固態(tài)電池行業(yè)深度研究:從第一性原理出發(fā)推演固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線_第1頁
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核心觀點(一)當(dāng)下節(jié)點,我們?yōu)槭裁纯春霉虘B(tài)電池產(chǎn)業(yè)?“市場需求+政策鼓勵+產(chǎn)業(yè)升級”三重因素驅(qū)動傳統(tǒng)電池產(chǎn)業(yè)升級迭代。固態(tài)電池在能量密度、安全性兩個維度較液態(tài)電池具有顯著優(yōu)勢,且與國家當(dāng)下大力支持發(fā)展的低空經(jīng)濟(jì)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有極高適配度。政策端,2025年4月工信部出臺動力電池新國標(biāo),對電池?zé)崾Э?、熱擴(kuò)散提出更嚴(yán)格要求,且發(fā)文要求加快固態(tài)電池行業(yè)頂層建設(shè),國家政策呈現(xiàn)積極鼓勵態(tài)勢。同時從資本開支周期的角度看,以半固態(tài)為主的新型電池技術(shù)資本開支顯著提升。我們認(rèn)為,固態(tài)電池行業(yè)有望在“市場需求+政策鼓勵+產(chǎn)業(yè)升級”的三重因素影響下,帶動鋰電行業(yè)完成新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級迭代。半固態(tài)電池可以一定程度解決安全與電量焦慮,其成本與性能均達(dá)到產(chǎn)業(yè)化臨界點。半固態(tài)電池結(jié)構(gòu)上與液態(tài)電池接近,但電解液含量由原25%以上降至10%以下,并將隔膜通過涂覆固態(tài)電解質(zhì);全固態(tài)電池中則是完全無電解液,僅保留電解質(zhì)膜,隨著電解液含量下降電池本征安全性逐步提升。同時,半固態(tài)電池的能量密度能達(dá)到300-400Wh/kg,而液態(tài)電池平均在300Wh/kg以下。成本側(cè),隨著規(guī)模效應(yīng)的體現(xiàn),半固態(tài)電池生產(chǎn)成本有望快速下降,目前國內(nèi)頭部動力半固態(tài)電池價格已高于液態(tài)電池不超過30%。根據(jù)TrendForce的預(yù)測,半固態(tài)電池綜合成本在

2035年有望降至

0.4¥/Wh以下。路線之爭:從第一性原理出發(fā),固態(tài)電池需要何種電解質(zhì)?從終局角度看,單一種類的無機(jī)/有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)難以滿足高性能固態(tài)鋰電池電解質(zhì)的要求,有機(jī)-無機(jī)復(fù)合固體電解質(zhì)被認(rèn)為是發(fā)展高能量密度固態(tài)電解質(zhì)的突破方向。理想的固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)具備高離子電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性、良好界面相容性和較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度等要求,單一電解質(zhì)材料難以滿足。2核心觀點(二)硫化物短期落地難度較大,聚合物路線存在被低估。硫化物具有高離子電導(dǎo)率,但化學(xué)穩(wěn)定性差,短期量產(chǎn)存在安全性、專利壁壘、高成本三大卡點。聚合物具有成本較低、化學(xué)穩(wěn)定性高、易加工的特點,最廣泛詬病的特點為室溫下較低的離子電導(dǎo)率僅為10?

?至

10?

?

S/cm,而聚合物通過交聯(lián)改性處理后,離子電導(dǎo)率可接近氧化物材料的電導(dǎo)率水平(10?

3

10?

?

S/cm),一定程度提升其能量密度短板

。同時作為有機(jī)物,其優(yōu)秀的穩(wěn)定性和界面性能可使其于與其他電解質(zhì)復(fù)合制備成電解質(zhì)材料,研究發(fā)展的潛力較大。同時其優(yōu)秀的穩(wěn)定性使其可應(yīng)用于低倍率性能場景,例如儲能領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)化落地有望成為技術(shù)路線收斂的重要標(biāo)志。從產(chǎn)業(yè)落地看,聚合物、氧化物路線落地較快。國內(nèi)清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源、冠盛東馳等固態(tài)電池企業(yè)積極推進(jìn)半固態(tài)產(chǎn)能建設(shè),近年均有Gwh級別新增產(chǎn)能布局;而硫化物路線多集中于小試、中試階段。隨著上述企業(yè)半固態(tài)產(chǎn)能近年加速擴(kuò)產(chǎn),技術(shù)有望逐步收斂。全固態(tài)電池材料、工藝流程、設(shè)備有何升級替換?材料端,傳統(tǒng)三元正極替換為高電壓正極材料,負(fù)極由全石墨改為石墨+硅或全鋰金屬。固態(tài)電池通過采用高比容量的正負(fù)極材料并搭配材料改性,以實現(xiàn)電池能量密度的提升。但由于固固界面的設(shè)計,電解質(zhì)和正負(fù)極間的貼合程度較差,離子傳輸通道效率下降,限制電池壽命和使用效率。半固態(tài)電池目前正極基本沿用傳統(tǒng)三元材料,石墨負(fù)極中硅含量有所提升。全固態(tài)電池中,正極有望替換為高電壓材料,負(fù)極材料為鋰金屬或硅基,當(dāng)前核心卡點是鋰枝晶和負(fù)極硅基膨脹的問題尚未得到良好解決。工藝、設(shè)備端,固態(tài)電池工藝變化主要變化集中于前、中道,新增無隔膜疊片機(jī)、膠框印刷機(jī)、等靜壓機(jī)等設(shè)備。半固態(tài)電池則是基本可沿用傳統(tǒng)液態(tài)產(chǎn)線,僅需做部分設(shè)備改型。① 前道:全固態(tài)可采用濕法/干法制備正負(fù)極和電解質(zhì)膜。若采用干法制備電極/電解質(zhì)膜,需引入干混機(jī)、干法涂布設(shè)、連輥設(shè)備,引入熱復(fù)合設(shè)備強(qiáng)化電極-電解質(zhì)結(jié)合。半固態(tài)前道基本可沿用傳統(tǒng)液態(tài)產(chǎn)線。3核心觀點(三)②

中道:全固態(tài)電池取消隔膜分切與注液設(shè)備,引入無隔膜疊片機(jī)、膠框印刷機(jī)及等靜壓機(jī),實現(xiàn)極片與電解質(zhì)的直接堆疊。半固態(tài)電池產(chǎn)線則基本保留原有液態(tài)的分切、注液等環(huán)節(jié),通過原位固化等工藝形成半固態(tài)電解質(zhì)。③后道:全固態(tài)以高壓化成分容機(jī)取代低壓設(shè)備,同步優(yōu)化離子通道與結(jié)構(gòu)致密性。半固態(tài)則基本可使用原有環(huán)節(jié)設(shè)備。固態(tài)電池路線之爭:

“自上而下”

VS

“自下而上”?復(fù)盤光伏電池片技術(shù)迭代案例:參考2020-2022年光伏電池片技術(shù)2.5代TopCon與第3代HJT之爭,“自上而下”分析,相較于TopCon,HJT具備理論轉(zhuǎn)換效率高、薄片化、工藝簡約等優(yōu)勢,彼時大多數(shù)產(chǎn)業(yè)方和投資人認(rèn)為HJT是未來趨勢;但是TopCon憑借較高的性價比快速占領(lǐng)市場,而HJT產(chǎn)業(yè)化幾乎歸零。所以我們提出在代際技術(shù)迭代的路線問題上,不能僅以“自上而下”的框架去預(yù)判,還要結(jié)合“自下而上”的視角進(jìn)行修正。值得一提的是,鈞達(dá)股份(002865.SZ)作為TopCon路線的首批量產(chǎn)企業(yè),2021-2022年其收入、市值均實現(xiàn)3倍以上的增長?;氐焦虘B(tài)電池路線之爭,以“自上而下”的視角,硫化物具有高離子導(dǎo)電率的相對優(yōu)勢,天花板高,加之寧德、比亞迪等大廠積極布局硫化物,市場普遍認(rèn)為硫化物是固態(tài)電池路線的最優(yōu)解。而從“自下而上”的視角,以氧化物、聚合物路線為主的半固態(tài)產(chǎn)能已率先開始放量,標(biāo)志著產(chǎn)品已達(dá)到市場對電池成本和性能的需求。我們認(rèn)為,率先放量的技術(shù)路線有望形成資本吸附和規(guī)模效應(yīng),實現(xiàn)成本快速下降,進(jìn)而對其它技術(shù)路線形成擠壓,加快技術(shù)路線的收斂。投資標(biāo)的:推薦電池標(biāo)的【冠盛股份】、干法電極和固態(tài)電池設(shè)備公司【納科諾爾】;建議關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)及材料環(huán)節(jié)標(biāo)的【長陽科技】、【贛鋒鋰業(yè)】【三祥新材】、【東方鋯業(yè)】、【光華科技】、【有研新材】、【廈鎢新能】;非上市標(biāo)的【清陶能源】、【衛(wèi)藍(lán)新能源】。風(fēng)險提示:固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期;核心零部件成本高居不下帶來的需求不及預(yù)期;下游落地場景拓展不及預(yù)期;

固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程不及預(yù)期;行業(yè)規(guī)模測算偏差風(fēng)險;研報使用的信息存在更新不及時風(fēng)險。45目錄C

O

N

T

E

N

T

S從第一性原理出發(fā),固態(tài)電池需要何種電解質(zhì)?12向全固態(tài)過渡中,固態(tài)電池材料、工藝、設(shè)備有何升級?3 固態(tài)電池技術(shù)演進(jìn)路線推演&投資建議風(fēng)險提示461從第一性原理出發(fā),固態(tài)電池需要何種電解質(zhì)?71.1

為什么當(dāng)下節(jié)點看好固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)?產(chǎn)業(yè)鏈層面,固態(tài)電池憑借能量密度與安全性能的突破性優(yōu)勢,正成為低空經(jīng)濟(jì)與機(jī)器人兩大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)支撐。在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,被視為行業(yè)核心載體的eVTOL(電動垂直起降飛行器)對電池能量密度提出剛性需求,其電池能量密度要求為300Wh/kg及以上,這一能量密度基準(zhǔn)必須于依賴半固態(tài)及全固態(tài)電池技術(shù)的突破。此外,固態(tài)電池或是人形機(jī)器人最為適配的產(chǎn)品之一,不僅能夠顯著增強(qiáng)續(xù)航時間,加之其具有不易燃、無腐蝕、不揮發(fā)等特性,能夠最大限度提升機(jī)器人室內(nèi)工作安全性。政策端,對固態(tài)電池升級具有積極促進(jìn)作用。2025年4月,工信部出臺動力電池新國標(biāo),對單體快充循環(huán)后安全標(biāo)準(zhǔn)和電池包及系統(tǒng)熱擴(kuò)散、底部撞擊等一系列安全性標(biāo)準(zhǔn)提出更嚴(yán)格要求。同時,工信部亦發(fā)布了《2025年工業(yè)和信息化標(biāo)準(zhǔn)工作要點》,明確提出將全固態(tài)電池作為重點領(lǐng)域,加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)工作頂層設(shè)計,建立健全全固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系。圖表1:《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)中新增或重要修訂項目來源:科普中國81.2

固態(tài)電池較傳統(tǒng)液態(tài)電池有何性能提升?傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池能量密度小于300Wh/kg,而固態(tài)電池的能量密度能達(dá)到300-500Wh/kg。電池的能量密度是由電池的工作電壓及比容量決定的,固體電解質(zhì)不僅具有較寬的電化學(xué)窗口,能適配高電壓的正極材料,還能兼容高容量的金屬鋰負(fù)極;此外,傳統(tǒng)液態(tài)電池需將單體先進(jìn)行封裝再進(jìn)行串聯(lián)組裝,全固態(tài)電池可以先串聯(lián)后封裝,這能減少封裝材料的使用,降低電池系統(tǒng)的重量和體積,從而使得固態(tài)電池的能量密度得到進(jìn)一步提升。相比于傳統(tǒng)液態(tài)電池,固態(tài)電池在安全性方面也有顯著提升。傳統(tǒng)液態(tài)電池的電解液使用可燃性有機(jī)溶劑,在受到外力或封裝不善時容易發(fā)生漏液現(xiàn)象,而固態(tài)電解質(zhì)不存在液體泄漏的問題,在針刺、擠壓測試中不易短路或起火,抗物理損傷性能優(yōu)于液態(tài)電池;另外,液態(tài)電解液在150-200℃即可分解,甚至有自燃和爆炸風(fēng)險,而固態(tài)電池?zé)崾Э販囟韧ǔT?00-600

℃,電池安全性得到有效提升。圖表2:傳統(tǒng)液態(tài)電池與固態(tài)電池的能量密度 圖表3:不同電解質(zhì)的熱失控溫度來源:《固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究》來源《Approaching

Practically

Accessible

Solid-State

Batteries:

Stability

Issues

Related

to

SolidElectrolytesand

Interfaces》91.3

液態(tài)、半固態(tài)、全固態(tài)電池結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別?液態(tài)電池、半固態(tài)電池、準(zhǔn)固態(tài)電池、全固態(tài)電池的區(qū)別在于電解液含量與有無隔膜。第一,液態(tài)電池電解液含量在25%以上,半固態(tài)電池、準(zhǔn)固態(tài)電池、全固態(tài)電池的電解液含量分別為5~10%、0~5%和0%;第二,液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池有隔膜,全固態(tài)電池?zé)o隔膜。半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池屬于液態(tài)與全固態(tài)的中間形態(tài),一定程度提升能量密度及安全性。半固態(tài)電池可以一定程度提升電池的能量密度,同時由于電解液含量的減少,電池的本征安全性亦有提升。由于目前全固態(tài)電池的固—固界面問題仍無法得到良好解決,添加部分電解液用以緩沖是行業(yè)選擇的折中方案。半固態(tài)電池多使用原位固化技術(shù)。在電池內(nèi)部,通過特定的引發(fā)機(jī)制,使液態(tài)的電解質(zhì)在原位發(fā)生聚合或凝膠化反應(yīng),轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)的電解質(zhì)形態(tài),形成三維的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),將液態(tài)電解質(zhì)固定在其中。圖表4:傳統(tǒng)液態(tài)電池、半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖來源:中泰證券研究所101.4

何為固態(tài)電解質(zhì)界面問題?困擾固態(tài)電解質(zhì)無法得到使用最大的卡點是固-固界面問題。固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間難以實現(xiàn)完美接觸,由于固態(tài)材料不像液態(tài)電解質(zhì)那樣具有流動性,無法自發(fā)填充電極材料的孔隙和表面不規(guī)則處,導(dǎo)致界面存在大量的空隙。因此全固態(tài)電池存在實際離子電導(dǎo)率低、界面高阻抗兩大性能不足問題。液態(tài)電解質(zhì)普遍離子電導(dǎo)率在10?

3-10?

2

S/cm,目前固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)不能及。僅參考離子電導(dǎo)率這一性能,所有固態(tài)電解質(zhì)中離子電導(dǎo)率最高的硫化物固態(tài)電解質(zhì)普遍為10?

3-10?

2

S/cm,與液態(tài)電解質(zhì)水平持平;而多數(shù)氧化物、聚合物等電解質(zhì)離子電導(dǎo)率普遍集中在

10?

?

-10?

3

S/cm之間甚至更低。較慢的離子遷移速度將直接導(dǎo)致充放電緩慢、能量密度受限等問題。界面高阻抗問題目前是全固態(tài)電池主要卡點之一。固-固接觸界面的電阻高且存在應(yīng)力問題,電極與電解質(zhì)間存在微米級空隙,界面阻抗高達(dá)百Ω級

,液態(tài)電池僅為十Ω

級。較高的阻抗同樣會導(dǎo)致充放電緩慢、能量密度受限、電池倍率性能較差、循環(huán)壽命受限等問題。圖表5:固-固接觸界面反應(yīng)示意圖圖表6:固態(tài)電解質(zhì)裂紋中鋰枝晶生長圖例來源:Electrochemical

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Reviews(IF

31.30)來源:Nature(2023)11固態(tài)電池工藝技術(shù)核心在于固態(tài)電解質(zhì)制備及成膜技術(shù),電解質(zhì)膜的制備工藝主要分為濕法和干法兩種。濕法工藝是通過涂布、烘干等工序制備電解質(zhì)膜,該工藝操作簡單,易于規(guī)模化生產(chǎn)。該工藝將電解質(zhì)粉末與粘結(jié)劑和溶劑混合,形成均勻漿料;將漿料涂布在模具或基底上,通過控制涂布參數(shù)調(diào)節(jié)膜厚;最后通過烘干去除溶劑,形成固態(tài)電解質(zhì)膜。該制備方法缺點在于有時會產(chǎn)生溶劑殘留進(jìn)而導(dǎo)致離子電導(dǎo)率下降。干法工藝可以降低電解質(zhì)中溶劑的比例,提升離子傳輸性能,是更有潛力的發(fā)展方向。該工藝首先將電解質(zhì)粉末與粘結(jié)劑混合均勻,然后通過氣流粉碎機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行纖維化處理,最后在壓力下壓碾成型,得到自支撐的電解質(zhì)膜。目前該技術(shù)還存在卡點①通常用于粘接作用的PTFE材料支撐性較弱,因此需較厚的膜層保證機(jī)械強(qiáng)度,但會使得電池內(nèi)阻增加②成膜的機(jī)械性能不足,傳統(tǒng)粘結(jié)劑(如PTFE

)的粘結(jié)性不佳,在電池充放電過程中,電極材料的體積膨脹和收縮會使膜層產(chǎn)生裂紋或分層,影響電池的循環(huán)壽命。圖表7:干法工藝與濕法工藝流程圖來源:藍(lán)固新能源環(huán)評1.5

固態(tài)電池制備的核心技術(shù)是什么?混入固態(tài)電解質(zhì)膜溶劑溶解粘連劑粘連劑混入固態(tài)電解質(zhì)膜涂布機(jī)涂布烘烤攪拌機(jī)勻漿混合高速混合機(jī)干混高剪切力設(shè)備纖維化壓碾設(shè)備壓碾濕法工藝電解質(zhì)粉末干法工藝電解質(zhì)粉末121.5.1

固態(tài)電池路線之爭討論——聚合物路線緣何被低估?聚合物電解質(zhì)主要由高分子聚合物基體、鋰鹽及添加劑構(gòu)成,該路線材料具有易于加工、高化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)點,缺點則是室溫下離子電導(dǎo)率偏低、機(jī)械強(qiáng)度較低。常用的高分子聚合物基體如聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(

PAN)

、聚乙烯醇(

PVA)

和聚甲基丙烯酸甲酯(

PMMA)

等,以上聚合物材料為離子傳導(dǎo)提供通道;常用鋰鹽如雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI),在聚合物基體中解離出鋰離子實現(xiàn)導(dǎo)電;添加劑則用于改善電解質(zhì)性能。聚合物可通過交聯(lián)改性等方式提升離子電導(dǎo)率等性能短板。以聚氧化乙烯(PEO)類聚合物電解質(zhì)為例,由于其結(jié)晶性,室溫離子電導(dǎo)率很低,通常為

10?

?至

10?

?

S/cm

數(shù)量級。國內(nèi)已有團(tuán)隊通過對PEO進(jìn)行共聚、交聯(lián)等改性后,在不同溫度情況下離子電導(dǎo)率可以提升至

10

?

3

S/cm

級至10

?4S/cm

級。此外,大多數(shù)氧化物材料離子導(dǎo)電率亦在10?

3

10?

?

