《固态电池行业深度系列报告-固态电池系列一：产业化进程加速材料体系迎来变革-241021（20页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固态电池行业深度系列报告-固态电池系列一：产业化进程加速材料体系迎来变革-241021（20页）.pdf（20页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、 1|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 行业专题报告行业专题报告|电池电池 固态电池系列一：固态电池系列一：产业化进程加速，材料体系迎来变革产业化进程加速，材料体系迎来变革 固态电池行业深度系列报告 核心结论核心结论 行业评级行业评级 超配超配 前次评级 超配 评级变动 维持 近一年近一年行业行业走势走势 相对表现相对表现 1 个月个月 3 个月个月 12 个月个月 电池 34.13 25.56 5.24 沪深 300 22.62 10.91 11.81 分析师分析师 杨敬梅杨敬梅 S0800518020002 021-38584220 刘小龙刘小龙 S0800523100001 12、8682295990 相关研究相关研究 电池：锂电池行业培训框架报告 2024-08-29 电池：行业底部静待反转，技术变革驱动成长电动车2024年中期策略报告 2024-08-07 电池：苹果发布 AI 智能系统，推动消费换机需求到来消费电池行业点评 2024-06-12 【核心结论】【核心结论】固态电池具有高能量密度、高安全性双重优势，2024 年以来多家电池厂和车企公布固态电池相关进展，其中半固态电池已率先实现量产上车，产业化进程有望加快。电池环节推荐在半固态/全固态布局领先的电池企业宁德时宁德时代、亿纬锂能代、亿纬锂能以及深耕软包电池研发的珠海冠宇、豪鹏科技珠海冠宇、豪鹏科技；材料环节3、推荐固态电池电解质及锆材料核心供应商三祥新材三祥新材，高镍正极厂商当升科技、容百科技当升科技、容百科技，高温铜箔相关厂商嘉元科技、中一科技，嘉元科技、中一科技，半固态电池芳纶隔膜泰和新材泰和新材。【报告亮点】【报告亮点】本报告分析了目前液态电池存在的问题以及固态电池的优势，分别论述了固态电池的主要 4 条路线以及对未来趋势的展望，通过对主流车企和材料厂布局的梳理，我们认为目前中国商业化进展较快，固态电池产业化有望提速。【主要逻辑】【主要逻辑】固态电池固态电池兼具高安全、高能量密度双重优势，兼具高安全、高能量密度双重优势，或成为锂电池的或成为锂电池的终极终极形态。形态。传统液态电池的有机液体易导4、致电极材料降解、易挥发、易燃、易爆，存在较大的安全隐患。固态电解质本身结构稳定，具有不可燃、无腐蚀、无挥发等特性，同时能够抑制锂枝晶生长，大幅降低热失控风险、提升电池安全性；同时，固态电解质具有更宽的电化学窗口（5V），可以兼具更高电势和更低还原电位的正负极材料，适配高镍高电压正极和硅基、锂金属等负极材料，大幅提升电芯能量密度。四大路线各有所长，混合方案或成主流趋势。四大路线各有所长，混合方案或成主流趋势。固态电池的核心材料为固态电解质，其中，聚合物电解质聚合物电解质起步早，其具有良好的界面相容性和机械加工性，但常温离子电导率低（5V），可以兼具更高电势和更低还原电位的正负极材料，适配硅基、锂5、金属负极等材料（硅基负极理论容量高达 3580mAh/g，远高于石墨负极的 372mAh/g）。同时，固态电池结构更加简单，电芯内部可实现先串联后封装，减少封装材料的使用，在相同体积下，电池能量密度进一步提升，全固态电池能量密度有望达到 500Wh/kg 以上。表 2：传统锂离子电池与固态电池的特征比较 电池类型电池类型 能量密度能量密度 基本特征基本特征 传统锂离子电池 200-300Wh/kg 由正极材料（锂钴氧、磷酸铁锂系、锂镍氧、三元素系等）、负极材料（石墨）、电解液、隔膜、容器等组成 行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 7|请务必仔细阅读报告6、尾部的投资评级说明和声明 电池类型电池类型 能量密度能量密度 基本特征基本特征 全固态电池（一代）260Wh/kg 电解液和隔膜替换为固态电解质，正负极不变 全固态电池（二代）400Wh/kg 电解液和隔膜替换为固态电解质，负极材料替换为锂金属负极材料，甚至不用锂金属的负极材料 全固态电池（三代）500Wh/kg 电解液和隔膜替换固态电解质，负极材料用锂金属材料，正极替换为克容量更高的材料 资料来源：我国固态电池产业化发展的问题与进路，西部证券研发中心 表 3：固态电池拥有多方面优越性 特性特性 技术原理技术原理 高安全性 固态电池没有液体电解质，不会造成电解液泄漏和内部短路。固体电解质还可以7、更好地抑制锂枝晶，对锂金属具有化学和电化学稳定性。低温性 固态电池具备宽温域，不受低温影响，在-40的极端低温下仍能保持稳定的性能。