【研报】半固态电池量产在即,氧化物路线蓄势待发---光大证券VIP专享VIP免费

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证券研究报告
半固态电池量产在即,氧化物路线蓄势待发
——半固态电池研究报告
有色金属
产业化进程:预计 2023 全球半固态电池渗率为 1%分别搭载卫蓝新
源、赣锋锂业半固态电池的蔚来 ET7、东风 E70,搭载半固态电池的赛力斯
电动 SUV东风轿2022-2023 /
源、国轩高科、孚能科技生产固态电池也于 2022-2023 经或
车。根据我们的测算,2023 年全球半固态电池渗透率约1%,需求达到约
8.8GWh 2023-2030年,全球固态电池需求增长的CAGR63.7%
优势:半固态电池相较液态电池具有安全性更好、能量密度更高等优势。半固
态电池为液态电池迭代版本,电芯中固态电解质和液态电解质均存在。固态电
解质大多耐高温、不可燃,电池自燃或者爆炸的风险明显减小,安全性较高。
卫蓝新能源、国轩高科已研发出能量密度为 360Wh/kg 的半固态电池相较于
液态电池的能量密度上300Wh/kg 提升明显。对于正极而言,固态电解质大
多数拥有较宽的电化学窗口,可以兼容更多高电压正极材料。
成本:大规模量产时半固态电池的电芯 BOM 成本预估为 0.5729 /Wh半固
态电池核心部材均为常规材料,材料成本低于液态电池。半固态电池环境管控
要求高于液态电池,制造成本略高于液态电池。根据浙江锋锂 20232月的
预测,大规模量产时,半固态电池的电芯 BOM成本预估0.5729 /Wh,略
低于液态电池的电芯BOM成本0.5766/Wh
电解质材料变化:氧化物固态电解质电导率适中、热稳定性好。1)聚合物固
特点
2)氧化物固态电解质具备电导率适中、热稳定性好等优势,主要缺点是界
电阻大等。3)硫化物固态电解质离子电导率(最高可2.5×10-2S/cm)比
聚合物电解质高约五个数量级,但环境稳定性差。(4)卤化物固态电解质还
稳定性好,但容易和金属锂负极不兼容。
电解质发展方向:我国半固态电池主要为氧化物电解质。锂镧锆氧固态电池具
有物理化学稳定性好,对金属锂稳定的优势,且电导率适中。磷酸钛铝锂在氧
化物电解质中成本较低。我国半固态电池主要为氧化物电解质,布局氧化物电
解质的企业包括卫蓝新能源、赣锋锂业、清陶能源等。
弹性测算:氧化物电解质体系,建议优先关注高乐股份、上海洗霸。假设各
上市公司能完成 1GWh 固态电池以及对应供应材料的产线建设并产生收入
根据收入变化的比例进行排序,针对氧化物固态电解质体,弹性排序为:电
池>电解质>正极>负极>锆>钛镧,好电、电质环节,建议关注
乐股份、上海洗霸
弹性测算:对上游原材料环节锆板块上市公司收入拉动比例约0.5%1GWh
固态电池对镧、锆、钛元素需求的拉动量占 2022 该品种全球产量的比例
别为0.2%0.012%0.001%,半固态电池对原料拉动的弹性顺序为:镧>>
钛。1GWh 半固态电池需求对锆相关上市公司三祥新材、东方锆业,收拉动
比例分别为0.54%0.45%,居原料环节首位。
投资建议:半固态电池是向全固态电池过渡的重要阶段,固态电池是未来锂电
池发展的重要趋势。建议关注高乐股份、上海洗霸。
风险提示:经济不确定性风险,固态电池研发进度不及预期,下游需求不及预
期风险。
增持(维持)
作者
分析师:王招华
执业证书编号:S0930515050001
021-52523811
wangzhh@ebscn.com
联系人:马俊
majun@ebscn.com
联系人:王秋琪
wangqq1@ebscn.com
行业与沪深300指数对比图
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有色金属 沪深300
资料来源:Wind
要点
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证券研究报告
有色金属
投资聚焦
液态锂离子电池的安全事故频发态锂离子电池的优势在于电自燃或者
爆炸的风险明显减小,安全性较高,且有望进一步提升电池的性能。虽然
半固态电池仍然处于产业化进程的初期阶段,但随研院所和企业的研发
不断推进,未来将实现大规模量产。
我们通过本篇报告梳理了固态电的材料种类、技术研究进、企布局情
况,并测算了半固态电池求对各个上市公司的拉动以及对行业的拉动。
我们的创新之处
1)我们测算了 1GWh 半固态电池需求对各个上市公司的拉动以及对行业
的拉动。
2)我们分析了固态电池材料体系的变化
股价上涨的催化因
1)半固态电池顺利装车量产。
2)固态电池研发进展顺利,商业化难点取得重大突破。
投资观点
半固态电池是向全固态电池过渡的重要阶段,固态电池是未来锂电池发展的
重要趋势。建议关注企业的技术成果发布,并持续关注科研院所和企业的研
发进度。
建议关注电池环节的高乐股份,电解质环节的上海洗霸
敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告2023年3月21日行业研究半固态电池量产在即,氧化物路线蓄势待发——半固态电池研究报告有色金属产业化进程:预计2023年全球半固态电池渗透率为1%。分别搭载卫蓝新能源、赣锋锂业半固态电池的蔚来ET7、东风E70,搭载半固态电池的赛力斯纯电动SUV、东风追光轿车均于2022-2023年已经/计划交付。此外,清陶能源、国轩高科、孚能科技生产的半固态电池也于2022-2023年已经或计划装车。根据我们的测算,2023年全球半固态电池渗透率约为1%,需求达到约8.8GWh,2023-2030年,全球固态电池需求增长的CAGR为63.7%。优势:半固态电池相较液态电池具有安全性更好、能量密度更高等优势。半固态电池为液态电池迭代版本,电芯中固态电解质和液态电解质均存在。固态电解质大多耐高温、不可燃,电池自燃或者爆炸的风险明显减小,安全性较高。卫蓝新能源、国轩高科已研发出能量密度为360Wh/kg的半固态电池,相较于液态电池的能量密度上限300Wh/kg提升明显。对于正极而言,固态电解质大多数拥有较宽的电化学窗口,可以兼容更多高电压正极材料。成本:大规模量产时半固态电池的电芯BOM成本预估为0.5729元/Wh。半固态电池核心部材均为常规材料,材料成本低于液态电池。半固态电池环境管控要求高于液态电池,制造成本略高于液态电池。根据浙江锋锂2023年2月的预测,大规模量产时,半固态电池的电芯BOM成本预估为0.5729元/Wh,略低于液态电池的电芯BOM成本0.5766元/Wh。电解质材料变化:氧化物固态电解质电导率适中、热稳定性好。(1)聚合物固态电解质具有成本低、机械加工性能优等特点,但电池的离子电导率较低。(2)氧化物固态电解质具备电导率适中、热稳定性好等优势,主要缺点是界面电阻大等。(3)硫化物固态电解质离子电导率(最高可达2.5×10-2S/cm)比聚合物电解质高约五个数量级,但环境稳定性差。(4)卤化物固态电解质还原稳定性好,但容易和金属锂负极不兼容。电解质发展方向:我国半固态电池主要为氧化物电解质。锂镧锆氧固态电池具有物理化学稳定性好,对金属锂稳定的优势,且电导率适中。磷酸钛铝锂在氧化物电解质中成本较低。我国半固态电池主要为氧化物电解质,布局氧化物电解质的企业包括卫蓝新能源、赣锋锂业、清陶能源等。弹性测算:氧化物电解质体系,建议优先关注高乐股份、上海洗霸。假设各个上市公司能完成1GWh半固态电池以及对应供应材料的产线建设并产生收入,根据收入变化的比例进行排序,针对氧化物固态电解质体系,弹性排序为:电池>电解质>正极>负极>锆>钛>镧,利好电池、电解质环节,建议关注高乐股份、上海洗霸。弹性测算:对上游原材料环节锆板块上市公司收入拉动比例约0.5%。1GWh半固态电池对镧、锆、钛元素需求的拉动量占2022年该品种全球产量的比例分别为0.2%、0.012%、0.001%,半固态电池对原料拉动的弹性顺序为:镧>锆>钛。1GWh半固态电池需求对锆相关上市公司三祥新材、东方锆业,收入拉动比例分别为0.54%、0.45%,居原料环节首位。投资建议:半固态电池是向全固态电池过渡的重要阶段,固态电池是未来锂电池发展的重要趋势。建议关注高乐股份、上海洗霸。风险提示:经济不确定性风险,固态电池研发进度不及预期,下游需求不及预期风险。增持(维持)作者分析师:王招华执业证书编号:S0930515050001021-52523811wangzhh@ebscn.com联系人:马俊majun@ebscn.com联系人:王秋琪wangqq1@ebscn.com行业与沪深300指数对比图-17%-8%0%8%16%03/2206/2209/2212/22有色金属沪深300资料来源:Wind要点敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告有色金属投资聚焦液态锂离子电池的安全事故频发,固态锂离子电池的优势在于电池自燃或者爆炸的风险明显减小,安全性较高,而且有望进一步提升电池的性能。虽然半固态电池仍然处于产业化进程的初期阶段,但随着科研院所和企业的研发不断推进,未来将实现大规模量产。我们通过本篇报告梳理了固态电池的材料种类、技术研究进展、企业布局情况,并测算了半固态电池需求对各个上市公司的拉动以及对行业的拉动。我们的创新之处(1)我们测算了1GWh半固态电池需求对各个上市公司的拉动以及对行业的拉动。(2)我们分析了固态电池材料体系的变化。股价上涨的催化因素(1)半固态电池顺利装车量产。(2)固态电池研发进展顺利,商业化难点取得重大突破。投资观点半固态电池是向全固态电池过渡的重要阶段,固态电池是未来锂电池发展的重要趋势。建议关注企业的技术成果发布,并持续关注科研院所和企业的研发进度。建议关注电池环节的高乐股份,电解质环节的上海洗霸。