《電力設備行業固態電池系列報告三:鹵化物或為下一代固態電池突破方向-250318(22頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《電力設備行業固態電池系列報告三:鹵化物或為下一代固態電池突破方向-250318(22頁).pdf(22頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 glzqdatemark1 證券研究證券研究報告 行業研究|行業深度研究|電力設備 固態電池系列報告三固態電池系列報告三:鹵化物或為下一代固態電池突破方向鹵化物或為下一代固態電池突破方向 2025年03月18日2025年03月18日|報告要點|分析師及聯系人 證券研究證券研究報告 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 1/21 目前全固態電池量產進度加快,鹵化物固態電解質因其高離子電導率、良好的形變能力和優異的電化學氧化穩定性,成為當下新的研究熱點。目前國內外有布局鹵化物路線的企業主要包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、國軒高科、上汽清陶、吉利、一汽、湖南恩捷、松下、LG新
2、能源、TDK 等。目前,通過水介質合成法生成的含鋯氯化物固態電解質由于兼顧低成本和高離子電導率優勢,有望成為商業化量產首選,鹵化物復合固態電解質產業化進程加快。張磊 瞿學遷 SAC:S0590524110005 NBnZnNrOvNzQnQoQbRcM7NtRnNnPqNkPoOpMkPmNxO8OpPyRuOpOrMxNoMsR請務必閱讀報告末頁的重要聲明 2/21 行業研究|行業深度研究 glzqdatemark2 電力設備 固態電池系列報告三:鹵化物或為下一代固態電池突破方向 投資建議:強于大市(維持)上次建議:強于大市 相對大盤走勢 相關報告 1、電力設備:雙碳支撐新能源高景氣,高性能
3、鋰電趨勢利好龍頭2025.03.07 2、電力設備:新能源上網電量全面入市,有望推動高質量風光儲產品需求提升2025.02.11 鹵化物固態電解質成當下新研究熱點現有氧化物、硫化物固態電解質量產還存在技術難點:氧化物的剛性結構導致電極界面接觸不良;硫化物濕度穩定性差,且其抗氧化穩定性不足。鹵化物固態電解質因具有高離子電導率、良好形變能力和優異電化學氧化穩定性等優勢,成為目前新研究熱點。鹵化物固態電解質合成方法有固相、液相和氣相合成法。液相法中的水介質合成法不僅環境友好且成本低廉,被認為是商業化應用的最佳選擇之一。鹵化物固態電解質技術難題迎新突破鹵化物路線主要有以下問題:1.濕度穩定性問題;2.
4、負極/鹵化物電解質界面問題。改善鹵化物固態電解質濕度穩定性問題的方法主要有:1.化學摻雜,如摻雜 In3+可使含氯鹵化物在 3%-5%濕度暴露下離子電導率保持 85%,不摻雜則僅保持 0.8%;2.涂覆保護層,如涂覆 Al2O3可將含氯鹵化物水吸收率降低至未涂覆的 1/4。抑制負極與電解質界面反應的方法主要包括:1.界面改性,如將-Li3N 作為改性層可將界面阻抗降低 94%;2.制備復合固態電解質,如復合 PBO 可降低界面阻抗 97%。含鋯鹵化物兼顧低成本和高離子電導率優勢鹵化物固態電解質成本高昂是目前多數企業發展鹵化物路線的經濟性痛點。鹵化物想要達到較高離子電導率(1mS/cm),幾乎均
5、需使用稀土或銦基氯化物等原料進行合成,含有稀土金屬元素的鹵化物電解質的成本相對較高,原材料成本大多在$190/kg 以上。2023 年中國科技大學馬騁教授團隊推出 Li1.75ZrCl4.75O0.5氯氧化物固態電解質,常溫下離子電導率提升至 2.4210-3S/cm,原材料成本僅為$11.60/kg,兼顧低成本和高離子電導率優勢,鹵化物固態電解質商業化進程加快。鹵化物復合固態電解質量產進程加速松下在鹵化物固態電解質領域處于領先地位,2012-2022 年申請專利數達 74 項。國內如寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、上汽清陶、吉利、一汽、容百科技、湖南恩捷等加速研發進度:寧德時代 2024 年 4
6、 月申請鹵化物固態電解質新專利,積極布局鹵化物固態電解質;容百科技鹵化物電解質在國內外多家整車及電芯客戶測試中均呈現性能領先;比亞迪 60Ah 鹵化物復合全固態成功下線,計劃 2027 年示范裝車,2030規?;慨a;億緯鋰能采用鹵化物復合固態,預計2028年推出400Wh/kg全固態電池;上汽清陶計劃 2025 年底投產 0.5GWh 鹵化物復合固態電解質,2026Q1量產,2027Q1 裝車;湖南恩捷計劃 2026-2027 年實現千噸級硫鹵化物固態電解質量產;國軒高科已實現鹵化物樣品電池制備。投資建議:關注前瞻布局鹵化物路線企業我們認為全固態電池憑借其高能量密度與高安全性的優勢,后續產業
7、化有望加速發展。鹵化物單一固態電解質及鹵化物復合固態電解質因其高離子電導率、良好的形變能力和優異的電化學氧化穩定性被多數企業視為新重點研發路線。我們推薦積極布局鹵化物產業路線并取得相關進展的寧德時代、億緯鋰能、容百科技。風險提示:風險提示:技術推進不及預期;政策變動風險;需求不及預期。-30%-13%3%20%2024/32024/72024/112025/3電力設備滬深3002025年03月18日2025年03月18日 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 3/21 行業研究|行業深度研究 投資聚焦 核心邏輯 目前全固態電池量產進度加快,鹵化物固態電解質因其高離子電導率、良好的形變能力和優異的電化學
