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2020年中国固态电池行业研究报告(60页).pdf

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2020年中国固态电池行业研究报告(60页).pdf

1、前瞻产业研究院出品 20202020年年 中国中国固态电池固态电池行业行业研究研究报告报告 01 02 03 04 05 固态电池行业基本概念 固态电池行业发展现状 固态电池行业发展环境 固态电池重点企业现状 目目 录录 CONTENT 固态电池行业发展趋势 固态电池行业基本概念固态电池行业基本概念 1.1 固态电池概念 1.2 固态电池分类 1.3 固态电池产业链 0101 1.1 固态电池概念:安全稳定 资料来源:前瞻产业研究院 固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。与传统锂电池相比,全固态电池最突出的优点是安全性。固态电池具有不可燃、 耐高温、无腐蚀、不挥发的特性,固态电解质是固态电池

2、的核心,电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数, 如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命。 固态电池特性固态电池特性 不可燃 不挥发 耐高温 无腐蚀 1.1 固态电池概念:电解质为固态 资料来源:许晓雄全固态电池技术的研究现状与展望 工作原理上,固态锂电池和传统的锂电池并无区别。两者最主要的区别在于固态电池电解质为固态,相当于锂离子迁移的场 所转到了固态的电解质中。而随着正极材料的持续升级,固态电解质能够做出较好的适配,有利于提升电池系统的能量密度。 另外,固态电解质的绝缘性使得其良好地将电池正极与负极阻隔,避免正负极接触产生短路的同时能充当隔膜的功能。 液态液态

3、锂电池锂电池vs固态固态锂电池锂电池 1.2 固态电池分类 资料来源:前瞻产业研究院 按照电解质材料的选择,固态电池可以分为聚合物、氧化物、硫化物三种体系电解质。其中,聚合物电解质属于有机电解质, 氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质;按照正负极材料的不同,固态电池还可以分为固态锂离子电池(沿用当前锂离子电池 材料体系,如石墨+硅碳负极、三元正极等)和固态锂金属电池(以金属锂为负极)。 固态电池分类固态电池分类 电解质材料 有机电解质 (聚合物) 无机陶瓷电解质 (氧化物、硫化物) 正负极材料 固态锂离子电池 固态锂金属电池 1.3 固态电池产业链 固态电池产业固态电池产业链链 资料来源:前瞻产业

4、研究院 固态电池产业链与液态锂电池大致相似,两者主要的区别在于中上游的负极材料和电解质不同,在正极方面几乎一致,若完 全发展至全固态电池,隔膜也完全被替换。 上游上游中游中游下游下游 正极材料 消费领域锂矿 隔膜 动力领域 储能领域 负极材料 电解质 锰矿 钴矿 石墨矿 1.3.1 固态电池产业链:上游正极材料 固态电池正极材料类型固态电池正极材料类型 资料来源:GGII 与传统锂离子电池相似,固态电池正极材料一般采用复合电极,除了电极活性物质外还包括固态电解质和导电剂,在电极中 起到传输离子和电子的作用。按正极材料分类,主要有三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂这四种。2019年,我国三元材料

5、出货量占比最高,达47.5%;其次是磷酸铁锂,占比为21.8%。具有能量密度优势的三元材料预计进一步取代磷酸铁锂市场。 中国正极材料出货量按类型占比(单位:中国正极材料出货量按类型占比(单位:%) 22.3%21.8% 44.6% 47.5% 15.1% 14.1% 17.7%15.8% 20182019 磷酸铁锂三元材料锰酸锂钴酸锂 类别类别材料材料 活性物质磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂等 溶剂NMP 粘结剂PVDF 导电剂石墨类 集体/集流体铝箔 1.3.1 固态电池产业链:上游正极材料 2019年中国正极材料竞争格局(单位:年中国正极材料竞争格局(单位:%) 资料来源:GGII

6、Choice 目前,我国正极材料尚处于充分竞争状态,集中度未来或将提升。2019年。我国正极材料出货量排名前三的企业分别为厦门 钨业、天津巴莫和德方纳米,市场占比分别为11%、7%和7%。从价格走势方面来看,我国三元材料价格整体呈下行走势, 主要终端需求带动不足,叠加原材料产能释放传导影响三元材料市场价格。 中国三中国三元材料(元材料(523)市场均价(单位)市场均价(单位:元:元/吨)吨) 11% 7% 7% 7% 6% 6% 6%5% 4% 3% 38% 厦门钨业 天津巴莫 德方纳米 容百科技 长远锂科 振华新材料 杉杉股份 当升科技 贝特瑞 科恒股份 其他 0 50000 100000