S/cm之間,該性能短板已經(jīng)不明顯。聚合物與其它無機(jī)物材料進(jìn)行復(fù)合可以大大發(fā)揮其性能優(yōu)勢。聚合物擁有有機(jī)物易加工特質(zhì),經(jīng)過改性后的聚合物材料可以與其它無機(jī)物材料進(jìn)行復(fù)合形成復(fù)合固態(tài)聚合物電解質(zhì)。目前海內(nèi)外多有企業(yè)采用氧化物-聚合物合成的路線的企業(yè);復(fù)合后的材料有望具備氧化物和聚合物材料的多重性能優(yōu)勢。圖表8:聚合物固態(tài)電解質(zhì)鋰離子傳輸路徑 圖表9:固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)劣勢對比來源:Electrochemical

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31.30)來源:Nature(2023)131.5.2固態(tài)電池路線之爭討論

——氧化物路線有何優(yōu)勢?氧化物電解質(zhì)是含有鋰、氧以及其他成分(磷/鈦/鋁/鑭/鍺/鋅/鋯)的化合物。固態(tài)電池氧化物電解質(zhì)按照電解質(zhì)成分可分為晶態(tài)和非晶態(tài)型。晶態(tài)氧化物電解質(zhì)制造成本較低,可制備容量型電池,容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),主要包括GARNET(石榴石)型、NASICON(快離子導(dǎo)體)型、LISICON(快離子導(dǎo)體)型、Perovskite(鈣鈦礦)型、

Anti-Perovskite(反鈣鈦礦)型固態(tài)電解質(zhì)。整體看,氧化物電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率(10?

3

S/cm)、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點,缺點則是界面相容性較差。目前常用的氧化物電解質(zhì)為LLZO(鋰鑭鋯氧)、LATP(磷酸鈦鋁鋰)等。目前國內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)逐步實現(xiàn)批量化的制備能力。上市公司層面,璞泰來、金龍羽、東方鋯業(yè)、三祥新材等企業(yè)均有不同程度的專利布局及電解質(zhì)生產(chǎn)能力。圖表10:固態(tài)氧化物電解質(zhì)分類及優(yōu)劣來源:旺財鋰電微信公眾號整理14氧化物制備方法主要包含固相法和液相法。固相法對電解質(zhì)材料高選擇性、成本低、工藝相對簡單。但由于存在煅燒過程,能耗相對較高,且成品一致性仍有一定提升空間。液相法通常將原材料溶解、混合反應(yīng)后脫水聚合形成溶膠/凝膠,其優(yōu)點在于能耗較低,成品一致性相對較高。但對制造工藝要求較高,同時過程產(chǎn)物存在一定環(huán)保問題,需進(jìn)行處理后排放。當(dāng)前國內(nèi)主流固態(tài)電池企業(yè)均有氧化物電解質(zhì)路線布局。氧化物電解質(zhì)成本可控,以常見的氧化物電解質(zhì)LATP/LLZO為例,其金屬材料成本均低于10€/千克,原材料成本端可控。國內(nèi)頭部的固態(tài)電池企業(yè)清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源等電池中均有氧化物布局。應(yīng)用氧化物固態(tài)電解質(zhì)的半固態(tài)電池已經(jīng)搭載于部分車型中,實際提升了電池能量密度和汽車?yán)m(xù)航里程。1.5.2固態(tài)電池路線之爭討論

——氧化物路線有何優(yōu)勢?圖表11:國內(nèi)固態(tài)氧化物電池代表公司及主要產(chǎn)品圖表12:各固態(tài)電解質(zhì)金屬材料成本(EUR/kg)來源:旺財鋰電微信公眾號,樂晴智庫、固態(tài)芯視角微信公眾號、起點固態(tài)電池微信公眾號、中泰證券研究所整理來源:旺財鋰電微信公眾號15相比于聚合物、氧化物電解質(zhì),硫化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率極高(室溫可達(dá)10?

3~10?

2

S/cm),并且具有良好的界面相容性,可適配高比能電極材料(電化學(xué)窗口可達(dá)5V),缺點在于化學(xué)穩(wěn)定性差。生產(chǎn)安全性、專利壁壘、高生產(chǎn)成本或成硫化物電解質(zhì)量產(chǎn)最大的阻礙,短期存在量產(chǎn)難度。由于硫的化學(xué)性質(zhì)活躍,在制備過程中易于酸、水進(jìn)行反應(yīng)生成劇毒氣體硫化氫,對生產(chǎn)安全造成巨大威脅;因此多數(shù)制備過程需對設(shè)備密封性要求極高同時需要配合惰性氣體環(huán)境避免化學(xué)反應(yīng)釋放有毒氣體。同時,日韓在硫化物領(lǐng)域研發(fā)較為領(lǐng)先,豐田公司、三星集團(tuán)等日韓企業(yè)在專利布局戰(zhàn)略與市場戰(zhàn)略兩者間實現(xiàn)了緊密結(jié)合和良好運(yùn)行,存在一定專利壁壘。成本端,原材料高純硫化鋰單噸在400萬元,是短期量產(chǎn)的重大阻礙。遠(yuǎn)期看,由于硫化物性能卓越,寧德、比亞迪等大廠仍積極戰(zhàn)略布局。寧德時代建立了10Ah

級全固態(tài)電池驗證平臺,目前已進(jìn)入20Ah

樣品試制階段,并計劃

2027

年實現(xiàn)硫化物固態(tài)電池小批量生產(chǎn);比亞迪于2024

年已下線(中試)60Ah

全固態(tài)電池,計劃

2027

年小批量示范裝車;此外,國軒高科、廣汽埃安、恩捷股份等企業(yè)也在推進(jìn)硫化物電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。圖表13:硫化物固態(tài)電解質(zhì)制備工藝流程圖來源:藍(lán)固新能源環(huán)評1.5.3

固態(tài)電池路線之爭討論——硫化物路線量產(chǎn)難點幾何?硫化鋰五硫化二磷添加劑球磨研磨介質(zhì)干燥研磨介質(zhì)固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體高溫?zé)Y(jié)固態(tài)電解質(zhì)冷凝管收集惰性氣體保護(hù)球磨機(jī)干燥設(shè)備高溫?zé)Y(jié)爐惰性氣體保護(hù)氣流粉碎機(jī)破碎161.5.4固態(tài)電池路線之爭討論——鹵化物路線有何優(yōu)勢?鹵化物電解質(zhì)主要由鋰金屬鹵化物(如LiCl、LiBr、LiI)與過渡金屬鹵化物(如ScCl?

、InCl?

等)組成,具有高離子電導(dǎo)率(10?

