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1、 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 證券研究報告證券研究報告 固態電池固態電池：具有技術顛覆潛力的新技術：具有技術顛覆潛力的新技術 新能源電池新技術之五新能源電池新技術之五 2024 年年 06 月月 06 日日 評級評級 領先大市領先大市 評級變動：維持 行業漲跌幅比較行業漲跌幅比較%1M 3M 12M 新能源電池-0.14-2.26-31.72 滬深 300-0.27 1.52-6.91 楊鑫楊鑫 分析師分析師 執業證書編號:S0530524050001 相關報告相關報告 1 新能源電池行業點評：相關企業獲研發支

2、持，全固態電池研發提速 2024-05-30 2 新能源電池行業 2024 年 5 月份月報：4 月半固態電池裝車 369.0MWh2024-05-21 重點股票重點股票 2023A 2024E 2025E 評級評級 EPS（元）（元）PE（倍）（倍）EPS（元）（元）PE（倍）（倍）EPS（元）（元）PE（倍）（倍）寧德時代 10.03 20.35 11.25 18.14 13.41 15.22 買入 中科電氣 0.06 162.50 0.47 20.74 0.75 13.00 買入 科達利 4.45 22.13 5.38 18.31 6.48 15.20 買入 資料來源：iFinD，財信證

3、券 投資要點：投資要點：固態電池具有技術顛覆的潛力：固態電池具有技術顛覆的潛力：傳統液態電池體系成熟，但難以出現大幅性能突破。從兼顧高能量密度和本征安全性兩方面出發，以鋰金屬作為負極，使用穩定、不易燃燒的固態電解質的全固態鋰離子電池將成為未來最有技術顛覆潛力的電池。雙極堆疊的可能性、鋰金屬負極的使用能保證其具備大幅領先的能量密度，其能量密度可以輕松突破 400Wh/kg，固態電解質則能夠保證優秀的安全性能。固態電解質是固態電池成功應用的關鍵：固態電解質是固態電池成功應用的關鍵：理想的固態電解質應該具有小到可以忽略不計的電子電導率、優良的 Li+電導率、良好的化學兼容性、寬的電化學穩定窗口、優異

4、的熱穩定性以及能夠低成本的大規模生產等特點。通常來說，具有代表性的固態電解質包括硫化物固態電解質、氧化物固態電解質、金屬鹵化物固態電解質和聚合物固態電解質。固態電解質各有特點，復合固態電解質可以實現優勢互補固態電解質各有特點，復合固態電解質可以實現優勢互補，是最具發，是最具發展潛力的方向展潛力的方向：聚合物電解質具有良好的界面相容性和機械加工性，但室溫離子電導率低，限制其應用溫度；無機氧化物電解質電導率較高，但存在剛性界面接觸的問題以及嚴重的副反應，且加工困難；硫化物電解質電導率高，但化學穩定性差，可加工性不良。針對這些問題，目前復合固態電解質是最具發展潛力的體系，一方面，可以在聚合物電解質中

5、引入惰性無機納米粒子，改善聚合物電解質性能；另一方面，可以通過氧化物陶瓷或硫化物與聚合物進行復合，實現優勢互補。復合固態電解質具有更高的離子電導率和力學性能，同時與電極具有更好的兼容性。離子運輸機制、鋰枝晶生長機離子運輸機制、鋰枝晶生長機制、固制、固-固界面問題是固態電池面臨的三固界面問題是固態電池面臨的三大問題：大問題：明確高離子電導率的實現條件是發展高性能固態電解質、提高全固態電池充放電速度的關鍵，目前主要通過摻雜、開發納米尺度結構以及界面工程等手段來改善離子電導率，但目前業界對于離子運輸機制的理解程度還不夠，這對于充放電速度提升是一個挑戰；此外，固態電解質雖然具有高機械強度，但仍然難以完

6、全抑制鋰枝晶的生長和實現鋰金屬的均勻沉積，鋰金屬可能在負極表面形成枝晶，甚至在-38%-28%-18%-8%2%12%2023-062023-092023-122024-03新能源電池滬深300行業深度行業深度 新能源電池新能源電池 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -2-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 固態電解質內部成核，導致電池短路，從而引發安全風險，這對固態電池的安全是一個較大的挑戰；同時，由于缺少電解液的浸潤，固-固界面問題直接影響固態電池的循環壽命等性能，盡管目前在工藝和材料維度有一些改進措施，但界面問題仍是固態電池最大的挑

7、戰。全固態電池有望全固態電池有望 2027 年開始量產裝車：年開始量產裝車：2022 年以來，固態電池的研發和產業化取得了明顯的進展，尤其是以衛藍新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業的半固態電池量產裝車，標志著半固態電池已實現了產業化。我們預計固態電池的大規模生產和裝車應用將在 2027年左右開始到來。2030年固態電池年固態電池市場規模超市場規模超 2500億元：億元：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，其市場規模將超過 2500億元，主要出貨電池仍然是半固態電池。作為固態電池最重要的組成部分，固態電解質在 2030年的需求

8、將超 6萬噸，市場規模超過 60億元。投資建議：投資建議：固態電解質方面，建議關注固態電解質及其原料廠商【三祥新材】、【上海洗霸】、【東方鋯業】等；正極材料方面，建議關注三元材料廠商【當升科技】、【容百科技】等；負極材料方面，建議關注【璞泰來】、【中科電氣】等；電池方面，建議關注【寧德時代】、【金龍羽】、【鵬輝能源】、【贛鋒鋰業】等。維持行業“領先大市”評級。風險提示：風險提示：固態電池技術攻關不及預期；半固態電池技術替代風險；固態電池技術攻關不及預期；半固態電池技術替代風險；上游原材料價格波動風險；半固態上游原材料價格波動風險；半固態/固態電池產能釋放不及預期固態電池產能釋放不及預期。aVb

9、UaYfV8XeZeUcW7NbPbRnPqQtRtPkPrRqOeRrQpM8OrQoOuOpOtRvPsRsQ 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -3-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 內容目錄內容目錄 1 固態電池：理想的電池形態固態電池：理想的電池形態.5 1.1 傳統液態電池體系成熟，但難以出現大幅性能突破.5 1.2 固態電池具有技術顛覆的性能潛力.6 2 固態電解質：固態固態電解質：固態電池成功應用的關鍵，復合電解質是最具潛力的發展方向電池成功應用的關鍵，復合電解質是最具潛力的發展方向.7 2.1 氧化物固態電解質：綜合性

10、能最優，加工性能差.9 2.2 硫化物電解質：性能優異，穩定性差.11 2.3 金屬鹵化物電解質：低成本，低電導率.12 2.4 聚合物電解質：加工簡單，室溫下離子傳輸效率低.13 3 固態電池發展面臨的問題及解決策略固態電池發展面臨的問題及解決策略.15 3.1 離子運輸機制：制約充放電速度的關鍵.16 3.2 鋰枝晶生長機制：固態電池安全性挑戰.17 3.3 固-固界面問題：固態電池性能及安全性關鍵挑戰.18 4 產業化進展及市場空間產業化進展及市場空間.20 4.1 固態電池技術成為熱門概念，多元化發展.20 4.2 半固態已經量產裝車，全固態 2027年有望開始量產裝車.23 4.3

11、市場空間：預計 2030年出貨超 600GWh，市場超 2500億元.24 5 重點企業重點企業.25 5.1 衛藍新能源.25 5.2 清陶能源.26 5.3 贛鋒鋰電.28 5.4 寧德時代.29 5.5 輝能科技.30 6 投資建議投資建議.30 7 風險提示風險提示.31 圖表目錄圖表目錄 圖 1：動力電池技術路線圖.5 圖 2：全固態鋰電池的構造圖.6 圖 3：不同種類固態電解質性質圖.8 圖 4：幾種典型的氧化物電解質結構.9 圖 5：四方相 LLZO 晶體結構、鋰離子分布、立方相 LLZO 晶體結構及鋰離子分布.10 圖 6：LGPS 晶體結構圖.12 圖 7：以 Li3YCl6

