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川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 1/19 固 态电 池：产 业化 提速，未来 可期 固 态 电池 是指 采 用固 态电 解 质的 锂离 子 电池。与 传 统液 态锂 电 池相 比，全 固态 电池 在安 全 性方 面更 加 优秀。固 态 电池 使用 的 固态 电解 质 具有 不易 燃、耐 高温、无腐 蚀、不挥 发 的特 性，使 得电 池对 温 度的 敏感 性 降低。固 态 电解 质是 固 态电 池的 核 心，电解 质材 料 的选 择，与 电池 的各 项 性能 参数，如功 率密 度、循 环稳 定 性、安全 性 能、高低 温性 能 以及 使用 寿 命息 息相 关。由 于固 态 电池 采用 全 新固 态电 解 质取 代当 前 有机 电解 液和 隔 膜，具有 高 安全 性、高 体积 能量 密 度，同时 与 不同 新型 高 比能 电极 体 系（如锂 硫体系、金属-空气体系等）具有广泛适配性，可进一步提升质量能量密度，从而有望成为下一代动力电池的终极解决方案，引起广泛关注。新 能源 汽车拉 动固 态电池 需求 固 态 电池 的技 术 发展 采用 逐 步转 化策 略，液 态电 解 质含 量逐 步 下降，全 固 态电 池是 最终形态。依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类，其中 半 固态、准 固 态和 全固 态 三种 统称 为 固态 电池。另外，固 态 电池 还可 以 按照 正极 材料 的 不同，分 为 固态 锂离 子 电池 与固 态 锂金 属电 池，其 中固 态 锂离 子电 池 沿用 当前 锂离 子 电池 材料 体 系，使用 石 墨或 硅碳 材 料作 为负 极、使 用复 合 材料 作为 正 极，而固 态锂 金 属 电池 则 以金 属 锂为 负 极。根据 EVTank 的 预 测，至 2030 年全球 固 态 电池 渗 透率 有 望 达 到 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%。各 方发 力推进 固态 电池产 业化 提速 科 研 团队 不断 投 入对 固态 电 池的 研究，通过 与企 业 合作 或自 主 创业 的方 式 推动 固态 电池 的 产业 化进 程。国 内锂 电 池产 业的 优 秀企 业也 纷 纷进 行自 主 研发，推 动 固态 电池 产业化，赣锋锂业与许晓雄合作,上海洗霸与张涛合作等，而陈立泉与李泓团队自主创立 了 卫蓝 新能 源，南 策文 团 队创 立了 清 陶能 源。国 内企 业进 入 固态 电池 行 业，主要 分为 三 种：将固 态 电池 的研 发 与产 业化 作 为主 营业 务 的企 业，比 如卫 蓝新 能 源、清陶 能源 等；传 统锂 离 子电 池企 业 进军 固态 电 池相 关业 务，比 如赣 锋 锂业、比 亚 迪、宁德 时代 等；主 营业 务 非电 池相 关，转 型进 入 固态 电池 行 业，比如 上 海洗 霸、金 龙羽、高 乐股份等。风 险提 示：技 术进 步不及 预期，下游 需求 不及预 期，市场竞 争加 剧。产业化 提速，未来可期 固态 电池 深 度报 告 所 属部门：行业公司部 分 析师：孙 灿 报 告类别：行业研究报告 执 业证书：S1100517100001 报 告时间：2022 年 3 月 30 日 联 系方式：S 北 京：东城区建国门内大街 28 号民生金融 中心 A 座 6 层，100005 上 海：陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼，200120 深 圳：福田区福华一路 6 号免税商务大厦 32 层，518000 成 都：高新区交子大道 177 号中海国际中 心 B 座 17 楼，610041 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 2/19 正文 目录 一、固态电池：下一代高性能电池的主流技术路线.4 1.1.固态电池基本原理介绍.4 1.2.固态电池技术发展路径.5 1.3.