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1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2023.09.16 固态电池产业化提速，电池材料再迎拓展固态电池产业化提速，电池材料再迎拓展 固态电池行业系列之一固态电池行业系列之一：固态电解质固态电解质 石岩石岩(分析师分析师)庞钧文庞钧文(分析师分析师)牟俊宇牟俊宇(分析师分析师) 证书编号 S0880519080001 S0880517120001 S0880521080003 本报告导读：本报告导读：固态氧化物电解质以其较高的电导率、较宽的电化学窗口较好的稳定性及较低的成固态氧化物电解质

2、以其较高的电导率、较宽的电化学窗口较好的稳定性及较低的成本，有望率先实现产业化。看好技术领先及相关资源的头部企业的投资机会。本，有望率先实现产业化。看好技术领先及相关资源的头部企业的投资机会。摘要：摘要：投资建议：投资建议：我们认为，随着对电池安全性和能量密度逐步提升的要求，固液混合态电池迎来发展机遇，有望成为当前液态锂离子电池体系的补充。推荐：1）固态电池布局较早的具有规模化生产经验企业：宁德时代，受益标的：国轩高科；2）固态氧化物电解质材料企业：当升科技。安全与性能要求日益提高，固态电池应运而生。安全与性能要求日益提高，固态电池应运而生。随着新能源汽车的迅速推广，里程焦虑及安全性问题持续受

3、到关注。与主流液态锂电池相比，固态电池使用固态电解质本身不具备可燃性，可以不用或者少用具备可燃性的有机电解液溶剂，同时可搭配更高能正负极活性材料，极大提升能量密度上限。2022 年 1 月，东风风神 E70 50 台搭载赣锋锂业混合固液电池示范运营车正式发布，开启了国内固态电池应用推广的商业进程。固态电解质为核心材料，四种材料方向并行发展。固态电解质为核心材料，四种材料方向并行发展。理想的固态电解质应满足离子电导率高、界面阻抗低、结构稳定安全性高、机械强度高、价格低廉等特点。目前来看，固态电池电解质聚焦于聚合物、氧化物、硫化物和卤化物体系，聚合物柔韧性好质量轻，电位低室温电导率较差；氧化物电化

4、学窗口宽稳定性好，强硬度大但易脆裂；硫化物室温电导率高，空气稳定性较差；卤化物耐高压电导率高，对湿度和温度敏感。固体电解质材料主要的问题集中在离子电导率偏低、固体电解质/电极间界面阻抗大，界面相容性较差、充放电过程中的材料体积膨胀收缩导致界面容易分离等，主要的改善工艺集中在元素掺杂、界面层修饰、电极柔性复合等方面。固态电池产业化初探，氧化物配套混合态有望率先量产。固态电池产业化初探，氧化物配套混合态有望率先量产。当前固态锂电池的应用大体还处于实验室阶段，目前聚合物薄膜电池已经有小批量生产，但只适用于微型器件，大容量的电芯比较难以制作。针对目前国内固态电解质侧重于氧化物体系，日韩侧重于硫化物体系

5、的情况，我们认为，氧化物电解质在国内发展较快，目前常用氧化物体系跟电解液或聚合物复合制成固液混合电池，产业链基本成熟有望率先大规模生产，成为液态锂离子电池体系的有效补充。风险提示：风险提示：产业链形成不及预期，产品推广不及预期 评级：评级：增持增持 上次评级：增持 细分行业评级 相关报告 动力锂电旺季将至，产业链有望逐步改善 2023.09.14 动力锂电 NaPF6 先行，有机电解液旧壶装新酒 2023.09.06 动力锂电快充驱动新能源车产业链“用电”改造 2023.08.16 动力锂电 新能源需求韧性足，产业链有望逐步改善 2023.08.15 动力锂电 集成化大势所趋，高压化破冰起航

6、2023.08.14 行业更新行业更新 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 动力锂电动力锂电 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 17 目目 录录 1.安全与性能要求日益提高，固态电池应运而生.3 1.1.新能源需求迅速增长，对安全性和能量密度提出更高要求.3 2.固态电解质为核心材料，四种材料方向并行发展.6 2.1.固态电解质是固态电池材料体系的核心.6 2.2.聚合物固态电解质：柔韧性好质量轻，电位低室温电导率较差 7 2.3.氧化物固态电解质：电化学窗口宽稳定性好，强硬度大但易脆裂 8 2.4.硫化物固态电解质：室温电导

7、率高，空气稳定性较差.8 2.5.卤化物电解质：耐高压电导率高，对湿度和温度敏感.9 2.6.固态电解质当下的难点仍待改进.11 3.固态电池产业化初探，氧化物配套混合态有望率先量产.12 3.1.行业进展：聚合物固态已小量生产，氧化物配套混合态接近量产 12 3.2.相关企业：氧化物和硫化物技术路线布局领先.12 4.投资建议.16 5.风险提示.16 9WqRzQzQtQbU9PaO6MmOnNoMpMkPrRvMiNrQvN6MmNoPuOnNnNvPqNwP 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 17 1.安全与性能要安全与性能要