轻量化 固态电解质使电池的厚度大幅降低，并且伴随着安全性的提高，也可以省去电池内部的温控组件，进一步减小体积。高能量密度 固态电池采用了固态电解质，从而能够使用高电压的正极材料，使得电池的能量密度大幅提升。长循环寿命 固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题，从而减少了锂离子的损失，大大延长了电池的循环寿命。理想状态下，固态电池的循环次数可以达到 45,000 次。资料来源：太平洋汽车，有驾，北极星储能网，西部证券研发中心 二、二、电解8、质电解质：固态电池性能核心：固态电池性能核心 锂电池锂电池电解质应满足以下要求：电解质应满足以下要求：1)锂离子电导率：锂离子电导率：作为电解质，其必须具有优异的离子导电性和电子绝缘性，使其发挥离子传输介质的功能，同时减少本身的自放电；2)离子迁移数：离子迁移数：锂电池内部输运电荷依赖离子的迁移，高离子迁移数可减小电极反应时的浓差极化，使电池产生高的能量密度和功率密度。理想的锂离子迁移数应尽量接近 1；3)稳定性：稳定性：电解质与电极直接接触时,应尽量避免副反应的发生，这就要求电解质要具备一定的化学稳定性和热稳定性；4)机械强度：机械强度：锂离子电池电解质需要有足够高的机械强度以满足电池的大规9、模生产包装过程；5)力学性能：力学性能：由于与正负极直接接触，聚合物锂电池电解质应该具有较强的韧性，在电池组装、储存以及使用过程中能够去承受应力的变化，不能发生脆裂。同时作为隔膜使用，也要具有相当的机械强度去抑制锂枝晶的产生与刺穿，防止正负极的短路。电解质可分为聚合物固态和无机固态，主流四条固态电解质材料路线各有所长。电解质可分为聚合物固态和无机固态，主流四条固态电解质材料路线各有所长。根据固态电解质的材料不同，主要可以分为聚合物、氧化物、硫化物和卤化物体系。其中，聚合物聚合物电解质电解质起步早，其具有良好的界面相容性和机械加工性，但常温离子电导率低（10-6S/cm），限制其大规模应用；氧化10、物电解质氧化物电解质目前发展进度较快，其稳定性好、电化学窗口宽、机械 行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 8|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 强度高，但界面相容性差、电导率一般且加工困难；硫化物电解质硫化物电解质最具发展潜力，其电导率高，但化学稳定性差、成本高加工难度大；卤化物电解质卤化物电解质具备高柔韧性、易加工、氧化电位较高等优势，但与负极兼容性低，电导率需进一步提升。表 4：固态电池根据材料不同，主要分为聚合物、氧化物、硫化物和卤化物体系 种类种类 材料材料 导电性（导电性（S/cm）优点优点 缺点缺点 氧化物 钙钛矿 Li3.3La11、0.56TiO3，NASICON 结构 LiTi2(PO4)3 LISICON 结构 Li14Zn(GeO4)4，石榴石 Li7La3Zr2O12 10-5-10-3 高化学及电气化学性质稳定性 高机械强度 高电化学氧化电压 无韧性 大范围生产成本高 硫化物 Li2S-P2S5，Li2S-P2S5-MS8 10-7-10-3 高电导率 良好的机械强度及韧性 低晶界阻抗 低氧化稳定性 对潮湿敏感 与正极材料兼容性较差 卤化物 Lil，尖晶石 Li2Znl4 和 反式钙钛矿 Li3OCl 10-6-10-5 与锂金属兼容 良好的机械强度及韧性 对潮湿敏感 低氧化电压 低导电性 聚合物 PEO 1012、-4(65-78)与锂金属稳定存在 具有韧性 容易生产大面积隔膜 低剪切模量 有限的热力稳定性 低氧化电压（4V）资料来源：Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes，西部证券研发中心 2.1 聚合物：技术成熟发展早，性能上限低聚合物：技术成熟发展早，性能上限低 聚合物电解质仅由聚合物和锂盐复合而成。聚合物电解质仅由聚合物和锂盐复合而成。固体聚合物电解质（SPE）的研究始于 1973年 Wright 等人对聚氧化乙烯（PEO）与碱金属离子络合物导电性的发现，由于聚合物具有质轻、成膜性好、黏弹性和稳定性均较好等优13、点，加上在基础研究方面的重要意义，使这一研究有了迅速发展。聚合物易加工，但电导率低。聚合物易加工，但电导率低。聚合物电解质因为其本身的高弹性和柔韧性，通常具备较高的弹性模量和良好的界面接触性能，即使在充放电过程中电极体积发生变化也能适应，且能有效抑制锂枝晶的形成。有助于在电池的长期循环使用中维持低界面阻抗，从而增强固态锂电池的稳定性和可靠性。此外，聚合物基固态电解质还具有质轻、成本低、对温度等环境条件不苛刻的特点，适宜规模化生产。但聚合物电解质室温下离子导电率低，需加热至 60以上，热稳定性有限，再加上高压稳定性较差、材料常温电导率低等问题，电池能量密度难以继续提升。