新能源行业市场前景及投资研究报告:固态电池性能革新材料体系增量_第1页
新能源行业市场前景及投资研究报告:固态电池性能革新材料体系增量_第2页
新能源行业市场前景及投资研究报告:固态电池性能革新材料体系增量_第3页
新能源行业市场前景及投资研究报告:固态电池性能革新材料体系增量_第4页
新能源行业市场前景及投资研究报告:固态电池性能革新材料体系增量_第5页
已阅读5页,还剩21页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

证券研究报告性能全面革新,材料体系迎来增量——固态电池深度行业评级:看好2024年5月5日投资要点1、固态电池的材料体系主要采用高比能电极材料和固态电解质,路线包括聚合物和无机固态电解质•固态锂电池是一种采用固体电极和固体电解质的锂离子电池,电池负极未来可以用锂金属替代石墨和硅作为原材料。其中固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分,可同时作为电池的隔膜以及电池的电解质,根据电解质的不同,主要可分为聚合物固态电解质和无机固态电解质。前者代表性的体系是PEO聚环氧乙烷;后者是氧化物、硫化物和卤化物体系。2、固态电池的优势包括高安全性、高能量密度、轻量化、高循环寿命和宽工作温度范围等•(1)高安全性:对于液态锂电,热失效原理包括碳酸酯类低沸点组分易燃易挥发;高温下电解液与正负极反应,产生气体;聚乙烯膜易熔融,低温易皱缩。而固态锂电的固态电解质的熔沸点很高,而且无液态电解液,因而无燃烧热源。(2)低温性:固态电池具备宽温域,范围为-30°C到100°C。(3)轻量化:在液态锂电池中,隔膜和电解液合计占据电池近40%的体积和25%的质量,在被固态电解质取代后,电池的厚度可以大幅降低,同时安全性提高后,可以省去电池内部的温控组件,进一步提高体积利用率。(4)高能量密度:固态电池的正负极均采用高比能电极材料,且轻量化后,可大幅度提升体积及质量能量密度。(5)长循环寿命:固态电池克服了锂枝晶现象,不需要承受液态电解质中的化学物质带来的电极生锈或电解质中固态层的积累而降低电池寿命,理想状态下固态电池循环性能可以达到45000次左右。3、国内企业在氧化物路线进展较快,目前已有半固态电池的装车和量产•国汽战略院预计2030年左右实现全固态电池和搭载车辆的小规模量产,而半固态电池基于高安全性、与现有产线的高兼容性以及良好的经济性,成为当下液态电池向全固态电池的过渡方案。在中国,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技、力神电池、山东金启航等企业主要研发方向为以氧化物材料为基础的固液混合技术路线,目前半固态电池已经实现装车,东风汽车、赛力斯、蔚来、上汽集团等已有相关的产品推出市场,其中蔚来汽车已经量产装车150kWh半固态电池,上汽集团旗下搭载清淘能源半固态电池的智己L6也将进入大规模量产阶段。4、投资建议:半固态量产在即,各环节迎来增量•半固态电池先行量产,各环节企业加速布局,建议关注固态电池潜在企业:宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、赣锋锂业、孚能科技、高科、普利特;超高镍正极材料:容百科技、当升科技、厦钨新能、中伟股份、格林美;硅基负极材料:贝特瑞、杉杉股份、元力股份、翔丰华;固态电解质及上游材料:东方锆业、当升科技、上海洗霸、金龙羽、瑞泰新材。2风险提示1、半固态和固态电池产业化进度不及预期。当前半固态和固态电池仍有较多技术难点和降本困难,产业化进度可能不及预期。2、上游原材料价格波动风险。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如果上游原材料价格波动较大,将会影响固态电池技术的发展速度。3、技术路线发生变更风险。固态电池是锂电池新技术众多选择之一,如果其他路线的新技术进展较快,会导致固态电池的应用减慢;或者如果固态电池的材料体系发生变化,会导致部分环节的市场需求发生变化,进而影响该环节的企业。3010203固态电池:材料体系多重升级,性能全面革新目录产业进展:国内主攻氧化物,半固态量产装车先行C

O

N

T

E

N

T

S投资建议:半固态量产在即,各环节迎来增量401固态电池:材料体系多重升级,性能全面革新5固态电池:采用固态电极和固态电解质的一种锂电池1.1表:液态锂电池、半固态和全固态电池的体系差异◼

传统锂离子电池包括正极、负极、电解液、隔膜四大组成部分,而固态锂电池是一种采用固体电极和固体电解质的锂离子电池,不使用有机电解液和塑料类高

正极分子隔膜,电池负极未来可以用锂金属替代石墨和硅液态半固态全固态三元高镍、富锂锰基、硫/三元/铁锂三元高镍/超高镍空气石墨为主,可以掺硅作为原材料。负极硅基负极/锂金属负极湿法+涂覆,孔径更大锂金属负极不需要隔膜固态电解质◼

