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证券研究报告
固态电池全景图:方兴未艾,技术竞逐
证券分析师
张之尧投资咨询资格编号:S1060524070005
皮秀投资咨询资格编号:S1060517070004
电力设备及新能源强于大市(维持)
2025年3月11日
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固态电解质及原材料
硫化物电解质
·容百科技
·当升科技
·恩捷股份
·天赐材料
·瑞泰新材
·厦钨新能
·中科固能
●瑞逍科技
氧化物电解质
·三祥新材
·东方锆业
·上海洗霸;
目录CoNTENTS
一、固态电池概述:突破电池性能瓶颈的重要技术
二、需求端:动力、消费、低空等领域潜力出色
◎三、供给端:技术与日俱进,产业链百舸争流
四、投资建议及风险提示;
固态电池:采用固态电解质的锂离子电池
·固态电池主要指采用固态电解质的锂离子电池。全固态电池(All-solid-statebatteries,ASSBs)是指电解质和正负电极均呈固态的
锂离子电池。全固态电池由正极材料、固态电解质和负极材料组成,不含任何液态组份。传统的液态锂离子电池由正负极、电解液与隔膜构成,其中主要的液态组分是电解液,因此,全固态电池与传统锂电池的主要区别在于电解质,采用固态电解质替代了锂离子电池中的电解液和隔膜。;
固态电解质的优势及潜力
·热稳定性好,不易热失控,本征安全性优;温度适应性好,-30~
100°C宽温域内不凝固不气化。
·有望简化系统安全防护和冷却结构设计,减少系统布局约束,进而提高能量密度或降低系统成本。
·固态电解质的离子跳跃输运机制,有望实现更高的离子电导率,提高快充性能。
·现阶段开发的固态电解质离子电导率整体低于电解液,需要材料结构的优化、以及相关基础研究的进步
·拓宽材料选型范围,可适配更高能量密度的正负极材料(如金属锂负极),突破液态电池体系的能量密度瓶颈
·固态体系可减缓锂枝晶形成,并避免刺破隔膜带来的短路风险,降低安全风险
·可采用双极板(而非液态“全包”)结构,提升电池系统的能量密度,
并有可能降低制造成本;;
·半固态电池是固态电池的过渡路线,在电池中引入固态电解质的同时保留少量电解液,主要包括氧化物、聚合物路线。常见的固态电解质中,氧化物和聚合物电解质均存在“离子电导率低”和“界面接触差”的问题,因此部分参与者推出半固态电池作为过渡路线,保留一部分电解液浸润固态电解质,以改善离子电导率和界面接触情况。硫化物电解质的离子电导率较高,接近电解液,且界面接触较好,因此通常不采用半固态路线过渡。
·半固态电池作为介于传统液态锂离子电池和全固态电池之间的技术,具有自身的优势和劣势。半固态电池与传统工艺的兼容性较好,产业化难度低于全固态电池,产线改造等理论成本低于全固态电池(但高于液态电池);与液态电池性能相比,半固态电池的能量密度和安全性均有提升,但固态电解质目前仍面临界面不稳定和机械应力等问题,导致循环寿命和快充性能弱于液态电池,技术和工艺仍需进一步突破。
◆半固态、全固态与液态锂离子电池的比较;
在中国、日本、韩国、欧洲、美国等国家和地区。日韩固态电池产
业起步较早,布局路线以硫化物居多;欧洲最早推动聚合物固态电池商业化应用,不同国家企业布局路线各有不同,欧洲车企主要通过与美国的电池初创企业进行合作开发全固态电池技术。美国固态电池参与者以初创公司为主,各技术路线均有布局,选择氧化物路线发展的企业较多。
◆海外固态电池发展规划
·2021年6月,美国发布《锂电池国家蓝图(2021-2030)》,提出到2030年实
现固态电池、锂金属电池规模化量产,能量密度达到500Wh/kg。
美国·2023年9月,美国发布《国家实验室征求加强国内固态和液流电池制造能力
的建议》,宣布为5个项目投入1600万美元,以提升国内固态电池制造能力。
·2021年,《2030电池创新路线图》发布,提出固态电池作为第四代动力电池
应用于新能源汽车,并提出提前布局回收制度。
欧洲·2022年,《固态电池技术路线图2035+》发布,详细讨论了固态电池各发展
路线的现状和前景
2020年《2050年碳中和绿色增长战略》强调了全固态电池和创新电池的应用。
日本·2022年9月,日本发布《蓄电池产业战略》,力争在2030年左右实现全固态
电池的全面商业化
·2021年7月,《K电池发展战略》发布,提出要提供税收优惠,推动2027年全固态电池实际商业化应用。
韩国·2022年11月,《充电电池