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1、证证券研究券研究报报告告本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考请请仔仔细细阅阅读读在在本本报报告告尾部尾部的的重重要要法法律律声声明明eVTOLeVTOL商业化商业化临近,固态电池迎来新机遇临近,固态电池迎来新机遇低空经济系列报告之固态电池低空经济系列报告之固态电池电力设备及新能源行业电力设备及新能源行业/行业深度报告行业深度报告领先大市领先大市-A-A(维持)(维持)分析师:张文臣 S09 申文雯 S09 周 涛 S092024年4月3日 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 2核心观
2、点核心观点u 固态固态/半固态电池技术是突破锂离子电池能量密度上限的关键路径。半固态电池技术是突破锂离子电池能量密度上限的关键路径。目前,由于液态电解质的浓度梯度问题与低电压平台局限,电容量较高的正负极材料与目前的液态电解质无法适配;固态电池使用的固态电解质,具有较高的化学稳定性,绕开了液态电解质的浓度梯度问题,同时对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用,其较高的电化学平台对富锂锰基等新型正极材料的应用提供了理论使用可行性。u 固态电池的电解质是核心环节,主要有聚合物、硫化物和氧化物三种。固态电池的电解质是核心环节,主要有聚合物、硫化物和氧化物三种。氧化物电解质商业化进程较快,硫化物潜
3、力较大。氧化物固态电池的性能与成本相对综合,硫化物导电性最强潜力最大。欧美国家以自主研发固态电池技术的创业型公司为主,主要技术路线为氧化物与硫化物。日韩以传统车企与电池企业合作开发为主,主要技术路线为硫化物。中国企业与科研机构或院校合作,产业化进程较快,大部分国内企业主要为氧化物、部分为硫化物,聚合物较少。u 固态固态/半固态电池技术快速进步,半固态电池技术快速进步,eVtoleVtol助推产业化落地。助推产业化落地。目前,丰田、QuantumScape、Solid Power、清陶能源等研发固态电池主流厂商的小规模量产(试产)的目标多定在2025年-2028年区间。预计2030年,量产全球锂
4、离子固态/半固态电池商业化产能有望初见规模,届时固态锂电池对应的续航里程或可达到液态锂电池的2-3倍,追平燃油车续航力。2024年以来,国内加快eVtol商业化落地,对高能量密度、高功率、高安全性的电池需求紧迫,且对成本不敏感,固态电池完美契合该市场需求,产业化进程有望提前。u 我们建议关注:宁德时代、三祥新材、赣锋锂能、国轩高科、当升科技和容百科技等。u 风险提示:技术突破不及预期;产业化进程不及预期;原材料价格波动风险;其他不可抗因素等。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 3目录目录固态电池固态电池能量密度高、安全性能显著能量密度高、安全性能显著固态电池技术路线及生产工艺固态电池技术路线
5、及生产工艺eVtoleVtol助力固态电池产业化助力固态电池产业化推荐标的推荐标的投资建议投资建议0风险提示风险提示 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 4资料来源:ACS Energy Lett.、中国科学院、徐晓雄等全固态理电池技术的研究现状与展望、华金证券研究所1.1 1.1 固态电池使用固态电解质替代电解液和隔膜固态电池使用固态电解质替代电解液和隔膜液态、固态电池结构对比液态、固态电池结构对比固态电池发展固态电池发展历程历程u 突破能量密度上限和解决安全隐患,固态电池成为下一代锂电池重要技术路线。传统锂离子电池采用液态电解质,容易引发安全隐患,同时能量密度的瓶颈
6、为350Wh/kg,无法满足行业更高要求。为解决安全隐患并提高能量密度上限,全球范围内的科学家都在积极研发固态锂离子电池。u 固态电池是一种使用固态电解质的电池,用固态电解质替代了传统锂电池的电解液和隔膜。固态电池在高能量密度、高安全性等方面优势明显,其理论能量密度上限为500+Wh/kg。固态电池的正极可沿用磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元等,有望以高镍多元、富锂锰基材料为主;负极的发展初期以硅系负极材料为主,再过渡到纳米硅碳负极,最后发展到锂金属负极材料;包装材料一般采用铝塑膜。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 5资料来源:许晓雄等为全固态锂电池“正名”、起点锂电、华金证券研究所1.2
7、1.2 高安全性与高能量密度兼备,固态高安全性与高能量密度兼备,固态/半固态电池前景坚定半固态电池前景坚定液态、固态、半固态锂电池对比液态、固态、半固态锂电池对比电池类型电池类型能量密度上限能量密度上限隔膜隔膜目前生产成本目前生产成本电解质化学窗口上限电解质化学窗口上限 对锂金属负极兼容性对锂金属负极兼容性液体含量液体含量安全性(热稳定,抗安全性(热稳定,抗针刺)针刺)液态锂电池较低(300Wh/kg)需要较低较窄(10%热极限140-180,针刺即燃半固态锂电池中等(400Wh/kg)需要中等中等抑制锂结晶力度弱180固态锂电池较高(500Wh/kg)不需要较高较高(5V)抑制锂结晶力度强0