ZXEVyRqNoNoPoQmPrMtMrQ6McMbRnPoOsQnOfQnNtQlOsQrQ8OpOqNxNqNnPuOoPxO敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告有色金属目录1、初窥半固态电池:兼具高安全性、高能量密度等优势........................................................51.1、半固态电池简介:半固态为过渡阶段.....................................................................................................51.2、固态电池优势:高安全性、高能量密度.................................................................................................71.3、固态电池发展历史:可追溯至半个世纪前.............................................................................................81.4、全固态电池技术仍需足履实地................................................................................................................91.5、全固态电池商业化瓶颈:离子电导率低、界面问题显著.....................................................................111.6、产业化路径:预计固态电池2030年市场规模达276.8GWh.................................................................122、再识半固态电池:电解质种类众多,性能各异.................................................................132.1、正极材料:高镍三元是未来的发展方向...............................................................................................142.2、负极材料:金属锂负极被认为是负极材料的最终目标.........................................................................142.3、电解质:种类众多,性能各异..............................................................................................................152.4、隔膜:全固态电池有望不再需要隔膜...................................................................................................223、展望未来:半固态电池量产在即......................................................................................233.1、全球固态电池企业布局情况:各家企业百花齐放................................................................................233.2、我国半固态电池布局:半固态电池量产在即........................................................................................254、弹性测算.........................................................................................................................265、投资建议.........................................................................................................................275.1、高乐股份..............................................................................................................................................275.2、上海洗霸..............................................................................................................................................286、风险提示.........................................................................................................................28敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告有色金属图目录图1:全固态电池示意图.....................................................................................................................................6图2:液态锂离子电池示意图.............................................................................................................................6图3:固液混合电池示意图.................................................................................................................................6图4:固态电池发展大事件.................................................................................................................................9图5:基于LLTO骨架的复合电解质膜合成示意..............................................................................................10图6:全固态电池实验验证方式........................................................................................................................10图7:不同叠片工艺示意...................................................................................................................................11图8:固态电池产业化路径...............................................................................................................................12图9:2023年-2030年全球固态电池需求量预测...............................................................................................13图10:聚环氧乙烷(PEO)的结构及其导电机理.............................................................................................17图11:氧化物固态电解质的晶体结构...............................................................................................................17图12:立方相Li7La3Zr2O12(LLZO)的晶体结构.................................................................................................18图13:钛酸镧锂(Li1/2La1/2TiO3)的结构模型示意图...........................................................................................18图14:Li1+xAlxTi2−x(PO4)3(LATP)固态电解质的晶体结构..................................................................................19图15:反钙钛矿Li3ClO的晶体结构图.............................................................................................................20图16:Li10GeP2S12中(a)骨架结构和参与离子传导的锂离子;(b)框架结构;(c)锂离子的传导途径...............21图17:电池材料技术路线图.............................................................................................................................23表目录表1:锂离子电池分类........................................................................................................................................6表2:液态锂电池、半固态电池和全固态电池的性质对比.................................................................................7表3:电池应用的基本要求及固态电池的可能解决思路.....................................................................................8表4:半固态电池与液态电池成本对比...............................................................................................................8表5:固态电池瓶颈和可能的解决途径.............................................................................................................12表6:固态电池正极材料专利...........................................