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1、2024年5月5日性能全面革新,材料體系迎來增量固態電池深度行業評級:看好分析師張雷分析師黃華棟研究助理虞方林郵箱郵箱郵箱證書編號S1230521120004證書編號S1230522100003證券研究報告投資要點21、固態電池的材料體系主要采用高比能電極材料和固態電解質,路線包括聚合物和無機固態電解質固態鋰電池是一種采用固體電極和固體電解質的鋰離子電池,電池負極未來可以用鋰金屬替代石墨和硅作為原材料。其中固態電解質是固態鋰離子電池的核心組成部分,可同時作為電池的隔膜以及電池的電解質,根據電解質的不同,主要可分為聚合物固態電解質和無機固態電解質。前者代表性的體系是PEO聚環氧乙烷;后者是氧化物
2、、硫化物和鹵化物體系。2、固態電池的優勢包括高安全性、高能量密度、輕量化、高循環壽命和寬工作溫度范圍等(1)高安全性:對于液態鋰電,熱失效原理包括碳酸酯類低沸點組分易燃易揮發;高溫下電解液與正負極反應,產生氣體;聚乙烯膜易熔融,低溫易皺縮。而固態鋰電的固態電解質的熔沸點很高,而且無液態電解液,因而無燃燒熱源。(2)低溫性:固態電池具備寬溫域,范圍為-30C到100C。(3)輕量化:在液態鋰電池中,隔膜和電解液合計占據電池近40%的體積和25%的質量,在被固態電解質取代后,電池的厚度可以大幅降低,同時安全性提高后,可以省去電池內部的溫控組件,進一步提高體積利用率。(4)高能量密度:固態電池的正負
3、極均采用高比能電極材料,且輕量化后,可大幅度提升體積及質量能量密度。(5)長循環壽命:固態電池克服了鋰枝晶現象,不需要承受液態電解質中的化學物質帶來的電極生銹或電解質中固態層的積累而降低電池壽命,理想狀態下固態電池循環性能可以達到45000次左右。3、國內企業在氧化物路線進展較快,目前已有半固態電池的裝車和量產國汽戰略院預計2030年左右實現全固態電池和搭載車輛的小規模量產,而半固態電池基于高安全性、與現有產線的高兼容性以及良好的經濟性,成為當下液態電池向全固態電池的過渡方案。在中國,衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技、力神電池、山東金啟航等企業主要研發方向為以氧化物材料為基礎的固液混合
4、技術路線,目前半固態電池已經實現裝車,東風汽車、賽力斯、蔚來、上汽集團等已有相關的產品推出市場,其中蔚來汽車已經量產裝車150kWh半固態電池,上汽集團旗下搭載清淘能源半固態電池的智己L6也將進入大規模量產階段。4、投資建議:半固態量產在即,各環節迎來增量半固態電池先行量產,各環節企業加速布局,建議關注固態電池潛在企業:寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、贛鋒鋰業、孚能科技、國軒高科、普利特;超高鎳正極材料:容百科技、當升科技、廈鎢新能、中偉股份、格林美;硅基負極材料:貝特瑞、杉杉股份、元力股份、翔豐華;固態電解質及上游材料:東方鋯業、當升科技、上海洗霸、金龍羽、瑞泰新材。9WaVfVaYeZfYfV
5、dX8OaO8OnPpPtRnRiNpPqNfQmMuN8OoPmNxNmNoNxNoOsM風險提示31、半固態和固態電池產業化進度不及預期。當前半固態和固態電池仍有較多技術難點和降本困難,產業化進度可能不及預期。2、上游原材料價格波動風險。固態電池產業鏈與技術尚未發展成熟,電解質、更高比能正負極等關鍵材料采用貴金屬如果上游原材料價格波動較大,將會影響固態電池技術的發展速度。3、技術路線發生變更風險。固態電池是鋰電池新技術眾多選擇之一,如果其他路線的新技術進展較快,會導致固態電池的應用減慢;或者如果固態電池的材料體系發生變化,會導致部分環節的市場需求發生變化,進而影響該環節的企業。目錄C O
6、N T E N T S固態電池:材料體系多重升級,性能全面革新010203產業進展:國內主攻氧化物,半固態量產裝車先行投資建議:半固態量產在即,各環節迎來增量4固態電池:材料體系多重升級,性能全面革新01Partone5固態電池:采用固態電極和固態電解質的一種鋰電池1.16 傳統鋰離子電池包括正極、負極、電解液、隔膜四大組成部分,而固態鋰電池是一種采用固體電極和固體電解質的鋰離子電池,不使用有機電解液和塑料類高分子隔膜,電池負極未來可以用鋰金屬替代石墨和硅作為原材料。按照電解質固液比例的不同,固態電池可簡單分為半固態、準固態和全固態三種,固態電解質比例依次上升。半固態電池基于高安全性、與現有產
7、線的高兼容性以及良好的經濟性,成為當下液態電池向全固態電池過渡的最優選擇。液態半固態全固態正極三元/鐵鋰三元高鎳/超高鎳三元高鎳、富鋰錳基、硫/空氣負極石墨為主,可以摻硅硅基負極/鋰金屬負極鋰金屬負極隔膜濕法/干法隔膜濕法+涂覆,孔徑更大不需要隔膜電解質液態占比20-10wt%液態占比10-1wt%/LiTFSI占比提升固態電解質圖:固態電池的內部結構資料來源:周靜穎等全固態電池的研究進展與挑戰,浙商證券研究所資料來源:固態電池SSB,徐小明.第十四屆中國汽車藍皮書論壇主題報告,浙商證券研究所表:液態鋰電池、半固態和全固態電池的體系差異資料來源:許曉雄等全固態鋰電池技術的研究現狀與展望,新能源
8、技術與企管,中粉固態電池,中國電動汽車百人會,浙商證券研究所圖:液態、凝膠、半固態、準固態和固態電池的對比電解質:類型包括無機固態和聚合物固態,性能各有優劣1.27 固態電解質是固態鋰離子電池的核心組成部分,可同時作為電池的隔膜以及電池的電解質。電解質的核心作用是起著在正負極之間傳輸Li+的作用。理想的固態電解質應滿足離子電導率高、界面阻抗低、結構穩定安全性高、機械強度高、價格低廉等特點。目前來看,根據電解質的不同,主要可分為聚合物固態電解質和無機固態電解質。前者代表性的體系是PEO聚環氧乙烷;后者是氧化物、硫化物和鹵化物體系。圖:幾類固態電解質的對比資料來源:周靜穎等全固態電池的研究進展與挑
