中信建投证券:2023半固态电池专题报告-向理想更近一步VIP专享VIP免费

半固态电池:向理想更近一步
证券研究报告行业动态报告
发布日期:2023418
本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国(仅为本报告目的,不包括香港、澳门、台湾)提供。在遵守适用的法律法规情况下,本报告亦可能由中信建投(国际)证券有限公司在香港提供。
同时请参阅最后一页的重要声明。
分析师:许琳
xulin@csc.com.cn
SAC 执证编号:S1440522110001
分析师:刘溢
liuyibj@csc.com.cn
SAC 执证编号:S1440523040001
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投资要点:半固态电池,向理想更近一步
核心观点:全固态电池产业化尚需时日,半固态电池寸积跬步,兼具固态、液态电解质的优势。当下仍面临电导率(倍率性
能)、界面(循环寿命)和成本问题,发展方向上来看,(半)固态电池核心仍是电解质,对于核心问题有较好解决的均有
放量潜质,推荐关注固态电解质及锂盐、高性能正负极等。
半固态电池有望实现高能量密度+高安全性。能量密度:目前主流三元液态电池一定安全性下已接近能量密度上限,当前
固态电池能量密度已达到360wh/kg,后续将继续突破。安全性:半固态电池电解液质量分数仅为5%-10%,固态电解质的
不易燃、零挥发,显著提升了电池的热稳定性。
当下仍面临电导率(倍率性能)、界面(循环寿命)和成本问题,发展方向上来看,(半)固态电池核心仍是电解质,现阶
段多是聚合物+氧化物等,基于主流固态电解质性能出发,后续为了综合性能大概率延续复合体系的路径,同时添加新型
盐等,为了提升能量密度大概率要使用高性能正负极比如超高镍、富锂锰基、锂金属负极等,同时辅以外部加压、电解质厚
度平衡等工艺优化才可实现较好的性能。但就(半)固态产品而言性能是前提,成本是能否放量的基础,或先在成本容忍度
高的领域应用,在新能源汽车领域应用大概率要平衡一部分性能和成本,空间上看,预计2030年固态电池渗透率6%,需求
合计约300GWh,未来几年将迎来较快放量。
产业进展上看,宁德时代、卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业等均有普遍进展,国内路径主要是氧化物和聚合物,海外LGC
等以硫化物路径为主,目前主流供应商已经有在车型上搭载应用的预期,预计后续是产业推进的主力军,其新产品的发布和
推进将引发行业变化。
投资建议:对于核心问题有较好解决的均有放量潜质,推荐关注固态电解质及锂盐、高性能正负极等。
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目录
半固态电池寸积跬步,向理想更进一步
能量密度提升方向:高性能正负极,多方面优化
倍率性能优化方向:硫化物、卤化物掺+电解质减薄
循环寿命优化方向:聚合物骨架+外压
安全性优化方向:正极载量和电解质厚度是关键
体系的优化方向:复合体系是基础
工艺:前段工序相同,后段增加加压或烧结
成本及空间:成本仍需努力,预计2030300GWh需求
产业链进展:百花齐放
证券研究报告行业动态报告半固态电池:向理想更近一步分析师:许琳分析师:刘溢xulin@csc.com.cnliuyibj@csc.com.cnSAC执证编号:S1440522110001SAC执证编号:S1440523040001发布日期:2023年4月18日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国(仅为本报告目的,不包括香港、澳门、台湾)提供。在遵守适用的法律法规情况下,本报告亦可能由中信建投(国际)证券有限公司在香港提供。同时请参阅最后一页的重要声明。投资要点:半固态电池,向理想更近一步核心观点:全固态电池产业化尚需时日,半固态电池寸积跬步,兼具固态、液态电解质的优势。