国盛证券2024年05月04日电力设备聚焦安全与续航，固态电池产业化进程加速因态电池相校液态恒电具备能量唐废与安全性优势。相较于液态锂电池产品，因增持（维持）态锂电池与其最大区别在采用因态电解质替换了电解液与隔膜结构，从而实现了能量密度与安全性的提升。此外因态电池在正极材料与负极材料方面均有相应选代更新。其中在正极材料方面，因态电池将从三元材料切换至氧化物材料或尖晶行业走势石正极又或是富锂锰基等材料方策：负极材料方而，长期来看因态电池将由石墨与硅碳负极切换至锂金属负极。从制造端来看，因态电池制造工艺不同于液态电一电力设备—沪深300池，多采用“款包+十叠片”形式封装：因态电池成膜工艺是关键，干法有望凭借安16%全和环保性等优势成为未来行业主流。0%本问题，目前因态电池距离大规模量产化仍有一定距离，而半因态电池相较于液态在电池材料体系与制造工艺差异较小，且其备优于液态锂电池的能量密度与安全性，短期内将作为因态电池的过渡路线。半因态电池和传统电池的区别是仅将电解液的用量降低，而在体系上并没有区别，并可以从正极、负极、隔膜、电解.489%质和电解液等多方而进行技术创新，包括对电池正极材料进行修饰改性、负极预2023-052023-082023-122024-04锂化、复合涂层隔膜等技术体系创新。相关政策和计划，明确因态电池主要发展目标。今年，工信部就《锂电池行业规作者范条件(2024年本)》修订征求意见，新增因态电池相关要求。由于因态电池的优势在于安全和续航，预计未来在飞行端、新能源车端、消费电子端以及储能端执业证书编号：S0680520030005都会有所应用。假设2025年全球动力/消费/储能电池因态电池渗透率为1%/2%/0.7%,2030年渗透率为5%/10%/4.7%，则预计对应2025/2030年全球因态电池需求量为18/223GWh,2025-2030年CAGR为65.8%。执业证书编号：S0680522120002邮箱：linzhuoxin@gs2q.com推进，中国以单化物体系略线为主。国外对因态电池的研发投入较早。当前日韩企业和研究机构主要走硫化物体系的技术路线，如丰田、本田、现代、三星等：相关研究欧洲偏向于聚合物因态电池，如Bollor等；而关国以创业公司为主，多条技术路线同时推进，如Solid Battery等企业以硫化物为主，Quantum Scape等以氧化物为主，Ionic Materials等以聚合物为主。2、《电力设备：“柔性直流”海上风电再下一城，隆基首材料端抑或是整车端，其有企业进行因态类电池的布局。个绿色甲醇项目开工》2024-04-141)电池端：宁德时代布局凝聚态电池，已和商飞合资成立了商飞时代精峰短业3、《电力设备：隆基绿能签下颗粒硅三年长单，《千乡万2GWh一代因态电池产线正在投产：乎能科技目前已有半因态产品实现量产装车；村数风行动》通知发布》2024-04-07国杆高科已发布能量密度为360Wh/kg的半因态电池，质粉体材料处于吨级至十吨级/年工业化标准产线阶段；当升科技相关因态锂电产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋红电等因态电池客户并实现批量销售；客面科技高镍和超高镍正极材料已导入卫蓝新能源等因态电池企业，并实现批量出货。己汽车和广汽块安等造车新势力为打造新能源汽车产品差异化，率先在部分产品导入半因态电池。风险提示：因态电池技术研发进度不及预期：下游需求不及预期：模型测算风险。