8、氧化穩定性,成為當下新的研究熱點。目前國內外布局鹵化物路線的企業主要包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、國軒高科、上汽清陶、吉利、一汽、容百科技、湖南恩捷、松下、LG 新能源、TDK 等。松下在鹵化物固態電解質領域處于領先地位,國內廠商加速研發進度,2023-2025 年間推出一系列鹵化物固態電解質新專利,技術和經濟性難題均有新突破。2023 年中國科技大學馬騁教授團隊推出 Li1.75ZrCl4.75O0.5氯氧化物固態電解質,常溫下離子電導率提升至 2.4210-3S/cm,原材料成本僅為$11.60/kg,兼顧低成本和高離子電導率優勢。目前,通過水介質合成法生成的含鋯氯化物固態電解質成為研究
9、的重點,鹵化物固態電解質產業化進程加快。投資看點 我們認為全固態電池憑借其高能量密度與高安全性的優勢,后續產業化有望加速發展。鹵化物單一固態電解質及鹵化物復合固態電解質因其高離子電導率、良好的形變能力和優異的電化學氧化穩定性被多數企業視為新重點研發路線。我們推薦積極布局鹵化物產業路線并取得相關進展的寧德時代、億緯鋰能、容百科技。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 4/21 行業研究|行業深度研究 正文目錄 1.鹵化物固態電解質成新研究熱點.5 1.1 鹵化物固態電解質優勢明顯.5 1.2 水介質合成法有望成為商業化量產首選.7 2.鹵化物固態電解質降本增效空間大.9 2.1 鹵化物固態電解質技術難題
10、迎新突破.9 2.2 含鋯鹵化物兼顧低成本和高離子電導率優勢.12 3.鹵化物固態電解質產業化進程加快.13 3.1 松下專利領跑,中國廠商加速研發進度.13 3.2 鹵化物復合固態電解質量產進程加速.18 4.投資建議:關注前瞻布局鹵化物路線企業.19 5.風險提示.19 圖表目錄 圖表 1:硫化物、氧化物和鹵化物固態電解質的性能對比圖.5 圖表 2:鹵化物固態電解質發展歷程.6 圖表 3:不同種類鹵化物固態電解質的結構.6 圖表 4:鹵化物固態電解質的分類.6 圖表 5:鹵化物固態電解質的合成方法.7 圖表 6:鹵化物固態電解質制備過程.8 圖表 7:鹵化物固態電解質制備方法.9 圖表 8
11、:Li3Y1-xInxCl與 LiYCl在潮濕情況下變化.10 圖表 9:Li3Y1-xInxCl與 LiYCl在潮濕情況下離子電導率變化.10 圖表 10:在 LiInCl固態電解質表面涂覆 AlO的過程.10 圖表 11:有無-LiN 界面改性層的 Li2ZrCl6|Li 電池界面阻抗變化情況.11 圖表 12:固態高分子電解質薄膜的制備.11 圖表 13:有/無覆蓋 PBO 固態高分子電解質的 Li3InCl6固態電解質片界面電阻.11 圖表 14:氯化物價格.12 圖表 15:元素地殼豐度.12 圖表 16:鹵化物固態電解質的成本比較.12 圖表 17:氯化物價格.13 圖表 18:元
12、素地殼豐度.13 圖表 19:鹵化物固態電解質專利申請數量排行(2012-2022 年).13 圖表 20:整車廠的鹵化物固態電解質專利情況一覽.15 圖表 21:電池廠的鹵化物固態電解質專利情況一覽.16 圖表 22:材料廠與研究院的鹵化物固態電解質專利情況.17 圖表 23:海外廠商的鹵化物固態電解質專利情況.17 圖表 24:各企業鹵化物固態電解質的最新進展.19 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 5/21 行業研究|行業深度研究 1.鹵化物固態電解質成新研究熱點 1.1 鹵化物固態電解質優勢明顯 可實現量產可實現量產的的固態電解質需滿足高固態電解質需滿足高離子電導率、離子電導率、低低成本成
13、本和和空氣穩定性空氣穩定性好好。目前固態電解質研究需在性能與成本中找到平衡,既要滿足室溫下高于 10-3S/cm 的離子電導率,保障足夠的空氣穩定性,又須將成本控制在$50/kg 以內。鹵化物固態電解質鹵化物固態電解質成成當前當前新新研究熱點。研究熱點?,F有氧化物、硫化物固態電解質研究均面臨技術難點:氧化物雖具有良好的電化學氧化穩定性,但其剛性結構導致電極界面接觸不良,需通過高溫工藝或浸潤液態電解質進行組裝;硫化物雖具備高離子電導率和優異的形變能力,但對環境濕度敏感,易發生有害水解反應而導致電導率急劇下降,且其抗氧化穩定性不足,限制了高電壓正極的應用。鹵化物固態電解質具有高離子電導率、良好的形
14、變能力和優異的電化學氧化穩定性等重要特性,成為目前新研究熱點。圖表圖表1:硫化物、氧化物和鹵化物固態電解質的性能對比圖硫化物、氧化物和鹵化物固態電解質的性能對比圖 資料來源:Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic Conductors for AllSolidState BatteriesKaiyong Tuo 等,國聯民生證券研究所 鹵化物固態電解質研究歷史悠久,技術積淀鹵化物固態電解質研究歷史悠久,技術積淀深厚。深厚。鹵化物材料的演進歷程最早可追溯至 1930 年,當時研究人員首次發現鹵化鋰(LiX
15、,X=F,Cl,Br,I)具有鋰離子傳導特性。此后,LiI 固態電解質在 1960 年代末被開發應用于薄膜型全固態電池,該階段開發的鹵化物固態電解質在室溫離子電導率方面表現不佳(0.5)潮濕穩定性顯著提高。原始的 LiY.In.Cl在室溫下的離子電導率為 1.23mS/cm,在 3%-5%濕度暴露后加熱的 LiY.In.Cl仍然表現出相對較高的離子電導率 1.05mS/cm,請務必閱讀報告末頁的重要聲明 10/21 行業研究|行業深度研究 而 LiYCl在 3%-5%濕度暴露后離子電導率保持率僅有 0.8%。二是涂覆保護層二是涂覆保護層。如Wang 等人提出通過涂覆 AlO增強 LiInCl的