7、150000 200000 250000 300000 1.3.1 固态电池产业链:上游负极材料 资料来源:中国有色金属工业协会锂业分会 固态电池负极材料目前主要集中在金属锂负极材料、碳族负极材料和氧化物负极材料三大类,其中金属锂负极材料因其高容 量和低电位的优点成为全固态锂电池最主要的负极材料之一,采用金属锂做负极,有望提升4050%的能量密度。目前,全 球锂盐产能主要集中在我国,占比约 70%。2019年我国金属锂总产能约4700 吨,产量2903 吨,产能利用率为61.8%。 固态电池负极材料类型固态电池负极材料类型 类别类别材料材料 活性物质人造石墨、天然石墨、Li金属 溶剂去离子水

8、粘结剂SBR+CMC/LA系列 导电剂石墨类 基体铜箔 2903 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 20019 中国金属锂产量情况(单位:吨)中国金属锂产量情况(单位:吨) 1.3.1 固态电池产业链:上游负极材料 资料来源:CRU Choice 全球金属锂主要厂商包括赣锋锂业、天齐锂业和Livent,2018年这三大公司全球产能占比达到79%。赣锋锂业是全球最大的 金属锂生产商,2018年金属锂设计产能1600吨,实际产量1519.44吨。锂价格与碳酸锂联动效应比较明显,原料价格走低使 下游厂商对上游金属锂生产企业施压降价。 全球金

9、属全球金属锂竞争格局(单位:锂竞争格局(单位:%)中国金属锂(中国金属锂(99%)工业级价格(单位:元)工业级价格(单位:元/吨)吨) 44% 24% 11% 21% 赣锋锂业天齐锂业LIVENT其他 0 10 20 30 40 50 60 70 1.3.1 固态电池产业链:上游电解质 资料来源:恒大研究院 全固态锂电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本主解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能理想 的化学电源。固态电池的三大电解质体系各有优劣,目前全球固态电池企业都在不同的电解质体系上进行技术研发。其中, 欧美企业偏好氧化物与聚合物体系,而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系。

10、 固态电池电解质类型固态电池电解质类型 类别类别细分细分主要成分主要成分代表企业代表企业优点优点缺点缺点 有机电解质聚合物 聚环氧乙烷(PEO)、PAN、 PMMA、PVC、PVDF等 SEEO、Solid Energy技术最成熟、率先小规模量产 室温离子电导率低; 理论能量密度上限低 无机电解质 氧化物 薄膜(LIPON)Sakti3电池倍率及循环性能优异 容量小,主要应用于微型电子、消费电子领域; 量产成本高 非薄膜QuantumScape 离子电导率高于聚合物电解质; 电池容量大,可量产 能量密度低于硫化物电解质电池 硫化物硫硅酸锂丰田、三星、松下离子电导率最高,有望应用于电动汽车开发难

11、度大,对生产环境要求高 1.3.2 固态电池产业链:下游消费电池领域 中国传统消费电子产品产量及出货量情况(单位:百万台,万中国传统消费电子产品产量及出货量情况(单位:百万台,万台)台) 资料来源:中国信通院 国家统计局 目前,固态电池仍在研发技术阶段。在应用领域上,其有望率先发挥安全与柔性优势,应用于对成本敏感度较小的微电池领 域,如植入式医疗设备、无线传感器等;技术进步后,逐渐向高端消费电池渗透。在传统消费电子产品上,如手机、电脑及 数码相机等产品在我国已处于较为成熟的市场,整体呈现放缓收缩的趋势。 360 518 1923 331 560 1527 363 491 1615 351 41

12、4 1136 356 389 819 电子计算机产量(百万台)手机出货量(百万台)数码相机出货量(万台) 200182019 1.3.2 固态电池产业链:下游消费电池领域 中国新兴消费电子产品出货量情况(单位:万部,中国新兴消费电子产品出货量情况(单位:万部,%) 资料来源:IDC 伴随着科技的进步和智能化浪潮的到来,智能可穿戴设备飞速发展。2019年,中国可穿戴设备出货量达到9924万台,同比 增长37.1%。这一增长受益于智能手表、持续血糖监测系统、无线耳机等产品形态和AR/VR等新技术的助力。固态电池作为 可穿戴设备的上游,其需求规模也将随着可穿戴设备规模的增长而扩