................................................................................14表7:固态电池负极材料...................................................................................................................................15表8:固态电池负极材料专利...........................................................................................................................15表9:四类固态电解质主要产品........................................................................................................................15表10:全球固态电池相关公告.........................................................................................................................24表11:我国2022-2023年投产半固态电池主要企业情况..................................................................................26表12:1GWh半固态电池对上市公司的收入拉动.............................................................................................27表13:1GWh半固态电池对金属需求拉动........................................................................................................27表14:高乐股份纳米固态电池的产品优势.......................................................................................................28敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告有色金属1、初窥半固态电池:兼具高安全性、高能量密度等优势1.1、半固态电池简介:半固态为过渡阶段由于锂离子电池拥有较长的使用寿命和较高的能量密度,经常被用作交通工具的动力电池。然而,近年来锂离子电池相关安全事故却频频发生。锂离子电池相关安全事故频发的原因主要在于,传统液态锂离子电池所使用的电解液是有机溶剂,例如,常见电解液成分大多为高易燃物质,容易引发起火、自燃和爆炸等事故。因此,学术界和产业界转向研究固态电池,尝试用不可燃的固态电解质替代可燃的电解液,以从根本上提高电池的安全性。锂离子电池根据电解质不同可以分类为液态锂电池、固态电池两类。固态电池包括半固态电池、准固态电池和全固态电池。半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段,半固态电池的装车量产,能够提供一个缓冲阶段,为全固态电池产业链的提前布局打下基础。随着技术革新,混合固液电池将逐步减少液态电解质的用量,最终实现全固态的目标。具体而言,锂离子电池可以分为以下六类:(1)液态锂电池电芯在制造过程中只含有液态电解质,不含有固态电解质,包括液态锂离子电池和液态金属锂电池。(2)凝胶电解质锂电池属于液态锂离子电池范畴,电芯中液态电解质以凝胶电解质形式存在,不含固态电解质。(3)半固态电池电芯中固态电解质和液态电解质均存在,液态电解质的质量或体积比例相对较大,电解液含量占比在5%-10%。(4)准固态电池电芯中固态电解质的质量在电芯中较高或者体积较大,同时含有少量液态电解质,电解液含量占比在0%-5%。(5)混合固液锂电池电芯中同时存在液态电解质和固态电解质。前述半固态、准固态电池等均为混合固液锂电池的一种。(6)全固态电池电芯由固态电极和固态电解质材料构成。在工作温度范围内,电芯不含有任何质量及体积分数的液态电解质,也可称为“全固态电解质锂电池”,能够充放电循环的可进一步称为“全固态锂二次电池”或“全固态电解质锂二次电池”。敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告有色金属表1:锂离子电池分类名称定义液态锂电池电芯在制造过程中只含有液态电解质,不含有固态电解质,包括液态锂离子电池和液态金属锂电池。凝胶电解质锂电池属于液态锂离子电池范畴,电芯中液态电解质以凝胶电解质形式存在,不含固态电解质。半固态电池电芯中固态电解质和液态电解质均存在,液态电解质的质量或体积的比例相对较大,电解液含量占比在5%-10%。准固态电池电芯中固态电解质的质量在电芯中较高或者体积较大,同时含有少量液态电解质,电解液含量占比在0%-5%。混合固液锂电池电芯中同时存在液态电解质和固态电解质。前述半固态、准固态、固态电池等均为混合固液锂电池的一种。全固态电池电芯由固态电极和固态电解质材料构成。在工作温度范围内,电芯不含有任何质量及体积分数的液态电解质,也可称为“全固态电解质锂电池”,能够充放电循环的可进一步称为“全固态锂二次电池”或“全固态电解质锂二次电池”。资料来源:许晓雄《为全固态锂电池“正名”》,光大证券研究所固态电池在构造上比传统液态电池要简单,固态电解质除了传导锂离子,也充当了隔膜的角色。在全固态电池中,不需要使用电解液、电解质盐、隔膜与黏接剂聚偏氟乙烯等材料,大大简化了电池的构建步骤。图1:全固态电池示意图资料来源:汤卫平《固态电解质及其全固态电池研究》,光大证券研究所固态电池的工作原理与液态电池是相通的,充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌,通过固态电解质向负极迁移,电子通过外电路向负极迁移,两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中。放电过程与充电过程恰好相反,此时电子通过外电路驱动电子器件。图2:液态锂离子电池示意图图3:固液混合电池示意图资料来源:汤卫平《固态电解质及其全固态电池研究》,光大证券研究所资料来源:汤卫平《固态电解质及其全固态电池研究》,光大证券研究所敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告有色金属表2:液态锂电池、半固态电池和全固态电池的性质对比性质液态锂电池半固态电池全固态电池电解质类型液态电解质液态电解质+固态电解质固态电解质(包括聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质等类型)负极材料石墨负极或硅碳负极石墨负极或硅碳负极石墨负极、硅碳负极、金属锂隔膜有隔膜有隔膜,并涂覆固态电解质材料无隔膜安全性能安全性相对较差安全性有所改善安全性高能量密度可达300Wh/kg可达400Wh/kg可达500Wh/kg以上资料来源:汤卫平《固态电解质及其全固态电池研究》,光大证券研究所1.2、固态电池优势:高安全性、高能量密度半固态电池属于固态电池中的一种,固态电池的优势适用于半固态电池,下文主要描述固态电池的优势。固态电池具有安全性好、能量密度高、更加灵活的成组方式等优势。(1)固态电池安全性好。采用可燃有机电解液的传统锂离子电池,在过度充电、内部短路等异常情况下电解液会发热,有自燃甚至爆炸的危险。而固态电解质大多耐高温、不可燃,电池自燃或者爆炸的风险明显减小。不过,作为一种能量存储器件,所有电池从热力学角度来说都不可能是绝对安全的。电池实际应用中,真正决定其安全性的因素是多方面的,包括电池的电解质材料特性、电极材料特性、电池质量控制以及电池管理系统等影响因素。因此,虽然固态电解质的引入能从原理上极大提高安全性,但其后续生产的质量控制、电池管理系统依然十分重要。(2)固态电池能量密度高。半固态电池相较传统液态电池的能量密度更高,卫蓝新能源、国轩高科已研发出能量密度为360Wh/kg的半固态电池。对于正极而言,固态电解质大多数拥有较宽的电化学窗口,可以兼容更多高电压正极材料(高镍正极、镍锰尖晶石正极等)。此外,全固态电池高电压比和良好的安全性还可以让电池管理系统更为简化,最后用于新能源汽车的电池系统能量密度还可以进一步提高。(3)固态电池具有更加灵活的成组方式。固态电池可以采用内串的成组方式,通过将电池内部极片以串联方式连接的结构设计,实现单体电池电压的提升。具有内串结构的单体电池电压可达到多个电芯串联的电压水平,减少了包装结构的使用,提高成组效率。(4)固态电池有望在新能源汽车电池器件技术中更上一个台阶。除了安全性与能量密度高,新能源汽车电池器件还需要满足众多要求,例如循环寿命长、工作温度范围宽、耐挤压、耐震动等,固态电池有望通过如下方式解决这些需求:为获得高的质量能量密度,采用高能量密度嵌入化合物、硫基材料等作为正极;为获得高的体积能量密度,采用致密薄层电解质技术、高压实密度正极等;为获得长循环寿命,控制正负极体积膨胀,保持界面接触,例如采用复合电极、柔性、无定型、凝胶态界面等;为实现宽温区工作(-70~150℃),采用超离子导体、固液结合、热管理等;为提高耐挤压针刺的能力,采用不易粉化的金属锂复合电极与不易氧化、不易燃易爆的固态电解质;为提高耐震动的水平,采用含有柔韧物质或者系统减震;为降低成本、易于量产,可通过提升能量密度与寿命,使原材料易于制备,且极片和电解质层/膜易于加工,电芯易于快速制备等等。敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告有色金属表3:电池应用的基本要求及固态电池的可能解决思路电池应用性能要求固态电池的可能解决途径质量能量密度高采用高能量密度嵌入化合物、硫基、空气等作为正极体积能量密度高采用致密薄层电解质技术,高压实密度嵌入化合物正极循环寿命长控制正负极体积膨胀,保持界面接触的机制,例如复合电极、柔性、无定形、凝胶态界面体积变化小存在体积变化缓冲机制,复合电极宽温区工作(−70~150℃)采用超离子导体、固液结合、热管理倍率特性好高倍率正负极的设计和考虑,聚合物、无序层、固液界面设计,高离子导电复合材料,薄膜化耐挤压针刺采用不易粉化的金属锂复合电极,无易氧化、易燃、易爆的固体电解质耐震动含有柔韧性物质或者系统减震耐过充宽电位窗口电解质与正极材料耐过放选择高稳定正负极材料耐短路电芯内有熔断、热保护机制无内短路有抑制锂枝晶生长穿刺的机制能量效率高电极、电解质、界面的面电阻小;正极电化学极化、扩散极化小自放电率低无锂枝晶、无持续界面反应低成本、易于量产通过提升能量密度与寿命降低成本,使原材料易于制备且极片和电解质层/膜易于加工,电芯易于快速制备资料来源:李泓《固态锂电池研发愿景和策略》,光大证券研究所成本:大规模量产时半固态电池的电芯BOM成本为0.5729元/Wh。