司.23 七、市場預測.26 八、參考研報.26 一、一、行業行業概述概述 1、固態電池的固態電池的概念概念 固態電池是一種使用固態電解質取代傳統鋰離子電池中電解液的新型電池。固態電池是一種使用固態電解質取代傳統鋰離子電池中電解液的新型電池。傳統液態鋰電池主要由正極、負極、電解液和隔膜四大關鍵要素組成。固態電池使用固態電解質替換傳統液態鋰電池中的電解液。固態電池的工作原理與傳統液態鋰電池的原理相通。固態電池的工作原理與傳統液態鋰電池的原理相通。傳統液態鋰電池的兩端為電池的正負兩極,中間為液態電解質。在鋰離子從正極到負極再到正極的來回移動過程中,電池的充放電過程便完成了。固態電池的工
4、作原理與之相通,充電時正極中的鋰離子從活性物質的晶格中脫嵌,通過固態電解質向負極遷移,2/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 電子通過外電路向負極遷移,兩者在負極處復合成鋰原子、合金化或嵌入到負極材料中;放電過程與充電過程恰好相反。采用固態電解質代替液體電解質,有望使用更高比容量的正、負極材料,同時可徹底解決電池的安全性問題,是獲得高能量密度、安全性和長循環壽命的全固態鋰電池的根本途徑。因此固態電池將會是鋰離子電池升級的方向。2、固態電池的優勢、固態電池的優勢 固態電池具有高能量密度和高安全性固態電池具有高能量密度和高安全性的的顯著優勢,成為下一代高性
5、能鋰電池。顯著優勢,成為下一代高性能鋰電池。從性能對比來看,理論上,固態電池在離子電導率、能量密度、耐高壓、耐高溫、循環壽命等各項指標均優于液態電池,兼顧了傳統液態鋰電池無法兼顧的高能量密度和高安全特性,成為電動汽車的理想電池。固態電池的優勢,主要體現在:(1)高安全性高安全性 液態鋰電池易受熱失控。液態鋰電池易受熱失控。過度充電、撞擊、短路、泡水等因素會導致電池熱失控風險上升,上升至90 C時負極表面 SEI 膜開始分解,嵌鋰碳直接暴露于電解液并反應放熱、產生大量可燃氣體,進而融化隔膜形成內短路;溫度上升至 200 C 后促進電解液氣化分解,電池發生劇烈燃燒及爆炸。相對液態鋰電池,固態電池則
6、具有五大安全特性。相對液態鋰電池,固態電池則具有五大安全特性。1)固態電解質具有高機械強度,可抑制鋰枝晶生長,不易造成短路。2)不易燃燒、不易爆炸。3)無持續界面副反應。4)無電解液泄漏、干涸問題。5)高溫壽命不受影響或更好。HVgVNAdYjZbYIUjXaXmV7NaOaQsQqQmOnRkPoOqMjMoOyR9PnNxOMYoNpOvPsPqN 3/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告(2)高能量密度高能量密度 傳統液態電池的能量密度已經接近 350Wh/kg 的理論極限。固態電池的電化學窗口寬,能夠承受更高的電壓(5V 以上),材料可選擇的范圍
7、更廣。由于電池能量密度等于工作電壓乘比容量,而電池總體比容量遵循木桶效應,受限于正負極中較低的一極。目前固態電池中,石墨負極比容量為 372mA h/g,硅基負極理論比容量為 4200mA h/g,鋰金屬負極理論比容量為 3860mA h/g,都顯著高于正極。因此正極材料成為鋰離子電池性能進一步提升的主要瓶頸。而全固態電解質不僅能夠兼容上述高比容量負極材料與常規正極材料體系,還可匹配高比容量的正極材料,使得能量密度達到 500Wh/kg 甚至更高。(3)寬溫區運行寬溫區運行 傳統液態電池工作溫度范圍較小。傳統液態電池工作溫度范圍較小。在低溫條件下,液態電池因電解液粘度增大,電導率降低、電解液/
8、電極界面阻抗和電荷轉移阻抗增大、鋰離子遷移速率降低等原因導致性能下降。此外液態電池在高溫條件下受限于電解液閃點低、隔膜融化溫度低,存在燃燒風險。固態電解質電池則不存在電解質低溫凝固問題,同時高溫狀態受影響小、安全性高,因而具有更大工作固態電解質電池則不存在電解質低溫凝固問題,同時高溫狀態受影響小、安全性高,因而具有更大工作溫度范圍,可達溫度范圍,可達-40 C150 C,顯著優于液態電池。,顯著優于液態電池。(4)體積小體積小 傳統液態電池需要使用隔膜和電解液,二者占據了電池中近 40%的體積和 25%的質量。固態電池使用固態電解質取代液態電池的隔膜和電解液,正負極之間的距離可以縮短到只有幾到
9、十幾個微米,從而大幅降低電池的厚度。因此,同樣的電量,固態電池的體積將變得更小。3、固態電池發展路徑固態電池發展路徑 4/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 隨著液態電解質含量逐步下降,固態電池的發展路徑大致可以分為半固態(半固態(5-10wt%)、準固態()、準固態(0-5wt%)、全固態()、全固態(0wt%)等階段)等階段,其中半固態、準固態使用的電解質均為混合固液電解質。目前在全球范圍內,全固態電池主要處于研發和試制階段。目前制約全固態電池產業化的主要局限在于:材料技術、制備技術還不夠成熟,生產成本過高。行業普遍認為全固態電池距離大規模產業化至
10、少還需5 年時間。在全固態電池正式進入商業化階段之前,半固態電池或許是很好的過渡技術解決方案。在全固態電池正式進入商業化階段之前,半固態電池或許是很好的過渡技術解決方案。半固態電池使用的是固液混合電解質,電池中電解液的含量占比在 5-10%之間,增加涂覆固態電解質,其電化學原理與液態鋰電池相同,基本可以沿用現有成熟的電池制造工藝,生產難度小于固態電池。而相比于傳統液態鋰電池,半固態電池在性能上有了大幅提升,其優點包括安全性較好、能量密度較高、靈活性更好、循環壽命更長、工作溫度范圍更寬、耐擠壓和耐震動等。因此,半固態電池成為液態電池向全固態電池轉型的過渡技術。2023 年已有多家企業進行半固態電
