研究报告全文：1eltiTelbaT电气设备行业专题研究TableTitle行业研挖掘价值投资成长究下一代锂电池技术固态电池未来可期电气TableRank设强于大市维持备2023年03月16日证东方财富证券研究所TableAuthor券证券分析师程文祥研TableSummary究投资要点证书编号S1160522090002报证券分析师周旭辉告传统锂电池逐渐达到瓶颈固态电池优势明显目前锂离子电池在证书编号S1160521050001便携式电子设备和电动汽车上已经得到广泛应用但是基于氧化物正极与石墨负极的传统锂离子电池的能量密度越来越接近其理论上TablePicQuote相对指数表现限而固态电池由于其特性拥有例如安全性高体积较小能量密1715度高等优势目前市场上应用的磷酸铁锂电池单体能量密度约为825120-140Wh三元电池单体能量密度约为130-220Wh而固态电池可-064提供的能量密度约为300-400Wh远远超出传统的电池-954-1843固态电池技术前景良好受到各国重视固态电池作为一种新型的电-27333165167169161116116池技术近年来在国内外发展态势良好具有优秀的应用前景固态电电气设备沪深300池产业在欧洲美国日本等国家均受到了很大重视众多知名企业与研究机构纷纷投入到固态电池的研发生产等环节丰田已推出能量密度为400WhL的全固态锂离子电池美国Sakti3公司已研发出相关研究能量密度达到1000Wh的固态电池TableReport4680从0到1结构件厂商受益聚合物体系最早量产硫化物体系理论上最佳氧化物体系发展最快20230228目前固态电池的研发路线存在聚合物体系硫化物体系氧化物体重视特斯拉储能产业链相关机会系三种其中聚合物体系的固态电池最早实现小规模量产硫化物20230228体系由于其相对氧化物固态电解质其离子电导率高因此其在理论上是制作固态电池最佳的材料而氧化物固态电解质具有热稳定性好大储的拐点增长加速成本转降高电导率和电位窗宽等优点是近年来发展最快的固态电解质类型20230119光伏锂电上游中游降价下游终各大企业发展创新固态电池产业化加速由固态锂电池过渡是锂电端放量技术进步的重要趋势国内的各大企业也积极创新不断推进固态电20230109池的产业化发展目前清陶能源已经研发出能量密度可达400Whkg以上的固态电池卫蓝新能源成功量产了360Whkg车规级固态电池供需逆转创新突围产品赣锋锂电所拥有的第二代固态电池能量密度达到400Whkg国20221228轩高科目前拥有360Whkg三元半固态电池配置建议固态电池应用前景良好在该领域拥有技术领先的企业或将获益相关标的赣锋锂业国轩高科金龙羽上海洗霸东方锆业风险提示固态电池技术突破不及预期原材料出现大幅波动宏观经济表现不及预期政策变化Tableyemei电气设备行业专题研究正文目录1固态电池优势显著多方争先布局411固态电池下一代高性能电池412固态电池有效优化传统锂电池缺陷5121固态电池安全性高5122固态电池体积优势明显6123固态电池打破传统锂离子电池能量密度瓶颈713产学研结合助力固态电池发展7131各国企业竞争布局固态电池产业中国率先规模化量产7132政策高校双助力加快固态电池产业发展92固态电池构成制造工艺及关键挑战921三种主流固态电解质概况优点及局限9211聚合物固态电解质最早实现小规模量产9212硫化物固态电解质理论上最佳的固态电解质材料10213氧化物固态电解质发展最快的固态电解质类型10214三种固态电解质对比与总结复合电解质或成未来研发方向1122固态电池的制造核心在于固态电解质成膜工艺和集成工艺1223固态电池目前面临的关键挑战13231全固态电池的界面优化问题13232材料成本高供应链体系不够完善143各大企业发展创新固态电池产业化加速1431清陶能源产线建设推进固态电池规模化生产1432卫蓝新能源技术积累引领国产固态电池商业化1633天目先导尖端人才助力固态电池深度创新1834赣锋锂业完善的锂资源产业链助力固态电池新成长空间1935国轩高科深耕技术推进固态电池技术迭代升级2136金龙羽聚焦未来切入固态电池新赛道2137上海洗霸积极合作共促固态电池产业进程2338东方锆业二氧化锆产线发展推进固态电池创新研究244风险提示25图表目录图表1硫化物全固态电池结构示意图4图表2固态电池内部串联结构与传统锂电对比5图表3近年来锂离子动力电池事故5图表4热失控诱因总结6图表5不同结构固态电池的示意图6图表6日产公布的固态电池生产设