16、濕度穩定性,LiInClAlO的水吸收率(5.16mgh)可以降低到未涂覆的 LiInCl的 1/4(20.83mgh)。圖表圖表8:LiLi3 3Y Y1 1-x xInInx xClCl 與與 LiLi YClYCl 在潮濕情況下變化在潮濕情況下變化 圖表圖表9:LiLi3 3Y Y1 1-x xInInx xClCl 與與 LiLi YClYCl 在潮濕情況下離子電導率變在潮濕情況下離子電導率變化化 資料來源:Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic Conductors for AllSolidS
17、tate BatteriesKaiyong Tuo等,國聯民生證券研究所 資料來源:Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic Conductors for AllSolidState BatteriesKaiyong Tuo等,國聯民生證券研究所 圖表圖表10:在在 LiLi InClInCl 固態電解質表面涂覆固態電解質表面涂覆 AlAl O O 的的過程過程 資料來源:Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic C
18、onductors for AllSolidState BatteriesKaiyong Tuo 等,國聯民生證券研究所(2)負極與固態電解質界面問題負極與固態電解質界面問題:鹵化物電解質較低的還原穩定性導致其與金屬鋰接觸后會不可避免地發生界面副反應,從而導致循環過程中電池容量的衰減,這是阻礙鹵化物電解質應用于全固態電池的重要因素。負極與固態電解質界面的改善方法主要包括界面改性界面改性和和設計復合固態電解質設計復合固態電解質。界面改性界面改性:-Li3N 常作為界面改性層被插入到鋰負極和 Li2ZrCl6固態電解質之間來改善界面穩定性問題,沒有-LiN 的 Li2ZrCl6|Li 電池界面阻抗
19、在 6 小時內從1929增加到 5512,隨后在接下來 24 小時內減緩其增加速率,最終達 7073,使用-LiN 作為界面改性層的界面阻抗變化很小,保持在約 400。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 11/21 行業研究|行業深度研究 圖表圖表11:有無有無-LiLi N N 界面改性層的界面改性層的 LiLi2 2ZrClZrCl6 6|Li|Li 電池電池界面阻抗界面阻抗變化情況變化情況 資料來源:An Insight into Halide Solid-State Electrolytes:Progress and Modification StrategiesLingjun Huang
20、等,國聯民生證券研究所 復合固態電解質復合固態電解質:將其他類型的固態電解質與鹵化固態電解質結合,以綜合各固態電解質的優點。如孫學良院士等在 Li3InCl6鹵化物固態電解質上生成一種交聯 PBO固態高分子電解質薄膜,覆蓋有交聯 PBO 固態高分子電解質薄膜的 Li3InCl6固態電解質片的界面電阻始終保持在 200,沒有薄膜的界面電阻快速增大至近 6000,表明固態電解質與負極之間發生劇烈反應。圖表圖表12:固態高分子電解質薄膜的制備固態高分子電解質薄膜的制備 資料來源:An Insight into Halide Solid-State Electrolytes:Progress and
21、Modification StrategiesLingjun Huang 等,國聯民生證券研究所 圖表圖表13:有有/無無覆蓋覆蓋 PBOPBO 固態高分子電解質固態高分子電解質的的 LiLi3 3InClInCl6 6固態電解質片固態電解質片界面電阻界面電阻 資料來源:An Insight into Halide Solid-State Electrolytes:Progress and Modification StrategiesLingjun Huang 等,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 12/21 行業研究|行業深度研究 2.2 含鋯鹵化物兼顧低成本和高離子電導率
22、優勢 鹵化物固態電解質成本高昂是目前多數企業發展鹵化物路線的經濟性痛點。鹵化物固態電解質成本高昂是目前多數企業發展鹵化物路線的經濟性痛點。鹵化物想要達到較高離子電導率(1mS/cm),幾乎都需要使用稀土或銦基氯化物等原料進行合成,含有稀土金屬元素的鹵化物電解質的成本相對較高,原材料成本大多在$190/kg 以上。直至 2021 年中國科技大學馬騁教授團隊首次報道固態電解質氯化鋯鋰(Li2ZrCl6)。鋯非稀土元素,在地殼中的含量相對較高,成本低廉,因此 Li2ZrCl6的原材料成本可以降至$11/kg,但該材料離子電導率較低,只有 510-4S/cm 左右,無法滿足離子傳輸效率要求。圖表圖表1
23、4:氯化物價格氯化物價格 圖表圖表15:元素地殼豐度元素地殼豐度 資料來源:低成本鹵化物固態電解質的研究與開發何天賢等,國聯民生證券研究所 資料來源:低成本鹵化物固態電解質的研究與開發何天賢等,國聯民生證券研究所 圖表圖表16:鹵化物固態電解質的成本比較鹵化物固態電解質的成本比較 資料來源:低成本鹵化物固態電解質的研究與開發何天賢等,國聯民生證券研究所 含含鋯鋯鹵化物固態電解質技術迎新突破。鹵化物固態電解質技術迎新突破。繼氯化鋯鋰固態電解質之后,2023 年中國科技大學馬騁教授團隊推出 Li1.75ZrCl4.75O0.5氯氧化物固態電解質,常溫下離子電導率提升至 2.4210-3S/cm,原
