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1、 固態電池系列 2:多元路徑的電解質,進階的 供應鏈 Table_Industry 電力設備新能源行業 Table_ReportTime2024 年 12 月 19 日 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 2 證券研究報告 行業研究 行業專題 電力設備與電力設備與新能源新能源 投資評級投資評級 看好看好 上次評級上次評級 看看好好 武浩 電新行業首席分析師 執業編號:S1500520090001 聯系電話:010-83326711 姚云峰 電力設備與新能源行業聯系人 聯系電話:18840829584 郵 箱: 信達證券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北 京 市 西
2、 城 區 宣 武 門 西 大 街 甲127號 金 隅 大 廈B座 郵編:100031 固態電池系列固態電池系列 2 2:多元路徑的電解質,進階的供應鏈多元路徑的電解質,進階的供應鏈 2025 年 2 月 27 日 本期內容提要本期內容提要:固態電解質是固態電池核心部件,增量價值最高。固態電解質是固態電池核心部件,增量價值最高。從固態電池各原材料遠期價值量來看,我們測算固態電池正極價值量最高,單 GW 價值量1.9 億元,其次為硫化物電解質,單 GW 價值量為 8250 萬元,若使用氧化物、聚合物路線,則電解質單 GW 價值量為 3960、3300 萬元。半固態氧化物已量產,全固態硫化物、鹵化物
3、最有潛力。半固態氧化物已量產,全固態硫化物、鹵化物最有潛力。氧化物量產難度小,原材料成本低,單噸物料成本 4.65 萬元/噸,已實現半固態裝車,但全固態其界面阻抗問題較大,目前僅有 QS 堅持全固態氧化物路線。硫化物性能最佳,但制備成本高,成本端需實現硫化鋰國產化、技術端需優化水氧穩定性。鹵化物近年來關注度逐步提升,化學性質與硫化物相似,電導率可實現較高水平,且鋯基物料成本低,具有發展潛力。原材料原材料:鋯元素鋯元素&硫化鋰為核心硫化鋰為核心,硫化鋰工藝分化,硫化鋰工藝分化。1)半固態氧化物LLZO 最為成熟,全固態鹵化物最低成本路線為鋯基,鋯元素需求必要性很強。2)目前硫化鋰價格高昂,進口價
4、格上百萬元/噸,占硫化物成本 80%。未來低成本工藝、國產化替代為重要降本路徑,我們預計遠期目標成本有望降至約 20 萬元/噸,目前主要成熟工藝為球磨、碳還原法,液相法降本空間值得關注。設備:設備:干法電極帶來輥壓設備增量。干法電極帶來輥壓設備增量。從全固態角度,硫化物、鹵化物均比較活潑,干法工藝更加適配,且具備降本空間。干法核心設備為輥壓。輥壓主要指標為車速、壓力、幅寬等,目前國內廠商在性能、價格均領先海外 PNT 等公司。投資投資建議建議:固態電池產業化加速推進,路線、供應鏈正在逐步走向成熟,半固態關注氧化物、聚合物廠商,全固態關注鹵化物、硫化物廠商,建議關注寧德時代。電解質原材料供應商建
5、議關注鋯基東方鋯業、三祥新材,硫化鋰建議關注贛鋒鋰業、天賜材料、恩捷股份、廈鎢新能、有研新材等,成膜設備建議關注納科諾爾、璞泰來、贏合科技等。風險因素:風險因素:固態電池進展不及預期,技術路線發生變更,競爭格局加劇風險。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 3 目 錄 電解質:固態電池核心原材料,路線逐步過渡.4 電解質供應鏈:原材料、粉末與成膜工藝.11 投資建議.16 風險因素.17 表 目 錄 表 1:固態電池用量及價值量測算(%).4 表 2:固態電解質分類、對比.5 表 3:氧化物主要優化方案.6 表 4:QS 官網樣品參數.7 表 5:主要硫化物性能指標.7 表 6:硫化物主要優化方案
6、.8 表 7:硫化物主要企業及產品.9 表 8:聚合物主要類型及指標.10 表 9:電解質成熟度匯總.11 表 10:氧化物電解質原材料成本測算.12 表 11:硫化物電解質原材料成本測算.12 表 12:硫化鋰生產工藝.14 表 13:主要硫化鋰生產廠商布局.14 表 14:鹵化物物料成本測算.15 表 15:電解質粉體工藝.15 表 16:成膜工藝對比.16 表 17:設備參數對比.16 表 18:可比公司估值表.17 圖 目 錄 圖 1:液態、固態電池結構對比.4 圖 2:氧化物電解質分類.6 圖 3:鹵化物發展歷程.10 圖 4:氧化物工藝流程.11 圖 5:硫化物生產工藝流程.12