行业专题报告|电池 西部证14、券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 9|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 图 7：聚合物电解质技术成熟且较为稳定 资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+，西部证券研发中心 表 5：聚合物电解质室温下离子电导率不足 指标指标 特性特性 离子电导率 在室温下离子导电性不足。通常选择大于 60的操作温度，以达到优质的离子电导率 锂金属兼容性 PEO 对锂金属有高稳定性 长期运行稳定性 若用低电势阴极和低充电率，聚合物电解质的灵活性可延长循环寿命 高电压兼容性 大多数聚合物固态电解质具有有限的电化学稳定性窗口 隔膜适用性 机械稳定性足以抵15、抗枝晶形成 阴极电解质适用性 如果电池可以在更高的温度下运动，则离子电导率足以用作阴极电解液 资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+，西部证券研发中心 常用的聚合物基体有聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。国内外对聚合物电解质研究最多、最广泛的是聚氧化乙烯（PEO）类聚合物电解质，但由于 PEO 的结晶性，其室温离子电导率很低，为 10-710-8 S/cm 数量级。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 10|请务必仔细阅读报告尾16、部的投资评级说明和声明 图 8：目前应用最广泛的是 PEO 聚合物电解质 资料来源：2023 年固态电池行业发展趋势研究报告，西部证券研发中心 2.2 氧化物：氧化物：各方面的性能表现较为均衡，目前进展较快各方面的性能表现较为均衡，目前进展较快 氧化物电解质是含有锂、氧以及其他成分（磷氧化物电解质是含有锂、氧以及其他成分（磷/铝铝/铜铜/锗锗/锌锌/锆）的化合物。锆）的化合物。传统的氧化物固体电解质包括 Li2OxAI203、钙钛矿型、石榴石型、NASICON 型、LISICON 型和非晶态氧化物。当前市场应用较多的为石榴石型（LLZO 为代表）和 NASICON 型（LATP 为代表）。图 17、9：QS 的石榴石型氧化物薄膜(10um/100um）图 10：卫蓝新能源 LATP 粉体 SEM 图 资料来源：QS 专利 GARNET MATERIALS FOR LI SECONDARY BATTERIES AND METHODS OF MAKING AND USING GARNET MATERIALS，西部证券研发中心 资料来源：卫蓝新能源专利一种改性 NASICON 型固态电解质片及其制备方法，西部证券研发中心 兼具电导率和稳定性，较多玩家选择此路线。兼具电导率和稳定性，较多玩家选择此路线。氧化物电解质导电性和稳定性好、电化学稳定窗口宽、机械强度高。氧化物电解质离子电导率比聚合物电解18、质更高，热稳定性可达1000，可以与高电压正极材料匹配。氧化物电解质各方面的性能表现较为均衡，较多玩家采用此路线。目前我国领先的半固态电池路线基本围绕氧化物+聚合物复配的技术路线展开。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 11|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 图 11：氧化物电解质兼具离子电导率和稳定性 资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+，西部证券研发中心 表 6：氧化物各方面的性能表现较为均衡 指标指标 特性特性 离子电导率 氧化物电导率相对适中，介于硫化物和聚合物之间 锂金属兼容性 不同材料有所差19、异，但比硫化物和聚合物有更好的电化学和力学稳定性 长期运行稳定性 易碎，由于循环过程中的体积变化，界面接触减少，可能形成裂纹，电化学稳定性好，不易于分解和老化 高电压兼容性 宽的电化学窗口可是配高电压的阴极材料 隔膜适用性 对锂金属良好的力学性能和电化学稳定性可用作隔膜材料 阴极电解质适用性 无法用作高容量和厚电极电池的阴极电解质（电导率不够）资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+，西部证券研发中心 2.3 硫化物：硫化物：高电导率和化学窗口高电导率和化学窗口，加工成本高难度大加工成本高难度大 硫化物电解质离子电导率媲美液态电解液，是目前最理想的固态电解质20、之一。硫化物电解质离子电导率媲美液态电解液，是目前最理想的固态电解质之一。硫化物固态电解质指含有硫元素的二元和多元化合物，主要结构包括二元玻璃陶瓷（Li2S-MxSy）、硫银锗矿型（Argyrodite）和晶体快离子导体型（thio-LISICON），分别以锂磷硫化物（LPS），卤素掺杂 LPSX，以及磷离子、锗离子异价取代的 LGPS 为代表。