当下仍面临电导率(倍率性能)、界面(循环寿命)和成本问题,发展方向上来看,(半)固态电池核心仍是电解质,对于核心问题有较好解决的均有放量潜质,推荐关注固态电解质及锂盐、高性能正负极等。半固态电池有望实现高能量密度+高安全性。能量密度:目前主流三元液态电池一定安全性下已接近能量密度上限,当前半固态电池能量密度已达到360wh/kg,后续将继续突破。安全性:半固态电池电解液质量分数仅为5%-10%,固态电解质的不易燃、零挥发,显著提升了电池的热稳定性。当下仍面临电导率(倍率性能)、界面(循环寿命)和成本问题,发展方向上来看,(半)固态电池核心仍是电解质,现阶段多是聚合物+氧化物等,基于主流固态电解质性能出发,后续为了综合性能大概率延续复合体系的路径,同时添加新型锂盐等,为了提升能量密度大概率要使用高性能正负极比如超高镍、富锂锰基、锂金属负极等,同时辅以外部加压、电解质厚度平衡等工艺优化才可实现较好的性能。但就(半)固态产品而言性能是前提,成本是能否放量的基础,或先在成本容忍度高的领域应用,在新能源汽车领域应用大概率要平衡一部分性能和成本,空间上看,预计2030年固态电池渗透率6%,需求合计约300GWh,未来几年将迎来较快放量。产业进展上看,宁德时代、卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业等均有普遍进展,国内路径主要是氧化物和聚合物,海外LGC等以硫化物路径为主,目前主流供应商已经有在车型上搭载应用的预期,预计后续是产业推进的主力军,其新产品的发布和推进将引发行业变化。2投资建议:对于核心问题有较好解决的均有放量潜质,推荐关注固态电解质及锂盐、高性能正负极等。目录•半固态电池寸积跬步,向理想更进一步•能量密度提升方向:高性能正负极,多方面优化•倍率性能优化方向:硫化物、卤化物掺杂+电解质减薄•循环寿命优化方向:聚合物骨架+外压•安全性优化方向:正极载量和电解质厚度是关键•体系的优化方向:复合体系是基础•工艺:前段工序相同,后段增加加压或烧结•成本及空间:成本仍需努力,预计2030年300GWh需求•产业链进展:百花齐放3oPyQmMsPtOnOzQqOqOrPnNaQ9R8OpNrRtRoNeRnNtPlOrQuM6MpOqNuOtRpONZtOoP行业动态报告半固态电池寸积跬步,向理想更进一步固态电池兼顾安全和性能,是理想电池形态“固态电池”涵盖了一系列宽泛的概念(以电池内部的液相占比大致区分):准固态电池、半固态电池、固态电池和全固态电池等。固态电池研究者一般认为,固态电池的能量密度更高、安全性更强。我们从部分公开了电池单体能量密度的企业信息出发直接比较,固态电池确实可以在一定程度上具备较高质量能量密度。图:固态电池兼顾安全和性能图:固态电池包括准固态电池、半固态电池、固态电池和全固态电池等企业类型性能安全性亿纬锂能圆柱液态285Wh/kg中孚能科技软包液相330Wh/kg中卫蓝新能源半固态360Wh/kg优清陶能源368Wh/kg优固态417Wh/kg中SES软包液态锂金属电池,含固体涂层资料来源:ApproachingPracticallyAccessibleSolid-StateBatteries:StabilityIssuesRelatedtoSolidElectrolytesandInterfaces,中信建投资料来源:亿纬,孚能,卫蓝,清陶,SES,中信建投5向固态化过程核心在电解质,多方面性能问题仍待解决,半固态电池寸积跬步固体电解质和电解液一样,都应考虑离子导通、电子绝缘、和电极的物理接触良好、抗正极氧化、抗负极还原(对高能量密度电池来说对锂金属的稳定性非常重要)、电化学稳定、热稳定、空气稳定、机械稳定、各个指标的对应温度特性好等性能需求,以及综合成本低廉的规模推广需求。各类固体电解质的性能表现各有所长,但是任何单一固体电解质均无法取得令人满意的综合性能。整体看硫化物电导率可媲美液态电解液但稳定性较差,氧化物热稳定性较好但抗还原能力、物理性较弱,聚合物抗还原性较好且物理接触较好但电导率较弱。固体电解质材料开发,固体电解质和电解液协同应用至关重要,是非常系统的工作,单一或复合电解质可优化的空间较大,半固态电池寸积跬步。