备8图表7氧化物固态电解质类型简介10图表8不同类型稳定性问题的雷达图12图表9不同类型电化学窗口和锂离子电导率12敬请阅读本报告正文后各项声明2Tableyemei电气设备行业专题研究图表10三种固态电池与液态锂电池制造工艺对比12图表11清陶能源组织架构截止至2022年12月30日14图表12清陶能源研发体系15图表13清陶能源发展历程16图表14卫蓝新能源发展历程17图表15卫蓝新能源固态电芯产品展示17图表16卫蓝新能源固态电池模组产品展示17图表17卫蓝新能源产业进展18图表18天目先导发展历程18图表19天目先导公司成就19图表20赣锋锂业生态19图表21赣锋锂业电池产品展示20图表22赣锋锂业锂资源生产基地20图表23国轩高科发展历程21图表24金龙羽研发费用22图表25金龙羽固态电池及其关键材料相关技术专利明细22图表26上海洗霸首釜产品23图表27东方锆业发展历程24图表28东方锆业锆资源项目25图表29二氧化锆工艺流程25敬请阅读本报告正文后各项声明3Tableyemei电气设备行业专题研究1固态电池优势显著多方争先布局作为清洁能源的代表锂离子电池由于其高比能量功率环境友好以及使用寿命长等特点成为最具竞争力的电化学储能器件之一目前锂离子电池在便携式电子设备和电动汽车上已经得到广泛应用但是基于氧化物正极与石墨负极的传统锂离子电池的能量密度越来越接近其理论上限同时由于采用有机液态电解液锂离子电池在充放电过程中不可避免地发生副反应以及电池循环过程中电解液挥发泄漏等现象均会导致电池容量的不可逆衰减影响锂离子电池的使用寿命此外由有机易燃电解液引起的安全问题引发民众对锂离子电池安全性的疑虑尤其在一些关键行业如航空航天电动汽车储能电网等领域电池的安全性显得至关重要采用固态电解质取代液态有机电解液的固态电池有望同时解决传统锂离子电池面临的比能量循环寿命以及安全性等困境符合未来大容量二次电池发展的方向是电动汽车和规模化储能的理想电源11固态电池下一代高性能电池固态电解质又称作快离子导体对于固态电解质的理论研究可以追溯到1972年在Belgirate召开的北约固体中的快速离子输运会议上学者Steele讨论了固态电解质的基本标准同年Armand以固态-氧化铝为电解质应用于LiTiS2电池中1978年Armand提出了开创性的聚合物固态电池概念随后越来越多的固态电池被研发出来图表1硫化物全固态电池结构示意图资料来源硫化物全固态电池的研究及应用船电技术2022东方财富证券研究所固态电解质相比电解液来说不具有流动性因此固体与固体颗粒之间直接的接触差再加上电化学不稳定导致了很多界面问题但与液态电池相比固态电池潜在的优势在于1安全性高不挥发不易燃的固态电解质相比有机电解液具有更高的安全性2温度适应性好全固态电池可以在更宽的温度范围内工作尤其是在较高敬请阅读本报告正文后各项声明4Tableyemei电气设备行业专题研究的温度下3能量密度高全固态电池有望解决金属锂负极的安全性问题锂枝晶进而在目前商用锂电的石墨与硅碳负极基础上提高锂离子电池的能量密度4简化电芯模组系统设计由于固态电解质不具有流动性可以采用内部串图表2固态电池内部串联结构与传统锂电对比资料来源硫化物全固态电池的研究及应用船电技术2022东方财富证券研究所12固态电池有效优化传统锂电池缺陷121固态电池安全性高有机液态电解液电池在充放电过程中不可避免地发生副反应不仅影响电池寿命同时有机易燃电解液引起的安全问题以及行业内多起汽车自然问题引发民众对锂电池安全性的疑虑图表3近年来锂离子动力电池事故发生时间地点事故描述事故原因20086哥伦比亚改装的普锐斯混合动力车的电池接头松动造成的局部过热并引发电池热失控美国组冒烟着火20101乌鲁木齐电动大巴在车库内起火电池单体故障静态异常起火20114杭州示范运营的出租车起火成组设计问题造成漏液而绝缘受损的电池组发生短路短路引燃了漏出的电解液20116伯灵顿雪佛兰沃蓝达Volt突然起火可能是侧面碰撞导致冷却系统和电池同时损美国并点燃了周围的测试车辆此前坏冷却系统泄露出的液体造成电池组局部短该车进行了侧面碰撞测试路短路释放的能量点燃了由损坏了的电池释放出的可燃气体20125深圳比亚迪纯电动出租车被高速违章高速撞击导致变形及高电压电路受损受损的的跑车追尾后发生剧烈燃烧电路短路并产生电弧点燃了电池组内约14敬请阅读本报告正文后各项声明5Tableyemei电气设备行业专题研究的电池以及汽车内捡昌保囱餐厨二昂驰201310波士顿高松东京波音787客机陆