《電力設備行業固態電池系列報告四:氧化物+聚合物復合固態極限幾何?-250428(25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四:氧化物+聚合物復合固態極限幾何?-250428(25頁).pdf(25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 固態電池系列報告四固態電池系列報告四:氧化物氧化物+聚合物聚合物復合復合固態極限幾何?固態極限幾何?2025年04月28日2025年04月28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 1/24 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。因兼具氧化物的高機械強度與聚合物的柔性界面接觸優勢,氧化物+聚合物復合固態電池實驗室研究已達量產標準,正加速邁向產業化。目前采用 LLZO/LLZTO 與 PEO/PVDF
2、的有機+無機復合固態電解質廣受關注。張磊 瞿學遷 SAC:S0590524110005 wUzXhUiXnOtOnPpOaQbP8OpNqQsQsPfQnNsOiNtRvMaQnNwPwMrQzQMYqNtO請務必閱讀報告末頁的重要聲明 2/24 行業研究|行業深度研究 glzqdatemark2 電力設備 固態電池系列報告四:氧化物+聚合物復合固態極限幾何?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:1000V 平臺開啟油電同速時代2025.03.27 2、電力設備:光伏玻璃:如何看待漲價后行業變化趨勢?2025.03.24 氧化物+聚合物復合固態為重
3、點研發路徑之一實現固態電解質從實驗室研究到產業化量產,需滿足以下關鍵指標:1)高離子電導率(通常大于 10S/cm);2)高鋰離子遷移數(越接近于 1,Li遷移能力、循環穩定性越好);3)寬電化學窗口(4.5V 以上);4)良好機械強度;5)良好熱穩定性;6)良好界面兼容性。氧化物+聚合物復合固態電解質是在聚合物中引入無機填料(氧化物)以提升機械強度和離子導電性,這樣既能保持聚合物的柔韌性,也具有金屬氧化物的機械強度,提高電導率和電化學穩定性,有望率先實現突破。氧化物+聚合物復合固態技術難點迎突破氧化物+聚合物復合固態電解質主要技術難點在于降低填料/聚合物界面阻抗和解決鋰枝晶生長問題,目前均已
4、有相應解決方案。對于降低界面阻抗主要采用表面改性技術與原位聚合技術解決;鋰枝晶生長問題主要通過以下方式解決:1)引入液體添加劑;2)固定化柔性陰離子;3)構筑夾心電解質;4)設計分層電解質。氧化物+聚合物復合固態制備方法迎創新聚合物+氧化物復合固態電解質主要制備方法有物理法、化學法及新興創新型制備方法。物理法/化學法中分別溶液共混法/原位聚合法應用最廣泛,發展“物理+化學”協同復合制備方法,可在保證制備效率的同時實現界面性能優化;新興創新型設計方法主要包括靜電紡絲、3D 打印與冰模板法,而填料 3D 結構設計大大提升復合電解質性能,采用 3D 填料+創新制備方法可推動復合固態電解質性能持續提升
5、。氧化物+聚合物復合固態實驗室研究達量產標準氧化物無機填料包含惰性填料(如 SiO、AlO等)和活性填料(如 LLZO、LATP等),如 LATP(氧化物)+PEO(聚合物)復合固態電解質可實現高達 1.36 10 S/cm 室溫離子電導率+4.8V 以上電化學窗口,已達量產標準。目前采用 LLZO/LLZTO與 PEO/PVDF 的有機+無機復合固態電解質廣受關注。氧化物+聚合物復合固態產業化進程加速目前采用氧化物+聚合物進行復合全固態研發廠商有上汽清陶、冠盛股份、孚能科技、中創新航、輝能科技和太藍新能源;衛藍新能源、蜂巢能源及國軒高科實現了復合半固態,但全固態仍采用硫化物或鹵化物路線。太藍
6、新能源世界首塊車規級120Ah 復合固態研發能量密度較高,達 720Wh/kg,預計 2027 年實現批量生產和新能源汽車示范應用;冠盛股份產業化進展較快,聚合物半固態預計 2026 年下半年大規模投產,一期產能達 2GWh。氧化物+聚合物復合固態能量密度達 450 Wh/kg。投資建議:關注前瞻布局復合固態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。因兼具氧化物的高機械強度與聚合物的柔性界面接觸優勢,氧化物+聚合物復合固態電池實驗室研究已達量產標準,正加速邁向產業化。我們建議關注積極布局氧化物+聚合物復合固態產業路線并取得相關進展的冠盛股份、三祥新材。
7、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。-20%-3%13%30%2024/42024/82024/122025/4電力設備滬深3002025年04月28日2025年04月28日 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 3/24 行業研究|行業深度研究 投資聚焦 核心邏輯 全固態電池量產進度加快,氧化物+聚合物復合固態電池因兼具氧化物的高機械強度與聚合物的柔性界面接觸優勢,后續產業化有望加速發展。實驗室研究中,LATP(氧化物)+PEO(聚合物)復合固態電解質可實現高達 1.36 10 S/cm 室溫離子電導率+4.8V 以上電化學窗口,已達量產標準。目前采用 LLZO/LLZ
8、TO 與 PEO/PVDF 的有機+無機復合固態電解質廣受關注。產業化進程中,目前采用氧化物+聚合物進行復合全固態研發廠商有上汽清陶、冠盛股份、孚能科技、中創新航、輝能科技和太藍新能源;衛藍新能源、蜂巢能源及國軒高科實現了復合半固態,但全固態仍采用硫化物或鹵化物路線。太藍新能源世界首塊車規級 120Ah 復合固態研發能量密度較高,達 720Wh/kg,預計 2027 年實現批量生產和新能源汽車示范應用;冠盛股份產業化進展較快,聚合物半固態預計2026 年下半年大規模投產,一期產能達 2GWh。氧化物+聚合物復合固態能量密度達 450 Wh/kg。投資看點 我們認為全固態電池憑借其高能量密度與高
