固态电池概念股

文摘   2024-11-25 21:43   广东  


固态电池的概念


固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,包括半固态、准固态和全固态电池三种类型。


由于科学界认为锂离子电池已经到达极限,固态电池因其高能量密度、高安全性和长循环寿命等特点,被视为动力电池技术的未来发展方向。



固态电池板块A股市场行情走势



固态电池行业龙头成分股(部分)


尽管半固态电池实现规模量产和应用,但全固态电池商业化仍面临着技术和成本等系列挑战。


固态电解质替代液态电解液,其技术核心是材料的选择,业内已经探索出三类主要固态电池体系:聚合物、硫化物、氧化物。①聚合物固态电解质易于加工,干法和湿法制造工艺均能兼容,量产工艺难度最低,但电导率低,欧洲企业多聚焦于这条技术路线;②硫化物性能最佳,但材料对空气中的水分和大部分极性溶剂敏感,且电芯制造需要通过等静压设备施加压力,成本较高,宁德时代、比亚迪、亿纬锂能均侧重于该技术路线;③一些创业公司则多选择氧化物路线。


电池制造企业(部分):宁德时代是传统液态锂离子电池的头部企业,同时布局钠离子电池和固态电池等前瞻性技术,选择硫化物电解质路线,专注于开发全固态锂电池,并已建成 10ah 全固态电池性能验证平台,计划在 2027 年实现小规模量产;比亚迪、国轩高科等企业也均在固态电池领域投入了大量研发资源,积极推进固态电池的研发和量产计划。宁德时代、比亚迪、国轩高科和亿纬锂能等电池龙头企业已在固态电池领域取得显著技术突破,并具备量产能力


固态电解质企业(部分):三祥新材、上海洗霸等企业专注于固态电解质的研发和生产,为固态电池提供关键材料支持。


电池材料企业(部分):帕瓦股份设立子公司专业从事电解质、添加剂等相关前沿材料的研发和转化,开发了阻燃性优良、高电压稳定的凝胶电解质,并建成软包叠片固态电池小试线;赣锋锂电采用三元正极材料、固态氧化物膜的半固态电池能量密度超过 350 瓦时 / 千克,电池寿命近 400 次,并计划开始交付搭载其半固态电池的纯电动 SUV 赛力斯。


设备制造企业(部分):信宇人有供应固态电池相关设备,并已向固态及半固态电池客户供货。


其他相关企业:


圣阳股份主要产品包括锂离子电池及电源系统、铅蓄电池及系统、新能源储能系统集成产品及服务等,在 2024 年半年报中提到探索固态电池可行性技术路线,推进固态电池关键原材料选型及应用研究。


龙蟠科技全资子公司三金锂电主要专注于固态电池前驱体的开发,目前已建成一期 5000 吨产能,针对固态电池的高镍前驱体以及富锂锰基前驱体已通过客户小试认证,部分超高镍前驱体产品也正在和客户进行联合开发


孚能科技凭借固态电池的超高能量密度、高安全性及卓越的市场表现登榜,其实验室级全固态电池采用软包叠片技术,通过高镍正极和高容量负极,实现了400Wh/kg的超高能量密度,并具备-20至80宽温性能。


固态电池板块的近期热点事件


全球首条GWh级新型固态电池生产线正式落户安徽芜湖,标志着固态电池技术正式迈入量产阶段。


《科创板日报》19日讯,11月18日上午,位于芜湖经开区的安徽安瓦新能源科技有限公司,多辆满载设备的集装箱卡车缓缓驶入厂区,随后这些设备将进厂安装调试并投产,这标志着新型固态电池生产线正式落户芜湖,新型固态电池全面冲刺量产。安瓦新能源公司和芜湖经开区共同创建新型固态电池产业园,一期占地约150亩,规划了5GWh固态新一代电池研发中心和高集成自动化生产线。此次落地的首条生产线设计产能1.25GWh,是全球首条GWh级新型固态电池生产线。


固态电池的优缺点


(一)优点:


安全性好:固态电池使用固体电解质,相比液态电解质不易燃烧和爆炸,能抑制锂枝晶生长,减少安全隐患。液态锂电池中的有机溶剂具有易燃性、高腐蚀性等特点,一旦电池出现撞击、进水、高温等情况,就有可能引起燃烧、爆炸等安全问题。而固态电池将原本的电解液部分或全部替换成了固态电解质,不易燃、不挥发,大大降低了电池发生热失控和燃烧的风险,在电动汽车、航空航天等安全要求高的领域具有显著优势.