固态锂离子电池与液态锂离子电池的比较.10 二、新能源汽车销量拉动固态电池需求.11 2.1 新能源汽车市场空间广阔，锂电池增长迅速.11 2.2 固态电池渗透率有望持续提升.11 三、固态电池行业竞争格局和重点公司介绍.12 3.1 电池端传统企业与新兴企业同台竞技.12 3.2 重点公司介绍.13 风险提示.17 相关报告.17 0YBYvMrMnOoPtNsRmRtMnMaQcMaQmOmMpNtQjMrRrNlOnNqO6MpPzRNZoNsOvPmRtN 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 3/19 图 表目 录 图 1：固态电池与传统电池基本原理.4 图 2：固态电池的分类.6 图 3：固态电池技术发展路线.7 图 4：我国新能源汽车销量预估（单位：万辆）.11 图 5：固态电池市场空间预估（单位：GWH，%）.12 图 6：近年来国内固态电池相关专利情况.12 表格 1.固态电池与液态电池的优劣性对比.5 表格 2.主要电解质性能对比.8 表格 3.固态锂离子电池与液体锂离子电池比较.10 表格 4.国内主要固态电池企业情况.13 表格 5.主要公司估值情况.16 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 4/19 一、固态电池：下 一代 高 性 能 电 池 的主 流 技 术 路 线 1.1.固态 电 池基本 原理 介绍 固 态 电 池 是 指 采 用 固 态 电 解 质 的 锂 离 子 电 池。与 传 统 液 态 锂 电 池 相 比，全 固 态 电 池 在安 全 性 方 面 更 加 优 秀。固 态 电 池 使 用 的 固 态 电 解 质 具 有 不 易 燃、耐 高 温、无 腐 蚀、不挥 发 的 特 性，使 得 电 池 对 温 度 的 敏 感 性 降 低。固 态 电 解 质 是 固 态 电 池 的 核 心，电 解 质材 料 的 选 择，与 电 池 的 各 项 性 能 参 数，如 功 率 密 度、循 环 稳 定 性、安 全 性 能、高 低 温性 能 以 及 使 用 寿 命 息 息 相 关。由于固 态 电 池 采 用 全 新 固 态 电 解 质 取 代 当 前 有 机 电 解 液和 隔 膜，具 有 高 安 全 性、高 体 积 能 量 密 度，同 时 与 不 同 新 型 高 比 能 电 极 体 系（如 锂 硫体系、金属-空气 体 系等）具 有 广 泛 适配 性，可 进 一 步 提 升 质量 能 量密 度，从 而 有望成为下一代动力电池 的终极解决方案，引起 广泛关注。图 1：固态电池与传统电池 基本原理 图 1：固态电 池与传 统电池基 本原理 资料来源：伊维 智库，iFinD，川财证券研 究所 固 态 电 池 和 液 态 锂 电 池 最 大 的 不 同 在 于，固 态 电 池 中 固 态 电 解 质 替 代 了 原 本 的 液 态 电解质和隔膜。固态电池潜力巨大，有望明显提升电池的安全性、单体能量密度和寿命，因此，固态电池成为 相关企业的重点布局方向。传 统 锂 离 子 电 池 采 用 有 机 液 体 电 解 液，在 过 度 充 电、内 部 短 路 等 异 常 的 情 况 下，电 池容 易 发 热，造 成 电 解 液 气 胀、自 燃 甚 至 爆 炸，存 在 严 重 的 安 全 隐 患。而 很 多 无 机 固 态电 解 质 材 料 不 可 燃、无 腐 蚀、不 挥 发、不 存 在 漏 液 问 题，聚 合 物 固 体 电 解 质 相 比 于 含有可燃溶剂的液态电解液，电池安全性也大幅提高。固态锂电池负极可采用 金属锂，电池能量密度 有望达到 300 400Wh/kg 甚至更高；其电化学稳定窗口可达 5V 以上，可匹配高电压电极材料，进一步提升质量能量密度；没有 液 态 电 解 质 和 隔 膜，减 轻 电 池 重 量，压 缩 电 池 内 部 空 间，提 高 体 积 能 量 密 度；安 全 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 5/19 性提高，电池外壳及冷却系统模块得到简化，提高系统能量密度。固态电池 有 望 避 免 液态电 解 质 在 充 放 电 过 程中持 续 形 成 和 生 长 SEI 膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题，大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命。固 态 锂 电 池 针 刺 和 高 温 稳 定 性 极 好，如 全 部 采 用 无 机 固 体 电 解 质，最 高 操 作 温 度 有 望达到300，从而避免正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。