9、安全性的優勢,后續產業化有望加速發展。因兼具氧化物的高機械強度與聚合物的柔性界面接觸優勢,氧化物+聚合物復合固態電池實驗室研究已達量產標準,正加速邁向產業化。我們建議關注積極布局氧化物+聚合物復合固態產業路線并取得相關進展的冠盛股份、三祥新材。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 4/24 行業研究|行業深度研究 正文目錄 1.氧化物+聚合物復合固態為重點研發路徑之一.5 1.1 固態電池量產條件嚴苛.5 1.2 氧化物+聚合物復合固態電解質優勢明顯.7 1.3 氧化物+聚合物復合固態技術難點迎突破.10 2.復合固態電解質實驗室研究達量產標準.12 2.1 復合電解質制備方法迎創新.12 2.2 復
10、合固態電解質形態改進可顯著提升性能.17 3.氧化物+聚合物復合固態產業化進程加速.20 3.1 聚合物產業化進展快,氧化物技術積累雄厚.20 3.2 復合固態 2027 年有望迎產業化拐點.22 4.投資建議:關注前瞻布局復合固態路線企業.23 5.風險提示.23 圖表目錄 圖表 1:液態電池與全固態電池結構示意圖.5 圖表 2:固態電池所面臨的不同穩定性問題.6 圖表 3:聚合物固態電池的主要挑戰.7 圖表 4:不同類別固態電解質主要特征的比較.8 圖表 5:PEO 聚合物中離子傳輸機制.8 圖表 6:不同類別固態電解質主要特征的比較.9 圖表 7:氧化物/聚合物復合固態電解質優勢.10
11、圖表 8:聚合物復合固態電解質潛在研究方向以降低界面阻抗.11 圖表 9:聚合物/氧化物固態電解質物理制備過程與方法.13 圖表 10:聚合物/氧化物固態電解質化學制備過程與方法.14 圖表 11:LLZTO+PVDF 復合固態電解質(CSEs)的制備流程示意圖.14 圖表 12:不同維度與排列方式填料在復合聚合物電解質中的結構示意圖.16 圖表 13:3D 打印技術產生的原理圖.16 圖表 14:不同填料類型(惰性 vs 活性)及極性溶劑添加對鋰離子遷移的影響 17 圖表 15:復合固態電解質中的主要改性策略.18 圖表 16:復合固態電解質體系性能參數表.20 圖表 17:生產氧化物和聚合
12、物固態電解質原材料廠商進展.20 圖表 18:氧化物固態電解質企業進展.21 圖表 19:聚合物固態電解質企業進展.21 圖表 20:氧化物+聚合物復合固態電解質企業進展.22 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 5/24 行業研究|行業深度研究 1.氧化物+聚合物復合固態為重點研發路徑之一 1.1 固態電池量產條件嚴苛 固態電解質固態電解質相較液態電解液相較液態電解液優勢明顯。優勢明顯。目前使用的鋰電池液態電解液存在泄漏、揮發、易燃或爆炸的風險。此外,液體電解液由于低電化學窗口特性導致選擇正極材料受限,同時負極持續生長的固態電解質界面(SEI)會影響電池庫倫效率,且能量密度存在上限,因此發展固態電
13、解質成為當前主流方向。固態電解質具有高穩定性、寬電化學窗口、低易燃性,高能量密度等優點。圖表圖表1:液態電池與全固態電池結構示意圖液態電池與全固態電池結構示意圖 資料來源:為全固態鋰電池“正名”許曉雄等,國聯民生證券研究所 實現固態電解質從實驗室研究到產業化量產,需要滿足以下幾項關鍵指標:實現固態電解質從實驗室研究到產業化量產,需要滿足以下幾項關鍵指標:(1)高室溫離子電導率:離子電導率是衡量固態電解質傳導能力的核心指標,直接影響電池的倍率性能和能量效率。離子電導率通常要求大于 10S/cm,以滿足動力電池的倍率性能需求,甚至在室溫下提升至10-2-10-3S/cm以達到液態電解質水平。(2)
14、高鋰離子遷移數(Li):高鋰離子遷移數可提高電解質的離子遷移能力,使其在低電導率下也可實現快速離子傳輸。同時高離子遷移數可降低電解質濃差極化,幫助抑制鋰枝晶的生長,提高鋰負極的循環壽命。Li遷移數越接近 1,表示體系中幾乎只有 Li在遷移,可有效降低電池內阻并提升循環穩定性。大多數情況下,固態聚合物 Li遷移數一般低于 0.5。無機固態電解質中只有一種類型的離子能自由移 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 6/24 行業研究|行業深度研究 動,因此具有極高的離子遷移數,理想條件下,其離子遷移數為 1。(3)寬電化學窗口:為保證電池的穩定和可逆性,電解質還原電勢應低于鋰金屬負極,氧化電勢應高于正極處鋰
15、離子嵌入電勢。兩者差值為電化學窗口,理想電化學窗口應大于 4.5V 以獲得更好的界面穩定性,并匹配高電壓正極材料,提升能量密度。寬電化學窗口有助于防止電解質在高電壓下氧化或分解,提高整個電池的工作電壓范圍。(4)良好的機械強度:機械強度關系到電解質能否有效抑制鋰枝晶刺穿,尤其在使用金屬鋰負極時。陶瓷電解質剛性強但脆性大,聚合物柔軟但強度低。復合體系如引入 3D 無機骨架(如 LLZO)或芳綸納米纖維支撐網,能顯著提升整體的力學模量和熱穩定性。(5)良好的熱穩定性:材料在電池工作溫度范圍內必須具備熱不分解、結構不塌陷的能力,避免高溫下引發電解質變性和安全事故。具備良好的熱穩定性保證了電池在極端環
16、境下(如過熱,過充)仍能安全使用。圖表圖表2:固態電池固態電池所面臨的不同穩定性問題所面臨的不同穩定性問題 資料來源:Challenges and Advancements in All-Solid-State Battery Technology for Electric VehiclesRajesh Shah et al.,國聯民生證券研究所(5)良好的界面兼容性:界面問題是固態電解質商業化最大障礙之一。無機電解質與金屬鋰或高電壓正極間易發生副反應或接觸不良,導致阻抗升高、容量快速衰減。聚合物具有良好的界面潤濕性,但電導率差。因此,復合結構中的界面優化手段尤為關鍵,如引入硅烷偶聯劑、離子液
17、體、表面接枝或構建穩定的界面化學層。合理的界面設計可顯著降低界面阻抗并提升循環壽命。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 7/24 行業研究|行業深度研究 圖表圖表3:聚合物固態電池的主要挑戰聚合物固態電池的主要挑戰 資料來源:Polymer-Based Solid Electrolytes:Material Selection,Design,and ApplicationGuan Xi et al.,國聯民生證券研究所 1.2 氧化物+聚合物復合固態電解質優勢明顯 目前主流的固態電解質主要包含有機目前主流的固態電解質主要包含有機固態固態電解質電解質、無機無機固態固態電解質電解質以及復合電以及復合電解