7、圖 6:硫化鋰市場規模.13 圖 7:各鹵化物成本預測.15 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 4 電解質:固態電池核心原材料,路線逐步過渡 固態電解質作為固態電池區別于傳統液態電池的核心部件,固態電解質作為固態電池區別于傳統液態電池的核心部件,是固態電池發展的技術重點。是固態電池發展的技術重點。全固態鋰電池的電解質材料很大程度上決定了固態鋰電池的各項性能參數,如功率密度、循環穩定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。圖圖 1:液態、固態電池液態、固態電池結構結構對比對比 資料來源:國際電池展,信達證券研發中心 固態電解質固態電解質是是增量價值增量價值最最高高的原材料之一的原材料之一。從遠期估
8、算價值量來看,固態電池正極價值量占比最高,我們預計單GW 價值量 1.9 億元,其次為硫化物電解質,我們預計單 GW 價值量為 8250 萬元,金屬鋰負極目前造價較高,后續隨鋰價下跌、工藝進一步成熟,有希望實現成本進一步降低,我們預計遠期單 GW 價值量為 8000 萬元。若使用氧化物、聚合物路線,我們預計電解質單 GW 價值量為 3960、3300 萬元。從增量材料的角度,固態電解質、鋰金屬負極是相較于增量材料里面價值量最多的物料。表表 1:固態電池用量及價值量測算固態電池用量及價值量測算(%)材料 細分 單 GW 用量(噸)單 GW 價值量(現價,萬元)單 GW 價值量(遠期,萬元)負極
9、鋰金屬負極 100 15000 8000 電解質 氧化物/鹵化物 330 13200 3960 聚合物 330 9900 3300 硫化物 330 33000 8250 封裝 鋁塑膜 90(萬平)1800 1200 正極 高鎳三元/富鋰錳基 1600 19200 19200 正極集流體 鋁箔 200 640 640 負極集流體 銅箔/多孔銅箔/復合銅箔 279 2500 2500 資料來源:能源學人,百川盈孚,電池中國CEBA,各公司公告,SMM新能源,鑫鑼鋰電,我的鋼鐵網,澎湃新聞,每日經濟新聞、阿拉丁鋁,產業鏈服務平臺、東方財富網,我的電池網,同花順,信達證券研發中心測算 目前固態電解質發
10、展路線分化,主要分為氧化物、硫化物、鹵化物、聚合物等。目前固態電解質發展路線分化,主要分為氧化物、硫化物、鹵化物、聚合物等。固態電解質需要滿足諸多條件,包括高離子導率、寬電化學窗口、高鋰離子選擇性(即高鋰離子遷移率)、具有優異的機械性能并且對環境友好。其中,離子導率是固態電解質最受關注的特性。固態電解質可分為無機陶瓷類電解質、有機聚合物電解質以及最近出現的復合電解質。無機陶瓷類電解質按照元素還可分為氧化物、硫化物、鹵化物等。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 5 表表 2:固態:固態電解質分類、對比電解質分類、對比 類型 材料 室溫離子導率 (S cm)優勢 劣勢 氧化物(晶態)Perovski
11、te Li3.3La0.56TiO3 10-510-3 高化學與電化學穩定性 柔性有限 NASICON LiTi2(PO4)3 機械性能好 電解質-電極固固界面阻力大 LISICON Li14Zn(GeO4)4 電化學窗口寬 目前批量生產成本較高 石榴石型 Li7La3Zr2O12 成本低廉 硫化物 Li2S-P2S5 10-3 左右 離子導率高 化學與電化學穩定性一般 有較好的機械強度和柔性 對水分敏感 Li2S-P2S5-MSx 低界面電阻 與電極相容性差 聚合物 PEO 10-5 左右 對金屬鋰電極穩定性好 熱穩定性有限 批量制備工藝較成熟 氧化電壓低(4V)PAN 剪切模量低 氧化物(
12、非晶態)薄膜電解質 LiPON 10-6 對金屬鋰電極穩定性好 目前批量生產成本較高 對含鋰正極穩定性好 已可以批量制備 氫化物 LiBH4 10-710-4 低界面電阻 對水分敏感 LiBH4-LiX(X=Cl,Br,I)對金屬鋰穩定 與電極相容性差 LiBH4-LiNH2 有較好的機械強度和柔性 LiNH2 Li3AlH6 Li2NH 鹵化物 LiI 10-310-5 對金屬鋰穩定 對水分敏感 尖晶石型 Li2ZnI4 有較好的機械強度和柔性 氧化電位低 反鈣鈦礦型 Li3OCl 低離子導率 硼酸鹽或磷酸鹽 Li2B4O7 10-710-6 批量制備簡單 離子導率相對較低 Li3PO4 重
