2023半固态电池率先在中国落地,实现小批量装载

从锂电池的发展趋势来看，固态电池被认为是最具潜力的下一代锂电池技术。与传统液体电池相比，固体电池在能量密度和安全性方面具有明显的优势，具有较高的机械强度和稳定性。2023半固态电池率先在中国落地，实现小批量装载，最高能量密度可达500Wh/kg，预计2025年将开始量产全固态电池。目前，固态电池产业化进程全面加快，预计未来几年将继续保持高繁荣。01固态电池行业概览

固态电池是用固态电解质代替传统锂离子电池中电解质的新型电池。锂电池技术系统根据电解质的不同可分为：液态电解质电池、混合固液电解质电池（半固态电池）、固体电解质电池。液体电池多采用有机液体电解质，易燃易挥发，充电过多，内部短路易失控，自燃甚至爆炸，是液体电池安全风险的主要根源。固态电解质本身不可燃，热分解温度高，完全避免了电解质腐蚀、挥发、泄漏等问题，大大提高了安全性能。目前，全固态电池主要处于全球研发和试生产阶段。限制全固态电池产业化的主要局限性是材料技术和制备技术不够成熟，生产成本过高。在2030年左右，业界普遍认为全固态电池的大规模工业化节点。半固态电池是理想的过渡技术解决方案，直到全固态电池正式进入商业化阶段。与液体电池相比，半固体电池材料体系变化小，工艺设备与液体电池的重合度高。它可以继承现有的成熟产业链，预计将率先实现产业化。目前，国内许多企业选择半固态电池作为过渡产品。自2022年以来，国内企业率先将半固态方案作为过渡的中间路线，实现装载应用进入工业化阶段。半固态电池布局是国内主要企业：数据来源：GGII，公司官网，东方证券

固态电池产业链包括上游金属材料和矿产资源供应，中游电池材料包括正极、负极、固态电解质等关键材料，下游固态电池制造环节和电力、消费、储能等领域的应用场景。固态电池产业链：数据来源：公司官方数据、苏州证券、银行检查固态电池产业链与传统锂电池大致相似。最大的区别在于产业链中游原材料的迭代升级。产业链的关键变化环节是固态电解质＞新型负极＞新型正极。根据半固态到全固态的发展路径布局，主流厂商的核心变化是引入固态电解质，用固态电解质代替传统液态锂电池易燃易爆的有机电解质和隔膜。负极材料将从石墨升级为新型硅基负极和含锂负极，然后升级为金属锂负极。正极从高镍三元迭代到高电压高镍三元、超高镍三元，再迭代到尖晶石镍锰酸锂、层状富锂基等新型正极材料。隔膜从传统隔膜到氧化物涂层，再升级为取消隔膜。固态电解质

与液态锂离子电池相比，固态电池在材料端的核心变量是固态电解质。固态电解质作为固态电池的关键组成部分，其核心功能是为锂离子在正负极之间的传输提供通道，以提高电池的安全性能。由于仍有部分液体电解液，半固态电池保留了电解液、隔膜等结构。全固态电池离子传导介质和通道由传统电解质和隔膜转变为固态电解质，进一步简化了电池结构。聚合物氧化物电解质、硫化物电解质和聚合物电解质是固体电解质的主要技术路线。氧化物电导率适中，稳定性好。目前，研发验证进展迅速；硫化物电导率最高，长期发展潜力大，但稳定性差，成本高；聚合物性能上限低，电导率有限，但应用难度小，是半固态方案的短期选择；全固态电解质技术路线不明确，研发难度大，周期长。国内主流路线以氧化物为主，领先企业主要包括天目先导、蓝固新能源、清陶能源、赣丰锂业等；天目先导和蓝固新能源是国内固态电解质生产能力的主要来源，与卫兰新能源也具有中国科学院物理研究所的技术背景；上海洗霸和金龙宇分别与中国科学院上海硅酸盐研究所和重庆大学进行了深入的技术合作，或有望将相关产品推向大规模生产，其他公司的固态电解质产品仍处于实验室研发阶段。三井金属、出光兴产、AGC等海外制造商也在加快固态电解质领域的布局，但目前的大规模生产计划主要集中在2025年以后。海外制造商三井金属、光兴生产、AGC等企业也在加快固态电解质领域的布局，但目前的大规模生产计划主要集中在2025年以后。国内部分固态电解质产能布局：此外，固态电解质有望增加上游资源端锆、锗、岚等小金属的需求。一些稀有金属原料需要用于固体电解质，氧化物电解质含锆、兰、硫化物电解质含锗。国内锆储量低，产量少，多依赖进口，国内锆生产企业主要包括东方锆、三祥新材料、凯盛科技等。氧化物电解质LLZO/LLTO还涉及使用兰。兰是稀土金属，在中国贡献了世界上大部分稀土产量。相关企业包括中国稀土、北方稀土、盛和资源、广盛有色金属等。LLTO/LATP的原料包括二氧化钛、焦磷酸钛等。龙白集团、中核钛白、钒钛等国内主要钛白粉生产企业。LAGP氧化物固态电解质、硫化物固态电解质LGPS等原料包括二氧化锗、硫化锗等，国内主要供应商包括驰宏锌锗和云南锗业。