按照电解质固液比例的不同,固态电池可简单分为半固态、准固态和全固态三种,固态电解质比例依次上升。半固态电池基于高安全性、与现有产线的高兼容性以及良好的经济性,成为当下液态电池向全固态电池过渡的最优选择。隔膜湿法/干法隔膜液态占比20-

液态占比10-1wt%/LiTFSI10wt%

占比提升电解质资料:许晓雄等《全固态锂电池技术的研究现状与展望》

,新能源技术与企管,中粉固态电池,中国电动汽车百人会,浙商证券研究所图:固态电池的内部结构图:液态、凝胶、半固态、准固态和固态电池的对比资料:周静颖等《全固态电池的研究进展与挑战》,浙商证券研究所资料:固态电池SSB,徐小明.第十四届中国汽车蓝皮书论坛主题报告,浙商证券研究所6电解质:类型包括无机固态和聚合物固态,性能各有优劣1.2图:几类固态电解质的对比◼

固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分,可同时作为电池的隔膜以及电池的电解质。电解质的核心作用是起着在正负极之间传输Li+的作用。理想的固态电解质应满足离子电导率高、界面阻抗低、结构稳定安全性高、机械强度高、价格低廉等特点。目前来看,根据电解质的不同,主要可分为聚合物固态电解质和无机固态电解质。前者代表性的体系是PEO聚环氧乙烷;后者是氧化物、硫化物和卤化物体系。表:几类固态电解质的介绍资料:周静颖等《全固态电池的研究进展与挑战》,浙商证券研究所缺点电解质类型

主要体系优点在电场作用下,PEO链段中的氧原子和锂离子可以连续的进行配位和解

室温下PEO易结晶,导致其室温离子电导率仅10-6-10-离过程,实现锂离子的迁移,同时PEO对锂盐有较高的溶解度,并且质

8S/cm(一般实用化需求需要>10-3S/cm),须在60°C-量较轻、黏弹性好、制备工艺简单、不易脆裂、与金属Li电极有良好的界

85°C高温运行;同时,PEO耐受电压平台仅为3.8V较低,由高分子量的聚合物和锂盐(如LiClO

、LiAsF

、LiPF646聚合物氧化物硫化物等)组成的体系。目前商业领域主要适配的材料体系为PEO(聚环氧乙烷)面稳定性只能适配铁锂正极材料,能量密度受限。除可用在薄膜电池中的锂磷氧氮LiPON型非晶态电解质之外,当前商用化主要聚焦在晶态电解质材料的研究,

电化学窗口宽、化学稳定性高、机械强度较大,是理想的固态电解质材主流的晶态电解质材料体系有:石榴石(LLZO)结构、

料体系存在烧结温度较高和机械加工容易脆裂风险。钙钛矿(LLTO)结构、NASICON钠超离子导体型等。Thio-LISICON体系室温离子电导率最高达2.2×10-3S/cm;Li

SiP

S

硫化物遇空气会迅速水解生成H

S气体,因此电解质合成需22122按结晶形态分为晶态、玻璃态及玻璃陶瓷电解质。晶态

系对金属Li和高电压正极都具良好的兼容性。玻璃态及玻璃陶瓷电解质以

在惰性气氛环境下进行,造成研发、制造、运输及储存成本固体电解质的典型代表是Thio-LISICON和Li

SiP

S

体系

Li

S-P

S

体系为主要代表,组成变化范围宽,离子电导率可达10−4-高昂。由于S2−比O2−容易氧化,硫化物电解质在高电压下更易氧化分解,电化学窗口更窄。221222

510−2S/cm。相较于氧化物及硫化物,一价卤素阴离子与Li+的相互作用比S2−或O2−更卤化物电解质在不同温度下易发生相转变从而影响电导率,并且在空气中易水解,因此合成成本高昂。此外,过渡金属与锂金属反应导致锂负极兼容性较差。常见卤化物电解质有三类:Lia-M-Cl

、Lia-M-Cl

及Lia-

弱且半径较更大,极大提高电解质的室温离子电导率,电解质理论离子卤化物资料64M-Cl

类卤化物,前两类的离子电导率可达到10-3S/cm。电导率可达10−2S/cm量级。同时,卤化物一般具有较高的氧化还原电位,87与高压正极材料具有更好的兼容性,实现在高电压窗口下的稳定循环:新能源创新材料,浙商证券研究所电解质:类型包括无机固态和聚合物固态,性能各有优劣1.2图:几类固态电解质的性能对比无机固态-氧化物◼

优点:机械和热稳定性好;◼

缺点:离子电导率低、界面问题严重。无机固态-硫化物◼

优点:离子电导率高,高柔韧性;◼

缺点:稳定性差、成本高,电化学窗口窄。无机固态-卤化物◼

优点:高柔韧性,容易加工,氧化电位较高;◼

缺点:还原电位不够低、材料成本高。聚合物电解质◼

优点:高柔韧性,容易加工,良好的界面接触;◼

缺点:离子电导率低(需要高温)、电化学窗口窄、高压下会被氧化。8资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所1.2