13、復性好 Li2O-B2O3-P2O5 耐久性好 資料來源:田桂麗固態鋰電池發展現狀與技術進展,信達證券研發中心 氧化物:氧化物:目前性價比高。目前性價比高。根據物質結構,氧化物固態電解質可分為晶態電解質(石榴石型、鈣鈦礦型、NASICON型)、非晶態電解質(反鈣鈦礦型、薄膜固態電解質 LiPON)。1)石榴石型:穩定性好,進展快。LLZO 具有立方相和四方相兩種結構。其中,四方相 LLZO 離子電導率較低,即使通過熱壓燒結合成致密度較高的 LLZO,離子電導率仍然只有約 2.3105 S/cm。立方相 LLZO 為高溫相,在室溫下不能穩定存在,但通過摻雜的方式可以使立方相 LLZO 在室溫下保
14、持穩定。2)NASICON 型固體電解質具有離子電導率高、熱穩定性好、機械性能高和對空氣穩定的優點,在 NASICON 型固體電解質中,Li+xAlxTi2x(PO4)3(LATP)、Li+xAlxGe2x(PO4)3(LAGP)和 Li3Zr2Si2PO12(LZSP)等幾 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 6 種固體電解質的性能較為優異。,但不可忽視的是 LATP 對鋰金屬負極熱力學不穩定。LATP 中的 Ti4+可被鋰金屬還原為 Ti3+,從而在電解質/鋰負極界面形成具有電子導電性的界面層。3)鈣鈦礦型固體電解質(Li3xLa2/3xTiO3,LLTO)離子電導率可以達到 103S/cm
15、,并且可以摻雜多種離子,是一種具有很大發展潛力的固體電解質,但 LLTO 耐濕能力差,與 LATP 類似,LLTO 含有可變價的 Ti4+,與鋰金屬接觸時仍面臨被鋰金屬還原的問題。圖圖 2:氧化物電解質分類氧化物電解質分類 資料來源:陳龍等全固態鋰電池關鍵材料固態電解質研究進展,信達證券研發中心 目前瓶頸:目前瓶頸:界面阻抗高。界面阻抗高。由于氧化物剛性強,制成的薄膜易碎,很難集成到全固態鋰電池內。同時,氧化物固態電解質燒結溫度通常在 1200以上,易造成鋰流失、性能變差,可通過與聚合物復合或引入助劑等方法解決以上問題,主要解決方案如下:表表 3:氧化物主要優化方案氧化物主要優化方案 資料來源
16、:高玉李等全固態鋰電池技術的商業化和研究進展,信達證券研發中心 技術成熟度:技術成熟度:全固態氧化物 LiPON 已經較為成熟,用于制備薄膜電池,但 LiPON 離子電導率僅為 106105 S/cm,并且制備工藝較為復雜,難以應用于大容量固態電池中。面向動力領域,清陶能源、天目先導、贛鋒鋰業、青島大學郭向欣團隊等已可噸級以上制備石榴石型、NASICON 型氧化物固體電解質,清陶能源可量產 LLTO 陶瓷粉體,成熟度在 68 之間。產業化方面:產業化方面:國內半固態氧化物已經實現了裝車,但全固態暫無明確進展,代表企業為 QuantumScape。難點難點 解決方案解決方案 效果效果 界面阻抗高
17、 構建界面修飾層 Al2O3 層 界面電阻降低 99%鎂金屬層 界面電阻降低 93%鍺金屬層 界面電阻降低 87%加工性能差 與聚合物復合 在絕緣性纖維狀多孔基材中填充固體電解質 制備面積大于 1 cm2 的電解質片 燒結溫度高 引入助劑 Al2O3 Li3ClO 燒結溫度降低到 1000C 以下 燒結溫度降低到1000C 以下 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 7 表表 4:QS 官網樣品參數官網樣品參數 QSE-5 B Sample 實測/預估數據 實測 是否完全封裝 完全封裝 是否有部件缺失 tabs 排除在外 體積狀態 100%SoC 放電速率 C/5 放電溫度 25 C 壓力 104
18、(60)(PEO-Tetraglyme)/LiTFSI 交聯 104(25)POSS-EO 交聯 9.5105(30)資料來源:陳龍等全固態鋰電池關鍵材料固態電解質研究進展,信達證券研發中心 技術成熟度:技術成熟度:由于 PEO 電解質開發歷史悠久,在不同領域具有廣泛應用,因此,PEO 電解質的技術成熟度可以歸為 89 級。類似地,用于原位聚合的材料,如碳酸亞乙烯酯(VC)、DOL 以及聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)等作為電解液添加劑、溶劑或固化劑等在不同行業或領域實現產業化,因此將其技術成熟度歸為 89 級。產業化進展:產業化進展:聚合物固態電解質最早實現應用,但電導率低、安全性差且室溫下