续发生3起动力电池组热失控起源于部分单体的内短路电池20141美国日本日本电池组起火单体设计及电池管理系统亦存在缺陷20131011西雅图田纳西特斯拉ModelS电动车在高速公路面物体刺穿电池组保护层造成电池组变美国路上撞击路面物体后电池起火形并发生短路从而引燃部分电池20154深圳五洲龙纯电动大巴充电时起火电池管理系统无法切断充电接触器电池组持续过充直至热失控与起火20161耶尔斯塔一辆特斯拉ModelS在超级充电充电算法存在缺陷无法检测出充电过程中发挪威站进行快速充电时起火生的故障资料来源车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理建模与防控清华大学2016东方财富证券研究所由于金属锂在多次充放电后会出现粉化枝晶生长等问题因此目前的锂电池都需要在负极使用石墨作为锂的载体并且在正负极之间加上隔膜防止锂枝晶在正负极之间乱跑出现短路等电池安全事故图表4热失控诱因总结资料来源硫化物全固态电池的研究及应用船电技术2022东方财富证券研究所122固态电池体积优势明显固态电池使用的固体电解质取代了传统电池中的隔膜和电解液使其在体积上有着明显优势同时固体电解质的应用还很大程度上减小了电池正负极之间的距离甚至可以将该距离控制在几微米到十几微米之内这也极大降低电池的体积使得电池更加小巧图表5不同结构固态电池的示意图敬请阅读本报告正文后各项声明6Tableyemei电气设备行业专题研究资料来源固态锂电池界面优化策略的研究进展物理化学学报2022东方财富证券研究所高集成效应在一些微小工作场景中固态电池高度的一体化结构可以使它们相对容易的集成在一些微电路中而在一些对能量存储要求高的场景例如电动汽车中一体化的电池结构会降低众多电芯封装集成时的难度从而实现更高的工作效率123固态电池打破传统锂离子电池能量密度瓶颈液态电池在运用高镍正极硅基负极体系下350Whkg或将接近液态锂电池的极限能量密度无法获得进一步的突破而固态电池能够适配更高容量的材料能量密度可以达到500WhKg在使用了固体电解质后电池可以不必使用传统电池中常用的嵌锂的石墨作为负极而是直接用金属锂作为负极以金属锂替代嵌锂的石墨可以明显减轻负极材料的用量从而极大地提高整个电池的能量密度固态电解质具有更高的杨氏模量5GPa因此可能对局部枝晶生长有一定的抑制作用此外一些固态电解质的结构化学性质和电化学性质更稳定对电极电解质的界面退化有较好的抑制作用特别是对于氧化物电解质来说它们普遍具有5V的电化学窗口这对匹配高压正极材料进一步提升能量密度非常关键13产学研结合助力固态电池发展固态电池作为一种新型的电池技术近年来在国内外发展态势良好具有优秀的应用前景固态电池产业在欧洲美国日本等国家均受到了很大重视众多知名企业与研究机构纷纷投入到固态电池的研发生产等环节相较这些国家我国在固态电池产业的发展上呈现出了政府引导科研院校协助企业资本发力的特点充分突出了产学研结合的优势131各国企业竞争布局固态电池产业中国率先规模化量产目前全固态电池已成为各国角逐的热点技术日本美国韩国等均在近5年内加大研发投入力度行业共识的发展路线是继续提升电极和电解质材料的综合性能设计新型集流体电极电解质复合结构发展新型制造工艺和装备逐步推进电池制造技术并在未来510年实现全固态电池的产业化敬请阅读本报告正文后各项声明7Tableyemei电气设备行业专题研究日本方面丰田汽车联合日立造船日本电子等多家企业和高校研究机构开展基于硫化物固态电池为核心的研究目前丰田在固态电池领域研究已持续近10年预计其产品推出时间为20222025年丰田表示虽然固态电池技术的应用前景乐观但仍需时间进行深入研究和工艺摸索2022年4月8日日产汽车公布了全固态电池叠层电池试制设备日产的目标是到2028年推出配备全固态电池的电动汽车并计划到2024年在横滨工厂建立一条试验线以实现电池的批量生产日产将利用新发布的样机生产设备研究在中试线上量产试产使用的材料设计和制造工艺图表6日产公布的固态电池生产设备资料来源固态电池关键制造工艺综述汽车工艺师2022东方财富证券研究所美国方面SolidPowerSeeoSakti3QuantumScapeInfinitePowerSolutions和24M等多家固态电池公司已获得数十亿美元支持现阶段均未量产固态电池实际产品目前美国公布的固态电池研究方向涵盖所有固态电池技术路线各公司研究进展和具体技术路线还未明确韩国方面三星公司发明了一种提高全固态电池寿命和安全性的方