2024年深度行業(yè)分析研究報(bào)告1.兼具安全性和高能量密度，固態(tài)電池為未來趨勢(shì) 51.1固態(tài)電池兼具安全性和高能量密度，有望成為下一代電池 51.2固態(tài)電池逐步成熟，半固態(tài)率先產(chǎn)業(yè)化 71.3固態(tài)電池在高端長續(xù)航車型、e-VTOL等方向有明確應(yīng)用場(chǎng)景 2.固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈：多材料體系并行發(fā)展，成本下降有望超預(yù)期 2.1固態(tài)電解質(zhì)：多數(shù)廠商專注于氧化物和硫化物路線 2.2新型正極：目前高鎳正極為主，氧化物、硫化物、富鋰錳材料或?qū)㈤_始應(yīng)用 2.3新型負(fù)極：目前石墨和硅碳為主，全固態(tài)將使用金屬鋰 2.4固態(tài)電池成本未來有望低于液態(tài)電池 213.從半固態(tài)到固態(tài)，多龍頭公司開始布局 233.1寧德時(shí)代：聚合物和硫化物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展領(lǐng)先，半固態(tài)已裝車驗(yàn)證 233.2清陶：全固態(tài)量產(chǎn)仍需時(shí)間，氧化物和硫化物技術(shù)路線布局領(lǐng)先 243.3衛(wèi)藍(lán)：360Wh/kg混合固液態(tài)電池已交付 253.4鵬輝能源：已發(fā)布第一代全固態(tài)電池，2026年將量產(chǎn) 283.5孚能科技：第一代固態(tài)電池已裝車，第二代處于送樣階段 294.投資建議 305.風(fēng)險(xiǎn)提示 30圖1：液態(tài)鋰離子電池（左）&固態(tài)電池（右）對(duì)比 5 7圖3：半固態(tài)到全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì) 圖4：半固態(tài)電池裝車量（MWh） 圖5：廣汽集團(tuán)搭載固態(tài)電池eVTOL 圖6：固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（GWh） 圖7：不同固態(tài)電解質(zhì)對(duì)比 圖8：從液態(tài)到全固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展路線 圖9：寧德時(shí)代固態(tài)電池進(jìn)程 23 25圖11：鵬輝能源第一代固態(tài)電池 28表1：半固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)/全固態(tài)對(duì)比 6表2：液態(tài)電池和固態(tài)電池對(duì)比 6表3：車企搭載固態(tài)電池進(jìn)展 9表4：固態(tài)電池在eVTOL的應(yīng)用進(jìn)展 表5：不同氧化物固態(tài)電解質(zhì)對(duì)比 表6：硫化物電解質(zhì)對(duì)比 表7：聚合物電解質(zhì)對(duì)比 表8：固態(tài)電解質(zhì)公司產(chǎn)業(yè)進(jìn)展對(duì)比 表9：正極材料各類型對(duì)比 表10：正極路線對(duì)比 表11：固態(tài)電池負(fù)極材料優(yōu)缺點(diǎn) 表12：企業(yè)固態(tài)電池用負(fù)極布局進(jìn)展 20表13：從液態(tài)到固態(tài)電池材料體系變化 20表14：固態(tài)電池材料成本拆分 21表15：液態(tài)三元鋰電池材料成本拆分 22表16：寧德時(shí)代固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)展 24表17：清陶技術(shù)進(jìn)展 25表18：衛(wèi)藍(lán)技術(shù)路線 26表19：衛(wèi)藍(lán)基地布局 26表20：衛(wèi)藍(lán)技術(shù)路線 27表21：鵬輝能源固態(tài)電池亮點(diǎn) 28表22：孚能科技330Wh/kg半固態(tài)軟包技術(shù)特點(diǎn) 291.兼具安全性和高能量密度，固態(tài)電池為未來趨勢(shì)固態(tài)電池有望解決鋰電池面臨的比能量低、循環(huán)壽命短及安全性能差的困境，是未來大比能量低、循環(huán)壽命短及安全性能差的困境，是未來大容圖1：液態(tài)鋰離子電池（左）&固態(tài)電池（右）對(duì)比資料來源：《固態(tài)電池研究及發(fā)展現(xiàn)狀》，山西證券研究所固態(tài)鋰電池是一種使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料、不含有任何液體的鋰電池。固材料混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類，電池可細(xì)分為液態(tài)性能（25、半固態(tài)（5%-10%（0%-5%）和全固態(tài)（0%）四大類，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。