19、無法正常使用等問題限制了其進一步發展。歐洲是最早推動聚合物全固態鋰電池產業化的地區,個別中美企業選擇該路線。法國 Bollore 是第一家也是目前唯一一家真正實現聚合物全固態鋰電池量產的公司;累計投入 3000 輛搭載 30kWh 全固態鋰電池的電動汽車;子公司 BlueSolutions,2018 年起為戴姆勒大巴提供全固態鋰電池;目前已開發出能夠在室溫下應用的全固態鋰電池。美國初創公司 Factorial Energy,2023 年宣布 200MWh 聚合物固態鋰電池中試線正式投產,成為目前美國產能最大的固態鋰電池產線;同年公開 100Ah 電芯,并已向斯特蘭提斯(Stellantis)汽
20、車公司送樣測試。鹵化物:鹵化物:近年興起的路線,具備發展潛力。近年興起的路線,具備發展潛力。雖然鹵化物固態電解質的發展時間很長,但是與其同年代發現的其他類型固態電解質材料相比,它較低的離子電導率使得鹵化物固態電解質在過去十幾年中的發展很緩慢。直到 2018年,Asano 等人取得了重大發現,即 Li3YCl6和 Li3YBr6 鹵化物固態電解質的室溫離子電導率分別為 5.1X10-4Scm-1和 1.7X10-3Scm-1。目前的鹵化物具有良好的離子電導率和較低的成本,被認為是具備潛力的固態電解質材料之一。首先,鹵化物固態電解質表現出寬電化學窗口,氯基固態電解質可以實現超過 4 V(vs.Li
21、/Li+)的氧化電位,而氟基固態電解質氧化電位高達 6 V(vs.Li/Li+)。圖圖 3:鹵化物發展歷程鹵化物發展歷程 資料來源:中國粉體網,信達證券研發中心 技術成熟度:技術成熟度:針對鹵化物電解質的制備技術,目前尚缺乏全面的系統性研究,導致實驗所得材料性能與理論預測之間存在顯著差異。產業化進展:產業化進展:目前鹵化物國內嘗試與其他材料復配,如億緯鋰能、清陶。2024 年 6 月 18 日,億緯鋰能在首屆鋰 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 11 電池大會上披露全固態電池發展規劃。在動力電池領域,億緯鋰能選擇了硫化物和鹵化物復合固態電解質技術路線。表表 9:電解質成熟度匯總電解質成熟度匯總
22、 電解質種類電解質種類 電解質名稱電解質名稱 技術成熟度等級技術成熟度等級 氧化物 LLZO(石榴型)67 LATP(NASICON 型)78 LLTO(四方相)67 LiPON 89 LZSP 4 硫化物 LGPS 46 LPSCl 46 LPS314 46 LPS7311 46 聚合物 PEO 89 可聚合 89 鹵化物 Li-M-Cl(M 為 In、Y、Zr、Ta、La 等)4 資料來源:陳昕等當前固體電解質與固態電池技術成熟度分析,信達證券研發中心 電解質供應鏈:原材料、粉末與成膜工藝 固態電解質生產流程為原材料固態電解質生產流程為原材料粉末生成粉末生成電解質膜合成。電解質膜合成。流程
23、流程 1:原材料選擇:原材料選擇 氧化物:氧化物:以 LLZTO 為例,其原材料主要為氫氧化鋰、氫氧化鑭、氧化鋯、氧化鉭,通過球磨混合后煅燒得到分體,后續采用熱壓燒結形成電解質膜。圖圖 4:氧化物工藝流程:氧化物工藝流程 資料來源:陳昕等當前固體電解質與固態電池技術成熟度分析,信達證券研發中心 1)原材料:原材料:氧化鋯約占 LLZO 燒結前質量的 25%,氧化鑭約占 45%,氫氧化鋰約占 35%。從價值量來看氧化鑭約 3900 元/噸,而氧化鋯約 3.2 萬元/噸,顯著的增量為氧化鋯,氧化物主要物料成本為 4.65 萬元/噸。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 12 表表 10:氧化物電解質原
24、材料成本測算氧化物電解質原材料成本測算 質量質量占比占比 單價(元單價(元/噸)噸)單噸物料成本(元單噸物料成本(元/噸)噸)氧化鋯 25%32000 8000 氫氧化鋰 35%105000 36750 氧化鑭 45%3900 1755 物料成本小計(元/噸)46505 資料來源:生意社、我的鋼鐵、金融界,信達證券研發中心測算 氧化鋯供應集中氧化鋯供應集中且成熟且成熟,技術壁壘較高。,技術壁壘較高。目前全球氧化鋯生產企業主要集中在少數國家,納米復合氧化鋯生產企業主要集中在日本和歐美,2020 年,日本第一稀元素和法國圣戈班的產能占比均為 21.99%,國瓷材料、東方鋯業是全球高純氧化鋯的核心供