11、池的產能建設,半固態電池量產在即,將逐漸進入商業化階段。4、固態電池三大技術路線固態電池三大技術路線 固態電池有三大主流技術路線:聚合物固態電池、氧化物固態電池、硫化物固態電池。固態電池有三大主流技術路線:聚合物固態電池、氧化物固態電池、硫化物固態電池。固態電池的不同技術路線主要由不同的固態電解質進行區分。根據固態電解質的分類,固態電解質主要有三大技術路線:聚合物電解質、氧化物電解質、硫化物電解質。其中,聚合物電解質屬于有機電解質,氧化物電解質和硫化物電解質屬于無機電解質。理想的固態電解質材料應該擁有高離子電導率,對鋰金屬具有化學和電化學穩定性,能夠很好地抑制鋰枝晶產生,制造成本較低,無需使用
12、稀有金屬等特點。但目前三大技術路線各有優缺點,未有能同時滿 5/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 足以上要求的,在技術突破上仍存在一定的難度??偟膩碚f,硫化物電解質在全固態電池中最具有發展潛力。聚合物電解質:聚合物電解質:聚合物的優點是易加工,與現有的電解液生產設備、工藝都比較兼容,機械性能好。其缺點包括:(1)離子電導率太低,需要加熱到 60高溫才能正常充放電;(2)化學穩定性較差,無法適用于高電壓的正極材料,在高溫下也會發生起火燃燒的現象;(3)電化學窗口窄,電位差太大時(4V)電解質易被電解,使得聚合物的性能上限較低。氧化物電解質:氧化物電解質
13、:其優點在于具有較好的導電性和穩定性,離子電導率比聚合物更高,熱穩定性高達1000,機械穩定性和電化學穩定性都較好。其缺點包括:(1)相對于硫化物,其離子電導率偏低,使得氧化物固態電池在性能提升過程中會遇到容量、倍率性能受限等一系列問題;(2)氧化物非常堅硬,導致固態電池存在剛性界面接觸問題,在簡單的室溫冷壓情況下,電池的孔隙率非常高,可能導致電池無法正常工作。硫化物電解質:硫化物電解質:離子電導率最高,機械性能好,并且電化學穩定窗口較寬(5V 以上),工作性能表現優異,在全固態電池中發展潛力最大。其缺點包括:(1)界面不穩定,容易與正負極材料發生副反應,造成界面高阻抗,導致內阻增大;(2)在
14、制備工藝層面,硫化物固態電池的制備工藝比較復雜,且硫化物容易與空氣中的水、氧氣反應產生硫化氫劇毒氣體。其中,聚合物電解質發展最為迅速,技術較成熟,最早推進商業化應用,已實現小規模量產,但存在電導率低等缺點,性能上限較低,到目前也并未大面積鋪開。氧化物電解質各方面的性能表現較為均衡,目前進展較快。硫化物電解質的電導率較高,性能表現最優異,最適用于電動車,商業化潛力大,但研究難度也大,如何保持較高穩定性有待解決。對固態電解質的關鍵問題實現技術突破,將有望加速產業化的進程。6/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 二二、產業化難點產業化難點及解決思路及解決思路
15、 1、技術難點、技術難點及解決思路及解決思路 固態電解質發展面臨三大科學問題。固態電解質發展面臨三大科學問題。固態電解質離子輸運機制、鋰金屬負極鋰枝晶生長機制、多場耦合體系失控失效機制為固態電池發展面臨的核心科學問題,解決這些問題是創制新型固態電解質材料、優化固態電池物理化學性能、推動固態電池發展的必經之路。固態電池電解質綜合性能難以平衡。固態電池電解質綜合性能難以平衡。從材料特性來看,無論聚合物、氧化物還是硫化物,其作為固態電解質的綜合表現不佳,如聚合物電解質易加工、生產難度低,但是離子電導率不高,影響充放電性能,氧化物和硫化物電解質具有更高的電導率、安全性和機械強度,但是其制造難度更大,成
16、本更高。7/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 解決思路:復合電解質融合多種材料優勢。解決思路:復合電解質融合多種材料優勢。為此,復合材料的思路是將不同種材料結合使用,以期兼顧兩種材料的優勢。聚合物/聚合物復合電解質材料,可制備性更強,機械強度與離子電導率均有所提高,對于聚合物/無機物(氧化物/硫化物)復合電解質材料,其結合了聚合物與氧化物/硫化物的特性,實現了高強度與較好的柔性、電導率和易制備等多重優勢的綜合。因此,復合固態電解質是固態電池電解質克服性能瓶頸的重要發展方向。全固態電池的瓶頸主要在較慢的充放電速度和較快的容量衰減。全固態電池的瓶頸主要在
17、較慢的充放電速度和較快的容量衰減。離子電導率是提高全固態電池充放電速度的關鍵,固態電解質中的離子輸運性能由離子在體相、表界面中的輸運過程共同決定。相比液態電解質,固態電解質離子間相互作用力強,離子遷移能壘是液體的十倍以上,離子電導率低。高機械強度的固態電解質仍難以完全抑制鋰枝晶生長、實現鋰金屬均勻沉積。高機械強度的固態電解質仍難以完全抑制鋰枝晶生長、實現鋰金屬均勻沉積。研究表明高剪切模量的無機固態電解質也不能完全阻止鋰枝晶在固態電解質中滲透,鋰枝晶仍是阻礙全固態電池實際應用的重要因素。如氧化物固態電解質剪切模量為鋰金屬剪切模量十倍以上(50GPa 以上),鋰枝晶生長依舊可能導致固態電池短路。固
18、固-固界面接觸導致穩定性降低是電池失效主要原因。固界面接觸導致穩定性降低是電池失效主要原因。固態電池界面為固-固接觸,電導率往往受到電極與電解質界面處高接觸電阻的阻礙。高阻抗增加了過電位,導致容量衰減和能量密度降低。界面較高阻抗主要來源于以下幾個方面:1)固態電解質與負極的界面問題;2)固態電解質與復合正極的界面問題;3)復合正極內部的正極活性物質與固態電解質之間的微觀界面問題;8/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 解決思路:界面工程與改性,通過材料與工藝兩個維度實現改善。材料維度:解決思路:界面工程與改性,通過材料與工藝兩個維度實現改善。材料維度:
19、選擇 Li 金屬負極和包覆復合正極。負極方面,通過采用體積變化更小的 Li 合金作為負極,緩解負極膨脹問題,宏觀界面問題,選擇穩定性更高的固態電解質,以減少界面之間副反應的發生,在復合正極的微觀界面,可通過表面包覆(涂層)的方式減小界面應力、提高離子和電子傳輸效率等。工藝維度:工藝維度:宏觀界面問題,通過增大制備過程中的壓力,以消除孔隙、增強界面接觸,或通過原位凝固的方式,向固態電池中注入液體,在封裝完成后,通過加熱等形式讓液體凝固,從而增強固態電解質與電極之間的界面接觸。2、經濟性痛點經濟性痛點及解決思路及解決思路 固態電池原材料供應鏈及電池制造設備不完善。固態電池原材料供應鏈及電池制造設備
20、不完善。目前固態電池部分原材料未實現量產,整體產業鏈尚不完善,因此電池制造成本較高。此外,固態電池作為新型電池,工藝制造缺乏特定的設備,如燒結、真空、干燥房、特定氣氛等環節均將增加固態電池制造成本。固態電池電極材料成本高。固態電池電極材料成本高。氧化物正極材料主要是由氧化鋁、氧化鈦等無機材料制成;硫化物正極材料則是由硫、硫化物及聚合物構成;而聚合物正極則是由聚碳酸酯、纖維素等多種高分子化合物組成。如性能可觀的 LGPS 型硫化物電解質來說,鍺的高成本阻礙了量產。此外,固態電池所需的電極材料都是高科技新材料,既需要科技進步降低生產難度,也需要時間由市場消化高昂的價格使其被廣泛使用。目前固態電池已
21、商業化銷售實例少,以蔚來 2023 年 7 月上線的 150kWh 電池包信息測算,其半固態電池成本約為 1.7-2.2 元/Wh,遠高于同期車用方形三元電芯、鐵鋰電芯均價 0.73、0.65 元/Wh。截止2024 年 4 月 3 日,方形三元電芯、鐵鋰電芯均價已降至 0.465、0.375 元/Wh,液態鋰電池均價持續下降,固態電池降本方面仍面臨不小挑戰。解決思解決思路:半固態先行,規?;筒牧铣杀?。路:半固態先行,規?;筒牧铣杀?。半固態電池因為技術相對成熟,并且更加接近液態鋰離子電池,如能實現半固態電池產業化,則隨著相應固態電解質產能放量、原材料成本降低,工藝優化,則原材料與生產成
22、本有望降低。三三、固態電池制造工藝固態電池制造工藝 固態電池使用復合正極、電解質添加方式與液態電池不同,以疊片為主。固態電池使用復合正極、電解質添加方式與液態電池不同,以疊片為主。固態電池與液態電池在制造工藝上具有諸多相似性,如電極極片的制造過程都是基于漿料混合、涂布和延壓,分切完成后進行極耳焊接、PACK(電池包加工成組),最核心的區別有三點,1)固態電池正極材料復合化,即固態電解質與正極活性物質的混合體作為復合正極;2)電解質添加方式不同,液態電池是在極耳焊接后將電解液注入電池內并進行封裝,而固態電解質除了與正極活性物質形成復合正極外,還需要在延壓完成的復合正極上再進行一次涂布;3)液態鋰
23、離子電池極片可用卷繞或者疊片的方式組合,而固態電池由于其固態電解質如氧化物和硫化物韌性較差,通常使用疊片形式封裝。9/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 固態電解質核心工藝在于成膜,可分為干法、濕法和其他工藝。固態電解質核心工藝在于成膜,可分為干法、濕法和其他工藝。固態電池的制造,核心工藝在于固態電解質成膜環節,電解質的成膜工藝會影響電解質厚度及相關性能,厚度偏薄,會導致其機械性能相對較差,容易引發破損和內部短路,偏厚則內阻增加,并由于電解質本身不含活性物質,降低電池單體和系統的能量密度。濕法成膜工藝:濕法成膜工藝:模具支撐成膜,適用于聚合物和復合電解
24、質,將固體電解質溶液倒入模具,溶劑蒸發后獲得固態電解質膜;正極支撐成膜,適用于無機和復合電解質膜,即將固體電解質溶液直接澆在正極表面,溶劑蒸發后,在正極表面形成固體電解質膜;骨架支撐成膜,適用于復合電解質膜,將電解質溶液注入骨架中,溶劑蒸發后,形成具有骨架支撐的固態電解質膜,能夠提升電解質膜的機械強度。濕法工藝的核心是粘接劑與溶劑選取,溶劑便于蒸發、并對電解質有良好的溶解和化學穩定性。濕法的缺點是溶劑可能有毒,總體成本相對高,如果溶劑蒸發不完全,可能降低電解質的離子電導率。干法成膜工藝:干法成膜工藝:將電解質與粘接劑混合后研磨分散,對分散后的混合物進行加壓(加熱)制備獲得固態電解質膜,該方法不
25、使用溶劑,無溶劑殘留,干法的缺點在于電解質膜相對較厚,由于其內部不含活性物質,會降低固態電池的能量密度。其他成膜工藝:其他成膜工藝:包括化學、物理、電化學氣相沉積,以及真空濺射等方法。此類工藝成本較高,適合于薄膜型全固態電池。10/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 聚合物可兼容更多工藝,聚合物可兼容更多工藝,硫化物對環境要求較高,氧化物適用于沉積與流延成型法。硫化物對環境要求較高,氧化物適用于沉積與流延成型法。固態電解質成膜方法較多,聚合物、硫化物和氧化物可結合自身特點匹配最合適的成膜工藝。1)聚合物固態電解質因為其加工性能最優,具有最強的工藝兼容性
26、,除了因無法造粒不適用于沉積法之外,采用干法延壓、干法噴涂、擠出、流延成型和浸潤等工藝均可實現聚合物固態電解質成膜。2)硫化物因空氣穩定性較差,不適合高溫條件的擠出法和小尺寸的沉積法,除此之外的延壓、噴涂等工藝均可用于硫化物固態電解質成膜。3)氧化物因具有陶瓷特性,脆性高,需結合顆粒沉積+燒結的方式成膜,或者在溶液共混條件下流延成型。半固態電池可兼容傳統鋰電池生產工藝,生產設備基本上可以與鋰電兼容,只需新增加一條專產半固態半固態電池可兼容傳統鋰電池生產工藝,生產設備基本上可以與鋰電兼容,只需新增加一條專產半固態隔膜的生產線,生產設備與液態電池隔膜的設備兼容。隔膜的生產線,生產設備與液態電池隔膜
27、的設備兼容。半固態電池要求隔膜的孔徑更大、強度更高,并采用濕法半固態電池要求隔膜的孔徑更大、強度更高,并采用濕法+涂覆的工藝。涂覆的工藝。對比傳統電池,半固態電池的隔膜無明顯工藝改變,調整參數即可,不過因為半固態電池需要提升離子導電率,所以要求隔膜的孔徑更大、強度更高,因此需要采用濕法拉伸+涂覆的工藝。另外,單位半固態電池對隔膜的需求量沒有變化。11/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四、產業現狀四、產業現狀 1、全固態電池被列為主要國家的發展戰略,中國固態電池領全固態電池被列為主要國家的發展戰略,中國固態電池領域企業最多域企業最多 全固態電池是全球