24、材料成本僅為$11.60/kg,而且,氧氯化鋯鋰還具有良 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 13/21 行業研究|行業深度研究 好的可變形性,在 300MPa 冷壓之后的相對密度高達 94.2%,超過了 Li3InCl6、Li10GeP2S12等以良好可變形性著稱的固態電解質。使用 LiCoO2作為正極、Li-In 合金作為負極、Li1.75ZrCl4.75O0.5作為固態電解質的全固態電池在 25C、14mAg1下充放電時具備高達 98.28%的首圈庫侖效率,為全固態電池商業化奠定了良好基礎。圖表圖表17:氯化物價格氯化物價格 圖表圖表18:元素地殼豐度元素地殼豐度 資 料 來 源:A cost
25、-effective,ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteriesLv Hu 等,國聯民生證券研究所 資 料 來 源:A cost-effective,ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteri
26、esLv Hu 等,國聯民生證券研究所 3.鹵化物固態電解質產業化進程加快 3.1 松下專利領跑,中國廠商加速研發進度 松下在鹵化物固態電解質領域處于領先地位,國內廠商加速松下在鹵化物固態電解質領域處于領先地位,國內廠商加速研發進度研發進度。鹵化物固態電解質的專利申請數量較少,尤其 2016 年之前,基本沒有專利布局,2016 年之后,專利申請數量快速增加。鹵化物電解質專利申請量最多為松下,國內廠商鹵化物專利數較多的是國聯汽車動力電池研究院和蜂巢能源,但較松下還有較大差距,目前國內廠商正加速研發進度,2024 年-2025 年 3 月,國內主流廠商鹵化物固態電解質專利新增申請數達 25 項。圖
27、表圖表19:鹵化物固態電解質鹵化物固態電解質專利申請數量排行(專利申請數量排行(20122012-20222022 年)年)申請人申請人 鹵化物固態電解質領域專利申請量鹵化物固態電解質領域專利申請量 松下 74 國聯汽車動力電池研究院 17 蜂巢能源 13 南方科技大學 8 三星 6 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 14/21 行業研究|行業深度研究 豐田 6 TDK 株式會所 5 中國科學技術大學 4 鄭州新世紀材料 4 成都大超科技 4 資料來源:鹵化物電解質專利現狀周柯等,國聯民生證券研究所 國內企業國內企業積極積極布局鹵化物固態電解質路線。布局鹵化物固態電解質路線。目前寧德時代、比亞迪、
28、清陶能源、中創新航、一汽、湖南恩捷等鋰電產業鏈企業均已積極布局鹵化物固態電解質,推動該技術路線加速產業化落地。整車廠:整車廠:吉利汽車鹵化物固態電解質研發進展迅速,2024 年共 6 項鹵化物固態電解質相關專利獲批,在鹵化物、鹵化物復合固態電解質方面均有布局,其中自研鹵氧化物固態電解質暴露于空氣前的電導率為 10.4mS/cm,暴露后離子電導率為9.8mS/cm,潮濕穩定性良好。上汽清陶和一汽則主要集中于復合固態電解質膜的研制。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 15/21 行業研究|行業深度研究 圖表圖表20:整車廠的鹵化物固態電解質專利情況整車廠的鹵化物固態電解質專利情況一覽一覽 公司公司 申請
29、年份申請年份 發明專利申請公布號發明專利申請公布號 專利名稱專利名稱 專利詳情專利詳情 上汽清陶新能源 2024-4-10 CN118398874A 一種復合固態電解質膜、制備方法及二次電池 研發了一種復合固態電解質膜,在鹵化物電解質基膜孔隙中生成一種聚合物電解質,離子電導率可達 0.34S/cm,拉伸強度可達 32Mpa。一汽集團 2024-9-2 CN119069775A 一種復合固態電解質薄膜及其制備方法和應用 研發了復合固態電解質膜,由鋰化聚合物、氧化物固態電解質和無機填料構成,負載于鹵化物電解質上,離子電導率可達到 1.83mS/cm,100 次循環容量保持率為 92%。2023-6
30、-26 CN116979133A 鹵化物電解質及其制備方法、全固態電池 提供了一種簡便的鹵化物電解質制備方法,操作簡單、成本低、耗能低且合成周期短,但離子電導率最高只能達到 1.0710-6S/cm。吉利汽車 2025-1-15 CN119560623A 一種固態電解質膜、全固態電池及其制備方法和車輛 將鹵化物固態電解質和聚合物固態電解質膜復合,含該復合固態電解質膜的電池首圈充電容量達 198.5mAh/g,首圈放電容量達 195.9mAh/g,50 圈首圈放電容量達 187.9mAh/g,循環前阻抗達 22,50 圈循環后阻抗達 52。2024-11-29 CN119518077A 鹵化物固
31、態電解質及其制備方法和應用 在 Li3InCl6鹵化物固態電解質表面包覆 LiCl-GaF3化合物,離子電導率可達2.12mS/cm,電化學氧化穩定電位為 4.28V,楊氏模量達 10.2GPa,0.1C 放電比容量達 225mAh/g,2C 放電比容量達 215mAh/g,2C 倍率循環 100 周容量保持率達 98%。2024-11-11 CN119447435A 固態電解質及其制備方法和應用 將氧化鋁和氟化鋰混合物包覆于鹵化物固態電解質表面,離子電導率達2.85mS/cm,氧化電位為 4.36V,溫度 253、露點55的環境放置 6h后,離子電導率達 2.77mS/cm,保持率為 97.
