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    固态电板行业专题论说:固态产业化提速,开启新技巧变革周期

    发布日期:2024-12-11 22:03    点击次数:173

    (论说出品方/作家:申万宏源计划,朱栋、曾子栋)

    1. 固态电板产业化怡悦滔滔而来

    固态电板兼具安全性高和能量密度高的双重上风

    固态电板有望提高安全性和能量密度。 安全性:液态电板中外力穿刺和过充容易导致 里面短路,电解液响应升温形成后续隔阂、负 极、正极和电解质理解抛弃,而固态电板莫得 液态电解质,减少了电解质抛弃的可能性。 能量密度:主流产物磷酸铁锂、三元电板能量 密度划分小于200Wh/kg、 300Wh/kg,均 已接近能量密度上限,而固态电板接纳固态电 解质与锂金属负极兼容不错遏制晶枝滋长,大 幅提高电板能量密度。

    固态老本奋发,电解质及劝诱老本待产业化技巧冲突

    现在固态电板老本奋发,营业化后老本有望趋势下行。正极和固态电解质部分原材料价钱奋发,对分娩设施、技巧和环境条件更高,且本色分娩中无法 用现存的液态电板分娩线去分娩固态电板,瞻望固态电板老本短期将显着高于液态电板,固态电 池降本之路仍需要产业链协同。

    策略驱动:饱读舞锂电技巧向固态电板领域研发歪斜

    策略饱读舞锂电行业要点发展固态电板行业 。2020年10月,国务院发布的《新能源汽车产业发展贪图(2021—2035年)》中初度将固态电 池列入行业要点发展对象,并提议加速研发和产业化程度。尔后,为推动固态电板技巧的研发, 中国政府及各省市陆续发布了多项策略。据《中国日报》报谈,我国或将干涉约60亿元用于全固态电板研发,包括宁德期间、比亚迪、一 汽、上汽、卫蓝新能源和祥瑞共六家企业或得到政府基础研发守旧。

    产物驱动:固态新产物披露,量产仍需时日

    固态电板海潮将至,国内电板厂陆续发布固态/全固态产物 。国内主要电板厂商研发先行,争相发布全固态/半固态电板产物,接纳不同的技巧道路,举例宁 德期间主要走硫化物的道路,卫蓝新能源主要走氧化物和团聚物的道路,不同企业、不同道路王人 头并进,产业内竞争比拟热烈。

    2. 量产程度有望加速落地

    半固态电板领先产业化,全固态电板领域量产可期

    现在半固态电板产业化锻真金不怕火,固态电板领域量产瞻望在26年前后。23年运行,半固态电板技巧已领先在能源电板端加速期骗。 现在全固态电板处于产业化初期。把柄各公司官方公众号,宁德期间贪图2027年已毕全固态电 池小批量分娩;国轩高科发布首款金石固态电板,贪图2027年小批量上车,2030年已毕量产; 中改进航发布“无界”固态电板,贪图2027年已毕装车。把柄BNEF彭博新能源瞻望,行业全固 态电板瞻望到2026年会运行GWh级的量产。

    3. 固态电解质&工艺成为产业竞争焦点

    固态电解质是固态技巧冲突枢纽

    国内电板厂商多专注于氧化物及硫化物等复合电解质道路,致力于料理老本以及电解质 与两级材料的踏实性。 海外厂商则主要协调于硫化物以及卤化物方面的固态电板研发标的,关于电板安全性以 及固态电板的可量产化智商较为眷注。

    硫化物道路性能好,老本高,复合及氧化物道路性价比平衡

    复合电解质全固态道路制备经由较为复杂,电芯制形老本较高;硫化物全固态道路电导 率和能量密度性能超过,材料老本较高;氧化物全固态道路制形老本和材料老本居中。

    氧化物+团聚物电解质代表公司:卫蓝新能源

    氧化物+团聚物技巧决策料理固-固料理问题。技巧层面,卫蓝聚焦氧化物技巧道路研发固态电板。把柄现在卫蓝技巧决策,研发团队决定采 用超薄纳米级氧化物电解质层匡助形成锂离子传输通谈,同期筹商到负极使用金属锂材料会与 氧化物电解质产生较大的界面战争问题,卫蓝提议基于原位固态技巧在负极名义形成团聚物电 解质来填充氧化物电解质的空闲的步骤,从而达到减少界面内阻,改善电板安全与轮回寿命。卫蓝产物期骗遮盖新能源车船、领域储能以及低空经济等领域,现在量产产物均为羼杂固液电 池,使用电解质身分为LATP(磷酸钛铝锂)。把柄贪图,公司贪图在2027年往日已毕全固态电 池领域化量产,并于2030年将全固态电板作念到更低老本。

    硫化物电解质代表公司:日本丰田

    丰田在全固态电板技巧积聚颇丰。较早喜爱固态电板研发。丰田 早在2006年就运行了固态电板 基础技巧的研发;2012年,丰 田运行宣传在固态电板领域取 得的计划后果; 2017年,丰田 和松下达成共鸣,将共同研发 车载方型固态电板;2023年10 月,该公司布告与出光兴产公 司建立业务协调伙伴相关,研 发硫化物电解质。 主见27-28年量产固态电板。目 前丰田贪图于2027年在日本运 营一家固体电解质试点工场, 并通过将其装配在将于2027年 至2028年推出的电动汽车上, 来已毕其营业化。