固表1：半固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)/全固態(tài)對(duì)比減少液態(tài)電解質(zhì)的用量，增加氧化物和聚合物選用氧化物、硫化物、聚合物等作為固態(tài)電解資料來源：《固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述》，山西證券研究所與液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池具備更高的能量密度、循環(huán)壽命、更好的熱穩(wěn)定性、沒有液態(tài)電解液泄露風(fēng)險(xiǎn)和腐蝕的隱患，熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性更好2）穩(wěn)定且較寬的過度金屬溶解、正極材料析氧、電解液氧化、析鋰等問題。（4）具備更高的能量密度。傳統(tǒng)表2：液態(tài)電池和固態(tài)電池對(duì)比短長，能解決SEI膜持續(xù)生長、過度金屬溶解、正極材料析窄寬資料來源：《為全固態(tài)電池“正名”》，《固態(tài)電池研究及發(fā)展現(xiàn)狀》，《固態(tài)電池發(fā)展態(tài)勢(shì)及研判》，山西證券研究所）：因技術(shù)障礙，固態(tài)電解質(zhì)的低離子電導(dǎo)率和界面穩(wěn)定性問題，未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。1987年，中）：固態(tài)電池列入國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。半固態(tài)電池加速商業(yè)化，2023年藍(lán)新能源成功向蔚來汽車圖2：固態(tài)電池發(fā)展歷程資料來源：36氪，《固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究》，高工鋰電，集邦新能源網(wǎng)，電子發(fā)燒友，山西證券研究所圖3：半固態(tài)到全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)資料來源：清陶能源，北極星儲(chǔ)能網(wǎng)，陽光工匠光伏網(wǎng)，蓋世汽車，山西證券研究所半固態(tài)電池裝機(jī)逐步起量，規(guī)?；b機(jī)在即。中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，2024年圖4：半固態(tài)電池裝車量（MWh）資料來源：中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，山西證券研究所受益于固態(tài)電池的高能量密度，其有望在高端長續(xù)航車型率先使用，目前半固態(tài)電池已搭載三元固液混合電池的賽力斯完成歐洲首批交付；2023年12月，蔚來CEO駕駛搭載150表3：車企搭載固態(tài)電池進(jìn)展資料來源：每日經(jīng)濟(jì)新聞，騰訊網(wǎng)，充電頭網(wǎng)，方得智駕，車則，智電出行，贛鋒鋰電微信公眾號(hào)，山西證券研究所兼?zhèn)涓吣芰棵芏?、高功率、高安全性的固態(tài)電池是更好的動(dòng)力來源，發(fā)展的意見》，鼓勵(lì)郵輪游艇、房車露營、低空飛行等新業(yè)態(tài)發(fā)展。2024年全國兩會(huì)，“積表4：固態(tài)電池在eVTOL的應(yīng)用進(jìn)展用電動(dòng)載人飛機(jī)項(xiàng)目的合作開發(fā)，執(zhí)行航空級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試，東風(fēng)汽車飛行汽車被分為飛行模塊、底盤模塊和座可以在未來共享底盤與飛行器，用戶只需要購買一個(gè)款屬于座半固態(tài)航空電池產(chǎn)品具備兼顧高能量密度、高功率、高安全、超級(jí)資料來源：人民網(wǎng)，力神，證券日?qǐng)?bào)，Wind，集邦固態(tài)電池，新浪新聞，新京報(bào)，山西證券研究所圖5：廣汽集團(tuán)搭載固態(tài)電池eVTOL資料來源：中國能源報(bào)，廣汽集團(tuán)微信公眾號(hào)，山西證券研究所預(yù)計(jì)2030年全球固態(tài)電池出貨量達(dá)614.1GWh。研究機(jī)構(gòu)EVTank近日發(fā)布的《中國固圖6：固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（GWh）資料來源：EVTank，伊維經(jīng)濟(jì)研究院，山西證券研究所2.固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈：多材料體系并行發(fā)展，成本下降有望超預(yù)期圖7：不同固態(tài)電解質(zhì)對(duì)比資料來源：寧德時(shí)代，山西證券研究所表5：不同氧化物固態(tài)電解質(zhì)對(duì)比資料來源：《鋰離子電池氧化物固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展》，山西證券研究所最佳的固態(tài)電解質(zhì)材料。諸多動(dòng)力電池巨頭（豐田、本田、LG、松下、寧德時(shí)代等）選擇其表6：硫化物電解質(zhì)對(duì)比以Li7P3s11為例，其具備1.5?10?3s/cm的高室溫離子電導(dǎo)率Li11?XM2?XP1+Xs12(M=Ge,sn,si)Li10Gep2s12電導(dǎo)率高達(dá)1.5?10?2s/cm，于2011年日本東京工業(yè)大學(xué)制出，是第一種性，-45℃下為4?10?4s/cm。