由于硫元素半径更大，离子传导通道更大且电负性较小，因此硫化物电解质离子传输性能优异，其离子电导率媲美液态电解液（10-2 S/cm）,电化学窗口达 5V 以上，是目前最理想的固态电解质之一。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月21、月 21 日日 12|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 图 12：硫化物电解质离子电导率媲美液态电解液 资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+，西部证券研发中心 表 7：硫化物电解质电化学窗口相对较窄 指标指标 特性特性 离子电导率 三种电解质中电导率最高 锂金属兼容性 电化学窗口相对较窄，同时会与锂金属进行反应，兼容性略差 长期运行稳定性 硫化物具有延展性，通常由良好的界面接触，但电化学稳定性有限 高电压兼容性 硫化物在高电位下容易氧化因此需要阴极涂层 隔膜适用性 硫化物表现出较低的晶界电阻，这阻碍了枝晶的形成，但其电化学稳定性低于氧化物 阴极22、电解质适用性 高离子导电性使硫化物成为一种有前途的阴极电解液材料 资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+，西部证券研发中心 目前硫化物仍有多个问题亟需解决：目前硫化物仍有多个问题亟需解决：1）硫化物电解质容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体，增加了其生产和使用的难度；2）硫化物电解质容易与正负极材料发生副反应，造成界面高阻抗，导致内阻增大；3）掺杂贵金属大幅提升硫化物电解质的材料成本和加工成本，通过具有成本优势的元素替代贵金属实现降本是目前加快硫化物商业化落地的重点攻克方向。中科大开发低成本硫化物电解质，商业化应用有望加速。中科大开发低成本硫化物电23、解质，商业化应用有望加速。今年 6 月，中科大马骋团队在国际学术期刊 Angewandte Chemie International Edition 上发表文章，表示团队开发了一种新型硫化物固态电解质，将成本高昂的原材料硫化锂（不低于 650 美元/kg）替换为氧硫化磷锂（成本仅 14.42 美元/kg），同时氧硫化磷锂继承了硫化物电解质的优势：具备极低的密度和良好的负极相容性，此次发现对于硫化物固态电解质商业化应用具有重要推动作用。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 13|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 图 13：氧硫化磷锂的原材料成本仅24、 14.42 美元每公斤，不到其它硫化物固态电解质的 8%资料来源：中科大新闻网，西部证券研发中心 2.4 卤化物：卤化物：正极兼容性好，正极兼容性好，成本大幅低于硫化物成本大幅低于硫化物 卤化物电解质研究起步早，卤化物电解质研究起步早，2018 年取得突破性进展。年取得突破性进展。卤化物固态电解质一般是指具有卤素阴离子框架的离子导体，1930 年卤化锂已经被证明具有低的锂离子电导率，1969 年已有以 LiI 作为电解质的 Li/LiI/I 与 Li/LiI/AgI/Ag 固态锂电池的研究。虽然卤化物给液态电解质发展时间很长，但因其离子电导率低，相关研究进展缓慢，直到 2018 年，Asan25、o 等人取得了重大发现，即 Li3YCI3和 Li3YBr6卤化物固态电解质的室温离子电导率分别为 5.110-4 S/cm 和 1.710-3 S/cm，随后更多具有高离子电导率的卤化物相继被发现。图 14：2018 年卤化物电解质取得重大进展 资料来源：粉体网，西部证券研发中心 行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 14|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 卤化物电解质一般可分为四类，根据中心元素不同其特性也有较大差异。卤化物电解质一般可分为四类，根据中心元素不同其特性也有较大差异。卤化物固态电解质的形式可以描述为 LiaMXb三元化合物，其26、中 M 代表中心元素，X 是卤素元素，包括 F、Cl、Br、I。随着卤化物固态电解质中心元素的改变，其晶体结构、导电机制和电化学性质可能各不相同。根据它们的中心元素，卤化物固态电解质可以分为四类，包括具有二价金属、三价金属、四价金属和非金属中心元素的卤化物固态电解质。图 15：卤化物电解质可分为二价金属、三价金属、四价金属和非金属中心元素 资料来源：芯语，西部证券研发中心 卤化物正极兼容性好，相比卤化物正极兼容性好，相比硫化物硫化物成本优势明显。成本优势明显。