12、為例的 P3m1 結構，(c)以 Li3YBr6為例的 C2/m 結構.13 圖 8：單離子導體化學結構式.14 圖 9：固態電池發展面臨的應用層面問題.15 圖 10：全固態電池發展面臨的核心科學問題.16 圖 11：PVDF-LA TP 復合固態電解質離子傳輸示意圖.17 圖 12：復合電解質中鋰離子擴散路徑示意圖.17 圖 13：固態電解質內部鋰枝晶生長示意圖.18 圖 14：固態電池內部結構及阻抗來源.19 圖 15：液態電解質 SEI 膜.19 圖 16：固態電解質界面反應示意圖.20 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -4-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文

13、之后的免責條款部分 行業研究報告 圖 17：固態電池論文發表數量.21 圖 18：各國固態電池論文及專利數量占比.21 圖 19：各國/地區內公司的固態電池產業化現狀和未來計劃.24 圖 20：固態電池出貨量預測（Gwh）.25 圖 21：衛藍新能源生產基地.26 圖 22：清陶能源目前主要產品.27 圖 23：智己 L6 搭載的固態電池.28 圖 24：超級半固態“新鋒”電池.29 圖 25：“新鋒”電池性能表現.29 圖 26：寧德時代凝聚態電池.29 圖 27：輝能科技主要產品.30 表 1：固態電池與液態電池特性比較.7 表 2：主流電解質優缺點對比及改進策略.8 表 3：不同類型硫化

14、物固態電解質優缺點比較.11 表 4：以結構劃分的聚合物性能對比.14 表 5：改善固態電解質離子傳輸速率技術手段.17 表 6：抑制鋰枝晶生長手段.18 表 7：各國政府固態電池發展政策及計劃.22 表 8：企業固態電解質三大技術路線總結.23 表 9：衛藍新能源主要產品及參數.26 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -5-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 1 固態電池：理想的電池形態固態電池：理想的電池形態 1.1 傳統液態電池體系成熟，但難以出現大幅性能突破傳統液態電池體系成熟，但難以出現大幅性能突破 鋰離子電池已經得到廣泛應用，

15、體系成熟：鋰離子電池已經得到廣泛應用，體系成熟：鋰離子電池是一種在儲能領域、動力電池及便攜式電子設備中均得到廣泛應用的一種儲能器件，具有開路電壓高、能量密度大、使用壽命長、無記憶效應、無污染及自放電小等優點，是目前綜合性能最好的電池產品，也是可適用范圍最廣的電池產品。鋰離子電池體系成熟，由正極、負極、電解液、隔膜等部分組成，其工作原理為：鋰離子電池在充放電過程中，鋰離子在正負極之間嵌入和脫出，同時伴隨著電子在外電路中進行移動而形成外部電路的電流。充電時，電池正極生成鋰離子，經過電解液移動到負極并嵌入到負極碳層的微孔中。放電時，嵌在負極的鋰離子經過電解液移動回到正極。傳統液態鋰離子電池無法同時滿

16、足安全和傳統液態鋰離子電池無法同時滿足安全和更更高能量密度的要求：高能量密度的要求：電動汽車和儲能等領域對電池的需求日益增長，這對電池能量密度和安全性能也提出了越來越高的要求。根據工信部 2020 年制定的節能與新能源汽車技術路線圖 2.0，單體電芯比能量要在2025 年達到 400Wh/kg，2030 年達到 500Wh/kg。盡管目前電池的研究和工業化已經取得了階段性的成功，但是鋰電池的能量密度仍不滿足需求；目前行業內通常采用高鎳正極和摻硅負極的搭配來提升能量密度。然而，一方面高鎳體系會帶來安全性能的降低，另一方面即使采用高鎳體系，傳統的液態鋰離子電池體系也難以滿足 400Wh/kg 的單

17、體電芯能量密度需求。此外從安全性能的角度來看，常規的液態有機電解質具有易燃、易泄漏等缺點，容易引發起火、爆炸等安全問題。圖圖 1：動力電池技術路線圖：動力電池技術路線圖 資料來源：鋰電派，德勤，財信證券 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -6-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 1.2 固態電池具有技術顛覆的性能潛力固態電池具有技術顛覆的性能潛力 鋰金屬負極是打破能量密度瓶頸的關鍵：鋰金屬負極是打破能量密度瓶頸的關鍵：提高電池系統的能量密度可以通過提升成組效率和電芯單體能量密度來實現，寧德時代的 CTP 方案和比亞迪的刀片電池方案即通過提

18、升成組效率來提升能量密度，而提高電池單體能量密度極具前景的策略之一就是使用質量更輕的鋰金屬（相對原子質量為 6.941，密度為 0.534g/cm-3）作為負極材料。鋰金屬作為負極材料具有高達 3860mAh/g 的理論比容量，是石墨負極的 10 倍，同時還具有最低的電極電勢（-3.04V vsLi/Li+），是下一代可充電電池最有前景的電極材料。然而，極度活躍的鋰金屬化學穩定性差，且在循環過程中鋰金屬不均勻沉積和剝離可能形成鋰枝晶，進一步刺穿隔膜從而造成電池內短路引發安全問題。使用固態電解質才能從根本上解決安全問題及提升對鋰金屬的兼容性：使用固態電解質才能從根本上解決安全問題及提升對鋰金屬的

19、兼容性：使用液態電解液的鋰離子電池，不可避免地存在熱失控問題，這也是近年來大多數純電動汽車發生嚴重自燃、爆炸事故的罪魁禍首。一方面，目前商用鋰離子電池使用的電解液一般由有機碳酸酯類有機溶劑與鋰鹽組成，這些有機溶劑包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸乙烯酯(EC)等，在使用時均存在氧化分解、揮發和泄漏的風險;另一方面，若采用鋰金屬負極，活潑的鋰金屬在循環過程中容易與電解液發生副反應，持續消耗電解液和電極材料，在電池容量下降的同時誘生鋰枝晶，進而造成嚴重的安全問題。目前電池單體的熱失控難以杜絕，而電池系統級別的防止熱擴散設計也僅能防止單體電芯熱失控蔓延。如果要從

20、根本杜絕安全問題，則要用新的材料替代當前的液態有機電解液，而使用不可燃且堅固的固態電解質來代替有機液態電解液不僅可以消除燃燒爆炸的風險，同時也可以大幅提升對鋰金屬的兼容性和電池的能量密度。固態電池兼顧能量密度和安全性，具有技術顛覆的潛力：固態電池兼顧能量密度和安全性，具有技術顛覆的潛力：從兼顧高能量密度和本征安全性兩方面出發，以鋰金屬作為負極，使用穩定、不易燃燒的固態電解質的全固態鋰離子電池將成為未來最有技術顛覆潛力的電池。雙極堆疊的可能性、鋰金屬負極的使用能保證其具備大幅領先的能量密度，固態電解質則能夠保證優秀的安全性能。圖圖 2：全固態鋰電池的構造圖：全固態鋰電池的構造圖 資料來源：全固態

21、鋰電池技術的研究現狀與展望，財信證券 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -7-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 表表 1：固態電池與液態電池特性比較：固態電池與液態電池特性比較 類別類別 全固態電池全固態電池 傳統鋰離子電池傳統鋰離子電池 電池結構 電解質 全無機類材料（硫化物、氧化物等）高分子聚合物材料（PEO 基等）有機電解液（PC等聚碳酸酯+LiPF6等）聚合物浸潤有機電解液 優點 安全性極高 循環壽命長 適合長時間儲存 能量密度高 高溫適應性好 安全性較高 可卷對卷生產 具有柔性加工特性 廣泛使用于 3C產品 儲能領域有示范應用

22、 在小型電子產品有應用 缺點 功率密度偏低 成本偏高 功率密度偏低 成本偏高 溫度適應性不佳 循環壽命待提升 含有電解液，高溫下有揮發與燃燒可能 因有電化學位窗口限制，放電電壓無提升空間 資料來源：全固態鋰電池技術的研究現狀與展望，財信證券 2 固態電解質：固態電池成功應用的關鍵固態電解質：固態電池成功應用的關鍵，復合電解質是最具潛力，復合電解質是最具潛力的發展方向的發展方向 固態電解質是全固態電池成功應用的關鍵因素。固態電解質是全固態電池成功應用的關鍵因素。一般來說，理想的固態電解質應該具有小到可以忽略不計的電子電導率（1mS cm1)、良好的化學兼容性、寬的電化學穩定窗口、優異的熱穩定性以