9、戰,浙商證券研究所資料來源:新能源創新材料,浙商證券研究所電解質類型主要體系優點缺點聚合物由高分子量的聚合物和鋰鹽(如LiClO4、LiAsF6、LiPF6等)組成的體系。目前商業領域主要適配的材料體系為PEO(聚環氧乙烷)在電場作用下,PEO鏈段中的氧原子和鋰離子可以連續的進行配位和解離過程,實現鋰離子的遷移,同時PEO對鋰鹽有較高的溶解度,并且質量較輕、黏彈性好、制備工藝簡單、不易脆裂、與金屬Li電極有良好的界面穩定性室溫下PEO易結晶,導致其室溫離子電導率僅10-6-10-8S/cm(一般實用化需求需要10-3S/cm),須在60C-85C高溫運行;同時,PEO耐受電壓平臺僅為3.8V較
10、低,只能適配鐵鋰正極材料,能量密度受限。氧化物除可用在薄膜電池中的鋰磷氧氮LiPON型非晶態電解質之外,當前商用化主要聚焦在晶態電解質材料的研究,主流的晶態電解質材料體系有:石榴石(LLZO)結構、鈣鈦礦(LLTO)結構、NASICON鈉超離子導體型等。電化學窗口寬、化學穩定性高、機械強度較大,是理想的固態電解質材料體系存在燒結溫度較高和機械加工容易脆裂風險。硫化物按結晶形態分為晶態、玻璃態及玻璃陶瓷電解質。晶態固體電解質的典型代表是Thio-LISICON和Li2SiP2S12體系Thio-LISICON體系室溫離子電導率最高達2.210-3S/cm;Li2SiP2S12體系對金屬Li和高電
11、壓正極都具良好的兼容性。玻璃態及玻璃陶瓷電解質以Li2S-P2S5體系為主要代表,組成變化范圍寬,離子電導率可達104-102S/cm。硫化物遇空氣會迅速水解生成H2S氣體,因此電解質合成需在惰性氣氛環境下進行,造成研發、制造、運輸及儲存成本高昂。由于S2比O2容易氧化,硫化物電解質在高電壓下更易氧化分解,電化學窗口更窄。鹵化物常見鹵化物電解質有三類:Lia-M-Cl6、Lia-M-Cl4及Lia-M-Cl8類鹵化物,前兩類的離子電導率可達到10-3S/cm。相較于氧化物及硫化物,一價鹵素陰離子與Li+的相互作用比S2或O2更弱且半徑較更大,極大提高電解質的室溫離子電導率,電解質理論離子電導率
12、可達102S/cm量級。同時,鹵化物一般具有較高的氧化還原電位,與高壓正極材料具有更好的兼容性,實現在高電壓窗口下的穩定循環鹵化物電解質在不同溫度下易發生相轉變從而影響電導率,并且在空氣中易水解,因此合成成本高昂。此外,過渡金屬與鋰金屬反應導致鋰負極兼容性較差。表:幾類固態電解質的介紹電解質:類型包括無機固態和聚合物固態,性能各有優劣1.28無機固態-氧化物 優點:機械和熱穩定性好;缺點:離子電導率低、界面問題嚴重。無機固態-硫化物 優點:離子電導率高,高柔韌性;缺點:穩定性差、成本高,電化學窗口窄。無機固態-鹵化物 優點:高柔韌性,容易加工,氧化電位較高;缺點:還原電位不夠低、材料成本高。聚
13、合物電解質 優點:高柔韌性,容易加工,良好的界面接觸;缺點:離子電導率低(需要高溫)、電化學窗口窄、高壓下會被氧化。圖:幾類固態電解質的性能對比資料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所電解質:國內眾多企業采用氧化物路線,主要有三種構型1.29 Perovskite鈣鈦礦型:LLTO(鋰鑭鈦氧/鈦酸鑭鋰,Li0.33La0.56TiO3)Garnet石榴石型:LLZO(鋰瀾鋯氧/鋯酸鑭鋰,Li7La3Zr2O12)Nasicon鈉超離子導體型:LATP(磷酸鈦鋁鋰,Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)資料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所資料來源:粉體圈,浙商證券研究所在中國,
14、衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技、力神電池、山東金啟航等企業主要研發方向為以氧化物材料為基礎的固液混合技術路線,具體來看氧化物的主要構型包括:圖:主要類型固態電解質的離子電導率對比圖:三種氧化物電解質的結構正、負極:正極采用高鎳三元等,負極可選硅負極和鋰金屬1.310資料來源:中國無機鹽工業協會,云奇新材料,浙商證券研究所 正極材料:主要沿用高鎳三元路線,正在向超高鎳、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。負極材料:主要包括金屬鋰負極、碳族負極和氧化物負極(含硅氧)。其中金屬鋰具備較高的理論比容量和較低的負電極電位,但成本較高、安全性較差;碳材料主要包括石墨、硬碳
15、、軟碳、碳納米管、石墨烯等,其中石墨負極技術已經成熟,但比容量偏低;硅負極有著比石墨高近10倍的理論比容量,但硅在吸收鋰離子時體積膨脹巨大,這會導致電池的快速衰減。表:三種固態電池應用的負極材料的對比材料代表優點缺點研究方向金屬鋰金屬鋰較高的理論比容量和較低的負電極電位低熔點(180.54)、在充放電過程中容易形成鋰枝晶,可能導致電池短路,以及鋰與電解液反應產物易包覆鋰,使其與負極失去電接觸等合成新型合金材料、制備超細納米合金和復合合金體系。碳材料石墨、硬碳、軟碳、碳納米管、石墨烯等)成本低,電化學穩定性好、循環性能優異等理論比容量相對較低,表面性質不均勻導致石墨片層剝落,首次循環效率低,充放