卤化物电解质具有较好的机械稳定性，与硫化物电解质相比，其与电极的界面稳定性更好；此外，卤化物电解质表现出较高的氧化稳定性以及宽化学窗口，27、同时，其低成本、环境友好，相比其他电解质具有更为优异的高电压正极稳定性。相比硫化物，卤化物电解质在制备过程中不会产生 H2S 等有毒气体，因此不需要严格的惰性气氛。锆基氯化物固态电解质有所突破，成本曲线大幅下探。锆基氯化物固态电解质有所突破，成本曲线大幅下探。硫化物电解质的合成不可避免的要使用昂贵的硫化锂，氧化物通常也需要掺杂相当比例的稀土，为避免使用昂贵原料，中国科学技术大学马骋教授团队开发了锆基氯化物体系，包括 Li2ZrCl6、LiaZrbOcClx等。原材料为较便宜的 LiCl、ZrCl4和 Li2O 等，成本预计在$11/kg 左右，是具有应用前景的新型固态电解质。行业专题报告|电池28、 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 15|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 图 16：Li3Zr0.75OxCI6-2x晶体结构稳定 图 17：Li3Zr0.75OxCI6-2x的离子电导率随着 x 的增加先增后减 资料来源：马骋通过改变晶体结构在锆基氯化物固态电解质中实现超过 1mS/cm 的离子电导率，西部证券研发中心 资料来源：马骋通过改变晶体结构在锆基氯化物固态电解质中实现超过 1mS/cm 的离子电导率，西部证券研发中心 2.5 混合型混合型：兼顾各路优势，或成未来：兼顾各路优势，或成未来主流方案主流方案 半固态率先量产，混用方案或成共识。半固态率先29、量产，混用方案或成共识。半固态电池相对于液态电池减少了电解液的使用量，并采用了氧化物+聚合物复合体系，聚合物以框架网络的形式填充，氧化物主要以隔膜涂覆和正负极包覆的形式添加。其中，聚合物体系可卷对卷生产，量产能力最好，但离子电导率最低，而氧化物相对离子电导率较高，但硬度高难以加工，二者结合形成优势互补。以清陶能源第一代半固态电解质为例，电解质中液体含量在 5%-10%，氧化物电解质为主，辅之聚合物形成复合电解质，能量密度达到 368Wh/kg。全固态硫化物潜力巨大，与卤化物混用前景广阔。全固态硫化物潜力巨大，与卤化物混用前景广阔。硫化物凭借较高的离子传导速率和较宽的电化学窗口，能够支持高能量密30、度和长循环寿命的电池系统，在固态电池、燃料电池等领域展现巨大潜力。而卤化物电解质具有电导率高、界面稳定等优点，可以有效提高电池的循环寿命和能量密度。例如哈佛大学曾在 Energy Storage Materials 发文称，氯掺杂在一定范围内能同时提高固态电解质的离子电导率与电化学稳定性，混用方案或成未来主流趋势。三、三、半固态已率先上车，半固态已率先上车，三三个个难点难点仍需仍需解决解决 半固态电池率先上车，半固态电池率先上车，固态电池固态电池产业化进程加速。产业化进程加速。24 年以来，多家电池厂和车企公布固态电池相关进展，且规划装车时间，随着政府首次对固态电池研发进行规模资金支持，行业有31、望加速发展，产业化时间或将提前。今年固态电池发展时间线：4 月 8 日，智己汽车发布全新纯电车型智己 L6，首发搭载“第一代光年固态电池”；4 月 12 日，广汽集团宣布全固态电池计划于 2026 年上车，将首先搭载于昊铂车型；5 月 17 日，国轩高科发布全固态电池金石电池；5 月 24 日，上汽集团宣布将于 2026 年量产全固态电池，27 年实现装车交付。表 8：24 年以来多家电池厂和车企公布固态电池相关进展 车企车企 车型车型 是否上车是否上车 上车上车/量产时间量产时间 电池供应商电池供应商 半固态半固态/全固态电池全固态电池 能量密度能量密度 比亚迪（高端车型作为示范/2027年32、实现小批量生 自供（弗迪电池）全固态电池 400Wh/kg 行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 16|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 项目）产 上汽 智己 L6 已上车 2024 年半固态电池10 月量产上车，2026年固态电池量产，2027年装车量产交付 清陶能源 半固态电池（光年）368Wh/kg/未上车 2026年实现量产上车 清陶能源 全固态电池 400Wh/kg 广汽 昊铂新车型 未上车 2026年实现量产上车 因湃电池 全固态电池 400Wh/kg 吉利/未上车 2022年建设固态电池材料试验线，2023 年建设固态电池实验室，33、2025 年后上车 卫蓝新能源 全固态电池 400Wh/kg 蔚来 ET7 已上车 2023 年上车 卫蓝新能源 半固态电池 360Wh/kg 小鹏/未上车 2027年推出全固态电池量产上车产品/全固态电池/东风 东风 E70 已上车 2022 年上车 赣锋锂电 半固态电池 240Wh/kg 岚图追光 已上车 2023 年上车 孚能科技 半固态电池 350Wh/kg/未上车/赣锋锂电/孚能科技 全固态电池 550Wh/kg 长安汽车/未上车 2025 年逐步量产，2030年全部普及应用 赣锋锂电 半固态电池 300-500Wh/kg 赛力斯 SERES5 已上车 2023 年上车 赣锋锂电 半34、固态电池 260Wh/kg 江淮汽车/未上车 2025年实现批量生产 卫蓝新能源 半固态电池 300Wh/kg 资料来源：起点锂电，财经网，易车网，西部证券研发中心 各国企业技术路线侧重不同，中国以氧化物电解质为主。