8、热稳定300,免疫针刺甚至剪切u 液态电池:液态电池的主要材料是正负极、隔膜和电解液。u 半固态电池:半固态锂电池是固液混合电解质电池,是液态到固态电池的过渡产物,可以被目前的液态电池生产线兼容,通常液体含量10%为半固态与液态划分临界点,仍旧需要隔膜。u 固态电池:全固态电池的电解质采用全固体材料,不需要隔膜。其固态电解质能够匹配电容量更大的正负极材料,实现更高的电池能量密度。而且固态电池安全性突出,可以抵抗热失控和穿刺等挤压力。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 6资料来源:能源学人、起点锂电、北极星储能网、新能源Leader、电池中国网、华金证券研究所1.3 1.3 固态电池优势一:能
9、量密度提升(正极材料升级)固态电池优势一:能量密度提升(正极材料升级)各正极材料属性对比各正极材料属性对比富锰基正极材料充放电曲线富锰基正极材料充放电曲线(2.2.5-4.6V5-4.6V充放电,充放电,0.025C0.025C,AAAA电池电池)高电压充放电容量高,大于高电压充放电容量高,大于250mAh/g250mAh/g主流固态主流固态电池正极电池正极材料材料理论容量理论容量(mAh/gmAh/g)实际容量实际容量(mAh/gmAh/g)循环性能循环性能成本成本电压平台电压平台磷酸铁锂170140150高较低3.4高镍三元280200中较高3.5富锂锰基300未商业化较差较低4.5u 正
10、极材料向无钴靠拢,富锂锰基潜力巨大。对比液态电池,固态电池可容纳新的电极材料,譬如富锂锰基。常规电压下的富锂锰基材料在目前所有商业化的正极材料里,循环稳定性最好,45下充放电1700周容量保持率88%。但是,因为目前难以解决电压衰减、循环寿命低等问题,产业化进程受限。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 7资料来源:钜大锂电、彪捷等锂离子电池合金负极材料研究进展、许晓雄等为全固态锂电池“正名”、华金证券研究所1.3 1.3 固态电池优势一:能量密度提升(负极材料升级)固态电池优势一:能量密度提升(负极材料升级)负极材料属性对比负极材料属性对比传统锂电池和硫化物固态锂电池的电芯设计对比传统锂电池
11、和硫化物固态锂电池的电芯设计对比主流固态电主流固态电池负极材料池负极材料比容量比容量(mAh/g)(mAh/g)优点优点缺点缺点石墨372技术成熟,成本低,高循环稳定性理论容量较低硅碳负极3590 高比容量,原材料丰富,技术进步快循环过程中体积膨胀问题难以解决,工艺复杂,成本较高锂金属3860高比容量,低电压平台体积膨胀容易引起电极材料的破裂和损坏;活性高易化学反应,安全隐患大。传统锂电池的石墨负极和传统锂电池的石墨负极和硅碳负极硅碳负极硫化物固态电池的石墨负极硫化物固态电池的石墨负极和锂金属负极和锂金属负极u 负极方面,固态电池比传统锂电池更容易适配锂金属负极和硅碳负极,因为固态电解质由固态
12、材料构成,具有较高的化学稳定性,对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用。u 采用锂金属负极能量密度最高、接近400Wh/kg。右图中,正极均采用100m厚的NCM811,4种不同电芯比较下,采用锂金属负极材料的固态电池能量密度最高。资料来源:Joscha Schnell等Solid versus LiquidA Bottom-Up Calculation Model to Analyze the Manufacturing Cost of Future High-Energy Batteries 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 8资料来源:GGII、搜狐网、钜大锂电、华金证券研究
13、所1.3 1.3 固态电池优势一:能量密度提升(内部串联)固态电池优势一:能量密度提升(内部串联)(a)(a)使用液体电解质的传统堆叠式锂离子电池使用液体电解质的传统堆叠式锂离子电池 (b)(b)双极堆叠式全固态锂电池的示意图双极堆叠式全固态锂电池的示意图u 电芯内部串联能有效提升固态电池电压,提高体积能量密度。传统锂电池承载电压超过5V后会出现易分解甚至爆炸的情况,因此只能外部串联。固态锂陶瓷电池能在电池内部形成串联,使单颗电池芯的额定电压从7.4V,最大串联叠加至60V,在单体电池电压上远高于传统动力电池,且不需要焊接集流体,体积能量密度有望进一步提升。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明
14、 91.4 1.4 固态电池优势二:安全性优势显著固态电池优势二:安全性优势显著不同体系电池在不同温度下的焓变不同体系电池在不同温度下的焓变锂离子电池和全固态电池安全图锂离子电池和全固态电池安全图LLZNO代表固态电解质,iPF6代表电解液,AG代表人造石墨,Li代表金属锂,KB为科琴黑ALIB代表全固态电池,LIB代表传统锂电池资料来源:新能源Leader、华金证券研究所u 相比液态电池,固态电池具有较高的化学和热稳定性,能够有效抑制锂电池中发生热失控或燃烧的风险,电池在被刺破时仍可安全运行,不会泄漏或爆炸。根据丰田研发实验室的报告,通过对比研究NCA/NCM锂电池和铌掺杂锂镧锆氧(LLZN
15、O)全固态电池的产热特性,丰田发现全固态电池产热量只有传统锂电池的25-30%,因此具有显著的安全性优势。考虑其放热量依然存在,还需进一步降低放热量,以实现真正意义的“安全”。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 10资料来源:电子工程专辑、IT之家、智车派、腾讯新闻、华金证券研究所1.5 1.5 固态电池优势三:固态电池低温性能出色固态电池优势三:固态电池低温性能出色非晶态非晶态SE ASSBSE ASSB在在-10-10的循环性能的循环性能智己智己L6L6日内瓦车展首秀日内瓦车展首秀u 固态电解质(SEs)在宽温度范围内保持固态,不完全丧失离子传导功能,是其潜在优势之一。近期,智己汽车宣布