8、求日益提高，固态电池应运而生求日益提高，固态电池应运而生 1.1.新能源需求迅速增长，对安全性和能量密度提出更高要求新能源需求迅速增长，对安全性和能量密度提出更高要求 新能源汽车销量快速增长，推动锂离子电池行业需求爆发。新能源汽车销量快速增长，推动锂离子电池行业需求爆发。根据 EV Sales数据统计，2012-2022 年全球新能源汽车销量从 12.5 万辆增长至 1052.2万辆，CAGR 55.4%，渗透率从 0.2%提升至 13%。终端销量的强劲增长带动全球动力电池装机量快速攀升，2022 年全球装机规模达到517.9GWh，同比增长 71.8%。图图 1：2022 年上半年全球新能源

9、车销量达到年上半年全球新能源车销量达到 430 辆辆 图图 2：动力电池装机量迅速提升：动力电池装机量迅速提升 数据来源：EV Sales，国泰君安证券研究 数据来源：SNE research，国泰君安证券研究 电池能量密度持续攀升，液态锂电池性能逐渐达到上限。电池能量密度持续攀升，液态锂电池性能逐渐达到上限。随着新能源汽车产业的迅速发展，汽车续航能力要求提升，从而推动对动力电池能量密度的追求持续攀升。根据我国汽车产业中长期发展规划，2025 年电池系统将实现 300Wh/kg 的突破，而关于传统液态锂电电池理论能量密度上限约 350Wh/kg，逐渐接近上限。研发和应用具备更高能量密度的动力电

10、池作为传统锂电池的替代品成为必然趋势。图图 3：电池能量密度规划持续提升：电池能量密度规划持续提升 数据来源：百度公众号 传统电池安全问题引发关注，新材料体系降低风险。传统电池安全问题引发关注，新材料体系降低风险。传统液态电池电解液由电解质、有机溶剂和添加剂组成，工作温度通常不能超过60，否 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 17 则作为易燃物的有机溶剂可能高温燃烧，尤其在航空航天、电动汽车、储能电网等关键领域，电池安全问题更亟待解决。除此之外，电池充放电中不可避免存在锂枝晶的生长，可能刺破电池隔膜造成短路，进一步引发电池失控风险。因

11、此，寻找材料替代可燃有机电解液是降低动力电池安全风险的重要解决方案之一。图图 6：多种因素导致电池热失控：多种因素导致电池热失控 数据来源：中国科学基金，锂离子动力电池热失控机理及热管理技术研究进展 依据电解液液体含量分类，锂电池可分为液态、固态混合态和全固态三依据电解液液体含量分类，锂电池可分为液态、固态混合态和全固态三大类。大类。固态锂离子电池的工作原理与液态锂离子电池相似，固态锂离子电池主要由正极、负极以及固态电解质组成，最本质区别是将液态电池的电解液与隔膜替换成固态电解质，实现不用或者少用隔膜及电解液。图图 7：固态电池搭配固态电解质：固态电池搭配固态电解质 图图 8：固态电池多使用软

12、包封装工艺：固态电池多使用软包封装工艺 数据来源：为全固态锂电池“正名”（徐晓雄等，2018）与主流液态锂电池相比，固态电池主要体现为：与主流液态锂电池相比，固态电池主要体现为：a）固态电解质本身不可燃，抑制锂枝晶生长提高安全性。）固态电解质本身不可燃，抑制锂枝晶生长提高安全性。1）液态电池常见液体溶剂如 EC 和 DMC 都是易挥发易爆的化学物，而固态电池使用固态电解质，本身不具备可燃性，可以不用或者少用有机溶剂，有效减少副反应发生，漏液风险小；2）固态电池的固态电解质本身绝缘可以充当隔膜作用；3）锂枝晶在固态电解质中减慢生长，大大降低了电池短路和自燃的风险。b）固态电池可搭配更高能正负极活

13、性材料，极大提升能量密度上限。）固态电池可搭配更高能正负极活性材料，极大提升能量密度上限。1）液态锂电池电解液在高电压下极易氧化分解，且易与负极发生反应，固态电池电化学稳定性窗口宽，可能搭配负载 5V 电压，适配硅基（4200 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 17 mAh/g）、金属锂（3860 mAh/g）等负极材料；2）液态锂离子电池中隔膜和电解液合计占据了电池近 40%体积和 20%质量，固态电池对其使用的减少实现减重。3）固态电池电芯可以实现先串联后并联组装的方式一次组装成型，固态电解质的安全性可以减少系统热管理系统需求，成

14、组效率大幅提升，更有效利用空间。c）回收方便。）回收方便。由于固态电池本身没有或者仅有少量液体，在回收时处理相对方便。表表 1：固态电池和液态电池材料和性能对比：固态电池和液态电池材料和性能对比 技术路线技术路线 液态电池液态电池 固态电池固态电池 电解液电解液 由溶剂、溶质（电解质）和添加剂组成，溶剂为可燃有机物 仅使用固态电解质，本身不具备可燃性 隔膜隔膜 使用隔膜将正负极隔开并允许离子通过 固态电解质本身是绝缘的，不用或少用隔膜 正极材料正极材料 电解液高压易氧化分解，正极材料负载电压不高 固态电池能够充电到更高的电压，可搭配负载电压达到 5V的正极材料，提升能量密度 负极材料负极材料