半固态电池核心部材均为常规材料,材料成本低于液态电池。半固态电池环境管控要求高于液态电池,制造成本略高于液态电池。根据浙江锋锂2023年2月的预测,大规模量产时,半固态电池的电芯BOM成本预估为0.5729元/Wh,略低于液态电池的电芯BOM成本0.5766元/Wh。表4:半固态电池与液态电池成本对比电芯电芯BOM成本(元/Wh)传统隔膜/固态膜成本占比电解液/固化剂成本占比(膜+电解液)合计成本占比(膜+电解液)合计成本(元/Wh)传统液态/三元+碳0.57667.65%12.20%19.85%0.1145半固态/三元+碳0.572912.32%7.02%19.34%0.1108资料来源:浙江锋锂新能源科技有限公司《固态锂电池材料与电池技术开发进展》,光大证券研究所注:此次BOM成本计算均以三元正极20万元/吨进行计算,成本会随材料价格变动而变化。1.3、固态电池发展历史:可追溯至半个世纪前固态电池的发展历史可追溯到1972年,当时SCROSATIB等首次报道了一种采用LiI为电解质的固态锂离子一次电池。随后在1983年,日本东芝公司宣布开发一款可实用的Li/TiS2薄膜全固态电池。1987年,中国科技部将固态电池列为第一个“863”计划重大专题,是我国固态电池发展历史上的重要事件。1992年,美国橡树岭国家实验室的BATES等成功开发了一种无机薄膜固态电解质LiPON,并研制出多种材料体系的薄膜全固态电池。2000年以后,固态电池的发展逐渐加速。2005年,日本东京都立大学KANAMURA小组开始设计以钙钛矿结构Li-La-Ti-O材料为固态电解质的全固态电池。2011年,法国最大的电动汽车项目运营商博洛雷集团,正式推出了”Autolib”乘用车,这是世界上首次用于EV的商业化固态电池案例。2012年,美国苹果公司开始布局固态电池的应用研发;同年,中国科技部将固态储能锂电池列入“十二五”的“863”计划进行支持。2017年,多家公司宣布其全固态电池的研发已经或即将取得新进展。日本敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告有色金属日立宣布,其全固态电池技术已研发完成,已开始送样潜在客户;锂电池发明人JOHNGOODENOUGH提出了玻璃状介质技术,开始为全固态电池商业化、量产化做准备。2018年,中国科技部将对动力及储能应用的固态电池同时列入国家重点研发计划进行支持。2020年之后,固态电池的发展更加迅速。2020年,Bollore与奔驰联合进行搭载44KWh金属锂聚合物电池的公共汽车研发;QuantumSpace宣布将于2026年开发出有20GWh产能的固态电池生产线。2021年,本田宣布固态电池将于2030年实现商业化量产。2021年,中国科学技术大学研发出的新材料氯化锆锂,突破了锂电池固态电解质材料生产成本和综合性能难以兼得的重大瓶颈;哈佛大学研究团队在《Nature》上发表的论文表示新型固态电池可重复使用1万次,充电速度最快达3分钟,这标志着固态电池的寿命和充电速度完成了历史性飞跃。未来的固态电池将迎来更快更优质的发展。图4:固态电池发展大事件资料来源:许晓雄等《为全固态锂电池“正名”》,光大证券研究所1.4、全固态电池技术仍需足履实地制备工艺:湿法工艺易大规模量产,干法工艺更具成本优势根据是否采用溶剂,固态电解质的成膜工艺分为湿法工艺和干法工艺。成膜工艺是全固态电池制造的核心。不同的工艺会影响固态电解质膜的离子电导率和厚度,固态电解质膜过厚会降低全固态电池的能量密度,同时也会提高电池的内阻;固态电解质膜过薄机械性能会变差,有可能引起短路。因此,可根据对全固态电池的性能要求选择合适的成膜工艺,进而得到具备所需离子电导率和厚度的固态电解质膜。(1)湿法工艺湿法工艺成膜操作简单,工艺成熟,易于大规模生产,是目前最有希望实现固态电解质膜量产的工艺之一。按照载体不同,湿法工艺可分为模具支撑成膜、正极支撑成膜以及骨架支撑成膜。湿法工艺中采用的溶剂可能存在成本高、毒性大的缺点,且残留的溶剂会降低固态电解质膜的离子电导率。敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告有色金属图5:基于LLTO骨架的复合电解质膜合成示意资料来源:翟喜民等《全固态电池生产工艺分析》,光大证券研究所(2)干法工艺干法工艺的工作原理是将固态电解质与聚合物粘结剂分散成高粘度混合物,通过对其施加足够的压力使其成膜。干法工艺形成的固态电解质膜通常厚度偏大,制作成的全固态电池的能量密度偏低。但干法工艺在成本上更加具有优势,因为不采用溶剂,直接将固态电解质和粘结剂混合成膜,所以不需要烘干;并且,由于干法成膜无溶剂残留,还可获得更高的离子电导率。装配工艺:分段叠片和一体化叠片各有千秋全固态电池通常采用软包的方式集成,与液态电池生产相比,不需要电解液注入工艺,可能不再需要耗时耗力的化成过程。目前全固态电池大多数试验和验证都基于扣式电池和模具电池。聚合物固态电池通常都可以制备成扣式电池;无机电解质(硫化物、氧化物电解质)固态电池通常利用模具电池进行实验,通过使用粉末压制法制备致密的固态电解质圆片,为获得良好的机械接触,与正极和负极层贴合并施加压力。只有开发适配的规模化集成工艺,才能获得实际应用的全固态电池。图6:全固态电池实验验证方式资料来源:翟喜民等《全固态电池生产工艺分析》,光大证券研究所从工艺成熟度、效率、成本等方面考虑,叠片是最适用于全固态电池制备的工艺,可以通过正极、固态电解质膜和负极的简单堆叠实现电池各组件的集敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告有色金属成。《全固态电池生产工艺分析》文献中按照裁片与叠片的先后顺序将叠片工艺分为分段叠片和一体化叠片。分段叠片沿用液态电池叠片工艺,将正极、固态电解质层和负极裁切成指定尺寸后,将叠片按顺序依次进行包装;一体化叠片是在裁切前将正极、固态电解质膜和负极压延成三层结构,按尺寸需求将该三层结构裁切成多个“正极-固态电解质膜-负极”单元,并将其堆叠在一起后进行包装。对于全固态电池而言,堆叠一起的各组件之间势必会存在各种各样的界面问题。对于氧化物和硫化物固态电解质膜,需要进行压制处理改善固态电解质与电极之间的机械接触;针对聚合物全固态电池,可以通过加热降低聚合物固态电解质膜同正负极间的界面电阻。图7:不同叠片工艺示意资料来源:翟喜民等《全固态电池生产工艺分析》,光大证券研究所1.5、全固态电池商业化瓶颈:离子电导率低、界面问题显著目前要实现全固态电池商业化还存在许多瓶颈,例如固态电解质离子电导率较低,且界面问题较为显著。(1)离子电导率低固态电解质材料离子电导率偏低,进而降低了电池的倍率性能和功率密度。例如,液态电解质离子电导率为10-2S/cm左右,而聚合物固态电解质离子电导率可低至10-8~10-7S/cm。(2)界面问题显著固态电解质和电极之间的界面阻抗大,界面相容性低,对电池性能产生负面影响。例如物理接触问题体现在电解质和电极间维持点的接触,容易使电解质和电极之间产生裂缝等缺陷,进而限制锂离子的传输;化学接触问题体现在电解质和电极间的副反应会降低固-固界面的稳定性,增大界面阻抗,进而降低锂离子的迁移速率。因此,现有新兴电池体系以半固态电池为主,一方面,半固态电池的生产工艺与液态电池较为接近,制造成本变化小,可操作性较强;另一方面,半固态电池是一种中间态,有利于后续向全固态电池发展。针对离子电导率低的问题,可通过对电解质链段接枝或交联、添加锂盐或增塑剂的方式提高聚合物固态电解质的离子电导率;可通过添加涂层或平衡锂离子含量来改善氧化物固态电解质离子电导率表现;可通过提高氯离子含量来实现硫化物固态电解质离子电导率的提升。针对界面问题,可通过采用紫外固化法制备共聚合的新型聚合物电解质来实现聚合物固态电解质和电极之间良好的界面接触;可通过涂布法、粉末共烧敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告有色金属结、原位生长电极层、包覆、修饰电解质表面、溅射沉积电极层等方式来改善氧化物固态电解质和电极材料之间体积膨胀和界面抗阻大的问题;可通过设计双电解质异质结构或引入缓冲层的方式来调控硫化物固态电解质和电极之间的界面问题。表5:固态电池瓶颈和可能的解决途径瓶颈解决途径离子电导率低改进固态电解质,例如可通过对电解质链段接枝或交联、添加锂盐或增塑剂的方式提高聚合物固态电解质的离子电导率。界面问题显著降低界面电阻,例如可通过涂布法、粉末共烧结、原位生长电极层、包覆、修饰电解质表面、溅射沉积电极层等方式来改善氧化物固态电解质和电极材料之间的界面问题。资料来源:樊晓红《固态锂电池聚合物电解质研究进展》,刘鲁静等《全固态锂离子电池技术进展及现状》,光大证券研究所全固态电池技术依然存在需要解决的难点,而半固态电池的技术已经成熟,界面、工艺等技术难点已经突破,大规模商业化量产指日可待。1.6、产业化路径:预计固态电池2030年市场规模达276.8GWh在过去十年的动力电池发展中,由于材料性能的提高,以过渡金属基氧化物为正极活性材料、石墨为负极活性材料的乘用车电芯的平均能量密度从约150Wh/kg(和260Wh/l)增加到目前的250Wh/kg(和600Wh/l)。图8:固态电池产业化路径资料来源:Fraunhofer《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》,光大证券研究所注:紫色代表氧化物固态电解质,浅蓝色代表硫化物固态电解质,深蓝色代表聚合物固态电解质敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告有色金属得益于固态电池的高安全性、高能量密度优势,固态电池将从高端应用市场开始商业化,有望应用于电动汽车、电网储能、可穿戴设备、军工、航空航天等领域。其中硫化物固态电解质由于离子电导率优异,成为以丰田为首的国内外各机构研究的热点,并且2021年的东京奥运会上已使用装载硫化物全固态电池的电动汽车。固态电池也可以应用于无人机中,目前单台无人机中固态电池用量相对较小。固态电池应用的主要领域是新能源汽车的动力电池。根据EVTank的预测,2025、2030年,全球新能源汽车的销量将达到2542.2、5212.0万辆。2022年新能源汽车单车带电量为46kwh/辆,假设2023年单车带电量与2022年持平,2024年开始单车带电量每年上升1kwh/辆,2025、2030年单车带电量为48、53kwh/辆,对应动力电池需求分别为1220、2768GWh。根据固态电池企业的布局进度,已有多家企业2023年正在进行产能建设,半固态电池处于量产前夕。假设2023年全球固态电池渗透率为1%,需求达到8.8GWh,由于全固态电池还未商业化,需求绝大多数为半固态电池。根据EVTank的预测,至2030年全球固态电池渗透率为10%,需求达到276.8GWh。2023-2030年,全球固态电池需求增长的CAGR为63.7%。