法采用固态电解质和使用银碳Ag-C复合层作为阳极可将三元正极电池能量密度提高到900WhL在2023年四季度实现20Ah的试制电芯2027年开始量产全固态电池其目标是做到900WhLLG公司在固态领域同时开发基于聚合物和基于硫化物的产品引入了差异化的材料和工艺创新技术例如NCMA添加铝的四元电池和LongCell与现有技术相比能量密度提高了16行驶里程提高了至少20中国方面近年来已有多家半固态电池初创公司成立其中卫蓝新能源清陶能源赣锋锂业及台湾辉能等公司已分别开发出半固态电池样品中科院物理所宁波材料所上海硅酸盐所中电十八所及多所高校研究的全固态电池尚在实验室研发中尽管日本美国韩国在全固态电池方面研发和产业布局比较早但中国因为选择了固液混合电池的路线而率先实现固态电池的规模量产从电解质材料来划分固态电池分为聚合物全固态电池氧化物全固态电池和硫化物全固态电池在产业层面在聚合物领域布局的主要企业和机构包括博世SeeoIonicMaterialsMedtronic及BlueSolutionsBollore等在氧化物领域布局的主要企业和机构包括卫蓝新能源台湾辉能清陶能源TDKNGKInsulatorsFujitsuMurataHitachiToshibaQuantumscape及敬请阅读本报告正文后各项声明8Tableyemei电气设备行业专题研究DysonSakti3等在硫化物领域布局的主要企业和机构包括丰田松下出光兴产宁德时代中科院物理所卫蓝新能源中科院宁波材料所浙江锋锂日立造船LG化学及PolyPlus等132政策高校双助力加快固态电池产业发展2020年11月国务院办公厅印发了新能源汽车产业发展规划20212035年以下简称规划其中明确指出要加快固态动力电池技术研发及产业化这为我国固态电池产业发展提供了坚实的政策后盾清华大学中国科学院物理研究所等研究院所响应国家规划积极推动固态电池技术的研究和科研工作目前中国科学院物理研究所研发出了能量密度达到每千克360瓦时循环性达到800次以上的固态锂离子电池这款电池预计于今年年底装车投入实际使用清华大学南策文院士沈洋教授团队也在全固态锂电池研究的方向上积极探索成功研发出了迄今为止室温下循环寿命最长的全固态电池2固态电池构成制造工艺及关键挑战全固态电池相比液态锂电池具有能量密度高循环寿命长安全性高等优点成为国内外企业竞相布局的领域固态电池的主要成分是正负极活性材料和固体电解质负极活性材料现有研究证明从技术潜力来看金属锂作为固态电池负极材料的潜力最大其次是硅石墨和钛酸锂潜力较低从市场角度来看专家们认为硅阳极具有很高的潜力其次是石墨和钛酸锂而受制于当下的材料和制造水平等锂金属阳极的市场潜力非常不确定正极活性材料可以沿用现有液态电池的材料体系使用钴酸锂锰酸锂三元锂或者磷酸铁锂LFP作为阴极材料但据中国无机盐协会披露在目前商业化的锂电池成本构成中正极材料占比高达45因此从降本和提高能量密度的角度出发磷酸锰铁锂高镍三元以及富锂锰基正极材料将成为未来正极材料研发的主要方向固态电解质是全固态电池的核心组件具有高锂离子电导率高锂离子迁移数良好固-固界面相容性优良电化学稳定性机械性能和韧性的固态电解质是发展全固态电池的必要条件目前主要有聚合物氧化物和硫化物三种主要的固态电解质类型21三种主流固态电解质概况优点及局限211聚合物固态电解质最早实现小规模量产由于聚合物本身具有较好的弹性模量和界面接触性能可以保障固态电池敬请阅读本报告正文后各项声明9Tableyemei电气设备行业专题研究的充放电循环稳定性聚合物电解质是最早实现小批量产业化应用的固态电解质类型根据聚合物分子结构具体可分为聚醚类聚碳酸酯类聚酰胺类聚硅氧烷类聚丙烯酸酯类等其中研究相对成熟的是PEO基固体电解质聚醚类体系作为极具商用可行性的固态电解质聚合物固态电解质还具有柔韧性好易加工适宜规模化生产不存在微孔通道力学和机械强度较好有助于抑制锂枝晶安全性高等优势但其常温下电导率较低同时电化学窗口较窄限制了大规模应用目前改善电导率的研究方向主要包括共混或交联以及制备复合聚合物固体电解质两种主流路径212硫化物固态电解质理论上最佳的固态电解质材料由于硫化物固态电解质相对氧化物固态电解质其离子电导率高室温下104到102Scm接近液态电解质的水平氧化电位更高且境界电阻更低有利于全固态电池中电极电解质形成良好的固-固接触界面从而循环稳定性更好因此硫化物电解质是目前理论上最佳的固态电解质材料从结晶形态来看硫化物固态电解质可以分为晶态玻璃态和玻璃陶瓷等其中晶态和玻璃