15、电解液易与负极持续发生反应 可适配硅基、金属锂等多种负极材料提升能量密度，固态电解质的存在能有效抑制锂枝晶的生长 极耳材料极耳材料 有内部极耳 无内部极耳 封装材料封装材料 铝壳方形、铝壳圆形、铝塑膜软包等 铝塑膜软包形态 组装方式组装方式 先做成单体电芯再挨个并联叠加 先串联后并联组装，一次成型 安全性安全性 较低 较高 能量密度能量密度 较低 较高 充放电倍率充放电倍率 较低 较高 副反应副反应 较多 较少 室温离子电导率室温离子电导率 约 10-2S/cm 比电解液低十倍以上 界面阻抗界面阻抗 较小 较大 快充性能快充性能 一般 较好，但需解决高内阻问题 高低温性能高低温性能 低温性能较

16、好 高温性能较好 数据来源：中国知网，国泰君安证券研究 赣锋锂电发布混合固态电池产品，开启固态电池国内车端商业化进程。赣锋锂电发布混合固态电池产品，开启固态电池国内车端商业化进程。全固态电池从 20 世纪 50 年代就开始研究，已历时半个多世纪。2011 年10 月，法国博洛雷集团开始在其自主研发的电动汽车“Bluecar”和电动巴士“Bluebus”上搭载由子公司 BatScap 制造的固态电池，以聚氧化乙烯(PEO)作为电解质，磷酸铁锂作为正极,是世界上首次用于 EV 的商业化固态电池。2020 年，清陶能源建成全球首条固态动力锂电池规模化量产线，规划固态电池将于 2023 年率先应用于上

17、汽自主品牌新款车型。2022年 1 月，东风风神 E70 50 台搭载赣锋锂业混合固液电池示范运营车正式发布，首批 50 辆新车将在江西、广州、浙江、江苏四个省份开启示范运营，开启了国内固态电池应用推广的商业进程。2023 年初，卫蓝新能源宣布和蔚来汽车合作，将其半固态电池产品应用于 ET7 车型，单体能量密度达 360Wh/kg。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 17 图图 9：赣锋锂电：赣锋锂电发布固态锂电池发布固态锂电池 图图 10：东风：东风 E70 搭载混合固液电池示范运营车搭载混合固液电池示范运营车 数据来源：赣锋锂电 2

18、.固态电解质为核心材料，四种材料方向并行发展固态电解质为核心材料，四种材料方向并行发展 2.1.固态电解质是固态电池材料体系的核心固态电解质是固态电池材料体系的核心 固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分，可同时作为电池的隔膜固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分，可同时作为电池的隔膜以及电池的电解质。以及电池的电解质。电解质的核心作用是起着在正负极之间传输 Li+的作用。理想的固态电解质应满足离子电导率高、界面阻抗低、结构稳定安全性高、机械强度高、价格低廉等特点。目前来看，根据电解质的不同，主要可分为聚合物固态电解质和无机固态电解质。前者代表性的体系是 PEO 聚环氧乙烷；后者是氧化物、

19、硫化物和卤化物体系。图图 11：理想固态电解质的性能及结构要求：理想固态电解质的性能及结构要求 数据来源：锂离子电池氧化物固态电解质研究进展（姚忠冉等，2023）表表 2：不同电解质类型的固液混合态锂电池和全固态锂二次电池类型及特点：不同电解质类型的固液混合态锂电池和全固态锂二次电池类型及特点 项目项目 特点特点 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 17 负极 无锂正极对应负极：厚金属锂箔、锂箔、锂合金、锂复合材料、含锂嵌入化合物 锂源正极对应负极：不含锂迁入化合物、薄锂箔、锂合计、锂复合材料 分类 固液混合态 全固态锂电池 电池结构设

20、计 界面电阻 低 较低 高 较低 锂枝晶 生长，可抑制 生长，可抑制 生长，可抑制 不易生长 界面副反应 有，可自行中断 有，可自行中断 有，可自行中断 有，可自行中断 正极设计 容易 较困难 困难 较困难 电位范围 5V 较困难 5V 困难 5V 有可能 5V 有可能 低温性能 可以 困难 困难 困难 能量密度 较高 较高 较低 较低 安全性 较好 较好 氧化物体系很好 好 加工性 较容易 较容易 较困难 较困难 数据来源：为全固态锂电池“正名”（徐晓雄等，2018）2.2.聚合物固态电解质：柔韧性好质量轻，电位低室温电导率聚合物固态电解质：柔韧性好质量轻，电位低室温电导率较差较差 聚合物固

21、态电解质是由高分子量的聚合物和锂盐（如 LiClO4、LiAsF6、LiPF6 等）组成的体系，具有离子传输能力的聚合物电解质，与碱金属盐配位具有离子导电性。一般的聚合物基体有醚基聚合物、腈基聚合物、硅氧烷基聚合物、碳酸盐基聚合物、偏氟乙烯基聚合物等。目前商业领域主要适配的材料体系为 PEO（聚环氧乙烷），在电场作用下，PEO 链段中的氧原子和锂离子可以连续的进行配位和解离过程，实现锂离子的迁移，同时 PEO 对锂盐有较高的溶解度，并且因其质量较轻、黏弹性好、制备工艺简单、不易脆裂、与金属 Li 电极有良好的界面稳定性，是研究最早且最早实现应用的体系之一。但室温下 PEO 易结晶，导致其室温离