13、大。 3876 5697 7321 9924 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 20019 可穿戴设备出货量(万部)同比增长(%) 1.3.2 固态电池产业链:下游动力电池领域 中国新能源汽车产量细分类型结构(单位:中国新能源汽车产量细分类型结构(单位:%) 资料来源:中国汽车工业协会 随着固态电池产品的成熟,未来将持续往下渗透,有望在动力电池领域实现应用。受益于政策的优惠,我国新能源汽车市场 从2014年开始快速发展,随后2016、2017年受到骗补事件

14、及补贴倒退的影响,产销量增速放缓,2019年国内新能源汽车产 量为124.2万辆。目前,为了缓解疫情对新能源汽车行业的影响,我国推迟补贴政策至2021年,行业发展正逐渐恢复中。 中国新能源汽车产量情况(中国新能源汽车产量情况(单位:单位:万辆,万辆,%) 34.05 51.70 79.40 127.00 124.20 -50% 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 400% 0 20 40 60 80 100 120 140 200182019 新能源汽车产量(万辆)同比增长(%) 63.1% 66.5% 74.7% 84.3% 87.

15、8% 36.9% 33.5% 25.3% 15.7% 12.2% 200182019 新能源乘用车新能源商用车 1.3.2 固态电池产业链:下游储能电池领域 资料来源:CNESA 全固态电池被公认有望突破电化学储能技术瓶颈,满足未来发展需求的新兴技术方向之一。在电化学储能方面,目前锂电池 占电化学储能比重达80%。而结合国家对能源发展的指导方针,电化学储能在用户侧、 可再生能源并网配套等领域的需求有 望迎来快速增长,固态电池发展前景明朗。 中国电化学储能项目累计装机规模(单位:中国电化学储能项目累计装机规模(单位:MW) 129.6 164.8 275.9 423.2 1

16、072.7 1709.6 2014年2015年2016年2017年2018年2019年 80.60% 17.80% 1.20%0.40% 锂电池铅蓄电池液流电池超级电容 2019年中国年中国电化学储能电化学储能项目装机细分结构(项目装机细分结构(单位单位:%) 1.3.2 固态电池产业链:下游储能电池领域 资料来源:工信部 备用电源是电化学储能的另一大重要应用。随着5G基站建设的大力推进,备用电源的需求也有望迎来快速增长。根据工信部 数据统计,截至2019年底我国共建成5G基站超13万个;截至2020年5月,工信部表示已开通5G基站超过20万个,每周新增 5G基站超过1万个,到2020年年底,

17、我国5G基站数可达65万。 中国中国5G基站建设情况(基站建设情况(单位:单位:万个)万个) 2019年底年底 超过超过1313万个万个 2020年年2月月 达达16.416.4万个万个 2020年年5月月 超过超过2020万个万个 2020年底年底 超过超过6565万个万个 1.3.3 固态电池产业链:成本结构 资料来源:Solid versus liquid-a bottom-up calculation model to analyze the manufacturing cost of future high-energy batteries,Joscha Schnell 固态电池整体

18、成本主要由电池材料成本及电池生产成本构成,其中材料成本占据了大部分的份额。材料成本包括正极、负极 材料、隔膜(如需)、电解质、集电器、壳体等组成,而生产成本则包括工厂设计/厂房、能源及人员/生产工序三大板块。 固态电池成本结构(固态电池成本结构(单位单位:%) 87% 13% 石墨负极固态电池成本 电池材料 电池生产 85% 15% 锂负极固态电池成本 电池材料 电池生产 固态电池行业固态电池行业发展环境发展环境 2.1 固态电池行业政策环境 2.2 固态电池行业技术环境 0202 2.1 固态电池行业政策环境 资料来源:前瞻产业研究院 我国直接针对固态电池行业的相关政策较少,对固态电池行业影

19、响较大的政策主要围绕“推动锂电池行业的发展”以及“促 进新能源汽车动力电池升级”这两方面展开。相关政策通过制定产业规划、规范行业标准、修改补贴制度等方式,间接地对 固态电池行业施加影响。 中国相关政策影响固态电池行业的机理分析中国相关政策影响固态电池行业的机理分析 锂电池 制定发展 规划 制定行业 标准 培育新兴 产业 新能源汽车 动力电池 加强续航 要求 制定发展 规划 修改补贴 制度 固态电池 提供发展路径引 导和政策支持 通过对电池性能施 压倒逼产业升级 2.1.1 固态电池政策环境:锂电池相关政策 资料来源:前瞻产业研究院 政策政策发布时间发布时间解读解读 国家重点新产品计划优 先发展