3S/cm)

、低界面阻抗的優(yōu)點。由于鹵組元素(氟、氯、溴、碘)具有電正性、化學(xué)穩(wěn)定性、易加工的特性,鹵化物電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率,且能夠與多數(shù)高電壓正極材料兼容;但其與負(fù)極存在界面不相容問題,該問題仍待解決。鹵組金屬的高離子電導(dǎo)率特性可以解決目前部分氧化物、聚合物材料離子電導(dǎo)率較低的問題,提升固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率。當(dāng)前已有多家企業(yè)積極布局鹵化物固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合應(yīng)用。清陶能源第二代固態(tài)電池采用“氧化物+鹵化物+聚合物”復(fù)合技術(shù)路徑,預(yù)計2025年開始規(guī)模搭載于上汽MG等車型上;寧德時代在2025年1月獲得摻雜型鹵化物固態(tài)電解質(zhì)制備方法的專利授權(quán),億緯鋰能、湖南恩捷、比亞迪和一汽等企業(yè)也在積極推進(jìn)鹵化物電解質(zhì)路線。圖表14:鹵化物電解質(zhì)制備方法示意圖圖表15:國內(nèi)鹵化物電解質(zhì)代表公司產(chǎn)品電解質(zhì)路線來源:孫學(xué)良《鹵化物電解質(zhì)基全固態(tài)電池發(fā)展前景》Science子刊來源:各公司公告1.5.5固態(tài)電池路線之爭討論總結(jié)

——復(fù)合電解質(zhì)或為長期發(fā)展方向理想的固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)具備高離子電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性、良好界面相容性和較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度等要求。目前看,已知電解質(zhì)材料中沒有“六邊形戰(zhàn)士”,因此復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)或為行業(yè)重要的發(fā)展方向。目前固態(tài)電池企業(yè)中,清陶能源新一代電池采用”氧化物+鹵化物+聚合物“路線;衛(wèi)藍(lán)亦是采用”氧化物+聚合物“路線,以上案例均證明復(fù)合型電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)趨勢。從專利角度看,硫化物電解質(zhì)部分底層專利受限于日韓,存在一定超車難度;中國在氧化物、聚合物領(lǐng)域?qū)@麛?shù)量較多,各自領(lǐng)域國內(nèi)核心科研機(jī)構(gòu)分別為為中科院物理所、中科院青島所。產(chǎn)業(yè)落地或為技術(shù)收斂的重要節(jié)點。從產(chǎn)業(yè)進(jìn)展看,氧化物、聚合物路線落地速度更快,這得益于其成本的快速下降。國內(nèi)采用氧化物路線的衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源均有批量化出貨;采用聚合物路線的冠盛股份亦有Gwh級別產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃及批量出貨。硫化物產(chǎn)品則多處于小試、中試階段。圖表16:固態(tài)電池各技術(shù)路線代表公司、產(chǎn)能布局、最新進(jìn)展介紹公司名稱 電解質(zhì)技術(shù)路線 產(chǎn)能布局(加粗為已投產(chǎn)項目,其余為未投產(chǎn)項目-預(yù)計投產(chǎn)時間)最新進(jìn)展清陶能源半固態(tài):一代(氧化物+聚合

半固態(tài):江西宜春(1GWh)、江蘇昆山一期(3.5GWh),江蘇昆山二期物) (6.5GWh)-2025年;成都(15GWh)-2026年 第二代半固態(tài)電池預(yù)計將于2025年下半年搭載上汽部全固態(tài):二代(氧化物+鹵化

全固態(tài):浙江臺州(10GWh)-2025年底、與上汽集團(tuán)合資上海(0.5GWh)- 分車型;第三代全固態(tài)電池有望在2027年裝車物+聚合物) 2026年投產(chǎn)、內(nèi)蒙古烏海(10GWh)-2026年衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài):氧化物+聚合物全固態(tài):氧化物+聚合物2026年;北京房山一期(4GWh),規(guī)劃總產(chǎn)能(8GWh);山東淄博一期(3.4GWh),規(guī)劃總產(chǎn)能(20GWh);江蘇溧陽(0.2GWh);全固態(tài):廣東深圳(600MWh)小試基地半固態(tài):浙江湖州一期(2GWh),二期(8GWh)-2025年,三期(12GWh)-

2025年3月6日,北京衛(wèi)藍(lán)新能源、巴斯夫新材料、長三角物理研究中心在北京簽署合作協(xié)議,共同開發(fā)和應(yīng)用下一代固態(tài)電池專用電池包技術(shù)冠盛東馳半固態(tài):磷酸鐵鋰(儲能)、準(zhǔn)固態(tài)三元(動力)全固態(tài)電池:聚合物半固態(tài):浙江溫州(2GWh)-2026年2025年1月,冠盛東馳已在溫州市啟動半固態(tài)磷酸鐵鋰電池項目電芯及系統(tǒng)建設(shè),

預(yù)計30個月達(dá)產(chǎn),年產(chǎn)量約為210萬支比亞迪(弗迪動力)全固態(tài):硫化物復(fù)合重慶一期(20GWh)刀片電池,二期(15GWh)兼容半固態(tài)電池比亞迪60Ah的全固態(tài)電池能量密度達(dá)到400Wh/kg,-40℃低溫啟動能力與5C超快充的組合刷新行業(yè)紀(jì)錄寧德時代全固態(tài):硫化物2027年有望小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池公司預(yù)計2030年固態(tài)電池量產(chǎn)后將降本29%,且成本有望低于當(dāng)前液態(tài)電池太藍(lán)新能源半/全固態(tài):氧化物半固態(tài):重慶一期(0.2GWh),二期(2GWh)全固態(tài):安徽淮南規(guī)劃10GWh產(chǎn)能公司計劃2026年固態(tài)電池進(jìn)行裝車驗證,2027年實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)來源:馬里亞納海電微信公眾號,清陶能源微信公眾號,烏海市區(qū)域經(jīng)濟(jì)合作局微信公眾號,衛(wèi)藍(lán)新能源官網(wǎng),儲能科學(xué)與技術(shù)微信公眾號,北極星儲能官網(wǎng)微信公眾號,冠盛股份公司公告,起點固態(tài)電池微信公眾號,璧1山7發(fā)布微信公眾號,貴陽網(wǎng),寧德時代公司公告,易知股道微信公眾號182向全固態(tài)過渡中,固態(tài)電池材料、工藝、設(shè)備有何升級?192.1.1

固態(tài)電池材料端有何升級?——正極材料來源:中泰證券研究所來源:張?zhí)┯ⅰ豆虘B(tài)電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述》v固態(tài)電解質(zhì)正

極負(fù)

極鋰離子充電放電層狀氧化物富鋰錳基材料硫基正極·······遠(yuǎn)期看,全固態(tài)電池更多可能使用高鎳、鈷酸鋰、富鋰錳基等高電壓正極材料;半固態(tài)多沿用現(xiàn)有三元材料。傳統(tǒng)電解液的穩(wěn)定電壓窗口通常為

1.5-4.3V,當(dāng)正極電壓超過4.3V時,電解液會發(fā)生氧化分解,生成氣體和界面膜,導(dǎo)致容量衰減。但固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定化學(xué)窗口可達(dá)

