電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度研究報(bào)告:固態(tài)電池鋰電革新升級(jí)半固態(tài)產(chǎn)業(yè)化前景可期_第1頁
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目 錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、固態(tài)電池:鋰次池的最終形態(tài) 6(一)態(tài)池備密度安性重勢(shì) 6(二)固尚成半固率量產(chǎn) 7二、產(chǎn)業(yè)化之路:力池半固態(tài)先行,消領(lǐng)多場(chǎng)景拓展 10(一)內(nèi)固電先產(chǎn)化 10(二)固電量需時(shí)日 12(三)3C碼無應(yīng)用景展 14三、固態(tài)電解質(zhì):態(tài)池的核心組件 16(一)態(tài)解為組件包聚物氧物與化三類型 16(二)合:具與低本與有線容度高 16(三)化:定出,合能秀 17(四)化:導(dǎo)對(duì)更,具性加工 18四、投資建議:中半態(tài)有望放量,固態(tài)解產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤娓?20(一)陶源 20(二)藍(lán)能源 21(三)龍羽 23(四)泰材 23(五)克份 23(六)特瑞 23(七)祥材 24(八)升技 24(九)百技 24五、風(fēng)險(xiǎn)提示 25圖表目錄圖表1 枝生穿SEI膜、膜 6圖表2 離電熱控致歷程 6圖表3 態(tài)離電結(jié)構(gòu)意圖 7圖表4 固電結(jié)示意圖 7圖表5 固電界接觸題大 7圖表6 固電示圖 8圖表7 態(tài)池半態(tài)電、固電對(duì)比 8圖表8 內(nèi)態(tài)池利申數(shù)量 10圖表9 巢源凍池凝電質(zhì) 10圖表10 寧時(shí)凝電池 10圖表國高半電池 圖表12 贛鋰固池 圖表13 國主電商半態(tài)品展 圖表14 國車搭固態(tài)池型展況 圖表15 QuantumScape氧化全態(tài)池 12圖表16 Ionicmaterials聚合全態(tài)包池 12圖表17 豐硫物態(tài)電池 13圖表18 三星SDI固池產(chǎn)化劃 13圖表19 三星SDI全電池案 14圖表20 全主廠固態(tài)池展 14圖表21 大御Mavic2搭載聚物池 15圖表22 聚物氧、硫物態(tài)解性對(duì)比 16圖表23 不類聚基體比 17圖表24 不類導(dǎo)鹽對(duì)比 17圖表25 不類氧電解對(duì)比 18圖表26 不類硫電解對(duì)比 19圖表27 清能氧固態(tài)解粉體 20圖表28 清能氧聚合物復(fù)固電質(zhì)膜 20圖表29 清能復(fù)膜 20圖表30 清能產(chǎn)況 21圖表31 清能產(chǎn)合作況 21圖表32 衛(wèi)新源30Ah固鋰子芯 22圖表33 衛(wèi)新源12S固態(tài)離電包 22圖表34 衛(wèi)新源鏈合情況 22一、固態(tài)電池:鋰二次電池的最終形態(tài)(一)固態(tài)電池具備能量密度與安全性雙重優(yōu)勢(shì)液態(tài)電池存在本征安全性問題,電解液成為關(guān)鍵。SEI圖表1 鋰枝晶生長(zhǎng)刺穿SEI膜、隔膜 圖表2 鋰離子電池?zé)峥刂聻?zāi)歷程資料來源:MingZhuABiobasedCompositeGelPolymerElectrolytewithFunctionsofLithiumDendritesSuppressingandManganeseIonsTrapping.AdvancedEnergyMaterials2018.

