固态电池技术以及产业链全景梳理

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对于全固态电池技术层面的关注点主要包括材料体系和工艺设备。材料体系的核心是固态电池材料,尤其是固态电解质,常见的大类有氧化物、聚合物和乳硫化物。其中,无机材料的选择至关重要,倾向于选择低杨氏模量的体系,而目前乳硫化物因其良好的性能成为较为

Q:对于全固态电池,技术层面上的主要关注点有哪些?

A:对于全固态电池技术层面的关注点主要包括材料体系和工艺设备。材料体系的核心是固态电池材料,尤其是固态电解质,常见的大类有氧化物、聚合物和乳硫化物。其中,无机材料的选择至关重要,倾向于选择低杨氏模量的体系,而目前乳硫化物因其良好的性能成为较为热门的选择。

Q:在固态电池材料方面,国内有哪些企业在布局和产业化方面取得进展?

A:国内有几家企业在布局并推进乳硫化物材料的产业化进程,例如深圳固研和中科不能有研国联。此外,高能塑造、先导、利元亨、赢合科技天弘激光、杭可科技以及纳科诺尔等公司在工艺设备上不断进行更新迭代,虽然尚未有企业完全搞定全套设备,但整个行业正在积极发展和探索中

Q:硫化物路线相较于其他路线的优势是什么?目前大家都在走硫化物技术路线吗?

A:硫化物路线的优势在于其采用低氧模量材料(如锂磷硫氯或零流转率体系),在加压成型过程中界面表现更好,有助于提高电池性能。华为和宁德等公司确实重视并投入资源研发硫化物路线,但这并不代表其他路线如氧化物和聚合物就完全不被关注。目前大多数研究机构和企业采用的是符合路线,即聚合物加无机的混合体系,并且在探索低成本替代方案以优化硫化物路线的成本和性能。

Q:在硫化物、氧化物和乳化物这三种路线中,哪个是最佳选择?

A:目前来看,以硫化物为主的路线可能是以无机含量为主的首选路线因为它整体性能相对较好。然而,在实际应用中,还需要结合成本、性能等因素综合考虑,例如现在推崇的高硫化物含量路线,尽管成型性能较好,但在大规模产业化过程中可能会遇到设备节拍不友好等问题。因此各种路线都有其优劣之处,且在不断的研究和改进中。

Q:硫化锂在固态电池中的应用及其替代方案是什么?目前有哪些公司在做硫化锂替代物的研发,以及三元正极材料与固态电解质在技术上的相似性和匹配性如何?

A:硫化锂目前被认为是一个较好的固态电池材料,但由于其制备成本较高,难点在于硫化锂的制备过程。作为替代方案,研究人员正在开发不使用硫化锂而是采用氧化锂和氧化锂等其他材料采制备类似硫化锂性能的化合物,这样可以显著降低生产成本。我们团队也在研发低成本的固态电池路线,并认为相对容易实现产业化。此外,一些铁锂、锰铁锂等正极材料公司也可能涉足固态电解质的研发。从技术角度来看,全固态电池框架下,不同的正负极材料理论上都可以匹配,但实际上对于电子电导不好的材料,如铁锂、锰铁锂等低电导率体系,匹配全固态电池时技术难度较大;而对于三元、NCM等高电导率的传统正极材料,匹配全固态电池则较为友好。


Q:当前硫化物固态电池材料的主要问题是什么?对于硫化物含量较高的固态电池,在工艺制备上存在哪些难点?

A:当前硫化物固态电池材料面临的主要问题是原材料成本高和固态电池成型压力较大。尤其是硫化锂的原材料成本问题,导致整个固态电池材料成本上升。为解决这个问题,正在研发硫化锂替代体系,其中理磷硫气率体系表现较为突出。工艺制备上的难点主要在于如何降低硫化物含量以减少最终产品中的成型压力。这涉及到对工艺设备的改进和创新,目前市场上尚未有很好的解决方案。

Q:在研发低成本固态电池过程中,是否有多家企业在关注并尝试改进硫化锂的问题?

A:是的,包括学术界在内的多个团队都在积极研究如何替代硫化锂,因为硫化锂在制备、存储和运输过程中稳定性差,很难解决其成本高的问题。一些公司可能已经投入大量关注并着手改变硫化锂的制备工艺,但尚未找到彻底解决成本问题的有效方案

Q:硫化锂替代物的具体组成和原理是什么?