20、技术领域 2009年10月锂离子电池以及相关产品及技术位列优先发展技术领域。 “十三五国家战略性新 兴产业发展规划” 2016年1月 建设具有全球竞争力的锂电池产业链,完番锂电池研发体系,加快锂电池创新中心建设,突感高安全性、长寿命,高能量 密度锂离子电池等技术瓶颈斯颈。 轻工业发展规划 (2016-2020年) 2016年8月 加强高性能动力锂离子电池正、负极材料,电池隔膜材料、电解液材料、添加剂的研发与应用;提升锂离子电池自动化生 产工艺与装备制造水平。 “十三五”材料领域 科技创新专项规划 2017年4月将锂离子电池作为先进能源材料成为国家重点战略新材料。 锂离子电池行业 规范条件 20

21、19年1月规范从事正极材料、负极材料、隔膜、电解液(含电解质)、单体电池、电池组等生产企业。 锂电池相关政策锂电池相关政策解读解读 注:统计时间为2009年1月1日-2020年8月10日 锂离子电池及相关产品的制造技术属于我国优先发展的技术领域。近年来,我国出台了一系列政策规划以推动锂离子电池制 造水平的进步以及技术的发展。固态电池作为新型锂离子电池,其能效更加符合我国对于锂离子电池的期望,其相关产品与 技术的发展也受到了我国锂电池相关政策的深刻影响。 2.1.1 固态电池政策环境:新能源汽车动力电池相关政策 资料来源:前瞻产业研究院 政策政策发布时间发布时间解读解读 中国制造20252015

22、年5月 到2025年、 2030年,我国动力电池单体能量密度分别需达到400Wh/kg、500Wh/kg。(约为当前乘用车动力电池单体平均水 平170Wh/kg的2-3倍。) 促进汽车动力电池产业 发展行动方案 2017年3月 持续提升现有产品的性能质量和安全性,进一步降低成本,保障高品质动力电池供应;大力推进新型锂离子动力电池研发 和产业化 关于进一步完善新能源 汽车推广应用财政补贴政 策的通知 2019年3月 对于续航里程250公里以下以及电池系统能量密度要求低于125Wh/ kg的纯电动乘用车取消补贴;对于续航250公里到400公 里的纯电动乘用车补贴降低至1.8万元;对于续航400公里

23、以上的补贴从上年5万元降至2.5万元。 新能源汽车产业发展规 划(2021-2035)(征 求意见稿) 2019年12月 提出实施动力电池技术突破行动。开展正负极材料、电解液、隔膜等关键环节前瞻技术研究,加强高强度、轻量化、高安 全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关,加快全固态动力电池技术研发及产业化加快全固态动力电池技术研发及产业化。 乘用车企业平均燃料消 耗量与新能源汽车积分并 行管理办法(修订) 2020年6月 不再将纯电动乘用车车型的积分核算权重放在单车型的续航里程上,而是综合考虑整车续航水平、整车电耗水平、电池能 量密度等因素。对新能源汽车动力电池的能量密度和续航能

24、力提出了新的要求。 新能源汽车动力电池相关政策新能源汽车动力电池相关政策解读解读 注:统计时间为2015年1月1日-8月10日 在相关政策上,我国不仅对于新能源汽车动力电池产业及技术的发展制定了规划与要求,还对新能源汽车的补贴和积分情况 进行了大规模的调整,迫使相关产业不断追求动力电池能量密度和续航能力的提升,间接推动了拥有高能量密度和强续航能 力的固态电池的产业发展。 2.2 固态电池行业技术环境:固态电池是锂电发展必经之路 资料来源:全固态锂电池技术的研究现状与展望 近年来,下游应用领域的不断革新对锂电池行业提出了愈来愈高的要求,锂电池技术也由此不断进步,向更高的比能与安全 性进发。从锂电

25、池技术发展的路径来看,液态锂电池能够实现的能量密度已经逐渐接近了它的极限,固态锂电池将是锂电发 展的必经之路。 锂电池技术发展路径锂电池技术发展路径 0 100 200 300 400 500 600 2010年2015年2020年2025年2030年 传统锂离 子电池 锂离子电池升 级版 固态锂电池 锂空气/锂金 属/锂硫电池 能 量 密 度 Wh/ kg 动力/储能电池 未来发展方向 2.2 固态电池行业技术环境:固态电池技术发展路径 资料来源:中科院物理所 技术进步无法一蹴而就,固态电池也需要从液态电解质电池逐渐演变,在演变过程中,一些材料被逐渐替代,一些新材料也 得以应用。从固态电池技