能量密度高:固态电池可以不使用嵌锂的石墨负极,直接使用金属锂作为负极,从而提高电池的能量密度。固态电池使用固体电极材料和固体电解质材料,能有效减少电池内部的空间占用,从而可容纳更多的活性物质,提升电池的能量存储能力。理论上,固态电池的能量密度能轻松超过 600wh/kg,而传统液态电池的理论极限仅为 350wh/kg 左右。


循环性能强:固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜问题和锂枝晶现象,能够有效减少电极材料的粉化和脱落,提升了电池的循环性和使用寿命。


适用范围扩大:固态电池具有结构紧凑、设计弹性大等特点,可以应用于多种领域,包括微型电子器件、动力和储能领域。


工作温度范围宽:固态电池具有良好的热稳定性,能够在较宽的温度范围内正常工作,耐寒耐高温,尤其适用于极端环境下的应用,如极地探险、太空探索等。


快充性能好:固态电解质可以承受更高的充电电压,并且可以使用更薄的电解质层,这使得固态电池在理论上能够实现更高的能量存储能力和更快的充电速度。


体积小、重量轻:固态电解质可以更薄,使得整体电池结构更为紧凑,适合于空间受限的应用。


(二)缺点:


界面阻抗大:固态电解质与电极材料之间的界面是固-固状态,导致离子在固体物质中传输动力学低。


成本高:固态电池的生产需要使用到一些昂贵的原材料,如锂硫化物等,其价格是碳酸锂的 5 至 10 倍。此外,固态电池的生产工艺复杂,对生产环境与原材料纯度的要求极高,需要全新的生产线和设备,这增加了固态电池的制造成本。据了解,目前固态电池较同规格的电池成本要高 4-10 倍。


离子电导率低:固态电池中电极与电解质之间的界面接触由固-液接触变为固-固接触,导致接触面积小,形成更高的界面电阻。


循环寿命差:固-固接触对电极材料体积变化敏感,容易造成电化学性能衰减,导致循环寿命差。


技术成熟度低:虽然固态电池的研究已经取得了一定的进展,但目前仍处于发展阶段,在材料、界面、电芯等方面还存在不少技术挑战。例如,硫化物电解质化学稳定性、空气稳定性很差,批量生产很难;硅碳负极体积膨胀大、锂负极还不成熟等。


界面阻抗大:固态电池中电极与电解质之间的接触为固 - 固接触,相较于液态电池的液 - 固接触,其界面阻抗较大,会导致电池在充放电过程中的能量损失增加,影响电池的性能。


生产工艺复杂:固态电池的生产需要严格控制材料的纯度、颗粒大小、形貌等参数,以及电池的制备工艺和环境条件,这增加了生产过程的复杂性和难度,降低了生产效率,也提高了生产成本。


低温性能有待提高:在低温环境下,固态电池的离子电导率会显著下降,导致电池的性能降低,如放电容量减小、充放电效率降低等,这在一定程度上限制了固态电池在寒冷地区的应用。


固态电池概念股在近期表现活跃,板块内多只个股涨停。

固态电池概念股(部分)



结语


综上所述,从投资机会上看,固态电池作为下一代高性能锂离子电池的技术制高点,具有广阔的市场前景和应用空间。


从风险点上看,固态电池的制造成本仍然较高,尤其是全固态电池,成本问题是固态电池技术商业化的最大挑战。


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