證券研究報(bào)告硫化物固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化提速證券研究報(bào)告請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明目前全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，硫化物固態(tài)電池因其高離子電導(dǎo)率、低楊氏模量特性被視|分析師及聯(lián)系人|分析師及聯(lián)系人請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明硫化物固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化提速 業(yè)績(jī)階段性承壓，景氣度有望好轉(zhuǎn)》硫化物全固態(tài)電池被視為重點(diǎn)研發(fā)路線硫化物全固態(tài)電池以及鹵化物全固態(tài)電池。氧化物電解質(zhì)界面接觸較差、離子電導(dǎo)率較低；聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率及電化學(xué)窗口窄；鹵化物電解質(zhì)力學(xué)性能較硫化物路線技術(shù)難點(diǎn)迎突破硫化物路線主要有以下問(wèn)題：1.正極/硫化物電解質(zhì)界面問(wèn)題；2.負(fù)極/硫化物電解質(zhì)界面問(wèn)題；3.硫化物電解質(zhì)穩(wěn)定性問(wèn)題。抑制正極與電解質(zhì)界面反應(yīng)的方法金負(fù)極。解決硫化物電解質(zhì)機(jī)械穩(wěn)定性以及空氣穩(wěn)定性方法主要有：對(duì)硫化物固硫化物固態(tài)電池降本空間潛力大硫化物固態(tài)電解質(zhì)成本高昂是目前多數(shù)企業(yè)發(fā)展硫化物路線的經(jīng)濟(jì)性痛點(diǎn)。其中原材料成本占最大比重，降低硫化鋰成本或選擇替代材料成為降本的主要研究方向。中科大馬騁教授開(kāi)發(fā)了氧硫化磷鋰替代硫化鋰，保留了硫化物固態(tài)電解質(zhì)獨(dú)我們認(rèn)為全固態(tài)電池憑借其高能量密度與高安全性的優(yōu)勢(shì)，后續(xù)產(chǎn)業(yè)化有望加速發(fā)展。硫化物固態(tài)電池因其高離子電導(dǎo)率、低楊氏模量特性被多數(shù)企業(yè)視為重點(diǎn)研發(fā)路線。我們推薦積極布局硫化物產(chǎn)業(yè)路線并取得相關(guān)進(jìn)展的寧德時(shí)代、億緯請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明4/20 5 2.硫化物固態(tài)電池未來(lái)可期 9 3.硫化物固態(tài)電池降本增效成發(fā)展趨勢(shì) 3.1硫化物路線技術(shù)難點(diǎn)迎突破 3.2硫化物固態(tài)電池降本空間潛力大 4.投資建議：關(guān)注前瞻布局硫化物路線的企業(yè) 5 6 6 6 6 7 7 8 8 8 9 9 9 請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明5/20行業(yè)重要發(fā)展方向。相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池，全固態(tài)電池具有以下優(yōu)勢(shì)1）能度上限高，最大程度實(shí)現(xiàn)電車超長(zhǎng)續(xù)航問(wèn)題2）電化學(xué)反應(yīng)速度更快，在高電流快充時(shí)能保持低溫運(yùn)行且不影響電池壽命，充電速度更快3）使用固態(tài)電解質(zhì)沒(méi)資料來(lái)源：《為全固態(tài)鋰電池“正名”》布硫化物固態(tài)電解質(zhì)新專利申請(qǐng)《摻雜硫化物請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明量密度提升52%以上，質(zhì)量能量密度提了50%以上，實(shí)現(xiàn)超1000公里的續(xù)航能力。請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明7006005004003002001000614.1361.8192.787.633.913.311.120232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E2502001501005002002001268962432920232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E1.2硫化物全固態(tài)電池被視為重點(diǎn)研發(fā)路線化生產(chǎn)過(guò)渡的關(guān)鍵階段，各國(guó)企業(yè)均在研發(fā)上取得不斷突破。Quantu50萬(wàn)公里耐久性測(cè)試；SolidPow年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池在電動(dòng)汽車上的商業(yè)化應(yīng)用；日產(chǎn)計(jì)劃2024年建設(shè)一條用于量產(chǎn)固態(tài)電池商業(yè)化。全固態(tài)是下一代電池技術(shù)發(fā)展主要路徑。