23、及能夠低成本的大規模生產等特點。通常來說，具有代表性的固態電解質包括硫化物固態電解質、氧化物固態電解質、金屬鹵化物固態電解質和聚合物固態電解質。固態電解質各有特點固態電解質各有特點，復合固態電解質可以實現優勢互補，復合固態電解質可以實現優勢互補，是最具發展潛力的方向，是最具發展潛力的方向：聚合物電解質具有良好的界面相容性和機械加工性，但室溫離子電導率低，限制其應用溫度；無機氧化物電解質電導率較高，但存在剛性界面接觸的問題以及嚴重的副反應，且加工困難；硫化物電解質電導率高，但化學穩定性差，可加工性不良。針對這些問題，目前復合固態電解質是最具發展潛力的體系，一方面，可以在聚合物電解質中引入惰性無機

24、納米粒子，改善聚合物電解質性能；另一方面，可以通過氧化物陶瓷或硫化物與聚合物進行復合，實現優勢互補。復合固態電解質具有更高的離子電導率和力學性能，同時與電極具有更好的兼容性。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -8-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 表表 2：主流電解質優缺點對比及改進策略主流電解質優缺點對比及改進策略 類型類型 優點優點 缺點缺點 離子電導率離子電導率（s/cm）改進方向改進方向 主要布局企業主要布局企業 聚合物 低成本 易加工 高靈活性 離子電導率低 氧化電壓低 難以抑制鋰枝晶形成 10-710-4 抑 制 鋰枝晶：人

25、 造 SEI膜、薄鋰電極 提 高 電流電壓耐受力：電解質復合化、單離子異體 SEEO、Solid Energy、SolidPower、Bollore 氧化物 機械穩定性 化學穩定性 溫度穩定性 氧化電位高 高燒結溫度 材料脆性 復合正極離子電導率低 薄膜制備困難 鋰金屬穩定性低 10-610-3 提高材料韌性：與聚合物復合、添加劑或元素摻雜 提高離子電導率：添加劑或元素摻雜，與凝膠電解質混用 衛藍新能源、輝能科技、清陶能源、贛鋒鋰業、SONY、SAKTI3、Quantum Scape 硫化物 高離子電導率 加工性能較好 高壓正極材料兼容性差 敏感易氧化，制備難度較高 10-410-2 提高電解

26、質穩定性：涂層和表面處理 降低成本：擴大規模 豐田、松下、LG化學、出光興產、日立造船、寧德時代 資料來源：固態電池發展現狀綜述，財信證券 圖圖 3：不同種類固態電解質性質圖：不同種類固態電解質性質圖 資料來源：固態電池研究進展，財信證券 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -9-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 2.1 氧化物固態電解質：綜合性能最優，加工性能差氧化物固態電解質：綜合性能最優，加工性能差 氧化物固態電解質氧化物固態電解質性能最全面，但剛性不足性能最全面，但剛性不足：氧化物固態電解質由于具有較高的熱穩定性和離子電導率在固態

27、電池中具有顯著的優勢。然而，為了實現商業化應用，還需要解決界面阻抗、加工難度和成本等問題。氧化物固態電解質根據形態不同可以分為晶態和非晶態。晶態氧化物根據結構不同主要分為鈣鈦礦型、反鈣鈦礦型、鈉超離子導體型和石榴石型。圖圖 4：幾種典型的氧化物電解質結構幾種典型的氧化物電解質結構 資料來源：Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress，財信證券 注：a)鈣鈦礦型；b)反鈣鈦礦結構；c)NASICON；d)Lisicon型；e)Garnet型；f)Li2.94PO3.5N0.31 鈣鈦

28、礦型：鈣鈦礦型：鈣鈦礦型結構固態電解質的結構與 CaTiO3的結構相同，其結構式為 ABO3（A=Li，La；B=Ti）。典型的鈣鈦礦型 Li3xLa(2/3)-x(1/3)-2xTiO3（LLTO，為空位）具有高體積 Li+電導率（室溫下為 110-3Scm-1），而高晶界電阻導致其總 Li+電導率低（210-5Scm-1），LLTO 的晶界電導率可以通過添加材料或優化 Li 含量和熔煉溫度來提高。雖然這種材料具有適當的電化學窗口和高氧化穩定性，但其會由于 Ti4+的還原而與鋰金屬發生反應。反鈣鈦礦型：反鈣鈦礦型：2012 年，分子式為 X+3B2-A-的富鋰反鈣鈦礦（LiRAPs）（例如：

29、Li3OCl）被研究人員發現，反鈣鈦礦的陰離子亞晶格呈體心立方（bcc）堆積模式，Li+離子占據立方晶面中心位置，形成八面體單元，而這種結構恰好可以提升離子遷移率。因此，LiRAPs通常具有約 10-3Scm-1的高 Li+電導率。通過鹵素混合，Li3OCl0.5Br0.5的 Li+電導率可達 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -10-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 1.94mScm-1。此外，通過二價陽離子摻雜 Li3OCl，Li3 2xMxOCl（M=Mg、Ca、Sr 或Ba）玻璃電解質 Li+電導率在 25時可達到 25mScm

30、-1。除了相當高的 Li+電導率外，LiRAPs 還具有對鋰金屬等低電位陽極的高穩定性。然而，LiRAP 對水分敏感，難以在大氣中合成。鈉超離子導體型（鈉超離子導體型（NASICON 型型）：）：鈉超離子導體型鋰離子電解質的化學通式為AxMM(XO4)3，其中 A 代表 Li、Na、K、Mg 等堿金屬和堿土金屬元素，M 和 M代表 Fe、Ti、Zr 等過渡金屬元素，X 代表 S、P、Si 等非金屬元素，研究較為廣泛的主要有 Li1+xAlxTi2-x(PO4)3（LA TP）等。NASICON 型化合物的晶體結構如圖 4 所示，其主要由M/M與 O 組成的MO6和MO6八面體，以及 X 和 O

31、 組成的XO4四面體組成。石榴石型：石榴石型：另一種研究較多的氧化物固態電解質材料具有石榴石構型，目前研究最常見的是鋰鑭鋯氧 Li7La3Zr2O12（LLZO）。LLZO 晶體結構較為復雜，其存在兩種相態，室溫下為四方相，在 100150會發生相變，形成立方相。在兩種相態的 LLZO 中，鋰離子在相應的位點之間不斷遷移，實現高效運輸。如圖 4(a)、(b)所示，在四方相 LLZO中，紅、橙、黃色的球分別代表處于 Li1（8a）位、Li2（16f）位、Li3（32g）位的鋰離子，這些鋰離子兩兩相距較遠，且鋰離子所處的三種位置被完全占據。而如圖 4(c)、(d)所示，在立方相 LLZO 中，紅、

32、橙兩色分別代表處于 Li1（24d）位、Li2（96h）位的鋰離子。由于這些鋰離子相距較近，傳輸距離短，且鋰離子所處的兩種位置并未被完全占據，所以立方相 LLZO 具有更高的鋰離子遷移率，導電性能更加優異。圖圖 5：四方相四方相 LLZO 晶體結構、鋰離子分布、立方相晶體結構、鋰離子分布、立方相 LLZO 晶體結構及鋰離子分布晶體結構及鋰離子分布 資料來源：全固態鋰離子電池的研究進展與挑戰，財信證券 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -11-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 2.2 硫化物電解質：性能優異，穩定性差硫化物電解質：性能優異

33、，穩定性差 硫化物電解質性能最優異，但穩定性不足：硫化物電解質性能最優異，但穩定性不足：硫化物電解質因其離子電導率高、電化學窗口寬、機械性能好、晶界抗阻低等優異性能，被認為是目前極具發展潛力的固態電解質，相比氧化物固態電解質，硫化物固態電解質有著更好的離子電導率，這使得其在固態電池的應用中能表現出更優異的倍率性能，此外某些硫化物電解質與鋰的電化學窗口在 10V 以上，對高壓正極材料兼容性強。但由于硫化物空氣穩定性差，在空氣中遇水反應生成有毒氣體 H2S，導致電解質結構被破壞和電化學性能衰減，這使得其制備條件較為苛刻，制造成本高。硫化物電解質的第二個困境在于其熱穩定性較差，在高溫下易發生相變，影

