固态电池行业最新进展

财富 2024-11-24 22:40 广东

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概要（文末有彩蛋）

1、固态电池技术路线

固态电池的三大技术路线分别为氧化物、硫化物和聚合物。氧化物电解质的优点在于其化学稳定性和优良的高低温性能，但其电导率较低，导致电池内阻较大，且与正极材料的界面接触不佳。然而，氧化物路线在量产方面进展较快，尤其是在半固态电池的应用上。预计到2028年，氧化物路线将推出全固态电池方案。

硫化物电解质以其高电导率被视为固态电池的终极解决方案，代表企业包括宁德时代、丰田和比亚迪。然而，硫化物的高成本和制造过程中产生的有毒气体硫化氢是其主要挑战。丰田计划在2030年实现硫化物电池的量产。

2、清陶的技术进展

清陶在固态电池领域的进展显著，其半固态电池产品已应用于智己L6车型。该电池的能量密度达到310瓦时/公斤，安全性较高，能够通过针刺测试。清陶的主要合作客户包括北汽、上汽和广汽。

清陶的下一代产品将采用富锰基体系，以降低成本并提高市场竞争力。预计2025年中期开始量产，目标是每年生产10万辆车的电池。清陶计划在2028年推出全固态电池方案。

3、宁德时代的布局

宁德时代在固态电池领域的布局较晚，但在获得政府专项基金支持后，开始积极组建团队并进行技术研发。宁德时代优先选择硫化物路线，因其重视电芯的电化学性能。

宁德时代目前正在观望全固态电池的技术突破，尽管其在技术开发上起步较晚，但凭借雄厚的资金实力，宁德时代在未来的竞争中仍具备强劲的后劲。

4、设备与生产工艺

固态电池的生产工艺正在从湿法涂布向干法电极转变，以提高能量密度和材料致密度。干法电极工艺尚处于研发阶段，未来设备投资成本预计将增加。

目前，固态电池生产设备的前段工艺占比将显著增加，预计未来前段工艺的投资占比将达到整体的2倍。

5、市场与应用

固态电池在军工领域具有优势，尤其是在无人机和核潜艇等对安全性要求较高的应用中。固态电池的安全性和稳定性使其在这些领域具有较高的适用性。

未来一两年内，多个车企和电池厂商将推出固态电池相关产品，预计2025年将有更多新车型搭载固态电池上市。

Q&A

Q：固态电池的三大技术路线的优劣势是什么？从近两三年量产的角度来看，哪一种更优？

A：固态电池的三大技术路线主要是氧化物、硫化物和聚合物。氧化物的优点是化学窗口稳定，高低温性能优良，但电导率低和界面接触不佳。氧化物的量产速度最快，因为可以做半固态。硫化物电导率最高，被视为终极解决方案，但成本高，制造和售后需解决有毒气体问题，量产时间预计在2030年。聚合物界面相容性好，但在室温下电导率低，安全性不高。总体来看，氧化物在未来两三年内量产较快。

Q：清陶的固态电池产品进展如何？其产品参数和下游客户有哪些？

A：清陶的固态电池产品已经上市，配备于智己L6车型，采用133度电的半固态电池，能量密度达到310瓦时/公斤。相比宁德的液态电池，清陶的电池能量密度更高，但倍率较低，循环次数较少。清陶的客户主要是北汽、上汽和广汽，这三者也是清陶的股东。

Q：清陶今年的出货量是多少？下一代产品的改进方向是什么？

A：清陶今年的出货量较小，约为两百多兆瓦时。清陶正在与上汽合作开发富锰基体系，以降低成本，计划在2025年中开始量产，目标是每年10万辆的上车计划。当前行业内全固态电池尚无量产，主要是半固态电池在投产。

Q：清陶半固态电池的价格与传统液态电池相比如何？

A：清陶半固态电池的价格与宁德的三元锂电池相差无几。以智己L6为例，清陶的电池多了33度电，能多跑230公里，价格贵了3万块钱，显示出半固态电池的成本与传统三元锂电池相近。

Q：宁德时代在固态电池方面的进展如何？

A：宁德时代在固态电池领域的布局较晚，主要变化发生在今年5月份，当时工信部设立了60亿元的固态电池专项基金，宁德获得了其中的20多亿元。这笔资金的注入以及政府明确的方向指引，促使宁德开始积极行动，组建固态电池团队并进行相关研发。目前，宁德正在测试硫化物样品电芯，但循环和倍率性能尚未达到预期。宁德倾向于选择硫化物，因为其重视电芯的电化学性能。尽管如此，全固态电池的最终解决方案仍存在许多技术难点。宁德在这一领域的后劲较强，主要因为其资金实力雄厚。