18、質解質。有機電解質主要由聚合物構成,包含聚環氧乙烷(PEO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)、聚碳酸亞乙酯(PEC)以及 PEO 的衍生物。無機固態電解質主要有氧化物和硫化物組成。氧化物固態電解質包含石榴石型陶瓷鋰鑭鋯氧(LLZO)、鈣鈦礦型陶瓷鋰鑭鉭氧(LLTO)、混合聚陰離子固體(NASICON)型陶瓷 包括磷酸鈦鋁鋰(LATP)、磷酸鋁鍺鋰(LAGP)、氧化鋁(Al2O3)、鋁酸鋰(LiAlO2)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、釔摻雜的氧化鋯(YSZ)、鈦酸鋇(BaTiO3)等。硫化物固態電解質主要包含 LGPS
19、等。復合固態電解質則是將有機-無機電解質進行復合組成。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 8/24 行業研究|行業深度研究 圖表圖表4:不同類別固態電解質主要特征的比較不同類別固態電解質主要特征的比較 資料來源:Hybrid electrolytes for solid-state lithium batteries:Challenges,progress,and prospectsTrang Thi Vu et al.,國聯民生證券研究所 聚合物電解質聚合物電解質根據其結構和組成根據其結構和組成可可分為固態聚合物電解質(分為固態聚合物電解質(SPEsSPEs)、凝膠聚合物)、凝膠聚合物電解質(電解
20、質(GPEsGPEs)、復合聚合物電解質()、復合聚合物電解質(CPEsCPEs)、單離子導體聚合物電解質、離子液體聚)、單離子導體聚合物電解質、離子液體聚合物電解質等類型。合物電解質等類型。固態聚合物電解質通常依靠聚合物鏈段運動傳導離子;凝膠聚合物電解質則是通過聚合物網絡包裹液態電解質形成的半固態體系;復合聚合物電解復合聚合物電解質在聚合物中引入無機填料以提升機械強度和離子導電性;質在聚合物中引入無機填料以提升機械強度和離子導電性;單離子導體聚合物通過化學結構設計實現僅陽離子遷移,提高電化學穩定性;離子液體聚合物電解質則通過引入離子液體以增強高溫穩定性和電導率。圖表圖表5:P PEOEO 聚
21、合物中離子傳輸機制聚合物中離子傳輸機制 資料來源:無機惰性填料復合固態電解質的研究進展劉海軍等,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 9/24 行業研究|行業深度研究 復合電解質有望實現性能與成本平衡。復合電解質有望實現性能與成本平衡。單一電解質存在力學性能不足或成本高昂,如氧化物中 LLTO 在空氣中穩定但對金屬鋰不穩定,而 LLZO 對空氣不穩定但對金屬鋰穩定,其次無論氧化物還是硫化物,本身具有高剛性和脆性,給電解質制備帶來不便;聚合物一般離子電導率較低,鋰離子遷移數較低且具有較差的熱穩定性和電化學穩定性制約了其實際應用。復合電解質復合電解質既能保持聚合物的柔韌性,使界面擁有更
22、既能保持聚合物的柔韌性,使界面擁有更好的潤濕性,也具有金屬氧化物的機械強度,可好的潤濕性,也具有金屬氧化物的機械強度,可一定程度一定程度抑制鋰枝晶的生長,在一定抑制鋰枝晶的生長,在一定程度上提高電導率和電化學穩定性,程度上提高電導率和電化學穩定性,有望率先有望率先實現實現突破。突破。圖表圖表6:不同類別固態電解質主要特征的比較不同類別固態電解質主要特征的比較 資料來源:Challenges in Speeding Up Solid-state Battery DevelopmentJrgen Janek et al.,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 10/24 行業研究|行業
23、深度研究 圖表圖表7:氧化物氧化物/聚合物復合固態電解質優勢聚合物復合固態電解質優勢 資料來源:Insights into tailoring composite solid polymer electrolytes for solid-state lithium batteriesAn-Giang Nguyen,國聯民生證券研究所 1.3 氧化物+聚合物復合固態技術難點迎突破 鋰氧化物/聚合物復合固態電解質因兼具氧化物的高機械強度與聚合物的柔性界面接觸優勢,正加速邁向產業化。然而,鋰氧化物+聚合物復合固態電解質的性能突破和發展關鍵在于降低填料降低填料/聚合物界面阻抗聚合物界面阻抗和解決鋰枝晶
24、生長解決鋰枝晶生長的問題的問題。(1)填料填料/聚合物界面阻抗:聚合物界面阻抗:界面阻抗高主要源于無機填料與聚合物之間的相容性差,導致界面處電荷傳輸受阻。例如,在對稱電池 Li|LATP|Li 中,由于界面接觸不良,界面阻抗高達 3500(60C),顯著限制了鋰離子的跨界面遷移。為降低界面阻抗,目前已有兩類有效手段:請務必閱讀報告末頁的重要聲明 11/24 行業研究|行業深度研究 表面改性表面改性技術技術:通過酸處理或納米涂層方法可顯著降低界面阻抗。2019 年,Sun 等人通過使用鹽酸對 LLZTO 電解質進行處理,成功去除其表面 LiCO 雜質層,顯著改善了金屬鋰與 LLZO 的接觸,將界
25、面電阻降低至 26 cm,并使得對稱電池在 0.2 mA/cm 電流密度下能夠穩定循環 700 小時。此外,通過在 LLZO 與正極材料界面引入 LiPO涂層,可顯著改善界面相容性,提升鋰離子傳輸通道連續性。原位聚合原位聚合技術技術:通過在無機填料分布體系中直接引發聚合反應,使聚合物鏈在填料表面或其三維骨架中“原位生長”,構建出分子級結合的交聯網絡結構。這種“界面內生成”的方式顯著提升了聚合物與填料之間的潤濕性和化學耦合程度,有效減少了界面空隙和微孔,從根本上抑制了傳統物理共混中常見的高界面阻抗問題。如在對稱電池 Li|LATP|Li 中,引入聚合物基復合層后可將該阻抗降至約 158 ,有效改
26、善界面性能。圖表圖表8:聚合物聚合物復合固態復合固態電解質潛在研究方向電解質潛在研究方向以降低界面阻抗以降低界面阻抗 資料來源:Filler-Integrated Composite Polymer Electrolyte for Solid-State Lithium Batteries Shuailei Liu,國聯民生證券研究所(2)鋰枝晶鋰枝晶生長生長問題問題:由于鋰金屬對于電解質不穩定,易與電解質反應生成 SEI膜,鋰枝晶不斷生長最終刺穿隔膜到達電池正極,引發短路、熱失控等。目前主要采用引入液體添加劑、固定化柔性陰離子、構筑夾心電解質、設計分層電解質引入液體添加劑、固定化柔性陰離子、