22、子电导率仅 10-6-10-8 S/cm（一般实用化需求需要10-3 S/cm），须在 60C-85C 高温运行；同时，PEO 耐受电压平台仅为 3.8V 较低，只能适配铁锂正极材料，能量密度受限。图图 12：PEO 中锂离子传导机理示意图中锂离子传导机理示意图 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 17 数据来源：Polymer electrolytes and interfaces in solid-state lithium metal batteries 2.3.氧化物固态电解质：电化学窗口宽稳定性好，强硬度大但氧化物固态电解质：

23、电化学窗口宽稳定性好，强硬度大但易脆裂易脆裂 氧化物固态电解质由氧化物类无机盐组成，可分为晶态电解质和非晶态电解质。除可用在薄膜电池中的锂磷氧氮 LiPON 型非晶态电解质之外，当前商用化主要聚焦在晶态电解质材料的研究，主流的晶态电解质材料体系有：石榴石（LLZO）结构固态电解质、钙钛矿（LLTO）结构固态电解质、NASICON 钠超离子导体型固态电解质和 LISICON 型固体电解质等。石 榴 石 型 电 解 质 的 通 式 为 Li3+xA3B2O12，主 要 材 料 体 系 为Li7La3Zr2O12，目前使用较广；钙钛矿型电解质的通式为 Li3x La2/3-x TiO3，具有结构稳定

24、，制备工艺简单，成分可变范围大等优势，但其离子电导率略低；NaSICON 型电解质利用 NASICON 骨架结构通过锂钠替换可以制备高性能 Li+固态电解质，目前主流材料有 Li1+x Alx Ti2-x(PO4)3(磷酸钛铝锂 LA TP）体系。上述材料中，LLZO 对于锂负极具有较高的兼容性；NaSICON型和钙钛矿型电解质对金属Li的电化学稳定性较差。整体上，氧化物固态电解质室温离子导电率较高，达到 10-5-10-3S/cm，并且电化学窗口宽、化学稳定性高、机械强度较大，是理想的固态电解质材料体系，但也存在烧结温度较高和机械加工容易脆裂风险。图图 13：锂镧锆氧氧化物电解质结构示意图：

25、锂镧锆氧氧化物电解质结构示意图 数据来源：DFT study of the role of Al3+in the fast ion-conductor Li7-3xAl3+xLa3Zr2O12 garnet 2.4.硫化物固态电解质：室温电导率高，空气稳定性较差硫化物固态电解质：室温电导率高，空气稳定性较差 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 17 硫化物电解质属于无机固态电解质，是由氧化物固体电解质衍生出来的，即电解质中的氧化物机体中氧元素被硫元素所取代。S2与 O2相比，半径更大，导致离子传导通道更大；电负性更小，与 Li+的相互作

26、用更小，极大提高电解质的室温离子电导率。按结晶形态分为晶态、玻璃态及玻璃陶瓷电解质。晶态固体电解质的典型代表是 Thio-LISICON 和Li2SiP2S12体系。Thio-LISICON 化学通式为 Li4xA1yByS4（A=Ge、Si 等，B=P、Al、Zn等），室温离子电导率最高达 2.210-3S/cm；Li2SiP2S12体系对金属 Li 和高电压正极都具良好的兼容性。玻璃态及玻璃陶瓷电解质以 Li2S-P2S5体系为主要代表，组成变化范围宽，离子电导率可达 104-102 S/cm。但是硫化物遇空气会迅速水解生成 H2S 气体，因此电解质合成需在惰性气氛环境下进行，造成研发、制

27、造、运输及储存成本高昂。由于 S2比 O2容易氧化，硫化物电解质在高电压下更易氧化分解，电化学窗口更窄。图图 14：硫化物电解质结构示意图：硫化物电解质结构示意图 数据来源：A lithium superionic conductor 2.5.卤化物电解质：耐高压电导率高，对湿度和温度敏感卤化物电解质：耐高压电导率高，对湿度和温度敏感 卤化物电解质的化学通式为 Lia-M-Xb，源于在卤化锂 LiX(X=Br、Cl、F)中 引入高价态的过渡金属元素 M 阳离子，调节 Li+及空位浓度进而形成类似 Lia-M-Xb 类化合物。相较于氧化物及硫化物，一价卤素阴离子与 Li+的相互作用比 S2或 O

28、2更弱且半径较更大，极大提高电解质的室温离子电导率，电解质理论离子电导率可达 102 S/cm 量级。同时，卤化物一般具有较高的氧化还原电位，与高压正极材料具有更好的兼容性，可以实现在高电压窗口下的稳定循环，被认为是全固态锂离子电池中非常有发展潜力的材料。目前常见卤化物电解质有三类：Lia-M-Cl6、Lia-M-Cl4 及 Lia-M-Cl8 类卤化物，前两类的离子电导率可达到 10-3S/cm。但卤化物电解质在不同温度下易发生相转变从而影响电导率，并且在空气中易水解，因此合成成本高昂。此外，过渡金属与锂金属反应导致锂负极兼容性较差。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅

29、读正文之后的免责条款部分 10 of 17 图图 15：卤化物电解质结构示意图：卤化物电解质结构示意图 数据来源：卤化物固态电解质研究进展（陈帅等，2023）表表 3：固态电解质材料优劣势对比：固态电解质材料优劣势对比 技术路线技术路线 有机物电解质有机物电解质 无机物电解质无机物电解质 聚合物固态电池 氧化物固态电池 硫化物固态电池 卤化物固态电池 示例示例 PEO Li7La3Zr2O12 NaSICON Li2SiP2S12 Li2S-P2S5、Thio-LISICON Lia-M-Cl6 Lia-M-Cl4、Lia-M-Cl8 电化学窗电化学窗口口 较窄（3.8V）较宽（可达 5.5V

30、）较窄 较宽 室温离子室温离子电导率电导率(S/cm)10-6-10-8（高温下更高）10-5-10-3 10-3-10-2 部分可达 10-3 理论可达 10-2 界面阻抗界面阻抗 较大 大 大 大 热稳定性热稳定性 高 高 高 较差 安全性安全性 较高（PEO 可燃）高 高 较高 空气稳定空气稳定性性 高 高 较差（水解生成 H2S）较差 金属锂负金属锂负极相容性极相容性 好 LLZO 好、NaSICON 和钙钛矿型较差 好 较差 机械强度机械强度 较低 高 高 高 能量密度能量密度 较低 高 高 高 制作难度制作难度 简单 较高 高 较高 成本成本 较高 较低 高 较高 行业更新行业更新

31、 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 17 数据来源：中国知网，国泰君安证券研究 2.6.固态电解质当下的难点仍待改进固态电解质当下的难点仍待改进 固体电解质材料主要的问题集中在固体电解质材料主要的问题集中在离子电导率偏低、固体电解质/电极间界面阻抗大，界面相容性较差、充放电过程中的材料体积膨胀收缩导致界面容易分离等，从而直接影响电池的低温性能、快充性能、能量密度与功率密度，具体来看：1）固态电解质室温离子电导率偏低，限制充放电速率。）固态电解质室温离子电导率偏低，限制充放电速率。传统液态电解质的分子结构较为松散，离子可以更自由地运动，相比之下固态电解

32、质的晶体结构通常比较稳定，离子的运动需要克服晶格的位移和能垒，导致离子电导率受限。因此液态电解质室温离子电导率约为 10-2S/cm，但固态电解质离子电导率通常比电解液低 10 倍以上。低离子电导率会限制电池的充放电速率，导致电池的功率输出受限，降低电池在高功率需求下的能量密度。因此固态电池在商业化之前需突破离子电导率的瓶颈。2）固固界面导致阻抗增大，降低输出功率。）固固界面导致阻抗增大，降低输出功率。在全固态锂电池中，电极与电解质之间的界面接触由固液面接触变为固固点接触，由于固相无润湿性，因此固固界面将形成更高的界面电阻，不利于锂离子在正负极之间传输，导致电池的功率输出能力减弱、充放电效率降

33、低。3）固固材料在充放电中体积不断膨胀收缩，导致界面容易分离。）固固材料在充放电中体积不断膨胀收缩，导致界面容易分离。固态电解质材料与正负极极片之间的阻抗增大，电池在循环过程中由于正负极不断膨胀和收缩，产生大量的内部微裂纹，最终导致固态锂金属电池快速失效、寿命减少。针对以上问题，主要的改善工艺集中在元素掺杂、界面层修饰、电极柔针对以上问题，主要的改善工艺集中在元素掺杂、界面层修饰、电极柔性复合等：性复合等：1）设计改进固态电解质，掺杂其他元素协调。）设计改进固态电解质，掺杂其他元素协调。如锆掺杂工艺主要通过将例如锆酸锂（LiZrO2）等含锆成分添加到固态电解质中，以改善其离子电导率和界面稳定性

34、。锆酸锂作为一种具有高离子迁移率的材料，当其添加到固态电解质中时，可以提供更多的离子传输通道，促进离子在电池中的快速传输。除此之外，锆掺杂工艺可以改善固态电解质与电极之间的界面接触，减少界面阻抗和界面反应，提高电池的循环稳定性。2）引入界面修饰层增加接触降低阻抗，减少副反应提升稳定性。）引入界面修饰层增加接触降低阻抗，减少副反应提升稳定性。常用的界面修饰材料包括 LiNbO3、LiPO3 和 Al2O3 等。界面修饰层能提高界面的粘附性和相容性，增加有效的接触面积，有助于提高离子在界面处的传输效率。界面修饰层还可以起到物理和化学屏障的作用，减少界面反应发生，提高界面稳定性。3）采用复合电极、柔

35、性、无定形、凝胶态界面，）采用复合电极、柔性、无定形、凝胶态界面，如目前已有的液态锂电池方案与固态电解质进行混合。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 17 3.固态电池产业化初探，氧化物配套混合态有望率先固态电池产业化初探，氧化物配套混合态有望率先量产量产 3.1.行业进展：聚合物固态已小量生产，氧化物配套混合态接行业进展：聚合物固态已小量生产，氧化物配套混合态接近量产近量产 当前固态锂电池的应用大体还处于实验室阶段，商业领域仍属于小批量当前固态锂电池的应用大体还处于实验室阶段，商业领域仍属于小批量制造制造。具体来看：聚合物电解质目前