25、應商,三祥新材目前已規劃年產 10 萬噸氧氯化鋯及 2000 噸納米氧化鋯。硫化物:硫化物:LGPS 的合成路徑如圖所示,將所需前驅體硫化鋰等進行機械混合 30min 后壓制成片,然后置于 30Pa的石英管中密封,在 500下燒結 8h 即可制成電解質粉體。圖圖 5:硫化物生產工藝流程:硫化物生產工藝流程 資料來源:陳昕等當前固體電解質與固態電池技術成熟度分析,信達證券研發中心 原材料:原材料:硫化鋰占硫化物成本約 80%,制備工藝難度大,是硫化物核心原材料,硫化鋰目前制備成本高,其余材料我們預計遠期價格保持穩定。表表 11:硫化物電解質原材料成本測算硫化物電解質原材料成本測算 質量占比質量占
26、比 單價(現貨,萬元)單價(現貨,萬元)單價(遠期,萬元)單價(遠期,萬元)物料成本(現貨,萬元)物料成本(現貨,萬元)物料成本(遠期,萬物料成本(遠期,萬元)元)Li2S 34.5%200 30 69.10 10.36 P2S5 41.8%15 15 6.27 6.27 LiCl 23.9%10 10 2.39 2.39 單噸物料成本(萬元)77.76 19.02 資料來源:高工鋰電、陳昕等當前固體電解質與固態電池技術成熟度分析,北京紫越知新科技有限公司硫化電解質及其制備方法、復合電解質膜用組合物、制備復合電解質膜的方法、鋰離子電池,生意社,信達證券研發中心測算 硫化鋰:下游應用單一,廠商處
27、于起步賽跑中。硫化鋰:下游應用單一,廠商處于起步賽跑中。根據貝哲斯咨詢,2024 年全球硫化鋰行業市場規模 1.67 億美元,2024-2029 復合年增長率為 68.53%,下游以電解質為主。目前硫化鋰廠商基本處于起步階段。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 13 圖圖 6:硫化鋰市場規模硫化鋰市場規模 資料來源:貝哲斯咨詢,信達證券研發中心 硫化鋰工藝存在分化,或硫化鋰工藝存在分化,或成成為后續成本差異化關鍵。為后續成本差異化關鍵。目前布局硫化鋰主要采用球磨、液態、碳化還原法等,球磨法工藝簡單,但轉化率較低。溶劑法合成充分、能耗較低,但對反應條件高,不環保,理論成本更低。碳還原法產品均勻、性
28、能較好、反應容易控制,但工藝尚未成熟,不穩定。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 14 表表 12:硫化鋰生產工藝硫化鋰生產工藝 路線 工藝原理 特點 球磨法 在惰性氣氛下,將單質硫和金屬鋰/氫化鋰按比例混合后進行機械球磨反應得到硫化鋰 工藝簡單、環境友好、無廢液產生。缺點:原料成本高(氫化鋰)、反應時間長、轉化率較低,所得產品存在雜項如多硫化鋰等,不易提純,產業化設備不易選型。溶劑法 將鋰/鋰化合物和硫/硫化合物在溶劑介質中混合反應制備硫化鋰。溶劑選用有機溶劑或液氨;有機溶劑多選用脂肪烴、芳香烴或醚溶劑等,比如乙醇、已烷、甲苯、乙醚、四氫呋喃、氮甲基吡咯烷酮等。液相反應充分完全,不易殘留雜質,
29、產品提純容易;不需要高溫處理,能耗較小;工藝簡單,工況較易控制。缺點:有機溶劑易燃、易爆、易揮發,環境污染嚴重,不易回收;工況危險性高,較難控制。高溫、高壓法 在惰性/還原保護氣氛下,高溫、高壓使鋰/鋰化合物和硫/硫化合物通過還原或氣相等反應制備硫化鋰。工藝流程簡單,無有害氣體產生,且有效利用了高溫高壓密閉反應的優勢,避免有害溶劑泄漏,大大縮短了制備流程。缺點:高溫、高壓,工況控制不易,設備選型要求高,增加了反應過程及后處理的風險。直接碳復合法 利用碳的強還原性,在制備硫化鋰的反應中直接加入碳材料/碳材料前驅體,一步法合成分散均勻、性能良好、形貌可控的硫化鋰/碳復合材料。反應更易控制,解決了因
30、硫化鋰遇水、氧敏感而導致的生產和儲運困難的問題;提高了產品收率和性能,改善了傳統硫化鋰/碳復合材料制備工序復雜的現狀,提高了活性材料在鋰硫電池正極中的分散性,提升了鋰硫電池的電化學性能。缺點:工藝技術尚需優化完善,產品質量不穩定,復合材料形貌可控性較差。資料來源:中國粉體網,信達證券研發中心 表表 13:主要硫化鋰生產廠商布局主要硫化鋰生產廠商布局 廠商 布局 原材料 生產工藝路線 成本目標(預估)贛鋒鋰業 持續開展技術創新與工藝升級,開發并優化硫化鋰材料 硫磺+金屬鋰 球磨法 20 萬元/噸 天賜材料 計劃在 2025 年建設中試產線,做小批量的生產應用。-有研新材 公司動力電池用固態電解質