各国企业技术路线侧重不同，中国以氧化物电解质为主。全球核心固态电池产业区域为欧美、日韩和中国。欧美地区以自主研发固态电池技术的创业型公司为主，在硫化物、氧化物和聚合物都有布局；日韩地区以传统车企与电池企业合作开发为主，主要技术路线为硫化物；中国以市场为主导研发投入巨大，且以科研机构或院校为支撑，主流采用氧化物路线，产业化进程较快。其中，卫蓝新能源、清陶能源等进展较快，半固态电池已率35、先实现量产上车。而全固态电池在量产上仍面临诸多挑战，包括固固界面问题、锂枝晶问题和生产成本高等。表 9：各国企业技术路线侧重不同，中国以氧化物电解质为主 地区地区 公司名称公司名称 技术路线技术路线 产品进展产品进展 日韩 松下 硫化物 2019 年，公司与丰田合资成立 PrimePlanet Energy&Solutions，开发固态电池；2023 年 9 月，首次公开快充全固态电池，10%充到 80%只需 3 分钟，这款电池将率先应用到无人机上。丰田 硫化物 2023 年 10 月，宣布固态电池实现突破，充电 10 分钟，续航 1200 公里；2024 年 6 月，丰田公布新一代电动化技术36、进展，性能型锂离子电池、普及型磷酸铁锂电池、高性能型锂离子电池和全固态电池共 4 类新一代电池，将从 2026 年起依次投入市场。三星 硫化物 2024 年 3 月，首次公开其全固态电池(ASB)的量产准备路线图，计划开发并准备量产能量密度为900Wh/L 的全固态电池，与目前量产的方形电池相比提高约 40%，计划在 2027 年实现全固态电池（ASB）的量产。欧美 Solid Power 硫化物 2023 年，公司已生产出首批固态电池 A 样品，并将其交付给宝马汽车；2024 年，公司正在加速与SK On 合作产线的建设，并已向多个潜在客户送固态电解质样品。同时公司 A-2 样品研发进展顺利37、，预计年底前交付。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 17|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 QuantumScape 氧化物 2024 年通过德国大众公司的 50 万公里耐久性测试；3 月底向客户交付 Alpha-2 固态电池原型样品，预计实现小批量生产 QSE-5 原型产品。Bollore 聚合物 2024 年旗下子公司 Blue Solutions 与大众集团洽谈合作；同时宣布在法国投建超级固态电池工厂，该工厂预计在 2030 年正式投产；计划推出新一代固态电池 GEN4，与现有容量最大的锂电池项目，该电池预计对续航的增幅将达到 40%38、。中国 赣锋锂业 氧化物/硫化物 2023 年 9 月，赣锋锂电发布超级半固态“新锋”电池，实现 10 万公里无衰减、3000+次循环寿命等性能提升；2023 年 12 月，赣锋锂业与长安汽车签署合作备忘录，双方将加快推进（半）固态电池研发项目。辉能科技 氧化物 2024 年全球首条固态电池生产线正式投产，预计 2027 年扩张产能至 2GWh。清陶能源 氧化物/聚合物 2023 年与上汽集团签署协议，推动 2025 年固态电池“10 万辆级”量产落地；2024 年半固态电池搭载上汽智己车型。卫蓝新能源 氧化物 2023 年 6 月，半固态电池交付蔚来 2023 年 7 月湖州基地二期项目奠基39、；2023 年 10 月与三峡共同研制的固态电池储能系统实现示范应用；2023 年 12 月与普利特子公司海四达合作布局固态电池领域。宁德时代 硫化物 2024 年 4 月，公司发布凝聚态电池，该电池单体能量密度高达 500Wh/kg，实现高比能与高安全兼得，凝聚态电池的第一步应用将是航空领域；公司预计 2027 年小批量生产固态电池。资料来源：中国经济网，搜狐，东方财富网，各企业官网，电动中国，集邦新能源，证券时报，澎湃新闻，西部证券研发中心 3.1 固固界面问题固固界面问题 固固界面问题导致离子电导率低、循环寿命下降。固固界面问题导致离子电导率低、循环寿命下降。固态电池的电解质和电极材料均40、为固体，与液体材料相比缺乏流动性，固-固接触面的浸润程度也较低。固态电解质和固态电极难以保存完好的界面接触，会导致充放电过程中接触电阻升高，不利于离子在正负极之间传输，电导率下降影响电池充放电性能；此外，高阻抗还会造成电池容量衰减和循环寿命下降等问题。