28、公認的下一代電池,被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發展戰略。全球企業都在積極布局固態電池,全固態電池成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點。從全球固態電池產業布局來看,中國參與的企業最多,包括傳統電池企業、初創電池企業、整車企業等;其次是日本,技術實力最強;美國以一些初創企業為主;歐洲主要是車企和美國的初創企業合作;韓國企業不多,但實力也強。12/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、全球范圍內固態電池主要處于研發和試制階段,各國對于固態電池的全球范圍內固態電池主要處于研發和試制階段,各國對于固態電池的技術路線選擇存在差異技術路線選擇存在差異(1
29、)日韓:主攻硫化物技術路線,致力于全固態電池日韓:主攻硫化物技術路線,致力于全固態電池 日本企業在固態電池的研發起步較早,在固態電池開發領域處于技術領先地位。由于硫化物固態電解質電導率高、性能表現優異且最適配全固態電池,豐田、日產、本田、松下、LG 新能源、三星 SDI、SKon等日韓企業長期以來選擇最有前景的硫化物固態電池(全固態電池)為主攻技術路線。豐田、本田、日產,既研發固態電池,又生產整車,在電池與整車性能匹配結合方面可能會更有優勢。豐田起步最早,且研發進展最快,擁有全球最多的固態電池專利(1300 多項),但距離商業化還需一段時間,預計 2025 年量產第一代全固態電池(300Wh/
30、kg,600Wh/L),2030 年量產第二代全固態電池(400Wh/kg,800Wh/L)。(2)歐美:歐洲車企與美國初創企業合作推動固態電池發展歐美:歐洲車企與美國初創企業合作推動固態電池發展 歐洲在聚合物技術路線上最早開始商業化應用。但由于聚合物電導率太低,歐洲量產的固態電池,在相同電池容量下,實際續航還不及液態鋰電池,因此,到現在也未形成趨勢。目前美國固態電池領域以Quantum Scape、Solid Power 等初創企業為主,在硫化物、氧化物和聚合物都有布局,大眾、寶馬、奔馳等歐洲車企通過投資這些美國初創企業,推動其在固態電池領域發展。比如,大眾投資 Quantum Scape,
31、成為該公司最大股東,Quantum Scape 計劃 2025 年底開始量產固態電池;寶馬和 Solid Power緊密合作,2023 年 Solid Power 向寶馬交付第一批 A 樣,固態電池正式進入裝車驗證階段,預計 2026年量產。(3)中國:國內企業側重氧化物技術路線,半固態電池量產在即中國:國內企業側重氧化物技術路線,半固態電池量產在即 國內企業多數選擇氧化物技術路線。由于氧化物電解質非常堅硬、孔隙率高,容易導致電離子傳輸通道不暢,以目前的技術需要加入電解液,因此,目前國內研發的氧化物固態電池主要為固液混合方向。衛衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰電、輝能科技藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰
32、電、輝能科技等國內多家固態電池公司都是選擇以氧化物材料為基礎的固液混合技術路線。已公開的半固態電池的單體能量密度可突破 400Wh/kg。2022 年后國內部分車企開始搭載半固態電池,如蔚來發布的 ES6、東風發布的 E70、嵐圖發布的追風等車型,大部分是搭載以氧化物為電解質的半固態電池。此外,從行業的動態來看,我國在固態電池領域有加速發展的勢頭:此外,從行業的動態來看,我國在固態電池領域有加速發展的勢頭:據國家知識產權局介紹,在鋰電池特別是固態電池領域,我國是全球主要的技術來源國之一。截至2023 年 5 月,全球固態電池關鍵技術專利申請量為 20798 項,其中我國有 7640 項,占比達
33、 36.7%。近 5 年,我國固態電池全球專利申請量年均增長 20.8%,增速位列全球第一。2023 年 12 月 18 日,由中國一汽、東風汽車、長安汽車等 27 家單位組建的固態電池產業創新聯合體在深圳成立。創新平臺涵蓋基礎研究、材料開發與生產、電芯設計與制造、系統集成與整車應用等環節,涉及我國多家整車企業、材料領域公司、高校、研究機構等單位。2024 年 1 月 21 日,中國全固態電池產學研協同創新平臺(CASIP)成立。平臺是為推動全固態電池技術創新與產業化進程,在中國產學研合作促進會的指導下,由多位院士專家,多家領軍企業、知名高校、研究機構,以及多個地方政府聯合發起。13/26 2
34、024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3、企業加速布局,半固態電池量產先行企業加速布局,半固態電池量產先行(1)2023 年國內半固態電池年國內半固態電池出貨量出貨量突破突破 GWh 級別,正式開啟產業化進程級別,正式開啟產業化進程 根據高工鋰電數據顯示,截至 2023 年 12 月,國內半固態電池的產能規劃累計已接近 300GWh,落地產能約 15GWh,出貨量突破 GWh 級別。其中,以初創電池企業衛藍新能源為代表,其半固態電池裝車量達 0.8GWh,主要搭載在蔚來汽車。據高工鋰電預計,2024 年國內搭載(半)固態電池上市的新車型將超過 5 款,出貨量有望
