固态电池行业深度:千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面-20230429-东吴证券-85页_3mb
报告摘要
固态电池行业深度分析总结
核心内容概述
固态电池作为下一代动力电池技术,具备更高的安全性、能量密度和潜在的性能优势,成为行业关注的焦点。相比液态锂电池,固态电池通过减少或取消电解液,采用固态电解质,从而降低热失控风险,提升电池整体安全性。同时,固态电池兼容高比容量正负极材料,如锂金属负极、富锂锰基正极等,有助于实现能量密度突破,达到500Wh/kg以上。
主要观点
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固态电池的优势:
- 提升安全性:固态电解质不可燃、无腐蚀、无挥发,可承受机械滥用,显著降低热失控风险。
- 打开能量密度天花板:兼容高镍、富锂锰基正极与硅基、锂金属负极,提升电池能量密度。
- 产业链兼容性:半固态电池兼容现有工艺设备,减少对产业链的冲击,实现较低成本量产。
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技术发展路径:
- 半固态电池作为过渡方案,2023年开启小批量装车,2024年实现规模化量产,2025年成本有望降至0.9元/Wh。
- 全固态电池仍处于研发阶段,预计2030年后实现商业化,需5-10年时间完成量产。
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技术迭代顺序:
- 固态电解质 → 新型负极 → 新型正极,逐步实现性能和能量密度的提升。
关键信息
电池类型与性能对比
| 类型 | 液态 | 半固态 | 全固态 |
|---|---|---|---|
| 液体含量(wt%) | 25% | 5-10% | 0% |
| 能量密度(Wh/kg) | 250 | 350+ | 500+ |
| 电解质 | 有机溶剂+锂盐 | 复合电解质(聚合物+氧化物) | 硫化物、氧化物、聚合物 |
| 隔膜 | 有 | 保留+氧化物涂覆 | 无 |
| 正极材料 | 三元/铁锂 | 高镍三元/富锂锰基 | 超高镍/镍锰酸锂/富锂锰基等 |
| 负极材料 | 石墨 | 硅基/锂金属 | 硅基/锂金属 |
| 封装方式 | 卷绕/叠片+方形/软包 | 卷绕/叠片+软包 | 叠片+软包 |
| 成本(元/Wh) | 0.77 | 1.11 | 高于液态电池 |
电解质类型与特性
| 类型 | 电导率(S/cm) | 电化学窗口(V) | 热稳定性(°C) | 空气稳定性 | 可加工性 | 工艺难度 | 成本 | 主要企业 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 聚合物 | 10⁻⁷-10⁻⁴ | <4V | <300°C | 高 | 易加工 | 简单 | 低 | Bollore、Hydro-Québec |
| 氧化物 | 10⁻⁶-10⁻³ | >5V | >500°C | 中 | 难加工 | 适中 | 高 | 卫蓝新能源、清陶能源、辉能科技 |
| 硫化物 | 10⁻³ | 1.7-2.1V, 可达5V | <450°C | 低 | 易加工 | 复杂 | 高 | 丰田、松下、三星SDI、宁德时代 |
产业链布局与投资建议
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电池端:
- 宁德时代:凝聚态电池,布局硫化物全固态路线。
- 比亚迪:全路线布局,未来或升级固态+短刀+CTC体系。
- 卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技:技术优异,率先落地产能。
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固态电解质端:
- 天目先导、蓝固新能源:绑定卫蓝新能源,性能指标优异。
- 上海洗霸、金龙羽:加速布局。
- 奥克股份:从原料端延伸聚合物电解质。
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负极端:
- 兰溪致德、贝特瑞、翔丰华:硅基负极进度较快。
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正极端:
- 容百科技、当升科技:超高镍正极布局领先。
- 厦钨新能:关注对象。
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投资建议:
- 主线一:半固态电池技术领先厂商,推荐宁德时代、比亚迪、亿纬锂能,关注赣锋锂业、孚能科技、国轩高科等。
- 主线二:超高镍正极厂商,推荐容百科技、当升科技,关注厦钨新能。
- 主线三:硅基负极厂商,推荐贝特瑞,关注翔丰华。
- 主线四:固态电解质厂商,关注前驱体的东方锆业、三祥新材、云南锗业、驰宏锌锗,电解质的奥克股份、上海洗霸、金龙羽、瑞泰新材。
国内外政策与技术路线
国内政策
- 市场驱动为主,短期聚焦半固态电池技术。
- 政策支持:自2020年起,固态电池被列为国家重点发展对象,2023年进一步提出加强标准体系研究。
- 技术路线:半固态电池为产业化重点,预计2024年实现规模化量产,2030年全固态电池商业化。
海外政策
- 日本:押注硫化物路线,目标2030年实现全固态电池商业化,能量密度500Wh/kg。
- 韩国:氧化物和硫化物路线并行,2025-2028年开发出400Wh/kg商用技术,2030年完成装车。
- 欧洲:以聚合物路线为主,同时布局硫化物路线,目标2030年电池性能与理论性能差距缩小至少1/2。
- 美国:全路线布局,由能源部出资,初创公司主导研发,目标2030年实现能量密度500Wh/kg。
车企布局
- 日韩车企:日产、本田、丰田、现代等与电池企业合作,布局全固态电池。
- 欧美车企:大众、宝马、奔驰、福特、通用等投资初创企业,推进固态电池研发。
- 中国车企:比亚迪、蔚来、东风等与固态电池企业合作,推动半固态电池产业化。
应用与市场前景
- 消费领域:固态电池率先应用于无人机、可穿戴设备等对安全性要求高的产品。
- 动力领域:2023年开启小批量装车,2024年预计实现规模化应用。
- 储能领域:目前以示范项目为主,需技术突破与成本下降后实现商业化。
市场空间预测
| 年份 | 半固态电池出货量(GWh) | 全固态电池出货量(GWh) | 固态电池总出货量(GWh) | 渗透率 |
|---|---|---|---|---|
| 2023E | <1 | 0 | 1 | 0.08% |
| 2024E | 5 | 0 | 5 | 0.29% |
| 2025E | 20 | 0 | 20 | 0.80% |
| 2030E | 100 | 2.5 | 102.5 | 1.24% |
| 2035E | 300 | 100 | 400 | 2.77% |
风险提示
- 新技术量产进度不及预期。
- 行业发展不及预期。
- 行业竞争加剧。
总结
固态电池作为液态电池的升级替代方案,具备更高的安全性和能量密度,是动力电池未来的重要发展方向。半固态电池因技术成熟度较高,已进入产业化阶段,预计2024年实现规模化量产,而全固态电池仍处于研发阶段,预计2030年后实现商业化。产业链上下游企业积极布局,推动固态电池技术落地,投资机会集中在半固态电池、超高镍正极、硅基负极及固态电解质等领域。政策支持和车企合作为固态电池商业化提供保障,但技术、成本及制造工艺仍是主要挑战。
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