电解质:国内众多企业采用氧化物路线,主要有三种构型在中国,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技、力神电池、山东金启航等企业主要研发方向为以氧化物材料为基础的固液混合技术路线,具体来看氧化物的主要构型包括:◼

Perovskite钙钛矿型:LLTO(锂镧钛氧/钛酸镧锂,Li0.33La0.56TiO3)图:主要类型固态电解质的离子电导率对比◼

Garnet石榴石型:LLZO(锂澜锆氧/锆酸镧锂,Li7La3Zr2O12)◼

Nasicon钠超离子导体型:LATP(磷酸钛铝锂,Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)图:三种氧化物电解质的结构9资料:粉体圈,浙商证券研究所资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所1.3

正、负极:正极采用高镍三元等,负极可选硅负极和锂金属◼

正极材料:主要沿用高镍三元路线,正在向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石镍锰酸锂等高能量密度的新型材料迭代升级。◼

负极材料:主要包括金属锂负极、碳族负极和氧化物负极(含硅氧)。其中金属锂具备较高的理论比容量和较低的负电极电位,但成本较高、安全性较差;碳材料主要包括石墨、硬碳、软碳、碳纳米管、石墨烯等,其中石墨负极技术已经成熟,但比容量偏低;硅负极有着比石墨高近10倍的理论比容量,但硅在吸收锂离子时体积膨胀巨大,这会导致电池的快速衰减。表:三种固态电池应用的负极材料的对比材料代表优点缺点研究方向低熔点(180.54℃)、在充放电过程中容易形成锂枝晶,可能导致电池短路,以及锂与电解液反应产物易包覆锂,使其与负极失去电接触等较高的理论比容量和较低的负电极电位合成新型合金材料、制备超细纳米合金和复合合金体系。金属锂金属锂石墨、硬碳、软

成本低,电化学稳定碳、碳纳米管、

性好、循环性能优异理论比容量相对较低,表面性质不均匀导致石墨片

使用掺杂石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材碳材料硅材料层剥落,首次循环效率低,充放电循环性能较差料。石墨烯等)等使用纳米技术、多孔结构和包覆材料等方法,为其提供更多空间来容纳体积膨胀;通过将硅与其他材料如碳或者金属氧化物复合硅碳负极、硅氧

比石墨高近10倍的理

硅在吸收锂离子时体积膨胀巨大,这会导致电池的负极等

论比容量

快速衰减10资料:中国无机盐工业协会,云奇新材料,浙商证券研究所性能:在安全性、能量密度、循环寿命等方面具备显著优势1.4◼

固态电池的最大优势在于高安全性和高能量密度,此外在轻量化、循环寿命和工作温度范围等方面也具备优势。(1)高安全性:固态电池具备本征安全性。对于液态锂电,热失效原理包括碳酸酯类低沸点组分易燃易挥发;高温下电解液与正负极反应,产生气体;聚乙烯膜易熔融,低温易皱缩。而固态锂电的固态电解质的熔沸点很高,而且无液态电解液,因而无燃烧热源。(2)低温性:固态电池具备宽温域,范围为-30°C到100°C。图:全固态电池的安全性优势图:全固态电池的安全性优势11资料:许晓雄等《全固态锂电池技术的研究现状与展望》,浙商证券研究所资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所性能:在安全性、能量密度、循环寿命等方面具备显著优势1.4(3)轻量化:在液态锂电池中,隔膜和电解液合计占据电池近40%的体积和25%的质量,在被固态电解质取代后,电池的厚度可以大幅降低,同时安全性提高后,可以省去电池内部的温控组件,进一步提高体积利用率。(4)高能量密度:固态电池的正负极均采用高比能电极材料,且轻量化后,可大幅度提升体积及质量能量密度。(5)长循环寿命:固态电池克服了锂枝晶现象,不需要承受液态电解质中的化学物质带来的电极生锈或电解质中固态层的积累而降低电池寿命,理想状态下固态电池循环性能可以达到45000次左右。图:固态电池材料的升级方向12资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所挑战:离子导电率、锂金属和电极材料的匹配性,相容稳定的固固界面1.5◼