态的离子电导率最高硫化物晶态固体电解质最为典型的是THIO-LISICON其电子电导率几乎可以忽略不计硫化物玻璃固体电解质通包括由252等网络形成体以及网络改性体2其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达5V以上尽管硫化物的离子电导率甚至能超越传统的液态电解质但是目前在应用和生产中还面临着许多局限1生产成本较高阻碍其大规模生产2容易发生氧化还原和水解反应会导致离子电导率的下降需要严格的惰性气体环境等因此未来硫化物固态电解质的发展和应用还需要平衡其研制和应用成本并在保持高电导率的前提下提升稳定性213氧化物固态电解质发展最快的固态电解质类型由于氧化物固态电解质具有热稳定性好高电导率和电位窗宽等优点是近年来发展最快的固态电解质类型按物质结构氧化物固态电解质可以分为晶态电解质和玻璃态非晶态电解质其中晶态电解质包括石榴石型固态电解质钙钛矿型固态电解质和NASICON型固态电解质玻璃态电解质包括反钙钛矿型固态电解质和薄膜固态电解质LiPon图表7氧化物固态电解质类型简介氧类型晶体结构优点局限性及改善方式化敬请阅读本报告正文后各项声明10Tableyemei电气设备行业专题研究物带隙宽有利于制备薄膜固态电固石榴石型解质态固态电解质对空气有较好的稳定性不与金电LZZO属锂发生反应解烧结体具有优良的机械强度质晶态结构稳定钙钛矿型电制备工艺简单固态电解质解成分可变范围大LLTO质循环性能优良局限境界阻抗NASICON型高化学稳定性大离子电导率仍固态电解质较高离子电导率有提升LATPLAGP高电化学窗口空间改善方式改性掺杂引入界面层等低成本环境友好玻反钙钛矿型高的室温离子电导率璃固态电解质优良电化学窗口和热稳定性态电解质高的室温离子电导率薄膜固态优良电化学窗口和热稳定性-电解质LiPon良好的正负极材料相容性资料来源全固态锂电池关键材料固态电解质研究进展硅酸盐学报2018东方财富证券研究所214三种固态电解质对比与总结复合电解质或成未来研发方向对比三种固态电解质发现任何一种单一固体电解质均难以同时满足高离子电导率宽电化学窗口以及化学热稳定性的优良综合性能例如相比之下LGPS属硫化物固态电解质类型具备较好的离子电导率但电化学窗口较窄LLZO属氧化物固态电解质类型热稳定性好但界面阻抗大现存单一固态电解质材料均无法达到满足大规模商业化的条件因此复合固体电解质的制备固体电解质隔膜阴极活性材料的包覆成为解决当前应用痛点的有效手段敬请阅读本报告正文后各项声明11Tableyemei电气设备行业专题研究图表8不同类型稳定性问题的雷达图图表9不同类型电化学窗口和锂离子电导率资料来源ApproachingPracticallyAccessibleSolid-资料来源ApproachingPracticallyAccessibleSolid-StateBatteriesStabilityIssuesRelatedtoSolidElectrolytesandInteStateBatteriesStabilityIssuesRelatedtoSolidElectrolytesandInterfacesChemicalReviews2020东方财富证券研究所rfacesChemicalReviews2020东方财富证券研究所22固态电池的制造核心在于固态电解质成膜工艺和集成工艺固态电池的制造过程分为三个步骤电极和电解质膜的生产电芯组装和电芯后处理现有研究表明20到60的最先进的液态锂电池制造工艺可以直接应用到固态锂电池制造但不同类型电解质适配不同类型电池结构因此核心工艺和未来研发方向也有所差别目前全固态电池制造的核心在于固体电解质的成膜工艺以及大尺寸全固态电池的集成工艺固体电解质膜为全固态电池独有结构取代了液态电池的隔膜和电解液主体为固体电解质固体电解质的成膜工艺是全固态电池制造的核心固体电解质的成膜工艺根据是否采用溶剂分为湿法工艺和干法工艺湿法成膜工艺成熟操作简单易实现量产在应用时需注意粘结剂和溶剂的选择干法成膜工艺不采用溶剂与湿法工艺相比成本低离子电导率高但形成的固体电解质膜厚度较高会降低能量密度目前多数全固态电池可在一定程度上沿用现有湿法工艺与现有产业链的兼容度较高装配工艺上目前全固态电池通常采用软包的方式集成从工艺成熟度成本效率等方面考虑叠片可以通过正极固体电解质膜和负极的简单堆叠实现电池各组件的集成是最适用于全固态电池制备的工艺叠片后再对全固态电池的固-固界面进行加热加压的优化处理目前主流的