35、邁向 5GWh 級別。在關鍵材料方面,部分企業已經成功研發出固態電解質,有些處于中試、送樣客戶階段,有些已實現小批量供貨。整體來看,目前固態電解質的產業規模尚小,但具備一定的規?;A。14/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 (2)2023 年國內半固態電池實現小批量裝車,年國內半固態電池實現小批量裝車,2024 年加速量產年加速量產 國內企業多以半固態電池為主,海外企業基本為全固態電池。國內企業的半固態電池率先進入量產階段,部分企業的半固態電池已經在相關車型上得到裝車驗證,并于 2023 年實現小批量生產。2024 年將有更多企業的半固態電池啟動量
36、產。日韓、歐美等海外企業的固態電池量產時間集中在 2026-2030 年。15/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 (3)國內車企固態電池車型啟動量產時間早于海外車企國內車企固態電池車型啟動量產時間早于海外車企 2023 年,蔚來 ES6、ET7、東風 E70、嵐圖追風、賽力斯 SERES5 等車型已搭載半固態電池,上汽、廣汽、長安等車企也計劃將于 2024-2026 年上市搭載半固態電池車型。豐田、本田、大眾、寶馬等日本、歐洲車企計劃啟動搭載固態電池車型量產上市的時間在 2026-2030年。16/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深
37、度深度|研究報告研究報告 五五、產業鏈分析、產業鏈分析 固態電池產業鏈包括上游各種礦資源等原材料,中游為正極、負極、固態電解質等關鍵材料及制造環節,下游為消費、動力、儲能等各領域應用場景。1、上游、上游電解質原料電解質原料(1)鋯鋯 氧化物固態電解質 LLZO 的原材料包括二氧化鋯、硝酸鋯、碳酸鋯等。我國鋯礦資源儲量少,需求量大,進口依賴度高達 90%,供需格局長期偏緊。鋯英砂行業處于供應緊平衡的狀態。鋯英砂行業處于供應緊平衡的狀態。2022 年全球鋯英砂產量為 30.27 萬噸,同比-7%;銷售量則達到33.36 萬噸。陶瓷、鑄造、耐火材料、鋯金屬及其化學制品等構成鋯的主要消費領域,目前全球
38、鋯應用最為廣泛的領域是傳統陶瓷,占據了接近 50%的需求量;隨著國內經濟復蘇,陶瓷等鋯制品主要應用的傳統行業有所反彈,從而拉動鋯行業的新一輪需求增長。同時,伴隨 3D 打印、半導體、新能源電池材料、陶瓷基剎車片以及光伏等行業發展,新興市場對鋯制品的需求持續上升。國內鋯生產企業主要包括東方鋯業、三祥新材、凱盛科技東方鋯業、三祥新材、凱盛科技等。東方鋯業現有 2.6 萬噸電熔氧化鋯、0.94萬噸二氧化鋯(國內份額 40%)、5 萬噸氯氧化鋯(國內份額 20%)產能;在建電熔氧化鋯產能 2 萬噸。目前公司已供應部分鋯材料樣品給到下游材料客戶研發。三祥新材現有 2.6 萬噸電熔氧化鋯、2 萬噸氯 17
39、/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 氧化鋯產能;在建氯氧化鋯產能 8萬噸。公司固態電解質材料研發處于實驗室小試階段。凱盛科技現有電熔氧化鋯產能 2.6 萬噸。目前公司正在進行固態電池材料相關研發工作。(2)鑭鑭 氧化物固態電解質 LLZO/LLTO 的原材料包括氧化鑭、硝酸鑭、氫氧化鑭等。中國具有豐富的稀土資源,貢獻了全球 70%產量。2022 年全球稀土產量約為 30 萬噸,中國產量達到 21 萬噸。國內企業中北方稀北方稀土、盛和資源土、盛和資源等具有氧化鑭生產能力。(3)鈦鈦 氧化物固態電解質 LLTO/LATP 的原材料包括二氧化鈦、焦磷酸鈦等
40、。2022 年全球鈦資源儲量(以TiO2 計)約為 7 億噸,以鈦鐵礦為主;國內占據全球 29%的儲量,位列全球第一。全球鈦礦下游需求主要是鈦白粉(白色顏料和功能性材料,主要成分為二氧化鈦)、海綿鈦等。國內主要鈦白粉生產企業包括龍佰集團、中核鈦白、釩鈦股份龍佰集團、中核鈦白、釩鈦股份等。(4)鍺鍺 氧化物固態電解質 LAGP、硫化物固態電解質 LGPS 等原材料包括二氧化鍺、硫化鍺等。2022 年全球鍺儲量約為 8600金屬噸,中國儲量為 3500 噸左右,份額為 41%,是全球第二大鍺礦資源國(僅次于美國 45%的份額)。2022 年全球金屬鍺產量約為 182 噸,其中國內產量占比近 7 成
41、。鍺是重要的半導體材料,主要應用場景包括紅外成像領域(43%)、光纖通信領域(28%)、光伏領域(19%)等。馳宏鋅鍺具備金屬鍺年產能 60 噸(全球三分之一左右、國內 50%左右份額)、探明鍺資源量超 600噸,2022 年產量達到 55.9 噸。云南鍺業云南鍺業具有鍺資源儲量超 600 噸,目前布局有區熔鍺錠、二氧化鍺、太陽能鍺晶片、光纖用四氯化鍺、紅外光學鍺鏡頭等產品。18/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、中游制造、中游制造(1)正極材料:材料兼容度高,可沿用現有體系正極材料:材料兼容度高,可沿用現有體系 固態電池可以沿用傳統液態電池的正
42、極材料體系,但由于固態電池具有更寬的電化學窗口,因此可以兼容更高電壓的正極材料,從而提高電池能量密度。在固態電解質、金屬鋰負極等材料技術逐步成熟后,未來固態電池正極材料將向超高鎳、富鋰錳基、高壓尖晶石鎳錳酸鋰等高能量密度的新型材料迭代升級。富鋰錳基為一種新興正極材料,多家企業已有所布局。富鋰錳基為一種新興正極材料,多家企業已有所布局。中高鎳(5系、6 系)和高鎳(8系、9 系)的比容量上限分別達到 205mAh/g 和 220mAh/g。富鋰錳基為一種新興正極材料,具有更高的比容量和高電壓的特點,在約 2.0V-4.8V區間內具有超過 250mAh/g 的比容量。目前,國內已有多家企業儲備了富