16、,全球首款搭载“超快充固态电池”智己L6将于5月正式上市,该电池由上汽集团与清陶能源联合研发制造,可实现1000km以上超长续航,且低温性能出色。液态电池的电解液在低温下粘度大幅增加,锂离子迁移速度显著降低,因此冬季性能较差。相比之下,固态电解质在低温下电导率也会降低,但受温度影响幅度较小,即使在-30环境下,放电容量保持率也能达到90%以上,低温续航更好。u 非晶态SE是实现致密固态电解质隔膜的希望材料,使用这种SE的固态电池在-10下仍然可以展示出长循环寿命。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 11资料来源:周静颖等全固态电池的研究进展与挑战、钜大锂电、深水科技、华金证券研究所1.6 1
17、.6 固态电池挑战一:离子电导率低固态电池挑战一:离子电导率低LLZOLLZO基电解质的基电解质的RTRT离子电导率离子电导率()和烧结进展和烧结进展不同电解质性能对比不同电解质性能对比u 固态电解质中离子间相互作用强,因此离子电导率低。u 解决方案:从材料、工艺等方面进行改进。研究发现,基于石榴石型Li7La3Zr2O12(LLZO)的固态电解质表现出了高迁移数和高离子电导率。同时,采用特殊的烧结方法,如放电等离子烧结,可以生产出密度更大的LLZO颗粒,以最大限度地提高相对密度和高离子电导率。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 12资料来源:周静颖等全固态电池的研究进展与挑战、财联社、澎湃
18、新闻、华金证券研究所1.7 1.7 固态电池挑战二:量产难度大固态电池挑战二:量产难度大全固态电池发展面临的核心科学问题全固态电池发展面临的核心科学问题u 受技术和成本制约,固态电池量产难度大。技术上,当前固态电池工艺尚未成熟,其发展亟需解决三个核心科学问题,即固态电解质的离子输运机制、锂枝晶生长机制和多场耦合下的失效失控机制。成本上,部分材料售价昂贵,阻碍固态电池的量产。u 解决方案:作为液态电池和固态电池的折中产品,半固态电池有望率先量产。半固态电池兼容现有传统锂电池的工艺设备,且兼具安全性、能量密度和经济性,因而有望率先进入产业化阶段。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 13资料来源:
19、快科技、蜂巢能源、TrendForce集邦咨询、wind、华金证券研究所1.8 1.8 固态电池挑战三:成本高固态电池挑战三:成本高石墨负极液态、硅碳负极液态、石墨负极固态、锂金属负极石墨负极液态、硅碳负极液态、石墨负极固态、锂金属负极固态的制造成本的预估模型(产能:固态的制造成本的预估模型(产能:6GWh/year)6GWh/year)四类电池的材料和材料及加工成本预估模型(四类电池的材料和材料及加工成本预估模型(6GWh/year)6GWh/year)u 成本:负极材料成本偏差最大,尤其是硅碳负极所需涂覆的额外电解质导致成本高昂,锂金属负极成本虽然较低但技术上仍存在锂枝晶反应等难关。目前固
20、态电池已商业化销售实例少,以蔚来2023年7月上线的150kWh电池包信息测算,其半固态电池成本约为1.7-2.2元/Wh,远高于同期车用方形三元电芯、铁锂电芯均价0.73、0.65元/Wh。截止2024年4月3日,方形三元电芯、铁锂电芯均价已降至0.465、0.375元/Wh,液态锂电池均价持续下降,固态电池降本方面仍面临不小挑战。u 降本潜力:在除材料外的层面,固态电池的成本优势凸显。据SolidPower计算,固态电池制作过程中省去了注液、化成、排气等工艺和步骤可以节约成本34%;而固态电池的高安全性,在PACK层面同样可节约相应9%的成本;而且,高安全性减少了被召回维修的概率,同样减少
21、了潜在的维修成本。资料来源:Joscha Schnell等Solid versus LiquidA Bottom-Up Calculation Model to Analyze the Manufacturing Cost of Future High-Energy Batteries 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 14目录目录固态电池固态电池能量密度高、安全性能显著能量密度高、安全性能显著固态电池技术路线及生产工艺固态电池技术路线及生产工艺eVtoleVtol助力固态电池产业化助力固态电池产业化推荐标的推荐标的投资建议投资建议0风险提示风险提示 请仔细阅读在本报
22、告尾部的重要法律声明 15资料来源:Alex M.Bates等Are solid-state batteries safer than lithium-ion batteries?、华金证券研究所整理2.1 2.1 固态电池有聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线固态电池有聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线固态电解质类别对比固态电解质类别对比电解质电解质离子电导率离子电导率界面相容性界面相容性机械性能机械性能电化学窗口电化学窗口成本经济性成本经济性聚合物低(约107 S/cm)较高较高(黏弹性好)较低(绝大多数5V)较高硫化物高(103101 S/cm)较低较低(硫化物硬度较低,存在一定程度可变性