主要挑战:锂枝晶生长影响安全、离子传输困难导致动力性能差。◼

解决途径:通过构筑人工SEI膜、三维结构锂金属负极、调控锂金属电极/电解质(液、固)界面、显著抑制锂枝晶生长、提升锂金属电池循环稳定性能。图:固态电池的主要挑战13资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所固态电池:目前材料成本约为1.5-2.5元/wh,产线仍需改造1.6全固态电池技术路线技术路线选择需同时兼顾电导率、加工性、稳定性和制造成本等,目前来看更接近产业化的路线主要有两条,一是氧化物/硫化物;二是聚合物复合电解质,除电解质外,正极材料升级方向为超高镍或富锂锰基,负极材料升级方向为硅基材料或锂金属或无锂负极。材料层面需要突破的关键科学问题高电导率、高界面稳定性、高材料稳定性是选择全固态电池材料的三个核心指标,现阶段材料层面仍存在结构稳定性差、体积膨胀大、接触界面过小、界面接触失效、锂枝晶生长等科学问题,建议依据实际使用工况开展研究工作,包括开发专用设备(改进表征手段)、优化制备工艺等。需合理的安全设计固态电解质具有本征安全性,因此全固态电池的安全性相比液态电池有显著提升,但并不等同于绝对安全,电池系统仍存在一定的热失控和热扩散风险,需要针对电池系统热扩散的不同阶段采取安全与防护措施,提高电芯级别的热失控预警能力和系统级别的热扩散防护能力。对整车设计提出新要求与液态动力电池相比,全固态电池需要外部提供较高的束缚压力,以保证固固界面下的电池反应。此外,全固态电池对于整车的热管理设计、一体化集成(CTC、CTB等)、结构件设计、全生命周期监测和管理提出了新的需求,需要整车企业和电池企业协同设计,共同改进。材料界面一致性要求更高,需要生产工艺创新全固态电池内部结构可采取串联方式,没有内部极耳,可以提高制造效率;外部结构将主要为叠片+软包,可以更好地施加界面束缚压力,以保证稳定的电池反应。全固态电池可一定程度上沿用现有湿法工艺,与现有产业链的兼容度约70%,干法工艺兼容度则略低,但部分设备依赖定制化开发,尤其是正负极和电解质膜生产设备。当前成本较高,仍需进一步降本根据材料成本进行测算,当前全固态电池的材料成本约为1.5-2.5

/wh,显著高于当前的液态电池,且全固态电池的产线设备仍需定制化元研发、初期制造合格率可能较低,将进一步推高整体成本,未来通过材料性能提升、生产工艺简化、电芯结构创新等方式,实现大规模量产与应用后可一定程度上降低生产成本,目标将整体成本降低到0.8

/wh以下。元14资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所02产业进展:国内主攻氧化物,半固态量产装车先行15支持政策:目前总体以前瞻性布局为主,产学研共同推进2.1表:中国近些年对固态电池的政策◼

国内:目前国内对于关键共性技术及产业化技术主要采用产学研用创新联合体的形式,前瞻性技术主要以高校和科研院所为主,补贴相对较少,以市场化驱动为主。时间2015年5月主体

政策国务相关内容2025年、2030年,我国动力电池单体能《中国制造2025》量密度分别需达到400Wh/kg、500Wh/kg。院◼

海外:日本目前以丰田公司总牵头,联合日产和本田公司,松下电池等5家电池公司,三井金属等15家材料公司,京都大学和国家材料研究所等15家高校和研究所,共同推进固态电池量产。此外欧盟和美国均发布了固态电池发展规划。积极推动锂硫电池、金属空气电池、固《促进汽车动力电

态电池等新体系电池的研究和工程化开池产业发展行动方

发,2020年单体电池比能量达到工信部2017年2月2020年11月2022年8月案》400Wh/kg以上、2025年达到500Wh/kg。图:各国对固态电池的政策《新能源汽车产业

实施电池技术突破行动。加快固态动力国务院发展规划(2021-

电池技术研发及产业化。首次将固态电2035年)》池的研发上升到国家层面。科技部等九部门《科技支撑碳达峰

研发压缩空气储能、飞轮储能、液态和碳中和实施方案

固态锂离子电池储能、钠离子电池储能、(2022-2030年)》

液流电池储能等高效储能技术。工信部等六部门开发安全经济的新型储能电池,加强新《关于推动能源电子产业发展的指导意见》型储能电池产业化技术攻关,推进先进储能技术及产品规模化应用;加快研发固态电池,加强固态电池标准体系研究。2023年1月2024年2月新增固态电池相关要求:固态单体电池工信

《锂电池行业规范

能量密度≥300Wh/kg,电池组能量密度部条件(2024年本)》≥260Wh/kg,循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%。16资料:中粉固态电池,工信部,浙商证券研究所资料:中国电动汽车百人会,浙商证券研究所量产预期:全固态小批量产或在2030年左右2.2产业预期(国汽战略院)上车要求◼

2030年左右实现全固态电池和搭载车辆的小规模量产;

能量密度在500Wh/kg、循环寿命>1000次、倍率4C、定制化产线、成本<0.8元/wh。◼

2035年左右实现全固态电池大规模量产并普遍使用。图:全固态电池产业化发展预期资料:国汽战略院预测,浙商证券研究所17技术布局:各企业技术布局重心不同,中国以氧化物为主2.3◼

日韩:日本在固态电池技术的研发上起步较早,特别是在硫化物固态电解质这一前沿领域,韩国在固态电池领域的研发策略聚焦于硫化物技术的同时,也在氧化物和聚合物体系上进行技术研究和储备。◼