43、鋰錳基正極材料的相關生產技術。上市公司中,容百科技、當升科技容百科技、當升科技等正極材料頭部企業均提前布局了針對固態電池使用的高鎳三元、富鋰錳基等正極材料的研發,目前已進入小試階段,并配合客戶在公司現有產線進行產品性能優化及工藝放大試驗。鎳錳酸鋰正成為正極材料研究熱點之一。鎳錳酸鋰正成為正極材料研究熱點之一。高壓尖晶石型鎳錳酸鋰具有高能量密度、高安全及低成本優勢。鎳錳酸鋰材料的理論比容量為 146.7mAh/g,鋰電壓上限高達 5V,電壓平臺高達 4.7V,具有超高的能量密度(650Wh/kg)及功率密度。當固態電解質與高壓鎳錳酸鋰電極相匹配時,能夠進一步提高固態電池的能量密度。目前正成為鋰電
44、池正極材料研究熱點之一。(2)負極材料:中短期向硅基負極發展,長遠向金屬鋰負極迭代負極材料:中短期向硅基負極發展,長遠向金屬鋰負極迭代 固態電池對高能量密度的要求,將促使負極材料從石墨負極向硅基負極發展,長遠將向金屬鋰負極迭代。目前鋰電池的負極材料主要為人造石墨,其具有電導率高和穩定性好的優勢,但石墨材料的比容量理論值較低,當前石墨負極的比容量約為 360mAh/g,已接近理論最大值 372mAh/g。硅基負極理論比容量是石墨負極的硅基負極理論比容量是石墨負極的 10 倍以上,已初步實現產業化。倍以上,已初步實現產業化。無定型碳材料具有良好的壽命和循環性能。硅具有超過石墨材料 10 倍的理論比
45、容量(4200mAh/g)和略高于石墨的嵌鋰電壓平臺。因此,硅碳材料是短期內最有可能替代石墨材料成為負極材料的新方向。但由于硅基負極存在體積膨脹大、導電性差和 SEI 膜不穩定的缺點,在液態鋰電池中,硅和電解液容易發生副反應,因此目前多與石墨摻雜使用,同時目前的應用也較為受限。19/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 據 GGII 數據顯示,2022 年硅基負極規劃產能超 20 萬噸/年,包括璞泰來、杉杉股份、翔豐華璞泰來、杉杉股份、翔豐華等石墨頭部負極企業,同時,包括天目先導、蘭溪致德、索理德天目先導、蘭溪致德、索理德等一批聚焦于硅碳材料的創新企業也
46、正在硅基負極產業化痛點上重點攻關。2022 年我國硅基負極出貨量為 1.6 萬噸。金屬鋰負極在全固態電池的應用潛力大。金屬鋰負極在全固態電池的應用潛力大。金屬鋰負極具有高比容量(3860mAh/g)、低電位及導電性優異的優點,能夠極大地提升電池的能量密度,可實現 1000Wh/L 的能量密度,意味著續航里程可以超過 1000km,可以應用于全固態電池,是未來最具潛力的負極材料之一。但目前尚不成熟,應用于半固態/固態電池中仍面臨鋰枝晶的威脅,有待技術上取得突破。(3)固態電解質)固態電解質 1)聚合物固態電解質聚合物固態電解質 聚合物固態電解質由高分子和鋰鹽絡合形成,同時添加少量惰性填料。鋰離子
47、通過聚合物的分段運動,靠不斷的絡合與解絡合而傳遞。高分子主要選用聚氧化乙烯(PEO),也可采用聚硅氧烷(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料,但也存在室溫離子電導率低,質地較脆等問題,仍在研發改性階段;鋰鹽主要采用 LiTFSI,在聚合物中的良好分散能力與穩定性;惰性填料主要為氧化物,如 TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2 等,起到降低聚合物結晶度,改善機械性能等作用。目前聚合物大規模應用受制約,預計后續與無機固態電解質復合,通過結合兩者優勢,在應用端實現性能突破。20/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2)氧化物固態
48、電解質氧化物固態電解質 氧化物固態電解質按照形態可分為晶態和非晶態。非晶態主要為 LiPON 型,晶態類可分為鈣鈦礦型(LLTO)、反鈣鈦礦型、GARNET 型(LLZO)、NASICON 型(LATP)、LISICON 型幾類。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,其中,鈣鈦礦型(LLTO)擁有最高的晶體電導率,對鋰金屬較為穩定,盡管燒結溫度高帶來更高成本,但業內普遍認為,從長期來看 LLTO 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,是目前唯一實現商業化應用的氧化物電解質材料,多家國外企業已率先實現全固態薄膜鋰電池在無線傳感器
49、、射頻識別標簽、智能卡、消費類電子等低容量需求電子設備上的應用。薄膜型產品:薄膜型產品:通過降低電解質厚度,彌補離子電導率問題,目前非晶態的 LiPON 可通過真空蒸鍍制成薄膜,雖離子電導率差,但在較薄厚度時(2m),面電阻可控,因此倍率性能、循環性能優異。但薄膜型電池容量很?。╩Ah 級),主要應用在微型電子、消費電子領域,但在 Ah 級電動車領域則需大量串并聯,工藝困難且造價不菲,應用范圍有限。非薄膜型產品:非薄膜型產品:綜合性能優異,可制備容量型電池,目前以 LATP、LLZO、LLTO 路線為主。LATP電化學窗口最寬,空氣穩定性好,燒結溫度低,生產成本低,但 Ti4+很容易被 Li
50、還原,對鋰金屬不穩定,整體更具性價比。LLTO 晶體電導率最高,但晶界電導率低,短板效應制約總體電導率,且對鋰金屬不穩定,預計競爭力低于 LATP/LLZO。LLZO 綜合離子電導率最高,對鋰金屬穩定,含稀有金屬鑭/鋯,燒結溫度高,生產成本高,需改性修飾處理(如摻 Al/Ta、表面包覆等),性能優勢最優,長期可能潛力更大。3)硫化物固態電解質硫化物固態電解質 硫化物固態電解質因其超高離子電導率、低加工溫度和低剛性而備受關注。硫化物固態電解質按照組成可分為兩類,一類是二元硫化物電解質由 Li2S 和 P2S5組成;一類是三元硫化物固態電解質由 Li2S、P2S5 和 MS2(M=Si、Ge、Sn