固态电池 无 需 封 装 液 体，支 持 串 行 叠 加 排 列 和 双 极 机 构，可 减 少 电 池 组 中 无 效 空 间，提高生产效率。全 固 态 锂 电 池 可 以 制 备 成 薄 膜 电 池 和 柔 性 电 池，相 对 于 柔 性 液 态 电 解 质 锂 电 池，封 装更为容易、安全，未来可应用于智能穿戴和可植入式医疗设备等。表格 1.固态电池与液态电池的优劣性对比 对比 液态电池 固态电池 优点 电 级与电 解液接 触界面 良好 充 放电过 程电极 膨胀可 控 单 位面积 导电率 高 工 业化程 度较高 电 压较高 可匹配 高压材 料 运 行过程 只传输 锂离子 热 稳定性 好 能 量密度 高 缺点 电 解液易 挥发燃 烧，热 稳定性 差 依 赖隔膜 保护电 池 锂 离子与 电子同 时传导 界 面副反 应持续 时间长 界 面电阻 高，热 稳定性 差 离 子电导 率低，比功率 密度较 差 成 本较高 循 环过程 物理接 触较差 资料来源：全固态 锂电池 技术的 研究现状 与展望，iFinD，川财证 券研究所 1.2.固态电 池技术发展路径 固 态 电 池 的 技 术 发 展 采 用 逐 步 转 化 策 略，液 态 电 解 质 含 量 逐 步 下 降，全 固 态 电 池 是 最终形态。依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类，其中 半 固 态、准 固 态 和 全 固 态 三 种 统 称 为 固 态 电 池。另 外，固 态 电 池 还 可 以 按 照 正 极 材料 的 不 同，分 为 固 态 锂 离 子 电 池 与 固 态 锂 金 属 电 池，其 中 固 态 锂 离 子 电 池 沿 用 当 前 锂离 子 电 池 材 料 体 系，使 用 石 墨 或 硅 碳 材 料 作 为 负 极、使 用 复 合 材 料 作 为 正 极，而 固 态锂金属电池则以金属锂为负极。川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 6/19 图 2：固态电池的分类 图 2：固态电 池的分 类 资料来源：iFinD，川财证 券研究 所 半 固 态 锂 电 池 将 部 分 液 态 电 解 质 替 换 成 固 态 电 解 质，有 效 提 升 了 电 池 的 能 量 密 度。一般 来 说，在 电 池 电 芯 中，电 解 质 质 量 或 体 积 的 一 半 为 液 体，一 半 为 固 体；或 者 电 芯 中电极一端为全固态，一端为液态。准 固 态 锂 电 池 的 电 解 质 中，同 时 含 有 固 体 和 液 体 电 解 质，但 是 固 体 电 解 质 的 质 量 或 体积大于液体电解质。固态锂电 池的电解质中含有较高比例的固体电解质，同时具有少量的液体电解。全 固 态 锂 电 池 中 不 含 有 任 何 液 体 成 分，是 一 种 使 用 固 体 电 极 材 料 和 固 体 电 解 质 材 料 的锂电池，全 固 态 锂 电 池 能 大 幅 度 提 高 电 池 高 安 全 性 和 高 比 能 量，在 温 度 适 应 性 等 各 个方面也具有一定的潜在优势。川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 7/19 图 3：固态电池技术发展路线 图 3：固态电 池技术 发展路线 资料来源：固态电 池的开 发现状 及应用思 考，iFinD，川财证 券研 究所 电解质材料 电 解 质 材 料 的 性 能 很 大 程 度 上 决 定 了 电 池 的 功 率 密 度、循 环 稳 定 性、安 全 性 能、高 低温 性 能 及 使 用 寿 命。固 态 电 解 质 具 有 不 易 燃、耐 高 温、无 腐 蚀、不 挥 发 等 特 点，能 大幅 度 提 高 电 池 的热 稳 定性 和 安 全 性。一般 来 说，理 想 的 电 解 质应 满 足以 下 要 求：具有较高的室温电导率，以提高电池的功率性、可靠性和安全性；锂离子能够通过电解质，而 电 子 无 法 通 过；电 解 质 在 最 正 电 位 与 最 负 电 位 之 间 稳 定 存 在，电 化 学 窗 口 应 尽 可 能宽；和 电 极 材 料 相 容，不 与 电 极 材 料 发 生 反 应；热 稳 定 性 好，耐 潮 湿 环 境，机 械 性 能优良；原材料易得，合成工艺简单，成本低，环境友好。