    氧化物电解质代表公司:Quantum Scape

    Quantum Scape氧化物道路 已形成三代产物。第 一 代 固 态 电 池 产 品 A0 Prototype主要使用氧化物及 部分电解液,研发主要聚焦 提高电板的能量密度、已毕 快速充电以及改善低温性能 等方面。 QSE-5 B样品运行小批量分娩, 首批B样品电板已运走输送给 汽车客户进行测试;此外, QS的固态电解质分离器通过 其特有的瞎想减少了传统锂 离子电板制造经由中的一些 法子,进一步镌汰制形老本, 增多了分娩遵守。 QSE-5固态电板产物将在25 年已毕营业化并批量分娩。

    硫化物&团聚物电解质:LG Energy Solution

    LG专注于硫化物类固态电板计划决策,瞻望将于2030年前已毕硫化物的全固态电板研发。 LG推迟原定于2026年前已毕团聚物基固态电板营业化主见,专注研发安全性更高的硫化物类固态 电板产物。在2024年7月的SNE电板日会议上,据LG副总裁 Jeong Geun-chang先容,公司改日 硫化物固态电板产物将期骗于高性能,如高性能电动车和船只等领域。LG瞻望将于2030年前已毕 硫化物的全固态电板研发,并将接纳高离子导电率的硫化物固态电解质材料。从好意思国专利来看,LG近期更多地针对锂枝晶化所形成的安全性问题瞎想了关联电解质膜料理决策, 通过将涂覆有遏制锂枝晶滋长的材料的多孔状材料镶嵌固态电解质中以强化其物理强度,从而改善 电板的安全性和性能;硫化物方面,为料理硫化物的耐水性以及分娩时的压力制造问题,公司正设 计研发新式的固态电解质材料。

    合物电解质:清陶能源

    清陶能源接纳有机+无机复合物固态电解质决策,现在公司第一代半固态电板已已毕量产 。清陶能源接纳有机+无机复合电解质技巧道路进行固态电板研发。产业化道路上,清陶贪图半固 态-准固态-全固态的电板发展旅途,以渐渐已毕产业链上游材料的升级、固态电板的降本以及电 导率的提高。现在清陶第一代半固态电板得手量产并搭载于智己L6光年版。该产物固态电解质选择NaSICON 型LATP氧化物,并接纳干法成型工艺提高电解质层良好性。该电解质层以无机涂层为主,因此 受热的时刻电解质层不会减轻,减少了里面短路的可能,同期它具有对化学响应的防止作用。该 产物70%的工艺和液态电板雷同,导致固态电解质无法饱和料理固固战争的界面问题以及材料之 间的饱和良好,因此第一代产物中包含了熔解了锂盐的有机溶剂来进行一定改善。

    工艺:干法正极制造遭贫窭,材料及劝诱为攻克枢纽

    材料与劝诱两头尚未饱和锻真金不怕火,干法正极工艺遭遇挑战。材料端:难点主要协调在粘结剂技巧。传统湿法电极工艺使用PVDF看成粘结剂,由于 PVDF不能纤维化,不适配干法电极制配,特斯拉选择PTFE看成粘结剂。2019年特斯拉收 购Maxwell,得到干法电极技巧,通过PTFE粘结剂与电极粉末羼杂,在PTFE纤维化作用 下制备电极膜,再热压复合得到干法电极片。 劝诱端:难点主要为辊压劝诱对干法正极材料的适配性不及。2021年特斯拉已毕了基于石 墨材料的干法负极锻真金不怕火制备,但在干法正极制造中,三元材料里镍、钴等金属粉体硬度极 高,对辊压劝诱的压实密度、精度以及辊压一致性等提议更高条件,辊压要津容易发生压 辊压力超荷,激发干法正极辊龙套和电极薄膜碎裂、彭胀、边际变形以及粉体掉落等问题。

    工艺:业界针对各要津难点提议料理决策,推动降本增效

    针对技巧和降本贫窭,业界提议以下料理决策: 从原料羼杂到电极膜制造再到极片辊压分切,干法制造工艺主要存在以下难点:主流粘结剂 PTFE粘连性有待提高且易与负极发生响应;电极膜制成后易掉粉/碎裂/变形,辊压条件大 幅提高;举座工艺降本遇瓶颈。因此,行业内提议对粘结剂改性提高粘连效果、转换辊压设 备及工艺、鼓励劝诱大型化集成化等料理决策。

    材料:25年前后或是硅负极领域化出货起始

    23年中国硅基复合材料出货1.9万吨,瞻望2030年出货量将超30万吨。现在硅基高容量电板主要期骗于电动器具、3C数码锂电板过火他小圆柱(如高端锂电轻 型车、高端扫地机器东谈主等);追随材料劝诱端抓续降本,25-26年硅碳负极有望已毕与传统负极的单元容量平价,其 期骗有望拓展至能源电板领域,并有望从高端车往中低端车,从三元往铁锂加速浸透, 大幅掀开需求空间; 把柄GGII,2023年中国硅基复合材料出货1.9万吨,瞻望2030年出货量将超30万吨, 年均复合增长率超50%,改日3~5年内出货领域提高主要靠大圆柱电板带动,中始终主 要受固态电板带动。

    24年以来,多孔硅碳在能源领域有望迎来 批量出货。 24年9月,好意思国硅负极公司Group14布告, 其与SK Materials在韩国尚州联合建设的工 厂,细致向能源电板领域批量出货多孔硅碳 材料。24年6月,Group14布告与欧洲、亚洲和北 好意思的三家电动汽车及两家迫害电板制造商签 署了五项多年拘谨性承购条约,累计最低承 购金额已跳动3亿好意思元。

    论说节选:

    (本文仅供参考,不代表咱们的任何投资建议。如需使用关联信息,请参阅论说原文。)

    精选论说开始:【改日智库】。