图:固态电解质目前难兼顾稳定、强韧、高导锂能力体系导锂机制材料导锂能力热稳定性抗还原性抗氧化性空气稳定性电极物理接电化学稳定机械稳定性倍率性能安全性负极兼容触能力性传统电解液正极兼容聚合物对应电池性能5123合成难度等循环性等合成难度等安全性等氧化物锂离子通常在聚合物6F,LifSI等3232441硫化物的无定形区域进行迁卤化物PEO、PS、PC、35123332移PVDF等35343244144锂离子在以阴离子为NASICON(LATP)332框架的晶格间跃迁石榴石(LLZO)33134LISICON(LGPS)31213LiAX4(Li2ZrCl6)42223资料来源:知网,中信建投6半固态当下典型的工艺是原位聚合,可以兼顾固液优点凝聚态电解质即加入少量电解液使电极材料和电解质间保持良好的界面接触,再利用化学或电化学反应进行原位聚合,使液体电解质部分或全部转化为固体电解质的方式,解决部分界面问题(主要是循环性能),在电池体系设计上更易实现性能、成本兼顾。图:凝聚态的基本原理和效果示意资料来源:HighPolymerizationConversionandStableHigh-VoltageChemistryUnderpinninganInSituFormedSolidElectrolyte,中信建投7理论上,半固态或兼备固态电解质和电解液优点就电芯能量密度而言,目前主流三元液态电池达到200-300wh/kg,已接近能量密度上限,而卫蓝新能源、国轩高科的半固态(凝聚态)电池已达到360wh/kg,初步显露优势。安全性方面,半固态(凝聚态)电池电解液质量分数仅为5%-10%,固态电解质的不易燃、零挥发,显著提升了电池的热稳定性。图:当前半固态(凝聚态)电池已较液态电池显露能量优势图:半固态电池热稳定性强,工作温度更高资料来源:知网,《硫化物全固态电池的研究及应用》,中信建投400350300250200150100500主流液态电池上限现有凝聚态电池主流液态电池资料来源:知网,中信建投8优化方向:复合电解质,新型锂盐,高性能正负极,隔膜涂覆,多方面优化环节年份2017以前2018-20212022-20232024-20252026+层状氧化物中镍三元应用-磷酸铁锂应用高镍三元8系(容量↑能量密度8系成熟,9系和高电压逐步应用,高镍三元9系成熟,高电压或逐步成--↑)逐步应用23年全球或40万吨熟,高性能三元长期份额全球30%持续关注新体系性能人造石墨为主正极橄榄石磷酸盐磷酸铁锂优化(压实密度↑能磷酸铁锰锂逐步应用(对锂电压磷酸铁锰锂成熟,长期份额全球20%成本进展-量密度↑;寿命↑)↑能量密度↑),23年万吨级别以上--其他6F和经典体系--尖晶石镍锰开酸始锂应、用富可锂能锰基正极有--关注锂金属负极人造/天然石墨湿法隔膜为主人造石墨回为潮主(,成天本然↓)石墨部分人造石墨为潮主(,成天本然↓)石墨部分回-硅碳/硅氧化物碳--负极低硅含量(5%以内,容量↑能渗透率提升,硅含量增加(5%-高硅含量(10%以上)逐步成熟,长尚难定论,或复合电其他量密度↑)逐步应用10%),23年全球或4万吨期份额全球10%以上电解质体电解液及添加剂解质+系--锂金属逐步取得进展固体电解质-6F和经典体系LiFSI(倍率、温度特性↑)逐步LiFSI逐步成熟,多种新型锂盐和添应用,23年全球或5万吨加剂逐步应用-初步研发和应用初步研发和应用氧化物、聚合物、硫化物、卤化物隔膜干法/湿法隔膜湿法隔膜为主湿法隔膜在线涂覆,干法隔膜低在线涂覆成熟,涂覆材料多样化导电剂碳管成本储能应用(氧化铝,勃姆石,芳纶,PVDF,工艺碳管初步研发和应用(电导↑)碳管渗透率提升PMMA,固体电解质)碳管成熟氧化物共烧,加外压等(可提升循环、倍率)9资料来源:知网,中信建投行业动态报告能量密度优化方向:高性能正负极,多方面优化能量密度提升方向:高性能正负极,多方面优化量产/接近量产的100Ah以上固态电池,质量能量密度可实现性在300Wh/kg以上。在实验室水平,固态电池的能量密度可以更高。硫(载于碳管上)正极-LGPS-锂铝合金负极电池(标准2032纽扣电池,估算在0.3Ah级别)的质量能量密度达到541Wh/kg。