資料來源:QingsongWang,etal.,Areviewoflithiumionbatteryfailuremechanismsandfirepreventionstrategies.Progressinenergyandcombustionscience,2019.固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液,具備安全性優(yōu)勢(shì)。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)部分或全部代替電解液。固態(tài)電解質(zhì)主要包括聚合物、氧化物、硫化物三種類型。與電解液相比,固態(tài)電解質(zhì)同時(shí)具備不易燃、耐高溫、化學(xué)活性低的特性,此外還具備一定的力學(xué)強(qiáng)度,可以更好的抑制鋰枝晶生長(zhǎng),抵抗外界應(yīng)力沖擊,降低熱失控風(fēng)險(xiǎn),從而大幅提高電池安全性能。圖表3 液態(tài)鋰離子電結(jié)構(gòu)示意圖 圖表4 全固態(tài)電池結(jié)示意圖資料來源:Fraunhofer《SolidStateBatteryRoadmap2035+》 資料來源:Fraunhofer《SolidStateBatteryRoadmap2035+》(二)全固態(tài)尚未成熟,半固態(tài)率先量產(chǎn)全固態(tài)電池界面接觸問題較為嚴(yán)重,工藝尚不成熟,生產(chǎn)成本高昂。圖表5 全固態(tài)電池界接觸問題較大issanAmbtin23”發(fā)布會(huì)半固態(tài)電池兼具性能與生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。半固態(tài)電池是液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的中間方案,采用原位固化技術(shù)引入聚合物凝膠網(wǎng)絡(luò),通過在正極材料、負(fù)極材料或隔膜兩側(cè)涂覆固態(tài)電解質(zhì),同時(shí)保留傳統(tǒng)液態(tài)電解液,實(shí)現(xiàn)固-液混合。與液態(tài)電池相比,半固態(tài)電池引入了固態(tài)電解質(zhì),可以在現(xiàn)有體系的基礎(chǔ)上提升能量密度與安全性;與全固態(tài)電池相比,半固態(tài)電池保留了部分電解液,改善了電導(dǎo)率以及界面接觸的問題。由于基本保留了液態(tài)電池結(jié)構(gòu),半固態(tài)電池與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容度高,沒有對(duì)電池企業(yè)生產(chǎn)工藝帶來更大挑戰(zhàn),綜合來看是行業(yè)目前更優(yōu)的選擇方案。圖表6資料來源:RusongChen,etal.,ApproachingPracticallyAccessibleSolid-StateBatteries:StabilityIssuesRelatedtoSolidElectrolytesandInterfaces.Chem.Rev,2020.半固態(tài)電池未來市場(chǎng)滲透率有望提升??紤]到固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚處于早期,材料實(shí)際價(jià)格與原材料成本相差較大,加工成本高昂,我們認(rèn)為隨著技術(shù)的不斷完善疊加規(guī)模效應(yīng),半固態(tài)有望率先在各個(gè)下游場(chǎng)景中得到應(yīng)用。半固態(tài)電池可以適配更高比容量的正負(fù)極材料,能量密度提升后,單位成本有望進(jìn)一步降低。綜合考慮半固態(tài)電池相比液態(tài)電池在安全性、能量密度上的優(yōu)勢(shì),我們認(rèn)為半固態(tài)電池具備較強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,未來市場(chǎng)滲透率有望逐漸提升。圖表7 液態(tài)電池、半態(tài)電池、全固態(tài)電對(duì)比液態(tài)電池半固態(tài)電池全固態(tài)電池正極材料三元、磷酸鐵鋰三元、磷酸鐵鋰三元/磷酸鐵鋰/富鋰錳基/尖晶石鎳錳酸鋰負(fù)極材料石墨、硅基石墨、硅基硅基材料、鋰金屬電解質(zhì)有機(jī)溶劑(EC、DMC、EMC)+鋰鹽(LiPF6)采用電解液+聚合物網(wǎng)絡(luò)/固態(tài)電解質(zhì)的固液混合體系聚合物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)、硫化物電解質(zhì)隔膜液態(tài)隔膜有隔膜,涂覆固態(tài)電解