有分段叠片和一体化叠片两种工艺图表10三种固态电池与液态锂电池制造工艺对比氧化物硫化物聚合物主要步骤液态锂电池长期目标固态电池固态电池固态电池敬请阅读本报告正文后各项声明12Tableyemei电气设备行业专题研究挤压工艺锂箔湿法工艺挤压工艺锂箔挤压压延层压挤压工艺锂箔原位锂阳极形阳极浆料混合和涂挤压压延层压湿法处理硅基阳极挤压压延层压成覆干燥压延泥浆混合和涂覆干燥压延湿法工艺湿法工艺湿法处理挤压工艺干燥工艺或基阴极复合材料浆料混合和涂浆料混合和涂覆泥浆混合和涂覆干挤压压延于绿色溶剂的覆干燥压延干燥低温烧结燥压延工艺挤压工艺湿法工艺湿法处理干燥工艺或基干法PP浆料混合和涂覆泥浆混合和涂覆干挤压工艺于绿色溶剂的隔膜湿法PE高温烧结层压燥压延挤压压延工艺低温烧结堆叠凸耳焊接叠层压制无电解叠层压制无电解叠层压制无电解和包装电解液液填充和脱气成液填充和脱气成液填充和脱气成完全省略成型电池组装填充成型脱型和老化时间比型和老化时间比型和老化时间比和老化气和密封老化LIB短LIB短LIB短资料来源Solid-StateBatteryRoadmapFraunhofer2022东方财富证券研究所23固态电池目前面临的关键挑战目前基于不同种类的固体电解质各类固态电池的概念已经被开发出来与当前最先进的液态锂电池相比固态电池具有在能量密度安全性成本和回收利用方面提供优势的潜力但各种固态电池的开发仍旧面临若干挑战主要包括改善固固界面问题材料及加工的挑战和成本以及综合性能的优化等231全固态电池的界面优化问题固态电池中的界面挑战主要体现在正极电解质界面负极电解质界面和电解质晶粒之间的稳定性问题固-固界面稳定性将严重影响电池的电化学性能和安全性降低固态电池倍率和循环性能因此固-固界面优化是提高固态电池性能的关键具体而言目前针对固态电池负极界面问题的研究主要包括提高界面润湿性增大界面稳定性以及抑制锂枝晶主要手段是负极界面修饰对于固态电解质的研究集中在解决固态电解质的离子电导率低以及稳定性差等问题主要的研究方向是有效复合电解质正极电解质界面的挑战主要集中在解决界面润湿性稳定性和空间电荷层等问题现有研究集中在引入惰性包覆层开发卤化物电解质等方面同时现有的固-固界面修饰和改性技术虽然可以在一定程度上有效解决界面之间的稳定性和润湿性问题但未来还需要进一步发展全固态电池固-固界面表征技术以更加有效和针对性的解决界面问题敬请阅读本报告正文后各项声明13Tableyemei电气设备行业专题研究232材料成本高供应链体系不够完善目前全固态电池成本较高的原因一是材料电解质和更高比能的正负极成本较高生产要求特定环境二是供应链体系还不完善设备和工艺尚不成熟发表在ChemicalReviews上的相关研究证明由于不需要电解液填充过程等原因基于锂负极的硫化物固态电池SLMB其生产成本在未来具有与SiC负极的液态锂电池竞争的可能性但锂负极的技术问题尚待解决降本依旧是重大挑战未来通过材料性能提升生产工艺简化电芯结构创新等方式现有研究还表明实现大规模量产与应用后可一定程度上降低生产成本3各大企业发展创新固态电池产业化加速由固态锂电池过渡是锂电技术进步的重要趋势在全球范围内各大车企电池企业投资机构科研机构等在资本技术人才方面积极布局以加速固态电池产业化进程国内的各大企业也积极创新不断推进固态电池的产业化发展31清陶能源产线建设推进固态电池规模化生产清陶能源发展股份有限公司是由中科院院士清华大学教授南策文团队于2016年领衔创办的企业公司作为全球固态锂电池产业化的领头羊在全国范围内率先建成投产了首条固态动力锂电池规模化量产线图表11清陶能源组织架构截止至2022年12月30日资料来源清陶能源公司官方网站东方财富证券研究所清陶能源持续完善公司产业布局成功建成了新能源材料固态锂电池自动化装备锂电池资源综合利用科研成果孵化产业投资的完善产业链公司围绕着新能源材料板块固态锂电池板块锂电池自动化设备板块敬请阅读本报告正文后各项声明14Tableyemei电气设备行业专题研究电池回收板块建构了研发创新体系细分为材料研发中心电芯研发中心PACK研发中心BMS开发中心设备研发中心先进制造中心从新材料新工艺新结构入手不断支持固态电池研发工作向纵深发展图表12清陶能源研发体系资料来源清陶能源公司官方公众号东方财富证券研究所清陶能源的固态锂电池成功解决了锂电池的安全问题具有能量密度高耐高温长寿命可柔性化等优点在新能源汽车特种储能等领域已经应用成功此外清陶能源不断进行研发创新已经申请国家专利500多项其中敬请阅读