三元正极(包覆氧化锂-氧化锆纳米层)-LPSCl固体电解质-银碳复合负极电池(0.6Ah软包电池)的体积能量密度可达900Wh/L。图:硫正极-LGPS-锂铝合金负极电池原理资料来源:知网,中信建投11能量密度提升方向:高性能正负极,多方面优化电池的能量密度提升手段:提升电极面密度;提升正极中活性物质的含量;提升正极容量密度;提升N/P;减薄电解质厚度。充分减薄固体电解质,则三元正极-锂金属电池的体积能量密度表现突出,硫正极-锂金属电池的质量能量密度表现突出,铁锂正极的性能指标变化幅度略小,能量密度也较低。图:典型正极-锂金属-固体电解质体系的能量密度提升手段资料来源:知网,中信建投12行业动态报告倍率性能优化方向:硫化物、卤化物掺杂+电解质减薄倍率性能优化:对电池性能至关重要锂电池的快充性能需要考虑电解质的(体相、电解质-电极界面)离子电导率,也需要考虑其他组元(比如锂金属负极)在较高倍率条件下可能存在的问题。典型能量型液态锂电的倍率性能在1-4C范围,功率型液态锂电的倍率性能高达几十C。也有部分企业宣传其超级快充液态锂离子电池的倍率性能可以进一步提升。固体电解质的离子电导率一般来说低于电解液,电解质-电极的界面阻抗也较高,这使得固态电池在倍率性能上不易和液态电池竞争。优化方向相对综合,依托硫化物、卤化物电解质掺杂,结合减薄工艺等进行提升。图:锂电高倍率高能量密度电池已经普及产品种类技术路线解释主要产品类型电芯质量能量密度倍率性能下游主要应用领域三元锂电池正的极锂材离料子为电镍池钴锰方形BEV:220~BEV:乘用车300Wh/kg1C~4C磷酸铁锂电池正锂极的材锂料离为子磷电酸池铁圆柱、方形HEV:100~HEV:乘用车、商用车、储能130Wh/kg1C~50C系统165~1C~4C200Wh/kg资料来源:知网,中信建投14倍率性能优化:体系上看硫化物、卤化物争先离子电导率是决定电池倍率性能的重要指标,固体电解质的离子电导率一般来说低于电解液,电解质-电极的界面阻抗也较高,这使得固态电池在倍率性能上不易和液态电池竞争。面对快充困境,卤化物潜力有待挖掘。研究者合成了Li2In1/3Sc1/3Cl4固体电解质,该电解质搭配钴酸锂或者高镍正极、锂铟合金负极后,在相对高的倍率(2-3C)条件下,还保留了较高的容量,这也体现了卤化物体系的潜力。图:钴酸锂或三元正极-Li2In1/3Sc1/3Cl4固体电解质-锂铟合金负极电池的倍率性能资料来源:Higharealcapacity,longcyclelife4Vceramicall-solid-stateLi-ionbatteriesenabledbychloridesolidelectrolytes,中信建投15倍率性能优化:减薄固态电解质是较有效的方法固态电解质厚度会显著影响电池性能:固体电解质厚膜不仅会降低固态电池的能量密度,而且还会显著增加膜厚度方向的离子传输距离,从而产生较大的电压极化和电池内阻,从而降低倍率性能。对固态电解质减薄将成为提升固体电解质材料的锂离子电导、降低电子电导的有效手段。Quantumscape宣称其单层固态电池在加外压的条件下可以实现4C(实际约3C)快充,而且属于无负极锂金属电池。图:Quantumscape单层无负极锂金属电池的快充性能资料来源:Quantumscape,中信建投16倍率性能优化:最新倍率性能实现室温1C,高温20C当前最新研究显著提升固态电解质的倍率性能,实验室条件下实现了室温1C,且保持了电池容量:研究者设计了复合电解质,对应的高镍三元正极(复合了约30%固体电解质,所以容量有摊薄)-复合硫化物电解质-石墨薄层-锂金属负极电池样品实现了室温1C,55度下最高20C(电池大幅加外压;到5C时容量衰减都不大)的倍率性能。且研究者合成的固体电解质Li9.54Si1.74(P0.9Sb0.1)1.44S11.7Cl0.3(称LSPS)作为主体电解质对应正极的实际容量最高,超过前述LGPS等固体电解质。固态电池倍率性能优化未来可期。