31、材料還處在小批量供貨階段 氫氧化鋰/碳酸鋰,硫化氫/二硫化碳 碳熱還原法+鹵化銨提純-廈鎢新能 公司聚焦于正極材料與固態電解質的匹配問題,在鹵化物和硫化物全固態電池均實現初期量產-氣相沉積 20 萬元/噸 恩捷股份 湖南恩捷與中南大學技術團隊自 2021 年起開始聯合研發低成本、高純度硫化鋰產品,目前湖南恩捷硫化鋰產品已完成噸級小試線產能建設和穩定運行,已搭建完成百噸級硫化鋰中試生產線。碳熱還原法-日本三井 硫酸鋰+碳材料 碳熱還原法 現貨約 200 萬元/噸 資料來源:界面新聞,中國能源報,金融界,格隆匯,恩捷股份,三井金屬礦業株式會社 硫化鋰及其制造方法以及硫化物固體電解質的制造方法,雄安
32、稀土功能材料創新中心有限公司;有研稀土新材料股份有限公司;有研稀土高技術有限公司一種固態電解質用硫化鋰粉體及其制備方法,信達證券研發中心 鹵化物:鹵化物:與硫化物固態電解質類似,氯化物固態電解質的生產和儲存對環境有著嚴苛的要求,因為該材料耐潮性差,且因包含大量 Y、Tb-Lu、Sc 和 In 等稀土元素,制備成本居高不下。中國科學技術大學馬騁教授課題組在 Nature Communications 上發表了有關固態電解質的最新研究成果,他們設計并合成了一種全新的氯化物固態電解質氯化鋯鋰(Li2ZrCl6)。目前最廉價的鹵化物固態電解質 Li3YCl6 在厚度低至 50 微米(該厚度是對現有工藝
33、水平比較大的挑戰)時,原材料成本仍高達 23.05 美元/平方米。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 15 圖圖 7:各鹵化物成本預測各鹵化物成本預測 資料來源:Nature Communications,信達證券研發中心 表表 14:鹵化物物料成本測算:鹵化物物料成本測算 質量占比質量占比 單價(萬元單價(萬元/噸)噸)主要原材料成本(萬元主要原材料成本(萬元/噸)噸)氯化鋰 26.7%10 2.7 四氯化鋯 73.3%2 1.5 物料成本合計物料成本合計 4.1 資料來源:生意社,阿拉丁,鹵化物固態電解質及其制備方法,信達證券研發中心測算 流程流程 2:粉末制備:粉末制備:對于氧化物來講,干
34、法合成較為成熟,產業化難度小。硫化物、鹵化物目前采用干法的較多,但濕法具有更強的規?;瘽摿?。表表 15:電解質合成工藝電解質合成工藝 氧化物 硫化物 聚合物 鹵化物 干法 高能球磨 熔融法、高能球磨法 聚合工藝 球磨工藝為目前研究中鹵化物電解質合成的主流工藝 濕法 液相法成本高、產業化難度高 雖然由熔融和高能球磨法制備的硫化物電解質已經能表現出較高的離子電導率,但是這兩種方法耗時長、耗能高,且難以進行大規模推廣和生產,因此有研究者推出液相法,在液體中制備固體電解質,可以縮短反應時間 部分鹵化物可以直接在液相中反應,甚至直接在水溶液中反應得到。相比固相反應,液相反應大幅度縮短了混合以及反應時間,
35、且反應溫度較低,適合大批量工業生產 資料來源:陳昕等當前固體電解質與固態電池技術成熟度分析,信達證券研發中心 流程流程 3:成膜工藝成膜工藝短期濕法工藝成熟,干法有望逐步替代。短期濕法工藝成熟,干法有望逐步替代。固體電解質成膜工藝是全固態電池制造的核心。固體電解質膜取代液態電池隔膜、電解液,為全固態電池獨有結構。固體電解質膜影響電池性能:1)固體電解質膜過厚降低全固態電池能量密度&提高電池內阻;2)固體電解質膜過薄機械性能較差電池短路根據是否采用溶劑可將工藝分為濕法工藝與干法工藝,各有優劣。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 16 表表 16:成膜工藝對比:成膜工藝對比 工藝 細分 詳情 優點
36、缺點 濕法工藝 模具支撐成膜 模具支撐成膜常被用于制備聚合物電解質膜及復合電解質膜,將固體電解質溶液傾倒在模具上,隨后蒸發溶劑,從而獲得固體電解質膜,通過調節溶液的體積和濃度來控制膜的厚度。濕法工藝成膜操作簡單,工藝成熟,易于規?;a,采用的溶劑可能存在毒性大,成本高的缺點,且殘留的溶劑會降低固體電解質膜的離子電導率。正極支撐成膜 正極支撐成膜常用于無機電解質膜及復合電解 質膜的制備,將固體電解質溶液直接澆在正極表面,蒸發掉溶劑后,在正極表面形成固體電解質膜。骨架支撐成膜 骨架支撐常用于復合電解質膜的制備,將固體電解質溶液注入骨架中,蒸發掉溶劑后,形成具有骨架支撐的固體電解質膜。干法工藝 干
37、法工藝是將固體電解質與聚合物粘結劑分散成高粘度混合物,然后對其施加足夠的壓力使其成膜。不采用溶劑,直接將固體電解質和粘結劑混合成膜,不需要烘干,具有成本優勢;干法成膜無溶劑殘留,可獲得更高離子電導率 干法工藝形成的固體電解質膜通常厚度偏大,會降低全固態電池的能量密度 資料來源:翟喜民等全固態電池生產工藝分析,信達證券研發中心 硫化物、鹵化物更適配干法,干法成熟后具有降本空間。硫化物、鹵化物更適配干法,干法成熟后具有降本空間。1)濕法混料是常用的復合電極制備方法,但該方法會帶來一些問題,如硫化物與有機溶劑之間的副反應、電子絕緣聚合物引發的高界面阻抗等。2)干法電極省去溶劑、部分加工工序、更少的占