半固態(tài)電池體系與液態(tài)電池生產(chǎn)工藝請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明資料來(lái)源：《Solid-statelithiumbatteries-全固態(tài)電池基于電解質(zhì)體系的不同可分為聚合物全固態(tài)電池、氧化物鹵化物電解質(zhì)電化學(xué)窗口范圍較大，界面接觸較好，界面接觸加工成本電化學(xué)窗口加工成本界面接觸加工成本電化學(xué)窗口加工成本請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明9/20界面接觸加工成本電化學(xué)窗口加工成本界面接觸加工成本電化學(xué)窗口加工成本硫化物因其高離子電導(dǎo)率、低楊氏模量特性被多數(shù)企業(yè)視為重點(diǎn)研發(fā)路線。在二是電化學(xué)穩(wěn)定性較差及對(duì)空氣敏感。資料來(lái)源：《硫化物全固態(tài)電池的研究及應(yīng)用》2.硫化物固態(tài)電池未來(lái)可期硫化物因其優(yōu)異的離子電導(dǎo)率已成為固態(tài)電解質(zhì)中的佼佼者。硫化物固體電解通道更寬，有利于鋰離子的移動(dòng)，因此硫化物固態(tài)電解質(zhì)具有高離子電導(dǎo)率特性。請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明電解質(zhì)的材料體系，Nazar證明了通過(guò)成分的離子傳輸能力。2023年?yáng)|京工業(yè)大學(xué)合design》ChanghongWang，國(guó)聯(lián)證券璃態(tài)硫化物電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于材料中沒(méi)有晶體通道，傳導(dǎo)路徑是各向同性的,同時(shí),可有效提高硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率；玻璃陶瓷態(tài)硫化物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率）；請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明電解質(zhì)結(jié)晶形態(tài)25℃離子電導(dǎo)率/S·cm-,60LiS-40PS玻璃態(tài)3.2×10?6玻璃態(tài)1.3×10?4玻璃陶瓷態(tài)1.8×10?3Li7P2.8Mn0.1S10.7I0.3玻璃陶瓷態(tài)5.6×10?3Li10GePS晶態(tài)1.2×10?2Li10SiPS晶態(tài)2.3×10?3Li6PS5Cl晶態(tài)1.9×10?3Li7Ge3PS12晶態(tài)1.1×10?4LiP0.4GeS5I晶態(tài)5.4×10?3β-Li3PS-Li7LaZrO晶態(tài)2.4×10?4資料來(lái)源：《全固態(tài)鋰離子電池用硫化物電解質(zhì)研究進(jìn)展》材料成本高，預(yù)計(jì)未來(lái)聚焦中高端產(chǎn)品路線；LPSC類型簡(jiǎn)稱化學(xué)式代表材料電導(dǎo)率優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)Li-P-S型LPSLiPS4,LiP2S610?3S/cm電化學(xué)窗口寬（5V）、熱穩(wěn)定性好、成本低離子電導(dǎo)率相對(duì)低、空氣中不穩(wěn)定Argyrodite型LPSCl/LPSILiPSXLiPSCl,LiPSI10?2-10?3S/cm離子電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好、成本低電化學(xué)窗口<2.2V、空氣中不穩(wěn)定LGPS型LGPSLixMPxSx(M=Ge,Sn,Si,Al)LiGePS10?2S/cm離子電導(dǎo)率最高、電化學(xué)窗口寬鋰金屬不穩(wěn)定、成本較高硫化物固態(tài)電解質(zhì)的常見(jiàn)制備方法主要有高溫淬冷法、高能球磨法、液相法以相法通過(guò)在液體中制備固體電解質(zhì),可以縮短反應(yīng)時(shí)間,制得的材料均一性也更好。請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明項(xiàng)目高溫淬冷法液相法高能球磨法氣相合成法原料LiS/PS/GeSLiS/PS/GeSLiS/PS/GeSLiCO,SnO+CS成本中較低高低制備溫度高溫加熱加熱室溫工藝復(fù)雜簡(jiǎn)單適中簡(jiǎn)單制備特性壓實(shí)密度高結(jié)晶可控均勻度高空氣穩(wěn)定適合應(yīng)用非晶態(tài)薄膜小規(guī)模大規(guī)模之間存在3-18個(gè)月，因此2023年與2024年實(shí)際專利申請(qǐng)數(shù)量大于公開(kāi)數(shù)量。