图:不同固体电解质对电池比容量的影响,LSPS中心电解质对应电池的性能资料来源:Adynamicstabilitydesignstrategyforlithiummetalsolidstatebatteries,中信建投17行业动态报告循环寿命优化方向:聚合物骨架+外压循环寿命优化方向:聚合物骨架+外压•有研究者用静电纺丝-渗透-热压工艺制备了聚偏氟乙烯-三氟乙烯-LPSCl固体电解质膜,搭配LPSCl-铌酸锂包覆的高镍三元正极、锂铟合金负极制成电池并施加外压。部分低正极载量样品在1.61C倍率下体现了超过20000次的循环寿命(容量保持率70%以上)。图:高镍三元正极-三维骨架聚合物-连续相硫化物固体电解质-锂铟合金负极电池的性能和寿命资料来源:SuperLong-CyclingAll-Solid-StateBatterywithThinLi6PS5Cl-BasedElectrolyte,中信建投19行业动态报告安全性优化方向:正极载量和电解质厚度是关键安全性能优化:固态电解质厚度成为关键固体电解质的安全性有较大程度提升,但仍存在安全隐患:固体电解质的致密度并非百分之百,这使得外部环境加热温度较高时正极释放的氧可以扩散至负极;一定条件下固体电解质中也会生长锂枝晶,可能触发内短路。固态电解质厚度成为关键因素:在使用热稳定性较高的LLZO电解质时,固体电解质较厚、正极载量较低的情景下固态电池在经历外部加热、短路、机械破坏等滥用时表现较好;但减薄电解质、加厚电极的场景固态电池表现一般。图:电解液体积分数的增加会产生更多热量图:固态电解质厚度降低会导致释放热量成比例增加资料来源:Aresolid-statebatteriessaferthanlithium-ionbatteries?,中信建投21行业动态报告体系的优化方向:复合体系是基础体系上,有机物与无机物混合体系是必然方向倍率性能和循环性能的短板核心还是半固态电解质导锂能力弱,目前聚焦这两个问题解决方法的基础是复合固态电解质,结合工艺和正负极调整实现性能优化,如PEO掺LLZTO优化电导率,LATP隔膜涂层+包覆LITFSI的PEO,可以兼备机械性能、电导率、热稳定性和电压等优势。图:聚合物+氧化物体系可以优化倍率和循环性能图:聚合物+氧化物体系可以优化倍率和循环性能资料来源:知网,中信建投复合固态电电降低聚合物结晶度,增加非晶区面积,增加锂迁移解质引发Lewis酸碱效应和渗流效应,利于形成锂传输路径23增加聚合物机械强度和热稳定性资料来源:知网,中信建投体系上,有机物与无机物混合体系是必然方向如有研究工作表明,在PEO中掺杂石榴石结构的LLZTO锂镧锆钛氧固体电解质(12.7%体积分数),掺杂后导锂活化能显著降低;不同的LLZTO粒径效果不同,40nm颗粒的效果最好。图:掺杂少量纳米LLZTO后PEO基电解质的活化能变化,LLZTO尺寸对离子电导率的影响资料来源:知网,中信建投24体系上,有机物与无机物混合体系是必然方向有研究者以LATP为涂覆层,和聚乙烯隔膜复合,并在复合隔膜的孔隙中及外侧填充/包覆掺杂LiTFSI的PEO,获得复合固体电解质。该固体电解质和磷酸铁锂正极-锂金属负极组成固态电池后,60℃时以0.2C倍率循环200次,容量几乎没有衰减;而且在折叠、剪切等操作后,电池都非常安全。也有研究者以1%质量分数的LLZTO包覆正极,LLZTO高温时作为补锂剂,延迟正极层状结构的不可逆分解,抑制正极释氧并提升安全性。图:LATP-PE-PEO-LiFSI复合隔膜搭配铁锂、锂金属电池的性能和循环机理,LLZTO补锂原理资料来源:知网,中信建投25与此同时,锂盐的选择至关重要预计未来一段时间仍是固体电解质和电解液协同应用,部分体系即使全固态也需要加入锂盐,锂盐及添加剂的选择至关重要,目前看较典型的三类锂盐各有优劣,传统液态电解液中电解质以LiPF6为主,半固态中添加电解液预计以高浓度LiTFSI和LiFSI为主,核心考虑是满足热稳定性和化学稳定性等要求。图:锂盐性能得分图(除标注外得分越高越优秀)图:PEO基于磺酰亚胺类锂盐的固体电解质表现出较强的离子导电能力指标LiPF6LiTFSILiFSI适配电压>5V>5V<4.5V电导率热稳定性435化学稳定性243循环寿命243低温性能344合成难度(分越高越简单)345成本(分越高成本越低)522533资料来源:知网,中信建投26行业动态报告工艺:前段工序相同,后段增加加压或烧结前段工序相同,后段增加加压或烧结图:典型电池技术路线的工艺性对比对比分析典型锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池,固态电池和锂空气电池的生产工艺流程(概念有交叉但不失一般性)。