26、术发展路径来看,固态电池在其发展过程中,负极与电解质的材料产生了较大的变化,隔膜也逐渐 被剥离,但正极材料的变化不大,NCM、LCO等材料仍然在固态电池中应用。 固态电池技术发展路径固态电池技术发展路径 指标指标液态电解质电池液态电解质电池混合固液电解质电池混合固液电解质电池全固态电池全固态电池 正极NCM,NCA,Li-rich,LNM,LCONCM,NCA,LCO,Li-rich, LNM/SEINCM,LCO,Li-rich,LNM,S,MFX/LATP,sulfide/SEI 负极GP.,CSiOx,Cnano-Si/C,HC,SC/+LiLi+HC,SC,CSiOx,Cnano-Si

27、/C+Li/SEILi-composite/SEl 电解质 EC-DEC-EMC-DMC,LiPF6, BP,FEC,VC,BS,LiFSI,LiODFB LATP,LLZO,EC-PC-FFC- LiBFa+LiODFB+ES+LiPSx+ LIZO/Polymer-Lix,sulfide 隔膜AL2O/PE/PVDF-HFPLATP/PE/PVDF-HFP/ 能量密度250-300Wh/Kg250-500Wh/Kg具有突破500Wh/kg的潜力 2.2 固态电池行业技术环境:固态电池生产工艺流程 资料来源:Web of Science 前瞻产业研究院 固态电池生产工艺流程固态电池生产工艺流

28、程 原材 料 均匀混 合 溶解 融熔 沉积致密薄膜(浸 涂法) 溶胶-凝胶混 合物 按需沉积薄 膜 沉积固态电极 (涂层法) 机械研磨与热处 理 形成稳定的 浆液 薄膜增长(PVD/CVD/PLD/ALD) 薄膜沉积(喷 涂法) 结合电极组件 致密化 (热/压力处理) 固态 电池 2.2 固态电池行业技术环境:固态电池技术商业化发展趋势 资料来源:IEA 恒大研究院 固态电池技术目前仍处在成熟技术到产业化的过渡阶段,即技术推广与规模化生产验证阶段,初步预计到2025年,固态电池 技术将实现商业化,并开始逐渐向下一代锂电池(锂-金属/锂-空气/锂硫)迈进。 固态电池技术商业化时间表固态电池技术商

29、业化时间表 2015年2020年2025年2030年 LFP/NCM111NCM523/622NCM811高压尖晶石等 石墨碳合金石墨+5-10%硅锂金属 有机溶剂+LiPF6胶凝聚合物5V电解盐聚合物/氧化物 正极 负极 电解质 锂-空气 锂-硫 成熟技术产业化准备 固态电池行业固态电池行业发展现状发展现状 3.1 固态电池行业发展历程 3.2 固态电池行业发展现状 0303 资料来源:From solid-solution electrodes and the rocking-chair concept to todays batteries, Heng Zhang 3.1 固态电池行业发

30、展历程:理论研究追溯至1972年 固态电解质锂离子电池的理论研究可以追溯到1972年在Belgirate(意大利)召开的北约“固体中的快速离子输运”会议上, Steele讨论了合适的固态电解质的基本标准,并指出了过渡金属二硫化物作为电池正极材料的潜力。同年,Armand 将 Li/TiS2 应用于以固态-氧化铝为电解质的三元石墨正极中的Na+扩散,这是关于固态电池的第一份报道。 全球固态电池行业发展历程全球固态电池行业发展历程 3.2 固态电池行业发展现状:行业尚处于研发阶段 资料来源:前瞻产业研究院 固态电池电解质固态电池电解质技术技术路线路线 聚合物电解质技术路线 氧化物电解质技术路线 硫

31、化物电解质技术路线 聚合物电解质技术聚合物电解质技术路线企业:路线企业:硫化物电解质硫化物电解质技术技术路线企路线企 业:业: 氧化物电解质技术氧化物电解质技术路线企业:路线企业: 全球固态电池重点研究企业总览全球固态电池重点研究企业总览 目前,全球范围内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术,固态电池尚未实现大规模商业 化。全球预计2020年准固态锂电池会实现产业化,到2025年全固态锂电池将最终实现产业化。其中。欧美企业偏好氧化物 与聚合物体系,而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系。 3.2.1 固态电池行业发展现状:欧美地区 资料来源:前瞻产业研究院 欧美车企对固

32、态电池初创企业关注度较高。车企通过收购、投资在固态电池领域中美国高校衍生的初创企业如Solid Power、 SolidEnergy Systems、Ionic Materials 、Quantum Scape 等以获得技术储备。 固态固态电池电池行业欧美企业布局现状行业欧美企业布局现状 公司公司布局现状布局现状 宝马2018年9月,公司和Solid Power在固态电池方面深度合作,有望于2026年实现固态电池突破性进展并随后量产,新一代固态电池产品将在宝马xEV系列车型上应用 大众 2018年6月,公司宣布与美国电池初创公司Quantum Scape合作并向Quantum Scape注资1