3.2 锂枝晶锂枝晶问题问题 锂枝晶问题仍然存在，导致电池短路。锂枝晶问题仍然存在，导致电池短路。锂枝晶（Lithium Dendrites）是指在锂电池中，锂金属在电池充电过程中形成的树枝状金属结构。它们通常在电池的负极上生长，锂离子在负极上沉积的速度不均匀，导致局部区域沉积过多，形成了类似树枝的结构。在固态电池中，陶瓷材料相比隔膜刚性更强，不41、容易被锂枝晶刺破，一定程度上保证了电池的安全性，但锂枝晶仍然可能刺穿导致电池短路和失效。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 18|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 图 18：固固界面问题可能会阻碍锂离子传输 图 19：固态电解质与锂金属因热力学不稳定而产生化学反应 资料来源：Role of Interfaces in Solid-State Batteries，西部证券研发中心 资料来源：Challenges in Speeding up Solid State Battery Development，西部证券研发中心 3.3 高成本问题高成42、本问题 固态固态电池电池成本成本较高较高，硫化物路线仍需探索降本空间硫化物路线仍需探索降本空间。固态电解质中用到的部分稀有金属价格较贵，掺杂元素越多电解质成本越高。根据产业调研，目前聚合物电解质成本较低，以锂锆氯为主的卤化物电解质成本在 10 万元/吨左右，氧化物电解质成本在 15-30 万元/吨左右（LATP 成本 15-20 万元/吨、LLZO 成本 25-30 万元/吨），硫化物成本最高，在 500 万元/吨左右。目前，半固态电池（以氧化物+聚合物为主）成本已具备量产条件，但仍高于液态电池，以硫化物为主的全固态电池仍需要进一步探索降本空间。四、四、投资建议投资建议 相比传统液态电池，固态43、电池具有高能量密度、高安全性双重优势，24 年以来多家电池厂和车企公布固态电池相关进展，其中半固态电池已率先实现量产上车，产业化进程加快。电池环节推荐在半固态/全固态布局领先的电池企业宁德时代、亿纬锂能宁德时代、亿纬锂能以及深耕软包电池研发的珠海冠宇珠海冠宇、豪鹏科技、豪鹏科技；材料环节推荐固态电池电解质及锆材料核心供应商三祥新三祥新材材，高镍正极厂商当升科技、容百科技当升科技、容百科技，高温铜箔相关厂商嘉元科技、中一科技嘉元科技、中一科技，半固态电池芳纶隔膜泰和新材泰和新材。五、五、风险提示风险提示 固态电池研发进展不及预期：固态电池研发进展不及预期：半固态电池技术仍不成熟，循环次数、倍率性44、能较差，同时未形成规模量产，成本价格较高，固态电池多数仍处于实验室阶段，商用化时间存在较大不确定性。新技术替代风险：新技术替代风险：半固态电池仍为全固态电池的过渡方案，企业大规模扩产，可能存在后续技术升级到全固态电池后，大量产线被淘汰的风险，此外存在其他电池新技术替代的风险，进一步影响固态电池的产业化进程。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 19|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 上游原材料价格波动：上游原材料价格波动：固态电池产业链与技术尚未发展成熟，电解质、更高比能正负极等关键材料采用贵金属，其中锆、锗等金属原材料价格较高，价格波动时，对45、下游需求影响较大，因此存在价格上涨后，下游需求放缓的风险。下游需求不及预期下游需求不及预期：固态电池能否规模应用取决于下游需求，消费电子、低空飞行器、新能源汽车等有望率先接受新技术，若下游消费及采购需求不达预期，将影响固态电池规模化降本和推广速度。行业专题报告|电池 西部证券西部证券 2024 年年 10 月月 21 日日 20|请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 西部证券西部证券投资评级说明投资评级说明 超配：超配：行业预期未来 6-12 个月内的涨幅超过市场基准指数 10%以上 行业评级行业评级 中配：中配：行业预期未来 6-12 个月内的波动幅度介于市场基准指数-10%到 10%46、之间 低配：低配：行业预期未来 6-12 个月内的跌幅超过市场基准指数 10%以上 买入：买入：公司未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 20%以上 公司评级公司评级 增持：增持：公司未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 5%到 20%之间 中性：中性：公司未来 6-12 个月的投资收益率与市场基准指数变动幅度相差-5%到 5%卖出：卖出：公司未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数大于 5%报告中所涉及的投资评级采用相对评级体系，基于报告发布日后 6-12 个月内公司股价（或行业指数）相对同期当地市场基准指数的市场表现预期。