32、2%,1C 首次庫倫效率為 93.4%,首周放電容量為 205mAh/g,循環 200 周容量保持率為 98.2%。2024-10-22 CN119153767A 氯化物固態電解質及其制備方法和電池 通過簡單的液相法并利用多種低成本元素(AI、Fe、La、Cr、Ce)的異價金屬陽離子對鑭系 UCl3型金屬氯化物固態電解質進行摻雜獲得高熵金屬氯化物固態電解質,首次庫倫效率達 84.1%,首周放電容量為 203mAh/g,循環 100周容量保持率為 84.2%。2024-9-30 CN119400937A 鹵氧化物固態電解質復合材料及其制備方法和電池 在 LiTaOCl3.5F0.5鹵化物固態電解
33、質表面包覆 LiTaOCl4,暴露于空氣前離子電導率為 10.4mS/cm,暴露后離子電導率為 9.8mS/cm,電壓窗口為 4.54V。2024-9-26 CN119092805A 固態電解質及其制備方法和固態電池 在 LiTaOC14鹵化物固態電解質表面原位生成含有鋰、硼、氧、氟、鉭元素的表面包覆層,固態電解質 0min 電導率達 10.08mS/cm,10min 電導率達8.68mS/cm,30min 電導率達 8.09mS/cm,60min 電導率達 7.66mS/cm,120min電導率達 6.58mS/cm。2024-9-24 CN119181847A 鹵化物固態電解質復合材料及其
34、制備方法和電池 在非晶態鹵化物固態電解質顆粒表面包覆晶態鹵化物固態電解質顆粒。資料來源:國家知識產權局,國聯民生證券研究所 電池廠電池廠:寧德時代“摻雜型鹵化物固態電解質”專利獲批,離子電導率可達1.15mS/cm;中創新航推出新型鹵化物固態電解質,可通過簡單的球磨工藝制備,離子電導率可達 0.91mS/cm;國軒高科則重點探索鹵化物電解質在優化硫化物電解質電化學窗口方面的作用,通過對高鎳正極材料進行鹵化物包覆,以優化界面特性,電池100 圈容量保持率達 92.6%;蜂巢能源研制的 Li1.2Ta0.6Ar0.2Nb0.1Cl6的鹵化物固態電解 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 16/21 行業研
35、究|行業深度研究 質離子電導率可達 7.5mS/cm、氧化電位最高為 4.42V、0.3C 首周放電容量最高為238mAh/g、0.3C 首周庫倫效率最高為 97.8%、0.3C 循環 200 周容量保持率為 99.5%。圖表圖表21:電池廠的鹵化物固態電解質專利情況電池廠的鹵化物固態電解質專利情況一覽一覽 公司公司 申請日期申請日期 發明專利申請公布號發明專利申請公布號 專利名稱專利名稱 專利詳情專利詳情 寧德時代 2024-4-17 CN118073640A 摻雜型鹵化物固態電解質及其制備方法、全固態電池和用電裝置 提供了一種摻雜型鹵化物固態電解質的制備方法,化學式為Li2.97In0.8
36、Nb0.12La0.01Cl6,離子電導率可達 1.15mS/cm。億緯鋰能 2024-3-1 CN118117149A 一種固態電解質膜及其制備方法和應用 提供了一種固態電解質膜及其制備方法,將干法制作的固態電解質膜厚度降至 14m,機械強度大,柔韌性好,折疊后不開裂不掉粉,壓實密度大 2.05g/cm3,力學性能達 26.55Mpa,離子電導率可達 2.06mS/cm,0.2C 循環 30 圈容量保持率達 93%。國軒高科 2023-11-30 CN117673297A 一種 Zr/Ga 摻雜鹵化物固態電解質包覆的高鎳正極材料及其制備方法 在高鎳正極材料表面包覆了一層 Li0.388Ta0
37、.238La0.475Cl3鹵化物固態電解質,100 圈容量保持率達 92.6%。中創新航 2023-6-28 CN116779952A 一種鹵化物固態電解質及應用其的電池 制備出 2.15LiCl0.85ZrCl40.15FeCl3鹵化物固態電解質,離子電導率達 0.91mS/cm。蜂巢能源 2024-5-28 CN118693336A 一種鹵化物固態電解質及其制備方法和應用 通過對非晶態型 LiTaCl6鹵化物電解質進行三元素共摻雜,進而獲得了一種具有較高離子導電率(4mS/cm)、與電池正極具有良好電化學穩定性、以及良好的空氣穩定性的新型固態電解質。蜂巢能源 2024-4-15 CN11
38、8054065A 一種自支撐全固態電解質膜及其制備方法和應用 提供一種自支撐全固態電解質膜制備方法,由鹵化物電解質、高離子電導率硫化物電解質和耐還原硫化物電解質組成,離子電導率達 2.7mS/cm,1C 倍率保持率達 84.2%,循環壽命達 1092 次。蜂巢能源 2024-3-29 CN118281303A 一種鹵化物型電解質材料及其制備方法與鋰二次電池 提供了一種化學式為 Li1.2Ta0.6Ar0.2Nb0.1Cl6的鹵化物固態電解質的制備方法,離子電導率為 7.5mS/cm、氧化電位最高為 4.42V、0.3C 首周放電容量最高為 238mAh/g、0.3C 首周庫倫效率最高為97.8
39、%、0.3C 循環 200 周容量保持率為 99.5%。蜂巢能源 2024-1-19 CN117712471A 一種改性鋰氮鹵化物固態電解質及其制備方法和應用 提供了一種改性鋰氮鹵化物固態電解質的制備方法,化學式為Li8.9N2F2.8O0.1,離子電導率達 0.15mS/cm,首周放電容量達147.7mAh/g,首周庫倫效率達 93.1%,200 周放電容量保持率達87.4%,對稱電池穩定循環時間達 832h,干房放置 6 天后電導率達 0.143mS/cm。高能時代 2024-6-20 CN118589029A 一種鹵化物固態電解質及其制備方法和全固態鋰離子電池 提供了一種化學式為 LiT