A:硫化锂的替代物采用五硫化二磷作为流化物质,同时使用氧化锂和氯化锂作为锂源,替代原来的硫化锂,从而实现低成本生产。

Q:正极材料的选择是否会影响全固态电池的理含量?负极材料在全固态电池中的态势如何?

A:是的,全固态电池中正极材料的选择会直接影响其锂含量。如果采用高电压体系,同等能量密度下锂含量会减少;若能量密度高且电压相对低,则锂含量会提高。锂含量主要与所采用的电极体系相关。负极材料同样是为了满足高比能需求而进行研发,目前主要考虑的是锂金属与硅基材料(包括硅碳和纯硅)的应用。行业内暂无明显优之分,各家还在积极探索不同的组合方式。

Q:目前正极材料在固态电池方面有哪些研究方向?

A:目前行业里对于固态电池正极材料的研究方向较为广泛,包括三元高镍材料以及一些其他类型的正极材料,如富锂锰等。从产业现状来看三元材料应用较多,因为全固态电池的发展趋势倾向于高能量密度,而高能量密度需求下八系和九系材料更常见。

Q:对于未来正极材料的变化趋势是怎样的?

A:未来正极材料的变化趋势不会太大,三元正极材料目前变化不大。但对于全固态电池而言,随着技术进步解决锂金属匹配问题后,可能会打开五元正极市场,同时也在研发如流正极、金属硫化物、金属氟化物等其他类型的正极材料。

Q:固态电池中固态电解质的选择有何特点?

A:固态电池因其组合方式多样,对固态电解质的选择非常关键,包括中间的固态电解质层、正极内的固态电解质以及硅基负极处的固态电解质。目前倾向于使用硫化物和氯化物作为无机材料进行组合配置,但具体路线仍有多种可能性。

Q:全固态电池的能量密度现状及未来路径如何?

A:全固态电池的能量密度取决于所使用的电极材料,目前量产水平下的能量密度受限于技术进步,而未来路径则取决于固态电解质的选择、电极材料性能提升及整体电池设计优化等因素

Q:高镍八系九系的电池材料,理论上可以达到什么样的能量密度水平?

A:如果采用高镍的八系或九系材料,理论上可以实现400万每公斤以上的能量密度,对于9系材料甚至可能接近500瓦时每公斤以上的水平。这主要取决于电池体系的设计,比如固态电池的厚度、正极的面积和载量等因素。如果使用一些特殊的猛材料,能量密度有可能进一步提升至500以上。


Q:目前半固态电池上车后的能量密度是多少?硫化物电池的成本和专利问题如何解决?短期是否难以实现与硅碳负极的配套使用?

A:目前半固态电池上车后的能量密度大约在350到400瓦时/公斤的水平硫化物电池的成本和专利问题是由于日本早期开发并掌握了很多相关专利。若采用低成本的流氧率体系或氯化物体系等替代方案,可以避开硫化物锂磷硫氧体系的专利限制。对于硫化锂的成本高、制备困难的问题,可以通过技术开发绕过其使用,例如开发氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂等其他路径来制备所需的材料。

Q:硅碳、硅基以及锂金属三种负极材料的发展现状如何?

A:目前硅碳、硅基和锂金属三种负极材料都在被开发中,它们各自存在不同的界面问题,如锂金属的锂金属生长问题和安全性问题,硅基材料的膨胀问题等。在综合性能和安全性上考虑,硅碳和硅可能是更优的选择但具体还需进一步研究和测试。

Q:全固态电池在设备方面有哪些难点?国内是否有增量设备可以实现国产化?

A:全固态电池在设备上的难点主要集中在固态电池膜的成型工艺上,目前存在干法和湿法两种成型路线,但都面临精度要求高、均匀性达标等挑战,尤其是干法工艺对设备精度和能力的要求较高。此外,在极片成型、分散过程以及电池成型等方面,都需要针对固态电池的特点开发专门的设备和技术,以确保电池性能和一致性。

Q:目前大压力成型中,温等静压技术面临的主要挑战是什么?

A:温等静压技术在实现连续化生产方面存在困难,这是未来需要解决的关键点。

Q:全固态低压力成型主要涉及哪些关键环节和细节问题?在固态电池领域中,哪些现有的电子元器件设备公司可能具备开发潜力?

