固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈全景梳理
發(fā)布日期：2024-04-03 15:28:28瀏覽次數(shù)：791
原創(chuàng) 深度行業(yè)研究 樂晴智庫精選 2024-04-03 12:10
從鋰電池發(fā)展趨勢來看，固態(tài)電池被認為是最具潛力的下一代鋰電池技術(shù)。相較傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池在能量密度和安全性方面的優(yōu)勢明顯，并具有更高的機械強度與穩(wěn)定性。2023半固態(tài)電池率先在國內(nèi)落地并實現(xiàn)小批量裝車，能量密度最高可達500Wh/kg，全固態(tài)電池最早有望2025年開始量產(chǎn)。當前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程全面提速，未來幾年有望持續(xù)保持高景氣度。
資料來源：來源：許曉雄等《全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望》
01
固態(tài)電池行業(yè)概覽
固態(tài)電池是使用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液的新型電池。根據(jù)電解質(zhì)的不同，鋰電池技術(shù)體系可分為：液態(tài)電解質(zhì)電池、混合固液電解質(zhì)電池（半固態(tài)電池）、固態(tài)電解質(zhì)電池。
資料來源：徐小明.第十四屆中國汽車藍皮書論壇主題報告.2022
液態(tài)電池多采用有機液態(tài)電解質(zhì)，多具有易燃易揮發(fā)特性，過度充電、內(nèi)部短路極易發(fā)生熱失控，并引起自燃甚至爆炸，是液態(tài)電池安全隱患的主要根源。固態(tài)電解質(zhì)本身不可燃、且熱分解溫度高，固態(tài)特性完全避免了電解液腐蝕、揮發(fā)、漏液等問題，安全性能大幅提高。液態(tài)、半固態(tài)、全固態(tài)電池結(jié)構(gòu)對比：
資料來源：《Approaching Practically Accessible Solid-State Batteries》目前在全球范圍內(nèi)，全固態(tài)電池主要處于研發(fā)和試制階段。制約全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的主要局限在于：材料技術(shù)、制備技術(shù)還不夠成熟，生產(chǎn)成本過高。行業(yè)普遍認為全固態(tài)電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化節(jié)點在2030年左右。在全固態(tài)電池正式進入商業(yè)化階段之前，半固態(tài)電池是理想想的過渡技術(shù)解決方案。半固態(tài)電池材料體系較液態(tài)電池變化較小，工藝設(shè)備與液態(tài)電池的重合度較高，可繼承現(xiàn)有的成熟產(chǎn)業(yè)鏈，有望率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地。當前國內(nèi)較多企業(yè)選擇半固態(tài)電池作為過渡階段產(chǎn)品。2022年以來，國內(nèi)企業(yè)以半固態(tài)方案作為過渡的中間路線，率先實現(xiàn)裝車應(yīng)用進入產(chǎn)業(yè)化階段。國內(nèi)主要企業(yè)半固態(tài)電池布局：
數(shù)據(jù)來源：GGII，公司官網(wǎng)，東方證券
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固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈梳理
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈包括上游金屬材料和礦資源供應(yīng)，中游為電池材料包括正極、負極、固態(tài)電解質(zhì)等關(guān)鍵材料，下游為固態(tài)電池制造環(huán)節(jié)以及動力、消費、儲能等各領(lǐng)域應(yīng)用場景。固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈：
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)鋰電池大致相似，最大區(qū)別在于產(chǎn)業(yè)鏈中游原材料的迭代升級。產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵變化環(huán)節(jié)為固態(tài)電解質(zhì)＞新型負極＞新型正極。主流廠商按照半固態(tài)到全固態(tài)的發(fā)展路徑布局，核心變化在于引入固態(tài)電解質(zhì)，采用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池易燃、易爆的有機電解液和隔膜。負極材料將從石墨，向新型硅基負極、含鋰負極，再向金屬鋰負極升級。正極從高鎳三元，向高電壓高鎳三元、超高鎳三元，再向尖晶石鎳錳酸鋰、層狀富鋰基等新型正極材料迭代。隔膜從傳統(tǒng)隔膜，向氧化物涂覆隔膜，再向取消隔膜升級。
03
固態(tài)電池市場格局