美国:固态电池技术的发展主要由初创企业推动,如Solid

Power、Quantum

Scape、FactorialEnergy、lonic

Materials等,在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。◼

中国:主要布局者覆盖了老牌电池企业、背靠顶级科研院所的初创企业、上游原材料企业以及汽车企业等多个领域。其中,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技、力神电池、山东金启航等企业主要研发方向为以氧化物材料为基础的固液混合技术路线。恩力动力、中科固能、高能时代、宁德时代等布局硫化物路线。表:固态电池主要企业的技术路线公司能量密度电解质体系正负极体系正极锂金属,充电时形成负极,放电时传向正极Quantum

Scape350Wh/kg氧化物陶瓷+半固态+无负极硅负极390Wh/kg,锂金属负极SolidPower硫化物+全固态三元+硅碳/锂金属440Wh/kg丰田>350Wh/kg硫化物+全固态氧化物+半固态三元+锂金属赣锋锂业一代260Wh/kg,二代400Wh/kg一代三元+石墨:二代三元+锂金属一代三元+石墨;二代正极三元,负极高科一代360Wh/Kg,二代400Wh/kg氧化物+半固态未定卫蓝新能源辉能科技清陶能源蜂巢能源三星SDI一代360Wh/kg330Wh/kg368Wh/kg350Wh/kg900Wh/L氧化物+半固态氧化物+半固态氧化物+半固态硫化物+全固态硫化物+全固态三元+硅碳负极三元+硅氧负极三元+硅碳负极三元+锂金属-18资料:固态电池SSBIP,乐晴智库精选,浙商证券研究所产业进展:日韩起步较早,侧重硫化物路线2.4◼

日本:技术研发起步较早,特别是在硫化物固态电解质这一前沿领域,丰田、日产、本田、松下等均将硫化物固态电池作为主要的研发方向。◼

韩国:研发策略聚焦于硫化物技术的同时,也在氧化物和聚合物体系上进行技术研究和储备。表:日韩企业固态电池布局一览公司名称丰田量产进度电解质方案硫化物能量密度2023年10月宣布固态电池实现突破,充电10分钟,续航1200公里;2023年12月宣布将全固态电池的量产时间从2027年推迟至2030年以后。500Wh/Kg将于2025-2029年量产面向无人机等开发的小型全固态电池;2023年9月首次公开快充全固态电池,10%充到80%只需3分钟;2019年与丰田合资成立PrimePlanet

Energy&Solutions,开发固态电池。2024年2月,全固态电池首次接到芯片设备商订单;2023年推出第3款全固态电池试作品AS-LiB,容量可达5000mAh。2020年宣布开发出一种高能量密度的全固态电池原型;计划2024年春季投产全固态电池生产线,2025年在新车型上使用全固态电池。松下日立造船本田硫化物硫化物硫化物///2023年2月成功开发出全固态电池,成本将降低50%,能量密度提高1倍;计划2025年建立并运行全固态电池试点生产厂,2028年首次应用在汽车上。日产硫化物/2024年1月推出容量达200毫安时的新型固态电池,是传统的陶瓷封装型(方形)容量的25倍,具备高容量、耐高温、长寿命和优越的抗冲击性等特点。MaxellTDK硫化物氧化物/300Wh/L/已实现全球首款全陶瓷固态SMD*1电池CeraChargeTM的商业化。是欧力士的子公司,2023年11月和产业技术综合研究所联手研发出一种专为固态电池而设计的全新材料,可让电池寿命提高10倍。KOIKE出兴光产2023年10月宣布与丰田合作量产全固态电池;计划在2027-2028年实现下一代电池的商业化,随后实现大规模生产。/////日本特殊陶业

2021年实施全球首个全固态电池的技术实证试验;2030年力争实现EV用全固态电池的实际应用。////日本碍子佳友化学TDK计划2025年之前实现EV用全固态电池的商品化开发用于全固态电池、在高压环境下不易故障的镍锰系正极材料,2025年前后有望应用于固态电池。2020年3月宣布开发出一种固态电池,用于耳机等小型可穿戴设备。2017年宣布研发固态电池,并已建立中试生产设施;2020年投资lonic

Materials公司,主攻固态电池研发,预计2025年实现量产。现代硫化物/2023年下半年开始小规模的固态电池生产和验证;水原研发中心的固态电池试点生产线(S-line)已经完工;2024年3月首次公开其全固态电池(ASB)的量产准备路线图;计划在2025年开发出大型电池生产技术,在2027年量产全固态电池。三星SDI硫化物900Wh/L650Wh/L750Wh/L900Wh/L2023第三季度开始在梧仓工厂建设半固态电池生产线;计划2026年前实现聚合物半固态电池商业化,能量密度650Wh/L;2028年推出750Wh/L的聚合物固态电池和完成硫化物全固态电池开发;2030年推出超过900Wh/L的硫化物全固态电池。LG新能源聚合物/硫化物下一代电池试验工厂正在建设,预计2024年完工;2024年1月宣布加深与Solid