A:全固态低压力成型主要涉及三个方面:二是设备和工艺上需要实现极片膜片及固态电池一体化成型;二是运行过程中可能会出现边缘心理问题,需要关注边框设备等辅助设施,三是针对全固态电池开发的专用设备尚未完全成品化,但已有部分设备公司如高能塑造、利元亨、海目星、先导、天弘激光以及于工高科等在进行相关开发。目前有一些以前从事电子元器件、集成电路业务的设备公司,比如涉及到胶框制作的厂商,它们的部分设备可以借鉴并应用于固态电池领域,但针对全固态电池的具体开发还在进行中。

Q:固态电池在应用场景上最先应用的是哪些领域?清陶发展的全固态电池具体采用何种材料体系?

A:从产业化推广的角度来看,固态电池最早可能应用于汽车领域,尤其是在储能产品或整车用产品方面。而在3C领域,固态电池的大规模应用可能相对较晚。全固态电池主要走的是聚合物和硫氯化物复合路线,也涉及低成本乳化物材料的复配使用。

Q:清陶发展的半固态和全固态电池方案是什么样的?预计何时实现量产上车?半固态和固态电池经过三五年发展后,预计成本能降低到什么水平?

A:清陶发展的半固态电池采用氧化物和聚合物复合路线,预计今年按既定路线实现量产上车;全固态电池预计在2026年进行装车验证,随后在2027年开始推动生成量产。随着大规模应用和采用低成本材料,半固态和固态电池的成本预计会比现有技术更具性价比,具体数值不便透露,因为后期可能会涉及到商务信息。

Q:对于设备选择上,为何不能购买韩国PT的设备,而倾向于选择纳克诺尔的设备?

A:纳克诺尔在干法工艺方面具有较高的精度评估,尤其在减薄过程中拥有自己的技术优势,因此在设备选择上更倾向于纳克诺尔的产品。

Q:远期看,固态和半固态电池的市场占有率大概是怎样的情况?

A:对于远期固态和半固态电池的市占率预测,由于市场变化和技术进步的不确定性,我无法给出确切评价。

Q:如果说全固态电池技术发展到很成熟,性能和成本都优于现有业态是否会颠覆当前的电池业态?

A:是的,如果全固态电池在性能和成本上全方位碾压现有电池,那么对于业态来说确实是一个颠覆性的影响。

Q:在干法工艺上,目前连续化生产程度如何?距离量产还有多远?

A:干法工艺目前无法实现连续化生产,走速相对较慢,但具体数值我不记得了。我可以帮您询问并获取更详细信息。

Q:干法工艺未来会在正负极材料上都采用吗?哪一块进展更快?

A:目前干法和湿法工艺都在被不同公司使用,正极材料方面干法正极和干法电解质膜有较多应用;负极材料则根据体系不同,部分采用湿法工艺,部分采用干法工艺,尚未有定论。

Q:咱们现在倾向于在负极材料上采用哪种技术进行开发?

A:从我个人角度看,倾向于采用锂金属或锂合金负极技术,主要是考虑到提升能量密度和降低成本,以及固态电池匹配方面的技术储备。

Q:半固态电池采用的氧化物电解质与未来全固态应用方案之间有何关系?

A:虽然两者在技术层面上差别较大,但在工艺技术上存在一定的借鉴性和铺垫作用,比如复合结构的设计和一些工艺技术可以转移应用。

Q:流乳化物的成本如何?是否有降低至二三十万的可能性?流乳化物的主要材料来源有哪些?

A:硫化物体系的传统售价在1万到4万每公斤,而流乳化物体系的成本核算下来可以做到10万以下每吨,相较于硫化物体系,成本上有显著优势,但流乳化物的性能还需进一步提升以达到广泛应用水平。多种公司都在进行流乳化物的研发,包括深圳固研、中科技能、有研国联等,它们都在探索不同体系的低成本解决方案。

Q:对于低成本流乳化物的电芯性能和原材料成本,能否进一步降低?