33、亿美元用于开发固态电池; 2018年8月,公司宣布将在欧洲建厂以生产固态电池,并计划在2025年以前实现量产 通用 2019年,公司收到美国能源部拨款910万美元,其中200万美元明确用于研究固态电池; 2019年,公司宣布关于固态电池的研发将在美国密歇根州通用汽车的沃伦技术中心进行 福特2019年4月,公司联合三星投资了美国固态电池初创公司Solid Power,并宣布与Solid Power正式达成合作,研发下一代电动汽车全固态电池 宾利2020年,宾利首席执行官Adrian Hallmark在接受外媒采访时表示,宾利的纯电动车型将考虑使用固态电池技术 雷诺2025年,公司旗下电动汽车规划

34、使用钴含量为零的固态电池,由Ionic Materials提供技术支持 Sakti32019年12月,公司宣称开发出了能量密度达到1000Wh/kg的固态电池,并称未来实现商业化量产之后,成本只有当前锂电池的20%,可以实现成本控制 苹果 2012年,公司开始布局全固态电池技术的专利,计划把这种新型电池用在iPad、MacBook等设备以及以后将要发展的柔性电子设备上; 2013年,公司收购固态电池厂Infinite Power Solutions 戴森 2015年,公司以9000万美元并购固态电池公司Sakit3,开始自主发展固态锂电池技术; 2016年,公司宣布投资14亿美元建设固态锂电池

35、工厂。 Recardo2019年,公司宣布与Llika Technologies公司、英国技术创新中心、本田欧洲研发中心以及英国伦敦大学学院合作开展powerDriveLine项目。 Hydro-Qubec 2020年1月,公司宣布将帮助诺贝尔奖获得者John B. Goodenough和Maria Helena Braga获得其开发的创新型固态玻璃电解质的专利许可并将技术投入使用; 2020年2月,公司与戴姆勒公司宣布建立合作关系,共同开发固态电池技术。双方合作目的是测试新材料,加速固态电池量产应用。 3.2.2 固态电池行业发展现状:日韩地区 资料来源:前瞻产业研究院整理 日本车企在固态电

36、池上的研发起点相对较早,最早入局的丰田在2008年就与固态电池创企伊利卡(Ilika)展开了合作,2019 年初,宣布与松下合作。三菱、日产、松下等大部分企业纷纷加速布局固态电池行业,争取早日实现量产。 固态固态电池电池行业日韩企业布局现状行业日韩企业布局现状 公司公司布局现状布局现状 丰田 公司在固态电池领域拥有大量专利,占据全球固态电池专利数量13,是全球拥有专利数量最大的企业。计划在2020年推出搭载固态锂离子电池(非全固态电池) 的电动汽车,并计划于2022年实现量产。 现代2018年,公司投资初创固态电池材料企业Ionic Materials,预计2025年可实现固态电池量产。 日产

37、 2017年,公司宣布自研固态动力电池; 2018年,公司与本田、丰田、松下等日本企业组成“锂电池技术与评估中心”,共同研发固态电池; 2018年,雷诺-日产-三菱联盟投资固态电池初创公司Ionic Materials 三菱2018年,雷诺-日产-三菱联盟投资固态电池初创公司Ionic Materials 松下 2019年,公司与丰田合作研发固态电池; 2019年8月,公司联合比利时微电子研究中心开发出体积能量密度425Wh/L的固态电池 日本特殊陶业2017年10月,公司开发出氧化物系固态电解质材料。计划在2021年实施全球首个全固态电池的技术实证试验,力争2030年实现EV用全固态电池的实

38、际应用。 日本碍子公司最初计划面向电子器械、便携设备进行开发,计划2025年之前实现EV用全固态电池的商品化。 TDK 2018年11月,公司开发出数毫米见方大小的“芯片型全固态电池”,可反复充电1000次。目前已启动样品供货,正在完善量产体制。 2020年3月,公司宣布开发出一种固态电池,旨在用于耳机等小型可穿戴设备,该电池计划于2020年投入量产。 日本电气硝子2017年11月,试制电极采用晶化玻璃的全固态钠离子蓄电池。自主推动电池产品化,2025年之前投入实际应用。 出光兴产公司原先积累石油精炼领域的处理技术,对于固态电解质原料硫化氢的处理和应用技术具有优势。 日本LIBTEC项目 20