34、響其穩定性和離子電導率。目前主流研究的硫化物電解質主要有三類：玻璃陶瓷態電解質、硫代鋰快離子導體（Thio-LISICON）、硫銀鍺礦型 Li6PS5X(X=Cl,Br,I)，其性能各異。表表 3：不同類型硫化物固態電解質優缺點比較不同類型硫化物固態電解質優缺點比較 材料材料 優點優點 缺點缺點 離子電導率（離子電導率（S.cm-1)玻璃-陶瓷態電解質 離子電導率較高 合成步驟復雜 10-3 Thio-LISICON 型電解質 合成簡單，熱穩定性好，電子電導率小 離子電導率相對較低 10-3 硫銀鍺礦型 電化學穩定性好 空氣穩定性較差 10-3 資料來源：“雙碳”背景下固態鋰電池用硫化物固態電

35、解質的發展趨勢，財信證券 玻璃玻璃-陶瓷態硫化物陶瓷態硫化物：玻璃陶瓷態硫化物電解質是一類具有獨特結構和性能的固態電解質，通過熱處理非晶態的玻璃態前驅體使得部分材料發生結晶，從而在非晶態的玻璃基體中形成分散的納米尺度的晶體相，形成的晶體相能提供更多的離子傳輸通道，這使得玻璃陶瓷態硫化物的離子電導率更高，但由于在制備過程中需要額外的熱處理步驟來形成晶體相，其制備工藝更復雜。Thio-LISICON 型（型（LGPS）：）：在 Li2S-GeS2、Li2S-GeS2-Ga2S3和 Li2S-GeS2-ZnS 體系中發現的 Thio-LISICON 結構來自 LISICON 型的-Li3PO4氧化物

36、電解質，通過用 S 取代O 得到，由于 S 的電負性比 O 低，半徑更大，可降低 Li+結合能，拓寬 Li+遷移通道。因此硫化物 Thio-LISICON 電解質通常具有比氧化物 LISICON 電解質更高的離子電導率；2011 年報道了一種超離子固體電解質 Li10GeP2S12（LGPS），其離子導電率高達 1.2102Scm-1，甚至超過了傳統的電解液（1.0102 Scm-1）。LGPS 較高的離子電導率得益于其具有三維框架結構，LGPS 由(Ge0.5P0.5)S4四面體、PS4四面體、LiS4四面體和 LiS6八面體組成。但是由于合成需要的 Ge成本昂貴，研究者于是用更豐富的 Si

37、及 Sn 取代鍺，合成出成本更低廉 Li4SiS4及 Li4SnS4，發現 Li4SiS4在常溫下的離子電導率僅為108S/cm，相對較低，Li4SnS4的離子電導率在 100時為 3 10-4S/cm，在 20時下降到 7 10-5S/cm，此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -12-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 電化學穩定性較差。圖圖 6：LGPS 晶體結構圖晶體結構圖 資料來源：硫化物基固態電解質及其與正極界面的基礎研究，財信證券 硫銀鍺礦型硫化物：硫銀鍺礦型硫化物：硫銀鍺礦型硫化物因其低成本和高室溫 Li+電導率（10-3 S

38、/cm）等特性，被認為是另一種有前途的硫化物固態電解質；硫銀鍺礦型硫化物電解質主要有 Li7PS6和 Li6PS5X(X=Cl,Br,I)兩類。其中 Li7PS6以高溫相和低溫相存在(分別為 LT-Li7PS6和 HT-Li7PS6)，兩相的離子電導率均極低（LT-Li7PS6的電導率為 1.6 10-6S/cm,HT-Li7PS6的電導率為 3.0 10-5 S/cm）；另一種結構的硫銀鍺礦 Li6PS5X(X=Cl,Br,I)具有立方 F43m面中心對稱(FCC)結構，具有優良的 Li+離子傳輸效率。2.3 金屬鹵化物電解質：低成本，低電導率金屬鹵化物電解質：低成本，低電導率 金屬鹵化物電

39、解質電化學窗口寬，但電導率低：金屬鹵化物電解質電化學窗口寬，但電導率低：金屬鹵化物電解質兼顧了高氧化穩定性和寬電化學窗口的同時有部分材料兼顧了離子電導率。作為一類新興的無機固態電解質材料，鹵化物基固態電解質在室溫下的離子電導率能達到 103S cm1，且理論離子電導率可達 102S cm1量級，理論模擬結果表明，相比其他固態電解質，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，可以實現在高電壓窗口下的穩定循環。盡管目前鹵化物電解質的研究進展較快，但是其低離子電導率、正極材料兼容性、空氣/潮濕環境穩定性等問題還有待進一步改善，常見的鹵化物電解質一般有三類：1)Lia-M-X6

40、；2)Lia-M-X4及 3)LiaM-X8類鹵化物(M=過渡金屬元素)其中，電導率達到 103 S cm1的鹵化物電解質多為 Lia-M-X6類電解質以及部分 Li2-M-X4類電解質。Lia-M-X6類類：Lia-M-X6電解質通常由 IIIB族金屬離子構成，具有較高的室溫離子電 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -13-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 導率。它們的鋰離子傳導特性主要受過渡金屬離子和 Li+離子共同占據的八面體點位影響。典型的晶體結構包括三方晶系(hcp-T)、正交晶系(hcp-O)以及立方晶系(ccp)。圖圖 7

41、：以以 Li3YCl6為例的為例的 P3m1 結構，結構，(c)以以 Li3YBr6為例的為例的 C2/m結構結構 資料來源：鹵化物固態電解質研究進展，財信證券 Lia-M-X4類：由二價金屬離子 M 構成的正尖晶石相，如 Li2MnCl4等以及由三價及其他價態金屬離子 M 形成的鹵化物電解質。這類電解質的離子電導率較低，且部分在常溫下無法穩定存在。LiLia aM M-X X8 8類類：以 suzuki 晶格為主，MX6結構中的八面體相互分離，所有八面體空隙都被 Li+占據，因為金屬 M 的取代量低，提供的 Li+傳輸空位較少，所以這類電解質的離子電導率一般不高。2.4 聚合物電解質：加工簡

42、單，室溫下離子傳輸效率低聚合物電解質：加工簡單，室溫下離子傳輸效率低 聚合物固態電解質聚合物固態電解質技術成熟，室溫下電導率低：技術成熟，室溫下電導率低：固態電解質與電極界面接觸良好，通常具有良好的柔韌性和可塑性，這使得其加工簡單，它們可以適應不同的電池設計，包括柔性和可穿戴電池；此外復合聚合物電解質材料可以提供比液態電解質更寬的電化學穩定窗口，對高壓正極材料的兼容性更強。由于聚合物基材料易于加工，在實現高比能固態鋰電池產業化方面具有明顯優勢，因此研發高性能聚合物固態電解質也成為研究人員關注的焦點。但不得不提及的是許多聚合物固態電解質在室溫下的離子導電率較低，這限制了電池在低溫下的性能；此外在

43、電池充放電過程中，聚合物固態電解質可能會發生體積變化和膨脹，這可能導致電解質層的破裂或與電極的分離，這嚴重影響了電池的循環性能和安全性；根據聚合物的結構特性，聚合物電解質通常被分為三種主要類型：固態聚合物電解質（SPEs）、凝膠聚合物電解質（GPEs）和復合聚合物電解質（CPEs）。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -14-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 表表 4：以結構劃分的聚合物性能對比以結構劃分的聚合物性能對比 聚合物種類聚合物種類 固態固態 凝膠態凝膠態 復合態復合態 主要成分 聚合物基體+鋰鹽 聚合物基體+液態增塑劑 聚合物