图9:2023年-2030年全球固态电池需求量预测资料来源:EVTank,光大证券研究所预测2、再识半固态电池:电解质种类众多,性能各异半固态电池属于固态电池中的一种,是迈向全固态电池的过渡阶段,半固态电池材料使用与全固态电池具有相似性,下文将主要描述固态电池的关键材料,同时也适用于半固态电池。具有较高的能量密度的高镍三元正极材料是未来的发展方向,金属锂负极和硅负极是具有前景的负极材料。金属锂负极具有高能量密度的潜力,但用于大规模制造的加工技术还不成熟。硅负极具有较高的理论比容量,被认为是下一代液态电池的首选技术,在固态电池中应用的前景也非常可期。敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告有色金属2.1、正极材料:高镍三元是未来的发展方向固态电池与传统液态电池的正极材料相似,最典型的固态电池正极材料是如下三种类型:(1)三元正极材料;(2)具有尖晶石结构的锰酸锂材料;(3)具有橄榄石结构的磷酸铁锂材料。其中具有较高能量密度的高镍三元正极材料是未来的发展方向。固态电池专利中,正极依然主要使用三元材料、磷酸铁锂,与传统的液态电池一致。清陶能源、卫蓝新能源、国轩高科、锋锂能源、蔚来汽车的专利中均提及使用三元正极材料,其中国轩高科的专利中提及使用高镍三元正极材料。表6:固态电池正极材料专利公司清陶能源卫蓝新能源国轩高科锋锂能源上汽集团蔚来汽车正极材料镍钴锰三元材料523等镍钴锰酸锂三元材料和其他金属锂化合物,如钴酸锂、镍钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂等高镍三元811材料镍钴锰三元材料等硫碳复合材料钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等其中的一种或多种资料来源:企知道专利平台,光大证券研究所2.2、负极材料:金属锂负极被认为是负极材料的最终目标金属锂负极和硅负极是具有前景的负极材料,在液态电池和固态电池中均可以使用。金属锂负极具有高能量密度的潜力,但用于大规模制造的加工技术还不成熟。硅负极具有较高的理论比容量,被认为是下一代液态电池的首选技术,在固态电池中应用的前景也非常可期。目前,固态电池负极材料主要分为金属锂负极、碳基负极和氧化物负极三大类,负极的发展路径为石墨、硅碳、硅氧、金属锂,高容量、低电位的金属锂被视为固态电池的终极目标。最初,石墨是锂离子电池负极的主要材料。石墨碳具有适合锂离子嵌入和脱出的层状结构,同时具有良好的电压平台,充放电效率在90%以上;然而,不足在于石墨碳理论容量较低(仅为372mA·h/g),并且目前实际应用已经基本达到理论极限,高能量密度的需求无法满足。石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材料出现在市场上,可以使电池容量扩大到之前的2~3倍。同时,在电池技术发展的过程中,对锂离子电池的要求越来越高,如高能量、高安全性等,而石墨材料无法满足这些需求,因此研发出硅基材料。硅基材料包括硅碳、硅氧等。硅的储备量丰富、成本低、无污染,并且硅基材料比碳基材料的理论比容量更高,理论比容量为994mA·h/g,然而它在嵌锂过程中体积膨胀严重,体积变化率为260%(碳材料仅为12%)。金属锂由于其高容量、低电位的优势,被视为固态电池负极材料发展的最终目标。通过使用金属锂负极,可以提高电池的能量密度,固态电池则可抑制锂枝晶的生长,使金属锂负极的运用成为可能。然而金属锂在循环过程中会有锂枝晶的产生,不仅会使可供嵌入或脱出的锂量减少,甚至可能造成短路等安全问题;另外,金属锂十分活泼,容易与空气中的氧气和水分等发生反应,并且金属锂不耐高温,给电池的组装和应用带来困难。上述问题的解决方法之一是加入其它金属与锂组成合金,这些合金材料的特点是具有高的理论容量,并且通过加入其他金属可以降低金属锂的活性,可以有效控制锂枝晶的生成和电化学副反应的发生,从而提高了界面稳定性。锂合金的通式是LixM,其中M可以是In、B、Al、Ga、Sn、Si、Ge、Pb、As、Bi、Sb、Cu、Ag、Zn等。此外,氧化物负极材料主要包括金属氧化物、金属基复合氧化物和其它氧化物。典型的氧化物负极材料有:TiO2、MoO2、In2O3、A12O3、Cu2O、VO2、敬请参阅最后一页特别声明-15-证券研究报告有色金属SnOx、SiOx、Ga2O3、Sb2O5、Bi2O5等,这些氧化物的理论比容量较高,然而在从氧化物中置换金属单质的过程中,大量的锂被消耗,造成巨大的容量损失,并且循环过程中伴随着巨大的体积变化,容易造成电池的失效。表7:固态电池负极材料材料体系代表优点缺点研究方向金属锂负极材料金属锂高容量、低电位循环过程中电极体积变化大,严重时会导致电极粉化失败,循环性能大幅下降;金属锂是电极活性物质,相应的安全隐患仍存在。合成新型合金材料、制备超细纳米合金和复合合金体系。碳族负极材料碳基、硅基、锡基材料(以石墨为例)技术成熟,价格低,充放电效率高碳的理论容量较低,可开发空间已不大;硅负极正在开发中,但受限于体积膨胀。使用掺杂石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材料。氧化物负极材料金属氧化物、金属基复合氧化物和其他氧化物理论比容量高在电化学过程中,大量的Li被消耗,造成巨大的容量损失,并且循环过程中伴随着巨大的体积变化,容易造成电池的失效。通过与碳基材料的复合进行改善。资料来源:许晓雄等《为全固态锂电池“正名”》,光大证券研究所国内固态电池专利中,覆盖了石墨、碳基负极、金属锂负极。清陶能源、卫蓝新能源、国轩高科、上汽集团、蔚来汽车专利中均提及可采用金属锂负极。表8:固态电池负极材料专利公司清陶能源卫蓝新能源国轩高科锋锂能源上汽集团蔚来汽车负极材料金属锂负极、石墨负极等石墨、硅碳、硅氧、硅或钛酸锂中的一种或几种;金属锂金属锂石墨,硅和硅碳复合材料中的任意一种金属锂或锂合金金属锂、合金材料、石墨、无定形碳、中间相碳微球、纳米硅、硅碳材料、硅氧材料与钛酸锂的一种或多种资料来源:企知道专利平台,光大证券研究所2.3、电解质:种类众多,性能各异半固态电池电芯中固态电解质和液态电解质均存在,半固态电池主要使用的固态电解质材料是氧化物电解质。硫化物是全固态电池的主流路线,但在半固态电池里面的应用空间有限,因为电极中的液体会破坏硫化物材料结构,进而影响电池性能。表9:四类固态电解质主要产品种类名称及分子式具体分类性能优点性能缺点代表企业氧化物锂镧锆氧Li7La3Zr2O12(LLZO)石榴石型电解质(1)立方相LLZO离子电导率高,约为10-3S/cm左右;(2)物理化学稳定性好;(3)对金属锂稳定(1)四方相LLZO离子电导率低;(2)与金属锂界面阻抗较大,容易生长锂枝晶清陶能源、卫蓝新能源、赣锋锂业、辉能科技钛酸镧锂(Li1/2La1/2TiO3)钙钛矿型电解质(1)热稳定性好;(2)机械性能良好(1)对金属锂不稳定;(2)制备温度高磷酸铝钛锂Li1+xAlxTi2−x(PO4)3(LATP)NASICON型电解质(1)制备工艺简便;(2)对空气稳定;(3)热稳定性良好;LATP容易被金属锂还原,对负极不稳定敬请参阅最后一页特别声明-16-证券研究报告有色金属(4)机械性能良好;(5)LATP离子电导率高,约为10-3S/cm左右锂磷氧氮LiPONLiPON型电解质(1)离子电导率高,约为2.3×10-6S/cm;(2)热稳定性好;(3)和多种正极和金属锂负极的相容性好制备过程生产率低,批量生产成本较高硫化物LPSLi2S-P2S5玻璃态电解质(1)离子电导率高,约为10-4~10-2S/cm左右;(2)热稳定性高;(3)安全性能好;(4)电化学窗口宽(1)化学稳定性一般;(2)对水分敏感,物理稳定性一般;(3)与电极相容性差宁德时代锂锗磷硫Li10GeP2S12晶态电解质离子电导率高,约为1.2×10-2S/cm左右(1)锗元素成本高;(2)对金属锂不稳定锂磷硫氯Li5.5PS4.5Cl1.5晶态电解质离子电导率高,约为9.3×10-3~9.5×10-3S/cm(1)化学稳定性一般;(2)对水分敏感,物理稳定性一般;(3)与电极相容性差聚合物聚环氧乙烷(PEO)HO(CH2CH2O)nH对金属锂负极稳定室温离子电导率低,约为10-8~10-7S/cm左右卤化物Li3YCl6Lia-M-X6类电解质(1)离子电导率较高,约为5.1×10-4S/cm左右;(2)良好的电压稳定性,氧化还原电位高,和正极匹配性较高容易和金属锂负极不兼容Li2Sc2/3Cl4Lia-M-X4类电解质(1)离子电导率高,约为1.5×10-3S/cm左右;(2)良好的电压稳定性,氧化还原电位高,和正极匹配性较高容易和金属锂负极不兼容Li6CoClLia-M-X8类电解质良好的电压稳定性,氧化还原电位高,和正极匹配性较高(1)离子电导率较低,低于10-5S/cm;(2)容易和金属锂负极不兼容资料来源:吴敬华等《固态锂电池十年回顾与展望》,李杨《全固态锂离子电池关键材料研究进展》等,光大证券研究所聚合物固态电解质聚合物固态电解质(SPE)由聚合物基体和锂盐构成,具有机械加工性能优、黏弹性好等特点。虽然聚合物固态电解质具有较好的柔性,容易构建固-固界面,但其室温离子电导率低,导致电池的倍率性能和功率密度都较低。常用的锂盐有LiPF6、LiTFSI、LiClO4、LiAsF4和LiBF4等,SPE基体包括聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)以及单离子聚合物固态电解质等其它体系。由于聚合物具有良好的柔性和可加工性,聚合物固态电解质特别适用于为可穿戴设备供电的固态电池系统。但由于锂盐对湿度敏感,合成过程需在干燥条件下进行,使得生产成本增加。此外,聚合物有限的热稳定性对电池工作温度的变化范围仍有较严格的要求。当使用金属锂作为电池负极时,由于一些聚合物固态电解质机械强度有限,往往难以阻止锂枝晶的生长。这些问题都限制了聚合物固态电解质的广泛应用。得益于PEO对金属锂稳定并且可以更好地解离锂盐,目前,主流的SPE基体仍为最早被提出的PEO及其衍生物。然而,由于聚合物固态电解质中离子传输主要发生在无定形区,而室温条件下未经改性的PEO的结晶度高,导致离子电导率较低,处于10-7S/cm的数量级,同时锂离子迁移数也很低(0.2~0.3),对电池大电流充放电的能力有严重影响。敬请参阅最后一页特别声明-17-证券研究报告有色金属图10:聚环氧乙烷(PEO)的结构及其导电机理资料来源:李杨《全固态锂离子电池关键材料研究进展》,光大证券研究所氧化物固态电解质氧化物固态电解质包括晶态和玻璃态两类。晶态电解质包括石榴石型、钙钛矿型、NASICON型等电解质,而玻璃态氧化物固态电解质主要是应用在薄膜电池中的LiPON型电解质和反钙钛矿型Li3–2xMxHalO固态电解质。与其他无机固体锂离子导电化合物(如卤化物和硫化物)相比,氧化物锂离子导体通常对环境空气和高温更为稳定,因此可以在制造和操作过程中轻松处理。此外,氧化物固态电解质的优势在于其原料更易于获取。因此,近年来氧化物固态电解质飞速发展。图11:氧化物固态电解质的晶体结构资料来源:刘鲁静《全固态锂离子电池技术进展及现状》,光大证券研究所(1)石榴石型固态电解质石榴石型固态电解质的通式可表示为Li3+xA3B2O12,其中:A为八配位阳离子,B为六配位阳离子。