其中，A 股市场以沪深 300 指数47、为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普 500 指数为基准。分析师声明分析师声明 本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。联系地址联系地址 联系地址：联系地址：上海市浦东新区耀体路 276 号 12 层 北京市西城区丰盛胡同 28 号太平洋保险大厦 513 室 深圳市福田区深南大道 6008 号深圳特区报业大厦 10C 联系电话：联系电话：021-3848、584209 免责声明免责声明 本报告由西部证券股份有限公司（已具备中国证监会批复的证券投资咨询业务资格）制作。本报告仅供西部证券股份有限公司（以下简称“本公司”）机构客户使用。本报告在未经本公司公开披露或者同意披露前，系本公司机密材料，如非收件人（或收到的电子邮件含错误信息），请立即通知发件人，及时删除该邮件及所附报告并予以保密。发送本报告的电子邮件可能含有保密信息、版权专有信息或私人信息，未经授权者请勿针对邮件内容进行任何更改或以任何方式传播、复制、转发或以其他任何形式使用，发件人保留与该邮件相关的一切权利。同时本公司无法保证互联网传送本报告的及时、安全、无遗漏、无错误或无病毒，敬请谅解。49、本报告基于已公开的信息编制，但本公司对该等信息的真实性、准确性及完整性不作任何保证。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断，该等意见、评估及预测在出具日外无需通知即可随时更改。在不同时期，本公司可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。同时，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。对于本公司其他专业人士（包括但不限于销售人员、交易人员）根据不同假设、研究方法、即时动态信息及市场表现，发表的与本报告不一致的分析评论或交易观点，本公司没有义务向本报告所有接收者进行更新。本公司对本报告所含信息可在不发出通知50、的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司力求报告内容客观、公正，但本报告所载的观点、结论和建议仅供投资者参考之用，并非作为购买或出售证券或其他投资标的的邀请或保证。客户不应以本报告取代其独立判断或根据本报告做出决策。该等观点、建议并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对客户私人投资建议。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素，必要时应就法律、商业、财务、税收等方面咨询专业财务顾问的意见。本公司以往相关研究报告预测与分析的准确，不预示与担保本报告及本公司今后相关研究报告的表现。51、对依据或者使用本报告及本公司其他相关研究报告所造成的一切后果，本公司及作者不承担任何法律责任。在法律许可的情况下，本公司可能与本报告中提及公司正在建立或争取建立业务关系或服务关系。因此，投资者应当考虑到本公司及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。对于本报告可能附带的其它网站地址或超级链接，本公司不对其内容负责，链接内容不构成本报告的任何部分，仅为方便客户查阅所用，浏览这些网站可能产生的费用和风险由使用者自行承担。本公司关于本报告的提示（包括但不限于本公司工作人员通过电话、短信、邮件、微信、微博、博客、QQ、视频网站、百度官方贴吧、论坛、BBS）仅为研究观点的简要沟通，投资52、者对本报告的参考使用须以本报告的完整版本为准。本报告版权仅为本公司所有。未经本公司书面许可，任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人等任何形式侵犯本公司版权。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“西部证券研究发展中心”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。如未经西部证券授权，私自转载或者转发本报告，所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。本公司保留追究相关责任的权力。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。本公司具有中国证监会核准的“证券投资咨询”业务资格，经营许可证编号为：91610000719782242D。