⑤国盛证券2024年05月04日一、图态电池为下一代电池技术，半固态电池或成过渡产品…41.1固态电池为液态锂电池升级方向，可解决能量密度短板与安全性问题…412固态电池技术核心为固态电解质，正负极体亦需创新…71.2.1固态电解质为技术核心，主要包括三种主流路线…7122正负极材料体系需创新，半固态电池对隔膜性能有更高要求…813成膜工艺是固态电池的制造关键，材料体系创新是半固态电池的核心…1.3.1固态电池制造工艺不同于液态电池，主要采用“软包+叠片”形式封装913.2固态电池成膜工艺是关键，干法有望成未来行业主流101.3.3半固态电池关键材料体系创新为核心…11二、多国政策加码明确发展目标，具备广阁成长空间.132.1多国推出相关政策，明确固态电池为重要发展目标…132.2预计2030年固态类电池市场超200GWh…14三、国内外加速研发进程，多方企业深度布局固态电池…153.1日韩主攻硫化物体系，欧美多为氧化物和聚合物体系3.2国内以氧化物路线为主，固态电池材料体系初具规模…173.2.1电池企业：初创企业与液态锂电龙头积极布局，部分企业小批量装车在即…173.2.2电池材料企业：液态锂电材料企业协同电池企业开发固态电池材料253.2.3车企布局：高端新能源车企积极导入，构筑产品差异化体验四、投资建议3232图表目录图表2：液态电池结构及工作原理55图表5全固态电池、半固态电池与液态电池对主材需求的差异对比6图表6：Solid Power周态电池产品路线图.6图表8三种固态电解质性能及对比…8图表9固态电池负极材料主要体系及性能…图表10常规锂电池和固态电池制备工艺对比9图表11：传统锂电池和全固态电池的封装方式对比…1011图表14半固态电池关键环节技术图表15各国固态电池主要发展月标.…131414图表18：日韩主流固态电池企业技术路线与研发进展情况.16图表19欧美主流固态电池企业技术路线与研发进展情况.…1718图表21：卫蓝新能源的发展历程…18图表22卫蓝新能源固态电池相关建设和产业化进度…19P.2⑤国盛证券2024年05月04日图表23.清陶能源的发展历程20图表26蜂巢能源发展历程图表2☑蜂巢能源技术创新路径图表8：蜂巢能源固态电池相关建设和产业化进度.…21图表29国轩高科发展历程…222324图袁35孚能科技电池安全性计划发展路径…24图表36：孚能科技周态电池相关建设和产业化进度…24图表3☑国内固态电池村料相关上市公司进展汇总（藏至2024年4月2日）….25图表38：容百科技发展历程图表39容百科技正极材料产品…26图表40当升科技发展历程…27272929图表6日产将于2025年进行固态电池试点生产.303031P.3国盛证券2024年05月04日一、固态电池为下一代电池技术，半固态电池或成过渡产品1.1固态电池为液态锂电池升级方向，可解决能量密度短核与安全性问题液态缸电池已成目前行业主流，但应用端仍有部分问题亟待解决。20世纪70年代Whittingham首次提出并开始研究锂离子电池，随后在1990s,索尼公司发明了商业化的液态锂电池。当前，液态锂电池凭借着其能量密度较高、充电速度快、寿命长、无污染等优点，已经成为行业主流，但与此同时，液态电池仍然存在着一些问题制约其未来的发展与应用，1)安全性问题：液态锂电池结构中的电解液和隔膜可能引发安全性问题，>锂枝晶的问题：锂离子在正负极间脱嵌以实现锂电池的充放电，但当出现一些异常情况使得锂离子无法正常脱嵌时，就可能形成锂枝晶，而锂枝晶积累到一定程度就可能刺穿电池隔膜、使得正负极短路，进而引发起火等安全性问题，电解液的问题：液态锂电池的电解液常用锂盐溶于有挥发性、可燃的有机溶剂中，安全操作温度一般低于80℃，因此当电池温度过高时可能发生燃烧和爆炸等问题，隔膜的问题：电池中使用的普通隔膜导热率较低，因此可能降低锂离子电池中的散热速率，2)能量密度问题：目前液态锂电池的能量密度天花板是300Wh/kg,而固态锂电池可凭借材料体系的更新达到更高的能量密度，可达到700Wh/kg以上，近年来固态电池技术快速提升，有望成为渐一代的锂电池技术方向。早在18305，法拉第首次发现了加热固体硫化银和PbF2的显著传导特性，随后在1960S,固态电解质迎来了发展的转折点，开始尝试将固态电解质加入电池中，随之先后出现了POE、钠超离子导体、氢化物、PON、硫化物、反钙钛矿等固体电解质体系。