从前段工序来看,固态电池的工艺和液态电池总体区别不大,但锂金属负极的应用、固体电解质混料与包覆处理需要额外的工艺流程。从中、后段环节来看,固态电池需要加压或烧结,不需要注液化成(固液混合电池则和常规液态电池类似仍然要注液化成)。资料来源:Post-lithium-ionbatterycellproductionanditscompatibilitywithlithium-ioncellproductioninfrastructure,中信建投28工艺上看,氧化物烧结,硫化物加压,聚合物绕卷预计是必备的工艺有研究者归纳:氧化物需要烧结;硫化物需要加高压且对气氛很敏感;聚合物卷对卷工艺原理简单但也面临容易短路等问题。有研究者将固态电解质的生产工艺分为湿法、干法两条路径,不同路径各具优势。我们认为,干法制取粉体比湿法生产料浆更便捷,湿法涂布后卷绕/叠片比干法烧结更利于规模化;选择聚合物-无机物复合,或者原位固态化的固体电解质路线,最终成功规模化的概率更高。图:不同类型固体电解质对应固态电池的核心工艺资料来源:知网,中信建投29湿法制膜:效率高、接触好湿法制膜工艺:利用极性溶剂、粘结剂和正极活性物质或电解质配成均匀溶液,再将溶剂蒸干得到电解质膜。具有以下优势:效率高:极性溶剂的使用可以缩短正极活性材料或者电解质的分散时间改善固固接触:活性材料或电解质溶液可以填充膜的空隙,缓解颗粒之间较差的固固接触,有利于进一步提高电极载量,提升电解质的强度图:利用溶液浇铸法制备固态电解质膜资料来源:高性能硫化物基全固态锂电池设计:从实验室到实用化,中信建投30干法制膜:成本低、产品薄干法制膜主要是利用粘结剂和活性材料或电解质混合,通过辊压等机械方法压制成膜。其主要有以下优点成本更低:不需要任何溶剂及溶剂蒸发等设备,因此可以进一步降低成本;有利于更厚的电极、更薄的电解质膜的生产:可以通过控制压力等条件实现无裂纹、更厚、载量更高的电极膜及更薄的电解质膜,从而进一步提高电池的能量密度;保持硫化物电解质的结构完整:不需要采用有机溶剂,避免对硫化物电解质结构的破坏;粘结剂使用减少:干法制膜工艺可以显著减少粘结剂的数量,从而减轻粘结剂对离子传导的阻碍作用。图:超薄Li5.4PS4.4Cl1.6电解质膜制备示意图资料来源:高性能硫化物基全固态锂电池设计:从实验室到实用化,中信建投31行业动态报告成本及空间:成本仍需努力,预计2030年300GWH需求成本仍需努力,电池设计仍不成熟,差异较大图:固态电池(SSB)锂硫电池(LSB)锂氧电池(LAB)成本测算固体电解质的单位成本随材料体系不同有所不同,用量不同也有带来了巨大的成本区别;电极用量、处理工艺和电池制造、成组也有不确定性。根据报道硫化物固体电解质对应的固态电池成本更低。国内部分厂商披露半固态电芯成本在3元/Wh左右。和现有的液态电池体系作对比,固态电池如试图取得单位能量的成本优势,需要同时在固体电解质降本减量、电极适配、电池制造等方面取得显著进展。资料来源:Batterycostforecasting:areviewofmethodsandresultswithanoutlookto2050,中信建投33需求空间:预计2030年需求300GWh,渗透率6%,增速较快全球锂电需求测算(考虑库存等)单位2023E2024E2025E2030E全球车用锂电需求GWh8461156152141320%1%2%7%(半)固态渗透率GWh11230289(半)固态需求GWh53全球小动力锂电需求0%648299(半)固态渗透率GWh00%1%2%(半)固态需求GWh86012全球消费锂电需求3%8994123(半)固态渗透率GWh36%10%15%(半)固态需求GWh1615918储能锂电需求0%2714111,042(半)固态渗透率GWh00%0%1%(半)固态需求GWh0