質(zhì)材料無隔膜集流體正極采用鋁箔,負(fù)極采用銅箔正極采用鋁箔,負(fù)極采用銅箔可以沿用液態(tài)現(xiàn)有體系;鋰金屬負(fù)極采用銅鋰復(fù)合箔粘結(jié)劑正極主要采用油性粘結(jié)劑PVDF與溶劑NMP;負(fù)極主要采用水性粘結(jié)劑CMC+SBR與液態(tài)類似PAA要粘結(jié)劑;濕法工藝中,硫化物電解質(zhì)要求非極性溶劑體系,NMP將被PVDF將被取代;干法工藝帶來PTFE需求增大能量密度~250Wh/kg~360Wh/kg理論上可超過500Wh/kg安全性有機(jī)溶劑易燃、易氧化,具有腐蝕性、無法抑制鋰枝晶生長(zhǎng),從而導(dǎo)致電芯膨脹、熱失控、熱擴(kuò)散等安全問題;損壞時(shí)易泄露與液態(tài)電池相比安全性更強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)熱穩(wěn)定性更高、不易氧化分解、機(jī)械強(qiáng)度更高、可以更好的抑制鋰枝晶生長(zhǎng),從而具有更高的安全性。資料來源:許曉雄《全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望》,華南理工大學(xué)軟物質(zhì)科普《全固態(tài)鋰離子/鋰電池的發(fā)展與展望》,李泓等、許曉雄《固態(tài)鋰電池研發(fā)愿景和策略》,F(xiàn)raunhofer《SolidStateBatteryRoadmap2035+》,二、產(chǎn)業(yè)化之路:動(dòng)力電池半固態(tài)先行,消費(fèi)領(lǐng)域多場(chǎng)景拓展(一)國內(nèi)半固態(tài)電池率先產(chǎn)業(yè)化固態(tài)or20153147圖表8 國內(nèi)固態(tài)電池利申請(qǐng)數(shù)量資料來源:國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局,國內(nèi)半固態(tài)電池率先產(chǎn)業(yè)化。202012400Wh/kg360Wh/kg221250Ah100020234+高圖表9 蜂巢能源果凍池凝膠電解質(zhì) 圖表10 寧德時(shí)代凝聚電池資料來源:蜂巢能源 資料來源:寧德時(shí)代官網(wǎng)圖表國軒高科半固電池 圖表12 贛鋒鋰業(yè)固態(tài)池 資料來源:國軒高科,電動(dòng)汽車觀察家 資料來源:贛鋒鋰業(yè),IT時(shí)報(bào)圖表13 國內(nèi)主流電池商半固態(tài)產(chǎn)品進(jìn)展電池廠時(shí)間進(jìn)展蜂巢能源2020.12贛鋒鋰業(yè)2022.01與東風(fēng)公司合作開發(fā)的首批50輛東風(fēng)風(fēng)神E70完成交付,搭載半固態(tài)電池2022.07贛鋒重慶鋰電產(chǎn)業(yè)園開工,規(guī)劃建設(shè)國內(nèi)最大固態(tài)電池生產(chǎn)基地2023第二代固態(tài)電池的安全性達(dá)到車規(guī)要求,循環(huán)性能在持續(xù)提升,采用鋰金屬負(fù)極,能量密度達(dá)400Wh/kg孚能科技2022.9發(fā)布SPS電池技術(shù),集大軟包電芯、大軟包電池系統(tǒng)、大軟包電池制造和直接回收四大創(chuàng)新技術(shù)于一體,其中電芯采用半固態(tài)設(shè)計(jì)2022.12第一代半固態(tài)電池在嵐圖追光車型上裝車;第二代半固態(tài)電池進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化開發(fā)階段2023SPS系列產(chǎn)品已導(dǎo)入吉利、東風(fēng)的定點(diǎn)國軒高科2023360Wh/kg高比能半固態(tài)電池通過新國標(biāo)安全測(cè)試并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段億緯鋰能2022.1250Ah330Wh/Kg1000次,使用溫度可拓展到-20℃-80℃,處于裝車驗(yàn)證階段寧德時(shí)代2023.04推出凝聚態(tài)電池,采用鋰金屬負(fù)極與原位固化技術(shù),兼具高比能+高安全,能量密度高達(dá)500Wh/kg資料來源:各公司公告、官網(wǎng),半固態(tài)電池裝車量產(chǎn)加速驗(yàn)證。