对 于 固 态 电 池 来 说，其 电 池 正 极 的 材 料 与 路 线 和 液 态 锂 电 池 并 没 有 很 大 的 区 别，按照电 解 质 不 同，固 态 电 池 路 径 可 分 为 三 类：聚 合 物、氧 化 物、硫 化 物，三 大 体 系 各 有 优劣。聚合物固体电解质 聚合物固态电解质，由 聚 合 物 基 体(如 聚 酯、聚 酶 和 聚 胺 等)和 锂 盐 构 成，因 其 质 量 较轻、黏 弹 性 好、机 械 加 工 性 能 优 良 等 特 点 而 受 到 了 广 泛 的 关 注。发 展 至 今，常 见 的 聚合物固态电解质 包 括 聚 环 氧 乙 烷、聚 丙 烯 腈、聚 偏 氟 乙 烯、聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯、聚 环氧丙烷、聚偏氯乙烯以及单离子聚合物电解质等其它体系。目前，主流的 聚 合 物 基 体 仍 为 最 早 被 提 出 的 聚 环 氧 乙 烷 及 其 衍 生 物，重 要得益于聚环氧乙烷 对 金 属 锂 稳 定 并 且 可 以 更 好 地 解 离 锂 盐。然 而，由 于 固 态 聚 合 物 电 解 质 中 离 子传 输 重 要 发 生 在 无 定 形 区，而 室 温 条 件 下 未 经 改 性 的 聚 环 氧 乙 烷 结 晶 度 高，导 致 离 子电导率较低，严重影响大电流充放电能力。技术上可以通过降低聚 环 氧 乙 烷 结 晶 度 的 方 法 提 高 链 段 的 运 动 能 力，从 而 提 高 体 系 的电 导 率，其 中 最 为 简 单 有 效 的 方 法 是 对 聚 合 物 基 体 进 行 无 机 粒 子 杂 化 处 理。目 前 研 究 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 8/19 较多的无机填料包括 MgO、Al2O3、SiO2 等金属氧化物纳米颗粒以及沸石、蒙脱土等，这 些 无 机 粒 子 的 加 入 扰 乱 了 基 体 中 聚 合 物 链 段 的 有 序 性，降 低 了 其 结 晶 度，聚 合 物、锂盐 以 及 无 机 粒 子 之 间 出 现 的 相 互 用 途 新 增 了 锂 离 子 传 输 通 道，提 高 电 导 率 和 离 子 迁移数。无机填料还可以起到吸附复合电解质中的痕量杂质、提高力学性能的用途。氧化物固态电解质 按照物质结构可以将氧化物固态电解质分为晶态和玻璃态(非晶态)两类，其中晶态电解质包括钙钛矿型、NASICON 型、LISICON 型 以及石榴石型等，玻璃态氧化物电解质的研究热点是用在薄膜电池中的 LiPON 型电解质。氧 化 物 晶 态 固 体 电 解 质 化 学 稳 定 性 高，可 以 在 大 气 环 境 下 稳 定 存 在，有 利 于 全 固 态 电池 的 规 模 化 生 产，目 前 的 研 究 热 点 在 于 提 高 室 温 离 子 电 导 率 及 其 和 电 极 的 相容性两方面。目 前 改 善 电 导 率 的 方 法 重 要 是 元 素 替 换 和 异 价 元 素 掺 杂。另 外 和 电 极 的 相 容 性 也是制约其应用的重要问题。LiPON 型电解质具有优秀的综合性能，热稳定性较好，并且和正极以及金属锂、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 含量的新增可以提高离子电导率。普遍认为，LiPON 是全固态薄膜电池的标准电解质材料，并且已经得到了商业化应用。硫化物固态电解质 硫 化 物 固 体 电 解 质，由 氧 化 物 固 体 电 解 质 衍 生 而 来，电 解 质 的 氧 化 物 机 体 中 氧 元 素 被硫元素所取代,硫化物晶态固体电解质最为典型的是 Thio-LISICON。硫化物玻璃固体电解质通常由 P2S5、SiS2、B2S3 等网络形成体以及网络改性体 Li2S 组成，体系主要包括 Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3。组成变化范围宽，室温离子电导率高，同时具有 热 稳 定 高、安 全 性 能 好、电 化 学 稳 定 窗 口 宽 的 特 点，在 高 功 率 以 及 高 低 温 固 态 电 池方面优势突出，是具备潜力的固态电池电解质材料。表格 2.