23、,需通过外加压力来提升界面物理接触)中等(大部分400Wh/kg400Wh/kg300Wh/kg400Wh/kg500Wh/kg主要投资公司主要投资公司大众、上汽、斯坦福大学、continental等宝马、福特、volta、solvay等NEDO计划23家车企、E电池及材料制造商,另有15家大学/公共研究机构参与首尔大学、高立大学、成均馆大学、东京工业大学、大阪工业大学等日韩大学联盟中国商飞、上海交大等u 全球核心固态电池产业区域为欧美、日韩和中国。u 欧美:以自主研发固态电池技术的创业型公司为主,主要技术路线为氧化物与硫化物。u 日韩:以传统车企与电池企业合作开发为主,主要技术路线为硫化物。
24、u 中国:以市场为主导研发投入巨大,且以科研机构或院校为支撑,产业化进程较快。大部分国内企业主要为氧化物、部分为硫化物,聚合物较少。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 32资料来源:宁德时代凝聚态电池发布会、国家知识安全产业局、观察者网、锂想生活、Beta财富管理、华金证券研究所3.9 3.9 中国企业:宁德时代(半固态)中国企业:宁德时代(半固态)宁德时代动力电池技术路径迭代宁德时代动力电池技术路径迭代凝聚态电池发布会凝聚态电池发布会u 电池概况:凝聚态电池采用高动力仿生凝聚态电解质,通过将固态电解质颗粒填充到凝胶电解质隔膜孔隙中,并添加少量电解液,既具有液体电解质离子电导率高的特点,又拥
25、有固态电解质安全性能高的优点;构建微米级自适应网状结构,在增强微观结构稳定性能的同时进一步提高电池动力学性能,具备优秀的充放电能力;液态电解液被限制在孔隙内,因而电池负极可采用金属锂。凝聚态电池最高能量密度可达500Wh/kg。u 生产进度:宁德时代将推出凝聚态电池的车规级应用版本;重点布局硫化物全固态路线,目前已有高能量密度的固态电池样品,但商业化仍需5年以上。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 33资料来源:NE时代新能源、财联社、Ofweek锂电网、中国储能网、中国粉体网、动点科技、华金证券研究所3.10 3.10 中国企业:清陶能源(半固态)中国企业:清陶能源(半固态)清陶一至三代固
26、态电池构成及性能清陶一至三代固态电池构成及性能昆山清陶新能源固态锂电池产业化项目已动工昆山清陶新能源固态锂电池产业化项目已动工u 电池概况:清陶能源选择氧化物路线。第一代半固态电池能量密度在240-420Wh/kg之间,2021年联合上汽完成装车实验,单体能量密度368Wh/kg,最大续航里程达到1083km。第二代准固态电池能量密度为400-500Wh/kg,已完成小试,正在中试准备阶段;第三代全固态电池能量密度超500Wh/kg,正进行产线设计和工艺开发相关工作。u 生产进度:2018年清陶能源国内首条0.1GWh固态锂电池产线正式投产;2020年宜春一期1GWh项目建成投产;2022年1
27、0Gwh固态电池产业化项目在昆山开建,计划2024年建成;2023年投资100亿元在四川郫都建设15GWh固态电池储能产业基地,首期1GWh建成投产;2023年投资70亿元在内蒙古建设10GWh固态产能。搭载清陶固态电池的上汽智己L6将于2024年5月上市,率先实现规模化量产。电解质液电解质液体含量体含量能量密度能量密度电解质电解质正极正极负极负极工艺工艺第一代半固态5%-10%240-420Wh/kg氧化物为主,辅之聚合物形成复合电解质高镍三元硅碳采用纳米固态电解质涂覆及固态电解质层成型第二代准固态350Wh/kg硫化物+全固态三元+锂金属赣锋锂业一代260Wh/kg,二代400Wh/kg氧
28、化物+半固态一代三元+石墨;二代三元+锂金属国轩高科一代360Wh/Kg,二代400Wh/kg氧化物+半固态一代三元+石墨;二代正极三元,负极未定卫蓝新能源一代360Wh/kg氧化物+半固态三元+硅碳负极辉能科技330Wh/kg氧化物+半固态三元+硅氧负极清陶能源368Wh/kg氧化物+半固态三元+硅碳负极蜂巢能源350Wh/kg硫化物+全固态三元+锂金属三星SDI900Wh/L硫化物+全固态无阳极u 国内技术路线目前氧化物为主,半固态过渡。目前仍旧主攻硫化物+全固态路线的主要代表是Solid Power、丰田、三星SDI与蜂巢能源。国外正负极材料多以锂金属负极为主,部分国内企业探索硅碳负极。
29、请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 43资料来源:集邦新能源网、电池网、上海洗霸公告、搜狐网、Ofweek锂电网、北极星电池网、华金证券研究所整理3.20 3.20 固态电解质产能规划固态电解质产能规划企业企业项目名称项目名称投资额投资额产能产能具体内容具体内容上海洗霸固态电池电解质生产基地50亿-2023年12月与中国科学院上海硅酸盐研究所在上海洗霸嘉定工厂合作建成10吨级标准工业化产线。马车动力硫化物固态电解质中试线-超10吨可批量稳定生产大粒径、中粒径、小粒径和超小粒径四类产品;硫化物固态电解质中试线正在建设中,预计2024年初投产。瑞逍科技衢州硫化物全固态电解质生产基地项目13亿60
30、00吨预计2025年建成并达到百吨级全固态电解质生产能力,2028年实现年产6000吨全固态电解质的目标。金启航乐陵生产基地项目116亿-2023年11月启动,一期计划建设10条隔膜产线和固态电解质核心材料生产线;二期建设30条固态电解质材料生产线。中科固能溧阳硫化物全固态电解质生产基地项目60亿-2023年9月签约落地,预计2025-2026具备满产能力,2030年之前建成全固态电池产业园。蓝固新能源江苏溧阳基地-1000吨22年5月固态电解质进入试产阶段,已建成行业内首条千吨级固态电解质生产线。浙江湖州基地-5000吨22年10月具备年产5000吨原位固态电解质、混合固液电解质的生产能力,