一些具有成本優(yōu)勢(shì)的元素被用來取代Ge元素Li6ps5X(X=CI,Br,I)相比于Li10Gep2s12，硫銀鍺礦相具有更加優(yōu)良的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，鹵素位元素資料來源：《固態(tài)鋰電池十年（2011—2021）回顧與展望》，山西證券研究所），離子電導(dǎo)率為10?8~10?6s/cm，電率低、需加熱至約60℃以上，較柔軟，有鋰枝晶穿透造成短路風(fēng)險(xiǎn)，熱穩(wěn)定性有限，耐受表7：聚合物電解質(zhì)對(duì)比PEO基聚合物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率僅僅只有10?7~10?5s/cm。可達(dá)10?4s/cm級(jí)別。資料來源：《固態(tài)鋰電池十年（2011—2021）回顧與展望》，山西證券研究所表8：固態(tài)電解質(zhì)公司產(chǎn)業(yè)進(jìn)展對(duì)比量產(chǎn)：可以通過流延成型、薄膜制備等方法鹵化物：Li2zrcl6性能：室溫離子電導(dǎo)率>4mS/cm，耐性能：表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能，具有可靠的量產(chǎn)：已處于穩(wěn)定制備階段，同時(shí)已完成半容量保持81%。性能：通過結(jié)構(gòu)改善，成功開發(fā)出第二代低殘堿支撐電解質(zhì)膜片。湖南恩捷固態(tài)用高純硫化鋰產(chǎn)品已產(chǎn)能建設(shè)和運(yùn)行，并搭建完成百噸級(jí)硫化鋰中試生產(chǎn)物性能：離子電導(dǎo)率達(dá)到10?3S/cm，粒度可控應(yīng)料品力2021年12月，利元亨與清陶能源簽訂了4份涵蓋從制片段到化成分清陶能源的產(chǎn)線已進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)。目前，公司與廣資料來源：高工鋰電，清陶能源，中研網(wǎng)，高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用，常州日?qǐng)?bào)，財(cái)聯(lián)社，上海洗霸公眾號(hào)，贛鋒鋰業(yè)官網(wǎng)，每日經(jīng)濟(jì)新聞，恩捷股份，中國粉體網(wǎng)，電池中國網(wǎng)，證券之星，澎湃新聞，互動(dòng)易，NE時(shí)代新能源，證券時(shí)報(bào)網(wǎng)，Wind，格隆匯，新浪財(cái)經(jīng)，電池網(wǎng)，上海證券報(bào)，金融界，山西證券研究所固態(tài)電池可接受更高電壓，其正極材料發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)材料到新型高能量密度材料的演進(jìn)。傳統(tǒng)正極材料主要包括聚陰離子型結(jié)構(gòu)（如LiFePO4）、層狀氧化物結(jié)構(gòu)（如LiCoO2及其衍生的NMC、NCA）和尖晶石結(jié)構(gòu)（如LiMnPO4）。隨著固發(fā)展較快，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有鋰離子電池中。這類材料包括LiCoO2及其衍生的NMC、NCA元材料和調(diào)整金屬元素比例等方法不斷改進(jìn)，慢。然而，隨著固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展，富鋰錳材表9：正極材料各類型對(duì)比）；構(gòu)LiN0.5Mn1.5O4極材料之一合義資料來源：《聚陰離子型鈉離子電池正極材料的研究進(jìn)展》，《鋰離子電池三元層狀氧化物正極材料的研究進(jìn)展》，《新一代動(dòng)力鋰離子電池磷酸錳鋰正極材料的研究現(xiàn)狀與展望》，《高電壓正極材料在全固態(tài)鋰離子電池中的應(yīng)用展望》，《高電壓正極材料在全固態(tài)鋰離子電池中的應(yīng)用》，中國電氣工程學(xué)報(bào)，《原子尺度揭示富鋰和錳基氧化物正極材料中LiMO2和Li2MnO3的結(jié)構(gòu)分布》，《Li2MnO3的優(yōu)化活化有效提高了xLi2MnO3?(1-x)LiMO2正極的倍率性能》，中國科學(xué)院，《氧離子導(dǎo)體表面包覆對(duì)Li2MnO3正極材料性能的影響》，《固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究》，《青島能源所開發(fā)均質(zhì)化正極材料實(shí)現(xiàn)全固態(tài)鋰電池新突破》，山西證券研究所圖8：從液態(tài)到全固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展路線資料來源：《固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究》，山西證券研究所循環(huán)壽命達(dá)6000次；清陶能源采取分代演進(jìn)策略，第一代采用三元高鎳，第鎳、鎳錳，第三代聚焦無鋰缺鋰材料，計(jì)劃在2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；衛(wèi)藍(lán)新能用高鎳三元材料，如衛(wèi)藍(lán)新能源的Ni90料如富鋰錳基（太藍(lán)新能源）和無鋰缺鋰材料（清陶能表10：正極路線對(duì)比物性能：液體含量5%-15%，能量密度最高420Wh/k第二代液體含量<5%，能量密度400-500Wh/kg）物資料來源：電池中國網(wǎng)，中國儲(chǔ)能網(wǎng)，澎湃新聞，騰訊網(wǎng)，NE時(shí)代新能源，清陶，上海證券報(bào)，中國證券網(wǎng)，東方財(cái)富網(wǎng)，環(huán)球網(wǎng)科技，搜狐，DT新材料，山西證券研究所固態(tài)電池負(fù)極材料行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，主要包括金屬鋰、碳基材料和硅基材料三和復(fù)合材料。