本报告正文后各项声明15Tableyemei电气设备行业专题研究一半是发明专利获得授权的有300多项凭借公司完善的产业链以及优秀的技术优势清陶能源先后获得了北汽上汽广汽中银投和上海科创等机构的战略投资目前公司估值超两百亿清陶能源百亿级动力固态电池储能产业基地落地成都郫都2月14日在上海举行的投资四川成都都市圈全球投资推介会上总投资100亿元的15GWh清陶能源动力固态电池储能产业基地正式签约落地成都市郫都区据介绍清陶能源动力固态电池储能产业基地计划分两期在郫都区建设固态电池储能产业基地项目一期选址郫都区菁蓉镇工厂面积2万平方米首条生产线设计产能1GWh目前正在调试预计近期首批半固态电池将在郫都工厂正式下线值得一提的是这也是成都首条半固态电池生产线图表13清陶能源发展历程时间发展进程2014年5月21日江苏清陶新能源科技有限公司注册成立2015年8月8日纳米陶瓷纤维隔膜产品投产清陶总部清陶昆山能源发展有限公司在江苏昆山正式开业并与昆山2016年开发区管委会共建清陶昆山新能源材料研究院有限公司完成AB轮融资完成125亿元估值的C轮融资2017年清陶能源通过国家高新技术企业认定清陶能源江苏省能源复合材料工程技术研究中心获批2017年江苏省工程技术研究中心2018年清陶固态电池量产完成D轮和E轮融资2019年清陶新能源顺利通过ISO90012015质量管理体系认证获2019年昆山市十佳科技创新企业完成E轮及E轮融资2020年国内首台搭载清陶固态动力锂电池的新能源样车在北汽成功下线试行QT-360高能量密度固态动力电池通过国家强检认证2021年完成股份改制完成F轮融资本轮融资标志着企业估值迈上百亿新台阶2022年公司百亿级动力固态电池储能产业基地落地成都郫都资料来源清陶能源公司官方网站央广网报道东方财富证券研究所32卫蓝新能源技术积累引领国产固态电池商业化北京卫蓝新能源科技有限公司成立于2016年是由中国工程院院士陈立泉中科院物理所研究员李泓原北汽新能源总工俞会根共同创立的公司总部位于北京在北京房山江苏溧阳浙江湖州和山东淄博拥有四大生产基地公司融合了电池材料电芯系统等领域的高精尖人才聚焦高能量密度高安全高功率宽温区长寿命的全固态电池产品公司专注于全固态锂电池敬请阅读本报告正文后各项声明16Tableyemei电气设备行业专题研究研发与生产拥有系列核心专利与技术是中国科学院物理研究所清洁能源实验室固态电池技术的唯一产业化平台图表14卫蓝新能源发展历程时间发展进程2016年8月11日北京卫蓝新能源科技有限公司成立2018年1月1日子公司江苏卫蓝新能源电池有限公司成立子公司溧阳先导固态电池材料有限公司成立2018年9月1日公司完成A轮数亿元人民币的融资投资方包括江苏中关村产投三峡资本天齐锂业中科院创投等多家基金溧阳产线开工已于2020年7月投产2019年9月1日获批设立博士后科研工作站2020年2月1日公司被列为2020年北京市三个一百重点工程项目公司发明专利突破100件2020年3月1日公司通过了IATF16949质量体系认证子公司湖州卫蓝科技有限公司成立2021年5月1日公司发明专利突破200件资料来源卫蓝新能源公司官方网站东方财富证券研究所卫蓝新能源以打造核心技术平台为基础完成了原位固态化技术原子级键合技术复合金属锂技术固态电解质技术离子导电膜技术三维集流体技术等研究2022年11月卫蓝新能源成功量产了360Whkg车规级固态电池产品可以实现电动汽车一次充电续航里程达到1000km较好地解决了消费者最为关切的里程焦虑和安全性问题这就标志着2023年成为了中国车用固态电池商业化的开始图表15卫蓝新能源固态电芯产品展示图表16卫蓝新能源固态电池模组产品展示资料来源卫蓝新能源公司官方网站东方财富证券研究所资料来源卫蓝新能源公司官方网站东方财富证券研究所2021年11月卫蓝新能源携手恩捷集团天目先导共同投资建设13亿固态电解质涂层隔膜项目2022年2月卫蓝新能源参与了淄博市新能源产业重大项目集中开工在当地投资400亿建设了100GWH固态锂电池项目其中一期投资102亿元年产混合固液电解质电池和全固态电池20GWH而在2022年11月卫蓝新能源在浙江湖州建设的车规级固态动力电芯项目也顺利完成敬请阅读本报告正文后各项声明17Tableyemei电气设备行业专题研究开始逐步推进量产工作图表17卫蓝新能源产业进展时间发展进程总投资5亿元固态电池项目18亿元一期项目奠基预计2020年3月投产形2019年3月29日成年产1亿瓦时固态电池的生产规模完成了