010全球锂电需求合计1,1461,5792,1085,396(半)固态渗透率合计GWh0%1%2%6%(半)固态需求合计3174132034资料来源:SNE,中汽协,中信建投行业动态报告产业链进展产业链进展:百花齐放厂商电解质路线材料路线进展性能技术来源预计合作22年产能23年产能远期规划清陶能源氧化物高镍三元、钴酸锂等+硅基负极量产400Wh/kg清华上汽、北汽、广汽等1.72.735卫蓝新能源氧化物、硫化物、聚合物高镍三元+硅基负极量产360Wh/kg物理所蔚来等2.25.250赣锋锂业聚合物及氧化物(LLZO、LATP、LAGP等,复合PVDF)高镍三元+硅基/锂金属负极量产400Wh/kg宁波材料所东风、赛力斯2440宁德时代聚合物、氧化物、硫化物/自研岚图等比亚迪氧化物、聚合物、硫化物高压镍锰酸锂等/360Wh/kg自研自用国轩高科聚合物、氧化物(LLZTO或LATP等)高镍三元+锂金属量产360Wh/kg中科大等高合22/蜂巢能源聚合物、氧化物、硫化物(LATP或LLZTO等)350-400Wh/kg自研孚能科技聚合物、氧化物330Wh/kg自研奔驰等辉能科技氧化物自研LGES聚合物(PEO)、硫化物//自研聚合物2026年量产,硫化物2030年量产三星硫化物(LiPSCl)、聚合物高镍三元+Ag-C负极量产400Wh/kg自研松下卤化物丰田硫化物(硫银锗矿)高镍三元+石墨负极自研SolidPower硫化物(LPSCl)350-560Wh/kg自研宝马、福特QuantumScape氧化物(LLZO)、硫化物(LSTPS)高镍三元+锂金属负极资料来源:各公司公告,中信建投,以公司披露信息为准,仅供参考不作为任何形式投资建议36核心问题解决将带来相关领域放量,关注电解质从0-1、高性能材料放量向全固态体系探索过程中,诸多环节技术路径存在不确定性,半固态电池相关体系已有雏形,核心问题解决将带来相关领域放量,关注固态电解质体系的奥克股份等,电解质的天赐材料、瑞泰新材;高性能正负极的容百科技、当升科技、贝特瑞、赣锋锂业(有色组覆盖)等,封装方式可展望软包,关注紫江企业、明冠新材、恩捷股份等。图:核心问题解决将带来相关领域放量产品公司PEO奥克股份,上海洗霸等环节超高镍容百科技、当升科技等电解质硅基贝特瑞、杉杉股份等锂金属赣锋锂业、天齐锂业等正极锂盐负极添加剂天赐材料瑞泰新材锂盐及添加剂软包紫江企业、明冠新材、恩捷股份、封装道明光学3资7料来源:各公司公告;中信建投风险提示•固体电解质(及与之适配的电极材料等)相关基础原理科学探索进度不及预期,可能会出现科学原理上无法实现从而破坏其应用的底层逻辑;•固态电池综合性能表现不及预期,固态电池在实际应用中或受应用场景和环境的影响无法发挥其较高期望性能;•固态电池规模化进展不及预期,在实验室向生产转化过程中需要较强的工程能力和产业配套,这一进程存在转化风险;•固态电池行业信息不对称程度超预期,产业属高新技术方向,且在技术快速迭代过程中,相关公司关注度较高,但其实际经营可能存在信息不对称,做重点提示。38分析师介绍许琳:中信建投新能源汽车锂电与材料首席分析师,7年主机厂供应链管理+2年新能源车行业研究经验,主要覆盖新能源汽车、电池研究。刘溢:上海交通大学材料学硕士,研究方向为新能源汽车产业链及新技术,2022年所在团队荣获新财富最佳分析师评选第四名,2022年上证报最佳电力设备新能源分析师第二名,金麒麟评选光伏设备第二名,金麒麟电池行业第三名,金麒麟新能源汽车第三名,水晶球新能源行业第三名,水晶球电力设备行业第五名。评级说明股票评级评级说明买入相对涨幅15%以上投资评级标准增持相对涨幅5%—15%中性相对涨幅-5%—5%之间报告中投资建议涉及的评级标准为报告发布日后6个月内的相对市场表现,也即减持相对跌幅5%—15%报告发布日后的6个月内公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性卖出相对跌幅15%以上指数的涨跌幅作为基准。A股市场以沪深300指数作为基准;新三板市场以三板强于大市相对涨幅10%以上成指为基准;香港市场以恒生指数作为基准;美国市场以标普500指数为基准。