31、稳定出货。山东淄博基地-5万吨5万吨原位固态化电解质、混合固液电解质、锂电池电解液和钠电池电解液即将投产。天目先导固态电解质涂层隔膜项目13亿-21年11月签约落地。天目先导纳米硅基负极项目20亿-一期项目投资10亿元,建成后可形成年产能为1000吨固态电池用关键材料。u 当前固态电解质商业化技术路线尚未明确,各大公司正不断增加研发投入,主要参与者包括中科固能、蓝固新能源、上海洗霸等。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 44资料来源:集邦新能源网、GGII、澎湃新闻、卫蓝新能源官网、Ofweek锂电网、中国储能网、华金证券研究所整理3.21 3.21 中国主要企业固态电池产能规划中国主要企业
32、固态电池产能规划企业企业产能布局产能布局规划产能规划产能落地产能落地产能产品特征产品特征合作车企合作车企赣锋锂业远期规划产能超40GWh。2023年固态电池4GWh产能已建成量产,后续36GWh产能正在建设中,生产基地包括江西新余、重庆两江和广东东莞。40GWh4GWh氧化物电解质+高镍三元东风汽车、赛力斯辉能科技2023年5月在法国投资52亿欧元建设固态电池超级工厂,产能规划48GWh,计划2024年建设,2026年底开始量产;2023年底台湾陶克工厂开始投产,产能2GWh。50GWh2GWh固态锂陶瓷电池奔驰、越南VinFast卫蓝新能源总产能规划50.2GWh,其中湖州基地总投资109亿
33、元,规划产能20GWh,一期2GWh已投产;北京房山基地8GWh2023年底投产;山东淄博基地20GWh2022年底投产;江苏溧阳基地0.2GWh2020年投产。50.2GWh30.2GWh氧化物电解质+半固态蔚来、吉利清陶能源2020年宜春一期1GWh项目建成投产;2022年10Gwh固态电池产业化项目在昆山开建,计划2024年建成;2023年投资100亿元在四川郫都建设15GWh固态电池储能产业基地,首期1GWh建成投产;2023年投资70亿元在内蒙古建设10GWh固态产能。36GWh2GWh氧化物电解质+半固态上汽、北汽太蓝新能源重庆一期0.2GWh满产,二期2GWh预计2024年6月投
34、产;安徽淮南10GWh正在建设中。12.2GWh0.2GWh-领新新能源2023年2月建设0.5GWh生产线,10月正式下线;2023年6月总投资106亿元建设20GWh产线,预计2024年实现5GWh规模化量产。20.5GWh0.5GWh大容量凝胶聚合物固态电池-金启航2023年11月20GWh固态电池乐陵生产基地项目启动,一期2GWh。20GWh-u 当前半固态电池仍处于产业化前夕。据不完全统计,国内固态电池产能规划已超过220GWh,赣锋锂电、辉能科技、卫蓝新能源等企业获得资本和技术双重加持,正加速推进半固态电池的产业化和商业化。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 45资料来源:财学堂
35、、固态电池SSBIP、财联社、华金证券研究所3.22 3.22 全球主要新能源车企固态电池布局全球主要新能源车企固态电池布局公司名称公司名称量产进展量产进展供应商供应商/合作企业合作企业上汽集团2024H1公司旗下智已品牌将推出搭载800V超级快充半固态电池车型;2025年固态电池在智已,飞凡,荣威、MG等车型产品上量产。清陶能源广汽集团2026年在昊铂车型上实现全固态电池量产。赣锋锂业一汽集团2024年1月8日发布高能安全电池HPB,能量密度达260 Wh/kg;3月3日,和孚能科技共建半固态、固态电池战略联盟。自研、孚能科技长安汽车2025年开始量产能量密度达到350-500Wh/kg固态
36、电池产品;2030年实现全面普及;2035年左右实现锂金属电池,锂硫电池等装车应用。自研、赣锋锂业东风汽车2022年12月搭载2022年首批搭载赣锋锂业半固态电池的50辆东凤E70正式交付。2022年12月搭载孚能科技半固态电池的东风岚图追光首发。2024年东风新一代固态电芯(能量密度超405Wh/kg)有望开始量产;东风日产计划2024年启动全固态电池量产工厂建设,2028年之前量产上市。自研、赣锋锂业、孚能科技吉利汽车2022年建设固态电池材料试验线,2023年建设固态电池实验室,卫蓝新能源北汽集团2020年搭载清陶能源固态电池的样车下线,2022年北汽福田完成固态电池塔载测试。清陶能源蔚
37、来2023年12月搭载半固态电池的蔚来ET7实测续航超1000km:搭载半固态电池的车型预计2024年开始量产。卫蓝新能源赛力斯2023年搭载赣锋锂业半固态电池的SERES-5正式上市,赣锋锂业宝马公司处于电池A样测试阶段;公司计划2025年推出一款基于Solid Power固态电池的原型车,2030年前实现全固态电池量产。Solid Power奔驰公司投资辉能科技、Factorial Energy,共同开发固态电池产品,辉能科技、Factorial Energy大众公司投资Quantum Scepe,共同开发固态电池产品;双方合作项目预计2027年实现量产,Quantum Scape福特公司
38、投资Solid Power,共同开发固态电池产品。Solid POWER丰田2019年与松下成立合资公司联合研发固态电池,2023年公司与日本石油化学公司出光兴产(供应固态电解质)达成协议联合开发固态电池,公司计划2027年开始固态电池试产,2030年前实现固态电池车型量产。自研、松下本田公司投资SES联合开发固态电池产品,公司计划2024年建设全固态电池示范生产线,并在2025-2030年左右实现量产。自研、SES、松下现代公司投资SES,联合开发固态电池产品;公司与LG新能源、SK On、Factorial Energy等均合作进行固态电池开发。公司预计2027年实现部分固态电池车型量产,