年E70ET7360Wh/kg10006SERES56月已圖表14 國內(nèi)車企搭載固態(tài)電池車型進(jìn)展況車企車型電池合作方電池能量密度量產(chǎn)裝車時(shí)間進(jìn)展東風(fēng)E70贛鋒鋰業(yè)156Wh/kg2022.01與東風(fēng)公司合作開發(fā)的首批50輛東風(fēng)風(fēng)神E70完成交付嵐圖追光孚能科技170Wh/kg2023.01于2022年12月15日發(fā)布,2023年1月13日開始交付蔚來ET7衛(wèi)藍(lán)新能源360Wh/kg2023.06236360Wh/kgET7車型上賽力斯SERES5贛鋒鋰業(yè)260Wh/kg2023.06主打歐洲市場(chǎng),23年6月于挪威完成首批交付上汽智己清陶能源368Wh/kg2024H12024年上半年通過智己品牌推出搭載清陶第一代固態(tài)電池的車型大通GST/300Wh/kg20242023年4月在上海國際汽車工業(yè)展覽會(huì)上展示,預(yù)計(jì)2024年推出市場(chǎng)智己、飛凡、榮威、MG名爵清陶能源/2025預(yù)計(jì)2025年聯(lián)合研發(fā)的新一代固態(tài)電池在智己、飛凡、榮威、MG名爵車型上廣泛應(yīng)用,達(dá)到十萬輛規(guī)模長(zhǎng)安深藍(lán)SL03///2023年3月上海車展上展示了搭載半固態(tài)電池的深藍(lán)SL03車型廣汽埃安/贛鋒鋰業(yè)//廣汽埃安支持贛鋒鋰電在固態(tài)電池開發(fā)工作,優(yōu)先引入贛鋒鋰電新型電池方案北汽藍(lán)谷極狐/360Wh/kg/第三代固態(tài)電池技術(shù)計(jì)劃匹配極狐品牌新車型資料來源:各公司公告,央視網(wǎng),東風(fēng)汽車官網(wǎng),易車網(wǎng),電車匯,財(cái)經(jīng)網(wǎng),電動(dòng)汽車觀察家,起點(diǎn)鋰電,央廣網(wǎng),界面新聞,華創(chuàng)證券(二)全固態(tài)電池量產(chǎn)仍需時(shí)日年,法國Bolloré圖表15 QuantumScape氧化物全固態(tài)電池 圖表16 Ionicmaterials聚合物全固態(tài)軟包池 資料來源:QuantumScape,MUNRO 資料來源:Ionicmaterials202720237101200BEV2027~28圖表17資料來源:豐田官網(wǎng)20272021SDIPRX201PPScaeMaterial2025年開發(fā)出全固態(tài)電池原型產(chǎn)品,2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。三星SDI的全固態(tài)電池結(jié)合了NCA高鎳技術(shù)、高性能硫化物型固態(tài)電解質(zhì)、新型陰極和堆疊技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)更高的安全性以及整車輕量化效果。圖表18三星SDI固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃資料來源:三星SDI,芝能汽車圖表19 三星SDI全固態(tài)電池方案資料來源:三星SDI,芝能汽車圖表20 全球主流廠商固態(tài)電池進(jìn)展公司時(shí)間內(nèi)容豐田2023突破全固態(tài)電池核心技術(shù),發(fā)布全固態(tài)電池產(chǎn)品2027搭載于BEV車型上三星SDI2020直接布局硫化物全固態(tài)電池2022全固態(tài)電池中試生產(chǎn)試驗(yàn)線開工2027預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)SolidPower2021第一代20Ah硅負(fù)極全固態(tài)電池達(dá)產(chǎn)2022與寶馬合作開發(fā)固態(tài)電池20252025年前與寶馬推出首輛原型車2027與商業(yè)伙伴推出鋰金屬電池車型QuantumScape2025與大眾合作研發(fā)氧化物電解質(zhì)+鋰金屬負(fù)極,預(yù)計(jì)將搭載在大眾相關(guān)車型上SolidEnergySystem2023計(jì)劃在2023年開始生產(chǎn),搭載于通用汽車上Ionicmaterials2025專注于全固態(tài)電池,與雷諾-日產(chǎn)-三菱合作,2025年推出原型資料來源:各公司官網(wǎng)、發(fā)布會(huì),F(xiàn)raunhofer《SolidStateBatteryRoadmap2035+》,BMC,芝能汽車,NE時(shí)代,(三)3C數(shù)碼、無人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景拓展聚合物固態(tài)電池率先應(yīng)用于消費(fèi)領(lǐng)域。PDA2007年的第一代iPhoneiPhoneiPad圖表21 大疆御Mavic2搭載鋰聚合物電池資料來源:大疆官網(wǎng)氧化物、硫化物未來有望突破。202336000mAh20235TheElec報(bào)SDI三、固態(tài)電解質(zhì):固態(tài)電池的核心組件(一)固態(tài)電解質(zhì)為核心組件,包含聚合物、氧化物與硫化物三種類型固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)為核心組件,包含聚合物、氧化物與硫化物三種類型。液界面替圖表22 聚合物、氧化、硫化物固態(tài)電解性對(duì)比電解質(zhì)類型聚合物氧化物硫化物材料PEO、PAN、PVDFLLZO、LLTO、LATP、LiPONLGPS、LSPS、LPS、LPSCl離子電導(dǎo)率(室溫)10-7-10-5S/cm10-3S/cm10-2S/cm熱穩(wěn)定性低最高高化學(xué)穩(wěn)定性較,易氧化,與三元穩(wěn)定性有限高低(修飾后可變高)抑制鋰枝晶能力一般強(qiáng)強(qiáng)電壓窗口低(,易電解高(>5V)低(修飾后可變高)與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容度高較低低前景已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用,其低成本、靈活性優(yōu)勢(shì)大,有望在消費(fèi)領(lǐng)域全面拓展綜合性能優(yōu)秀,可率先應(yīng)用于半固態(tài)電池,未來可充當(dāng)硫化物保護(hù)層動(dòng)力電池中遠(yuǎn)期最有前途,還處于研發(fā)階段資料來源:中國粉體網(wǎng),吳敬華等《固態(tài)鋰電池十年(2011—2021)回顧與展望》,郝帥《復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)及鋰金屬電池性能研究》,(二)聚合物:兼具柔性與低成本,與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容度高聚合物電解質(zhì)兼具柔性與低成本,率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)用。聚合物電解質(zhì)采用高分子聚合物為電解質(zhì)基體,添加導(dǎo)電鋰鹽,構(gòu)成離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。聚合物電解質(zhì)具備柔性與易加工BolloréBlueCar電導(dǎo)率與穩(wěn)定性相對(duì)較低,抑制鋰枝晶能力有限。<V三元材料穩(wěn)定性有限。聚合物材料硬度較低,抑制鋰枝晶能力有限。PEO互作用,從而提高電導(dǎo)率和溶解性。PEO基電解質(zhì)中最常用的鋰鹽是LiN(CF3SO2)2(TSPO圖表23 不同類型聚合基體對(duì)比聚合物基體優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)PEO對(duì)鋰鹽溶解度高;化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低有一定的結(jié)晶度,室溫離子電導(dǎo)率低;機(jī)械強(qiáng)度差;黏性較大影響成膜PAN穩(wěn)定性好、耐熱性強(qiáng)且阻燃性好離子傳導(dǎo)性不好;對(duì)鋰金屬不穩(wěn)定PMMA對(duì)鋰金屬穩(wěn)定;與電極接觸面形成的鈍化膜阻抗較小成膜后硬脆、柔韌性差、機(jī)械強(qiáng)度差PVDF熱穩(wěn)定性好;電化學(xué)穩(wěn)定性好;成膜性較好分子內(nèi)結(jié)晶度較高(578,不利于離子導(dǎo)電資料來源:李丹《聚合物鋰鹽的合成及其聚合物電解質(zhì)/隔膜的制備與性能研究》,圖表24 不同類型導(dǎo)電鹽對(duì)比導(dǎo)電鋰鹽優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)前景LiPF6電導(dǎo)率高;電化學(xué)穩(wěn)定性較好制備流程復(fù)雜;熱穩(wěn)定性差;易水解;價(jià)格昂貴液態(tài)電池體系下最廣泛使用LiClO4有適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率、熱穩(wěn)定性和耐氧化穩(wěn)定性具有強(qiáng)氧化性,不安全實(shí)驗(yàn)室使用為主LiBF4工作溫度區(qū)間更寬,熱穩(wěn)定性好;低溫性能好離子電導(dǎo)率較低常用作添加劑LiTFSI對(duì)水穩(wěn)定;優(yōu)秀的高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性;在聚合物基體中離子電導(dǎo)率高在電解液中電導(dǎo)率低于六氟磷酸鋰在聚合物固態(tài)電池中將大規(guī)模采用資料來源:康鵬科技招股說明書,電池中國網(wǎng),新思界網(wǎng),亞科科技,李丹《聚合物鋰鹽的合成及其聚合物電解質(zhì)/隔膜的制備與性能研究》,(三)氧化物:穩(wěn)定性突出,綜合性能優(yōu)秀氧化物電解質(zhì)穩(wěn)定性突出,綜合性能優(yōu)秀。(5LLZONASICON型、LiSICON型、石榴石型與LiPON型。鈣鈦礦型代表材料為NASICONLAGP5V6PN氧化物存在脆性較大和界面接觸的問題。氧化物脆性較大,導(dǎo)致負(fù)極充放電中體積變化無法補(bǔ)償,在外力作用下也更容易破裂,也導(dǎo)致界面問題較為嚴(yán)重,難以單獨(dú)使用。工藝上,氧化物需要高溫?zé)Y(jié),較為復(fù)雜,且?guī)砟芎膯栴}。圖表25 不同類型氧化電解質(zhì)對(duì)比氧化物固態(tài)電解質(zhì)代表材料優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)應(yīng)用前景鈣鈦礦型Li0.5La0.5TiO3(LLTO)更高的晶體電導(dǎo)率;結(jié)構(gòu)穩(wěn)定低晶界電導(dǎo)率使得LLTO總電導(dǎo)率較低;對(duì)鋰金屬不穩(wěn)定;易分解潛力一般反鈣鈦礦型Li3OCl具有較好的熱穩(wěn)定性與電導(dǎo)率;低成本、環(huán)境友好;與金屬Li穩(wěn)定處于實(shí)驗(yàn)室階段NASICON型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)對(duì)空氣、水、二氧化碳穩(wěn)定對(duì)加工環(huán)境要求低;下穩(wěn)定(;離子電導(dǎo)率更高;燒結(jié)溫度相對(duì)較低代替Ti,但成本昂貴潛力較大LiSICON型Li14Zn(GeO4)4報(bào)道較少Garnet(石榴石)型Li7La3Zr2O12(LLZO)總體離子電導(dǎo)率高;對(duì)鋰金屬穩(wěn)定;氧化電位高(定性更好需要1000℃高溫?zé)Y(jié);存在較大的界面電阻;對(duì)水、二氧化碳不穩(wěn)定潛力更大LiPON型LiPON具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和較寬的電化學(xué)窗口;制造過程不需要熱處理離子電導(dǎo)率低;設(shè)備要求高,成本高,產(chǎn)量??;只能制作薄膜材料只適用于微型電池應(yīng)用場(chǎng)景,例如醫(yī)療設(shè)備資料來源:Fraunhofer《SolidStateBatteryRoadmap2035+》,中國粉體網(wǎng),粉體圈,劉魯靜等《全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)進(jìn)展及現(xiàn)狀》,WeiXia,etal.,AntiperovskiteElectrolytesforSolid-StateBatteries.Chem.Rev,2020,(四)硫化物:電導(dǎo)率相對(duì)更高,兼具柔性可加工硫化物室溫電導(dǎo)率更高,兼具柔性可加工,遠(yuǎn)期更具潛力。硫化物室溫電導(dǎo)率更高,已接近電解液電導(dǎo)率水平,還具備良好的柔性,使其能夠與活性材料形成更好的界面,更好的補(bǔ)償體積變化。在具備一定柔性的同時(shí),硫化物也有強(qiáng)的抑制鋰枝晶能力,為動(dòng)力電池應(yīng)用場(chǎng)景中理論潛力最高的材料體系。工藝上,硫化物易于加工,可以通過冷壓法制造,避免了氧化物的高溫?zé)Y(jié)步驟,但部分工藝需要惰性氛圍,生產(chǎn)成本高,目前難以規(guī)?;?。LPS型與argyrodite硫化物電解質(zhì)包括LPSargyroditethio-LISICONLGPS型。LPSLi3PS4、Li7P3S11argyrodite6PS5XX=C,B,)hSCONLGPS型Li10GeP2S12(LGPS),Li10SiP2S12(LSPS)穩(wěn)定性問題較為嚴(yán)重,尚處于研發(fā)階段。(1.723導(dǎo)致較高的研發(fā)難度,目前還沒有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。圖表26 不同類型硫化電解質(zhì)對(duì)比硫化物電解質(zhì)代表材料優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)前景LPS(非晶態(tài))Li3PS4、Li7P3S11熱穩(wěn)定性好;成本較低離子電導(dǎo)率相對(duì)其它硫化物低;界面電阻較高潛力大,界面電阻還需優(yōu)化argyrodite型(硫銀鍺礦)Li6PS5X(X=Cl,Br,I)對(duì)鋰金屬相對(duì)穩(wěn)定;離子電導(dǎo)率較高界面電阻較高潛力更大;可通過界面修飾降低界面電阻thio-LISICON型Li3.25Ge0.25P0.75S4組成調(diào)節(jié)范圍廣,產(chǎn)品多樣化離子電導(dǎo)率相對(duì)其它硫化物低;穩(wěn)定性低于LPS不太可能用于商業(yè)電池LGPS型Li10GeP2S12(LGPS),Li10SiP2S12(LSPS)離子電導(dǎo)率更高含有高成本的鍺;電化學(xué)穩(wěn)定性低,易分解,導(dǎo)致SEI膜連續(xù)生長(zhǎng);幾乎無法與鋰金屬直接接觸應(yīng)用潛力較大;需要表面修飾提高穩(wěn)定性;硅、錫代替鍺降低成本資料來源:Fraunhofer《SolidStateBatteryRoadmap2035+》,BoranTao,etal.,Thio-/LISICONandLGPS-TypeSolidElectrolytesforAll-Solid-StateLithium-IonBatteries.Adv.Funct.Mater,2022,中國粉體網(wǎng),四、投資建議:中期半固態(tài)有望放量,固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤娓?1(一)清陶能源背靠院士技術(shù)團(tuán)隊(duì),攻克固態(tài)電解質(zhì)核心技術(shù)。(昆山)2016整產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,與多家主流車企建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系。公司歷經(jīng)多輪融資,估值超500300多圖表27 清陶能源氧化固態(tài)電解質(zhì)粉體 圖表28 清陶能源氧化-聚合物復(fù)合固態(tài)電解膜資料來源:清陶能源官網(wǎng) 資料來源:清陶能源官網(wǎng)圖表29 清陶能源復(fù)合膜資料來源:清陶能源官網(wǎng)目前產(chǎn)能1.7GWh,遠(yuǎn)期規(guī)劃超35GWh。20180.1GWh202071GWh23210GWh100設(shè)15GWh1.7GWh10GWh35GWh。圖表30 清陶能源產(chǎn)能況產(chǎn)能(GWh)現(xiàn)有規(guī)劃進(jìn)展昆山0.710.72018年11月正式建成國內(nèi)第一條固態(tài)電池量產(chǎn)產(chǎn)線,產(chǎn)能0.1GWh宜春11022年7月,宜春清陶動(dòng)力固態(tài)鋰電池項(xiàng)目(一期)投產(chǎn),一期投資5.5億元人民幣,占地面100380001GWh49.5億元,新增固態(tài)動(dòng)力9GWh成都1523年2月,清陶能源動(dòng)力固態(tài)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地正式簽約落地成都市郫都區(qū),總投資100億元,總規(guī)劃產(chǎn)能15GWh,首條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能1GWh總產(chǎn)能1.735.7/資料來源:投中網(wǎng),宜春發(fā)布,201820202022威、MG等車型上,預(yù)計(jì)2025年將達(dá)10萬輛的規(guī)模。此外,公司還與當(dāng)升科技、翔豐華、利元亨分別在正負(fù)極材料、生產(chǎn)設(shè)備上達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議。圖表31 清陶能源產(chǎn)業(yè)合作情況產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)合作情況整車廠從2018年開始,清陶能源和上汽集團(tuán)就圍繞固態(tài)電池展開了技術(shù)合作;2020年,上汽投資了清陶;2022年,雙方成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室;2023年,雙方成立了合資公司。共同研發(fā)的固態(tài)電池產(chǎn)品將搭載于上汽智己、飛凡、榮威、MG等車型上,預(yù)計(jì)2025年將達(dá)10萬輛的規(guī)模正極材料與當(dāng)升科技合作,開展正極材料合作研發(fā),并承諾2022年-2025年期間采購總量不低于3萬噸固態(tài)鋰電正極材料負(fù)極材料2022年,與翔豐華在固態(tài)/半固態(tài)電池高比容負(fù)極材料關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、供應(yīng)等方面達(dá)成全面戰(zhàn)略合作生產(chǎn)設(shè)備2022年7月,與利元亨在固態(tài)電池設(shè)備領(lǐng)域展開合作資料來源:相關(guān)公司公告,證券時(shí)報(bào)網(wǎng),清陶能源公眾號(hào),電動(dòng)汽車觀察家,(二)衛(wèi)藍(lán)新能源201620228估值已超150億元,投資方包括小米集團(tuán)、蔚來資本、華為、天齊鋰業(yè)等。圖表32 衛(wèi)藍(lán)新能源30Ah固態(tài)鋰離子電芯 圖表33 衛(wèi)藍(lán)新能源12S固態(tài)鋰離子電池包 資料來源:衛(wèi)藍(lán)新能源官網(wǎng) 資料來源:衛(wèi)藍(lán)新能源官網(wǎng)目前產(chǎn)能6GWh,遠(yuǎn)期規(guī)劃近130GWh。42386GWh130GWh20207270Wh/kg2GWh10949720GWh7222102100GWh8GWh供貨蔚來,推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作。10006ET720212圖表34 衛(wèi)藍(lán)新能源產(chǎn)鏈合作情況產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)合作情況整車廠與蔚來合作研發(fā)半固態(tài)電池,將搭載在蔚來ET7車型上,能量密度達(dá)360Wh/kg,單次充電續(xù)航1000公里,23年6月底實(shí)現(xiàn)交付正極材料2021年12月,與當(dāng)升科技合作,承諾2022-2025年采購固態(tài)鋰電正極材料產(chǎn)品總量不低于2.5萬噸固態(tài)鋰電材料;20224

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