44、基體+無機填料 性能 優點：優點：機械性能優異，便于加工 缺點：缺點：室溫下電導率低，電化學窗口窄 優點優點：電導率優異 缺點：缺點：基體與增塑劑相容性差，界面穩定性差 優點優點:高電導率，寬電化學窗口 缺點：缺點：界面阻抗高，機械強度差 資料來源：聚合物基固態電解質研究進展，財信證券 固態聚合物電解質固態聚合物電解質：SPEs 是由固態聚合物基體和溶解在其中的鋰鹽或其他離子鹽組成，與液態電解質（LEs）相比，固態聚合物電解質揮發性更低，機械性能更優異，電解質泄露的風險更低，此外柔性 SPEs 相對于無機固態電解質，其與電極界面接觸良好，成本更低，便于加工，更容易實現大規模生產。然而幾乎所有

45、SPEs 在室溫下的 Li+電導率都非常有限（10-710-5S cm1），鋰離子遷移數低（tLi+10-4 S cm1）。此外，無機填料還可以提升電池的機械性能阻止電池內部的短路和燃燒等安全問題。具有更寬電化學穩定窗口的 CPEs 可以更好地抵抗高壓陰極和 Li 陽極接觸時的自降解，更重要的是，由于 CPEs（通常為 PEO/PVDF(HFP)/PTFE）的優異延展性和加工性，它們易于被加工成薄 SE 膜，這使得其大規模生產和應用在柔性電子設備中處于有利地位，但界面問題（無機填料可能影響電解質與電極的界面接觸導致界面阻抗增加）及機械性能問題（雖然其柔韌性較好，但 CPEs 的機械強度不如純

46、SPEs）也成為目前的技術痛點。3 固態電池發展面臨的問固態電池發展面臨的問題及解決策略題及解決策略 離子運輸機制、鋰枝晶生長機制、固離子運輸機制、鋰枝晶生長機制、固-固界面問題是固態電池面臨的三大問題固界面問題是固態電池面臨的三大問題：盡管固態電池能量密度與安全性占優，然而固態電池內部固-固界面能壘高導致鋰離子傳輸速率低、鋰枝晶生長、界面反應、以及鋰金屬和固體電解質(SE)之間的物理接觸等仍然存在問題，導致成品固態電池充放電速度差，循環壽命低于傳統液態電池，加之當前固態電池制造工藝不成熟等挑戰可能會限制固態電池整體性能，阻礙全固態電池的廣泛實際應用。圖圖 9：固態電池發展面臨的應用層面問題固

47、態電池發展面臨的應用層面問題 資料來源：下一代動力電池技術：固態鋰離子電池前景幾何？，財信證券 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -16-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 10：全固態電池發展面臨的核心科學問題全固態電池發展面臨的核心科學問題 資料來源：全固態電池的研究進展與挑戰以表征技術和理論機制的突破推動固態電池的原始創新，財信證券 3.1 離子運輸機制離子運輸機制：制約充放電速度的關鍵：制約充放電速度的關鍵 高離子電導率是提高全固態電池充放電速度的關鍵：高離子電導率是提高全固態電池充放電速度的關鍵：固態電解質的離子電導率和固

48、態電池多尺度界面性質共同決定固態電池的電化學性能，相比之下，離子在固態電池界面的遷移相對緩慢，這也是提高電化學性能的關鍵所在。當前固態電池面臨的主要應用瓶頸包括較慢的充放電速度和較快的容量衰減，這與固態電解質的物理化學性質密切相關。與液態電解質不同，固態電解質中離子間相互作用力強，離子遷移能壘高（是液體的 10 倍以上），其導致離子電導率低。因此明確高離子電導率的實現條件是發展高性能固態電解質、提高全固態電池充放電速度的關鍵。離子輸運性能取決于在表界面的輸運速度：離子輸運性能取決于在表界面的輸運速度：固態電解質中的離子輸運性能由離子在 相、表界面中的輸運過程共同決定，在多晶固態電解質中，表界面

49、離子輸運（晶界和跨晶界離子輸運）被認為是離子輸運過程中的限速步驟。但目前對表界面的結構組分以及輸運機理的研究尚不充分，需要業界繼續發展更為先進的表征技術和計算方法以深入研究晶格動力學和表界面的離子傳輸機理。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -17-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 11：PVDF-LATP 復合固態電解質離子傳輸示意圖復合固態電解質離子傳輸示意圖 圖圖 12：復合電解質中鋰離子擴散路徑示意圖復合電解質中鋰離子擴散路徑示意圖 資料來源：固體核磁共振技術解析固態電池離子運輸機制研究進展，財信證券 資料來源：固體核磁共振

50、技術解析固態電池離子運輸機制研究進展，財信證券 目前主目前主要要通過摻雜、開發納米尺度結構以及界面工程等手段來改善離子電導率通過摻雜、開發納米尺度結構以及界面工程等手段來改善離子電導率：目前主要通過摻雜、開發納米尺度結構以及界面工程等手段來改善離子電導率，近年來也有研究發現體相中電導率的優化可以通過調控晶體結構特點實現，比如晶格體積、輸運瓶頸尺寸、晶格畸變、缺陷等?？傮w來說，目前業界對于離子運輸機制的理解遠遠不夠，不同固態電解質體系的離子輸運機制也存在較大的差異，仍需要對離子輸運過程進行詳盡且全面的研究，從而揭示可在各類固態電解質體系中使用的離子輸運機制。表表 5：改善固態電解質離子傳輸速率技

51、術手段改善固態電解質離子傳輸速率技術手段 摻雜摻雜/合金化合金化 納米結構化納米結構化 界面工程界面工程 通過摻雜或合金化來增加固態電解質中的離子濃度和晶格缺陷，從而提高離子傳輸效率 開發具有納米尺度結構的固態電解質，以縮短離子的傳輸路徑和增加晶格缺陷，促進離子傳輸 通過界面涂層或改性技術，減少電極與固態電解質之間的界面阻抗，提高離子傳輸效率 資料來源：固態電解質鋰離子輸運機制研究進展，財信證券 3.2 鋰枝晶生長機制：固態電池安全性挑戰鋰枝晶生長機制：固態電池安全性挑戰 鋰枝晶在電池內部生長鋰枝晶在電池內部生長易引發安全風險易引發安全風險：固態電解質雖然具有高機械強度，但仍然難以完全抑制鋰枝

52、晶的生長和實現鋰金屬的均勻沉積。鋰金屬可能在負極表面形成枝晶，甚至在固態電解質內部成核，導致電池短路，從而引發安全風險。根據著名的 Monroe 和 Newman 模型，在基于聚合物電解質的鋰金屬電池體系中，當固態電解質的剪切模量高于鋰金屬剪切模量的兩倍時，可以抑制鋰枝晶的生長?；诖死碚?，高剪切模量的無機固態電解質被認為能有效解決鋰金屬負極的枝晶問題。然而，對于剪切模量較高的無機固態電解質，其在有限的電流密度下循環時卻也容易形成鋰枝。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -18-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 13：固態電解質內部

53、鋰枝晶生長示意圖固態電解質內部鋰枝晶生長示意圖 資料來源：Solid-state batteries encounter challenges regarding the interface involving lithium metal,財信證券 添加劑及結構設計可抑制鋰枝晶的生長：添加劑及結構設計可抑制鋰枝晶的生長：對于聚合物固態電解質而言，其柔軟的特性很難阻止枝晶的形成，但是也可以通過提高離子導電性、添加無機填料、添加額外的聚合物等方式來改善鋰枝晶的形成；而對應無機固態電解質而言，可以通過改變微觀結構缺陷、提高相對密度、降低電子導電率、管理電流密度等方式來抑制鋰枝晶的形成。表表 6：抑制

54、鋰枝晶生長手段抑制鋰枝晶生長手段 聚合物聚合物 無機物（氧無機物（氧/硫化物）硫化物）添加劑和涂層：添加劑和涂層：在固態電解質中添加特定的化學添加劑或在電極表面施加保護涂層，以抑制鋰枝晶的生長 界面工程：界面工程：通過改善固態電解質與電極之間的界面接觸，減少界面缺陷，可以降低鋰枝晶形成的風險 多層電解質結構：多層電解質結構：研究多層固態電解質結構，通過不同材料的組合來抑制鋰枝晶的穿透 電池設計：電池設計：采用電池設計策略，如控制充放電速率和電池內部壓力，以減少鋰枝晶的形成 電場調控：電場調控：通過設計電池內部結構或使用外部電場調控技術，實現電池內部電場的均勻分布 資料來源：鋰枝晶的成核、生長與