主要电解质性能对比 指标 聚 合 物 固态 电 解质 氧 化 物 固态 电 解质 硫 化 物 固态 电 解质 优点 灵 活性好 易 大规模 制备薄 膜 剪 切模量 低 不 与锂金 属反应 化 学、电 化学稳 定性高 机 械性能 好 电 化学氧 化电位 高 电 导率高 机 械性能 好 晶 界阻抗 低 缺点 离 子电导 率低 氧 化电压 低（4V）界 面接触 差 易 氧化 水 汽敏感 资料来源：，iFinD，川财证券 研究 所 正极材料 全固态电池正极一般采用复合电极，除了电极活性物质外还包括固态电解质和导电剂，在电极中起到传输离子和电子的用途。LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4 等氧化物正极在全固 态 电 池 中 应 用 较 为 普 遍。当 电 解 质 为 硫 化 物 时，由 于 化 学 势 相 差 较 大，氧 化 物 正 极对 Li+的吸引大大强于硫化物电解质，造成 Li+大量移向正极，界面电解质处贫锂。若 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 9/19 氧化物正极是离子导体，则正极处也同样会形成空间电荷层，但假如正极为混合导体，氧化物处 Li+浓度被电子导电稀释，空间电荷层消失，此时硫化物电解质处的 Li+再次移 向 正 极，电 解 质 处 的 空 间 电 荷 层 进 一 步 增 大，由 此 出 现 影 响 电 池 性 能 的 非 常 大 的 界面阻抗。在 正 极 和 电 解 质 之 间 新 增 只 有 离 子 导 电 氧 化 物 层，可 以 有 效 抑 制 空 间 电 荷 层 的 出 现，降 低 界 面 阻 抗。此 外，提 高 正 极 材 料 自 身 的 离 子 电 导 率，可 以 达 到 优 化 电 池 性 能、提高能量密度的目的。为 了 进 一 步 提 高 全 固 态 电 池 的 能 量 密 度 及 电 化 学 性 能，人 们 也 在 积 极 研 究 和 开 发 新 型高能量正极，重要包括高容量的三元正极材料和 5V 高电压材料等。三元材料 均具有层状结构，且理论比容量高。除 了 氧 化 物 正 极，硫 化 物 正 极 也 是 全 固 态 电 池 正 极 材 料 一 个 重 要 组 成 部 分，这 类 材 料普 遍 具 有 高 的 理 论 比 容 量，比 氧 化 物 正 极 高 出 几 倍 甚 至 一 个 数 量 级，和 导 电 性 良 好 的硫 化 物 固 态 电 解 质 匹 配 时，由 于 化 学 势 相 近，不 会 造 成 严 重 的 空 间 电 荷 层 效 应，得 到的 全 固 态 电 池 有 望 实 现 高 容 量 和 长 寿 命 的 实 周 要 求。然 而，硫 化 物 正 极 和 电 解 质 的 固固界面仍存在接触不良、阻抗高、无法充放电等问题。负极材料 金属 锂 负极材料 因 其 高 容 量 和 低 电 位 的 优 点 成 为 全 固 态 电 池 最 重 要 的 负 极 材 料 之 一，然而金属 锂 在 循环 过 程中 会 有 锂 枝 晶 的出 现，不 但 会 使 可 供 嵌/脱 的锂 量 减 少，更 严 重的 是 会 造 成 短 路 等 安 全 问 题。另 外，金 属 锂 十 分 活 泼，容 易 和 空 气 中 的 氧 气 和 水 分 等发 生 反 应，并 且 金 属 锂 不 能 耐 高 温，给 电 池 的 组 装 和 应 用 带 来 困 难。加 入 其 它 金 属 和锂组成合金是解决上述问题的重要方法之一，这些合金材料一般都具有高的理论容量，并 且 金 属 锂 的 活 性 因 其 它 金 属 的 加 入 而 降 低，可 以 有 效 控 制 锂 枝 晶 的 生 成 和 电 化 学 副反 应 的 发 生，从 而 促 进 了 界 面 稳 定 性。然 而，锂 合 金 负 极 存 在 着 一 些 明 显 的 缺 陷，重要是在循环过程中电极体积变化大，严重时会导致电极粉化失效，循环性能大幅下降，同 时，由 于 锂 仍 然 是 电 极 活 性 物 质，所 以 相 应 的 安 全 隐 患 仍 存 在。目 前，可 以 改 善 这些 问 题 的 方 法 重要 包 括合 成 新 型 合 金 材料、制备 超 细 纳 米 合 金和 复 合合 金 体 系(如活性/非活性、活性/洁性、碳基复合以及多孔结构)等。碳 组 的 碳 基、硅 基 和 锡 基 材 料 是 全 固 态 电 池 另 一 类 重 要 的 负 极 材 料。碳 基 以 石 墨 类 材料 为 典 型 代 表，石 墨 碳 具 有 适 合 于 锂 离 子 嵌 入 和 脱 出 的 层 状 结 构，具 有 良 好 的 电 压 平台，充放电效率在 90%以上，然而理论容量较低是这类材料最大的不足，并且目前实际应 用 己 经 基 本 达 到 理 论 极 限，无 法 满 足 高 能 量 密 度 的 需 求。最 近，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。氧 化 物 负 极 材 料 包 括 金 属 氧 化 物、金 属 基 复 合 氧 化 物 和 其 他 氧 化 物。这 些 氧 化 物 均 具有 较 高 的 理 论 比 容 量，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，造 成 电 池 的 失 效，通 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 10/19 过和碳基材料的复合可以改善这一问题。1.3.固态锂 离子电池与液态锂 离子 电池的比较 固态电池的具备 两 大 优 势：较 高 的 能 量 密 度 与较 高 的安全性。全 固 态 电 池 电 化 学 窗 口可达 5V 以上，高于液 态锂电池，可以匹配高能正极和金属锂负极，大幅提升理论能量密 度。此 外，固 态 电 池 可 简 化 封 装、冷 却 系 统，在 有 限 空 间 进 一 步 缩 减 电 池 重 量，体积能量密度较液态锂电池石墨负极 可以提升 70%以上。固态电池将液态电解质替换为固态电解质，大 大 降 低 了 电 池 热 失 控 的 风 险。热 稳 定 性 通 常 指 聚 合 物 抵 抗 热 分 解 的 能 力，不同成分的固态电解质耐热极限差异较大，但均显著高于液态电池不超过 60 度的最高工 作 温 度。半 固 态、准 固 态 电 池 仍 存 在 一 定 的 可 燃 风 险，但 安 全 性 优 于液态锂电池。很多无机固体电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发且不存在漏液问题。表格 3.固态锂离子电池与液体锂离子电池比较 固 态 锂 离子 电 池 液 态 锂 离子 电 池 电 池组成 正 极、负 极、电 解质、集流器 等 正 极、负 极、电 解液、隔膜、集流器 等 电 解质 无 机电解 质：LiPON、Thio-LISICON、LAPT 等 聚 合物电 解质：PEO 等 LiPF6、PVDF-HFP、EC-DMC 等 优点 能 量密度 高 电 化学窗 口可达 5V 以上，可 匹配高 电压材料 只 传输锂 离子，不传导 电子 热 稳定性 好 工 业化、自动化 程度较 高 电 极与电 解液的 界面接 触好 充 放电循 环过程 重电极 膨胀相 对可控 单 位面积 的导电 率较高 缺点 界 面电阻 高，与 空气稳 定性差 单 位面积 离子电 导率较 低，常 温下比 功率 密度较 差 成 本高 循 环过程 中物理 接触变 差 有 机电解 液易挥 发易燃 烧，电 池体系 的热 稳定性 差 依 赖形成 的 SEI 膜保护 电池 锂 离子与 电子可 能同时 传导 持 续的界 面副反 应 资料来源：，iFinD，川财证券 研究 所 全固态电池的投用尚需时日，半固态电池是由液态电池向全固态电池过渡的中间方案。全 固 态 电 池 具 有 能 量 密 度 高、安 全 性 能 好 的 优 势，但 是 现 在 实 施 全 固 态 电 池 会 遇 到 很大 的 阻 碍，主 要包 括 以下 三 个 方 面：固-固 界面 接 触 导 致 电 池内 阻 较大；离 子 电 导 率 不高，现有的固态电解 质 导电率相较液态电解 质 低 1-2 个 数 量 级；全固 态 电 解 质 成 本 较高。半 固 态 电 池 是 向 全 固 态 电 池 过 渡 的 中 间 方 案，半 固 态 电 池 保 留 一 定 量 电 解 液，循环 性 能 及 倍 率 性 能 优 于 全 固 态 电 池，半 固 态 电 池 电 极 材 料 浸 润 在 电 解 液 中，可 以 改 善固 态 电 池 导 电 率 低 的 问 题，半 固 态 电 池 目 前 成 本 比 传 统 锂 电 池 略 高，相 较 全 固 态 电 池处于较低位置。对 比 具 有 相 似 能 量 密 度 的 固 态 电 芯 和 液 态 电 芯，硫 化 物 全 固 态 电 池 的成本约为 40 元/Wh，远 远 高 于 液 态 电 池。全固 态 电 池 的 高 成 本 主要源 于 价 格 比 较 高 昂的固态电解质，占比 98%左右，要实现固态电池商业化，还需要优化工艺，提高电解质空气稳定性，开发新体系。