39、2030年左右实现全面量产。SES、LG新能源、SK On、Factorial Energy通用公司投资SES,联合开发固态电池产品:2021年进行了A样品测试。SES日产公司计划2024年建设固态电地试验线,2025年交现全固态电池试生产,2028年推出全固态电池车型。自研、松下u 半固态电池率先落地装车,加速全固态电池商业化半固态电池率先落地装车,加速全固态电池商业化。2022年以来,国内企业以半固态方案作为过渡的中间路线,率先实现半固态电池装车应用,同时加速向全固态电池转化。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 46目录目录固态电池固态电池能量密度高、安全性能显著能量密度高、安全性能显著
40、固态电池技术路线及生产工艺固态电池技术路线及生产工艺eVtoleVtol助力固态电池产业化助力固态电池产业化推荐标的推荐标的投资建议投资建议0风险提示风险提示 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 47资料来源:wind、宁德时代凝聚态电池发布会、证券时报、观察者网、华金证券研究所4.14.1 相关标的:相关标的:宁德时代宁德时代营业收入(亿元营业收入(亿元/%/%)归母净利润(亿元归母净利润(亿元/%/%)u 宁德时代是全球领先的锂离子电池研发制造公司,专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售。公司2023年4月发布凝聚态电池,能量密度最高可达500Wh
41、/kg,正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发,执行航空级的标准和测试,同时还将推出凝聚态电池的车规级应用版本;重点布局硫化物全固态路线,目前已有高能量密度的固态电池样品,但商业化仍需5年以上。0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,500200222023 营业收入(亿元)营业收入YOY0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%200%0500300350400450500200222023归
42、母净利润(亿元)归母净利润YOY 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 48资料来源:wind、公司公告、国轩高科官网、中化新网、华金证券研究所4.24.2 相关标的:相关标的:国轩高科国轩高科营业收入(亿元营业收入(亿元/%/%)归母净利润(亿元归母净利润(亿元/%/%)u 公司系国内最早从事新能源汽车动力锂离子电池自主研发、生产和销售的企业之一,主要产品为磷酸铁锂材料及电芯、三元材料及电芯、动力电池组、电池管理系统及储能型电池组。u 固态方面,360Wh/kg高比能三元固态电池通过新国标安全测试,进入产业化阶段,能量密度可实现实现260Wh/kg,续航里程超过1000公里;400Wh/kg
43、三元半固态电池在实验室已有原型样品,未来将落地硅基负极和锂金属负极和预锂技术。-20%0%20%40%60%80%100%120%140%0500200222023Q1-3 营业收入(亿元)营业收入YOY-150%-100%-50%0%50%100%150%200%250%0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 200222023Q1-3归母净利润(亿元)归母净利润YOY 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 49资料来源:wind、公司公告、赣锋锂业官网、无敌电动网、鑫椤锂电、IT之家、华金证券研究所4
44、.34.3 相关标的:相关标的:赣锋锂赣锋锂业业营业收入(亿元营业收入(亿元/%/%)归母净利润(亿元归母净利润(亿元/%/%)u 赣锋锂业是全球锂行业唯一同时拥有“卤水提锂”、“矿石提锂”和“回收提锂”产业化技术的企业,拥有垂直整合的业务模式,构建打通上、中、下游的产业生态系统。u 固态方面,2022年1月全球首批搭载第一代固态电池的东风E70已批量交付市场,能量密度超过260Wh/kg;第二代基于高镍三元正极、含锂负极材料,能量密度超过350Wh/kg;2022年7月建设新型锂电池科技产业园,拟建成国内最大的固态电池生产基地。2023年9月,发布超级半固态“新锋”电池,该电池可实现3000
45、+循环寿命,且半固态电池CTP结构使体积效率提高8%,能量密度增加10%,零件数量减少50%,让整车更加轻量化。-50%0%50%100%150%200%250%300%0500300350400450200222023 营业收入(亿元)营业收入YOY-200%-100%0%100%200%300%400%500%0500200222023归母净利润(亿元)归母净利润YOY 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 50资料来源:wind、三祥新材官网、三祥新材互动问答、中国科学报、华金证券研究所4.44.4
46、相关标的:相关标的:三祥新材三祥新材营业收入营业收入(亿元(亿元/%/%)归母净利润(亿元归母净利润(亿元/%/%)u 三祥新材始建于1988年,是国内锆龙头企业,设有CNAS国家认可实验室、博士后科研工作站、省级企业技术中心、省级氧化锆材料重点实验室和省级锆材料工程研究中心。u 公司在锆基固态电池电解质及原材料领域积极开展研究和技术攻关,目前已向清陶能源等企业送样,氧氯化锆锂总规划年产能10万吨,项目一期已全面投产。2023年6月中国科大开发出全固态锂电池电解质氧氯化锆锂,能以目前最低的成本实现和当下最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近的性能,一旦氧氯化锆锂固态电池正式落地,公司将成为最大受