55、抑制，財信證券 3.3 固固-固界面問題：固態電池性能及安全性關鍵挑戰固界面問題：固態電池性能及安全性關鍵挑戰 固固-固界面問題直接影響固態電池的循環壽命固界面問題直接影響固態電池的循環壽命等性能等性能：固態電池固固界面接觸大部分情況下，接觸方式為點接觸，接觸面積小。部分電池體系下，界面初始可能是面接觸，但是隨著電池的循環，電極材料不可以避免地發生體積膨脹，使得原本良好的接觸惡化，從而增加界面阻抗，電池性能持續惡化。同時持續應力累積也可能導致正極和固態電解質層中產生微米級裂紋，正極與電解質之間的接觸惡化，加劇電池性能衰減。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -19-請務必閱讀正文之后

56、的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 14：固態電池內部結構及阻抗來源固態電池內部結構及阻抗來源 資料來源：固態金屬鋰電池關鍵界面問題研究，財信證券 固態電解質與金屬鋰在外加電位下會發生電化學反應，固態電解質與鋰金屬之間的接觸界面通常比較脆弱，接觸電阻可能比較大，如果界面不穩定，可能會引發劇烈的界面反應，導致界面性能迅速退化。而在液態電解質系統中，鋰金屬表面會形成動態 SEI，SEI 層能夠在一定程度上緩解電解質與鋰金屬之間的副反應，同時保持鋰離子的導通性。此外，液態電解質具有良好的接觸性和潤濕性，可以在一定程度上自我修復或重新形成 SEI 層，從而適應鋰金屬沉積

57、過程中表面形態的變化，并使鋰枝晶的形成和生長更容易控制，因為在液態電解質的作用下，鋰可以更均勻地沉積。圖圖 15：液態電解質液態電解質 SEI膜膜 資料來源：Solid-state batteries encounter challenges regarding the interface involving lithium metal，財信證券 固態比液態更容易由于界面問題出現熱失控：固態比液態更容易由于界面問題出現熱失控：固態電解質一旦形成裂縫或與鋰金屬接觸不良，就不像液態電解質那樣能形成 SEI 膜并具有自愈性，更容易導致鋰離子傳輸通道斷裂，形成鋰枝晶，枝晶持續生長可能穿透電解質，造成電

58、池短路大量產熱、溫度升高。而高溫可能會引起正極發生分解，高比容三元正極材料在熱分解時可能產生氧氣，與鋰金屬負極反應，引發放熱反應，導致電池溫度進一步升高和熱失控。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -20-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 16：固態電解質界面反應示意圖固態電解質界面反應示意圖 資料來源：Solid-state batteries encounter challenges regarding the interface involving lithium metal，財信證券 界面工程與改性能有效解決固固界面問題：界

59、面工程與改性能有效解決固固界面問題：針對固態電池存在的固固界面問題，目前主流通過界面工程與改性來改善，通過材料與工藝兩個維度實現改善。1）材料維度:選擇體積變化更小的 Li 金屬負極和包覆復合正極。2)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。4 產業化進展產業化進展及市場空間及市場空間 4.1 固態電池技術成為熱門概念，多元化發展固態電池技術成為熱門概念，多元化發展 技術飛速發展，政策催化固態電池產業化：技術飛速發展，政策催化固態電池產業化：過去二十年中鋰固態電解質和固態鋰電池相關研究的進展可以大致分為三個階段。從 2000 年到 2010 年，年度文章發表

60、和專利申請數量保持在較低水平。從 2011 年到 2015 年，文獻數量的穩步增長表明該領域的逐漸發展。2015 年之后，文章和專利的數量實現了爆炸性增長，并且今天仍在迅速增加。顯然，固態鋰電池技術已成為學術界和工業界的熱門概念，并受到全球科學家和工程師的廣泛關注。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -21-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 17：固態電池論文發表數量固態電池論文發表數量 資料來源:Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industria

61、l progress,財信證券 中國專利領先：中國專利領先：在文章發表數量和比例方面，中國、美國、日本、德國和韓國排名前五，分別占 35.5%、16.1%、10.2%、7.5%和 6.3%。顯然，在文章發表方面，中國目前在固態鋰電池領域處于領先地位。此外，專利申請數量和比例顯示，中國（39.5%）、日本（21.4%）、美國（14.8%）、韓國（5.7%）和德國（2.6%）排名前五。圖圖 18：各國固態電池論文及專利數量占比各國固態電池論文及專利數量占比 資料來源：Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industr

62、ial progress，財信證券 中日韓歐美技術領先：中日韓歐美技術領先：中國、日韓、歐洲和美國在固態電池技術方面具有較強的研發能力和自主創新能力，并且現在是該領域的主要研發國家，除了各國當前在科研方面取得的顯著進展以外，固態電池產業發展迅速也與相關政策和計劃有著深刻的關系。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -22-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 表表 7：各國政府固態電池發展政策及計劃：各國政府固態電池發展政策及計劃 國家國家 政策政策/計劃計劃 中國 1987年，中國科技部將 SSLB列為“863”計劃的第一個主要課題。2020

63、年 10月，國務院發布了新能源汽車產業發展規劃（2021-2035)，強調了固態動力電池技術研發和工業化的重要性；2023年發布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。日本 2010 年在日本經濟產業省、新能源與產業技術開發機構（NEDO）和產業技術綜合研究所（AIST）的支持下，成立 LIBTEC研究中心，負責“下一代電池材料評估技術開發”項目，成員包括豐田、本田、日產、馬自達、松下等 35 家企業。2018 年 NEDO 宣布在未來 5 年內投資 100 億日

64、元，由豐田、本田、日產、松下等 23家企業，以及日本理化學研究所等 15家學術機構聯合研發全固態鋰電池，到 2022 年全面掌握相關技術。2022 年，日本經濟產業省發布蓄電池產業戰略，目標在 2030 年實現全固態電池的正式商業化應用，確保鹵代電池、鋅負極電池等新型電池的技術優勢，并完善全固態電池量產制造體系。韓國 2018 年 LG 化學、三星 SDI、SK 創新聯合成立下一代 1000 億韓元（9000 萬美元）電池基金，用于共同研發固態電池、鋰金屬電池和鋰硫電池等下一代電池技術。2021年 7月，貿易、工業和能源部宣布了 K-Battery 發展戰略。韓國政府將把電池定位為國家戰略技術

65、，并通過允許研發投資高達 50%的減免和設施投資高達 20%的減免來加強稅收激勵。此外還將啟動一項 1.5萬億韓元的特別財政支持計劃。美國 2021 年 6 月，聯邦先進電池聯盟（FCAB）發布了2021-2030 年鋰電池國家藍圖，其中將 SSLB 的發展列為他們的五個目標之一。長期目標（2030年）是加速研發，實現革命性電池技術（包括無鈷/鎳固態和鋰金屬）的示范和大規模生產，生產成本低于 60 美元/千瓦時，比能量達到 500 Wh/kg。歐洲 德國政府在 2018 年 11月投資了 10 億歐元支持電池生產（包括固態電池技術），并且許多汽車領導者加入了聯盟。此外，歐洲電池聯盟（EBA）2

66、50 在 2020 年 3月發布了 BATTERY 2030+路線圖，其中提到固態聚合物電解質可以啟用不同的自我修復策略并開發智能/長壽命電池。2020 年 6月，歐洲汽車和工業電池制造商協會（EUROBAT）發布了 2030 年電池創新路線圖。NMC 和固態技術將在 2030年成為發展目標，屆時能量密度將達到 400 Wh/kg。資料來源：Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress，財信證券 各國技術路線各異：各國技術路線各異：在技術方向上，日韓起步最早并選擇了硫化物固態電解質路

67、線；歐美選擇氧化物固態電解質路線居多，且均在直接開發鋰金屬負極應用；中國三種固態電解質路線均有布局，在開發全固態電池的同時也在大力發展對現有產業更友好的半固態電池。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -23-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 表表 8：企業固態電解質三大技術路線總結企業固態電解質三大技術路線總結 聚合物電解質聚合物電解質 氧化物電解質氧化物電解質 硫化物電解質硫化物電解質 性能對比 優點：優點：高溫下性能好，易加工適合大規模制備 缺點：缺點：常溫下電導率低，電化學窗口窄 優點：優點：循環性能好，電化學穩定性高 缺點：缺點：