39、20年2月,因研发锂离子电池而获得诺贝尔化学奖的吉野彰,作为“技术研究组合锂离子电池材料评价研究中心”的理事长发起项目,力争到2023年4月,完成 面向电动汽车的全固态电池试制品,项目的共同参与者有丰田汽车、松下和旭化成等汽车、电池和材料领域具代表性24家日本企业和机构。 韩国三大电池企业 2018年11月,韩国三大电池企业LG化学、三星SDI和SKI组成联盟,共同开发包括固态电池的下一代电池核心技术。 3.2.3 固态电池行业发展现状:中国 资料来源:卫蓝新能源 中国主要固态电池研究企业及研究所分布地图中国主要固态电池研究企业及研究所分布地图 在固态电池研究方面,国内企业不及日本、德国、美国

40、等起步早,但越来越多的企业已经参与其中。参与主体包括中科院化 学所、中科院青岛能源所、中科院宁波材料所等研究机构,赣锋锂业、宁德时代等电池企业;更有其他领域企业看好固体电 池跨界投资,如以汽车零部件为主的万向集团、新能源汽车比亚迪等。 中科院长春应化所 劲能科技 沈阳金属所 大连化物所 中科院物理所 中科院化学所 北汽新能源 国联动力 卫蓝新能源 青岛能源所 苏州清陶 国轩高科 电子科大 珈伟股份 天齐锂业 北大深圳院 比亚迪 台湾辉能 24M 中科院上硅所 上海大学 宁波新材料所 赣锋锂业 宁德时代 天津力神 蜂巢动力 国防科大 3.2.3 固态电池行业发展现状:中国 资料来源:前瞻产业研究

41、院 中国固态中国固态电池电池行业企业布局情况行业企业布局情况 公司公司布局现状布局现状 宁德时代 2016年,宁德时代正式宣布在硫化物固态电池上的研发路径。目前容量为325mAh的聚合物锂金属固态电池能量密度达300Wh/kg,可实现300周循环以容量保持率82%。 全固态电池还在开发中,预计2030年后实现商品化 国轩高科 2017年,公司着手研发固态电池及固态电解质; 2018年2月,公司根据与国际一线整车品牌合作的产品要求,正在美国和日本分别开发下一代动力电池生产技术工艺与生产设备,相关产品将使用半固态电池技术; 2018年3月,公司宣布半固态电池技术目前已处于实验室向中试转换阶段; 2

42、019年,公司推出半固态电池的试生产线 蜂巢动力 2019年2月,公司宣称开发出四元正极材料,并基于该材料发布了全球首款四元材料电芯,通过NCM体系(镍钴锰)的基础上掺杂Mx,兼顾能量密度与安全,并在此 基础上正在秘密研发全新固态锂电池,能量密度将超过300WH/kg 辉能科技 2013年,公司实现了固态锂电池的商业化量产,早期应用于消费电子领域,近年来应用于新能源汽车领域; 2014年,公司与手机厂商HTC 合作生产了一款采用了固态电池电源,给手机充电的手机保护皮套; 2017年,公司建成了40MWh 的中试线,并实现自动化的卷式生产; 2019年,公司发布Multi Axis BiPola

43、r+(MAB)多轴双极封装技术的车用固态电池包。在相同的装车容量下,电池包体积只比传统电池包减小50%,重量减少30%, 在模组层面,重量成组效率高达87%,电池包重量成组效率高达80%; 2019年,公司与蔚来合作,为其定制生产“MAB”固态电池包。与爱驰、天际新能源汽车主机厂签署战略合作协议,并在2020年D轮融资后与一汽集团加强战略合作 劲能科技 2018年1月,公司与加拿大魁北克水电集团签署中加全固态锂电池技术合作协议,引进“磷酸亚铁全固态锂电池”,比能量密度达250Wh/kg,循环寿命2000次。未 来将与加拿大合作推出350Wh/kg三元全固态锂电池 珈伟股份2018年7月,公司3

44、6Ah类固态软包三元材料动力锂离子蓄电池通过国家机动车质量监督检验中心强制性检验,能量密度达到了230WH/kg,循环次数达4000次 3.2.3 固态电池行业发展现状:中国 资料来源:前瞻产业研究院 中国固态中国固态电池电池行业企业布局情况行业企业布局情况 公司公司布局现状布局现状 万向集团 2017年9月,公司投资美国Solid Power公司; 2018年2月,公司参投的Solid Power确认与宝马合作,双方将共同研发新一代电动车固态电池技术; 2018年2月,公司投资美国Ionic Materials 公司,该公司研发出的特殊聚合物电解质,可将新型固态电池性能提高到全新水平; 20