Power的合作伙伴关系;计划在2026年完成

聚合氧化物复合材料聚合氧化物复合材料和硫化物固态电池两款电池的早期原型;2028年实现固态电池商业化。

/硫化物:集邦固态电池,浙商证券研究所19SK

On/资料产业进展:美国以初创企业推动,欧洲车企投资电池企业2.4◼

美国:固态电池技术的发展主要由初创企业推动,如Solid

Power、Quantum

Scape、FactorialEnergy、lonicMaterials等,在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。◼

欧洲:欧洲的汽车制造商,如大众、宝马和奔驰,主要通过投资美国的初创企业来加速固态电池技术的发展。表:欧美企业固态电池布局一览国家公司名称量产进度电解质方案硫化物能量密度规划达到390Wh/kg,通过替换正负极负极材料,最高能量密度预计可达公司股东包括宝马、福特等;2017年开始与宝马合作开发固态电池;2021年与SKOn达成联合开发协议;2022年完成固态电池试验线安装;2023年生产出A样品并交付给宝马进行测试;2024年1月宣布加深与SKOn的合作伙伴关系;计划2024年全固态电芯设计将进入A-2样阶段;计划2025年开发出相应电池配套宝马原型车;计划2030年实现全固态电池大规模量产。SolidPower560Wh/kg由比尔盖茨、大众集团领衔投资;2022年与Fluence达成合作协议;2023年二季度开始给客户送A0样品;2023年10月更新固态电池测试数据;2024年通过德国大众公司的50万公里耐久性测试;预计2025年之前将产能扩张至1GWh,长期规划超21GWh。QuantumScapeFactorial

Energy氧化物/2021年制作40Ah固态电池原型,与奔驰、Stellantis、现代等签署固态电池联合开发协议:2022年获得奔驰、Stellantis集团投资;2023年200MWh固态电池工厂正式开工建设;电池产品已进入A样送样阶段。/目标能量密度为400Wh/Kg美国lonic

MaterialsAmpcera

lnc吸引了包括现代汽车在内的多家公司的投资;计划2025年为雷诺提供零钻含量固态电池技术。开发出高性能固态电解质,15分钟内充电至80%。聚合物硫化物/400Wh/Kg2021年与通用汽车、本田、现代签署锂金属电池A样品协议;2023年12月与某车企签署锂金属电池B样品协议;2023-2024年产能达到1GWh,2025年预计开始量产;股东包括上汽、吉利、通用汽车、本田、现代、SKOn等。SES

AICorporation混合固态电解质400Wh/Kg2024年3月,公司开发的Solid-State固态电池已成功实现超过125次循环,性能容量衰减低于5%,为未来部署提供了超过1000lONStorageSystems/聚合物////次循环的潜力。Mullen

Automotive

2024年1月开始测试其聚合物固态电池;同年3月宣布将其固态电池技术从实验室推进到道路测试阶段。从2012年起与QuantumScape合作;2018年6月追加投资,取得QuantumScape董事席位;2024年电池子公司PowerCo发布对QuantumScape提供的24层固态电池样品的耐久性测试结果报告。与SolidPower有着紧密的合作关系;Solid

Power已经向宝马交付了首批固态电池A样品,宝马将在2025年之前推出基于SolidPower电池技术的原型车。大众宝马德国法国///自2011年起就开始尝试固态电池在电动车领域的商业化;其自主研发的电动车Bluecar搭载子公司Batscap生产的30kWh金属锂聚合物电池,约有2900辆Bluecar投入使用;2023年10月,子公司BlueSolution与富士康旗下Solid

EdgeSolution合作,生产两轮车固态电池。Bollore聚合物Dyson2015年以9000万美元全资收购美国固态电池公司Sakti3;2016年出资14亿美元建立一座大型固态电池工厂。2019年宣布与Llika

Technologies公司、英国技术创新中心、本田欧洲研发中心等合作开展Power

DriveLine项目。////Recardo英国20雷诺Llika2025年旗下电动汽车可能会使用钴含量为零的固态电池。与丰田合作研发固态电池技术,具体量产时间未明确。///聚合物资料:集邦固态电池,浙商证券研究所产业进展:中国的氧化物路线进展较快2.4◼

中国:布局氧化物的企业较多,且进展较快。卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技、力神电池、山东金启航等企业主要研发方向为以氧化物材料为基础的固液混合技术路线。根据集邦锂电的不完全统计,国内固态企业积极展开半固态电池的产能布局,产能规划将超过400GWh,项目投资额将超过2000亿元。表:中国企业固态电池布局一览(一)公司名称宁德时代量产进度电解质方案高动力仿生凝聚态电解质/硫化物能量密度产能布局2016年宣布硫化物固态电池的研发路径;2023年4月发布凝聚态电池。凝聚态电池超500wh/kg/比亚迪计划在2025年试装全固态锂电池;2026年发布搭载全固态锂电池的新纯电平台和车型。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;2023年10月与三峡共同氧化物+聚合物350Wh/kg/北京房山(6GWh);