27、構筑夾心電解質、設計分層電解質等抑制鋰 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 12/24 行業研究|行業深度研究 枝晶生長。引入液體添加劑引入液體添加劑:液體添加劑(如 FEC、LiNO 等)常用于改善鋰金屬與聚合物電解質之間的界面潤濕性與電化學穩定性。添加劑在鋰表面可原位形成富含 LiF 的穩定 SEI 膜,能有效抑制界面局部電場不均與枝晶根部的應力集中,進而降低枝晶生長驅動力。固定化柔性陰離子固定化柔性陰離子:通過將柔性陰離子(如 TFSI)固定于無機骨架表面,能夠在分子尺度上引導離子分布并構建空間靜電屏蔽,減弱鋰離子沉積過程中的電場集中現象。例如,將 TFSI 錨定于 LLZTO 陶瓷表面,在引
28、導 Li 遷移的同時顯著提高了界面電解質的空間均勻性,從而延緩枝晶的萌生與生長。構筑夾心電解質構筑夾心電解質:通過將剛性陶瓷骨架(如 3D LLTO)嵌入柔性聚合物基體(如 PEO),可形成“夾心型”雙連續網絡結構,實現力學支撐與離子導通的協同增強。該結構一方面提升了膜體模量,有效阻擋枝晶穿透,另一方面增強了鋰離子傳導連續性,從根本上延緩枝晶在電解質中的貫穿行為。設計分層電解質設計分層電解質:分層電解質通常采用上層構建柔性富鋰相、下層引入剛性陶瓷或高模量基體的方式,實現空間上對枝晶誘導路徑的主動引導與物理隔離。研究中顯示,在 LLZTO/PEO 基體系中構建頂部導鋰/底部阻枝晶的梯度膜層,在維
29、持高導電性能的同時顯著提升了抗枝晶能力,循環電壓平臺穩定,表面未觀察到枝晶穿透現象。2.復合固態電解質實驗室研究達量產標準 2.1 復合電解質制備方法迎創新 在固態電解質的早期制備中,傳統的球磨混合與熱壓成型等工藝因其流程簡單、設備通用而被廣泛采用。然而,這些方法在實際應用中逐漸暴露出諸多局限:球磨工藝存在填料團聚和分散不均的問題,難以實現微觀界面的精細調控;熱壓法雖能提升致密性,但能耗高、操作復雜且易造成聚合物流動性損失。隨著新一代高性能復合電解質材料的提出,研究者逐步將目光轉向結構更可控、界面更友好的制備手段,發展出包括溶液共混、原位聚合、靜電紡絲、3D 打印等在內的多種物理法、化學法與創
30、新設計方法,有效推動了聚合物基復合電解質從實驗室走向工程化應用的進程。聚合物基復合固態電解質(聚合物基復合固態電解質(CSEsCSEs)主要制備方法有物理方法和化學方法)主要制備方法有物理方法和化學方法以及以及新新興創新型制備興創新型制備方法方法。物理方法主要包括溶液共混、粉體混合和熔融共混等技術,操作 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 13/24 行業研究|行業深度研究 簡便、設備要求低、易于規?;茝V。在此過程中,無機氧化物填料(如 LLZO、LATP、SiO)作為惰性增強相,均勻分散于聚合物基體中,從而提升其力學性能與離子導電性。溶液共混法是目前最廣泛應用物理混合方法,其優勢在于工藝成熟、成
31、膜質量好且厚度可控;缺點是溶劑殘留會影響電解質性能。此外,物理方法制備的復合電解質由于缺乏化學鍵連接,填料與聚合物之間界面相容性較差,可能形成高阻抗界面,限制鋰離子在界面處的高效遷移。溶液共混法根據溶劑體系的不同可分為水相法和有機相法。水相法使用去離子水或醇類等綠色溶劑,將水溶性聚合物(如 PVA、CMC)與鋰鹽及無機填料混合,通常配合流延或刮涂技術在較低溫度下干燥成膜,具有環保、低成本的優勢,適用于對水穩定性較好的材料體系。然而,其應用受限于聚合物和鋰鹽在水中的溶解性及某些填料的水敏感性。相比之下,有機相法采用 NMP、DMF 等極性有機溶劑,可有效溶解PEO、PVDF-HFP 等主流聚合物
32、,并實現 LLZO、LATP 等填料的均勻分散。該方法具有更高的成膜致密性和更廣的材料適配性,但存在溶劑殘留、電化學穩定性下降和成本增加等問題。因此,在具體應用中,水相法適合環境友好型低溫制膜體系,而有機相法則更適合對成膜質量與性能要求較高的高性能復合電解質構建。圖表圖表9:聚合物聚合物/氧化物固態電解質物理制備過程與方法氧化物固態電解質物理制備過程與方法 溶液共混溶液共混 粉體混合粉體混合(熱壓法)(熱壓法)熔融共混熔融共混 過程 將聚合物(如 PEO)溶解在揮發性有機溶劑(如乙腈、NMP)中,加入鋰鹽(LiTFSI等)和無機填料(如 LLZO、LATP、SiO),高速攪拌 12 小時以上,
33、獲得均勻溶液;再通過流延、旋涂或刮涂成膜,置于 6080C 烘箱中干燥 24 小時以上以去除溶劑。將聚合物粉末與預處理后的無機填料(球磨或干燥除水)和鋰鹽按照質量比混合,使用高速剪切機或球磨機進行干法均勻混合,再經過熱壓(80120C,20 MPa)或冷壓成型成膜,可后續進行熱處理促進結合。聚合物(如 PEO、PVDF-HFP)和鋰鹽、無機填料在 180C 左右熔融下共混,通過攪拌器充分混合(3060 分鐘),熔融均勻后冷卻于惰性氣氛中成膜。適用于熱穩定性高的聚合物體系。常用無機填料 LLZO,LATP,SiO 優點 工藝成熟,操作簡便,常溫成膜;膜厚可控,適配多種聚合物/填料體系;成膜均勻性
34、較好,適合批量成型 無需使用溶劑,環保且易于規?;?;混合均勻度高,便于控制組分比例;熱壓/冷壓適配性強,可形成致密膜層 無溶劑過程,綠色環保;聚合物流動性好,有助于填料分散;膜層致密,機械強度高,適用于熱穩定體系(如 PVDF)缺點 有機溶劑殘留影響電化學穩定性;無機填料易團聚,界面接觸差,易形成高阻抗;需長時間干燥、耗能較高 粉體間界面結合力弱,缺乏化學連接;壓制過程對聚合物體系要求高(熱穩定/彈性);成膜一致性受限,易產生缺陷 高溫操作需惰性氣氛保護,設備要求高;熔融溫度高,聚合物種類受限;柔性與離子傳導性下降,存在鏈段重排或結晶度上升問題 資料來源:鋰固態電池無機/有機復合電解質的制備及
35、性能研究王玉瑩等,固態鈉離子電池用 PEO 基聚合物固體電解質趙蘭清等,國聯民生證券研究所 原位聚合法是目前最具產業化前景的化學制備方法。原位聚合法是目前最具產業化前景的化學制備方法?;瘜W復合法通過引發聚合反應或構建化學鍵合界面(如硅烷偶聯、表面接枝、原位聚合等),可實現無機填料與聚合物之間的協同作用?;瘜W方法主要包含原位聚合法、溶膠-凝膠法、化學氣相 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 14/24 行業研究|行業深度研究 沉積法?;瘜W方法制備的復合電解質不僅能改善界面結合強度,形成連續且穩定的鋰離子遷移通道,還能提升體系整體的電化學穩定性與循環性能。例如,原位聚合技術主要是將聚合物單體、鋰鹽和氧化