固体电池正极材料兼容性强。理论上，固态电池正极仍可采用磷酸铁锂、三元材料等系统，但现有材料电池的能量密度难以进一步提高。因此，需要选择更高容量的正极材料来提高固态电池的能量密度。目前，固态电池正极的开发主要集中在高镍三元正极、镍锰酸锂、富锂锰基等路线上。其中，高镍三元正极具有能量密度高、倍率性能好、商业化程度高等优点，已成为目前主流的正极材料体系。富锂锰基、镍锰酸锂等高能密度优势突出，有望成为未来的主要方向。就正极材料产业格局而言，大多数三元正极企业延伸布局，均有高镍三元产品布局。其中，容百科技、当盛科技等都实现了固态电池企业的出货。荣百科技是卫兰新能源正极材料供应商，其配套半固态电池装载ET7的产品为Ni90高镍三元。根据公司披露的超高镍三元材料，当盛科技先后获得蓝新能源和清陶能源2.5万吨、3万吨固态锂电池正极材料订单。厦钨新能、振华新材、长期锂科、贝特瑞等正极企业有固态电池材料布局。另外，宁夏汉尧、杉杉股份、华友钴业等企业也在布局富锂锰基等新型正极材料。负极材料

石墨、硅负极、合金负极、金属锂等是固体电池的负极材料。固体电池对高能密度的要求将促进新型负极材料从传统石墨负极向高能密度的迭代发展。硅基负极是中短期的主要方案，金属锂是长期路线。在硅基负极方面，贝特瑞、杉杉、翔丰华、普泰来等有明确的产能规划，部分企业已与固态电池企业达成合作协议；此外，中科电气、天目先导、石大胜华、新安、硅宝科技均布局在硅基负极领域。在金属锂负极方面，赣锋锂业、天齐锂业等金属锂和锂盐公司依托自身资源优势引领产业发展。在隔膜制造商方面，恩捷股份有限公司与江苏三合成立了一家专注于半固态电池隔膜研发和生产的企业，实现了卫蓝新能源的大规模生产和供应。

软包路线多用于固态电池，有望增加铝塑膜的需求。软包装电池有望在固态电池领域发展应用，具有叠加工艺、能量密度高、凝胶包装技术等优点。铝塑膜是软包装电池的主要包装材料。铝塑膜是现阶段软包电池唯一尚未实现批量定位的关键材料。目前，我国铝塑膜批量供应能力主要包括新龙新材料、紫江新材料、道明光学和明冠新材料，以及海顺新材料、英联股份等布局。