40、a0.94Y0.06Cl6的鹵化物固態電解質,離子電導率可達 5.99mS/cm。欣界能源 2024-6-4 CN118970161A 鹵化物固態電解質材料及其制備方法、固態電解質膜及鋰離子電池 提供了一種化學式為 Li2Ta0.5In0.5Cl6的鹵化物固態電解質的制備方法,離子電導率可達 2.03mS/cm。資料來源:國家知識產權局,國聯民生證券研究所 材料材料廠廠與研究院與研究院:湖南恩捷提出一種鹵化物固態電解質的濕法制備方法,已在實驗室制備成功,常溫離子電導率達 2.2mS/cm,加快了鹵化物固態電解質的產業化進程;國聯汽車動力電池研究院研制出一種對鋰金屬穩定的新型鹵氧化物固態電解質,
41、相同情況下不含有該鹵氧化物固態電解質的電池臨界電流密度1mA/cm2,而含有該 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 17/21 行業研究|行業深度研究 鹵氧化物固態電解質的電池臨界電流密度5mA/cm2,大幅改善鹵化物固態電解質與負極的界面問題。圖表圖表22:材料廠與研究院的鹵化物固態電解質專利情況材料廠與研究院的鹵化物固態電解質專利情況 公司公司 申請年份申請年份 發明專利申請公布號發明專利申請公布號 專利名稱專利名稱 專利詳情專利詳情 湖南恩捷 2024-4-12 CN118117155A 一種氧復合鹵化物固態電解質的制備方法 利用氧摻雜及氧氣表面修飾的方法制備出化學式為LiNi0.83Co0.
42、11Mn0.06O2的氧復合鹵化物固態電解質,致密度更高,且能帶來更多 Y2O3析出相,增強與電極界面穩定性,室溫離子電導率達 0.7810S/cm,可以在 0.5C 下實現 100 次穩定循環。2024-3-6 CN118117073A 一種雙層固態電解質包覆高電壓正極材料的方法 在高電壓正極材料表面包覆了由硫化物和鹵化物固態電解質組成的復合固態電解質膜,制成的硫化物固態電池 4.3V 下 0.1C克容量達 192mAh/g,首圈效率達 80.5%,25 循環 100 周容量保持率達 91.4%,4.5V 下 0.1C 克容量達 209mAh/g,首圈效率達75.2%,25 循環 100 周
43、容量保持率達 87.4%。2024-1-15 CN117819590A 鹵化物固態電解質的制備方法 提供了一種鹵化物固態電解質的濕法制備方法,制得鹵化物固態電解質常溫離子電導率達 2.2 mS/cm。國聯汽車動力電池研究院 2024-5-6 CN118538990A 一種新型鹵化物固態電解質及其制備方法和固態鋰電池 提供了一種鹵化物固態電解質的制備方法,化學式為Li1.8Zr0.8Ta0.2Cl6,離子電導率可達 1.4110-3S/cm。2024-4-29 CN118763268A 一種新型對鋰金屬穩定的鹵氧化物固態電解質及其制備 提供了一種鹵氧化物固態電解質,化學式為Li2O2TaCl52
44、0AIF3,離子電導率達 810-3S/cm,且對鋰金屬穩定,相同情況下含有 Li2O0.6NbCl5鹵化物固態電解質的電池臨界電流密度1mA/cm2,而含有該鹵氧化物固態電解質的電池臨界電流密度5mA/cm2。資料來源:國家知識產權局,國聯民生證券研究所 海外廠商:海外廠商:TDK 針對含氯固體電解質充放電循環時的腐蝕問題推出一款固態電池,循環次數 500+時,電池仍能保持至少 50%的初始容量;松下對鹵化物固態電解質的研發從單純提升離子電導率,逐步轉向低成本和合成工藝方向探索;LG 新能源研制出一種恢復暴露于空氣后性能下降的鹵化物固態電解質離子電導率的方法,可以恢復到空氣暴露前水平的 90
45、%-100%。圖表圖表23:海外廠商的鹵化物固態電解質專利情況海外廠商的鹵化物固態電解質專利情況 公司公司 申請日期申請日期 發明專利申請公布號發明專利申請公布號 專利名稱專利名稱 專利詳情專利詳情 松下 2024-6-6 WO2025004748A1 鹵化物固體電解質的制造方法、鹵化物固體電解質、正極材料及電池 能夠以常規合成工藝(即不需要密閉等特殊處理,且在大氣環境下的合成條件),制備出成分波動較少、具有與現有制造方法同等高離子導電性的含 Li、Ti、M 及 X 的鹵化物固體電解質。2024-6-6 WO2025004749A1 鹵化物固體電解質的制造方法、鹵化物固體電解質、正極材料及電池
46、 通過熱處理將包含選自由 Li 和 M 組成的組中的至少一種金屬元素的碳酸鹽的原料鹵化,以獲得包含 Li、M 和 X 的鹵化物固體電解質。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 18/21 行業研究|行業深度研究 2024-6-6 WO2025004750A1 鹵化物固體電解質的制造方法、鹵化物固體電解質、正極材料及電池 提供了一種含 Li、Ti 和 O 的鹵化物固態電解質的制備方法。2024-6-6 WO2025004753A1 鹵化物固體電解質的制造方法、鹵化物固體電解質、正極材料及電池 提供一種能夠以低成本合成具有與通過以往的制造方法制造的鹵化物固體電解質同等程度的優異的離子傳導性的含 Li、Ti
47、、M 和 X(X 是鹵族元素)的鹵化物固體電解質的新的制造方法。2024-4-9 JP2024099576A 鹵化物固體電解質材料和包括該材料的電池 提供了一種化學式為 LiZrCl5I 的鹵化物固態電解質的制備方法,離子電導率可達 5.410-4S/cm。LG 新能源 2024-8-30 IN202417065802A 高離子傳導性固體電解質膜、其制造方法以及具備該固體電解質膜的全固體電池 將包含硫化物系或鹵化物系固體電解質、粘合劑和溶劑的漿料涂布到基板上,然后將該漿料干燥并壓制,所述壓制在等于或高于所述粘合劑的玻璃化轉變溫度(Tg)的溫度下進行,以增加固態電解質膜的堆積密度,從而可以提高離