江苏溧阳(0.2GWh);

浙江湖州(22GWh);山东淄博(100GWh)卫蓝新能源

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氧化物300-360Wh/kg池领域。重庆两江(2.2GWh);安徽淮南太蓝新能源

2022年首款半固态电池量产。氧化物(10GWh)2018年实现半固态电池量产;2020年与北汽合作的固态电池样车下线;2022年北汽福田商用车固态电池系统下线;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;台州固态电池项目预计2025年正式投产。第一代半固态电池为氧化物+聚合物的技术路径,第二代固态电池为氧化物+卤化物+聚合物的路径。2021年搭载固态电池的东风E70全球首发;2022年与广汽埃安合作优先引入公司固态电池产品;2022年4月2GWh的固态电池产线建成投产;2023年半采用固态电池的赛力斯SERES-5开始交付;2023年与长安汽车合作加速固态电池研发;2023年推出半固态"先锋"申池2016年开始进行车规级电芯送样2018年威马展示搭载公司固态电池的样车;2019年与蔚来、爱驰汽车签订战略合作协议;2022年获得奔驰投资并签订技术合作协议,与Vinfast和ACC签约合作;2024年全球首条固态电池生产线正式投产。内蒙古(10GWh);成都郭都(15GWh);江西宜春(10GWh);江苏昆山(10GWh);浙江台州(10GWh)清陶能源赣锋锂业氧化物+卤化物+聚合物368Wh/kg江西新余(4GWh)重庆两江(20GWh)重庆涪陵(24GWh)广东东莞(10GWh)氧化物400Wh/kg360Wh/kg浙江杭州(7GWh);桃园(2GWh);法国敦刻尔克(48GWh)辉能科技力神电池氧化物2022年4月与当升科技签订合作协议,在固态锂离子电池等领域展开合作研发;2024年1月推出全新一代402Wh/Kg半固态电池2022年实现半固态电池技术定型预计2024年发布全固态电池。固态电池产品处于实验室研发阶段。固液融合402Wh/kg500Wh/kg/亿纬锂能欣旺达卤化物复合电解质//2017年开始固态电解质、固态电池研发;2022年推出20Ah级硫系全固态原型电芯;预计2025年后将生产出能量密度超过800Wh/L、超过400Wh/kg、循环800次的全固态电池。2020年发布第一代果冻电池:2023年7月,蜂巢能源全固态电池实验室研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯;2023年12月发布第二代方形果冻电池(A样阶段)。2021年量产第一代半固态电池产品;2023年1月13日,岚图追光首批搭载孚能科技半固态电池的车型下线;2024年3月与一汽解放开展合作,致力于共同推动半固态、固态电池商用车市场及产业链发展。高科硫化物硫化物400Wh/kg//蜂巢能源350-400Wh/kg孚能科技中创新航//330Wh/kg350Wh/kg//21预计2024年半固态电池装车某外资品牌。资料:集邦固态电池,浙商证券研究所产业进展:中国在硫化物路线亦有布局2.4◼

中国:恩力动力、中科固能、高能时代等企业专注硫化物技术路线。其中,中科固能由中国科学院物理研究所联合溧阳市政府于2022年10月共同创办,通过构建从硫系电解质到电解质膜、电极膜,再到电芯的纵向产品链,成功克服了固态电池行业面临的高电解质成本和硫系化合物易与空气反应的技术难题。表:中国企业固态电池布局一览(二)公司名称量产进度电解质方案硫化物能量密度产能布局北京大兴450Wh/kg;520Wh/kg;389Wh/kg;300Wh/kg2021年发布了能量密度达到450Wh/kg和520Wh/kg的锂金属电池;2022年底成功研制出能量密度为389Wh/kg、容量为4095mAh的18650圆柱电池2023年9月初和软银成功开发出全固态锂金属电池,能量密度达到300Wh/kg;2023年11月GWh级先进电池智造基地建成投产;预计2026年实现10GWh级产线量产;2024年1月宣布研发出了-款新型半固态电池A样。恩力动力领新新能源马车动力2023年11月一期凝胶聚合物固态电解质的“大固”系列产品投产。2023年8月自主研发的4695半固态大圆柱电芯A样在肇庆大圆柱电芯中试基地成功下线。凝胶聚合物半固态硫化物三元单体380Wh/kg重庆(20GWh)250Wh/kg5.5GWh是中科院物理所硫系全固态电池技术产业化的唯一平台;2024年3月获得近亿元人民币的天使轮融资;2024年2月与琥崧集团就固态电池产业化达成合作;2024年1月与高能数造携手共建全固态电池实验室。中科固能硫化物/江苏常州高能时代恒余能源山东金启航昊威新能源福鑫科技2023年6月完成新一轮股权投资投资方包括渝富资本、海岚投资、七匹狼、中经经贸、凌碳新能源投资等。2023年12月备案通过广东东莞高端固态电池项目,总投资100亿元。2023年11月,固态电池山东乐陵生产基地项目开工,总投资100亿元。2023年9月,重庆固态方形钠离子电池生产线项签约,总投资100亿元。2023年8月江西赣州固态锂电池项目开工,总投资100亿元。硫化物//////广东东莞(20GWh)山东乐陵(20GWh)重庆(30GWh)复合固态电解质////江西(10GWh)淮安(10GWh)合源锂创2024年2月固态电池10GWh智慧工厂开工建设,已实现350Wh/kg电芯样品制作。350Wh/kg2022年8月与硅酸盐所达成共建固态电池先进材料联合实验室同年9月双方签署固态电解质材料技术相关知识产权转让协议;同年12月嘉定工厂启动并完成吨级至拾吨级工业化标准产线建设工作。上海洗霸氧化物/嘉定2023年10月与加拿大固态电池设计制造商Blue