Q：富锰材料在电池行业中的竞争优势是什么？

A：富锰材料在电池行业中的竞争优势主要体现在成本上。与6系三元材料相比，富锰材料的成本更低，因此在市场上具有价格竞争力。虽然富锰材料在能量密度上不如三元材料，但其设计上有更多空间，可以在倍率和循环性能上进行提升。预计富锰材料的循环性能可以提升到1200圈，但仍与三元材料的2000圈有一定差距。

Q：半固态电池在循环次数和充放倍率方面有何提升？

A：半固态电池在循环次数和充放倍率方面有所提升，但仍存在一定限制。以智己L6为例，该电池设计追求高能量密度以实现超过1000公里的续航，因此在倍率和循环性能上有所妥协。富锰体系电池在设计上有更多空间，可以在倍率和循环性能上进行提升，循环性能预计可达1200圈，但与三元材料的2000圈仍有差距。

Q：华为在固态电池领域的布局和策略是什么？

A：华为在固态电池领域的布局较早，早在2000年之前就与清华大学陶瓷材料实验室合作，该实验室的技术来源于华为和丰田的赞助。华为对固态电池技术的关注主要是为了其手机业务和整车电车业务的发展。尽管华为不是电芯厂，但其对相关技术的重视程度很高，并曾与清陶探讨合作。

Q：华为在固态电池领域的进展如何？他们是否计划自己生产固态电池？

A：华为目前在固态电池领域仍处于早期阶段，主要专注于解决硫化物固态电解质与金属界面的不稳定问题。他们尚未生产出样品电芯。华为不太可能自己下场生产固态电池，而是进行技术储备，以便做出正确的战略决策。

Q：清陶在固态电池技术上的下一代产品有哪些提升？

A：清陶计划推出富锂猛击体系，该体系在短期内将提升半固态电池的能量密度，电压可提高至4.2-4.5伏，具有市场竞争力。长期来看，清陶将走复合电解质路线，结合氧化物和聚合物，预计2028年推出全固态电池方案，硫化物方案可能在2030年推出。

Q：清陶的富锂猛击体系何时会推出？

A：富锂猛击体系预计将在2025年推出，清陶将其视为战略项目，优先级高于其他项目。

Q：清陶的项目何时能看到行业催化剂或发布会？

A：该项目预计在2025年年中（6-7月）准备好，具体的发布会安排需视上汽的计划而定。

Q：氧化物固态电池的成本构成如何，与液态电池相比有哪些变化？

A：氧化物固态电池相比液态电池多了一层固态电解质层，主要成分为锂镧锆氧（LLZO）。清陶自制固态电解质，但原材料如碳酸锂、氢氧化锂、氧化锆和氧化铝是外购的，氧化铝和碳酸锂占比最大。固态电解质层使得成本增加约15%。氧化物电解质的市场价格约为每吨30万元，比硫化物便宜，硫化物价格超过200万元。

Q：1000瓦时的氧化物固态电池价值量是多少？

A：根据氧化物固态电解质的价格和用量，1000瓦时的价值量可以通过计算得出，约为35万元乘以20吨的成本。

Q：在固态电池中，正极、负极和电解质分别占总成本的比例是多少？是否有添加新的材料来升级？

A：正极和负极的材料与传统三元电池相似，没有特别的变化。正极材料如97或容百，负极材料如贝特瑞的硅碳，供应商相同，均未添加新材料。

Q：目前半固态电池中电解液的含量是多少？未来是否有减少电解液用量的计划？

A：目前半固态电池中电解液的含量约为10%至15%。未来计划逐步减少电解液用量，以提升氧化物固态电解质的性能。减少电解液的目的是为了使用更高容量的正负极材料。

Q：氧化物固态电池的核心技术壁垒在哪里？零部件供应商中哪个环节的竞争格局或壁垒较高？

A：氧化物固态电池的核心技术壁垒在于电解质的配方和添加剂。固态电解质的制造工艺是保密的，只有少数人可以接触。正极材料由大厂供应，竞争壁垒较高的是硅碳负极，因其需要控制膨胀系数，使用CVD工艺。

Q：哪些前期厂商可能在硅碳负极领域涌现？是否有其他材料如多孔炭在开发中？

A：目前所有负极材料厂商都在开发硅碳负极，进度相似。较早参与的公司如兰溪智德与清陶合作较早。CVD技术最早由美国国泰开发，所有厂商都在推进相关工艺。

Q：硫化物固态电池的成本构成是否会有显著变化？哪些零部件环节可能有显著增量？

A：硫化物固态电池的主要成分是硫化锂，占比约70%。硫化锂的成本较高，约四百多万，降低其成本是硫化物固态电解质的重要课题。关注硫化锂生产厂商是关键。

Q：硫化物的核心技术壁垒在哪里？哪些环节的竞争格局可能会更好？

A：硫化物的核心技术壁垒主要在于界面问题和不稳定性问题的解决。目前，谁能降低硫化锂的价格，将其做到50万元，将对行业发展有很大促进。硫化锂的成本降低是关键，目前国内只有少数公司如赣风、湖北新润德、杭州凯亚达和成都汉普高新在进行小规模的实验室生产，尚未实现大规模工业化生产。