其中固態(tài)電池電解質(zhì)專利前十名申請(qǐng)人情況一覽排名申請(qǐng)人專利數(shù)量占總比例1豐田汽車公司129715.27%2LG新能源株式會(huì)社韓國(guó)7038.28%3村田制造株式會(huì)社3163.72%4現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社韓國(guó)3083.63%5三星SDI株式會(huì)社韓國(guó)1752.06%6本田技研工業(yè)株式會(huì)社1661.95%7松下新能源株式會(huì)社1451.71%8蜂巢能源科技股份有限公司1311.54%9通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司美國(guó)1031.21%TDK集團(tuán)931.09%請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明固態(tài)電池電解質(zhì)專利前五名申請(qǐng)國(guó)家分別情況一覽排名申請(qǐng)專利數(shù)量/件129872美國(guó)1507314554韓國(guó)7905加拿大41全球多家企業(yè)選擇硫化物作為未來(lái)全固態(tài)電池關(guān)鍵材料。中國(guó)企業(yè)目標(biāo)是在等電池企業(yè)均選擇布局硫化物固態(tài)電池，三星集團(tuán)計(jì)劃2027年全面投產(chǎn)全固態(tài)，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和裝車應(yīng)用。美國(guó)SolidPower、Qua地區(qū)企業(yè)單體能量密度（Wh/kg）產(chǎn)品進(jìn)展寧德時(shí)代500有望在2027年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的小批量生產(chǎn)比亞迪4002027年將小批量生產(chǎn)固態(tài)電池億緯鋰能5002022年12月已完成技術(shù)定型，進(jìn)入裝車驗(yàn)證狀態(tài)；產(chǎn)品循環(huán)壽命超過(guò)1000次，使用溫度可拓展到-20℃-80℃國(guó)軒高科3502023年5月通過(guò)新國(guó)標(biāo)安全測(cè)試并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，預(yù)計(jì)23年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車；配套車型的電池包電量達(dá)160kWh，續(xù)航里程超過(guò)1000km江蘇清陶368已與北汽開(kāi)展中試合作北京衛(wèi)藍(lán)360計(jì)劃在2027年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。恩力動(dòng)力350成功開(kāi)發(fā)出能量密度達(dá)350Wh/kg的全固態(tài)電池，并計(jì)劃在2024財(cái)年內(nèi)提升至400Wh/kg，2026財(cái)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)1000次循環(huán)壽命。天賜新材410固態(tài)電解質(zhì)處于中試階段，計(jì)劃在2025年進(jìn)行中試產(chǎn)線建設(shè)，并做小批量生產(chǎn)應(yīng)用。新宙邦400已有硫化物體系的固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品，并正與下游客戶合作推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。蜂巢能源400成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)首批20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯恩捷股份-已實(shí)現(xiàn)硫化物固態(tài)電解質(zhì)的噸級(jí)生產(chǎn)，并成功建成百噸級(jí)中試生產(chǎn)線，硫化物固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品和全固態(tài)電解質(zhì)膜產(chǎn)品均處于送樣階段。容百科技 - 預(yù)計(jì)2027年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明松下新能源-2023年12月首次公開(kāi)產(chǎn)品，預(yù)計(jì)2029年前量產(chǎn)日立造船-在日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的支持下，于2025年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的小批量生產(chǎn)能力Toyota&Panasonic4502027至2028年使全固態(tài)電池進(jìn)入實(shí)用化階段2023年2月宣布產(chǎn)品研發(fā)成功，預(yù)計(jì)2025年開(kāi)始試生產(chǎn)韓國(guó)SKon-計(jì)劃2026實(shí)現(xiàn)早期原型，2028實(shí)現(xiàn)商業(yè)化LG新能源900Wh/L預(yù)計(jì)2026年量產(chǎn)三星SDI900Wh/L2022年試點(diǎn)工廠建設(shè)，2023年20Ah原型電池研發(fā)成果，2025年電池量產(chǎn)美國(guó)SolidPower3902022年完成試生產(chǎn)線安裝，預(yù)計(jì)2023年年底之前將第一批電池單體交付測(cè)試，2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)QuantumScape3722023年10月已進(jìn)入A樣測(cè)試階段FactorialEnergy4502021年發(fā)布產(chǎn)品，2022年與奔馳、Stellantis、現(xiàn)代等簽署了聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議，2023年200MWh固態(tài)電池工廠正式開(kāi)工建設(shè)，電池產(chǎn)品進(jìn)入A樣送樣階段3.