36、有小批量生产应用领域有限。聚合物电解质目前有小批量生产应用领域有限。由于聚合物固态电解质和传统液态锂电池接近，可利用现有设备通过改造生产，并且工艺简单、成本较低，故较容易达到量产条件。目前聚合物薄膜电池已经有小批量生产，但只适用于微型器件，大容量的电芯比较难以制作。氧化物电解质接近量产条件。氧化物电解质接近量产条件。氧化物电解质在国内发展较快，目前常用氧化物体系跟电解液或聚合物复合制成固液混合电池，产业链基本成熟，初创公司已经接近量产阶段，是国内混合固液类型的固态锂电池逐渐趋同的路线。硫化物高成本短期较难改善。硫化物高成本短期较难改善。硫化物电解质如硫化锂、硫化磷需要进行高压下的化合，制备难度

37、较高，同时硫化锂成本极高导致硫化物固态电池成本远高于液态电池，据赣锋锂电估算当前 350Wh/kg 体系硫化物全固态电池成本约 40 元/Wh，距离量产还尚为遥远。卤化物电解质进展迅速潜力巨大。卤化物电解质进展迅速潜力巨大。目前卤化物电解质的研究进展较快，其离子电导率、正极材料兼 容性、空气/潮湿环境稳定性等问题还有待进一步改善，但其低成本、环境友好，相比其他电解质具有更为优异的高电压正极稳定性，相对较高的锂离子电导率等特性适合作为一项独特的正极侧的电解质策略推动全固态电池走向实用化。目前国内固态电解质侧重于氧化物体系，日韩侧重于硫化物体系。目前国内固态电解质侧重于氧化物体系，日韩侧重于硫化物

38、体系。我们认为，考虑到全固态电池研发和加工门槛较高，固液混合电池作为中间形态电池方案有望率先大规模生产，成为液态锂离子电池体系的有效补充。混合固液锂电池中同时含有液体和固体电解质，相较全固态锂电池，固液混合锂电池虽然在安全性、能量密度和电位上限有所折让，但工艺门槛更容易突破，因此混合固态电池被视为液态电池向全固态电池迭代的一种重要方案，短期内有望成为国内企业主要路线。3.2.相关企业：氧化物和硫化物技术路线布局领先相关企业：氧化物和硫化物技术路线布局领先 固态电池初创企业、传统动力电池企业和汽车厂商加速固态电池落地。固态电池初创企业、传统动力电池企业和汽车厂商加速固态电池落地。从布局固态电池的

39、企业类型来看，主要分为四类：第一类是固态电池初创企业，部分已经建成小规模实验线，如 QuantumScape、台湾辉能、江苏清陶、北京卫蓝等；第二类则是具有规模化生产经验的传统动力电池企业，如宁德时代、国轩高科、赣锋锂电等；第三类是致力于布局上游的主流汽车厂商，如丰田、宝马、大众、东风等；第四类是致力于固态 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 17 电解质开发的材料企业，如当升科技等。表表 4：布局固态电池的电池企业：布局固态电池的电池企业 公司公司 电解质电解质路线路线 固态电池布局固态电池布局 QuantumScape 氧化物氧化

40、物 技术特色：技术特色：固态锂金属电池产品，采用氧化物陶瓷电解质，在 25 C 左右至少 800 次循环，可符合新能源汽车的快速充电所需的功率密度 产业化进度和规划：产业化进度和规划：2021 年，在加利福尼亚州增加一条预试生产线（“QS-0”），其后增加1GWh 的中试生产线（“QS-1”），规划 21GWh 目标。与大众成立合资企业 JV，以实现固态电池的工业生产水平 台湾辉能台湾辉能 氧化物氧化物 技术特色：技术特色：第一代固态电池原型采用氧化物陶瓷电解质，第二代技术为 BiPolar+技术，即双极电池技术，首度做出单颗电压可达 60V或以上的动力锂电池，简化电池管理组件并降低成本。第三

41、代技术主要集中在电池包。2020 年全新堆叠式固态锂电池(SSB)总能量密度提高 29%至 56%。SiOx/石墨阳极半固态电池能量密度为 440485Wh/L，可循环 1000 次以上；固态锂金属电池能量密度可达 383Wh/kg和 1025Wh/L，可在室温下循环 500 次 产业化进度和规划：产业化进度和规划：2022 年 1 月，与梅赛德斯-奔驰达成合作开发协议，奔驰投资金额达数百万欧元。2022 年 5 月，与浦项集团签署投资协议达成合作，将共同开发固态电池组件材料、建设供应链，计划投资 80 亿美元，在欧洲建设 120 GWh 固态锂电池生产基地，预计在未来十年内全部建成。半固态电