51、)組成。鋰硫銀鍺礦電解質,尤其 Li6PS5X(X=Cl、Br、I)類電解質,因同時具備較高的室溫鋰離子電導率、在硫化物電解質中相對較低的成本和較高的穩定性和電極兼容性,是當前最具應用前景的無機固態電解質之一。21/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 (4)新型導電劑新型導電劑 固態電池或添加新型導電劑。固態電池或添加新型導電劑。固態電池方案中正極多采用超高鎳、富鋰錳基等方案,部分方案采用摻硅負極,導電性較差,因而導電性好、導熱性好以及機械性能較優的碳納米管的添加量有望進一步提升,以此來優化電池的電化學性能。目前國內外碳納米管生產企業主要包括 OCSi
52、Al、天奈科技、道氏技術、捷邦科技、天奈科技、道氏技術、捷邦科技等。(5)隔膜:短期保留并增加價值量,長期預計被取代隔膜:短期保留并增加價值量,長期預計被取代 隔膜短期仍保留,通過涂覆固態電解質,增加其價值量,長期預計被取代。隔膜短期仍保留,通過涂覆固態電解質,增加其價值量,長期預計被取代。半固態電池中,主流的原位固化工藝仍然需要隔膜來分隔正負極防止短路,并作為載體表面涂覆氧化物或者復合固態電解質,從而增加價值量。全固態電池中,全固態電解質也具有隔膜的功能,隔膜是否需要被保留取決于各方案設計差異,長期來看,隔膜會逐漸退出電池市場。22/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度
53、|研究報告研究報告(6)固態電池固態電池封裝形式封裝形式 封裝形式:封裝形式:由于固態電解質柔韌性較差,故而采用疊片設計方案,輔以軟包/方形的封裝方式,在入殼時更好的保護電芯的結構。液態電池則可以使用疊片或卷繞的方案,并搭配圓柱/方形/軟包等封裝形態。軟包電池優勢:軟包電池優勢:1)固態電池安全性高、不易脹氣,能夠較好解決軟包電池的潛在安全隱患;2)軟包形態能量密度高能夠更好的發揮固態電池材料的優勢;3)固態電池材料整體相對缺乏彈性,采用軟包封裝形態能夠在入殼時更好地保護其結構。目前國內外鋁塑膜主要生產企業包括 DNP、昭和電工、新綸、昭和電工、新綸新材、紫江新材、明冠新材新材、紫江新材、明冠
54、新材等。3、下游應用、下游應用 下游下游為應用領域,為應用領域,包括新能源汽車、消費電子、儲能、包括新能源汽車、消費電子、儲能、eVTOL 等等。隨著 2024 年,“低空經濟”首次被寫入政府工作報告,帶動電動垂直起降飛行器(eVTOL)引起廣泛關注。國內加快了 eVtol 商業化落地,對高能量密度、高功率、高安全性的電池需求緊迫,且對成本不敏感,固態電池將完美契合該市場需求,產業化進程有望提前。eVTOL 飛行器主要由機體子系統、導航通訊與飛控子系統、動力子系統和能源子系統構成。飛行器主要由機體子系統、導航通訊與飛控子系統、動力子系統和能源子系統構成。eVTOL 的動力系統采用分布式推進系統
55、(DEP,Distributed Electric Propulsion),該設計使其能夠提升動力系統的安全性冗余、有效降低本機噪音(降低約 10%15%)和最大限度提升動力系統的能源使用效率。對于對于 eVTOL 飛行器來說,電池有兩項關鍵性能指標與飛行器來說,電池有兩項關鍵性能指標與 eVTOL 綜合性能緊密相關,一是能量密度,一綜合性能緊密相關,一是能量密度,一是功率密度。是功率密度。相比較來說,電池功率密度(單位質量電池的放電功率大?。┦?eVTOL 飛行器更關鍵的性能指標,因為它決定了 eVTOL 是否可以安全起飛和著陸。而另一方面,能量密度(電池平均質量所釋放出的電能)大致上決定了
56、 eVTOL 的航程范圍,目前 300Wh/Kg 能保證 200300公里航程。作為作為 eVTOL 技術的核心組件,電池的性能和安全性直接決定了技術的核心組件,電池的性能和安全性直接決定了 eVTOL 飛機的性能和市場接受度。飛機的性能和市場接受度。能量密度方面,eVTOL 垂直起飛所需要的動力是地面行駛的 10-15 倍,商用門檻高達 400Wh/kg,且未來能量密度要求將會達到 1000Wh/kg,遠高于當前車用動力電池的能量密度。安全性能、循環壽命等方面,eVTOL 對電池的要求也極為嚴苛。政策引導,政策引導,eVTOL 將成為固態電池商業化的助推劑。將成為固態電池商業化的助推劑。20
57、24 年 3 月 27 日,工信部等四部門印發通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030 年),明確提出推動 400Wh/kg 級航空鋰電池產品投入量產,實現 500Wh/kg 級航空鋰電池產品應用驗證。鑒于傳統液態鋰電池能量密度限制和 eVTOL 對電池性能的高要求,固態電池有望率先在 eVTOL 市場放量。23/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六六、相關公司、相關公司 1、清陶能源清陶能源 清陶能源選擇氧化物路線。第一代半固態電池能量密度在 240-420Wh/kg 之間,2021 年聯合上汽完成裝車實驗,單體能量密度 368Wh/kg,
58、最大續航里程達到 1083km。第二代準固態電池能量密度為 400-500Wh/kg,已完成小試,正在中試準備階段;第三代全固態電池能量密度超 500Wh/kg,正進行產線設計和工藝開發相關工作。2018 年清陶能源國內首條 0.1GWh 固態鋰電池產線正式投產;2020年宜春一期 1GWh 項目建成投產;2022 年 10Gwh 固態電池產業化項目在昆山開建,計劃 2024 年建成;2023 年投資 100 億元在四川郫都建設 15GWh 固態電池儲能產業基地,首期 1GWh 建成投產;2023 年投資 70 億元在內蒙古建設10GWh 固態產能。搭載清陶固態電池的上汽智己 L6 將于 20