36、物前驅體混合后,在電池組裝過程中或者之后引發聚合反應,形成三維網絡結構復合電解質。該方法可使聚合物鏈在無機框架中“生長”,顯著降低界面阻抗,在實際電池中表現出更優的倍率性能與壽命。圖表圖表10:聚合物聚合物/氧化物固態電解質化學制備過程與方法氧化物固態電解質化學制備過程與方法 原位聚合法原位聚合法 溶膠溶膠-凝膠法凝膠法 化學氣相沉積法化學氣相沉積法 過程 先將聚合物單體(如 PEGA、PUA)、鋰鹽(如 LiTFSI)、無機填料(如 LLZO 納米粉)與光或熱引發劑(如Irgacure 184)混合形成前驅溶液,注入電極片或模具間隙中;隨后在電池組裝后通過 UV 照射或加熱(6080C)進行
37、聚合反應,原位形成三維交聯結構復合電解質,確保電極-電解質緊密貼合。將金屬有機前驅體(如鈦酸異丙酯Ti(OCH(CH))和鋰鹽溶于無水乙醇,滴加少量去離子水和酸性催化劑(如醋酸)使其在攪拌下水解縮合,同時加入聚合物溶液(如PEO、PVDF)共混,形成均一溶膠;該溶液在常溫下老化,再在 60150C 干燥處理得到無機-有機復合固態電解質膜。將惰性氣體(如 Ar)攜帶金屬有機蒸汽在反應腔中與聚合物基體(如 PEO、PVDF)或其復合體系接觸,在高溫條件下誘導化學反應,使薄層無機材料在聚合物表面原子級沉積,形成包覆結構;此方法多用于界面調控和超薄改性膜構建。協同機制 聚合物鏈在無機納米骨架中交聯生長
38、,形成致密連續網絡結構,有效提升離子傳導路徑通暢。無機骨架通過共價鍵或氫鍵交聯于聚合物網絡,提升熱穩定性、界面完整性與整體機械強度。在聚合物表面形成均勻薄層保護膜,有效降低界面反應活性,提升界面穩定性與電化學性能。優點 聚合物鏈原位“生長”于無機骨架內,界面結合強;可形成三維交聯網絡結構,提升離子通道連續性;有利于電極與電解質緊密接觸,循環穩定性好??稍跍睾蜅l件下制備均勻復合網絡;形成共價或氫鍵結構,界面完整性好;有利于控制膜厚、提升熱穩定性與結構致密性??稍诰酆衔锉砻鏄嫿ㄔ蛹墴o機包覆層,精度高;有效抑制副反應、改善電化學穩定性;特別適合薄膜改性與界面保護。缺點 工藝復雜,對光/熱引發劑、固
39、化條件敏感;聚合反應需在裝配中進行,易受環境干擾;成膜過程不可逆,不易返工。溶液體系敏感,水解與縮合反應速率難控;膜體干燥過程可能產生孔洞、裂紋等缺陷;剩余前驅體易影響電化學性能。工藝溫度高,對聚合物體系要求高;設備復雜、成本高;常用于表面修飾,難以用于整體膜的制備。資料來源:鋰固態電池無機/有機復合電解質的制備及性能研究王玉瑩等,A Review on the Ionic Conductivity and Mechanical Properties of Composite Polymer Electrolytes for Lithium BatteriesYu Fu et al.,鋰氧化物
40、陶瓷/聚合物復合固態電解質的設計應用研究劉洋等,溫度介導的引發式化學氣相沉積環硅氧烷聚合物薄膜結構轉化杜偉偉等,國聯民生證券研究所 圖表圖表11:L LLZTO+PVDFLZTO+PVDF 復合固態電解質(復合固態電解質(CSEsCSEs)的制備流程示意圖)的制備流程示意圖 資料來源:鋰氧化物陶瓷/聚合物復合固態電解質的設計應用研究劉洋等,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 15/24 行業研究|行業深度研究 化學復合方法具有更優的界面調控能力和更強的結構穩定性,尤其適用于對導電性、界面阻抗和長期循環要求較高的高能量密度電池系統,但其工藝復雜性更高,原材料與工藝控制要求更嚴格。在
41、實際應用中,往往結合兩者優點,發展“物理發展“物理+化化學”協同復合制備方法,可學”協同復合制備方法,可在保證制備效率的同時實現界面性能優化。在保證制備效率的同時實現界面性能優化。王玉瑩團隊采用溶液澆鑄結合原位光引發聚合的路徑,在保證膜層均勻性的同時,通過交聯反應構建了穩定的三維網絡結構,有效增強了聚合物與填料間的界面結合,顯著降低界面阻抗并提升離子電導率。該策略充分發揮了“物理成膜+化學交聯”的協同優勢,為高性能復合電解質的工程化提供了新思路。為提升聚合物基復合固態電解質的機械強度與離子導電性,不同維度的無機填料被發現,根據其幾何形貌與構型特征,通常將填料分為以下四類:0D0D 填料填料:如
42、 LLZO、LAGP、SiO、TiO等納米顆粒,具有高比表面積,分散性好,可增強機械強度并提供鋰離子“跳躍點”,但易團聚、界面不連續,限制離子連續遷移路徑的構建。1D1D 填料:填料:如 LLTO 納米線、LATP 納米棒、碳納米管(CNT)等,具有較高縱橫比,可構建方向性的離子通道結構,提升離子遷移率,改善填料在聚合物中的分布與連接性。2D2D 填料:填料:如 BN、MXene、石墨烯氧化物(GO)等片層材料,能提供較大的界面接觸面積,阻隔枝晶生長,并通過層間調控形成二維離子遷移通道,但易發生堆疊影響性能。3D3D 填料:填料:如靜電紡絲構建的 LLZO 納米纖維網絡、冰模板法制備的陶瓷骨架
43、、3D 打印結構等,因具備三維互聯、連續導鋰通道與結構支撐功能,成為當前最具前景的增強填料類型之一,常用于高性能復合電解質中構建“骨架-基體”型網絡結構。填料填料 3D3D 結構設計結構設計大大提升復合電解質性能。大大提升復合電解質性能。0D 納米顆粒易團聚且難以構建連續離子通道;1D 納米線雖具方向性,但排列受限,通道不易貫通;2D 片層材料如 MXene和 GO 界面覆蓋性強,卻易發生堆疊,阻礙垂直離子遷移。相比之下,3D 結構可提供多維互聯通道,顯著降低界面阻抗、增強力學支撐,是當前提升電解質綜合性能的關鍵填料類型。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 16/24 行業研究|行業深度研究 圖表圖
44、表12:不同維度與排列方式填料在復合聚合物電解質中的結構示意圖不同維度與排列方式填料在復合聚合物電解質中的結構示意圖 資料來源:Insights into tailoring composite solid polymer electrolytes for solid-state lithium batteriesNguyen et al.,國聯民生證券研究所 新興創新型制備方法新興創新型制備方法主要包括主要包括靜電紡絲、靜電紡絲、3D3D 打印與冰模板法打印與冰模板法。其中,靜電紡絲技術通過高電壓場驅動前驅體溶液形成連續納米纖維,能夠構建出具有高比表面積和多孔結構的三維互穿網絡,廣泛應用于
45、PEO/LLZO 類復合電解質中。3D 打印技術則依托計算建模與逐層沉積工藝,可實現對填料空間構型、通道方向及微尺度結構的精準控制,適用于復雜陶瓷骨架的快速制造。冰模板法利用冰晶定向生長作為結構導向,通過冷凍干燥獲得具有高度取向孔道的無機多孔網絡,為構建輕質、高強度 3D 填料提供了新思路。這些方法為 3D 填料的形貌可控性和功能集成化提供了堅實基礎,推動了復合固態電解質性能的持續提升。圖表圖表13:3D 3D 打印打印技術產生的原理圖技術產生的原理圖 資料來源:Insights into tailoring composite solid polymer electrolytes for s
46、olid-state lithium batteriesNguyen et al.,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 17/24 行業研究|行業深度研究 2.2 復合固態電解質形態改進可顯著提升性能 在聚合物基復合固態電解質中,所引入的無機填料通??煞譃閮深悾憾栊蕴盍虾突钚蕴盍?。二者在提升鋰離子電導率方面的作用機制存在顯著差異。惰性填料惰性填料(如 SiO、AlO等)本身不具備鋰離子傳導功能,主要通過抑制聚合物結晶、增加非晶相比例,來間接提高鋰鹽的解離度和鋰離子的遷移能力。但由于其不參與實際的鋰離子傳輸過程,因此在高負載下可能出現界面脫粘、離子通道不連續等問題,整體增強效果受限
47、。相比之下,活性填料活性填料(如 LLZO、LATP 等)不僅自身具備高鋰離子電導率,還能與聚合物基體形成互穿網絡結構或空間導通路徑,構建“聚合物-填料協同導通體系”。這類體系可在多個尺度上為鋰離子提供高效遷移通道,從而顯著提升復合電解質的室溫電導率與循環性能。為進一步優化填料-聚合物之間的界面相容性與電荷轉移效率,常引入極性溶劑、親鋰基團(如 SCN)、硅烷偶聯劑或進行表面接枝改性等,這些措施有助于增強鋰鹽解離能力、降低界面阻抗,并實現鋰離子的定向高效遷移,從而推動復合固態電解質在高性能鋰電池中的實際應用。圖表圖表14:不同填料類型(惰性不同填料類型(惰性 vs vs 活性)及極性溶劑添加對
48、鋰離子遷移的影響活性)及極性溶劑添加對鋰離子遷移的影響 資料來源:Research progress on interfacial problems and solid-state electrolytes in lithium batteriesZhongliang Xiao et al.,國聯民生證券研究所 注:(a)(d)惰性填料中的離子遷移;(b)(e)活化填料中的離子遷移;(c)(f)極性溶劑對離子遷移的影響 優化復合電解質性能可通過改變多個材料和工藝變量:填料/聚合物比例:兩者比例需在導電性與柔韌性間取平衡。但隨著不同復合固 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 18/24 行業研究|行業
49、深度研究 態電解質的材料、結構等不盡相同,最佳的無機填料濃度也有很大的變化范圍。比例過低導電性不夠,比例過高則易脆裂。填料種類與尺寸:在抑制鋰枝晶方面 LLZO 優于 LATP;粒徑越?。{米級)比表面積越大,利于構建連續離子路徑,但需避免團聚。分布方式與結構設計:采用 3D 骨架(如 LLZTO 網絡)能顯著提升離子通量與力學性能;對比球磨-涂覆復合方式,結構有序性提升能有效降低界面阻抗。添加劑調控:如鋰鹽(LiTFSI)提升載流子濃度,增塑劑(EC/DMC)改善鏈段運動;此外,添加界面修飾劑如 LiN、AlO等能增強與金屬鋰的界面兼容性,抑制副反應。以上因素應協同調控,目標是實現高離子電導
50、率、高遷移數、低界面阻抗與優異的機械韌性。圖表圖表15:復合固態電解質中的主要改性策略復合固態電解質中的主要改性策略 資料來源:Research progress on interfacial problems and solid-state electrolytes in lithium batteriesZhongliang Xiao et al.,國聯民生證券研究所 2020 年,Xi 等人采用靜電紡絲與高溫處理構建了 LLZO 納米纖維網絡,并與 PEO-LiTFSI 聚合物復合,形成三維互穿結構的自支撐復合電解質膜。該材料體系兼具聚合物柔性與陶瓷剛性,構建了連續導鋰通道,在室溫下實現
51、了約 1.12 10 S/cm的離子電導率,并展現出高達 6.0 V 的電化學穩定性。2022 年,武漢理工大學聯合華中科技大學等提出了一種基于靜電紡絲構建 LLZO 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 19/24 行業研究|行業深度研究 納米纖維網絡的增強策略。通過將 LLZO 納米纖維均勻分布于 PEO 基體中,構建三維互穿網絡結構,不僅可顯著提升鋰離子傳輸通道的連貫性,也增強了電解質膜的力學性能與界面穩定性,所得復合電解質在室溫下實現了約 2.39 10 S/cm 的離子電導率,并成功應用于軟包電池中,表現出優異的循環穩定性與枝晶抑制能力。2022 年,Liu 等通過將 Nb 摻雜的 LLZO
52、(LLZNO)引入 PEO 基聚合物電解質中,構建出一種具有優異離子傳導性能的復合固態電解質(CPE)。該體系在 60C 下的離子電導率高達 1.4 10S/cm,遠高于常規未改性 LLZO 或 PEO 基體系。2023 年,浙江工業大學化工學院等通過采用靜電紡絲-熱壓協同策略,構建由芳綸納米纖維(ANF)與 LATP 陶瓷組成的三維連續網絡,并與 PEO 基體復合,顯著增強復合電解質的界面黏附性與離子通道連貫性。該復合體系在室溫下實現了高達該復合體系在室溫下實現了高達 1.36 1.36 1010 S/cmS/cm 的離子電導率的離子電導率,電化學窗口拓展至電化學窗口拓展至 4.8 V4.8
53、 V 以上以上,并在匹配并在匹配 NCMNCM 正極的實正極的實際際軟包電池中表現出優異的循環穩定性與鋰枝晶抑制能力軟包電池中表現出優異的循環穩定性與鋰枝晶抑制能力。L LLZO/LLZTOLZO/LLZTO 與與 P PEO/PVDFEO/PVDF 復合復合固態固態電解質廣受關注。電解質廣受關注。由于 LLZTO 具有摻雜鉭元素,因此成本較 LLZO 高,但 LLZTO 離子電導率較 LLZO 高;PVDF 相較于 PEO,其電化學性能、熱穩定性均較好,但成本較 PEO 昂貴。目前,這幾種有機+無機復合電解質均受到了廣泛關注。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 20/24 行業研究|行業深度研究