A:通过改进原材料使用(如碳酸锂和氢氧化锂)和开发低成本工艺路线,低成本流乳化物的成本有可能降到几万甚至更低,同时电芯性能也有可能随着技术进步得到提升。

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【TF电新】关于牛市初期的流动性品种:选最强的主题。既然是主题了,我们推荐最强的方向——足够新、空间足够大、催化足够多。同时,我们仍建议在最强的主线个股上仓位,而非撒胡椒面,以此来获取超额。

第一,#【固态电池】,这是价值量短期10X,量产后有的环节价值量较现在仍2-3X。这也是连接着电动船舶、evotl、机器人每个重要新质生产力的心脏。

我们看好增量最大+格局最好的三条。

1)干法电极设备:固固界面最核心在干法滚压分切设备,干法电极上用2台;而全固态用3-4台(因为除了电极,电解质也要用)。1gw价值量3kw+,100gw的扩产对应30亿收入、6个亿利润,#行业绝对老大【纳科诺尔】。

2)硫化物电解质,其中最核心是硫化锂(国产替代方向),普通电解液0.15元/wh,批量后我们预计电解质也有0.33元/wh,2x+价值量扩容。但因为是最核心的方向,碳酸锂、三元正极、隔膜、电解液企业都在做,谁更好在这个阶段是概率问题,我们的建议要么撒胡椒面,要么集中干#成本更有优势的液相法【天赐材料】。

3)导电剂,价值量从0.8分钱/wh,到2.8分/wh(因为固态大量电解质仅有离子导电,必须多加增强导电性),#推荐单臂管国内唯一供应商【天奈科技】。且自身基本面也进入拐点区间。

第二,#机器人=特斯拉(美国特朗普上台的政治经济学)+华为(中国的特斯拉)

1)华为链:A股最值得选的是本体厂商#【赛力斯】,类比智驾,最大的利润来源是有智能化的本体厂。

2)特斯拉链:变化——【拓普集团】(其实份额一直没变,但市场前期低估,重新纠偏,且也是为数不多机器人链主业持续上修的)、【浙江荣泰】(年复合40%增速,特斯拉是第一大客户,给T机器人2-3k价值量)、【绿地谐波】(表态第一批订单肯定有份额,打破市场认为”不在第一批T链”的传闻;谐波有asp提升,因多做交叉滚子轴承,大概增加1/3)。

 

【TF电新】纳科诺尔:干法电极的空间如何展望?-1103—————————为何重点关注纳科诺尔?传统主业在手订单饱满,凭主业业绩就值当前市值,仅14X;而公司在干法电极(液态电池的前道设备迭代)和固态电池卡位遥遥领先。纳科诺尔从单辊压设备到前道整体,价值量翻5X;经测算干法电极渗透率10%,公司40%份额下,可创造3.6亿利润增量,参考先导2021年估值,展望300亿市值,10X空间。

第一,产业逻辑——为什么发展干法电极?干法电极是T all in的技术,相较湿法电极,能够节约全制造成本,1)18%材料成本(省掉NMP溶剂等);2)70%生产线流程(省掉涂布等工艺);3)41%设备投入(省掉涂布机等),还可以提升制造效率/提升压实密度,前期因为成膜均匀性、一致性以及设备和工艺的适配性等暂未量产。但随着我们技术迭代到了这个周期,我们预计25-26年这个细分有望陆续量产。

第二,个股逻辑——公司在这个方向做什么?以及竞争力如何?公司于2024年推出干法电极成型覆合一体机,实现电极膜成型以及电极膜与集流体复合的一体化,替代传统湿法工艺所需的混合、制浆、涂布、干燥、辊压等过程。于公司而言,相当于从只做前道工艺中的辊压设备,到提供整套前道工艺。

竞争力如何:1)纳科诺尔本身在辊压设备上技术领先,在宁德、比亚迪的辊压设备需求占比达50%。2)纳科诺尔合作的清研电子孵化自深圳清华大学研究院,核心人物王臣教授是国内最权威的干法专家,09 年起研究干法电极。3)干法电极技术本身对材料(均匀度等)和设备(工作压力、辊压精度等)均提出了更高的要求,双方优势互补。