5V以上,能為高電壓正極提供安全運(yùn)行環(huán)境,讓固態(tài)電池中高鎳、鈷酸鋰、富鋰錳基等高電壓正極材料的應(yīng)用成為可能。無粘結(jié)劑的正極架構(gòu)設(shè)計和固-固接觸界面有效提升固態(tài)電池能量密度。固態(tài)電池采用冷壓成型技術(shù),將正極活性物質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì)粉末直接壓制成型,無需使用粘結(jié)劑,這種設(shè)計能夠提高活性物質(zhì)占比,使電池單位體積內(nèi)可嵌入更多鋰離子;同時固態(tài)電解質(zhì)特有的固-固接觸界面,抑制了高壓條件下正極材料與電解質(zhì)的副反應(yīng),避免了傳統(tǒng)液態(tài)體系中常見的過渡金屬溶出和晶格氧流失問題。這種雙重優(yōu)化使得單位體積內(nèi)可存儲的鋰離子密度顯著提高,進(jìn)而突破了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的能量密度天花板。圖表17:固態(tài)電池正極材料示意圖 圖表18:液態(tài)電池與固態(tài)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化對比202.1.2

固態(tài)電池材料端有何升級?——負(fù)極材料v固態(tài)電解質(zhì)正

極負(fù)

極鋰離子充電放電硅基負(fù)極金屬鋰·······傳統(tǒng)石墨負(fù)極的儲鋰能力已接近理論極限,而固態(tài)電池的核心突破在于啟用更高容量的金屬鋰或硅基負(fù)極。在實際操作中,硅基負(fù)極比容量可達(dá)1500

mAh/g;目前鋰金屬實際比容量可達(dá)1000mAh/g。由于鋰金屬負(fù)極和硅基負(fù)極能容納更多的鋰離子,在相同體積或重量下,固態(tài)電池就能存儲更多的電能,表現(xiàn)出更高的能量密度。目前產(chǎn)業(yè)多采用添加不同比例的硅以提升能量密度。固態(tài)電池負(fù)極材料目前主要分為硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極和復(fù)合/過渡負(fù)極三大技術(shù)路線。鋰金屬負(fù)極是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)終極目標(biāo),但目前該路線面臨鋰枝晶穿透固態(tài)電解質(zhì)、界面接觸失效等難題,并且超薄電解質(zhì)膜的精密制造及界面穩(wěn)定性控制工藝復(fù)雜

;硅基負(fù)極是當(dāng)前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化主力,但其體積膨脹嚴(yán)重和電池界面穩(wěn)定性差等問題使得固態(tài)電池循環(huán)壽命受限,目前需通過納米化碳材料包覆、原子層沉積包覆等技術(shù)逐步改善;石墨、錫基合金等過渡材料是短期方案,雖然適配現(xiàn)有產(chǎn)線且工藝成熟,但其能量密度提升有限且存在合金材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。圖表19:固態(tài)電池負(fù)極材料示意圖 圖表20:負(fù)極材料性質(zhì)對比來源:中泰證券研究所來源:張銳《固態(tài)電池研究及產(chǎn)業(yè)化》212.2.1

固態(tài)電池生產(chǎn)流程有何變化?漿料攪拌涂布輥壓分切極耳成型電芯卷繞/疊片入殼烘干電芯注液封口電池清洗干燥存儲檢測噴碼化成分容前道中道后道自動化物流電池工藝流程主要分為前、中和后道三個環(huán)節(jié);前道為極片制造,多采用濕法制備正負(fù)極片。將混合導(dǎo)電劑、粘接劑的漿料均勻涂覆在正負(fù)極片,后經(jīng)過烘干與集流體輥壓復(fù)合;再通過分切設(shè)備將寬幅極片切割為符合電芯尺寸的窄條形成電極片。中道工序聚焦電芯組裝,需要進(jìn)行注液、焊接密封。通過卷繞或疊片工藝將正負(fù)極片與隔膜組合成電芯主體,隨后將電芯裝入金屬或鋁塑膜外殼中,并進(jìn)行烘干以去除殘留水分;此后注入電解液,最后通過焊接封口。后道工序則注重電池性能檢測,重點在化成分容。流程包括清洗電芯表面殘留電解液、干燥存儲以穩(wěn)定電解質(zhì)狀態(tài),以及通過檢測設(shè)備對電池外觀、尺寸和電性能進(jìn)行篩選,最終通過充放電激活電池并測試實際容量。圖表21:傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)流程圖來源:高工鋰電22來源:粉體網(wǎng)2.2.2

固態(tài)電池生產(chǎn)流程有何變化?固態(tài)前道工藝可以采用干法或濕法。濕法與傳統(tǒng)液態(tài)前道工序基本無異;干法電極為近年新興技術(shù),具有低成本、低能耗、高性能的優(yōu)勢。干法電極是在干燥狀態(tài)下混合活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑,經(jīng)干法涂布成形,后通過輥壓復(fù)合至集流體表面;電解質(zhì)膜亦可通過干/濕法制備,干法可通過輥壓/熔融擠出/靜電噴涂三種方式成膜,國內(nèi)主要使用輥壓為主,最后進(jìn)行分條定型。中段取消隔膜、注液工藝,新增膠框印刷、等靜壓。經(jīng)輥壓和分條完成定型后,在疊片前會增加膠框印刷環(huán)節(jié),把樹脂音刷到電極邊緣形成回形框,在壓力下起到支撐絕緣作用;隨后,通過疊片堆疊極片與電解質(zhì)層。在進(jìn)入后道前,通常添加等靜壓環(huán)節(jié)以提升電解質(zhì)與極片的致密性,優(yōu)化界面接觸。半固態(tài)則仍需保留隔膜結(jié)構(gòu)、注液量較少僅需浸潤。后段工藝不變,改用大壓力化成。部分全固態(tài)電池通過大壓力化成設(shè)備對電芯施加高壓,常規(guī)電池拘束壓力要求3-10t,固態(tài)電池化成拘束壓力一般要求60-80t(10Mpa壓強(qiáng)/單個電芯);部分會使用預(yù)鋰化技術(shù)。負(fù)極材料全固態(tài)電池圖表22:全固態(tài)電池生產(chǎn)流程圖正極材料 干/濕法集流體涂布輥壓輥壓固態(tài)電解質(zhì)

干/濕法干/濕法集流體復(fù)合分條高壓化成等靜壓極耳焊封裝疊片熱壓成型膠框印刷分條分條前段中段后段232.3

固態(tài)電池設(shè)備端有何升級?圖表23:固態(tài)電池制造工藝及設(shè)備來源:利元亨環(huán)節(jié)正負(fù)極片&電解質(zhì)制備(前段)電芯組織(中段)后段工序液態(tài)鋰電固液混合工

