從鋰電池發(fā)展趨勢來看，固態(tài)電池被認(rèn)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(jī)械強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
2023半固態(tài)電池率先在國內(nèi)落地并實(shí)現(xiàn)小批量裝車，能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，全固態(tài)電池最早有望2025年開始量產(chǎn)。當(dāng)前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程全面提速，未來幾年有望持續(xù)保持高景氣度。
鋰電池技術(shù)發(fā)展趨勢：
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》
1、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。
鋰電池發(fā)展路線：
資料來源：徐小明.第十四屆中國汽車藍(lán)皮書論壇主題報(bào)告.2022
液態(tài)電池多采用有機(jī)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(rèn)為全固態(tài)電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化節(jié)點(diǎn)在2030年左右。
在全固態(tài)電池正式進(jìn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地。
當(dāng)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(shí)現(xiàn)裝車應(yīng)用進(jìn)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
2、固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/span>
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(fù)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(dòng)力、消費(fèi)、儲(chǔ)能等各領(lǐng)域應(yīng)用場景。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈：
資料來源：各公司官方資料、東吳證券、行行查
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(jí)。
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(fù)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(jī)電解液和隔膜。
負(fù)極材料將從石墨，向新型硅基負(fù)極、含鋰負(fù)極，再向金屬鋰負(fù)極升級(jí)。
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(jí)。
固態(tài)電池材料正負(fù)極材料變化：
資料來源：《Solid-State Battery Roadmap 2035+》，浙商證券
輝能科技宣布已經(jīng)成立了自己的固態(tài)鋰陶瓷電池工廠，產(chǎn)能預(yù)計(jì)2Gwh，也就是可以供貨給2600輛電動(dòng)車。確實(shí)，2600輛電動(dòng)車的量完全不夠支撐現(xiàn)在社會(huì)已有的電動(dòng)車數(shù)量，那么是什么原因?qū)е鹿虘B(tài)電池量產(chǎn)困難呢？要解決這個(gè)困惑，首先就得了解固態(tài)電池的電池材料構(gòu)成。先說明一下，現(xiàn)在市場有固態(tài)電池和半固態(tài)電池，咱們這里就討論全固態(tài)電池（簡稱固態(tài)電池）。
全固態(tài)電池是由正極材料、負(fù)極材料和固態(tài)電解質(zhì)構(gòu)成的。
正極材料
全固態(tài)電池可以兼容當(dāng)前的正極材料（磷酸鐵鋰、三元材料等）體系，不過當(dāng)前體系用的正極材料很難有進(jìn)一步的密度提升，于是，正極材料需要升級(jí)成更高容量才能進(jìn)一步提升固態(tài)電池能量密度。
那么哪些正極材料才有更高容量呢？
比如三元正極材料中的鎳，較高的鎳含量可以提供更多的鋰離子嵌入和脫出的位置，從而增加電池的容量。
目前，固態(tài)電池正極開發(fā)主要是高鎳三元正極（主流）、鎳錳酸鋰和富鋰錳基等。
相關(guān)廠商：
容百科技
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2022年5月到2027年4月，衛(wèi)藍(lán)新能源選擇容百科技為其高鎳三元正極第一供應(yīng)商 |
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2022年-2025年期間，清陶能源采購公司不少于3萬噸固態(tài)電池正極材料 |
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負(fù)極材料
終極發(fā)展是金屬鋰，由于金屬鋰的電化學(xué)活性高，容易和部分電解質(zhì)體系發(fā)生反應(yīng)從而影響負(fù)極和電解質(zhì)的利用率等，短期主要解決方案是硅基負(fù)極。
相關(guān)廠商：
貝特瑞
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2020年完成硅基負(fù)極材料中試線建設(shè)，目前部分產(chǎn)品向客戶進(jìn)行送樣測試 |
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2022年硅基負(fù)極材料已獲得部分客戶認(rèn)證通過 |
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公司在硅基負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)等積極布局產(chǎn)品及產(chǎn)能 |
固態(tài)電解質(zhì)
主要分三種：聚合物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)和硫化物電解質(zhì)。
聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率低，能量密度低（300wh/kg），和目前鋰電池制造過程相似，成本（0.58元/wh）；
氧化物電解質(zhì)綜合性能好，是國內(nèi)主流路線，密度（350wh/kg），成本（1.23元/wh）；
硫化物電解質(zhì)導(dǎo)電率最佳，但是制作過程容易產(chǎn)生有毒氣體硫化氫，目前主要是日韓在研發(fā)，密度（350wh/kg），成本（1.34元/wh）。
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量產(chǎn)；客戶是衛(wèi)藍(lán)新能源 |
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預(yù)計(jì)2024年批量供應(yīng) |
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氧化物+聚合氧化物；氧化物L(fēng)LZTO/LLZO |
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氧化物L(fēng)LZTO/LLZO；氧化物L(fēng)ATP；硫化物 |
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氧化物L(fēng)ATP/LLZO；聚合物固態(tài)電解質(zhì) |
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注：LLZTO 和 LLZO 都是石榴石型固態(tài)電解質(zhì)，具有較高的離子電導(dǎo)率和良好的熱穩(wěn)定。LATP 作為磷酸鹽固態(tài)電解質(zhì)，也具有一定的優(yōu)勢，例如與正極和負(fù)極材料的兼容性較好。區(qū)別在于化學(xué)組成也就是原材料不同。
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