通过共面的方式AO8和BO6交错连接构成三维骨架,由O构成的八面体空位和四面体空位填充骨架间隙。当x=0时,Li+难以自由移动,被严格束缚在作用较强的四面体空位(24d),相应的电解质体系电导率较低。当x>0时,随x增加,束缚能力较弱的八面体空位(48g/96h)由Li+逐渐占据,四面体空位出现空缺,离子电导率逐渐上升。敬请参阅最后一页特别声明-18-证券研究报告有色金属图12:立方相Li7La3Zr2O12(LLZO)的晶体结构资料来源:刘鲁静《全固态锂离子电池技术进展及现状》,光大证券研究所(2)钙钛矿型理想的钙钛矿为立方面心密堆结构,分子式记作ABO3,其中A位于立方体顶角处,B位于体心处,O位于面心处,以钛酸镧锂(Li1/2La1/2TiO3)为典型代表。通常由晶体中的空穴浓度、Li+在材料中传输瓶颈大小及晶体有序度等决定钙钛矿结构固态电解质的电导性,在其材料中掺杂原子半径较大的离子,可制造空穴浓度较高的电解质材料,有效提升离子电导率和界面性能。图13:钛酸镧锂(Li1/2La1/2TiO3)的结构模型示意图资料来源:刘鲁静《全固态锂离子电池技术进展及现状》,光大证券研究所(3)NASICON型NASICON型分子式为M[A2B3O12],其中M、A和B分别为一价、四价和五价离子,且锂离子在固态电解质中通过不同位点间的取代实现锂离子传递,电导率取决于骨架离子[A2B3O12]-的大小。因此,NASICON型电解质的改性方法主要是提高骨架离子间隙的离子掺杂。敬请参阅最后一页特别声明-19-证券研究报告有色金属图14:Li1+xAlxTi2−x(PO4)3(LATP)固态电解质的晶体结构资料来源:陈龙《全固态锂电池关键材料—固态电解质研究进展》,光大证券研究所(4)LiPON型电解质早在1992年,美国橡树岭国家实验室(OakRidgeNationalLab,ORNL)就在高纯氮气气氛中采用射频磁控溅射装置溅射高纯Li3PO4靶制备得到锂磷氧氮(LiPON)电解质薄膜。该材料综合性能优异,室温离子导电率为2.3×10−6S/cm,电化学窗口为5.5V(vs.Li/Li+),热稳定性较好,并且与LiCoO2、LiMn2O4等正极以及金属锂、锂合金等负极相容性良好。LiPON薄膜离子电导率的大小取决于薄膜材料中非晶态结构和N的含量,N含量的增加可以提高离子电导率。LiPON被认为是标准的固态电池电解质材料,并且已经得到了商业化应用。(5)反钙钛矿型固态电解质反钙钛矿结构固态电解质的特性是环境友好、低成本、高的室温离子电导率(2.5×10–2S/cm)、优良的电化学窗口和热稳定性以及与金属锂稳定。反钙钛矿结构锂离子导体可表示为Li3–2xMxHalO,其中M为Mg2+、Ca2+、Sr2+或Ba2+等高价阳离子,Hal为元素Cl或I。敬请参阅最后一页特别声明-20-证券研究报告有色金属图15:反钙钛矿Li3ClO的晶体结构图资料来源:陈龙《全固态锂电池关键材料—固态电解质研究进展》,光大证券研究所硫化物固态电解质与O2−相比,S2−的半径大且极化作用强,用硫替换氧化物晶态电解质中的氧,一方面可以增加晶胞体积、扩大锂离子传输通道尺寸;另一方面,弱化了骨架对锂离子的吸引和束缚,增大可移动载流子锂离子的浓度。因此,相比于氧化物固态电解质,硫化物固态电解质表现出更高的离子电导率。硫化物固态电解质主要包括玻璃及玻璃陶瓷态电解质和晶态电解质等。硫化物固态电解质有一些缺陷,例如制备条件复杂、充放电稳定性低、环境稳定性差、与电极的界面接触不好等,因此虽然离子导电性高,但实际应用仍存在一定难度。为解决这些问题,通过引入适当的添加剂,开发高离子电导率、对空气高稳定性的新型固态硫化物固态电解质体系成为可能。同时,为了优化电极与固态硫化物电解质之间的界面相互作用,可以通过扩大接触面积、寻找更多匹配的电极材料、修饰电极表面等方法来降低电阻。在今后硫化物固态电解质的发展中,此类研究和开发是非常有必要的。(1)玻璃及玻璃陶瓷态电解质硫化物玻璃态电解质通常由P2S5、SiS2、B2S3等网络形成体以及网络改性体Li2S组成,玻璃态电解质研究最多的是Li2S-P2S5体系,此类材料完全结晶时离子电导率并不高,此外还有Li2S-SiS2、Li2S-B2S3体系。硫化物玻璃态电解质体系组成变化范围宽,室温离子电导率高,可达10−4~10−2S/cm,同时具有安全性能好、热稳定高、电化学稳定窗口宽(达5V以上)的特点,在构建高功率以及高低温固态电池方面优势突出。近几年发现,通过热处理或球磨法制备玻璃态电解质可以形成部分结晶的半玻璃-半陶瓷结构,其离子电导率明显提高,另外可通过掺杂和改性等措施提高离子电导率和化学稳定性。敬请参阅最后一页特别声明-21-证券研究报告有色金属(2)晶态电解质2011年,Kanno发现了在室温下具有1.2×10-2S/cm的电导率的Li10GeP2S12,这种新型超离子导体由(Ge0.5P0.5)S4/PS4四面体、LiS4四面体和LiS6八面体组成。尽管Li10GeP2S12在室温下具有很高的锂离子传导性,但是昂贵的原材料(Ge)和金属锂的不稳定性,仍然限制了其大规模应用。为改善此类问题,可以采用具有成本效益的Si来代替昂贵的Ge,进一步降低成本并提高电化学稳定性。Li10SiP2S12室温下电导率较高、稳定性较好,且与高压正极材料兼容,因此被认为是开发新一代固态电解质的候选者。除Si之外,也可以用等价阳离子Sn4+替代稀有的Ge4+。烧结的块体中离子电导率最高的为LGPS型固态电解质锂硅磷硫氯,其块体离子电导率达到了2.5×10-2S/cm,是目前所有锂离子快离子导体中的最高值。图16:Li10GeP2S12中(a)骨架结构和参与离子传导的锂离子;(b)框架结构;(c)锂离子的传导途径资料来源:李茜《全固态锂电池的固态电解质进展与专利分析》,光大证券研究所卤化物固态电解质由于卤化物固态电解质具备较高的离子电导率和电压稳定性,引起了研究者和产业界的广泛关注。第一,和二价硫阴离子与氧阴离子相比,一价卤素阴离子和锂离子之间的相互作用更弱,因此能够快速运输锂离子。第二,卤素阴离子拥有更大的离子半径,因此表现出更强的极化性,有利于提高锂离子的可塑性,并能够促进锂离子的迁移。第三,无机卤盐在高温环境下依然表现稳定。金属卤化物固态电解质的化学式为Lia-M-Xb,其中X为卤素元素,M为金属元素,常见的卤化物电解质分为Lia-M-X6、Lia-M-X4和Lia-M-X8三类。(1)Lia-M-X6类卤化物电解质Lia-M-X6类卤化物固态电解质一般由ⅢB族金属构成。2018年,日本松下公司Asano等学者通过球磨和烧结工艺成功制备了Li3YCl6和Li3YBr6,各自离子电导率高达5.1×10-4S/cm和7.2×10-4S/cm,自此锂卤化物引起了科学界敬请参阅最后一页特别声明-22-证券研究报告有色金属的研究兴趣。2020年,滑铁卢大学课题组报道了一种新型混合金属卤化物电解质Li3-xM1-xZrxCl6,室温下离子电导率为2.04×10-3S/cm,且电化学稳定性良好,能够很好地保护正极材料氧化界面不被还原。(2)Lia-M-X4类卤化物电解质Lia-M-X4类卤化物固态电解质主要包括两大类。第一大类是由二价金属离子M构成的正尖晶石相,如Li2MnCl4。第二大类是由三价或其他价态金属离子M构成的卤化物电解质,如LiYbF4和LiAlF4等。正尖晶石结构的卤化物电解质的离子电导率低于反尖晶石结构,反尖晶石结构的卤化物电解质的离子电导率又低于缺陷型反尖晶石结构。2020年,有学者利用三价离子混排替换原二价离子的方式制备出Li2SC2/3Cl4,首次将该类电解质离子电导率提升至1.5×10-3S/cm,并通过引入In3+掺杂将离子电导率进一步提升至2×10-3S/cm。(3)Lia-M-X8类卤化物电解质Lia-M-X8类卤化物固态电解质以suzuki晶格为主。此类卤化物电解质中金属M的取代量低,使供给锂离子运输的空位较少,进而表现出较低的离子电导率,例如,Li6CoCl室温下离子电导率低于10-5S/cm,400℃高温下离子电导率也仅为9.3×10-2S/cm。此外,对Li6VCl8进行电解质中子衍射实验发现,空位的存在能显著提升离子电导率表现,因此,在应用此类卤化物电解质时,需要增加过渡金属元素的取代量来提高离子电导率。固态电解质性能对比:氧化物热稳定性好,硫化物离子电导率高固态电解质种类众多,性能各异。(1)聚合物固态电解质具有成本低、机械加工性能优等特点,但电池的离子电导率较低。(2)氧化物固态电解质具备电导率适中、热稳定性好等优势,主要缺点是界面电阻大等。(3)硫化物固态电解质离子电导率(最高可达2.5×10-2S/cm)比聚合物电解质高约五个数量级,但环境稳定性差。(4)卤化物固态电解质还原稳定性好,但容易和金属锂负极不兼容。设计兼顾力学性能、离子电导率和电化学窗口的聚合物/无机物复合型固态电解质材料是发展固态电池的明智选择。锂离子迁移数:氧化物=硫化物=卤化物>聚合物还原稳定性:卤化物>氧化物>硫化物=聚合物氧化稳定性:氧化物>硫化物>聚合物=卤化物化学稳定性:氧化物=聚合物>卤化物>硫化物热稳定性:氧化物>硫化物=卤化物>聚合物机械性能:氧化物=硫化物=聚合物>卤化物加工成本:聚合物>硫化物>氧化物=卤化物制备工艺:聚合物>硫化物>卤化物>氧化物离子电导率:硫化物>氧化物>聚合物=卤化物电子电导率:卤化物>氧化物=硫化物=聚合物2.4、隔膜:全固态电池有望不再需要隔膜半固态电池因为同时存在液态电解质与固态电解质,要求隔膜的孔径更大、强度更高。凝胶聚合物电解质膜(GPE)是用于半固态电池的隔膜,凝胶态是聚合物类隔膜在吸收液体电解质时形成的具有稳定结构的电解质。此时电解液在三维结构中充满,提供锂离子的迁移通道,不仅解决了液态电解质易燃易爆的安全问题,也提高了固态电池的离子电导率。敬请参阅最后一页特别声明-23-证券研究报告有色金属随着技术的进步,硫化物、氧化物类全固态电池也可以不再需要隔膜,目前已有专利描述无隔膜准固态电池的制作方法,认为双层涂覆可以替代隔膜。图17:电池材料技术路线图资料来源:Fraunhofer《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》,光大证券研究所3、展望未来:半固态电池量产在即3.1、全球固态电池企业布局情况:各家企业百花齐放许多电池制造商和汽车制造商都发布公告表明正参与固态电池研发,并设定相应研发目标。目前主流的电解质体系都有不同的厂商在布局。从各家企业的布局进展看,2028-2030年可以实现大范围商业化。多数企业目前处于中试到量产的工程化阶段,中国仍有领先的机会。(1)氧化物固态电解质电池制造商辉能科技宣布与汽车制造商VinFast和奔驰达成合作,计划在2023年为其商用车和原型样车提供固态电池。此外,2021年10月,辉能科技融资获得3.26亿美元,本轮融资由春华资本、丹丰资本和软银中国共同参与;2022年4月,辉能科技完成近亿美元D轮融资,本轮融资参与方为中银投资和一汽产业基金。电池制造商QuantumScape和汽车制造商大众达成协议,计划在2025年研发出汽车专用固态电池。QuantumScape计划在2024年建设1GWh试敬请参阅最后一页特别声明-24-证券研究报告有色金属生产线,并在2026年扩产到20GWh。