59、24 年 5 月上市,率先實現規?;慨a。2、衛藍新能源衛藍新能源 公司選擇氧化物技術路線。360Wh/kg 固態鋰電池產品于 2023 年底量產交付蔚來,續航突破 1000 公里;280Ah 超高安全儲能電芯于 2023 年下半年量產交付,主要為三峽、海博思創、國電投等儲能項目供貨;320Wh/kg 小動力電芯為多家國內外無人機、機器人、便攜電源等客戶供貨。同時,公司與恩捷 24/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 股份和天目先導共同研發生產固態電解質隔膜、布局半固態領域;與容百科技在全/半固態電池和材料領域展開全面深度合作,約定 2022-25 年
60、采購不低于 3萬噸的正極材料。衛藍新能源擁有北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博四大基地,規劃產能超過 100GWh。其中,湖州基地第一顆固態動力電芯于 2022 年 11 月下線,2023 年 6 月正式向蔚來交付半固態產品,預計2027 年實現全固態電池量產。3、贛鋒鋰電贛鋒鋰電 贛鋒鋰電選擇氧化物技術路線,正極采用高鎳三元,負極采用石墨材料后改為含鋰負極。公司第一代半固態產品能量密度達 260Wh/kg,第二代產品可達 400Wh/kg。2023 年 6 月,半固態鋰電池在賽力斯SERES-5 上正式交付裝車。2023 年 9 月發布半固態新鋒電池,循環壽命超過 3000 次,10萬公
61、里無衰減,擴展低溫使用溫度至-40。遠期規劃產能超 40GWh。2023 年固態電池 4GWh 產能已建成量產,后續 36GWh 產能正在建設中,生產基地包括江西新余、重慶兩江和廣東東莞。4、孚能科技孚能科技 孚能科技固態電池研發分為四代,第一代軟包半固態電池能量密度達 270-330Wh/kg,順利通過第三方測試認證,常溫循環 2000次,容量保持率超過 85%,于 2022 年順利裝車嵐圖追光;第二代能量密度將達到 300-350Wh/kg,第三代要達到 330-375Wh/kg,全固態電池將達到 400Wh/kg 以上。2023 年11 月遠航 Y6配套孚能科技半固態電池正式下線,續航高
62、達 720km。2024 年 3 月孚能科技與一汽解放合作,孚能科技半固態電池將率先導入一汽解放商用車產品。25/26 2024 年年 4月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 第一代軟包半固態電池于 2022 年 9 月成功量產;第二代已處于送樣階段,預計將于 2025 年投產;第三代產品技術已較為成熟,正在與國內外客戶積極溝通中,預計 2028 年投產;最終全固態電池計劃2032 年投產。5、寧德時代寧德時代 寧德時代是全球領先的鋰離子電池研發制造公司,專注于新能源汽車動力電池系統、儲能系統的研發、生產和銷售。公司 2023 年 4月發布凝聚態電池,能量密度最高可達 500W
63、h/kg,正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發,執行航空級的標準和測試,同時還將推出凝聚態電池的車規級應用版本;重點布局硫化物全固態路線,目前已有高能量密度的固態電池樣品,但商業化仍需 5 年以上。凝聚態電池采用高動力仿生凝聚態電解質,通過將固態電解質顆粒填充到凝膠電解質隔膜孔隙中,并添加少量電解液,既具有液體電解質離子電導率高的特點,又擁有固態電解質安全性能高的優點;構建微米級自適應網狀結構,在增強微觀結構穩定性能的同時進一步提高電池動力學性能,具備優秀的充放電能力;液態電解液被限制在孔隙內,因而電池負極可采用金屬鋰。凝聚態電池最高能量密度可達500Wh/kg。6、國軒高科國軒高科 公司系
64、國內最早從事新能源汽車動力鋰離子電池自主研發、生產和銷售的企業之一,主要產品為磷酸鐵鋰材料及電芯、三元材料及電芯、動力電池組、電池管理系統及儲能型電池組。固態方面,360Wh/kg 高比能三元固態電池通過新國標安全測試,進入產業化階段,能量密度可實現實現 260Wh/kg,續航里程超過 1000 公里;400Wh/kg三元半固態電池在實驗室已有原型樣品,未來將落地硅基負極和鋰金屬負極和預鋰技術。7、贛鋒鋰業贛鋒鋰業 贛鋒鋰業是全球鋰行業唯一同時擁有“鹵水提鋰”、“礦石提鋰”和“回收提鋰”產業化技術的企業,擁有垂直整合的業務模式,構建打通上、中、下游的產業生態系統。固態方面,2022 年 1 月
65、全球首批搭載第一代固態電池的東風 E70 已批量交付市場,能量密度超過260Wh/kg;第二代基于高鎳三元正極、含鋰負極材料,能量密度超過 350Wh/kg;2022 年 7 月建設新型鋰電池科技產業園,擬建成國內最大的固態電池生產基地。2023 年 9 月,發布超級半固態“新鋒”電26/26 2024 年年 4月月 8 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 池,該電池可實現 3000+循環壽命,且半固態電池 CTP 結構使體積效率提高 8%,能量密度增加 10%,零件數量減少 50%,讓整車更加輕量化。七、市場預測七、市場預測 未來隨著固態電池技術不斷進步,成本逐漸呈下降趨勢,尤其是國內
66、半固態電池產業化進程已開啟,固態電池的市場規模將得以快速增長。根據 EVTank 發布的中國固態電池行業發展白皮書(2024年),預計到 2030 年全球固態電池的出貨量將達到 614.1GWh,在整體鋰電池中的滲透率預計在 10%左右,市場規模將超過 2500億元,其中主要為半固態電池。八、參考研報八、參考研報 1.東莞證券-新能源汽車行業固態電池專題報告:下一代鋰電池,產業化前景漸明朗2.國聯證券-電力設備與新能源行業專題:固態電池產業化前景可期3.中信證券-新能源汽車行業固態電池專題報告:半固態裝車引領,全固態未來可期4.國信證券-鋰電行業深度系列十三:固態電池,安全與能量密度優勢明顯,產業化加速發展5.浙商證券-有色金屬行業深度報告:固態電池,空間幾何?6.華金證券-電力設備及新能源行業:低空經濟系列報告之固態電池,eVTOL 商業化臨近,固態電池迎來新機遇免責聲明:以上內容僅供學習交流,不構成投資建議。