48、子傳導率,離子電導率可達 1.179mS/cm。2024-8-7 KR1020250022637A 更新或恢復鹵化物基固體電解質性能的方法 提供了一種恢復暴露于空氣后性能下降的鹵化物固態電解質離子電導率的方法,可以恢復到空氣暴露前水平的 90%-100%。2024-8-8 IN202417059949A 固體電解質膜及具備該固體電解質膜的全固體電池 通過將硫化物系和/或鹵化物系的固體電解質粒子與粘合劑物理混合的干法制造固體電解質膜,通過使粘合劑在干法中纖維化而成的纖維狀粘合劑以纏繞的狀態包含,從而僅使用少量的粘合劑就能夠得到離子傳導性和強度提高的效果。TDK 2024-3-12 JP20241
49、37794A 全固體電池 提供了一種即便使用含氯固體電解質,也能夠防止充放電循環中的酸性氣體對外裝體的腐蝕的全固態電池,循環次數 500+時,電池仍能保持至少50%的初始容量。資料來源:incoPat,國聯民生證券研究所 3.2 鹵化物復合固態電解質量產進程加速 各龍頭企業公布鹵化物固態電池各龍頭企業公布鹵化物固態電池量產計劃。量產計劃。寧德時代 2024 年 4 月申請鹵化物專利,積極布局鹵化物固態電解質;容百科技對硫化物、鹵化物及氧化物固態電解質關鍵材料進行持續開發,并在國內外多家整車及電芯客戶的測試中均呈現性能領先;比亞迪 60Ah 鹵化物復合電解質全固態電池已成功下線,能量密度達 40
50、0Wh/kg,計劃2027 年示范裝車,2030 年規?;慨a;億緯鋰能 400Wh/kg 鹵化物復合全固態電池預計 2028 年推出;上汽清陶計劃 2025 年底投產 0.5GWh 鹵化物復合固態電解質,2026Q4 量產,2027Q1 裝車;湖南恩捷計劃 2026-2027 年實現千噸級硫鹵化物固態電解質量產;國軒高科已實現鹵化物樣品電池制備。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 19/21 行業研究|行業深度研究 圖表圖表24:各企業鹵化物固態電解質的最新進展各企業鹵化物固態電解質的最新進展 公司 路線 最新進展 寧德時代 鹵化物 2024 年 4 月 27 日申請專利“摻雜型鹵化物固態電解質及
51、其制備方法、全固態電池和用電裝置”,積極布局鹵化物固態電解質。容百科技 鹵化物 對硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質及氧化物固態電解質關鍵材料進行了持續開發,在國內外多家整車及電芯客戶的測試中均呈現性能領先。比亞迪 硫化物+鹵化物復合 采用硫化物、鹵化物復合電解質的 60Ah 全固態電池已成功下線(中試階段),能量密度能達到 400Wh/kg,在-30環境下放電效率能達到 85%,計劃 2027 年實現示范裝車,2030 實現規?;慨a。億緯鋰能 硫化物+鹵化物復合 全固態電池采用硫化物+鹵化物復合固態電解質,預計 2026 年實現生產工藝的突破,推出高功率、高環境耐受性、絕對安全的全固態電池
52、,主要應用于混合動力領域。公司將于 2028 年進一步推出 400 Wh/kg 高比能量的全固態電池。上汽清陶 鹵化物+聚合物復合 固態電池采用鹵化物+聚合物復合固態電解質,目前已公布全固態量產產線布局,計劃 2025 年底完工,一期產能規劃 0.5GWh,2026 年 4 季度全固態電池量產,2027 年 1 季度裝車上市。湖南恩捷 硫化物+鹵化物復合 公司正計劃于 2026-2027 年實現千噸級硫鹵化物固態電解質量產,并推進超薄硫鹵化物電解質膜的規?;a。國軒高科 鹵化物 鹵化物方面已實現樣品電池的制備。資料來源:GGII,ICC,我的電池網,國軒高科公司公告,容百科技公司公告,真鋰研
53、究,國家知識產權局,國聯民生證券研究所 4.投資建議:關注前瞻布局鹵化物路線企業 我們認為全固態電池憑借其高能量密度與高安全性的優勢,后續產業化有望加速發展。鹵化物單一固態電解質及鹵化物復合固態電解質因其高離子電導率、良好的形變能力和優異的電化學氧化穩定性被多數企業視為新重點研發路線。我們推薦積極布局鹵化物產業路線并取得相關進展的寧德時代、億緯鋰能寧德時代、億緯鋰能、容百科技、容百科技。5.風險提示(1)技術推進不及預期:固態電池產業為技術密集型產業,技術進展緩慢對于產業化進程影響較大。(2)政策變動風險:國內外電池產業鏈的政策變動或將明顯影響產業內公司對相應市場的技術和產品布局。(3)需求不
54、及預期:行業受終端需求影響大,如果終端市場增速未達預期,可能對固態電池需求產生明顯影響。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 20/21 行業研究|行業深度研究 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 21/21 行業研究|行業深度研究 評級說明評級說明 投資建議的評級標準 評級 說明 報告中投資建議所涉及的評級分為股票評級和行業評級(另有說明的除外)。評級標準為報告發布日后 6到 12 個月內的相對市場表現,也即:以報告發布日后的 6 到 12 個月內的公司股價(或行業指數)相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅作為基準。其中:A 股市場以滬深 300 指數為基準,北交所市場以北證 50 指數為基準;香港市場