38、地面積,據納科諾爾公開交流,預計可幫助電池制造成本可下降 10%以上。干法電極的制備以粘接劑原纖化為主流方法,包括粉料混合、纖維化、輥壓成型三大關鍵環節。干法電極的制備以粘接劑原纖化為主流方法,包括粉料混合、纖維化、輥壓成型三大關鍵環節。前兩道工序主要設備為破碎機和混合機,第三道工序為輥壓機,為整個流程的核心。尤其是干法正極,正極粉體材料容易掉落,需要更大外部壓力來抵消粉末間的復合力。國內干法電極設備工作壓力普遍可達到 50T 以上,納科諾爾干法電極設備最大可達到 70T。同時對寬幅、走速也有一定要求。表表 17:設備參數對比設備參數對比 PNT 納科諾爾納科諾爾 贏合科技贏合科技 璞泰來(嘉
39、拓)璞泰來(嘉拓)曼恩斯特曼恩斯特 地區 韓國 中國 中國 中國 中國 走速-50m/min-40m/min 65m/min 寬幅-450mm-450mm-壓力-70T-資料來源:高工鋰電,信達證券研發中心 投資建議 固態電池產業化加速推進,路線、供應鏈正在逐步走向成熟,關注半固態氧化物、聚合物廠商,全固態關注鹵化物、硫化物布局廠商,建議關注寧德時代等。電解質原材料供應商建議關注鋯基東方鋯業、三祥新材,硫化鋰建議關注贛鋒鋰業、天賜材料、恩捷股份、廈鎢新能、有研新材等,設備建議關注納科諾爾、璞泰來、贏合科技等。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 17 風險因素 固態電池進展不及預期固態電池進展不及
40、預期:目前全固態電池技術尚未成熟,后續放量存在不確定性。技術路線發生變更技術路線發生變更:目前全固態電池電解質主要為硫化物、鹵化物路線,如出現技術路線變更,則對行業影響較大。競爭格局加劇風險競爭格局加劇風險:布局電解質、設備公司較多,未來存在競爭加劇風險 Table_Introduction 表表 18:可比公司估值表可比公司估值表 股票代碼 名稱 股價(元)歸母凈利潤(百萬元)EPS PE 2023 2024E 2025E 2026E 2023 2024E 2025E 2026E 2023 2024E 2025E 2026E 300750 寧德時代*269 44121 50393 63406
41、 77890 10.0 11.5 14.4 17.7 27 23 19 15 002460 贛鋒鋰業 36 4947 333 1679 2740 2.5 0.2 0.8 1.4 14 180 45 26 002709 天賜材料 21 1891 615 1420 2122 1.0 0.3 0.7 1.1 21 69 30 19 002812 恩捷股份 33 2527 651 1045 1520 2.6 0.7 1.1 1.6 13 47 30 21 600206 有研新材 18 226 213 334 436 0.3 0.3 0.4 0.5 61 61 46 37 832522 納科諾爾 62
42、124 182 217 262 1.3 1.6 1.9 2.3 48 39 33 27 603659 璞泰來 18 1912 1873 2418 2962 0.9 0.9 1.1 1.4 20 20 16 13 300457 贏合科技 21 554 948 1317 1632 0.9 1.5 2.0 2.5 24 14 11 9 002167 東方鋯業 9 -78 -21 -32 -29 -0.1 0.0 0.0 0.0 603663 三祥新材 23 79 137 196 251 0.2 0.3 0.5 0.6 117 78 47 39 資料來源:ifind,信達證券研發中心,注:標*公司盈利
43、預測數據來自信達電新團隊,股價為 2025 年 2 月 26 日收盤價 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 18 研究團隊簡介研究團隊簡介 武浩,新能源與電力設備行業首席分析師,中央財經大學金融碩士,7 年新能源行業研究經驗,2020 年加入信達證券研究所,負責電力設備新能源行業研究。2023 年獲得新浪金麒麟光伏設備行業菁英分析師第三名。研究聚焦細分行業及個股挖掘。孫然,新能源與電力設備行業分析師,山東大學金融碩士,2022 年加入信達證券研發中心,負責工控及機器人行業研究。姚云峰,新能源與電力設備行業研究員,復旦大學碩士,曾任職于中泰證券、國金證券,目前主要從事新能源鋰電池賽道研究,2024