第三,怎么看股票投资机会?1、传统业务:辊压设备损耗率高于设备,更换周期短,25年2.5亿+业绩,目前估值非常安全,又因在北交所估值折价严重。

2、我们更看重的干法电极设备:按国内总产能约1.5TWh,考虑到切换干法电极的渗透率逐步提升。我们假设:1)干法电极10%的渗透率,2)价值量按照3000万/GWh,3)按纳科诺尔40%市占率(考虑技术领先),20%净利率。对应约3.6亿净利润。参考先导智能在2021年锂电渗透率10%的加速期估值为70-80X。所以目标市值空间巨大,真正的0-1产业趋势。

我们认为这个产业趋势空间大,当前属于0-1阶段,因此大概率先看估值抬升的机会,赔率非常高。而胜率仍需等明年真正意义的出货。考虑到头部电池厂对干法电极技术关注度较高,目前纳科诺尔在手中试订单充裕,有望逐步于25年交付,重点推荐。———————————

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【DW电新】固态电池:三大事件连续催化,硫化物迎来高关注

事件:①11月5日,华为公布硫化物固态电解质专利;②11月6日,晚点Auto称宁德时代已将全固态电池研发团队扩充至超1000人,主攻硫化物路线,已进入20Ah样品试制阶段;③11月7日,太蓝新能源-长安汽车发布无隔膜固态电池,计划27年实现无隔膜全固态批量生产。#主要变化在于硫化物。

观点重申#24年国内开始加大支持力度、固态电池逻辑具备持续性。海外加码固态电池希望弯道超车,24年频繁宣传量产计划,引发国内危机意识,政府层面加快固态电池研发和支持力度,提供固态电池底层的支撑逻辑。分阶段看,①半固态电池为过渡路线,国内陆续装车发布,开启产业化元年,随着新车型陆续发布,带来持续性行业热度,提供固态电池应用的短期支撑逻辑;②国内后续大力发展低空经济,而eVTOL作为关键载体,提供固态电池应用的中期支撑逻辑;③安全性和能量密度为动力核心性能,提供固态电池应用的远期支撑逻辑。因此近年来预计有持续行业热度。

#硫化物路线未来潜力最大、头部电池厂商均重点布局、其中硫化锂前驱体为难点。近期锂电主产业链排产超预期、供需反转明确,固态电池是未来确定方向,且有进展,或成为最好的主题方向。产业链看,半固态电池技术先行,23-24年开启小批量装车发布,全固态电池预计27年后小批量量产。固态电解质的核心为固固界面问题,难点在于倍率性能和循环寿命的提升。其中硫化物未来潜力最大,氧化物、卤化物进展相对较快。硫化物体系核心在于硫化锂,价格昂贵暂无有效降本措施,而氧化物/卤化物体系核心在于锆元素。目前来看,宁德时代、比亚迪、华为、海外均重点布局硫化物体系,硫化物体系空间或巨大。

投资建议:产业链看,固态电解质和正极材料具备相似性,正极厂商均有布局固态电解质,同时固态电池正极跟液态正极类似,此外硅碳、导电剂、干法工艺等也迎来机遇。建议关注几条主线:①电解质关注厦钨新能(正极+硫化锂)、容百科技(正极+电解质)、有研新材(硫化锂)、天赐材料(硫化物)、当升科技(正极+电解质)、湖南裕能(正极+电解质)、三祥新材(氧化物/卤化物)等,②添加剂关注元力股份(硅碳)、天奈科技(导电剂)等;③设备关注纳科诺尔(干法电极)、曼恩斯特(干法电极)等。

风险提示:新技术进展不及预期。

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❗【KY电新】固态电池本次行情有何不同-1107

🔥事件回顾:宁德时代全固态电池主攻#硫化物路线。华为11/5发布专利【#掺杂硫化物材料及其制备方法】,每次固态电池行情都有所侧重,本次建议关注#硫化物 赛道以及有行业催化标的:

a)硫化物:#厦钨新能 (H公司硫化物正极)、#有研新材 (已给头部电池及硫化物电解质企业小批量供应硫化锂原材料)、#蓝海华腾 (参股高能时代-硫化物路线-完成20Ah级全固态电芯A样开发+深圳低空电驱动);

b)干电极:#纳科诺尔 (固态电池必须要用干电极);

c)太蓝新能源:#道氏技术 (太蓝送样反馈好)、#紫建电子 (和太蓝有合资公司+硅负极);

d)铝塑膜:#紫江企业 (国内铝塑膜龙头+参股昂际航电(国产C919核心飞控系统供应商);

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