藝半固態(tài)原位固化工

藝硫化物全固態(tài) 氧化物聚合物設(shè)備名稱勻漿攪拌涂布烘干干料混合干法涂布電解質(zhì)涂膜輥壓電解質(zhì)熱復(fù)合分條&模切膠框印刷疊片極耳焊接&包裝注液等靜壓原位固化高壓化成分容√√√√√√√√√√√√√√√√√√√可采用可采用可采用可采用√√√√√√√√可采用可采用可采用可采用√√√√√√√√可采用可采用可采用可采用√√√√√√√攪拌機(jī)涂布機(jī)強(qiáng)力混合機(jī)干法涂布設(shè)備電解質(zhì)涂覆設(shè)備輥壓機(jī)熱復(fù)合設(shè)備分條模切機(jī)膠框印刷機(jī)疊片機(jī)組裝設(shè)備注液機(jī)等靜壓機(jī)烘烤設(shè)備大壓力化成分容機(jī)相比傳統(tǒng)液態(tài)鋰電制作,固態(tài)電池的制造工藝變化主要集中在前、中道。由于固態(tài)電池材料易與水、空氣等其它物質(zhì)反應(yīng),整體、生產(chǎn)組裝環(huán)節(jié)的密封性有不同程度提升。前道環(huán)節(jié):濕法制膜的設(shè)備差異較?。蝗粢敫煞üに?,則對應(yīng)需新增干混機(jī)、干法涂布設(shè)備中道環(huán)節(jié):需要使用無隔膜疊片機(jī)替換傳統(tǒng)疊片卷繞機(jī)械;新增膠框印刷機(jī)用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;新增等靜壓設(shè)備用以增強(qiáng)電芯內(nèi)組件界面之間的接觸效果。后道環(huán)節(jié):低壓化成被替換為高壓化成,需配備高壓化成分容機(jī)以激活固態(tài)電池性能。243固態(tài)電池技術(shù)演進(jìn)路線推演&投資建議253.1

演進(jìn)路線判斷——半固態(tài)電池成為近年主流,資本開支有望提速半固態(tài)電池在能量密度、安全性上較傳統(tǒng)液態(tài)電池存在一定提升??梢栽诶矛F(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈降低成本的同時,亦能在安全性和能量密度等性能上實現(xiàn)較好提升,是從液態(tài)電池到全固態(tài)電池的理想過渡產(chǎn)品。液態(tài)鋰電池能量密度在300Wh/kg以下,而半固態(tài)電池的能量密度能達(dá)到300-400Wh/kg;液態(tài)電解液在150-200℃即可分解,而半固態(tài)電池?zé)崾Э販囟韧ǔT?00

℃以上。半固態(tài)電池在生產(chǎn)工藝和原材料體系上與傳統(tǒng)液態(tài)電池有較高的相似性和兼容性。企業(yè)無需對現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行大規(guī)模的改造和更換,可以通過局部的技術(shù)升級和調(diào)整實現(xiàn)半固態(tài)電池的生產(chǎn)。頭部廠家的半固態(tài)電池成本相較于液態(tài)電池的成本持平甚至有所下降。例如清陶能源的第二代半固態(tài)電池預(yù)計比液態(tài)電池成本降低

20%,2027

年的第三代全固態(tài)電池預(yù)計將比液態(tài)電池降本

40%。根據(jù)TrendForce

的預(yù)測,隨著制造規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)成熟度提升,半固態(tài)電池綜合成本在

2035

年有望降至0.4

¥/Wh以下。半固態(tài)電池2024年裝機(jī)量超過預(yù)期,目前頭部企業(yè)已進(jìn)入量產(chǎn)階段。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,2024

年上半年半固態(tài)電池累計裝機(jī)達(dá)

2.15GWh,已遠(yuǎn)超

23

年全年累計裝車規(guī)模

0.80GWh。據(jù)GGII數(shù)據(jù),2024

年半固態(tài)電池出貨量增加至

7GWh,2030年有望超過65GWh。由此可以判斷,隨著搭載固態(tài)新車型的逐步推出,半固態(tài)電池有望進(jìn)入到量產(chǎn)階段。圖表24:頭部半固態(tài)電池廠家產(chǎn)業(yè)化階段 圖表25:頭部半固態(tài)電池廠家產(chǎn)能規(guī)劃來源:各公司官網(wǎng)來源:各公司公告263.2

光伏技術(shù)路線迭代案例復(fù)盤——自上而下VS自下而上的研究框架產(chǎn)業(yè)階段一:2020-2022年間,TOPCon(隧穿氧化層鈍化接觸)與HJT(本征薄膜異質(zhì)結(jié))作為主流技術(shù)路線同樣面臨產(chǎn)業(yè)路線之爭。彼時產(chǎn)業(yè)鏈主流論斷HJT是中長期趨勢,我們在2021年底提出了需關(guān)注擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏的觀點,當(dāng)時兩種技術(shù)均未實現(xiàn)量產(chǎn),量產(chǎn)數(shù)據(jù)和盈利能力均未可知,各自技術(shù)路線的支持者提供的數(shù)據(jù)和觀點存在對立性,這一矛盾同樣體現(xiàn)在當(dāng)前對固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的研究中。TOPCon的單GW投資約為2億元(若考慮傳統(tǒng)PERC線改造投資僅為6000-8000萬元);缺點則是由于工藝限制產(chǎn)線后續(xù)升級存在壓力。TOPCon當(dāng)時面臨的情況類似現(xiàn)在的氧化物、聚合物路線。HJT由于設(shè)備簡潔、易于薄片化、平均轉(zhuǎn)換效率提升的天花板較高;顯著缺點則在于短期成本較高,單GW投資約在3.5-4億元。HJT彼時與當(dāng)前硫化物路線面臨的問題類似。產(chǎn)業(yè)階段二:量產(chǎn)后TOPCon盈利能力得到驗證,形成資本吸附效應(yīng)。2021Q1-2022H1,多家企業(yè)宣布GW級TOPCon擴(kuò)產(chǎn)計劃;隨著TOPCon企業(yè)量產(chǎn)線的盈利出爐,其盈利能力得到產(chǎn)業(yè)驗證。至今,TOPCon仍是行業(yè)主流,HJT基本產(chǎn)業(yè)化基本歸零。結(jié)論:資本吸附效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)是推動技術(shù)收斂的重要驅(qū)動力。在新技術(shù)投資初期,技術(shù)路線尚不明朗前,大量產(chǎn)業(yè)資本會持觀望態(tài)度而非率先下場。在技術(shù)進(jìn)入成熟期時,產(chǎn)業(yè)資本會形成顯著吸附效應(yīng);在產(chǎn)業(yè)資本加持下,被支持的技術(shù)路線規(guī)模有望快速提升,實現(xiàn)迅速降本,進(jìn)而對其它技術(shù)路線形成擠壓,倒逼產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)技術(shù)路線的收斂。圖表26:2021年主流光伏技術(shù)參數(shù)對比 圖表27:新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段來源:各公司官網(wǎng)來源:中泰證券研究所273.2.1