原位固态化技术原子级键合技术复合金属锂技术固态电解质技术2020年离子导电膜技术三维集流体技术等研究实现了270Whkg无人机电池量产300Whkg动力电池C样400Whkg电池A样500Whkg原理样机的开发2021年11月1日携手恩捷集团天目先导共同投资13亿元建设固态电解质涂层隔膜项目100GWH固态锂电池项目开工项目总投资400亿元一期投资102亿元占地2022年2月1日550亩预计年产混合固液电解质电池和全固态电池20GWH项目当年签约当年建设当年投产湖州基地车规级固态动力电芯产业化工程项目成功建成卫蓝湖州基地第一颗固2022年11月1日态动力电芯正式下线资料来源卫蓝新能源公司官方网站东方财富证券研究所33天目先导尖端人才助力固态电池深度创新溧阳天目先导电池材料科技有限公司成立于2017年是一家专注于锂离子电池新型高端纳米硅碳负极材料研发生产和销售的国家高新技术企业公司核心技术源于中国科学院物理研究所自1996年起在纳米硅碳负极材料方面的持续研发积累和工程化放大经验拥有世界范围内较早的纳米硅负极核心授权专利图表18天目先导发展历程时间发展进程在国际上较先对纳米基负极材料开展了基础研究深化关键科学与技术问1996年题的认识实施了材料组与结构的专利布局2013年完成纳米硅基负极材料的小试放大为中试生产奠定基础溧阳天目先导电池材料科技有限公司成立致力于硅基负极材料的规模生产及应用2017年完成千吨级销售客户包括ATL三星LG特斯拉等众多国内外知名企业2022年启动IPO上市计划实现上游产业链全套布局资料来源天目先导公司官方网站东方财富证券研究所天目先导以中科院物理所陈立泉院士李泓研究员为技术带头人组建了以罗飞博士为主体的技术开发团队公司中的研发人员长期处于硅基负极科研销售和生产的前线在科研和生产中积累出了大量的经验公司自成立以来在研发方面投入大量经费现拥有1500平方米的实验室购置研发检测设备300余台拥有研发人员院士1人杰青1人博士8人硕士6人2022年公司全年实现专利申请及受理105项并获得授权11项敬请阅读本报告正文后各项声明18Tableyemei电气设备行业专题研究图表19天目先导公司成就资料来源天目先导公司官方网站东方财富证券研究所2022年天目先导成功全年实现开票销售收入27亿元同比增长超过300此外公司成功获得工信部第四批国家专精特新小巨人企业称号公司在河南成都等地布局了新的产能基地还启动了溧阳总部基地项目建设实现了当年开工当年建设当年投产当年见效的伟大成就34赣锋锂业完善的锂资源产业链助力固态电池新成长空间作为世界领先的锂生态企业赣锋锂业业务贯穿上游锂资源开发中游锂盐深加工及金属锂冶炼下游锂电池制造及废旧电池综合回收利用等价值链的各重要环节产品被广泛应用于电动汽车储能3C产品化学品及制药等领域企业锂矿资源遍布全球多个国家及地区同时拥有卤水提锂矿石提锂和回收提锂产业化技术锂化合物金属锂产能居全球前列具备电池制造及回收能力为电动车电池电子设备等厂商提供完整的原材料供应电池定制废旧电池循环利用方案图表20赣锋锂业生态资料来源赣锋锂业2022年半年报东方财富证券研究所作为国内最早从事固态电池产业化开发的企业赣锋锂业聚焦于高能量密度高安全性能固态锂电池的研发生产和市场推广目前无论氧化物体系和硫化物体系的技术半固态还是全固态电池的技术公司都有着对应的储备公司表敬请阅读本报告正文后各项声明19Tableyemei电气设备行业专题研究示赣锋锂业拥有先进的固态锂电池制造技术发明了新型的polymer-in-ceramics类型弹性特质的无机-聚合物复合固态柔性电解质膜采用双向差异化界面设计和叠层辊压加热一体化工艺制备柔性固态电池赣锋锂电第二代固态电池能量密度达到400Whkg领跑行业图表21赣锋锂业电池产品展示资料来源赣锋锂业公司官网东方财富证券研究所此外如果固态电池的能量密度要做到400whkg或者500whkg以上的话金属锂做负级应该是必不可少的这就意味着推进固态电池的发展需要有深厚的锂资源产业链支持而赣锋固态电池金属锂负极的产业链布局覆盖了盐湖锂化合物金属锂超薄锂带固态电池负极材料等在赣锋集团内部可以形成很好的固态电池技术的生态链图表22赣锋锂业锂资源生产基地项目位置主要产品有效产能氢氧化锂81000吨年基础锂厂江西新余氯化锂12000吨年丁基锂1000吨年高纯碳酸锂5000吨年新余赣锋江西新余氟化锂1500吨年宁都赣锋江西宁都碳酸锂20000吨年河北赣锋河北沧州碳酸锂6000吨年敬请阅读本报告正文后各项声明20