硫化物固態(tài)電池降本增效成發(fā)展趨勢(shì)請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明1,8001,6001,4001,2001,00080060040020001566951840811840744580567580穩(wěn)定性安全性能量密度離子電導(dǎo)率成本效率循環(huán)性3.1硫化物路線技術(shù)難點(diǎn)迎突破硫化物固態(tài)電解質(zhì)性能突破關(guān)鍵在于解決正/負(fù)極與固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題以及固界面上的離子傳輸電荷。為提供有效的離子和電物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題2）負(fù)極/硫化物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題3）硫化物電解資料來(lái)源：《Challengesandopportun請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明硫化物固態(tài)電解質(zhì)與正極的界面問(wèn)題主要包括:產(chǎn)生界面電解質(zhì)之間的界面相容性差導(dǎo)致的較大界面阻抗以及正極材料和電解質(zhì)材料在充放電過(guò)程中的體積膨脹系數(shù)差距較大,在經(jīng)歷多次循環(huán)以后,在電解質(zhì)與正極界面會(huì)形界面反應(yīng)的方法主要包括1）電解質(zhì)改性2）正極制備工藝優(yōu)化3）正極鋰金屬因高理論比容量、低電化學(xué)電位和低密度被認(rèn)為是鋰離子電池的理想負(fù)極。相較于液態(tài)電解質(zhì),固態(tài)電解質(zhì)對(duì)鋰金屬具有更好穩(wěn)定性,因此可使用固態(tài)電解質(zhì)與鋰金屬負(fù)極匹配從而提高安全性。硫化物固態(tài)電解質(zhì)與鋰金屬的界面問(wèn)題主要包括:熱力學(xué)穩(wěn)定界面層、混合傳導(dǎo)界面層、亞穩(wěn)態(tài)固體內(nèi)部本身存在的缺陷和具有多晶界結(jié)構(gòu),全固態(tài)電解質(zhì)并不能完全抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。此外,鋰枝晶生長(zhǎng)也可能是由電解質(zhì)膜與固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜之間離子電分2）制備人工SEI膜3）制備鋰合金負(fù)極。請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明有水分敏感性,樣品表面遇水會(huì)迅速變化,而材料的變化對(duì)全固態(tài)電解質(zhì)本身機(jī)械性此外，硫化物固態(tài)電解質(zhì)在空氣中的化學(xué)穩(wěn)定性較差。常規(guī)水分發(fā)生水解反應(yīng)并產(chǎn)生H2S氣體,控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致硫化物電解質(zhì)變性,進(jìn)而導(dǎo)致材料離子傳輸能力下降,電池性能降低甚至產(chǎn)生安全問(wèn)題。相面改性來(lái)構(gòu)建保護(hù)層結(jié)構(gòu),也可保護(hù)硫化物固3.2硫化物固態(tài)電池降本空間潛力大硫化物固態(tài)電解質(zhì)成本高昂是目前多數(shù)企業(yè)發(fā)展硫化物路線的經(jīng)濟(jì)性痛點(diǎn)。硫選擇替代材料成為降本的主要研究方向。目前相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)已找到一些降低硫化鋰成本方法，比如中科大馬騁教授開(kāi)發(fā)了一種不以硫化鋰作為原料的硫化物固態(tài)電解質(zhì)——氧硫化磷鋰，這種固態(tài)電解質(zhì)以成本低廉的水合氫氧化鋰和硫化磷作為原材料請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明注：SSE指硫化物固態(tài)電解質(zhì)，BOM成25,00020,00015,00010,0005,000020000980039002020502002024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E12010080604020010660298.40.40.40.72024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E請(qǐng)務(wù)必閱讀報(bào)告末頁(yè)的重要聲明