冠盛股份:聚合物領(lǐng)域積累深厚,儲能用固態(tài)電池已實現(xiàn)商業(yè)化公司布局固態(tài)電池作為第二成長曲線,商業(yè)化進(jìn)展處于前列。冠盛股份成立于1985年,主營業(yè)務(wù)為汽車底盤系統(tǒng)零部件的研發(fā)與生產(chǎn),產(chǎn)品覆蓋全球120多個國家和地區(qū),是汽車后市場領(lǐng)域的頭部企業(yè)。近年來,公司積極布局新能源領(lǐng)域,并聚焦于固態(tài)電池并將其作為第二增長曲線。2024年,該公司與吉林東馳合資成立浙江冠盛東馳能源科技有限公司,啟動半固態(tài)磷酸鐵鋰電池項目,計劃2026年下半年投產(chǎn),致力于推出循環(huán)次數(shù)更高,生命周期更長的半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池新品。半固態(tài)磷酸鐵鋰交付,公司積極布局動力領(lǐng)域。目前公司半固態(tài)磷酸鐵鋰用于儲能領(lǐng)域,交付產(chǎn)品的循環(huán)壽命在10000次以上,能量密度達(dá)170wh/kg,較傳統(tǒng)儲能液態(tài)電池循環(huán)壽命長1.5倍左右,安全性大幅提升。公司積極布局準(zhǔn)固態(tài)產(chǎn)品,根據(jù)公司調(diào)研,目前其準(zhǔn)固態(tài)產(chǎn)品已經(jīng)可達(dá)到380-420wh/kg,用于動力電池領(lǐng)域。圖表28:半固態(tài)磷酸鐵鋰電池項目簽約現(xiàn)場 圖表29:2024年動力電池大會冠盛東馳電池展品來源:溫州新聞網(wǎng)、中泰證券研究所來源:網(wǎng)易新聞、中泰證券研究所283.2.2

納科諾爾:固態(tài)電池核心設(shè)備標(biāo)的納科諾爾成立于2000年,主業(yè)輥壓機(jī)國內(nèi)市占率位于前列。公司的主要產(chǎn)品為新能源電池極片輥壓機(jī),

2024年公司輥壓機(jī)設(shè)備收入占比達(dá)93.56%。公司鋰電池極片輥壓設(shè)備領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位,主要客戶包括寧德時代、比亞迪等知名企業(yè),行業(yè)市占率位于前列。受益于鋰電擴(kuò)產(chǎn)周期,2021-2024年公司營業(yè)收入增速大幅提升,主業(yè)具有較強(qiáng)穩(wěn)定性。公司依托主業(yè)優(yōu)勢,前瞻布局干法電極、固態(tài)電池設(shè)備。2023年,公司與清華研究院在深圳合資成立公司清研納科,針對固態(tài)電池、電極制備的工藝難點,發(fā)力干法電極、固態(tài)一體化設(shè)備。目前清研納科已經(jīng)發(fā)布多款干法電極設(shè)備,并給國內(nèi)頭部大廠供貨。預(yù)計2025年下半年,其干法電極中試線有望投入生產(chǎn)。圖表30:2024年公司各項業(yè)務(wù)營收占比(

)圖表31:2012-2024年營業(yè)收入(億元)來源:iFinD、中泰證券研究所來源:iFinD、中泰證券研究所293.2.3

長陽科技:憑借成膜工藝積累,布局固態(tài)電池電解質(zhì)膜公司在鋰電隔膜領(lǐng)域具有技術(shù)積累,與固態(tài)電池膜具有技術(shù)同源性。公司鋰電隔膜產(chǎn)品已應(yīng)用于動力、儲能等多個場景,具有較為深厚的研發(fā)積累。固態(tài)電池同樣需要使用電解質(zhì)膜隔離正負(fù)極,并實現(xiàn)離子的自由穿透,與傳統(tǒng)鋰電隔膜在功能、結(jié)構(gòu)上有一定相似性。同時,理想的電解質(zhì)膜還需要化學(xué)穩(wěn)定性、界面相容性和機(jī)械強(qiáng)度高等特點。公司與中科院物理所合作,開發(fā)固態(tài)電池復(fù)合膜。公司2024年11月公告與中科院物理所簽訂《技術(shù)開發(fā)合同》,開發(fā)用于固態(tài)電池領(lǐng)域的復(fù)合膜。目前公司開發(fā)的多孔基膜已經(jīng)給部分頭部客戶送樣,并且該材料在液態(tài)、半固態(tài)、全固態(tài)電池領(lǐng)域具有普適性。若后續(xù)開發(fā)順利,公司固態(tài)電池復(fù)合膜有望成為固態(tài)電池行業(yè)通用化的解決方案。圖表32:公司與中科融能建立固態(tài)電池聯(lián)合實驗室 圖表33:2017-2024年公司營業(yè)收入來源:中科融能微信公眾號、中泰證券研究所來源:iFIND、中泰證券研究所303.2.4

光華科技:干法工藝實現(xiàn)硫化鋰高純度低成本光華科技成立于1980年,是先進(jìn)的專業(yè)化學(xué)品服務(wù)商,集產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體,其主營業(yè)務(wù)涵蓋高性能電子化學(xué)品、化學(xué)試劑、新能源材料及退役動力電池梯次利用等領(lǐng)域。公司在固態(tài)電池領(lǐng)域主要聚焦于固態(tài)電解質(zhì)所需原料的研發(fā)與生產(chǎn),如硫化物、氧化物等。公司制備的硫化鋰純度達(dá)到99.9999%,遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)99.99%,目前硫化鋰相關(guān)固態(tài)電池材料產(chǎn)品產(chǎn)能為300噸/年,未來可根據(jù)市場需求擴(kuò)產(chǎn)至3000噸/年。公司通過干法工藝實現(xiàn)了硫化鋰的低成本生產(chǎn)

。目前硫化鋰成本占硫化物固態(tài)電池材料成本的71.6%,硫化鋰降本成為硫化物固態(tài)電池量產(chǎn)道路上的關(guān)鍵議題。公司的“濕法提純+氣相沉積”的干法工藝與原材料自供能力齊發(fā)力,將硫化鋰成本降低至20萬元/噸,低于硫化物固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)臨界點50萬元/噸,擴(kuò)產(chǎn)后成本能進(jìn)一步降低至10萬元/噸。目前公司已經(jīng)向清陶、藍(lán)固、太藍(lán)、衛(wèi)藍(lán)送樣,還與國軒高科達(dá)成合作,共同研究固態(tài)電池循環(huán)利用體系。圖表34:2024年公司各項業(yè)務(wù)收入

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