68、材料總體電導率低，界面接觸性差 優點：優點：電導率高，工作性能優異 缺點：缺點：易氧化，界面穩定性差 成本 高 低 較低 布局企業 歐美企業主要選擇聚合物作為研究路線 國內企業主要以固態/混合固態氧化物為研究路線 日韓企業主要選擇硫化物作為研究對象 資料來源：下一代動力電池技術：固態鋰離子電池前景幾何？，財信證券 4.2 半固態已經量產裝車，全固態半固態已經量產裝車，全固態 2027 年有望開始量產裝車年有望開始量產裝車 半固態電池已經量產裝車：半固態電池已經量產裝車：2022 年以來，固態電池的研發和產業化取得了明顯的進展，尤其是伴隨著以衛藍新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業的半固態電池的量

69、產裝車，標志著半固態電池在 2023 年實現了經濟學意義上的產業化。全固態全固態 2027 年有望實現年有望實現量產裝車量產裝車：盡管許多公司聲稱已經實現了性能非常好的固態電池制樣和測試，但到目前為止，全固態電池仍處于實驗室研究和開發階段。綜合工信部針對固態電池的專項計劃和目前業內專家學者的觀點，我們預計固態電池的大規模生產和裝車應用將在 2027 年左右開始到來。電導率由低到高 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -24-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 19：各國各國/地區內公司的固態電池產業化現狀和未來計劃地區內公司的固態電池

70、產業化現狀和未來計劃 資料來源：Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress，財信證券 4.3 市場空間：預計市場空間：預計 2030 年出貨超年出貨超 600GWh，市場超，市場超 2500 億元億元 半固態率先產業化，預計半固態率先產業化，預計 2030 年市場規模超年市場規模超 2500 億元：億元：2022 年以來，固態電池的研究和產業化已經取得了較為明顯的進展，尤其是清陶、衛藍固態電池企業的半固態電池交付車企并實現裝車?；谀壳暗默F狀，預計到 2030 年全球固態電池的出貨

71、量將達到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預計在 10%左右，其市場規模將超過 2500 億元，主要出貨電池仍然是半固態電池。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -25-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 20：固態電池出貨量預測（固態電池出貨量預測（Gwh）資料來源：EV tank，財信證券 預計預計 2030 年固態電解質需求超年固態電解質需求超 6 萬噸萬噸，市場規模超，市場規模超 60 億元億元：作為固態電池最重要的組成部分，固態電解質的需求也將隨著固態電池需求增長而增長。若按照平均每 GWh需求固態電解質量為 100

72、噸來計算，預計 2030 年固態電解質的需求將超 6 萬噸，市場規模超過 60 億元（以價格 10 萬元/噸進行計算）。5 重點企業重點企業 5.1 衛藍新能源衛藍新能源 背靠背靠中中科科院物理研究所院物理研究所，由陳立泉院士等專家共同發起創辦：，由陳立泉院士等專家共同發起創辦：衛藍新能源是中國科學院物理研究所固態電池產學研孵化企業，成立于 2016 年，位于北京房山竇店，主營固態鋰離子電池，集研發、生產、市場、銷售于一體，是國家級專精特新小巨人企業、獨角獸企業，具有 CNAS 資質，具有 40 余年固態電池產業研究經驗，在多個固態鋰電技術領域實現“首次”突破。公司由中國工程院院士陳立泉、中國

73、科學院物理研究所研究員李泓、教授級高級工程師俞會根共同發起創辦，匯聚了電池材料、電芯、系統等領域的高精尖人才，公司現有人員超 1100 人，研發人員占比 32%，其中博士 20 多人，碩士 200 多人。產品應用領域覆蓋廣產品應用領域覆蓋廣，已量產交付蔚來汽車，已量產交付蔚來汽車：公司產品主要應用領域涵蓋新能源汽車、儲能、小動力三大部分，其中典型電芯產品包括：360Wh/kg 高能量密度動力電芯，具備超高能量密度，單次續航里程 1000+km，已于 2023 年底量產交付蔚來汽車，并在多家知名整車廠獲得定點；280Ah 超高安全儲能電芯，已于 2023 年下半年量產交付，為三峽、海博思創、國電

74、投等多個儲能項目供貨；320Wh/kg 高能量密度小動力電芯，目前已13.311.133.987.6192.7361.8614.1010020030040050060070020232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -26-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 為國內外多家無人機、機器人、便攜電源等客戶供貨。表表 9：衛藍新能源主要產品及參數衛藍新能源主要產品及參數 電芯產品 SHE360S 汽車動力電汽車動力電池池 SHE360C 汽車動力電汽車動力電池池 4695

75、SHP800L 汽車動力汽車動力電池電池 技術路線 NCM 固液混合 NCM 固液混合 NCM 固液混合 質量能量密度 360Wh/kg0.33C 350Wh/kg0.33C 300Wh/kg0.33C 體積能量密度 775Wh/L0.33C 745Wh/L0.33C 800Wh/L0.33C 標稱容量 111Ah 106Ah 35Ah 標稱電壓 3.51V 3.35V 3.58 充電時間 60min(10%-80%Soc)35min(10%-80%Soc)20min(10%-80%Soc)尺寸（長*寬*高）359*118*11.9mm 359*118*11.9mm 46*95mm 循環壽命

76、600cycles 1000cycles 1200cycles90%DOD 資料來源：衛藍新能源官網，財信證券 公司規劃有四大電池基地：公司規劃有四大電池基地：衛藍新能源目前規劃江蘇溧陽、浙江湖州、山東淄博和北京房山四大生產基地，目前總共有 5.6GWh 產能，規劃產能超 100GWh。公司溧陽基地于 2020 年投產，湖州基地已于 2022 年全面投產并成功交付產品，山東淄博一期于 2023年投產。圖圖 21：衛藍新能衛藍新能源生產基地源生產基地 資料來源：公司官網，財信證券 5.2 清陶能源清陶能源 固態產業化領跑者，由固態產業化領跑者，由南策文院士領銜創辦：南策文院士領銜創辦：清陶能源成

77、立于 2016 年，由中科院院士、清華大學教授南策文團隊領銜創辦，專注于固態鋰電池及相關配套產業鏈的研發生 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -27-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 產，并已在固態電池核心材料、核心工藝、定制設備方面實現了自主可控。公司專注于新能源材料的產業轉化，率先實現了固態鋰電池的產業化，并建成了規?；虘B動力鋰電池量產線，著力打造整合“固態鋰電池關鍵材料核心裝備綜合利用”全產業鏈。產能擴張積極：產能擴張積極：清陶能源總部位于江蘇昆山，目前在江蘇盱眙建有核心材料生產基地，在江蘇昆山和江西宜春分別建成 0.6GWh、

78、1GWh 電池生產基地，在廣東惠州和江蘇盱眙分別建有電池相關設備生產基地，在貴州銅仁建有電池回收基地。同時，為了滿足不斷增長的市場需求，擴大生產規模，清陶能源已經布局并獲批建設在江蘇昆山的 10GWh 固態動力電池生產基地、浙江臺州的 10GWh 固態電池生產基地和四川成都的 15GWh固態儲能電池生產基地。圖圖 22：清陶能源目前主要產品清陶能源目前主要產品 資料來源：清陶能源官網，財信證券 深度綁定上汽：深度綁定上汽：上汽集團分別于 2020 年和 2022 年通過基金方式參與投資清陶能源，2023 年，上汽集團再次通過嘉興創頎與嘉興頎駿一號再向清陶能源追加投資不超過 27億元。技術研發方

79、面，上汽集團與清陶能源在 2022 年 7 月共同設立了固態電池聯合實驗室，推動固態電池材料、電芯與系統的聯合開發，加快推進固態電池產品的量產裝車。2024 年 4 月，上汽旗下的智己汽車發布智己 L6，搭載與清陶共同研發的第一代固態電池。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -28-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 23：智己：智己 L6 搭載的固態電池搭載的固態電池 資料來源：智己汽車官微，財信證券 5.3 贛鋒鋰電贛鋒鋰電 依托鋰資源優勢，依托鋰資源優勢，從事固態電池產業化從事固態電池產業化：江西贛鋒鋰電科技股份有限公司是贛鋒鋰