目前，国内外许多企业都参与了固态电池领域，包括汽车企业、研发机构、初创企业、中游材料企业等电池企业都投资于新技术的研发布局。从全球固态电池产业布局来看，中国参与企业最多；其次，日本拥有最强的技术实力；美国主要是一些初创企业；欧洲主要是汽车企业与美国初创企业之间的合作；韩国企业不多，但也有很强的实力。以日本汽车公司为主，R&D布局最早，技术和专利全球领先。丰田是全球固态电池领域的先驱之一，专利布局领先。从技术路线上看，日本企业普遍押注电导率最高的硫化物电解质。在固态电池领域，韩国制造商自主研发并与外部合作，布局集中在LG、三大电池企业SKOn和三星SDI。美国初创企业的整个路线布局获得了更多汽车公司的注资。国内依托高校科研成果的企业走在前列，传统电池厂以技术储备为主。国内领先的固态电池产业化企业主要是具有大学研发背景的新兴企业，典型代表清华大学南策文院士团队创办的清陶能源、依托中国科学院物理研究所建立的卫生蓝色新能源等。传统电池厂在固态电池方面有技术储备和专利布局，但在工业化方面相对保守。在技术路线方面，大多数国内企业选择氧化物技术路线，目前开发的氧化物固态电池主要是固液混合方向。国内很多固态电池公司，如卫兰新能源、清陶能源、赣锋锂电池、辉能科技等，都选择了基于氧化物材料的固液混合技术路线。以魏蓝新能源、清陶能源、恩能动力为代表的国内初创企业，以宁德时代、辉能科技、赣峰锂业、富能科技、亿威锂能、蜂巢能源、国轩高科技、中创新航为代表的传统锂电池巨头，加快了固态电池的研发进度。国内部分代表企业的固态电池布局：固态电池的产业前景吸引了大量资本加入，也加快了量产项目的实施。据GGII不完全统计，2023年，中国共有15个固态电池项目扩产(包括公告、签约、开工等)。)，公布总投资超过1000亿元，其中8个100亿元，占一半以上。国内各大整车厂也加快了对固态电池的拥抱，积极与新兴企业合作，推进装车验证和生产线建设。自2022年以来，固态电池的研发和工业化取得了显著进展，特别是国内企业在半固态电池领域的技术进步和成本降低明显超出预期。2022-2023年，卫蓝新能源、赣锋锂业、清陶能源等企业相继批量生产半固态电池，实现动力电池装载。蔚来ES62023年、ET7、东风E70、兰图追风、赛力斯SERES5等车型已经配备了半固态电池。目前，蔚来、上汽等均提出2024年量产半固态电池车型，广汽、长安等均提出2025-2026年量产半固态电池车型。2024年3月25日，上汽智己汽车透露，该行业首款准900V超快充固态电池即将在智己L6量产上车。智己是上汽集团的高端智能电动品牌 L6 固态电池供应商是清陶能源。目前，上汽 与清陶能源共同开发的第一代固态电池也已开始生产。2025年，上汽集团计划实现全固态量产落地装车。大多数海外企业直接布局全固态电池产品，包括丰田、本田、大众、宝马、福特等国际汽车公司计划在2025年～2030年，配备全固态电池的电动车型量产上市。根据中国汽车动力电池产业创新联盟，2023年固液混合电池(半固态电池)的装载量约为798mwh。自2024年以来，预计将看到固态电池在终端应用方面的更多进展。例如，清陶能源与上汽合作的第二代半固态电池将于24年大规模生产；2027年推出全固态电池，实现10万辆大规模生产装载。近年来，我国不断出台鼓励固态电池产业发展和创新的政策，助力产业化发展。《2030年前碳达峰行动计划》、《关于促进能源电子产业发展的指导意见》、《关于完整、准确、全面实施碳达峰中和发展理念的意见》等产业政策为固态电池产业的发展提供了明确、广阔的前景。固态电池发展迅速，但值得注意的是，固态电池技术仍存在困难，包括循环寿命差、固定界面接触差、倍率性能差、工业化学初期成本高，产业瓶颈有待克服。随着未来技术的不断突破和大规模降低成本的叠加，以及电池企业产能规划的实施和更多汽车企业车型的装载应用，预计固态电池的产业化进程将从长远来看加快，迎来广阔的发展空间。乐清智库选择