54、圖表圖表16:復合固態電解質體系性能參數表復合固態電解質體系性能參數表 體系 厚度(m)離子電導率(S/cm)能量密度(Wh/kg)比容量(mAh/kg)電化學窗口(V)DOL+LLZO 12.00 1.19 103 376 185.4 4.3 LLZOPVDF-HFP 50 1.02 103-5.0 PEO/LLZNO CPE-1.4 103 Aligned LLTO/PEO/LiTFSI 150 1.30 104-LLZO+PEO 29.00 3.50 104 246 144 5 LATP+PVDF-HFP-6.90 104-168 4.6 LLTO+PEO/PVDF 20.00 5.00
55、 104-152 4.9 PLE(PEO+LiTFSI+SiO)50.00 3.48 104-210 4.3 PVC/SN-LLZTO-2.10 104 506 174 4.9 PVDF/LLZTO 20.00 4.47 104 489.6 147.7 4.63 3D LLTO/PEO-5.00 104-152 4.6 資料來源:Polymer-Based Solid Electrolytes:Material Selection,Design,and ApplicationXi et al.,固態鈉離子電池用 PEO 基聚合物固體電解質趙蘭清等,Insights into Tailoring
56、 Composite Solid Polymer Electrolytes:Strategies toward Interface Optimization Wang et al.,國聯民生證券研究所 3.氧化物+聚合物復合固態產業化進程加速 3.1 聚合物產業化進展快,氧化物技術積累雄厚 L LLZOLZO 材料布局企業較多材料布局企業較多。在氧化物材料 LLZO 與 LLZTO 方面,國內主要有贛鋒鋰業、上海洗霸、金龍羽、東方鋯業、三祥新材企業布局,其中三祥新材在氧化物固態電解質領域取得顯著進展,三祥新材以自產氧化鋯為原料,成功合成了 LLZO 和 LLZTO等鋯基氧化物電解質粉體,并已向
57、下游客戶送樣進行固態電池組裝測試,相關中試生產線也在規劃建設中;上海洗霸具備量產純度達 99.99%的 LLZO;贛鋒鋰業 LLZO 材料用于自身固態電池研發,并每年向外部供應少量產品。在聚合物 PEO 材料方面,目前主要有奧克股份進行布局。圖表圖表17:生產氧化物和聚合物固態電解質原材料廠商進展生產氧化物和聚合物固態電解質原材料廠商進展 企業企業 材料材料 最新進展最新進展 贛鋒鋰業 LLZO 2025 年,贛鋒鋰業的 LLZO 電解質粉體產能主要用于自身固態電池研發與生產,并每年向外部供應少量產品。東風汽車與贛鋒鋰業合作開發的高比能固態電池已搭載于東風 E70 車型上。上海洗霸 LLZTO
58、 2023 年底,上海洗霸與中國科學院上海硅酸鹽研究所合作,通過 LLZTO 與聚丙烯腈(PAN)的配位作用,構建了 LLZTOPAN 包覆結構,用于水基漿料涂覆的功能化隔膜,為高比能鋰金屬電池提供了新的發展思路。上海洗霸 LLZO 2025 年 2 月研發出國內唯一量產純度達 99.99%的 LLZO 材料,適配氧化物路線固態電池。請務必閱讀報告末頁的重要聲明 21/24 行業研究|行業深度研究 金龍羽 LLZO 2025 年 4 月 2 日,公司發布總投資 12 億元擬在惠州新材料產業園內投資建設“固態電池關鍵材料量產線項目”。三祥新材 LLZO/LLZTO 2025 年,三祥新材近期在氧
59、化物固態電解質領域取得顯著進展。公司以自產氧化鋯為原料,成功合成了 LLZO 和 LLZTO 等鋯基氧化物電解質粉體,并已向下游客戶送樣進行固態電池組裝測試,相關中試生產線也在規劃建設中。奧克股份 PEO 2025 年,公司的固態電解質材料 PEO 目前仍處于應用開發階段,尚未商業化應用。資料來源:GGII,搜狐汽車,北京綠色智匯能源技術研究院,東方財富網,金龍羽公司公告,新浪科技,國聯民生證券研究所 氧化物氧化物固態電解質離子電導率和能量密度提升固態電解質離子電導率和能量密度提升。2025 年 3 月,鵬輝能源第一代氧化物全固態電池產品完成開發,能量密度目標達 300Wh/kg 以上,預計
60、2026 年實現批量生產;目前贛鋒鋰業氧化物固態電解質離子電導率可高達 1.7mS/cm;2025 年4 月 10 日,南都電源發布離子電導率高達 10-3S/cm 的氧化物儲能固態電池。圖表圖表18:氧化物氧化物固態電解質固態電解質企業進展企業進展 企業企業 路線路線 最新進展最新進展 贛鋒鋰業 氧化物 氧化物固體電解質(LLZO 及 LATP)室溫離子電導率分別可達 1.7mS/cm 和 1.4mS/cm。聚合物基固態電解質膜則實現了 5V 耐高壓和低于30 微米厚度。貝特瑞 氧化物 2024 年已經開始噸級出貨,產品室溫離子總電導率達到5 104mS/cm 以上。鵬輝能源 氧化物 202
61、5 年 3 月 17 日,第一代全固態電池產品完成開發,采用氧化物技術路線,通過優化電解質層設計,提出三明治結構方案改善界面接觸問題,能量密度目標今年提升至 300Wh/kg 以上,預計 2026 年正式建立產線并批量生產。金龍羽 氧化物 2025 年 4 月公司公告擬在惠州投資建設固態電池關鍵材料量產線項目,建設周期預計 12 個月,不超過三年。南都電源 氧化物 2025 年 4 月 10 日發布 783Ah 超大容量儲能固態電池,該電解質電導率高達 10-3S/cm。上海洗霸 氧化物 鋰離子電池氧化物固態電解質(LLZTO)粉體已建成產能 20 噸/年(上海松江)。中汽創智 氧化物 已具備
62、電解質的公斤級制備能力,室溫離子電導率達到 0.7-1.0mS/cm。資料來源:高工鋰電,貝特瑞公司公告,新華網,金龍羽公司公告,中國化工信息網,艾邦鋰電網,中汽創智官網,國聯民生證券研究所 冠盛東馳聚合物固態進展較快冠盛東馳聚合物固態進展較快。聚合物固態電解質目前主要有寧德時代、衛藍新能源、太藍新能源、贛鋒鋰業、冠盛東馳布局。冠盛東馳聚合物固態 2024 年已實現小批量交付客戶,預計 2026 年下半年大規模投產,一期產能達 2GWh;贛鋒鋰業的聚合物電解質室溫電導率達到 0.5mS/cm 以上,顯示出良好的離子傳輸性能;太藍新能源聚合物固態預計 2026 年實現裝車驗證,并于 2027 年