QuantumScape研发固态电池的技术路线主要是氧化物固态电解质,目前已研发出金属锂负极的电池原型。(2)硫化物固态电解质宁德时代将较早生产出硫化物固态电池。宁德时代计划在2025年生产出硫化物固态电池,将先于SKI和LGES等企业成为硫化物固态电池制造商。广汽丰田和松下电器在2021年合作研发出配备固态电池的原型样车,并计划在2025年将固态电池推向市场。电池制造商SolidPower与宝马、福特等汽车制造商达成合作,计划在2025年前研发出搭载固态电池的原型样车,并在2030年实现商业化量产。SolidPower计划在2026年和2028年分别研发出硅负极和金属锂负极的100Ah固态电池。此外,还有许多公司参与了硫化物固态电池的研发,例如MitsuiKinzokuACT、HitzHitachiZosen、NEICorporation、IdemitsuKosan和ATL等公司。(3)聚合物固态电解质电池制造商Bollore于2011年将其自主研发的聚合物固态电池搭载在电动汽车BlueCar上,并在2020年与奔驰联合推出搭载固态电池的公共汽车。电池制造商FactorialEnergy于2021年研发出40Ah的金属锂负极固态电池,并与现代起亚、奔驰、Stellantis等车企达成合作,计划在未来将固态电池技术用于汽车生产。通用汽车与电池初创公司SES达成合作,计划在2023年生产出搭载金属锂负极固态电池的原型样车,并在2030年实现初步商业化。此外,通用汽车还参投另一电池初创公司Soelect,该公司正在研发非PEO基聚合物固态电解质膜和金属锂负极的固态电池。电池制造商HydroQuebec计划在2025年至2027年间投入固态电池生产,电池最初将以金属锂负极和LFP正极的聚合物固态电解质体系为基础,随后向NMC正极的复合电解质体系发展。表10:全球固态电池相关公告固态电池体系公司时间点公告内容氧化物固态电解质辉能科技(电池厂)20221-2GWh电池生产线的建设辉能科技(电池厂),Gogoro(整车厂)2022搭载固态电池电动车原型的研发辉能科技(电池厂),VinFast(整车厂),奔驰(整车厂)2023汽车商业化量产QuantumScape(电池厂)20241GWh电池生产线的建设QuantumScape(电池厂),VW(整车厂)2025原型样车的研发QuantumScape(电池厂)202620GWh生产线的建设清陶能源(电池厂)20201GWh生产线的建设清陶能源(电池厂)202210GWh可选生产线的建设卫蓝新能源(电池厂),NIO(整车厂)2022固态电池的研发卫蓝新能源(电池厂)202220GWh生产线的建设,并在未来扩产至100GWh硫化物固态电解质松下(电池厂),广汽丰田(整车厂)2021原型样车的研发Ampcera(电池厂)2021固态电解质商业化生产SolidPower(电池厂),宝马(整车厂),福特(整车厂)2025之前原型样车的研发松下(电池厂)2025固态电池的研发松下(电池厂),广汽丰田(整车厂)2025汽车商业化量产敬请参阅最后一页特别声明-25-证券研究报告有色金属宁德时代(电池厂)2025硫化物固态电池的研发SolidPower(电池厂)2026100Ah硅负极电池的研发SolidPower(电池厂)2028100Ah金属锂负极电池的研发SKI(电池厂)2029研发固态电池SolidPower(电池厂),宝马(整车厂),福特(整车厂)2030汽车商业化量产LGES(电池厂)2030以后固态电池的研发聚合物固态电解质Bollore(电池厂),奔驰(整车厂)2020搭载44kWh金属锂聚合物电池的公共汽车的研发FactorialEnergy(电池厂)202140Ah全固态电池的研发SES(电池厂),通用汽车(整车厂)2023原型样车的研发Ionicmaterials(电池厂),Nissan-Renault-Mitsubishi(整车厂)2025原型样车的研发HydroQuebec(电池厂)2025固态电池的研发Ionicmaterials(电池厂),现代汽车(整车厂)2030以后汽车商业化量产其他电解质Stellantis(整车厂)2026原型样车的研发本田(整车厂)2030汽车商业化量产资料来源:Fraunhofer《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》,光大证券研究所3.2、我国半固态电池布局:半固态电池量产在即2022年3月,太蓝新能源完成由碧桂园创投独家投资的A+轮融资;6月,太蓝新能源又完成A++轮融资,本轮融资金额高达数亿元,由中金资本、清研资本、招商局创投联合领投,国鼎资本等机构共同参与。此外,太蓝新能源于2022年9月26日与寿县新桥国际产业园签署合作协议,在安徽省淮南市建设10GWh产能的半固态电池项目。太蓝新能源对该项目注资70亿元人民币,项目第一个阶段计划建设3GWh生产线,聚焦于高端新能源电动汽车市场;项目第二个阶段计划建设7GWh动力电池生产线。2022年2月25日,卫蓝新能源投资建设的100GWh固态锂电池项目在山东淄博高新区开工。2022年3月,卫蓝新能源创始人表示,公司正在与蔚来汽车合作,在ET7车型上推出长续航1000公里、能量密度为360Wh/kg的混合固液态电池。同年11月,卫蓝新能源湖州基地首颗固态动力电芯正式下线。同年12月,卫蓝新能源发生工商信息变更,新增联想集团关联企业北京联想智能互联网创新基金合伙企业、金山办公关联企业深圳顺赢私募股权投资基金合伙企业等股东。2022年年初,清陶能源完成了新一轮融资,投资方包括北汽、上汽、国寿资本、国开制造业转型升级基金等。2022年2月26日,清陶能源固态锂电池项目在江苏省昆山市正式启动,项目注资50亿元,计划实现10GWh年装机量,并且增加100亿元年产值。2022年7月6日,清陶能源和上汽集团合作成立固态电池实验室,拟联合研发长续航、高安全的固态电池,并计划于2023年用于上汽集团新款车型。2023年2月14日,投资100亿元的15GWh固态电池储能产业基地正式签约落地成都市郫都区。2022年5月28日,国轩高科已经研发出能量密度为360Wh/kg的半固态电池。搭载该半固态电池后,汽车将实现1000km续航里程和3.9s的百公里加速时间。2023年2月23日,国轩高科在投资者互动平台上表示,半固态电池预计于2023年实现装车交付。2022年11月1日,孚能科技采用半固态电解质的SPS软包电池生产线在江西省赣州市开工,预计在2023年下半年实现量产,并应用于合作车企的高性能车型上。敬请参阅最后一页特别声明-26-证券研究报告有色金属2022年12月15日,东风汽车发布新产品追光轿车,其中搭载82kW·h电池包的版本车型采用半固态电池,首批新车将于2023年上半年上市交付。2022年年初,50辆搭载赣锋固态电池的东风E70电动车完成交付。此外,根据赣锋锂业2022年半年报,公司在江西新余建设动力电池年产10GWh新型锂电池项目,包含5GWh新型锂电池和高比能固液混合锂电池研发产业化项目;公司在重庆两江新区的年产20GWh新型锂电池项目主要用于研发并生产第二代固态锂电池、磷酸铁锂电池等。2023年2月7日,赣锋锂电研发的三元固液混合锂离子电池拟应用于赛力斯纯电动SUVSERES5,计划于2023年上市。2023年2月7日,日产汽车研发总裁表示,公司拟在2025年前完成固态电池的试点生产,并在2028年前研发出由固态电池提供动力的量产版电动汽车。此外,天赐材料已有相关半固态电解质的专利布局,蜂巢能源自主研发的果冻电池已符合半固态电池的标准,目前已投产使用。恩捷股份已进行半固态电池隔膜的研发生产。根据各个企业产能情况,考虑孚能科技、国轩高科未披露实际固态电池产能,据不完全统计,目前我国已披露固态电池产能规划为135-160GWh。表11:我国2022-2023年投产半固态电池主要企业情况厂商装车车型具体内容产能太蓝新能源--在安徽省淮南市建设10GWh产能的半固态电池项目。项目第一个阶段计划建设3GWh生产线,聚焦于高端新能源电动汽车市场;项目第二个阶段计划建设7GWh动力电池生产线。卫蓝新能源蔚来ET7与蔚来汽车在ET7车型基础上联合研发长续航1000公里、能量密度为360Wh/kg的混合固液态电池,预计今年上半年量产。2022年2月,投资建设的100GWh固态锂电池项目在山东淄博高新区开工。清陶能源上汽集团新款车型与上汽集团合作成立固态电池联合实验室,拟研发搭载长续航、高安全、长寿命的固态电池,预计将在2023年应用于上汽集团新款车型。2022年2月,固态锂电池项目在江苏省昆山市正式启动,计划实现10GWh年装机量。2023年2月,15GWh固态电池储能产业基地正式签约落地成都市郫都区。国轩高科-半固态电池预计于2023年实现装车交付。-孚能科技-2022年11月,应用半固态电解质的SPS软包电池生产线在江西省赣州市开工,预计在2023年下半年实现量产,并应用到合作车企的高性能车型上。-赣锋锂业东风E70、赛力斯纯电动SUV2022年1月,搭载赣锋固态电池的50辆东风E70电动车完成交付。搭载赣锋锂电研发的三元固液混合锂离子电池的赛力斯纯电动SUV将于2023年上市。根据赣锋锂业2022年半年报,公司在江西新余建设动力电池年产10GWh新型锂电池项目,包含5GWh新型锂电池和高比能固液混合锂电池研发产业化项目;公司在重庆两江新区的年产20GWh新型锂电池项目主要用于研发并生产第二代固态锂电池、磷酸铁锂电池等。合计固态电池产能合计:135-160GWh。资料来源:各公司官网,各公司投资者互动平台,腾讯新闻,光大证券研究所注:统计时间截至2023年2月28日4、弹性测算半固态电池的固态电解质与锂电电解液区别较大,正极和负极环节和现有锂电体系重合度较高。由于部分公司未披露实际半固态电池相关业务规划数据,我们用1GWh半固态电池需求测算对各个上市公司的拉动以及对行业的拉动。半固态电池目前的主流路线是氧化物体系,氧化物电解质的主流路线是锂镧锆氧、磷酸钛铝锂(LATP)。假设各个上市公司能完成1GWh半固态电池以及对应供应材料的产线建设并产生收入,根据收入变化的比例进行排序,针对氧化物固态电解质体系,弹性排序为:电池>电解质>正极>负极>锆>钛>镧,利好电池、电解质环节。