Q：固态电池的制造工艺有哪些变化？

A：固态电池的制造工艺在前段发生了较大变化。传统的湿法涂布逐渐向干法电极过渡，干法电极需要干纤维化设备，目前市场上还没有这种设备。制造过程中需要更高的致密性，采用短低压设备和热压工艺进行集流体复合。未来，全固态电池将使用叠片技术，正负极和电解质都将压得非常致密。

Q：干法电极工艺的设备投资与传统工艺相比如何？

A：干法电极工艺可以节省30%的设备投资，主要是因为省去了溶剂和废气处理的成本。然而，固态电池对工艺的精度要求更高，真正符合需求的工艺尚未研发出来。目前估算价格困难，但预计全固态电池的投资至少是当前的两倍。

Q：在固态电池设备研发中，哪些公司表现较好？

A：在固态电池设备研发中，我们与先导、银河和联合合作较多，这些公司在研发上投入较大，表现较为优秀。相比之下，较小的公司如纳米诺在研发投入上较为有限。

Q：当前生产设备的前段、中段、后段的价值量占比是怎样的？未来会如何变化？

A：目前没有具体计算过设备的价值量占比，但如果现在是1:1:1的比例，未来可能会变为2:0.5:0.5，意味着前段的占比会显著增加。

Q：一条产线的产能是如何计算的？

A：产线的产能是按照G瓦时来计算的。投产时，企业会根据需要的G瓦时数进行投入，而不是单纯看一条产线的产能。

Q：在设备和材料合作伙伴方面，除了正负极材料，还有哪些新的合作伙伴？

A：主要的合作伙伴包括高化学（三峡）、蓝化工（盛和资源）和奥克股份（PU材料）。

Q：聚合物在固态电池中的前景如何？什么时候能推出相关产品？

A：聚合物单独用于固态电池没有前途，因为其安全性问题。聚合物需要与氧化物合作，形成复合电解质。固态氧化物需占70%以上，聚合物约占20%多。

Q：富锰系列电池将应用于哪些车型？

A：富锰系列电池可能会应用于上汽的荣威和名爵等跑量车型。

Q：氧化物技术路线的未来发展有哪些变化？密度能提升多少？

A：技术将逐步迭代，可能在2025年推出无隔膜电池，但不会立即应用于车辆。无隔膜电池用固态电解质替代隔膜，逐步减少电解液用量。全固态电池将加入PU材料，但目前主要是用量变化。

Q：固态电解质的总成本是多少？

A：1G瓦时的电芯大约需要30吨固态电解质，成本为每吨35万元，总成本约为600万元。固态电解质占总成本的1/。

Q：固态电池是否已与低空飞行器结合？

A：固态电池已在军工项目中应用，包括无人机和核潜艇。固态电池在安全性要求高的领域有优势，尽管充电速度较慢，但在低空飞行器上应用契合度高。

Q：未来半年内，固态电池行业有哪些重大事件或技术进展？

A：固态电池行业热度高，车厂、电芯厂、材料厂和设备厂都在积极研发。上市公司会不断发布消息以维护股价，但需关注实质性进展。

Q：上汽和广汽的固态电池项目何时能够装车？

A：明后年都会有产品推出。这些项目与北上广的合作已经进行了两年，并非刚刚开始。整车项目的周期较长，尤其是电芯这种对安全性要求高的产品，需要一到两年的时间。因此，如果电芯厂尚未与主机厂合作，预计2027年推出的计划并不靠谱。

Q：奇瑞的固态电池计划是怎样的？

A：奇瑞成立了一家小型公司，目前团队规模较小，约几十人。公司现阶段量产的是280瓦时每公斤的半固态产品，计划在2025年推出400瓦时每公斤的产品，并在2027年推出500瓦时每公斤的全固态产品。然而，预计2027年的计划可能会延后。奇瑞采用的是氧化物路线。

Q：明年发布的负极材料能量密度是多少？

A：明年发布的负极材料能量密度大约为300瓦时每公斤，技术上并不算高。

Q：技术上负极材料的能量密度能突破多少？

A：技术上，负极材料可以达到360瓦时每公斤。富锰材料的克容量比高镍三元更高，电压从3.7提升到4.5，整体单体能量密度能够提升到360瓦时每公斤。

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