63、實現批量生產。圖表圖表19:聚合物固態電解質企業進展聚合物固態電解質企業進展 企業企業 技術路線技術路線 最新進展最新進展 寧德時代 聚合物 2023 年 4 月 19 日,寧德時代發布了凝聚態電池,單體能量密度最高可達 500Wh/kg,兼具高比能和高安全的特性;預計 2027 年小規模量產全固態電池;2025 年 3 月,寧德時代已建成全固態電池中試生產線,正進行工藝優化與產品驗證,若能在這一階段解決安全和性能難題,接下來就能進入生產技術探索階段。衛藍新能源 聚合物 2025 年,衛藍新能源與華友鈷業子公司天津巴莫簽署戰略協議,優先采用富鋰錳基等材料,推動聚合物基固態電池的研發與量產。贛鋒
64、鋰業 聚合物 2024 年實現半固態電池裝車,室溫電導率達到 0.5mS/cm,厚度低于 30m。冠盛東馳 聚合物 預計 2026 年下半年大規模投產,一期產能達 2GWh。資料來源:中國經濟網,上海證券報,鳳凰網財經,贛鋒鋰業公司公告,冠盛股份公司公告,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 22/24 行業研究|行業深度研究 3.2 復合固態 2027 年有望迎產業化拐點 太藍新能源研發階段能量密度較高,冠盛股份產業化進展較快。太藍新能源研發階段能量密度較高,冠盛股份產業化進展較快。氧化物+聚合物復合固態發展正在提速,目前采用氧化物+聚合物進行復合全固態研發廠商有上汽清陶、冠盛股
65、份、孚能科技、中創新航、輝能科技和太藍新能源;衛藍新能源、蜂巢能源及國軒高科實現了復合半固態,但全固態仍采用硫化物或鹵化物路線。冠盛股份氧化物冠盛股份氧化物+聚合物復合固態電池能量密度可達聚合物復合固態電池能量密度可達 4 450W50Wh h/kgkg。太藍新能源研究出世界首塊車規級 120Ah 氧化物+聚合物復合固態電池,能量密度達 720Wh/kg,預計2025 年完成原型驗證和體系開發、2026 年通過小批量生產持續驗證、2027 年實現批量生產和新能源汽車示范應用;上汽清陶采用氧化物+聚合物復合路線,目前半固態已上車智己 L6,能量密度達 368 Wh/kg,預計 2026 年全固態
66、將量產,能量密度超 400 Wh/kg,2027 年將提升至 500 Wh/kg。圖表圖表20:氧化物氧化物+聚合物復合固態電解質企業進展聚合物復合固態電解質企業進展 企業名稱企業名稱 技術路線技術路線 量產量產能量密度能量密度 產業化進展產業化進展 上汽清陶 氧化物+聚合物 500Wh/kg 上汽清陶在固態電池研發中采用以氧化物為主、添加聚合物形成的復合電解質(IPC),全固態預計 2026 年實現量產,能量密度超 400 Wh/kg,2027 年將提升至 500Wh/kg。孚能科技 氧化物+聚合物 400-500Wh/kg 公司采用聚合物/氧化物復合路線,全固態電池有望在 2027 年實現
67、小批量量產裝車。中創新航 氧化物+聚合物 400Wh/kg 半固態電池預計 2025 年量產,全固態電池預計 2027 年小批量裝車驗證。衛藍新能源 氧化物+聚合物 360Wh/kg 2026 年,衛藍新能源已實現半固態電池的量產,并通過針刺測試驗證其安全性。公司在北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博設有四大基地,規劃產能超過 100GWh,預計 2027 年實現全固態電池量產。輝能科技 氧化物+聚合物 480Wh/kg 2024 年固態能量密度提升至 350-390 Wh/kg,2025 年后逐步正負極采用富鋰錳基、鋰金屬/無負極替代,實現最高 480Wh/kg 能量密度。蜂巢能源 氧化物
68、+聚合物 目前已開發了第一二代果凍電池,二代果凍電池得到國際某知名 OEM 廠商高度好評,2024 年 7 月,公司發布氧化物+聚合物復合固態電解質專利。冠盛股份 氧化物+聚合物 450Wh/kg 2026 年,冠盛東馳將繼續推進固態電池和半固態電池的研發。溫州廠房預計 2026 年年中達產,年底部分投產。公司積極布局海外市場,已與歐盟主要客戶開展前期送樣和測試工作。太藍新能源 氧化物+聚合物 720Wh/kg 太藍新能源研究出世界首塊車規級 120Ah 氧化物+聚合物復合固態電池,能量密度達 720Wh/kg,預計 2025 年完成原型驗證和體系開發、2026 年通過小批量生產持續驗證、20
69、27 年實現批量生產和新能源汽車示范應用。國軒高科 氧化物+聚合物 360 Wh/kg 氧化物+聚合物半固態能量密度達 360 Wh/kg,配套車型實現續航里程超 1000km。資料來源:維科網,搜狐網,NE 時代,新浪財經,孚能科技公司公告,新華網,OFweek 鋰電網,衛藍新能源官網,固態電池 SSB,天眼查,艾邦鋰電,冠盛股份公司公告,冠盛股份公司官網,電池網,中國粉體網,鋰電前沿,北極星儲能網,國聯民生證券研究所 請務必閱讀報告末頁的重要聲明 23/24 行業研究|行業深度研究 4.投資建議:關注前瞻布局復合固態路線企業 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
70、望加速發展。因兼具氧化物的高機械強度與聚合物的柔性界面接觸優勢,氧化物+聚合物復合固態電池實驗室研究已達量產標準,正加速邁向產業化。我們建議關注積極布局氧化物+聚合物復合固態產業路線并取得相關進展的冠盛股份、三祥新材冠盛股份、三祥新材。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 24/24 行業研究|行業深度研究
71、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
72、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
73、 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
74、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
75、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
76、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,
77、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