川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 11/19 二、新 能 源 汽 车 销 量拉 动 固 态 电 池 需求 2.1 新能源汽车 市场空间广阔，锂电池增长迅速 根据中国汽车工业协会的统计，预估 2025 年我国新能源汽车销量有望达到 1300 万辆的 水 平，行 业 渗 透 率 达 到 50%，近 五 年 复 合 增 长 率 为 59%。根 据 GGII 的 统 计，预 计2022 年国内锂电池（包括动力电池、消费电池与储能电池）的装机数量有望达到475Gwh，同比 2021 年实现 50%以上的增长，预估 2025 年装机量有望达到 1118Gwh，近五年复合增长率为49.5%。图 4：我国新能源汽车销量预估（单位：万辆）图 4：我国新 能源汽 车销量预 估（单 位：万 辆）资料来源：中国 汽车工 业协会，iFinD，川财证 券研究 所 2.2 固态电池渗 透率有望 持续 提升 固 态 电 池 具 备 较 高 的 安 全 性 以 及 较 高 的 能 量 密 度，有 望 从 高 端 市 场 开 始 实现商业化，逐渐 应 用 于 电 动 汽 车、储 能、可 穿 戴 设 备、军 工 航 空 等 领 域。根据 EVTank 的预测，2025、2030 年，全球新能源汽车的销量将达到 2540 万辆，5210 万辆，2025、2030 年新 能 源 车 单 车 带 电 量 有 望 达 到 48、53KWh/辆，对 应 动 力 电 池 需 求 分 别 为 1220、2768GWh，假设 2023 年全球固态电池渗透率为 1%，根据 EVTank 的预测，至 2030 年全球固态电池渗透率有望达到 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%。0 500 1000 1500 2000 2021A 2022A 2023E 2024E 2025E 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 12/19 图 5：固态电池市场空间预估（单位：GWh，%）图 5：固态电 池市场 空间预估（单位：GWh，%）资料来源：EVTank，iFinD,川财 证券研究 所 三、固态电池行 业 竞争 格 局 和 重 点 公司 介 绍 3.1 电池 端 传统 企业与新兴企 业同台竞技 近十年，国内关于固态电池的专利申请保持上升势头，从 2018 年的 114 项专利申请到2022 年的247 项专利申请，五年时间专利年申请数量增长了 116.67%。图 6：近年来国内固态电池相关专利情况 图 6：近年来 国内固 态电池相 关专利 情况 资料来源：国家 知识产 权局，iFinD,川财证 券研究 所 科研团队 不 断 投 入 对 固 态 电 池 的研究，通 过 与 企 业 合 作 或 自 主 创 业 的 方 式 推 动 固 态 电池 的 产 业 化 进 程。国 内 锂 电 池 产 业 的 优 秀 企 业 也 纷 纷 进 行 自 主 研 发，推 动 固 态 电 池 产业化，赣锋锂业 与 许 晓雄 合 作,上 海 洗霸 与 张涛 合 作 等，而 陈立 泉 与 李泓团队自主创立了卫蓝新能源，南 策 文 团 队 创 立 了 清 陶 能 源。国 内 企 业 进 入 固 态 电 池 行 业，主 要 分 为三 种：将 固 态 电 池 的 研 发 与 产 业 化 作 为 主 营 业 务 的 企 业，比 如 卫 蓝 新 能 源、清 陶 能 源0%2%4%6%8%10%12%0 50 100 150 200 250 300 2023E 2025E 2030E 固 态电池 需求 渗 透率 0 50 100 150 200 250 300 2018 2019 2020 2021 2022 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 13/19 等；传 统 锂 离 子 电 池 企 业 进 军 固 态 电 池 相 关 业 务，比 如 赣 锋 锂 业、比 亚 迪、宁 德 时 代等；主 营 业 务 非 电 池 相 关，转 型 进 入 固 态 电 池 行 业，比 如 上 海 洗 霸、金 龙 羽、高 乐 股份等。表格 4.国内主要固态电池企业 情况 企业 公司介绍 目前进展 赣 锋锂业 赣 锋锂电 是国内 最早从 事固态 电池产 业化 开发的 企业。