Solutions宣布签订合作备忘录,双方将针对两轮电动车市场共同开发打造的固态电池鸿海科技鹏辉能源//////生态系。有固态电池研发部门以及固态电池方面的技术储备。依托于东北师范大学锂电研究团队;已建成国内首条0.5GWh的聚合物基储能固态电池示范线;2024年1月与冠盛股份成立合资公司布局固态电池;与运达股份签署固态锂电池关键技术部研究及应用战略合作协议;3月固态电池协同创新公共平台建设项目进入调试阶段;已接到2亿余元订单,一半来自欧洲和澳洲。东驰能源聚合物350-450Wh/kg/格林美南都电源小米已具备多款固态电池用前驱体储备技术,并积极与下游客户认证对接,已经实现了量产出货。具有多项技术储备,离子电导率达10-3S/cm,环境稳定性好,固态电池能量密度350Wh/kg,可通过国标安全测试,具备量产能力。2023年3月发布固态电池技术研发进展,能量密度突破1000Wh/L。/////卤化物+氧化物350Wh/kg>1000Wh/kg/重庆大学锂电及新材料遂宁研究院研发出500Wh/Kg固态电池样品//500Wh/kg350Wh/kg//2023年11月宣布完成固态电池的界面改性技术试验验证;2024年2月5日,广汽埃安全固态电池再获新突破,能量密度达到350wh/kg。广汽埃安上汽集团长安汽车2023年5月,上汽集团和清陶能源签署增资扩股协议和战略合作框架协议,推动2025年实现固态电池技术10万辆级大规模量产落地。计划不晚于2027年推动重量能量密度350-500Wh/kg、体积能量密度750-1000Wh/L逐步量产应用,2030年实现普及。/////22350-500Wh/kg资料:集邦固态电池,浙商证券研究所车企进展:半固态已经装车,全固态或仍需到2027年后2.5表:中国半固态和固态电池的装车进度时间2022电池类型半固态车企东风汽车进展◼

半固态电池产业化装车先行。东风汽车、赛力斯、蔚来、上汽集团等已有相关的产品推出市场。目前,蔚来150kWh半固态电池已经量产装车,上汽集团旗下搭载清淘能源半固态电池的智己L6也将进入大规模量产阶段。搭载高比能固态电池的东风E70开启示范运营岚图“追光”首批量产车型下线,采用170Wh/kg半固态电池三元固液混合锂离子电池版纯电动SUV赛力斯SERES-5交付蔚来150kWh半固态电池已经量产装车半固态东风汽车20232024半固态半固态赛力斯蔚来半固态半固态上汽集团长安深蓝智己品牌推出搭载清陶半固态电池的车型半固态电池将搭载整车应用固态雷诺旗下电动汽车规划使用钻含量为零的固态电池◼

全固态电池方面,广汽集团提出2026年将实现全固态电池的装车使用,长安和现代预计2027年逐步量产应用固态电池,日产和东风汽车2028年推出全固态电池量产车,宝马和丰田预计2030前实现全固态电池量产。2025固态固态固态固态宝马大众比亚迪日产将发布搭载全固态电池的试验车将建立固态电池量产线试装全固态锂电池实现全固态电池试生产固态比亚迪将发布搭载全固态锂电池的新纯电平台和车型固态固态固态固态固态固态广汽集团福特东风汽车丰田长安现代丰田吴铂车型实现全固态电池量产推出搭载固态电池的车固态电池装车推出全固态电池逐步量产应用实现部分固态电池车型量产在雷克萨斯新电动车型上搭载全固态电池20262027◼

2024年4月底,宁德时代首席科学家吴凯在重庆国际电池展上表示,全固态电池的成熟度指标,若用1-9数字表示,宁德时代目前的成熟度在4的水平,目标到2027年到7-8的水平,且在2027年实现全固态电池小批量生产机会很大。固态固态本田将搭载自主研发的全固态电池的电动汽车投放市场20282030固态固态固态固态固态固态奔驰日产东风汽车宝马丰田现代实现固态电池批量生

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

最新文档

评论

0/150

提交评论