44、 年加入信達證券研究所。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 19 分析師聲明分析師聲明 負責本報告全部或部分內容的每一位分析師在此申明,本人具有證券投資咨詢執業資格,并在中國證券業協會注冊登記為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告;本報告所表述的所有觀點準確反映了分析師本人的研究觀點;本人薪酬的任何組成部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體分析意見或觀點直接或間接相關。免責聲明免責聲明 信達證券股份有限公司(以下簡稱“信達證券”)具有中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格。本報告由信達證券制作并發布。本報告是針對與信達證券簽署服務協議的簽約客戶的專屬研究產品,為該類客戶進行投資
45、決策時提供輔助和參考,雙方對權利與義務均有嚴格約定。本報告僅提供給上述特定客戶,并不面向公眾發布。信達證券不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的電話、短信、郵件提示僅為研究觀點的簡要溝通,對本報告的參考使用須以本報告的完整版本為準。本報告是基于信達證券認為可靠的已公開信息編制,但信達證券不保證所載信息的準確性和完整性。本報告所載的意見、評估及預測僅為本報告最初出具日的觀點和判斷,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會出現不同程度的波動,涉及證券或投資標的的歷史表現不應作為日后表現的保證。在不同時期,或因使用不同假設和標準,采用不同觀點和分析方
46、法,致使信達證券發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告,對此信達證券可不發出特別通知。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、意見及推測僅供參考,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做出邀請。在法律允許的情況下,信達證券或其關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,并可能會為這些公司正在提供或爭取提供投資銀行業務服務。本報告版權僅為信達證券所有。未經信達證券書面同意,任何
47、機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發布、轉發或引用本報告的任何部分。若信達證券以外的機構向其客戶發放本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責,信達證券對此等行為不承擔任何責任。本報告同時不構成信達證券向發送本報告的機構之客戶提供的投資建議。如未經信達證券授權,私自轉載或者轉發本報告,所引起的一切后果及法律責任由私自轉載或轉發者承擔。信達證券將保留隨時追究其法律責任的權利。評級說明評級說明 風險提示風險提示 證券市場是一個風險無時不在的市場。投資者在進行證券交易時存在贏利的可能,也存在虧損的風險。建議投資者應當充分深入地了解證券市場蘊含的各項風險并謹慎行事。本報告中所述證券不一定能在所有的國家和
48、地區向所有類型的投資者銷售,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,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專業顧問的意見。在任何情況下,信達證券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,投資者需自行承擔風險。投資建議的比較標準投資建議的比較標準 股票投資評級股票投資評級 行業投資評級行業投資評級 本報告采用的基準指數:滬深 300指數(以下簡稱基準);時間段:報告發布之日起 6 個月內。買入:買入:股價相對強于基準 15以上;看好:看好:行業指數超越基準;增持:增持:股價相對強于基準 515;中性:中性:行業指數與基準基本持平;持有:持有:股價相對基準波動在5%之間;看淡:看淡:行業指數弱于基準。賣出:賣出:股價相對弱于基準 5以下。