47、益者之一。-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%0200222023Q1-3 营业收入(亿元)营业收入YOY-60%-40%-20%0%20%40%60%0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 200222023Q1-3归母净利润(亿元)归母净利润YOY 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 51资料来源:wind、当升科技官网、集微网、华金证券研究所4.54.5 相关标的:相关标的:当升科技当升科技营业收入营业收入(亿元(亿元/%/%)归母净利润(亿元归母净利润(亿元/%/%)u
48、当升科技是首家以锂电正极材料为主营业务上市的中国企业,积极研发新型先进正极材料,推出超高镍无钴、新型富锰正极、磷酸锰铁锂正极材料、双相复合固态锂电正极、固态电解质全新体系材料等产品。u 固态方面,公司目前已经完成固态锂电材料开发及批量出货,尤其在正极与固态电解质方面,与赣锋锂电、清陶、卫蓝新能源、清陶、辉能等全球主要固态电池客户开展了密切的技术和业务合作。-50%0%50%100%150%200%0500200222023营业收入(亿元)营业收入YOY-200%-100%0%100%200%300%400%-5059202020
49、2120222023归母净利润(亿元)归母净利润YOY 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 52资料来源:wind、容百科技官网、爱集微、华金证券研究所4.64.6 相关标的:容百科技相关标的:容百科技营业收入营业收入(亿元(亿元/%/%)归母净利润(亿元归母净利润(亿元/%/%)u 容百科技是一家高科技新能源材料行业的跨国型集团公司,专业从事锂电池正极材料的研发与经营,由中韩两支均拥有二十余年锂电池正极材料行业成功创业经验的团队共同打造。u 固态方面,Ni90高镍产品已批量供货卫蓝新能源360Wh/kg半固态电池体系,正式应用在蔚来ET7等三款车型。在固态前沿新技术方面,富锂锰基材料通过客
50、户认证,容量、循环等综合性能行业领先。-50%0%50%100%150%200%250%0500300350200222023Q1-3营业收入(亿元)营业收入YOY-100%-50%0%50%100%150%200%250%300%350%0246892020202120222023Q1-3归母净利润(亿元)归母净利润YOY 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 53目录目录固态电池固态电池能量密度高、安全性能显著能量密度高、安全性能显著固态电池技术路线及生产工艺固态电池技术路线及生产工艺eVtoleVtol助力固态电池产业化助
51、力固态电池产业化推荐标的推荐标的投资建议投资建议0风险提示风险提示 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 54投资建议投资建议u 锂电池起步于消费类电子市场,大发展与新能源汽车动力和储能市场,行业仍处于发展中早期阶段,材料体系、电池外形、以及辅材等均有较大的进步空间,其中,固态/半固态电池技术是突破锂电池能量密度上限的主要途径。固态电池可以大幅提高电池的安全性,改善电池的低温性能,将进一步推动新能源汽车行业的高速发展,且会延伸出更多应用场景。u 固态固态/半固态电池技术快速进步,半固态电池技术快速进步,eVtoleVtol助推产业化落地。助推产业化落地。目前,丰田、Qua
52、ntumScape、Solid Power、清陶能源等研发固态电池主流厂商的小规模量产(试产)的目标多定在2025年-2028年区间。预计2030年,量产全球锂离子固态/半固态电池商业化产能有望初见规模,届时固态锂电池对应的续航里程或可达到液态锂电池的2-3倍,追平燃油车续航力。2024年以来,国内加快eVtol商业化落地,对高能量密度、高功率、高安全性的电池需求紧迫,且对成本不敏感,固态电池完美契合该市场需求,产业化进程有望提速。u 固态电池的电解质是核心环节,主要有聚合物、硫化物和氧化物三种。固态电池的电解质是核心环节,主要有聚合物、硫化物和氧化物三种。氧化物电解质商业化进程较快,硫化物潜
53、力较大。氧化物固态电池的性能与成本相对综合,硫化物导电性最强潜力最大。欧美国家以自主研发固态电池技术的创业型公司为主,主要技术路线为氧化物与硫化物。日韩以传统车企与电池企业合作开发为主,主要技术路线为硫化物。中国企业与科研机构或院校合作,产业化进程较快,大部分国内企业主要为氧化物、部分为硫化物,聚合物较少。u 固态电池相关企业较多,参差不齐,且都处于起步阶段。我们建议关注:宁德时代、三祥新材、赣锋锂能、国轩高科、当升科技和容百科技等公司。u 风险提示:技术突破不及预期;产业化进程不及预期;原材料价格波动风险;其他不可抗因素等。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 55目录目录固态电池固态电池能
54、量密度高、安全性能显著能量密度高、安全性能显著固态电池技术路线及生产工艺固态电池技术路线及生产工艺eVtoleVtol助力固态电池产业化助力固态电池产业化推荐标的推荐标的投资建议投资建议0风险提示风险提示 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 56u 固态电池技术突破不及预期:当前固态电池技术尚不成熟,电池和电池材料体系变化日新月异,固态电解质技术路线并不明确,尽管各车企和电池厂商都在积极投入研发,但从实验室走向市场仍面临不少挑战。u 固态电池产业化进程不及预期:当前固态电池尚未形成规模化量产,各个企业产品多处于实验室验证和装车测试阶段,商业化时间存在较大的不确定性;同时