45、19年6月,公司与Ionic Materials共同正式对外宣布,全固态电池研发取得里程碑式进展,并称“这种独特的方法使得全固态电池有望在2022年推向市场”; 2019年,公司在英国建立了固态电池研发中心,计划2022-2024年实现电池量产; 2020年,公司和Karma汽车完成了合作签约仪式,为Karma电动汽车提供动力电池(含固态电池) 卫蓝新能源 2016年,公司成立,依托中国科学院物理研究所,专注于下一代固态锂电池的研发与生产; 2020年,公司计划建成年产0.1GWh固态电池生产线。目前,公司已经研发并掌握了固态电池技术领域的多项关键性技术,包括金属锂表面处理、原位形成SEI膜技

46、术、 固态电解质、锂离子快导体制备技术以及高电压电池集成技术、陶瓷膜优化技术和集流体解决方案 清陶新能源 2018年11月,公司建成的全国首条固态锂电池产线正式投产,产能规模为0.1GWh,总投资1 亿元,已经量产出第一批固态电池产品,目前可日产1万颗电芯,产品主要 应用于特种电源、高端数码等领域; 2019年7月,公司年产10GWh固态锂电池项目在江西省宜春市签约。该项目分两期建设,其中项目一期将建设年产1GWh的固态锂电池项目;项目二期产能为9GWh。 在固态锂电池领域,公司申报的专利已近100项。公司开发的全固态电池,单体能量密度可达到430Wh/kg,量产阶段可达到300Wh/g以上

47、赣锋锂业 2017年,公司引进中科院宁波材料所的许晓雄团队,正式切入到固态电池板块; 2018年,公司固态电池的研发取得新突破,同年8月份正式启动2亿Wh固态锂电池中试生产线建设项目; 2018年6月,公司第一代固态锂电池单体容量已达到10Ah,能量密度大于240Wh/kg,可实现1000次循环后容量保持率大于90%,同时,电池单体具备5C倍率的充放电能力; 2019年11月,公司年产亿瓦时级第一代固态锂电池研发中试生产线已建成试产 天齐锂业 2017年,公司香港全资子公司使用自有资金1250万美元投入了对固态电池企Solid Energy System 的C轮优先股融资; 2018年5月,公

48、司开始布局固态电池,公司参股公司美国Solid Energy主要开发和生产具有超高能量密度、超薄锂金属电池,开发电解液和负极材料 中天科技 2015年,公司与中科院青岛能源所签约开发高性能全固态锂电池; 2016年,青岛能源所全固态锂电池通过深海测试,能量密度翻倍; 2018年7月,公司宣布与中科院等机构进行固态电池技术合作,根据双方签署协议,相关指标符合发展预期,目前尚处于实验试制阶段。 力神电池2019年,公司宣布将聚焦固态电池研发 3.2.3 固态电池行业发展现状:中国 国内车企联合电池企业,新兴电动车制造商步伐较快,2025 年前电动汽车有望搭载固态电池。国内传统车企北汽集团与比 亚迪

49、两家布局固态电池;新造车公司对固态电池接受度更高,蔚来汽车、天际汽车分别与台湾辉能科技达成合作,共同研发 动力电池;哪吒汽车也在此前宣布了与清陶能源的合作计划。 资料来源:前瞻产业研究院 固态电池国内车企布局现状固态电池国内车企布局现状 公司公司布局现状布局现状 比亚迪 2016年,公司确定固态电池为未来发展方向的基调,尝试小规模使用,将在未来10年,最快5年内推出固态电池; 2017年,公司申请一种全固态锂离子电池正极复合材料及一种全固态锂离子电池的发明专利; 2018年1月,公司推进固态电池项目商用,并将固态电池作为下一步研发重点,积极推进相关产品的产业化研发应用 蔚来汽车2019年8月,公司与辉能科技签署战略合作协议,双方将共同打造采用辉能MAB 固态电池包的样车,并围绕固态电池的生产应用展开进一步合作 北汽集团 2019年,公司投资清陶能源; 公司计划2025年前上市的新车搭载400Wh/kg的固态电池 长城汽车公司计划在2025年在量产车上应用能量密度达350-500Wh/kg的固态电池 天际汽车 2019年初,公司展出了国内首台固态电池电动汽车ME7; 公司预计2021年批量生产固态电池并装车上市,预计固态电池电芯能量密度可达300Wh/kg以上,PACK能量密度达到220

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