20200805-天风证券-金属非金属新材料行业深度研究_固态电池哪家强_13页_1mb

金属非金属新材料：固态电池技术分析总结

核心内容概述

固态电池是锂电池技术的下一代发展方向，其核心区别在于使用固体电解质替代传统液态电解质和隔膜。相比传统锂电池，固态电池具有更高的安全性、能量密度和更长的循环寿命。目前，固态电池的电解质主要分为聚合物、硫化物和氧化物三类，各有优劣。

主要观点

• 安全性与能量密度优势：固态电池不含液态电解质，因此无自燃、爆炸风险，且能量密度更高，是未来动力电池的重要方向。
• 氧化物固态电池前景最佳：氧化物电解质在循环寿命、能量密度、倍率性能等方面表现良好，且成本较低，适合动力电池应用。
• 硫化物固态电池性能突出但工业化难度大：硫化物具有优异的离子电导率，但易吸潮、空气稳定性差、界面阻抗高，限制其大规模应用。
• 聚合物固态电池已量产但难以满足动力电池需求：聚合物电池在柔韧性和安全性方面表现优异，但室温离子电导率低、能量密度不足，且在大电流充放电时存在膨胀问题。
• 国内企业在固态电池领域领先：赣锋锂业、清陶能源、台湾辉能等企业在氧化物固态电池技术上取得突破，商业化进展较快。

关键信息

1. 固态电池分类及特性

2. 固态电池技术进展

• 赣锋锂业：

  • 第一代2亿瓦时中试线投产，产品性能达到样品水平。
  • 第二代为混合固液电池，能量密度达350Wh/kg以上，循环200次后保持率高。
  • 第三代为全固态电池，能量密度预计超过400Wh/kg，技术正在推进。

• 台湾辉能：

  • 采用氧化物厚膜技术，第一代固态电池已实现5C快充，充电时间缩短至12分钟。
  • 一期产能为40MWh，二期预计2022年投产，目标产能达1-2GWh。
  • PLCB电池已通过欧规电动车安全认证，能量密度达182Wh/kg，续航可达360公里。

• 清陶能源：

  • 2018年建成全国首条固态电池量产产线，一期产能1GWh，二期9GWh，预计2020年投产。
  • 与北汽、浙江合众等车企合作，推进固态电池在新能源汽车领域的应用。

• 丰田 & Panasonic：

  • 采用硫化物体系，预计2025年量产，能量密度达450Wh/kg，充电速度显著提升。
  • 电池寿命可达30年，性能优于现有锂电池。

• 宁德时代：

  • 研发硫化物固态电池，已申请相关专利，提升循环寿命和安全性。
  • 目前仍处于样品阶段，商业化时间未定。

3. 固态电池挑战与风险

• 技术挑战：界面接触问题、电解质与电极的兼容性、空气稳定性、成本问题。
• 商业化风险：固态电池尚未大规模应用，技术成熟度和成本控制仍是关键瓶颈。
• 行业现状：国内企业在氧化物固态电池技术上进展较快，而国外厂商如丰田、Bollore等仍面临技术与成本的双重压力。

固态电池未来展望

• 氧化物固态电池：作为目前商业化最接近的路线，氧化物固态电池在动力电池领域具有较大发展空间。
• 硫化物固态电池：虽然性能优越，但工业化难度高，短期内难以大规模应用。
• 聚合物固态电池：已实现量产，但受限于性能，难以应用于高功率需求的动力电池。
• 行业趋势：预计未来3-5年，氧化物固态电池将逐步实现量产并推动新能源汽车行业的技术升级。

结论

固态电池技术是锂电池发展的关键方向，其安全性、能量密度和循环寿命均优于传统锂电池。目前，氧化物固态电池在技术成熟度和商业化进展方面领先，而硫化物和聚合物电池仍面临较大挑战。国内企业如赣锋锂业、清陶能源、台湾辉能等在该领域表现突出，有望在2022-2025年间实现大规模应用。然而，固态电池仍面临技术、成本和产业化等多重挑战，商业化时间尚不明确。