中性相对涨幅-10-10%之间弱于大市相对跌幅10%以上行业评级39分析师声明本报告署名分析师在此声明:(i)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,结论不受任何第三方的授意或影响。(ii)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。法律主体说明本报告由中信建投证券股份有限公司及/或其附属机构(以下合称“中信建投”)制作,由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国(仅为本报告目的,不包括香港、澳门、台湾)提供。中信建投证券股份有限公司具有中国证监会许可的投资咨询业务资格,本报告署名分析师所持中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格证书编号已披露在报告首页。在遵守适用的法律法规情况下,本报告亦可能由中信建投(国际)证券有限公司在香港提供。本报告作者所持香港证监会牌照的中央编号已披露在报告首页。一般性声明本报告由中信建投制作。发送本报告不构成任何合同或承诺的基础,不因接收者收到本报告而视其为中信建投客户。本报告的信息均来源于中信建投认为可靠的公开资料,但中信建投对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告所载观点、评估和预测仅反映本报告出具日该分析师的判断,该等观点、评估和预测可能在不发出通知的情况下有所变更,亦有可能因使用不同假设和标准或者采用不同分析方法而与中信建投其他部门、人员口头或书面表达的意见不同或相反。本报告所引证券或其他金融工具的过往业绩不代表其未来表现。报告中所含任何具有预测性质的内容皆基于相应的假设条件,而任何假设条件都可能随时发生变化并影响实际投资收益。中信建投不承诺、不保证本报告所含具有预测性质的内容必然得以实现。本报告内容的全部或部分均不构成投资建议。本报告所包含的观点、建议并未考虑报告接收人在财务状况、投资目的、风险偏好等方面的具体情况,报告接收者应当独立评估本报告所含信息,基于自身投资目标、需求、市场机会、风险及其他因素自主做出决策并自行承担投资风险。中信建投建议所有投资者应就任何潜在投资向其税务、会计或法律顾问咨询。不论报告接收者是否根据本报告做出投资决策,中信建投都不对该等投资决策提供任何形式的担保,亦不以任何形式分享投资收益或者分担投资损失。中信建投不对使用本报告所产生的任何直接或间接损失承担责任。在法律法规及监管规定允许的范围内,中信建投可能持有并交易本报告中所提公司的股份或其他财产权益,也可能在过去12个月、目前或者将来为本报告中所提公司提供或者争取为其提供投资银行、做市交易、财务顾问或其他金融服务。本报告内容真实、准确、完整地反映了署名分析师的观点,分析师的薪酬无论过去、现在或未来都不会直接或间接与其所撰写报告中的具体观点相联系,分析师亦不会因撰写本报告而获取不当利益。本报告为中信建投所有。未经中信建投事先书面许可,任何机构和/或个人不得以任何形式转发、翻版、复制、发布或引用本报告全部或部分内容,亦不得从未经中信建投书面授权的任何机构、个人或其运营的媒体平台接收、翻版、复制或引用本报告全部或部分内容。版权所有,违者必究。中信建投证券研究发展部上海深圳中信建投(国际)北京浦东新区浦东南路528号南塔2106室福田区益田路6003号荣超商务中心B座22层香港东城区朝内大街2号凯恒中心B电话:(8621)6882-1612电话:(86755)8252-1369中环交易广场2期18楼座12层联系人:翁起帆联系人:曹莹电话:(8610)8513-0588邮箱:wengqifan@csc.com.cn邮箱:caoying@csc.com.cn电话:(852)3465-5600联系人:李祉瑶联系人:刘泓麟邮箱:lizhiyao@csc.com.cn邮箱:charleneliu@csci.hk40

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