42、池预计于 2022 年底量产，全固态电池预计将于 2024 年量产 江苏清陶江苏清陶 氧化物氧化物 技术特色：技术特色：公司量产的第一代产品半固态电池液含量在 5%-15%之间，能量密度在 240-420wh/kg 之间；第二代准固态电池已完成了小试，现已进入中试，液含量小于 5%，能量密度为 400-500wh/kg；第三代全固态电池内没有任何液体，目前已经完成了实验室阶段的验证，正在进行产线的设计和工艺开发相关工作，能量密度在 500wh/kg以上 产业化进度和规划：产业化进度和规划：2020 年首条固态动力锂电池规模化量产线；2022 年 2 月，固态锂电池10GWh 产业化项目在苏州昆

43、山正式开工；2023 年 2 月 14 日总投资 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 北京卫蓝北京卫蓝 氧化物氧化物 技术特色：技术特色：2018 年实现 300+Wh/kg的固态电池，2023 年初宣布和蔚来汽车合作，将其半固态电池产品应用于 ET7 车型，单体能量密度达 360Wh/kg 产业化进度和规划：产业化进度和规划：2022 年 2 月 25 日，在山东淄博齐鲁储能谷开工建设 100GWh 固态锂电池项目。2023 年公司规划混合固液动力电池将在湖州工厂开始大规模生产，比能量超过360Wh/kg 赣锋锂电赣锋锂电 氧化物氧化物 技术

44、特色：技术特色：第一代半固态电池采用三元正极，柔性固态电解质以及石墨负极，能量密度达235-280Wh/kg，第二代半固态电池同样采用三元正极，能量密度超 350Wh/kg，循环寿命接近 400 次。公司的高安全半固态电池，单体能量密度达 360Wh/kg，配套车型的电池包电量达 160KWh，续航里程超过 1000km，预计 2023 年批量交付 产业化进度和规划：产业化进度和规划：2022 年 7 月在重庆两江新区开工建设“赣锋新型锂电池科技产业园及先进电池研究院项目”，规划形成 10GWh 的电池产能以及 10GWh 的 PACK 项目，总投资额 96 亿元，建成后将成为国内最大的固态电

45、池生产基地。PACK 产线计划 23 年 6 月份投产，电芯产线预计 24 年年初试投产 宁德时代宁德时代 聚合物聚合物/硫化硫化物物/氧化物氧化物 技术特色：技术特色：在聚合物、硫化物以及 LATP 氧化物路线上均具备技术专利 产业化进度和规划：产业化进度和规划：2023 年 4 月 19 日，首次宣布了将在今年内量产的第一代凝聚态电池，能量密度高达 500Wh/kg 国轩高科国轩高科 技术特色：技术特色：公司的高安全半固态电池单体能量密度达 360Wh/kg，配套车型的电池包电量达160kWh，续航里程超过 1000km 产业化进度和规划：产业化进度和规划：360Wh/Kg三元半固态电池计

46、划在 23 年实现量产，400Wh/Kg的三元半固态电池目前在公司实验室已有原型样品 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 17 蜂巢能源蜂巢能源 硫化物硫化物 技术特色：技术特色：硫系全固态电池原型能量密度达 350Wh/kg-400Wh/kg 产业化进度和规划：产业化进度和规划：是国内首家完成 20Ah 级硫系全固态原型电芯研发的公司，计划在2025 年在量产车上应用能量密度达 350-500Wh/Kg的固态电池 孚能科技孚能科技 技术特色：技术特色：第一代能量密度能量密度 330Wh/Kg，第二代半固态电池已处于产业化开发阶段,兼

47、顾能量密度、循环寿命和快充性能的新型正负极材已处于中试阶段 产业化进度和规划：产业化进度和规划：第一代半固态电池已于 2022 年 9 月量产，由在赣州的合资工厂进行生产。孚能科技对于固态电池的研发将分为四代，并计划分阶段实现产品产业化 力神电池力神电池 能量密度达到 360Wh/kg，可满足最大 1200 公里乘用车续航或 280 公里物流无人机续航，通过严苛的针刺测试 鹏辉能源鹏辉能源 固态电池处于研发阶段，公司计划在未来 2-3 年内推出固态电池产品 三星三星 SDI 2023 年已经完成了全固态电池中试线的建设，准备在下半年生产样机 中自科技中自科技 固态电池中试线正进行设备安装调试

48、德尔股份德尔股份 聚合物聚合物/氧化氧化物物 公司研发的固态电池采用正极和负极上涂布电解质的技术方案，使用由聚合物和氧化物构成复合电解质，具有较好的离子传导率和高温特性。正积极推进固态电池产品的测试的相关研发工作 数据来源：公司官网、公司公告、中国专利网，国泰君安证券研究 表表 5：布局固态电池的车企：布局固态电池的车企 公司公司 电解质电解质路线路线 固态电池布局固态电池布局 日产日产 2023 年 4 月 9 日宣布正在与美国宇航局（NASA）合作开发新型全固态电池，计划在 2024年建立全固态电池试验生产线，在 2028 年正式投产全固态电池 丰田丰田 硫化物硫化物 2020 年试运行第

49、一辆配备全固态电池的汽车，规划在 2025 年前实现全固态电池小规模量产，首先搭载在混动车型上；2030 年丰田的全固态电池要实现持续、稳定的生产 宝马宝马 硫化物硫化物 将与美国初创公司 Solid Power 启动下一阶段全固态电池的联合研发，并在其自己的电池制造中心(CMCC)采用 Solid Power 的全固态电池中试生产线。第一辆采用全固态电池的宝马原型车计划在 2025 年之前推出，2030 年之前将实现全固态电池的量产 大众大众 氧化物氧化物 投资固态电池初创公司 QuantumScape，并成立合资企业 JV，预计固态电池投入使用的时间将在 2025 年 比亚迪比亚迪 氧化物