當前國內(nèi)外眾多企業(yè)涉足固態(tài)電池領(lǐng)域，包括車企、研發(fā)機構(gòu)、初創(chuàng)企業(yè)在內(nèi)的電池企業(yè)及中游材料企業(yè)均投入新技術(shù)研發(fā)布局。從全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局來看，中國參與的企業(yè)最多；其次是日本，技術(shù)實力最強；美國以一些初創(chuàng)企業(yè)為主；歐洲主要是車企和美國的初創(chuàng)企業(yè)合作；韓國企業(yè)不多，但也具備較強的實力。日本車企主導，研發(fā)布局最早，技術(shù)和專利全球領(lǐng)先。豐田是全球固態(tài)電池領(lǐng)域的先行者之一，專利布局領(lǐng)先。從技術(shù)路線來看，日本企業(yè)普遍押注電導率最高的硫化物電解質(zhì)。韓國廠商自主研發(fā)與外部合作并行，在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局集中在LG、SKOn和三星SDI三大電池企業(yè)。美國初創(chuàng)企業(yè)全路線布局，多獲車企注資。國內(nèi)依托院?？蒲谐晒钠髽I(yè)走在前列，傳統(tǒng)電池廠以技術(shù)儲備為主。國內(nèi)領(lǐng)跑固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)以具院校研發(fā)背景的新興企業(yè)為主，典型代表有清華大學南策文院士團隊創(chuàng)辦的清陶能源、依托中科院物理所成立的衛(wèi)藍新能源等。傳統(tǒng)電池廠在固態(tài)電池方面多有技術(shù)儲備與專利布局，但在產(chǎn)業(yè)化推進上相對保守。技術(shù)路線方面來看，國內(nèi)企業(yè)多數(shù)選擇氧化物技術(shù)路線，目前研發(fā)的氧化物固態(tài)電池主要為固液混合方向。衛(wèi)藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰電、輝能科技等國內(nèi)多家固態(tài)電池公司都是選擇以氧化物材料為基礎(chǔ)的固液混合技術(shù)路線。國內(nèi)初創(chuàng)公司以衛(wèi)藍新能源、清陶能源，恩能動力為代表，傳統(tǒng)鋰電巨頭以寧德時代、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、億緯鋰能、蜂巢能源、國軒高科、中創(chuàng)新航為代表均加快固態(tài)電池研發(fā)進度。國內(nèi)部分代表企業(yè)固態(tài)電池布局：固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)前景吸引眾多資本加入，同時也加速了量產(chǎn)項目落地。據(jù)GGII不完全統(tǒng)計，2023年，國內(nèi)共有15個固態(tài)電池項目擴產(chǎn)（包括公告、簽約、開工等），公布投資總額超千億元，其中百億項目有8個，占比超一半。2023年中國固態(tài)電池百億擴產(chǎn)項目：
國內(nèi)各大整車廠也加速擁抱固態(tài)電池，與新興企業(yè)積極合作，推進裝車驗證與產(chǎn)線建設(shè)。2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進展，尤其是國內(nèi)企業(yè)在半固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)進步和成本降低均大幅超預期。2022-2023年，衛(wèi)藍新能源、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源等企業(yè)相繼量產(chǎn)半固態(tài)電池，并實現(xiàn)了動力電池裝車。2023年，蔚來ES6、ET7、東風E70、嵐圖追風、賽力斯SERES5等車型已搭載半固態(tài)電池。目前，蔚來、上汽等均提出2024年量產(chǎn)半固態(tài)電池車型，廣汽、長安等均提出2025-2026年量產(chǎn)半固態(tài)電池車型。2024年3月25日上汽智己汽車透露行業(yè)首個準900V超快充固態(tài)電池即將于智己L6量產(chǎn)上車。作為上汽集團高端智能化電動品牌，智己 L6 此次固態(tài)電池供應(yīng)商為清陶能源。目前，上汽 與清陶能源共同研發(fā)的第一代固態(tài)電池也已開始排產(chǎn)。上汽集團計劃2025年實現(xiàn)全固態(tài)量產(chǎn)落地裝車。部分車企半固態(tài)/固態(tài)電池車型量產(chǎn)進展：
海外企業(yè)多直接布局全固態(tài)電池產(chǎn)品，包括豐田、本田、大眾、寶馬、福特在內(nèi)的國際車企均計劃在2025～2030年間推出搭載全固態(tài)電池的電動車型量產(chǎn)上市。據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，2023年固液混合電池（半固態(tài)電池）實現(xiàn)裝車量約798MWh。2024年開始，有望看到固態(tài)電池在車端應(yīng)用的更多進展，如清陶能源和上汽合作的第二代半固態(tài)電池將于24年量產(chǎn)上車；2027年推出全固態(tài)電池，實現(xiàn)10萬輛級量產(chǎn)裝車。
我國近幾年不斷推出政策鼓勵固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新，助力產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?！?030年前碳達峰行動方案》《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》《關(guān)于完整準確全面貫徹發(fā)展理念做好碳達峰中和工作的意見》等產(chǎn)業(yè)政策為固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的前景。固態(tài)電池高速發(fā)展，但值得注意的是，固態(tài)電池技術(shù)難點猶存，包括固固界面接觸較差造成的循環(huán)壽命差、倍率性能較差，產(chǎn)業(yè)化初期成本高，產(chǎn)業(yè)瓶頸還有待攻克。固態(tài)電池界面問題：
數(shù)據(jù)來源：Zahra Moradi等隨著未來技術(shù)的不斷突破疊加規(guī)模化后降本，以及電池企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃落地和更多車企車型的裝車應(yīng)用，長遠來看，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進程有望提速并迎來廣闊發(fā)展空間。