16、電循環性能較差使用摻雜石墨烯、碳納米管等納米碳作為新型碳材料。硅材料硅碳負極、硅氧負極等比石墨高近10倍的理論比容量硅在吸收鋰離子時體積膨脹巨大,這會導致電池的快速衰減使用納米技術、多孔結構和包覆材料等方法,為其提供更多空間來容納體積膨脹;通過將硅與其他材料如碳或者金屬氧化物復合性能:在安全性、能量密度、循環壽命等方面具備顯著優勢1.411 固態電池的最大優勢在于高安全性和高能量密度,此外在輕量化、循環壽命和工作溫度范圍等方面也具備優勢。(1)高安全性:固態電池具備本征安全性。對于液態鋰電,熱失效原理包括碳酸酯類低沸點組分易燃易揮發;高溫下電解液與正負極反應,產生氣體;聚乙烯膜易熔融,低溫易皺
17、縮。而固態鋰電的固態電解質的熔沸點很高,而且無液態電解液,因而無燃燒熱源。(2)低溫性:固態電池具備寬溫域,范圍為-30C到100C。圖:全固態電池的安全性優勢圖:全固態電池的安全性優勢資料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所資料來源:許曉雄等全固態鋰電池技術的研究現狀與展望,浙商證券研究所性能:在安全性、能量密度、循環壽命等方面具備顯著優勢1.412(3)輕量化:在液態鋰電池中,隔膜和電解液合計占據電池近40%的體積和25%的質量,在被固態電解質取代后,電池的厚度可以大幅降低,同時安全性提高后,可以省去電池內部的溫控組件,進一步提高體積利用率。(4)高能量密度:固態電池的正負極均采用高比
18、能電極材料,且輕量化后,可大幅度提升體積及質量能量密度。(5)長循環壽命:固態電池克服了鋰枝晶現象,不需要承受液態電解質中的化學物質帶來的電極生銹或電解質中固態層的積累而降低電池壽命,理想狀態下固態電池循環性能可以達到45000次左右。資料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所圖:固態電池材料的升級方向挑戰:離子導電率、鋰金屬和電極材料的匹配性,相容穩定的固固界面1.513 主要挑戰:鋰枝晶生長影響安全、離子傳輸困難導致動力性能差。解決途徑:通過構筑人工SEI膜、三維結構鋰金屬負極、調控鋰金屬電極/電解質(液、固)界面、顯著抑制鋰枝晶生長、提升鋰金屬電池循環穩定性能。圖:固態電池的主要挑戰資
19、料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所固態電池:目前材料成本約為1.5-2.5元/wh,產線仍需改造1.614全固態電池技術路線技術路線選擇需同時兼顧電導率、加工性、穩定性和制造成本等,目前來看更接近產業化的路線主要有兩條,一是氧化物/硫化物;二是聚合物復合電解質,除電解質外,正極材料升級方向為超高鎳或富鋰錳基,負極材料升級方向為硅基材料或鋰金屬或無鋰負極。材料層面需要突破的關鍵科學問題高電導率、高界面穩定性、高材料穩定性是選擇全固態電池材料的三個核心指標,現階段材料層面仍存在結構穩定性差、體積膨脹大、接觸界面過小、界面接觸失效、鋰枝晶生長等科學問題,建議依據實際使用工況開展研究工作,包括
20、開發專用設備(改進表征手段)、優化制備工藝等。需合理的安全設計固態電解質具有本征安全性,因此全固態電池的安全性相比液態電池有顯著提升,但并不等同于絕對安全,電池系統仍存在一定的熱失控和熱擴散風險,需要針對電池系統熱擴散的不同階段采取安全與防護措施,提高電芯級別的熱失控預警能力和系統級別的熱擴散防護能力。對整車設計提出新要求與液態動力電池相比,全固態電池需要外部提供較高的束縛壓力,以保證固固界面下的電池反應。此外,全固態電池對于整車的熱管理設計、一體化集成(CTC、CTB等)、結構件設計、全生命周期監測和管理提出了新的需求,需要整車企業和電池企業協同設計,共同改進。材料界面一致性要求更高,需要生
21、產工藝創新全固態電池內部結構可采取串聯方式,沒有內部極耳,可以提高制造效率;外部結構將主要為疊片+軟包,可以更好地施加界面束縛壓力,以保證穩定的電池反應。全固態電池可一定程度上沿用現有濕法工藝,與現有產業鏈的兼容度約70%,干法工藝兼容度則略低,但部分設備依賴定制化開發,尤其是正負極和電解質膜生產設備。當前成本較高,仍需進一步降本根據材料成本進行測算,當前全固態電池的材料成本約為1.5-2.5元/wh,顯著高于當前的液態電池,且全固態電池的產線設備仍需定制化研發、初期制造合格率可能較低,將進一步推高整體成本,未來通過材料性能提升、生產工藝簡化、電芯結構創新等方式,實現大規模量產與應用后可一定程
22、度上降低生產成本,目標將整體成本降低到0.8元/wh以下。資料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所02Partone15產業進展:國內主攻氧化物,半固態量產裝車先行支持政策:目前總體以前瞻性布局為主,產學研共同推進2.116圖:各國對固態電池的政策資料來源:中國電動汽車百人會,浙商證券研究所國內:目前國內對于關鍵共性技術及產業化技術主要采用產學研用創新聯合體的形式,前瞻性技術主要以高校和科研院所為主,補貼相對較少,以市場化驅動為主。海外:日本目前以豐田公司總牽頭,聯合日產和本田公司,松下電池等5家電池公司,三井金屬等15家材料公司,京都大學和國家材料研究所等15家高校和研究所,共同推進固態
23、電池量產。此外歐盟和美國均發布了固態電池發展規劃。時間主體政策相關內容2015年5月國務院中國制造20252025年、2030年,我國動力電池單體能量密度分別需達到400Wh/kg、500Wh/kg。2017年2月工信部促進汽車動力電池產業發展行動方案積極推動鋰硫電池、金屬空氣電池、固態電池等新體系電池的研究和工程化開發,2020年單體電池比能量達到400Wh/kg以上、2025年達到500Wh/kg。2020年11月國務院新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)實施電池技術突破行動。加快固態動力電池技術研發及產業化。首次將固態電池的研發上升到國家層面。2022年8月科技部等九部門科技支
24、撐碳達峰碳中和實施方案(2022-2030年)研發壓縮空氣儲能、飛輪儲能、液態和固態鋰離子電池儲能、鈉離子電池儲能、液流電池儲能等高效儲能技術。2023年1月工信部等六部門關于推動能源電子產業發展的指導意見開發安全經濟的新型儲能電池,加強新型儲能電池產業化技術攻關,推進先進儲能技術及產品規?;瘧?;加快研發固態電池,加強固態電池標準體系研究。2024年2月工信部鋰電池行業規范條件(2024年本)新增固態電池相關要求:固態單體電池能量密度300Wh/kg,電池組能量密度260Wh/kg,循環壽命1000次且容量保持率80%。表:中國近些年對固態電池的政策資料來源:中粉固態電池,工信部,浙商證券研
25、究所量產預期:全固態小批量產或在2030年左右2.217產業預期(國汽戰略院)2030年左右實現全固態電池和搭載車輛的小規模量產;2035年左右實現全固態電池大規模量產并普遍使用。上車要求 能量密度在500Wh/kg、循環壽命1000次、倍率4C、定制化產線、成本0.8元/wh。圖:全固態電池產業化發展預期資料來源:國汽戰略院預測,浙商證券研究所技術布局:各企業技術布局重心不同,中國以氧化物為主2.318 日韓:日本在固態電池技術的研發上起步較早,特別是在硫化物固態電解質這一前沿領域,韓國在固態電池領域的研發策略聚焦于硫化物技術的同時,也在氧化物和聚合物體系上進行技術研究和儲備。美國:固態電池
26、技術的發展主要由初創企業推動,如Solid Power、Quantum Scape、Factorial Energy、lonic Materials 等,在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。中國:主要布局者覆蓋了老牌電池企業、背靠頂級科研院所的初創企業、上游原材料企業以及汽車企業等多個領域。其中,衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技、力神電池、山東金啟航等企業主要研發方向為以氧化物材料為基礎的固液混合技術路線。恩力動力、中科固能、高能時代、寧德時代等布局硫化物路線。公司能量密度電解質體系正負極體系Quantum Scape350Wh/kg氧化物陶瓷+半固態+無負極正極鋰金屬,充電時形成負極,
27、放電時傳向正極SolidPower硅負極390Wh/kg,鋰金屬負極440Wh/kg硫化物+全固態三元+硅碳/鋰金屬豐田350Wh/kg硫化物+全固態三元+鋰金屬贛鋒鋰業一代260Wh/kg,二代400Wh/kg氧化物+半固態一代三元+石墨:二代三元+鋰金屬國軒高科一代360Wh/Kg,二代400Wh/kg氧化物+半固態一代三元+石墨;二代正極三元,負極未定衛藍新能源一代360Wh/kg氧化物+半固態三元+硅碳負極輝能科技330Wh/kg氧化物+半固態三元+硅氧負極清陶能源368Wh/kg氧化物+半固態三元+硅碳負極蜂巢能源350Wh/kg硫化物+全固態三元+鋰金屬三星SDI900Wh/L硫化
28、物+全固態-表:固態電池主要企業的技術路線資料來源:固態電池SSBIP,樂晴智庫精選,浙商證券研究所產業進展:日韓起步較早,側重硫化物路線2.419 日本:技術研發起步較早,特別是在硫化物固態電解質這一前沿領域,豐田、日產、本田、松下等均將硫化物固態電池作為主要的研發方向。韓國:研發策略聚焦于硫化物技術的同時,也在氧化物和聚合物體系上進行技術研究和儲備。公司名稱量產進度電解質方案能量密度豐田2023年10月宣布固態電池實現突破,充電10分鐘,續航1200公里;2023年12月宣布將全固態電池的量產時間從2027年推遲至2030年以后。硫化物500Wh/Kg松下將于2025-2029年量產面向無
29、人機等開發的小型全固態電池;2023年9月首次公開快充全固態電池,10%充到80%只需3分鐘;2019年與豐田合資成立PrimePlanet Energy&Solutions,開發固態電池。硫化物/日立造船2024年2月,全固態電池首次接到芯片設備商訂單;2023年推出第3款全固態電池試作品AS-LiB,容量可達5000mAh。硫化物/本田2020年宣布開發出一種高能量密度的全固態電池原型;計劃2024年春季投產全固態電池生產線,2025年在新車型上使用全固態電池。硫化物/日產2023年2月成功開發出全固態電池,成本將降低50%,能量密度提高1倍;計劃2025年建立并運行全固態電池試點生產廠,
30、2028年首次應用在汽車上。硫化物/Maxell2024年1月推出容量達200毫安時的新型固態電池,是傳統的陶瓷封裝型(方形)容量的25倍,具備高容量、耐高溫、長壽命和優越的抗沖擊性等特點。硫化物300Wh/LTDK已實現全球首款全陶瓷固態SMD*1電池CeraChargeTM的商業化。氧化物/KOIKE是歐力士的子公司,2023年11月和產業技術綜合研究所聯手研發出一種專為固態電池而設計的全新材料,可讓電池壽命提高10倍。/出興光產2023年10月宣布與豐田合作量產全固態電池;計劃在2027-2028年實現下一代電池的商業化,隨后實現大規模生產。/日本特殊陶業 2021年實施全球首個全固態電
31、池的技術實證試驗;2030年力爭實現EV用全固態電池的實際應用。/日本礙子計劃2025年之前實現EV用全固態電池的商品化/佳友化學開發用于全固態電池、在高壓環境下不易故障的鎳錳系正極材料,2025年前后有望應用于固態電池。/TDK2020年3月宣布開發出一種固態電池,用于耳機等小型可穿戴設備。/現代2017年宣布研發固態電池,并已建立中試生產設施;2020年投資lonic Materials公司,主攻固態電池研發,預計2025年實現量產。硫化物/三星SDI2023年下半年開始小規模的固態電池生產和驗證;水原研發中心的固態電池試點生產線(S-line)已經完工;2024年3月首次公開其全固態電池
32、(ASB)的量產準備路線圖;計劃在2025年開發出大型電池生產技術,在2027年量產全固態電池。硫化物900Wh/LLG新能源2023第三季度開始在梧倉工廠建設半固態電池生產線;計劃2026年前實現聚合物半固態電池商業化,能量密度650Wh/L;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。聚合物/硫化物650Wh/L 750Wh/L 900Wh/LSK On下一代電池試驗工廠正在建設,預計2024年完工;2024年1月宣布加深與Solid Power的合作伙伴關系;計劃在2026年完成聚合氧化物復合材料和硫化物固態
33、電池兩款電池的早期原型;2028年實現固態電池商業化。聚合氧化物復合材料/硫化物/表:日韓企業固態電池布局一覽資料來源:集邦固態電池,浙商證券研究所產業進展:美國以初創企業推動,歐洲車企投資電池企業2.420 美國:固態電池技術的發展主要由初創企業推動,如Solid Power、Quantum Scape、Factorial Energy、lonic Materials 等,在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。歐洲:歐洲的汽車制造商,如大眾、寶馬和奔馳,主要通過投資美國的初創企業來加速固態電池技術的發展。表:歐美企業固態電池布局一覽資料來源:集邦固態電池,浙商證券研究所國家公司名稱量產進度電解質
34、方案能量密度美國Solid Power公司股東包括寶馬、福特等;2017年開始與寶馬合作開發固態電池;2021年與SKOn達成聯合開發協議;2022年完成固態電池試驗線安裝;2023年生產出A樣品并交付給寶馬進行測試;2024年1月宣布加深與SKOn的合作伙伴關系;計劃2024年全固態電芯設計將進入A-2樣階段;計劃2025年開發出相應電池配套寶馬原型車;計劃2030年實現全固態電池大規模量產。硫化物規劃達到390Wh/kg,通過替換正負極負極材料,最高能量密度預計可達560Wh/kgQuantumScape由比爾蓋茨、大眾集團領銜投資;2022年與Fluence達成合作協議;2023年二季度
35、開始給客戶送A0樣品;2023年10月更新固態電池測試數據;2024年通過德國大眾公司的50萬公里耐久性測試;預計2025年之前將產能擴張至1GWh,長期規劃超21GWh。氧化物/Factorial Energy2021年制作40Ah固態電池原型,與奔馳、Stellantis、現代等簽署固態電池聯合開發協議:2022年獲得奔馳、Stellantis集團投資;2023年200MWh固態電池工廠正式開工建設;電池產品已進入A樣送樣階段。/目標能量密度為400Wh/Kglonic Materials吸引了包括現代汽車在內的多家公司的投資;計劃2025年為雷諾提供零鉆含量固態電池技術。聚合物/Ampc
36、era lnc開發出高性能固態電解質,15分鐘內充電至80%。硫化物400Wh/KgSES AI Corporation2021年與通用汽車、本田、現代簽署鋰金屬電池A樣品協議;2023年12月與某車企簽署鋰金屬電池B樣品協議;2023-2024年產能達到1GWh,2025年預計開始量產;股東包括上汽、吉利、通用汽車、本田、現代、SKOn等?;旌瞎虘B電解質400Wh/KglON Storage Systems2024年3月,公司開發的Solid-State固態電池已成功實現超過125次循環,性能容量衰減低于5%,為未來部署提供了超過1000次循環的潛力。/Mullen Automotive20
37、24年1月開始測試其聚合物固態電池;同年3月宣布將其固態電池技術從實驗室推進到道路測試階段。聚合物/德國大眾從2012年起與QuantumScape合作;2018年6月追加投資,取得QuantumScape董事席位;2024年電池子公司PowerCo發布對QuantumScape提供的24層固態電池樣品的耐久性測試結果報告。/寶馬與Solid Power有著緊密的合作關系;Solid Power已經向寶馬交付了首批固態電池A樣品,寶馬將在2025年之前推出基于Solid Power電池技術的原型車。/法國Bollore自2011年起就開始嘗試固態電池在電動車領域的商業化;其自主研發的電動車Bl
38、uecar搭載子公司Batscap生產的30kWh金屬鋰聚合物電池,約有2900輛Bluecar投入使用;2023年10月,子公司BlueSolution與富士康旗下Solid Edge Solution合作,生產兩輪車固態電池。聚合物/英國Dyson2015年以9000萬美元全資收購美國固態電池公司Sakti3;2016年出資14億美元建立一座大型固態電池工廠。/Recardo2019年宣布與Llika Technologies公司、英國技術創新中心、本田歐洲研發中心等合作開展Power Drive Line項目。/雷諾2025年旗下電動汽車可能會使用鈷含量為零的固態電池。/Llika與豐田
39、合作研發固態電池技術,具體量產時間未明確。聚合物/產業進展:中國的氧化物路線進展較快2.421 中國:布局氧化物的企業較多,且進展較快。衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技、力神電池、山東金啟航等企業主要研發方向為以氧化物材料為基礎的固液混合技術路線。根據集邦鋰電的不完全統計,國內固態企業積極展開半固態電池的產能布局,產能規劃將超過400GWh,項目投資額將超過2000億元。表:中國企業固態電池布局一覽(一)資料來源:集邦固態電池,浙商證券研究所公司名稱量產進度電解質方案能量密度產能布局寧德時代2016年宣布硫化物固態電池的研發路徑;2023年4月發布凝聚態電池。高動力仿生凝聚態電解質/硫
40、化物凝聚態電池超500wh/kg/比亞迪計劃在2025年試裝全固態鋰電池;2026年發布搭載全固態鋰電池的新純電平臺和車型。氧化物+聚合物350Wh/kg/衛藍新能源2023年6月半固態電池交付蔚來2023年7月湖州基地二期項目奠基;2023年10月與三峽共同研制的固態電池儲能系統實現示范應用;2023年12月與普利特子公司海四達合作布局固態電池領域。氧化物300-360Wh/kg北京房山(6GWh);江蘇溧陽(0.2GWh);浙江湖州(22GWh);山東淄博(100GWh)太藍新能源2022年首款半固態電池量產。氧化物重慶兩江(2.2GWh);安徽淮南(10GWh)清陶能源2018年實現半固
41、態電池量產;2020年與北汽合作的固態電池樣車下線;2022年北汽福田商用車固態電池系統下線;2023年與上汽集團簽署協議,推動2025年固態電池“10萬輛級”量產落地;2024年半固態電池搭載上汽智己車型;臺州固態電池項目預計2025年正式投產。第一代半固態電池為氧化物+聚合物的技術路徑,第二代固態電池為氧化物+鹵化物+聚合物的路徑。氧化物+鹵化物+聚合物368Wh/kg內蒙古(10GWh);成都郭都(15GWh);江西宜春(10GWh);江蘇昆山(10GWh);浙江臺州(10GWh)贛鋒鋰業2021年搭載固態電池的東風E70全球首發;2022年與廣汽埃安合作優先引入公司固態電池產品;202
42、2年4月2GWh的固態電池產線建成投產;2023年半采用固態電池的賽力斯SERES-5開始交付;2023年與長安汽車合作加速固態電池研發;2023年推出半固態先鋒申池氧化物400Wh/kg江西新余(4GWh)重慶兩江(20GWh)重慶涪陵(24GWh)廣東東莞(10GWh)輝能科技2016年開始進行車規級電芯送樣2018年威馬展示搭載公司固態電池的樣車;2019年與蔚來、愛馳汽車簽訂戰略合作協議;2022年獲得奔馳投資并簽訂技術合作協議,與Vinfast和ACC簽約合作;2024年全球首條固態電池生產線正式投產。氧化物360Wh/kg浙江杭州(7GWh);桃園(2GWh);法國敦刻爾克(48G
43、Wh)力神電池2022年4月與當升科技簽訂合作協議,在固態鋰離子電池等領域展開合作研發;2024年1月推出全新一代402Wh/Kg半固態電池固液融合402Wh/kg/億緯鋰能2022年實現半固態電池技術定型預計2024年發布全固態電池。鹵化物500Wh/kg/欣旺達固態電池產品處于實驗室研發階段。復合電解質/國軒高科2017年開始固態電解質、固態電池研發;2022年推出20Ah級硫系全固態原型電芯;預計2025年后將生產出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環800次的全固態電池。硫化物400Wh/kg/蜂巢能源2020年發布第一代果凍電池:2023年7月,蜂巢能源全固態電池實
44、驗室研發出國內首批20Ah級硫系全固態原型電芯;2023年12月發布第二代方形果凍電池(A樣階段)。硫化物350-400Wh/kg/孚能科技2021年量產第一代半固態電池產品;2023年1月13日,嵐圖追光首批搭載孚能科技半固態電池的車型下線;2024年3月與一汽解放開展合作,致力于共同推動半固態、固態電池商用車市場及產業鏈發展。/330Wh/kg/中創新航預計2024年半固態電池裝車某外資品牌。/350Wh/kg/產業進展:中國在硫化物路線亦有布局2.422 中國:恩力動力、中科固能、高能時代等企業專注硫化物技術路線。其中,中科固能由中國科學院物理研究所聯合溧陽市政府于2022年10月共同創
45、辦,通過構建從硫系電解質到電解質膜、電極膜,再到電芯的縱向產品鏈,成功克服了固態電池行業面臨的高電解質成本和硫系化合物易與空氣反應的技術難題。表:中國企業固態電池布局一覽(二)資料來源:集邦固態電池,浙商證券研究所公司名稱量產進度電解質方案能量密度產能布局恩力動力2021年發布了能量密度達到450Wh/kg和520Wh/kg的鋰金屬電池;2022年底成功研制出能量密度為389Wh/kg、容量為4095mAh的18650圓柱電池2023年9月初和軟銀成功開發出全固態鋰金屬電池,能量密度達到300Wh/kg;2023年11月GWh級先進電池智造基地建成投產;預計2026年實現10GWh級產線量產;
46、2024年1月宣布研發出了-款新型半固態電池A樣。硫化物450Wh/kg;520Wh/kg;389Wh/kg;300Wh/kg北京大興領新新能源2023年11月一期凝膠聚合物固態電解質的“大固”系列產品投產。凝膠聚合物半固態三元單體380Wh/kg重慶(20GWh)馬車動力2023年8月自主研發的4695半固態大圓柱電芯A樣在肇慶大圓柱電芯中試基地成功下線。硫化物250Wh/kg5.5GWh中科固能是中科院物理所硫系全固態電池技術產業化的唯一平臺;2024年3月獲得近億元人民幣的天使輪融資;2024年2月與琥崧集團就固態電池產業化達成合作;2024年1月與高能數造攜手共建全固態電池實驗室。硫化
47、物/江蘇常州高能時代2023年6月完成新一輪股權投資投資方包括渝富資本、海嵐投資、七匹狼、中經經貿、凌碳新能源投資等。硫化物/恒余能源2023年12月備案通過廣東東莞高端固態電池項目,總投資100億元。/廣東東莞(20GWh)山東金啟航2023年11月,固態電池山東樂陵生產基地項目開工,總投資100億元。復合固態電解質/山東樂陵(20GWh)昊威新能源2023年9月,重慶固態方形鈉離子電池生產線項簽約,總投資100億元。/重慶(30GWh)福鑫科技2023年8月江西贛州固態鋰電池項目開工,總投資100億元。/江西(10GWh)合源鋰創2024年2月固態電池10GWh智慧工廠開工建設,已實現35
48、0Wh/kg電芯樣品制作。/350Wh/kg淮安(10GWh)上海洗霸2022年8月與硅酸鹽所達成共建固態電池先進材料聯合實驗室同年9月雙方簽署固態電解質材料技術相關知識產權轉讓協議;同年12月嘉定工廠啟動并完成噸級至拾噸級工業化標準產線建設工作。氧化物/嘉定鴻??萍?023年10月與加拿大固態電池設計制造商Blue Solutions宣布簽訂合作備忘錄,雙方將針對兩輪電動車市場共同開發打造的固態電池生態系。/鵬輝能源有固態電池研發部門以及固態電池方面的技術儲備。/東馳能源依托于東北師范大學鋰電研究團隊;已建成國內首條0.5GWh的聚合物基儲能固態電池示范線;2024年1月與冠盛股份成立合資公
49、司布局固態電池;與運達股份簽署固態鋰電池關鍵技術部研究及應用戰略合作協議;3月固態電池協同創新公共平臺建設項目進入調試階段;已接到2億余元訂單,一半來自歐洲和澳洲。聚合物350-450Wh/kg/格林美已具備多款固態電池用前驅體儲備技術,并積極與下游客戶認證對接,已經實現了量產出貨。/南都電源具有多項技術儲備,離子電導率達10-3S/cm,環境穩定性好,固態電池能量密度350Wh/kg,可通過國標安全測試,具備量產能力。鹵化物+氧化物350Wh/kg/小米2023年3月發布固態電池技術研發進展,能量密度突破1000Wh/L。/1000Wh/kg/重慶大學鋰電及新材料遂寧研究院研發出500Wh/
50、Kg固態電池樣品/500Wh/kg/廣汽埃安2023年11月宣布完成固態電池的界面改性技術試驗驗證;2024年2月5日,廣汽埃安全固態電池再獲新突破,能量密度達到350wh/kg。/350Wh/kg/上汽集團2023年5月,上汽集團和清陶能源簽署增資擴股協議和戰略合作框架協議,推動2025年實現固態電池技術10萬輛級大規模量產落地。/長安汽車計劃不晚于2027年推動重量能量密度350-500Wh/kg、體積能量密度750-1000Wh/L逐步量產應用,2030年實現普及。/350-500Wh/kg/車企進展:半固態已經裝車,全固態或仍需到2027年后2.523 半固態電池產業化裝車先行。東風汽
51、車、賽力斯、蔚來、上汽集團等已有相關的產品推出市場。目前,蔚來150kWh半固態電池已經量產裝車,上汽集團旗下搭載清淘能源半固態電池的智己L6也將進入大規模量產階段。全固態電池方面,廣汽集團提出2026年將實現全固態電池的裝車使用,長安和現代預計2027年逐步量產應用固態電池,日產和東風汽車2028年推出全固態電池量產車,寶馬和豐田預計2030前實現全固態電池量產。2024年4月底,寧德時代首席科學家吳凱在重慶國際電池展上表示,全固態電池的成熟度指標,若用1-9數字表示,寧德時代目前的成熟度在4的水平,目標到2027年到7-8的水平,且在2027年實現全固態電池小批量生產機會很大。表:中國半固
52、態和固態電池的裝車進度資料來源:集邦固態電池,浙商證券研究所時間電池類型車企進展2022半固態東風汽車搭載高比能固態電池的東風E70開啟示范運營2023半固態東風汽車嵐圖“追光”首批量產車型下線,采用170Wh/kg半固態電池半固態賽力斯三元固液混合鋰離子電池版純電動SUV賽力斯SERES-5交付半固態蔚來蔚來150kWh半固態電池已經量產裝車2024半固態上汽集團智己品牌推出搭載清陶半固態電池的車型2025半固態長安深藍半固態電池將搭載整車應用固態雷諾旗下電動汽車規劃使用鉆含量為零的固態電池固態寶馬將發布搭載全固態電池的試驗車固態大眾將建立固態電池量產線固態比亞迪試裝全固態鋰電池固態日產實現
53、全固態電池試生產2026固態比亞迪將發布搭載全固態鋰電池的新純電平臺和車型固態廣汽集團吳鉑車型實現全固態電池量產固態福特推出搭載固態電池的車固態東風汽車固態電池裝車固態豐田推出全固態電池2027固態長安逐步量產應用固態現代實現部分固態電池車型量產固態豐田在雷克薩斯新電動車型上搭載全固態電池2028固態本田將搭載自主研發的全固態電池的電動汽車投放市場固態奔馳實現固態電池批量生產固態日產推出全固態電池量產車固態東風汽車量產上市2030固態寶馬實現全固態電池量產固態豐田全固態電池將達到大規模生產階段固態現代實現全面量產03Partone24投資建議:半固態量產在即,各環節迎來增量投資建議0325 半
54、固態電池先行量產,各環節企業加速布局,建議關注固態電池潛在企業:寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、贛鋒鋰業、孚能科技、國軒高科、普利特;超高鎳正極材料:容百科技、當升科技、廈鎢新能、中偉股份、格林美;硅基負極材料:貝特瑞、杉杉股份、元力股份、翔豐華;固態電解質及上游材料:東方鋯業、當升科技、上海洗霸、金龍羽、瑞泰新材。代碼簡稱最新收盤價總市值EPS(元/股)PE2024/4/30(億元)2023A2024E2025E2026E2023A2024E2025E2026E半固態/固態電池300750.SZ寧德時代202.60 8,912.46 10.03 11.09 13.28 15.66 20 18 1
55、5 13 002594.SZ比亞迪218.50 6,360.85 10.32 12.72 15.83 18.98 21 17 14 12 300014.SZ億緯鋰能36.97 756.30 1.98 2.48 3.13 3.65 19 15 12 10 002460.SZ贛鋒鋰業35.26 711.25 2.45 1.91 2.62 3.12 14 18 13 11 688567.SH孚能科技12.39 151.42(1.53)0.10 0.59 1.05(8)129 21 12 002074.SZ國軒高科18.76 335.00 0.53 0.66 0.92 1.20 36 28 20 16
56、 300207.SZ欣旺達15.21 283.24 0.58 0.70 0.89 1.07 26 22 17 14 002324.SZ普利特10.36 115.43 0.42 0.59 0.78 0.96 25 18 13 11 超高鎳正極材料688005.SH容百科技30.57 148.03 1.20 1.61 2.24 2.75 25 19 14 11 300073.SZ當升科技44.21 223.92 3.80 2.39 2.89 3.44 12 18 15 13 688778.SH廈鎢新能36.04 151.65 1.25 1.70 2.06 2.77 29 21 17 13 3009
57、19.SZ中偉股份52.45 351.32 2.91 3.54 4.24 4.82 18 15 12 11 002340.SZ格林美6.96 357.44 0.18 0.27 0.36 0.48 38 26 19 15 硅基負極材料835185.BJ貝特瑞19.27 215.18 1.48 1.74 2.18 2.60 13 11 9 7 600884.SH杉杉股份11.85 267.60 0.34 0.68 0.96 0.81 35 17 12 15 300890.SZ翔豐華31.10 34.00 0.76 1.32 1.75-41 23 18-300174.SZ元力股份16.24 59.4
58、1 0.65 0.79 0.97 1.30 25 21 17 13 固態電解質及上游材料002167.SZ東方鋯業7.86 60.91(0.10)0.62-(78)13-300073.SZ當升科技44.21 223.92 3.80 2.39 2.89 3.44 12 18 15 13 603200.SH上海洗霸24.28 42.59 0.22 0.50 1.03-109 48 24-002882.SZ金龍羽17.91 77.53 0.38-48-301238.SZ瑞泰新材18.92 138.75 0.64 0.63 0.75-30 30 25-表:重點關注公司盈利預測與估值資料來源:Wind,
59、浙商證券研究所*注:采用Wind一致預期風險提示261、半固態和固態電池產業化進度不及預期。當前半固態和固態電池仍有較多技術難點和降本困難,產業化進度可能不及預期。2、上游原材料價格波動風險。固態電池產業鏈與技術尚未發展成熟,電解質、更高比能正負極等關鍵材料采用貴金屬如果上游原材料價格波動較大,將會影響固態電池技術的發展速度。3、技術路線發生變更風險。固態電池是鋰電池新技術眾多選擇之一,如果其他路線的新技術進展較快,會導致固態電池的應用減慢;或者如果固態電池的材料體系發生變化,會導致部分環節的市場需求發生變化,進而影響該環節的企業。點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此
60、處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題添加標題95%行業評級與免責聲明27行業的投資評級以報告日后的6個月內,行業指數相對于滬深300指數的漲跌幅為標準,定義如下:1、看好:行業指數相對于滬深300指數表現10%以上;2、中性:行業指數相對于滬深300指數表現10%10%以上;3、看淡:行業指數相對于滬深300指數表現10%以下。我們在此提醒您,不同證券研究機構采用不同的評級術語及評級標準。我們采用的是相對評級體系,表示投資的相對比重。建議:投資者買入或者賣出證券的決定取決于個人的實際情況,比如當前的持倉結構以及其他需要考慮的
61、因素。投資者不應僅僅依靠投資評級來推斷結論行業評級與免責聲明28法律聲明及風險提示本報告由浙商證券股份有限公司(已具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格,經營許可證編號為:Z39833000)制作。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,但浙商證券股份有限公司及其關聯機構(以下統稱“本公司”)對這些信息的真實性、準確性及完整性不作任何保證,也不保證所包含的信息和建議不發生任何變更。本公司沒有將變更的信息和建議向報告所有接收者進行更新的義務。本報告僅供本公司的客戶作參考之用。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。本報告僅反映報告作者的出具日的觀點和判斷,在任何情況下,本
62、報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議,投資者應當對本報告中的信息和意見進行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,本公司及/或其關聯人員均不承擔任何法律責任。本公司的交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。本公司的資產管理公司、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。本報告版權均歸本公司所有,未經本公司事先書面授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、發布、傳播本報告的全部或部分內容。經授權刊載、轉發本報告或者摘要的,應當注明本報告發布人和發布日期,并提示使用本報告的風險。未經授權或未按要求刊載、轉發本報告的,應當承擔相應的法律責任。本公司將保留向其追究法律責任的權利。聯系方式29浙商證券研究所上??偛康刂罚簵罡吣下?29號陸家嘴世紀金融廣場1號樓25層北京地址:北京市東城區朝陽門北大街8號富華大廈E座4層深圳地址:廣東省深圳市福田區廣電金融中心33層郵政編碼:200127電話:(8621)80108518傳真:(8621)80106010