50、氧化物 拥有众多固态电池相关专利 东风东风 氧化物氧化物 东风汽车已完成了新一代高比能固态电芯的研发，该电芯能量密度可达 405 瓦时/千克，固液混合比例可超过 90:10，将于 2024 年实现乘车搭载 数据来源：公司官网、公司公告、中国专利网，国泰君安证券研究 表表 6：布局固态电池材料的企业：布局固态电池材料的企业 公司公司 电解质电解质路线路线 固态电池布局固态电池布局 当升科技当升科技 聚合物聚合物/硫化硫化物物/氧化物氧化物 公司在已系统布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固态电解质技术路线。同时，公司固态锂电正极材料主要性能优势在于安全性更高、界面稳定性更好、表面锂离子扩散速率更快，

51、超高镍材料已批量导入主要固态电池客户 上海洗霸上海洗霸 与中国科学院上海硅酸盐研究所签署固态电解质材料技术相关知识产权转让协议，受让专利包括一种有机-无机复合准固态电解质以及准固态锂电池、一种锂空气电池用或锂锂对称电池用电解液、一种固态锂金属电池及其制备方法 金龙羽金龙羽 2021 年 8 月 6 日公司与重庆锦添翼新能源科技有限公司签署的关于共同开发固态电池相关技术及产业化的框架协议，公司拟在五年内投入不超过三亿元人民币与锦添翼共同进行固态电池及其关键材料相关技术的研究开发。2022 年在重庆建立了固态电池研发中心，先后建成了固态电解质和电芯的中试产线，目前，半固态电芯、固态电解质已进入中试

52、试验；固态电解质已出样品，已进入内部评测阶段；硅碳负极材料进入小试阶段，已出样品，行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 of 17 已进入内部评测阶段 三祥新材三祥新材 氧化物氧化物 公司目前正推进锆系固态电解质材料研究开发项目，以自产氧化锆为原料，进行了固态电解质粉体的合成试验，主要包括 LLZO、LLZTO、LALZO、LGLZO、LALZTO 及 LGLZTO等系列含锆氧化物固态电解质粉体材料，项目尚处实验室小试阶段 东方锆业东方锆业 公司目前只处于提供样品供一些固态电池材料厂家研发的阶段 奥克股份奥克股份 聚合物聚合物 固态电池电解质

53、的高分子量基聚氧乙烯醚（PEO）仍在研发开发阶段 数据来源：公司官网、公司公告、中国专利网，国泰君安证券研究 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 17 4.投资建议投资建议 我们认为，随着对电池安全性和能量密度逐步提升的要求，固液混合态我们认为，随着对电池安全性和能量密度逐步提升的要求，固液混合态电池迎来发展机遇，有望成为当前液态锂离子电池体系的补充。电池迎来发展机遇，有望成为当前液态锂离子电池体系的补充。具体到电解质方面，固态氧化物电解质以其较高的电导率、较宽的电化学窗口较好的稳定性及较低的成本，有望率先实现产业化。推荐：1）固态电

54、池布局较早的具有规模化生产经验的企业：宁德时代，受益标的：国轩高科；2）固态氧化物电解质材料企业：当升科技。表表 7：相关上市标的一览相关上市标的一览 股票代码股票代码 股票名称股票名称 收盘价收盘价 EPS PE 评级评级 2023.09.15 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 300750.SZ 宁德时代 207.76 12.92 10.26 13.54 16.81 20.25 15.34 增持 300073.SZ 当升科技 42.35 4.46 4.56 5.80 12.47 9.29 7.30 增持 002074.SZ 国轩高科 23.25 0.1

55、8 0.65 1.06 160.17 35.56 21.86 数据来源：国泰君安证券研究 备注：国轩高科盈利预测取自 wind 一致预期 5.风险提示风险提示 产业链形成不及预期。产业链形成不及预期。目前固态电池尚处于技术研发阶段，商业化仍在探索阶段，且固态电池的量产需要各产业链各企业的合作而非仅纯技术因素，则可能存在实际量产进度缓慢的问题。产品推广不及预期。产品推广不及预期。虽然固态电池在理论上具有高能量密度、高安全性、低成本的优势，但目前已有产品仍未得到充分体现，若下游客户接受意愿不强，则会极大地拖累行业发展。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部

56、分 17 of 17 本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信

57、息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司

58、员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资

59、决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者

60、关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明 评级评级 说明说明 1.1.投资建议的比较标准投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的 12 个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数涨跌幅为基准。股票投资评级股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15%以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于 5%15%之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于-5%5%减持 相对沪深 300 指数下跌 5%以上 2.2.投资建议的评级标准投资建

61、议的评级标准 报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300 指数的涨跌幅。行业投资评级行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究所国泰君安证券研究所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广场 20 层 深圳市福田区益田路 6003 号荣超商务中心 B 栋 27 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话（021）38676666（0755）23976888（010）83939888 E-mail：