敬请参阅最后一页特别声明-27-证券研究报告有色金属表12:1GWh半固态电池对上市公司的收入拉动固态电池环节上市公司代码1GWh对应单耗单位单价单位收入变化(万元)2022年实际收入/业绩预告/WIND一致预期收入(亿元)收入变化电池赣锋锂业002460.SZ1GWh1150元/Kwh115000418.232.75%电池高乐股份002348.SZ1GWh1150元/Kwh1150003.18362.06%电池金龙羽002882.SZ1GWh1150元/Kwh11500041.0728.00%电池华盛锂电688353.SH1GWh1150元/Kwh1150008.62133.42%电池国轩高科002074.SZ1GWh1150元/Kwh115000225.005.11%高镍三元811振华新材688707.SH1524吨35.5万元/吨54026139.363.88%高镍三元811容百科技688005.SH1524吨35.5万元/吨54026301.461.79%高镍三元811当升科技300073.SZ1524吨35.5万元/吨54026212.642.54%硅碳贝特瑞835185.BJ630吨12.0万元/吨7560256.780.29%硅碳杉杉股份600884.SH630吨12.0万元/吨7560215.870.35%硅碳璞泰来603659.SH630吨12.0万元/吨7560158.110.48%硅碳翔丰华300890.SZ630吨12.0万元/吨756027.302.77%锂金属赣锋锂业002460.SZ80吨285.0万元/吨22800418.230.55%锂金属天齐锂业002466.SZ80吨285.0万元/吨22800392.450.58%锂金属盛新锂能002240.SZ80吨285.0万元/吨22800120.391.89%固态电解质上海洗霸603200.SH360吨15.0万元/吨54006.058.93%石榴石氧化物氧化锆东方锆业002167.SZ105吨5.8万元/吨61113.700.45%石榴石氧化物氧化锆三祥新材603663.SH105吨5.8万元/吨61111.300.54%石榴石氧化物氧化镧北方稀土600111.SH210吨0.665万元/吨139390.160.00%石榴石氧化物氧化镧盛和资源600392.SH210吨0.665万元/吨139184.500.01%Nasicon氧化物二氧化钛宝钛股份600456.SH128吨1.55万元/吨19863.460.03%资料来源:Wind,百川盈孚,高工锂电,我的电池网,光大证券研究所注:单价数据截至2023年2月12日。盛新锂能、上海洗霸是实际披露收入;赣锋锂业、高乐股份、华盛锂电、国轩高科、振华新材、容百科技、当升科技、贝特瑞、东方锆业是业绩预告收入,若业绩预告为区间取区间中值;金龙羽营业收入没有万得一致预期,使用三季报业绩估算2022年全年业绩;其他是2023年3月15日万得一致预期2022年收入。1GWh半固态电池对镧、锆、钛元素需求的拉动量占2022年该品种全球产量的比例分别为0.2%、0.012%、0.001%。且考虑未来商业化量产的难度以及是否会成为主流路线,半固态电池对原料拉动的弹性顺序为:镧>锆>钛。综合考虑对收入的拉动比例和半固态电池对原料需求拉动,建议关注高乐股份、上海洗霸。表13:1GWh半固态电池对金属需求拉动固态电解质元素2022年全球产量(万吨)1GWh半固态电池单耗(吨)1GWh带动量占2022年全球产量比例二氧化锆91105.40.012%氧化镧10209.60.209%二氧化钛950127.60.001%资料来源:USGS,光大证券研究所5、投资建议基于半固态电池需求测算对各个上市公司的拉动以及对行业的拉动,电池、电解质、原料企业是可能的受益方,建议关注高乐股份、上海洗霸。5.1、高乐股份2022年前三季度,公司共实现营业收入2.57亿元,同比减少24.39%;敬请参阅最后一页特别声明-28-证券研究报告有色金属归母净利润亏损0.56亿元,比上年同期亏损扩大0.16亿元;扣非归母净利润亏损0.57亿元,比上年同期亏损扩大0.15亿元。业绩预告显示,2022年营业收入3.02-3.33亿元,同比减少24.15%-31.37%;归母净利润亏损0.74-0.94亿元,比上年同期亏损减少0.15-0.35亿元。传统主业玩具和互联网教育两大业务板块,跨界布局固态电池板块:2023年1月5日,高乐股份发布公告称在义乌,在符合投资的前提下,投资建设2GWh纳米固态电池生产项目,开展纳米固态电池的研发及量产。项目用地约26500m2,总投资近20亿元。根据高乐股份2023年1月11日发布的回复深交所关注函的公告,未来控股股东华统集团的资金支持,将助力高乐股份固态电池项目建设。固态电池项目依托华统集团的纳米固态电池技术、人才、设备储备。华统集团拟向上市公司或者项目公司以债权融资的形式提供约6.01亿元的资金支持,投资周期约为18个月,投资按建设进度分阶段进行,主要来源于华统自身的资本积累和项目回款。表14:高乐股份纳米固态电池的产品优势优势具体内容高能量密度可达到300~450Wh/kg高安全性无电解质泄露、无枝晶短路问题长寿命充放电次数超过2000次环保无污染正负极材料为纳米硅基负极和富锰正极,安全、无污染电解液为公司的独有配方,无毒、环保、安全、不燃烧核心材料不受限纳米硅基负极和富锰正极原料丰富,不受资源限制资料来源:高乐股份公司公告,光大证券研究所风险提示:玩具业务竞争加剧风险;宏观环境及原材料价格波动风险;技术路径不及预期风险。5.2、上海洗霸2022年公司营业收入为6.05亿元,同比增长8.04%;归母净利润0.42亿元,同比增长3.02%。公司主要业务为水处理服务,服务于钢铁冶金、石油化工、汽车制造、民用空调水处理等业务领域。2023年1月17日晚间,上海洗霸披露2023年度非公开发行股票预案,拟募资总额不超7亿元,用于生产基地建设项目、研发基地建设项目、补充流动资金。此次募资主要用于发力锂离子电池固态电解质粉体材料市场。固态电解质项目处于标准产线阶段:公司在2023年公告其与中国科学院上海硅酸盐研究所张涛研究员团队合作试产的锂离子电池固态电解质粉体先进材料相关产品的合作研究处于吨级至拾吨级/年工业化标准产线阶段。风险提示:市场竞争风险;环保风险;新业务拓展风险;资金压力风险。6、风险提示经济不确定性风险。当前世界局势复杂演变,主要经济体经济增速放缓,百年变局加速演进,外部环境趋向复杂严峻和不确定。固态电池研发进度不及预期。固态电池的固体电解质材料多数仍处于实验室阶段,材料的研发进度可能不及预期,影响产业化进程。敬请参阅最后一页特别声明-29-证券研究报告有色金属下游需求不及预期风险。下游新能源车需求不及预期,或导致固态电池需求不及预期。敬请参阅最后一页特别声明-30-证券研究报告行业及公司评级体系评级说明行业及公司评级买入未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上增持未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%;中性未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%;减持未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%;卖出未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上;无评级因无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使无法给出明确的投资评级。基准指数说明:A股主板基准为沪深300指数;中小盘基准为中小板指;创业板基准为创业板指;新三板基准为新三板指数;港股基准指数为恒生指数。分析、估值方法的局限性说明本报告所包含的分析基于各种假设,不同假设可能导致分析结果出现重大不同。本报告采用的各种估值方法及模型均有其局限性,估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。分析师声明本报告署名分析师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,并对本报告的内容和观点负责。负责准备以及撰写本报告的所有研究人员在此保证,本研究报告中任何关于发行商或证券所发表的观点均如实反映研究人员的个人观点。研究人员获取报酬的评判因素包括研究的质量和准确性、客户反馈、竞争性因素以及光大证券股份有限公司的整体收益。所有研究人员保证他们报酬的任何一部分不曾与,不与,也将不会与本报告中具体的推荐意见或观点有直接或间接的联系。法律主体声明本报告由光大证券股份有限公司制作,光大证券股份有限公司具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格,负责本报告在中华人民共和国境内(仅为本报告目的,不包括港澳台)的分销。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编号已披露在报告首页。中国光大证券国际有限公司和EverbrightSecurities(UK)CompanyLimited是光大证券股份有限公司的关联机构。特别声明光大证券股份有限公司(以下简称“本公司”)创建于1996年,系由中国光大(集团)总公司投资控股的全国性综合类股份制证券公司,是中国证监会批准的首批三家创新试点公司之一。根据中国证监会核发的经营证券期货业务许可,本公司的经营范围包括证券投资咨询业务。本公司经营范围:证券经纪;证券投资咨询;与证券交易、证券投资活动有关的财务顾问;证券承销与保荐;证券自营;为期货公司提供中间介绍业务;证券投资基金代销;融资融券业务;中国证监会批准的其他业务。此外,本公司还通过全资或控股子公司开展资产管理、直接投资、期货、基金管理以及香港证券业务。本报告由光大证券股份有限公司研究所(以下简称“光大证券研究所”)编写,以合法获得的我们相信为可靠、准确、完整的信息为基础,但不保证我们所获得的原始信息以及报告所载信息之准确性和完整性。光大证券研究所可能将不时补充、修订或更新有关信息,但不保证及时发布该等更新。本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次发布时光大证券研究所的判断,可能需随时进行调整且不予通知。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。客户应自主作出投资决策并自行承担投资风险。本报告中的信息或所表述的意见并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以及特定需求。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。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,本公司及作者均不承担任何法律责任。不同时期,本公司可能会撰写并发布与本报告所载信息、建议及预测不一致的报告。本公司的销售人员、交易人员和其他专业人员可能会向客户提供与本报告中观点不同的口头或书面评论或交易策略。本公司的资产管理子公司、自营部门以及其他投资业务板块可能会独立做出与本报告的意见或建议不相一致的投资决策。本公司提醒投资者注意并理解投资证券及投资产品存在的风险,在做出投资决策前,建议投资者务必向专业人士咨询并谨慎抉择。在法律允许的情况下,本公司及其附属机构可能持有报告中提及的公司所发行证券的头寸并进行交易,也可能为这些公司提供或正在争取提供投资银行、财务顾问或金融产品等相关服务。投资者应当充分考虑本公司及本公司附属机构就报告内容可能存在的利益冲突,勿将本报告作为投资决策的唯一信赖依据。本报告根据中华人民共和国法律在中华人民共和国境内分发,仅向特定客户传送。本报告的版权仅归本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式、任何目的进行翻版、复制、转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