随着LiPON的发展，第一款薄膜电池于1990s问世，进入21世纪后，固态电解质的相关研究进一步得到了发展，凭借着结构设计、物理特征的优势，固态电池可以天然规避液态锂电池的安全和能量密度等问题，因此近年来固态电池快速发展、有望成为下一代锂电池技术方向，B-A1203NASICONLiPON石梅石型GarnetSulfides（Anti)perovsA203Hydride(1992)在kite电解质(1992)N(Li+,Nat.K+,P3012(M=Li,Na,K(M=Nb,Ta)Ag+,Rb+)3P04La0.51T02.94Ag)18005196051970519805199052000520105随着LIPON的发为Na+-B-A203发现PEO SPE的NaS电池和NASICON电池·国态电解质的繁荣Blueca因体聚合均聚物电池Homopolymer(1984)儿U盐聚期(1984)交联LUC104-PE0物电解质(1973)金属离子PE0PAN EC,PCPEO with a-A1203Zhao Q,Stalin S,Zhao C Z,et al.Designing Solid-state Electrolytes for Safe,Energy-dense Batteries[j.Nature Reviews Materials,2020,5国态电池使用固态电解质替代了液态短电池中的电解液和隔膜。固态电池是一种新技术，使用固态电解质替代了液态锂电池中的电解液和隔膜，传统液态电池的主材是正极、负极、隔膜、电解液四种，在充放电的过程中，电解液一方面供应部分活性锂离子作为导电离子使用，一方面供应离子通道使得锂离子可以自由移动；而隔膜的作用主要是使得国盛证券2024年05月04日电解质离子正常通过，并避免正负极接触导致内部短路。而在固态电池中，由于固态电解质的物理形态可以天然地隔离正极和负极，因此在固态电池中主材为正极、负极、固态电解质三种，隔膜不是必需的，负极●正极集流体集流体正极电解液隔膜电解液负极集流体围态电池可以克服复液电池的缺点，在安全和能量密度方面实现进一步突破。在安全性方面，固态电池使用不可燃的固态电解质，具有无腐蚀、无挥发、无漏液、可抑制锂枝晶形成、天然隔绝正负极等优点，具有较高的安全性。在能量密度方面，固态电池可以使用锂金属等材料作为负极代替石墨，从而提高电池的能量密度，但国态电池还面临着材料性能和成本等方面问题，当前大规模产业化还面临一定挑战。>电解质材料使得快充弱于液态电池。相比于液态电池，固态电池由于使用固体电解质，因此离子电导率相对较低，从而使得快充能力弱于液态电池。》国体电解质和电极间的界面接触差。液体电池中，液态电解质和电极的接触良好，但是在固体电池中，可能存在着固体电解质和电极之间存在着缝隙的问题，固-固接触界面导致稳定性较差，固态电池的成本高吊，根据韩国市场研究机构SNE分析，固态电池成本高昂主要受两方面因素影响，一是原材料成本高昂，包括锂硫化合物的成本高；二是制造成本高昂，这是由于固态电池生产对原材料纯度和合成环境的高要求使得制造成本更高。类别液态电池工业化自动化程度高高安全/热稳定性电解质/电极界面稳定5V以上的电化学窗口优点充放电电极膨胀可控方便内串联组成高电压单体电解质电导率高简化冷却系统，提高系统密度安全/热稳定性差界面应力大、稳定性差块点依赖于S日膜稳定性离子电导率较低，电池比功率小高电压材料应用受限工业化困难，制造成本高全国态电池与现有液态电池体系差异较大，而半固态电池则与液态电池体系差异不大。半固态电池是指同时含有固态和液态电解质的锂电池。对比来看，液态电池和固态电池除电解质外，最主要的差别体现在液体电池的负极为石墨或硅碳，而固体电池的负极则为金属锂，但是半固态电池与现有液态电池体系的差别不大，部分材料可与液态电池通