80、業的控股子公司，背靠贛鋒鋰業的品牌、技術、資源。贛鋒在 2016 年便已著手固態電池布局，浙江鋒鋰新能源科技有限公司是固態電池及材料的核心研發、生產基地，產品包括固態鋰離子電池、固態鋰金屬電池、固態鋰電池模組、固態電解質材料等。公司在氧化物和硫化物固態電解質、半固態和鋰金屬負極固態電池均有儲備，其中半固態電池已經進入了產業化的階段。實現固態裝車，發布“新鋒”電池：實現固態裝車，發布“新鋒”電池：贛鋒鋰電選擇鋰金屬負極體系作為公司固態電池技術路線的發展方向，該技術路線能量密度高，發展潛力大，第二代固態電池能量密度達到 400Wh/kg。2022 年，贛鋒-東風 E70 固態電動車實現裝車運營，2

81、023 年 7 月，由贛鋒鋰電重慶項目生產的首批固態電池開始交付。2023 年 9 月，公司發布了半固態“新鋒”電池，可以實現 10 萬公里無衰減、3000+次循環壽命等性能提升。此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -29-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 圖圖 24：超級半固態“新鋒”電池：超級半固態“新鋒”電池 圖圖 25：“新鋒”電池性能表現：“新鋒”電池性能表現 資料來源：贛鋒鋰電官微，財信證券 資料來源：贛鋒鋰電官微，財信證券 5.4 寧德時代寧德時代 傳統鋰電巨頭布局固態電池傳統鋰電巨頭布局固態電池:寧德時代是全球領先的鋰離子

82、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。作為傳統的鋰電巨頭，公司 2023 年 4 月發布了凝聚態電池，能量密度最高可達 500Wh/kg，目前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。圖圖 26：寧德時代凝聚態電池寧德時代凝聚態電池 資料來源：寧德時代官網，財信證券 此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -30-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 5.5 輝能科技輝能科技 與梅賽德斯深度合作：與梅賽德斯深度合作：輝能科技于 2006 年在中國臺

83、灣成立，是一家專注于固態電池研究、開發和制造的能源創新公司。通過多年的電池研究和開發，輝能的電池滿足了包括極高的安全性、高能量密度和低成本等要求。憑借其自動化中試生產線，輝能已為全球汽車制造商提供了近 8000 個固態電池樣品電池，用于測試和模塊開發。2022 年，公司與梅賽德斯-奔馳簽署了就固態電池的技術合作協議，以開發下一代電池。2023 年，公司宣布在法國建設 48GWh 超級工廠。擁有堅實的技術護城河擁有堅實的技術護城河，商業模式獨特，商業模式獨特：公司擁有超過 17 年的研發經驗，并已取得超 760 項專利。公司具備獨特的商業模式，可以直接以 Inlay 形式出貨(正負極、電解質組成

84、的薄片)，并具備三大核心技術：1）MAB：多軸向雙極電池技術，采用 CTP+內部串聯方式，大幅提升封裝效率；2）LCB：通過 Ceramion 內導技術降低內阻、Logithium 封裝技術提升加工性能，進而解決氧化物電解質的導電性和脆性問題；3）ASM：主動隔斷高溫產熱及釋放，鈍化正負極，提升安全性。圖圖 27：輝能科技主要產品輝能科技主要產品 資料來源：輝能科技官網，財信證券 6 投資建議投資建議 固態電池具有技術顛覆能力，在能量密度、安全性等方面均擁有極高的潛力，在乘用車、航空等領域均擁有廣泛的應用前景，近年來半固態電池已逐步商業化應用。隨著未來固態電池產業化程度不斷推進，我們認為全固態

85、電池有望在 2027 年左右開啟規?；瘧?，固態電池產業鏈各環節將充分受益。固態電解質方面，建議關注固態電解質及其原料廠商【三祥新材】、【上海洗霸】、【東方鋯業】等；正極材料方面，建議關注三元材料廠商【當升科技】、【容百科技】此報告僅供內部客戶參考此報告僅供內部客戶參考 -31-請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 等；負極材料方面，建議關注【璞泰來】、【中科電氣】等；電池方面，建議關注【寧德時代】、【金龍羽】、【鵬輝能源】、【贛鋒鋰業】等。維持行業“領先大市”評級。7 風險提示風險提示 固態電池技術攻關不及預期固態電池技術攻關不及預期：半固態電池技術

86、仍不成熟，循環次數、倍率性能較差，同時未形成規模量產，成本價格較高，固態電池多數仍處于實驗室階段，商用化時間存在較大不確定性。半固態電池半固態電池技術替代風險技術替代風險：半固態電池仍為全固態電池的過渡方案，企業大規模擴產，可能存在后續技術升級到全固態電池后，大量產線被淘汰的風險，此外存在其他電池新技術替代的風險，進一步影響固態電池的產業化進程。上游原材料價格波動風險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，其中鋯、鍺、鋰等金屬原材料價格較高，價格波動時，對下游需求影響較大，因此存在價格上漲后，下游需求放緩的風險。半固態半固態/固態電

87、池產能釋放不及預期固態電池產能釋放不及預期：半固態與固態電池產能相比液態鋰離子電池較小，盡管當前歐美、日韓、國內均有相關企業布局固態電池產能，但是若固態電池產能釋放不及預期，將影響固態電池產業化發展速度。此報告僅供內部客戶參考 此報告僅供內部客戶參考-32-請務必閱讀正文之后的免責條款部分 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 行業研究報告 投資評級系統說明投資評級系統說明 以報告發布日后的 612 個月內，所評股票/行業漲跌幅相對于同期市場指數的漲跌幅度為基準。以報告發布日后的 612 個月內，所評股票/行業漲跌幅相對于同期市場指數的漲跌幅度為基準。類別類別 投資評級投資評級 評級說明評級說明

88、股票投資評級 買入 投資收益率超越滬深 300 指數 15%以上 增持 投資收益率相對滬深 300 指數變動幅度為 5%15%持有 投資收益率相對滬深 300 指數變動幅度為-10%5%賣出 投資收益率落后滬深 300 指數 10%以上 行業投資評級 領先大市 行業指數漲跌幅超越滬深 300 指數 5%以上 同步大市 行業指數漲跌幅相對滬深 300 指數變動幅度為-5%5%落后大市 行業指數漲跌幅落后滬深 300 指數 5%以上 免責聲明免責聲明 本公司具有中國證監會核準的證券投資咨詢業務資格，作者具有中國證券業協會注冊分析師執業資格或相當的專業勝任能力。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本

89、公司當然客戶。本報告僅在相關法律許可的情況下發放，并僅為提供信息而發送，概不構成任何廣告。本報告信息來源于公開資料，本公司對該信息的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。本公司對已發報告無更新義務，若報告中所含信息發生變化，本公司可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。本報告中所指投資及服務可能不適合個別客戶，不構成客戶私人咨詢建議。任何情況下，本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。在任何情況下，本公司及本公司員工或者關聯機構不承諾投資者一定獲利，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。投資者務必注意，其據此作出的任何投資決策與

90、本公司及本公司員工或者關聯機構無關。市場有風險，投資需謹慎。投資者不應將本報告作為投資決策的唯一參考因素，亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在決定投資前，如有需要，投資者務必向專業人士咨詢并謹慎決策。本報告版權僅為本公司所有，未經書面許可，任何機構和個人（包括本公司客戶及員工）不得以任何形式復制、發表、引用或傳播。本報告由財信證券研究發展中心對許可范圍內人員統一發送，任何人不得在公眾媒體或其它渠道對外公開發布。任何機構和個人（包括本公司內部客戶及員工）對外散發本報告的，則該機構和個人獨自為此發送行為負責，本公司保留對該機構和個人追究相應法律責任的權利。財信證券研究發展中心財信證券研究發展中心 地址：湖南省長沙市芙蓉中路二段 80 號順天國際財富中心 28 層 郵編：410005 電話：0731-84403360 傳真：0731-84403438