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01产业驱动因素
①固态电池出货量有望增长60倍
固态电池落地成为行业共识。
当前,比亚迪、国轩高科、一汽集团的60Ah车规级半固态电芯已下线,能量密度达350-400Wh/kg,节奏预期早了约半年。
同时多家主流车企计划推出搭载固态电池的新车型,其中全固态电池有望于2027年前后实现小批量生产。
行业预计2025-2030年,全球固态电池出货量将由10GWh增长至614.1GWh,增量空间达到61倍。
②固态电解质迎重大突破
就在近日,固态电池核心材料电解质领域取得重要进展。
清华大学化工系团队开发出一种新型含氟聚醚电解质(聚合物电解质),为开发固态电池提供了新的思路与技术支撑。
业内人士表示,固态电池在实际应用过程中仍面临两大难题:一是两类固体材料之间因刚性接触存在接触不良等问题;二是电解质难以在宽电压窗口下同时兼容,高电压正极与强还原性负极的极端化学环境。
在此基础上,我国固态电池产业势必将迎来持续发展。
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02产业全景图
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03上游产业链
今天我们具体来看一下固态电池最核心的材料,电解质及其产业链。
03-1电解质原材料
据悉,电解质成本在一定程度上制约了固态电池的规模化发展,其中原材料成本正是核心。
固态电解质主要包括硫化物、氧化物、聚合物、卤化物4类。
以硫化物为例,其原材料成本占到了80%。
其中硫化锂占到了大部分,其纯度是比较重要的衡量指标,其次是硫化二磷、氯化锂等。
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另外,氧化物电解质适用于半固体电池,其电解质材料中氢氧化锂成本占比是最高的,其次是氧化锆、氧化镧等,主要是因为氧化物电解质也有不同的体系/结构。
再有聚合物电解质,主要由高分子聚合物基体(聚氧化乙烯、聚丙烯腈等)、锂盐及添加剂构成。
卤化物电解质主要使用稀土或锆基(含锆卤化物)、氯基(氯化锂)等原料进行合成。
总体来说,固态电池电解质会用到大量金属,尤其是锂,然后是锗、锆、钛、镧等。
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03-2相关标的
①厦钨新能:锂电正极材料供应商,当前4N级硫化锂已实现量产,先发优势明显。
②赣锋锂业:全球最大的金属锂以及国内最大的锂化合物供应商,目前已布局5N级硫化锂。
③当升科技:锂电正极材料龙头,卡位固态电池硫化物电解质、正极材料等多种材料供应。
④璞泰来:锂电池材料供应商,目前已完成氧化物电解质LATP(磷酸铝钛锂)和LLZO(锂镧锆氧)的中试。
⑤三祥新材:锆系列材料领军企业,其中锆基材料是氧化物与卤化物电解质的关键原料,公司氧化物电解质已完成中试线设计,卤化物电解质实现小批量供货。
04中游产业链
04-1硫化物
前面我们说到,固态电池(电解质)有多种技术路线,我们分别来看一下。
首先是硫化物固态电池,其是当前布局最广的技术路线之一。
硫化物的主要优点是电导率较高(对电流的传导能力),同时兼具机械性能和延展性,被认为是最理想的固态电解质材料。
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具体来说,硫化物电解质又分多种形态,其中锂硫银锗矿结构(代表是锂磷硫氯)因低成本、合成简单、电化学稳定性成为主流。
对于硫化物来说,电化学设计和制备工艺构成其技术壁垒。
电化学设计是通过氧掺杂、包覆层等方案,对电解质电化学窗口较窄、界面性差等问题进行改进。
制备工艺则一致性要求高,工艺放大难度高,目前主要有固相法(机械法、固相烧结法)和液相法两种,各有优劣。
另外,固态电解质一般为电解质膜,即其成膜工艺也很重要,硫化物电解质膜的制备方法包括湿法和干法,其中湿法更普遍,干法是新兴工艺,和正负极材料制备有异曲同工之处。
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04-2氧化物
氧化物是另外一类重要的技术路线布局,主要优势是电导率适中且稳定性强、制备成本低。
当然,因为其还存在界面相容性较差,所以主要用于保留液态电解质浸润的半固态电池中。
具体来说,氧化物电解质主要分为NASICON结构、石榴石结构、钙钛矿结构、非晶态结构等,制备方法包括固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等(也是干法或湿法),整体制备难度适中。
另外,因具有陶瓷特性,氧化物电解质采用结合颗粒沉积+烧结的方式成膜,或采用流延成型的湿法工艺。
对于氧化物电解质来说,有关原材料的降本将是核心。
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04-3卤化物和聚合物
其他两类技术路线为卤化物和聚合物,二者其实也各有优缺点。
聚合物电解质具有机械加工简单、界面兼容性好等优势,目前主要与氧化物/硫化物/卤化物混用。
卤化物电解质则在有高电导率、电化学氧化稳定性等优势,且锆基材料成本低,甚至被认为是下一代固态电池突破方向(硫化物之后)。
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因此卤化物电池虽然目前发展较慢,但其关注度却在提升。
目前市场对卤化物电解质的研究从单纯提升离子电导率,逐步转向低成本和合成工艺方向探索。
其中制备工艺是核心,通过水介质合成法生成的含锆卤/氯化物固态电解质有望成为商业化量产首选。
整体来说,有关机构预测2030年我国硫化物、氧化物、聚合物固态电池出货量有望分别达到84GWh、257GWh 和55GWh,卤化物电池的落地可能要晚一些。
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04-4相关标的
①宁德时代:动力电池市占率连续多年排名全球第一,全固态电池布局硫化物、卤化物路线,预计2027年小批量量产。
②比亚迪:电池、整车一体化厂商,布局硫化物、卤化物路线,预计2027年小批量量产。
③国轩高科:完成国内首条固态电池中试线,主要布局硫化物路线。
④欣旺达:动力电池装车量国内前五,计划在2026年初步建成全固态电池生产线。
⑤亿纬锂能:计划于2026年推出高功率全固态电池,布局硫化物和卤化物路线。
05下游产业链
05-1新能源车
无论哪种技术路线,固态电池下游需求都是一样的。
其中最核心的当然是新能源汽车。
最终固态电池能量密度超过500Wh/kg,助力新能源汽车达到1000公里续航、6C超快充。
有机构预测,2024年我国新能源汽车销量达到了1286.6万辆,预计未来几年仍将维持约20%的复合增长态势,到2028年达到2500万辆左右。
那么其背后便有着较高的动力电池以及固态电池需求。假设到2030年新能源车销量达到3400万辆,固态电池渗透率达到20%,其固态电池需求量便有望达到682GW,占到预估总需求的88%。
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05-2储能、低空等
固态电池应用在储能领域,提升其循环寿命,理论可达6000次以上,被认为是新一代储能技术。
另外在消费电子领域,固态电池可以提升体积密度约40%,实现终端轻薄化,还有低空经济、人形机器人等都有望应用。
其中储能电池市场空间同样很大,只不过相比动力电池渗透率发展更慢一些,其次是低空经济领域,固态电池将随产业发展持续渗透。
06发展趋势
总的来说,作为下一代锂电池的迭代技术,固态电池产业已进入快速发展阶段,且发展空间巨大。未来固态电池还将不断实现降本、技术突破,以实现对下游应用的快速渗透。
#固态电池、#储能、#低空经济
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