預(yù)計(jì)到2030年，碳基材料在部分領(lǐng)域仍將保持應(yīng)用，但在高能量密度應(yīng)用中可硅基負(fù)極材料因其高理論比容量（室溫下約3759mAh/g）成為研究熱點(diǎn)。硅負(fù)極具有容量高達(dá)3861mAh/g，遠(yuǎn)超其他材料。然而，金屬鋰負(fù)極面臨鋰枝晶生長、循環(huán)過程中體積變構(gòu)鋰金屬負(fù)極等方法來抑制鋰枝晶生長和提高循環(huán)穩(wěn)定性。預(yù)計(jì)在2028年左右，金屬鋰負(fù)極表11：固態(tài)電池負(fù)極材料優(yōu)缺點(diǎn)料石墨為例）從電化學(xué)過程中，大量的Li被消耗，造成巨大的容量損失，并且循環(huán)過程中伴隨著巨大的體積變資料來源：《為全固態(tài)鋰電池“正名”》，山西證券研究所表12：企業(yè)固態(tài)電池用負(fù)極布局進(jìn)展資料來源：NE時(shí)代新能源，衛(wèi)藍(lán)新能源，電池網(wǎng)，SMM石墨負(fù)極，杉杉股份，山西證券研究所優(yōu)勢(shì)及綜合性能的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)可能是未來最能滿足實(shí)際應(yīng)用需表13：從液態(tài)到固態(tài)電池材料體系變化鎳鈷錳酸鋰NCM→NCM(333，424，523，613，811)，Ni90，Ni92，Ni9六氟磷酸鋰，碳酸亞乙酯-碳酸二乙酯→鋰鹽(LFSI,氧化鋁涂覆聚乙烯隔膜，導(dǎo)電炭黑導(dǎo)電劑，銅箔/鋁箔集流體→資料來源：《固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究》，山西證券研究所電池成本為0.42元/Wh，當(dāng)前固態(tài)電池成本為0.54元/Wh，高于三元電表14：固態(tài)電池材料成本拆分6633漿221446655及制造費(fèi)用元/Wh）資料來源：清陶環(huán)評(píng)，百川盈孚，chemicalbook，我的鋼鐵網(wǎng)，wind，震?？萍?023年年報(bào)，山西證券研究所表15：液態(tài)三元鋰電池材料成本拆分tt2tt67ttt2t6ttt1套人億資料來源：百川盈孚，山西證券研究所測(cè)算3.從半固態(tài)到固態(tài)，多龍頭公司開始布局高、可靠性強(qiáng)、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)，單體能量密度達(dá)500Wh/kg，可同時(shí)，寧德時(shí)代還將推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級(jí)應(yīng)用版到7-8分的研發(fā)水平。公司正在進(jìn)行基于硫化物電解質(zhì)的全固態(tài)電池的研發(fā)，目前已建立起研發(fā)目前處于4分的水平。吳凱稱，寧德時(shí)代的目標(biāo)是到2027年達(dá)到7-8分的水平，意味著屆時(shí)可以小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池，但大批量生產(chǎn)圖9：寧德時(shí)代固態(tài)電池進(jìn)程2023.7.62023.6.2023.7.62023.6.102024.4.28資料來源：Wind，2024-6-21投資者調(diào)研紀(jì)要，新浪財(cái)經(jīng)，澎湃新聞，第一財(cái)經(jīng)，鑫鑼鋰電，山西證券研究所表16：寧德時(shí)代固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)展復(fù)合正極實(shí)現(xiàn)6000cls長循環(huán)穩(wěn)定性路”硫化鋰成本占比由94%降至53%資料來源：寧德時(shí)代，山西證券研究所達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)10GWh固態(tài)鋰電池，可適配更高充電電壓，目計(jì)劃2025年啟動(dòng)，投資50億元，完成建設(shè)后，建立合作，上汽已追加投資27億元并設(shè)立合資公司。固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈已全方位布局，在多地態(tài)電池將于今年10月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上車。這款電池采用了圖10：清陶產(chǎn)能布局資料來源：清陶，央廣網(wǎng)，山西證券研究所表17：清陶技術(shù)進(jìn)展著資料來源：清陶，山西證券研究所衛(wèi)藍(lán)新能源研發(fā)出全球首臺(tái)套項(xiàng)目，獲中國能源表18：衛(wèi)藍(lán)技術(shù)