目前公 司固态 电池氧 化物 体系和 硫化物 体系、半固态 和全固 态电 池的技 术都有 储备，其中半 固态电 池已 经进入 到了产 业化的 阶段。年产10GWh 新型 锂电池 及储能 总部项 目，项 目建 设内容 包括半 固态电 芯，计 划总投 资 50 亿 赣锋锂电控股，重庆市涪陵高新区建设年产24GWh 动 力 电 池 项 目，产 品 规 划 包 括 固 态 电池，计划 总投资 100 亿 重 庆两江 新区年 产 20GWh 新型 锂电池 研发及 生产基地项目，项目产品包括第二代固态锂电池，预计 将于 2023-2024 年投 产 2022 年 1 月，赣锋锂 业联合 东风汽 车公司 发布了50 台 E70 固态电 池示范 运营车 辆。上 海洗霸 公 司正在 开发新 一代低 成本氧 化物固 态电 解质材 料。嘉 定工厂 启动工 业化产 线首批 产品成 功产出。清 陶能源 公 司 在 国 内 率 先 量 产 了 基 于 氧 化 物 体 系的 固 态 电 池 产 品，并 构 建 了 完 备 的 自 主知 识产权 体系，能量密 度可达 400Wh/kg 以 上。公 司 第 二 代 产 品 正 在 小 试 阶 段，液 体含量 降低至 5%以下，能 量密度 达到400Wh/kg 500Wh/kg，成 本 相 比 液 态 锂电 池减少 20%，并预 计在 2024 年量产。宜 春 固 态 锂 电 池 产 业 化 项 目，计 划 总 投 资 55 亿 元，建 设年产 10GWh 固态锂 电池生 产基地。昆 山 清 陶 新 能 源 固 态 锂 电 池（10GWh）产 业 化项目 2023 年 2 月 与 成 都 郫 都 区 签 约 建 设 年 产 能15GWh 的 动力固 态电池 储能产 业基地 项目，总投资 100 亿 元，首 条生产线 设计产能 1GWh，预计 首批 半固态 电池将 在郫都 工厂正 式下线。卫 蓝新能 源 公 司采取 氧化物 路线，30Ah 固态锂 离子电 芯 标 称 电 压 3.7V，容量 30000mAH，能 量密度 270Wh/kg，最大持 续充电 电流60A，最 大 持 续 放 电 电 流 150A，循 环 寿命（1/3C,25）1500 次。北京卫蓝 100GWH 固 态 锂 电 池 项 目，山 东 淄博，总投 资 400 亿元。湖 州年产 20GWh 固态电 池项目 江 苏卫蓝 年产 1 亿 瓦时固态 电池，2020 年 7 月 投产 卫 蓝新能源 1GWh 生产 线，项 目预计 2022 年12 月底全 部竣工 并投入 使用 2022 年 11 月 22 日，卫蓝湖 州基地 第一颗 半固 态动力 电芯正 式下线 资料来源：公司 官网，iFinD，川财证券研 究所 3.2 重点公 司介绍 赣锋锂业（002460.SZ）赣锋锂业最初从事新 能 源上游的锂矿锂盐业 务，2014 年开始公司进军 动 力 电 池 行 业 下游，自 2016 年以来，赣锋锂业结合自身在电池产 业链中积累的各方面优势，斥巨资提前进行固态电池布局，2017 年 建 成 了 第 一 代固 态 锂 电 池 中 试 线，随后 不 断 加 注 固 态 电池的研发投产。公司利用自身优势，积极布局固态电池领域。固 态 电 池 业 务 上，公 司 与 中 科 院 宁 波 所 深 度 合 作，聘 请 许 晓 雄 博 士 为 公 司 董 事、首 席科学家，公 司 成 立 固 态 电 池 研 发 中 心，并 建 设 全 自 动 聚 合 物 锂 电 池 生 产 线，兼 顾 固 态 川 财证 券 研究 报告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 14/19 技术的研发和商业化。赣锋锂业第一代混合 固 液电解质电池产品采 用 NCM 三元正极材料体系，能量密度达 235-280Wh/kg；第二代固态锂电池采用高镍三 元正极、固态隔膜和含金属锂负极材料，能量密度已经超过 350Wh/kg，循环寿命接近 400 次，能量密度超过 420Wh/kg 的金属 锂负 极的固态电芯已在特殊领域开始应用。2022 年开始，公司加大了在 固态电池领域的投资：江西新余生产基地 2GWh 固态电池产能，重庆赣锋锂电科技有限公司年产 20GWh 新型锂电池研发及生产基地项目，2023 年 1 月，公司在东莞市投资建设年产10GWh 新型锂电池及储能总部项目，产品包括半固态电芯。公司与多家车企
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