55、以摩根士丹利中國指數為基準;美國市場以納斯達克綜合指數或標普 500指數為基準;韓國市場以柯斯達克指數或韓國綜合股價指數為基準。股票評級 買入 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅大于 10%增持 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在 5%10%之間 持有 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在-5%5%之間 賣出 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅小于-5%行業評級 強于大市 相對表現優于同期相關證券市場代表性指數 中性 相對表現與同期相關證券市場代表性指數持平 弱于大市 相對表現弱于同期相關證券市場代表性指數 分析師聲明分析師聲明 本報告署名分析師在此聲明:我們具有中國證券業協會授予的證券投資
56、咨詢執業資格或相當的專業勝任能力,本報告所表述的所有觀點均準確地反映了我們對標的證券和發行人的個人看法。我們所得報酬的任何部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體投資建議或觀點有直接或間接聯系。法律主體聲明法律主體聲明 本報告由國聯民生證券股份有限公司或其關聯機構制作,國聯民生證券股份有限公司及其關聯機構以下統稱為“國聯民生證券”。本報告的分銷依據不同國家、地區的法律、法規和監管要求由國聯民生證券于該國家或地區的具有相關合法合規經營資質的子公司/經營機構完成。國聯民生證券股份有限公司具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格,接受中國證監會監管,負責本報告于中國(港澳臺地區除外)的分銷。國聯證
57、券國際金融有限公司具備香港證監會批復的就證券提供意見(4 號牌照)的牌照,接受香港證監會監管,負責本報告于中國香港地區的分銷。本報告署名研究人員所持中國證券業協會注冊分析師資質信息和香港證監會批復的牌照信息已于署名研究人員姓名處披露。權益披露權益披露 國聯證券國際金融有限公司跟本研究報告所述公司在過去 12 個月內并沒有任何投資銀行業務關系,且雇員或其關聯人士沒有擔任本報告中提及的公司或發行人的高級人員。一般聲明一般聲明 除非另有規定,本報告中的所有材料版權均屬國聯民生證券股份有限公司(已獲中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格)及其附屬機構(以下統稱“國聯民生證券”)。未經國聯民生證券事先書面
58、授權,不得以任何方式修改、發送或者復制本報告及其所包含的材料、內容。所有本報告中使用的商標、服務標識及標記均為國聯民生證券的商標、服務標識及標記。本報告是機密的,僅供我們的客戶使用,國聯民生證券不因收件人收到本報告而視其為國聯民生證券的客戶。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,但國聯民生證券對這些信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告中的信息、意見等均僅供客戶參考,不構成所述證券買賣的出價或征價邀請或要約。該等信息、意見并未考慮到獲取本報告人員的具體投資目的、財務狀況以及特定需求,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦??蛻魬攲Ρ緢蟾嬷械男畔⒑鸵庖娺M行獨立評估,并應同時考量各自的
59、投資目的、財務狀況和特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專家的意見。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,國聯民生證券及/或其關聯人員均不承擔任何法律責任。本報告所載的意見、評估及預測僅為本報告出具日的觀點和判斷。該等意見、評估及預測無需通知即可隨時更改。過往的表現亦不應作為日后表現的預示和擔保。在不同時期,國聯民生證券可能會發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告。國聯民生證券的銷售人員、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。國聯民生證券沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行
60、更新的義務。國聯民生證券的資產管理部門、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。特別聲明特別聲明 在法律許可的情況下,國聯民生證券可能會持有本報告中提及公司所發行的證券并進行交易,也可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問和金融產品等各種金融服務。因此,投資者應當考慮到國聯民生證券及/或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突,投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一參考依據。版權聲明版權聲明 未經國聯民生證券事先書面許可,任何機構或個人不得以任何形式翻版、復制、轉載、刊登和引用。否則由此造成的一切不良后果及法律責任由私自翻版、復制、轉載、刊登和引用者承擔。聯系我們聯系我們 北京:北京市東城區安外大街 208 號玖安廣場 A 座 4 層 上海:上海市虹口區楊樹浦路 188 號星立方大廈 8 層 無錫:江蘇省無錫市金融一街 8 號國聯金融大廈 16 樓 深圳:廣東省深圳市福田區益田路 4068 號卓越時代廣場 1 期 13 樓