55、国内企业大规模扩产半固态电池产能,但半固态电池为固态电池的过渡阶段,可能存在后续升级为固态电池后大量产线面临淘汰的风险。u 原材料价格波动风险:固态电池主要原料矿产有锂、钴、镍、锰、磷等,这些矿产的储量和分布将对固态电池成本产生重要影响,当主要原材料价格较高时,可能导致固态电池成本难以下降,对产业化和下游需求造成不利影响。u 新技术替代风险:未来可能研发出新的电池技术,延缓甚或替代固态电池技术。u 其他不可抗因素。风险提示风险提示 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 57评级说明评级说明行业评级体系行业评级体系收益评级:领先大市 未来6个月的投资收益率领先沪深300指数10%以上;同步大市
56、未来6个月的投资收益率与沪深300指数的变动幅度相差-10%至10%;落后大市 未来6个月的投资收益率落后沪深300指数10%以上;风险评级:A 正常风险,未来6个月投资收益率的波动小于等于沪深300指数波动;B 较高风险,未来6个月投资收益率的波动大于沪深300指数波动。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 58法律声明法律声明分析师声明分析师声明张文臣、周涛、申文雯声明,本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,勤勉尽责、诚实守信。本人对本报告的内容和观点负责,保证信息来源合法合规、研究方法专业审慎、研究观点独立公正、分析结论具有合理依据,特此声明。本公司具备证券投资咨询业务资格的
57、说明本公司具备证券投资咨询业务资格的说明华金证券股份有限公司(以下简称“本公司”)经中国证券监督管理委员会核准,取得证券投资咨询业务许可。本公司及其投资咨询人员可以为证券投资人或客户提供证券投资分析、预测或者建议等直接或间接的有偿咨询服务。发布证券研究报告,是证券投资咨询业务的一种基本形式,本公司可以对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析,形成证券估值、投资评级等投资分析意见,制作证券研究报告,并向本公司的客户发布。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 59法律声明法律声明免责声明:免责声明:本报告仅供华金证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因为任
58、何机构或个人接收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告基于已公开的资料或信息撰写,但本公司不保证该等信息及资料的完整性、准确性。本报告所载的信息、资料、建议及推测仅反映本公司于本报告发布当日的判断,本报告中的证券或投资标的价格、价值及投资带来的收入可能会波动。在不同时期,本公司可能撰写并发布与本报告所载资料、建议及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息及资料保持在最新状态,本公司将随时补充、更新和修订有关信息及资料,但不保证及时公开发布。同时,本公司有权对本报告所含信息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。任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观
59、点,一切须以本公司向客户发布的本报告完整版本为准。在法律许可的情况下,本公司及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,提请客户充分注意。客户不应将本报告为作出其投资决策的惟一参考因素,亦不应认为本报告可以取代客户自身的投资判断与决策。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,无论是否已经明示或暗示,本报告不能作为道义的、责任的和法律的依据或者凭证。在任何情况下,本公司亦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。本报告版权仅为本公司所有,
60、未经事先书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、转发、篡改或引用本报告的任何部分。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“华金证券股份有限公司研究所”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。华金证券股份有限公司对本声明条款具有惟一修改权和最终解释权。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 60法律声明法律声明风险提示风险提示:报告中的内容和意见仅供参考,并不构成对所述证券买卖的出价或询价。投资者对其投资行为负完全责任,我公司及其雇员对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。华金证券股份有限公司办公地址:上海市浦东新区杨高南路759号陆家嘴世纪金融广场30层北京市朝阳区建国路108号横琴人寿大厦17层深圳市福田区益田路6001号太平金融大厦10楼05单元 电话: