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【研报】新材料行业:准备迎接固态电池的新时代-20200904(37页).pdf

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【研报】新材料行业:准备迎接固态电池的新时代-20200904(37页).pdf

1、1 证券研究报告 行业评级: 上次评级: 行业报告 | 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 新材料新材料 强于大市 强于大市 维持 2020年09月04日 (评级) 准备迎接固态电池的新时代准备迎接固态电池的新时代 行业深度研究 分析师 孙亮SAC执业证书编号:S03 分析师 杨诚笑SAC执业证书编号:S02 摘要 2 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 固态锂电池与传统锂电池最大的不同在于电解质固态锂电池与传统锂电池最大的不同在于电解质 传统锂电池采用隔膜+电解液中间含有液态物质,而固态电池则使用固体电解质。相比传统锂电池,固态 锂电池的安

2、全性更好,能量密度更高。 目前已经在使用或接近商用的固态电池的电解质有:聚合物、硫化物和目前已经在使用或接近商用的固态电池的电解质有:聚合物、硫化物和 氧化物三种,其中氧化物氧化物三种,其中氧化物电解质性能最优电解质性能最优 氧化物电解质的稳定性好,循环寿命长(可达1000次以上),能量密度较高,倍率性能较好,同时成本 较低。主要缺陷是界面接触问题尚未完美解决。氧化物电解质比较适合动力电池,如今国内企业大部分 选择了金属氧化物动力电池,其制造工艺和改性水平也在稳步提升。 固态电池在安全性和便利性固态电池在安全性和便利性上优势明显上优势明显 理论上固态电池量产成本可以与液态电池相媲美理论上固态电

3、池量产成本可以与液态电池相媲美 氧化物固态电池电解质物料价格低廉且电芯易组装,封装成本低。只要解决氧化物电解质大规模量产的 技术问题,固态电池的量产成本或可以与液态电池相媲美。 风险提示风险提示:固态锂电池作为锂离子电池的新技术,商业化应用时间尚不明确,存在长期无法大规模应用固态锂电池作为锂离子电池的新技术,商业化应用时间尚不明确,存在长期无法大规模应用 的风险。的风险。 qRmPmRmRoMoPqMnQxPwPpMbRdNbRnPpPtRnNkPoOvMiNoOtM6MnNyRNZqMoQuOmOrM 目录 3 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 什么是固态电池一 便利性里程焦虑,我们到

4、底在焦虑什么? 二 三 安全性是增加安全性还是本身安全 四 经济性如何翻过成本这座山 五固态电池相关企业 4 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 什么是固态什么是固态电池电池 1. 图图1:传统液态锂离子电池:传统液态锂离子电池 结构结构 5 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 图图2:固态电池电池结构:固态电池电池结构 相较于传统锂离子电池,固态锂电池安全性高,无自燃、爆炸风险; 氧化物和硫化物电解质的固态电池能量密度高于采用相同正负极材料 的传统锂电池。 固态电池固态电池:结构改性带来性能升级:结构改性带来性能升级 资料来源:Long, Lizhen et al. “Polymer

5、 Electrolytes for Lithium Polymer Batteries.” 4.26 (2016): 138169. Web. 天风证券研究所 资料来源:Gao-Long, Zhu, Chen-Zi. Fast Charging Lithium Batteries: Recent Progress and Future Prospects.J. Small, 2019. 天风证券研究所 固态电解质:氧化物或成最优解固态电解质:氧化物或成最优解 6 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 类型类型聚合物聚合物氧化物氧化物硫化物硫化物 电解质材料聚环氧乙烷LiPON、NASICON

6、等LiGPS、LiSnPS、LiSiPS等 主要优点高温工作性能很好循环性能良好工作性能参数表现优异 主要缺点 室温离子电导率很低,电 化学窗口窄,易被电解 材料总体电导率较低;界面 问题 界面问题;稳定性和机械强度较弱 成本高低较低 目前已经在使用或者接近商用的固态锂电池的电解质有三种:聚合物、目前已经在使用或者接近商用的固态锂电池的电解质有三种:聚合物、 硫化物和氧化物。硫化物和氧化物。 表表1:不同电解质类型对比不同电解质类型对比 资料来源:段惠,殷雅侠,郭玉国,万立骏.固态金属锂电池最新进展评述J.储能科学与技术2017,6(05):941-951,天风证券研究所 类型类型优点优点缺点

7、缺点 GARNET 空气稳定性好;室温离子导 电率高 与金属锂电极浸润性差 LISICON较高的室温离子导电率 对水及二氧化碳敏感;对金 属锂的稳定性也较差 NASICON 较高的室温离子导电率,对 水、空气具有优异的稳定性 需要类似聚合物/陶瓷/聚合 物的复杂三层电解质结构才 能最大化其性能,不利于工 业化 表表2:不同氧化物型电解质对比不同氧化物型电解质对比 资料来源:段惠,殷雅侠,郭玉国,万立骏.固态金属锂电池最新进展评述J.储能科学与技术2017,6(05):941-951,天风证券 研究所 安全性: 新能源汽车放量的必 要条件 便利性: 新车型基本满足了便 利性条件 经济性: 新技术

8、的应用不能阻 碍购买平价 7 安全、便利安全、便利、 经济经济 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 新能源汽车作为具有公共属性的代步工具,放量需要具备三个条件: 安全性是满足公共属性代步工具最基础的要求,也是新能源汽车放量的必要条件。 便利性是与传统汽车相比,满足出行需求的基本能力。 经济性是新能源汽车进入大众消费领域的充分条件。 固态电池不但是安全性问题的解决方案,也能通过提升续航带来便利性的提升,如 果在经济性上可以与传统电池评价,固态电池的时代可能加速来临。 8 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 固态电池:是增加安全性还是本身安全固态电池:是增加安全性还是本身安全? 2 新能源

9、汽车大国:保有量已超新能源汽车大国:保有量已超417万辆万辆 9 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 图图3:中国新能源汽车保有量情况:中国新能源汽车保有量情况 资料来源:公安部,中国储能网,天风证券研究所 42 91 153 261 381 417 0 100 200 300 400 500 600 2001820192020Q2 新能源汽车保有量(万 辆) 新能源汽车保有量超过400万辆。截至2020年6月,我国新能源汽车保有量417 万辆;2019年我国新能源汽车产量381万辆,保有量增加36万辆。2019年我国 新能源汽车保有量增加120万辆。保有量超千万已经

10、不远。 10 时间时间地点地点电池类型电池类型事故起因事故起因 2019.02.12深圳不明行驶中自燃 2019.03.08上海三元18650充电自燃起火后蔓延 2019.03.27广州三元18650无故自燃后蔓延且复燃 2019.04.07杭州三元电池充电时自燃并蔓延 2019.04.21上海三元18650停放时猛烈自燃并蔓延 2019.04.22西安三元方壳地盘被撞击致电池短路 2019.04.23杭州三元方壳原因不明 2019.04.24湖北磷酸铁锂后备箱起火,电池完好无损 2019.07.11金华不明等待红绿灯时起火 2019.07.12江西不明停车时自燃 2019.07.18北京三元

11、电池搁置时发生自燃 2019.07.25西安不明行驶过程中自燃 2019.07.25宜春疑似圆柱停车时自燃 根据清华大学电池安全实验室发布的根据清华大学电池安全实验室发布的2019年动力电池安全性研究报告年动力电池安全性研究报告,2019年以来电动汽车自燃起火事故仍然频年以来电动汽车自燃起火事故仍然频 发。据不完全统计,发。据不完全统计,19年年1月至月至7月国内外媒体所报道的与动力电池相关的电动汽车安全事故达到月国内外媒体所报道的与动力电池相关的电动汽车安全事故达到40余起。余起。 事故频发,动力电池路在何方?事故频发,动力电池路在何方? 表表3:电动汽车自燃起火事故统计:电动汽车自燃起火事

12、故统计 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 资料来源:gasgoo,天风证券研究所 11 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 图图4:2019年新能源汽车召回情况:动力电池成为主要隐患之一年新能源汽车召回情况:动力电池成为主要隐患之一 资料来源:电池中国网,天风证券研究所 2019年国家市场监督管理总 局要求召回33281辆新能源汽 车。因动力电池问题而召回 的新能源汽车数量有6217辆, 占今年新能源汽车总召回量 的18.68%。 在电池失控的主要触发条件 当中,短路占绝大多数 (90%)。 短路可以由多种可能的情况 造成,是电池热失控过程中 普遍的共性特征,短路原因 可大致分为:电

13、池系统浸水 非纯水为导电介质导致外短 路;电池机械压穿刺导致隔 膜机械破坏电池正负极搭接 引发内短路;析锂导致枝晶 生长枝晶刺穿隔膜诱发内短 路也称自引发内短路。随着 电池能量密度的提升,短路 问题越发明显。 事故频发,动力电池路在何方?事故频发,动力电池路在何方? 锂电池快充带来的安全隐患:锂电池快充带来的安全隐患: 12 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 热效应 大电流充电,内阻 的增大会导致焦耳 发热效应加剧带来 副反应,如电解液 的反应分解、产气 等一系列问题。 在快充或低温条件 下,锂离子可能会 在表面析出形成枝 晶锂。当锂晶体达 到一定量后就会从 负极向隔膜生长, 造成电池短

14、路的危 险。 析晶 图图5:电池负极形成枝晶:电池负极形成枝晶 资料来源:D1EV,天风证券研究所 13 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 图图6:辉能辉能LCB电池安全性能测试电池安全性能测试 资料来源:公司产品手册,天风证券研究所 实验证实,死折、撞击、穿刺及剪切 后LCB仍可放电。甚至在更严苛的枪 击测试后,LCB温度仅上升 3C5C,无起火或冒烟且可持续 使用。此外,LCB防爆等级通过认证, 安全性毋庸置疑。 固态电池无疑是锂电池安全性的关键 解决方案之一。 固态电池:安全性能卓越固态电池:安全性能卓越 安全性的灵魂拷问:安全性的灵魂拷问:降低风险概率还是本质安全降低风险概率还是

15、本质安全 14 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 0.020.05 0.11 0.22 0.4 0.72 1.18 1.93 3.27 4.79 0 1 2 3 4 5 6 2000019 World BEV 图图7:全球新能源汽车保有量情况(百万辆)全球新能源汽车保有量情况(百万辆) 资料来源:IEA,天风证券研究所 关于电池安全性有两种可选模式:第一种,虽然电池可能出现安全问题,但是 通过增加安全性设计,降低出问题的概率,达到安全性标准。第二种,选用不 会起火燃烧的电池。 年产百万辆新能源汽车,迫切需要本质安全的电池。

16、年产百万辆新能源汽车,迫切需要本质安全的电池。汽车在国内新能源汽车年 产量达到百万辆,保有量已经突破400万辆,未来几年突破千万辆是大概率事件。 电池出现问题的小概率事件,也可能在大基数下变得常态化。车厂对于安全性 的要求会越来越高,选择不会起火燃烧电池可能成为车厂的一致选择。 15 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 固态电池:当谈论里程焦虑的时候,我们到固态电池:当谈论里程焦虑的时候,我们到 底在焦虑什么底在焦虑什么? 2 16 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 为何会有里程焦虑?为何会有里程焦虑? 图图8:快充和高续航是满足便利性需求的最佳途径快充和高续航是满足便利性需求的最佳

17、途径 资料来源:Gao-Long, Zhu, Chen-Zi. Fast Charging Lithium Batteries: Recent Progress and Future Prospects.J. Small, 2019. 天风证券研究所 从盐湖城到丹佛的距离是525英里(845公里),传统燃油车续航275英里(442.5公 里)加一次油再行驶250英里(402公里)历程8小时23分钟可以到丹佛。 如果新能源汽车的续航里程可以达到300英里(482.8公里),同时支持3C以上快充, 从盐湖城到丹佛的时间可以控制在8小时31分钟,便利性和燃油车几乎一样。 高续航里程和快充是解决新新能

18、源汽车便利性的最重要方式。 固态电解质固态电解质-突破能量密度天花板突破能量密度天花板 17 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 195 250 300 400 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 液态锂离子电池 NCM523/石墨 赣锋量产一代 NCM523/碳负极 赣锋研发一代 高镍三元/含Li负极 赣锋探索一代 高镍三元/金属锂 157 231 250 270 288 314 335 386 550 630 700 758 818 893 0 1000 LCO/ 石 墨 NCM811/SiOx(14%) NCM811/SiOx(28%) NCM8

19、11/SiOx(46%) NCM811/SiOx ( 63% ) NCM811/SiOx ( 80% ) NCM811/SiOx(100%) 201920202021E2022E2023E2024E2025E 能量密度(Wh/kg)能量密度(Wh/L) 固态电解质体系因为减少了电解液 和隔膜(换成了固态电解质),赣 锋采用同样正负极的固态电池能量 密度高于传统电池。 图图10:辉能固态能量密度研发情况辉能固态能量密度研发情况 图图9:与相同电极材料的液态电池相比,赣锋固态电池能量密度更高与相同电极材料的液态电池相比,赣锋固态电池能量密度更高(单位:单位:wh/kg) 资料来源:GGIB,天风证

20、券研究所 资料来源:D1EV,天风证券研究所 而且固态电池可以采用能量密度更 高的金属锂作为负极,从而进一步 提升电池能量密度。 赣锋预计第三代固态电池可以将电 芯能量密度提升到400WH/KG。 18 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 正极活性物质分子式正极活性物质分子式缩写缩写比容量比容量/mAhg-1平均电压(平均电压(vs.Li)V LiCoO2140LCO-1401403.8 LiCoO2180LCO-1801804.3 LiCoO2220LCO-2202204.4 LiMn2O4LMO1304.05 LiFeP04LFP1603.4 LiCoPO4LCP1304.8 LiNi

21、0.33Mn0.33Co0.33O2NCM3331603.7 LiNi0.5Mn0.2Co0.3O2NCM5231803.7 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O3NCM8112203.7 负极活性物质分子式缩写比容量/mAhg-1平均电压(vs.Li)V 石墨/3650.1 软碳-250容量SC-2502500.5 软碳-400容量SC-4004000.5 硬碳HC2500.5 SiOx-420容量SiOx-4204200.2 SiOx-1000容量SiOx-100010000.4 Si-C-450容量Si-C-4504500.2 Si-C-1000容量Si-C-100010000.4 Si

22、-C-2000容量Si-C-200020000.4 金属LiLi38600 表表4:不同正极不同正极/负极的比容量对比负极的比容量对比 资料来源:吴娇杨,刘品,胡勇胜,李泓.锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算J.储能科学与技 术,2016,5(04):443-453,天风证券研究所 固态电池:解放电极固态电池:解放电极 19 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2019正负极材料正负极材料 质量能量密度质量能量密度 Cell ED成组效率Pack ED 对比公司NCM811+Gr245Wh/kg73%175Wh/kg 辉能NCM811+Gr215Wh/kg82-85%176-183W

23、h/kg 表表5:辉能固态电池成组效率领先同业辉能固态电池成组效率领先同业 资料来源:D1EV,天风证券研究所 固态电池成组效率高固态电池成组效率高 固态电池适合采用CTP刀片电池的布局,成组效率高于传统锂电 池,成组阶段还能再次提升能量密度。 20 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 固态电解质同样支持快充。固态电解质同样支持快充。锂离子电池充电分三部分,电量最低时的涓流充电 (0.1C最慢),电量中等时的恒流充电(可以快充),和电量快满时的恒压充电 (较慢)。恒流充电阶段实现快充相对简单,固态电池在恒流充电中做到快充并不 困难。 根据辉能此前提供的数据来看,2019年实现已经实现了5C

24、倍率12分钟充电91.70%。 图图11:辉能固态电池快充能力逐年上升辉能固态电池快充能力逐年上升 资料来源:公司产品手册,天风证券研究所 93.10% 82.10% 72.20% 65.50% 59.20% 90.30% 84.50% 80.00% 78.40%77.20% 92.80% 87.80% 84.80% 82.50% 80.40% 92.80% 90.10% 96.20% 98.00% 91.70% 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 60mins 1C30mins 2C20mins 3C15mins 4C12mins 5C PLG(2017)RatioPLG(201

25、8)RatioPLG 2019 (T-)PLG 2020 (T) 固态电池固态电池-充电能力稳步提升充电能力稳步提升 截至6月底,全国已累计建设充电站3.8万座、换电站449座,建成各类充电 桩132.2万个,其中公共桩55.8万个、私人桩76.4万个。同时,还建成“十纵 十横两环”4.9万公里高速公路快充网络。充沛的充电桩资源也为新能源汽 车实现便利性提供了基础。 21 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 我国在充电桩保有量我国在充电桩保有量上优势明显上优势明显 图图12:中国新能源汽车充电桩数量领先全球中国新能源汽车充电桩数量领先全球 资料来源:IEA,天风证券研究所 22 请务必阅读

26、正文之后的信息披露和免责申明 固态电池什么时候可以比传统电池固态电池什么时候可以比传统电池便宜便宜 3 25万以下为电动汽车主力市场万以下为电动汽车主力市场 23 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 13.8% 15.7% 23.1% 18.8% 28.7% 40万以上25-40万18-25万12-18万12万以下 新能源汽车本质仍然是交通工具新能源汽车本质仍然是交通工具。 大部分消费者选用新能源汽车并不 能让上下班的时间缩短。国内新能 源补贴带动新能源汽车销量也同样 说明了消费者对新能源汽车的需求 仍然是代步工具。和传统汽车平价 仍是关键。 售价决定总的销量售价决定总的销量。 2019年

27、国内消费者购车价格需求中, 25万以下的车型占比超过70%。新 能源汽车的售价目前降至25万左右, 市场已经逐步打开,但如果希望市 场达到千万辆级别仍需要同级别的 新能源汽车售价降低至18万元以下。 图图1313:20192019年消费者购车价格需求年消费者购车价格需求 资料来源:巨量引擎,天风证券研究所 24 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 品类品类价格(元价格(元/吨)吨) 氧化锆平均(ZrO2+HfO2)99.9%,100目:浙江56,000 氧化镧:99.999%:中国平均18,000 氢氧化锂56.5%:国产49,000 成分成分物料物料密度密度/质量质量单位单位价格价格单位

28、单位 电解质 液态LiPF6 EC DMC1.3g/cm11.7$/kwh 固态LLZO5.1g/cm7.3$/kwh 氧化物电解质理论成本低廉氧化物电解质理论成本低廉 表表6:LLZO原材料价格原材料价格 资料来源:wind,天风证券研究所 表表7:LLZO成本低于液态电解质成本成本低于液态电解质成本 资料来源:Schnell, Joscha , et al. Solid vs. LiquidA BottomCalculation Model to Analyze the Manufacturing Cost of Future High-Energy Batteries. Energy T

29、echnology (2020),wind,天风证券研究所 所以固态电池的应用不能大幅增加汽车的成本。 氧化物电解质(锂镧锆氧)本身的原材料价格较低,如果 加工成本低于4.4美元/千瓦时,就可以实现电芯成本低于 传统电池。 资料来源:msesupplies,天风证券研究所 25 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 浆料混 合 湿式涂 布 压延 极片分 切 浆料混 合 湿式涂 布 压延 极片分 切 真空干 燥 切割 叠片 集电器 焊接 入壳 封装 注液 极耳焊 接 化成 陈化 质量检 测 浆料混 合 湿式涂 布 压延浆料混 合 湿式涂 布 压延 极片分 切 切割 叠片 集电器 焊接 入壳 封

30、装 极耳焊 接 化成 陈化 质量检 测 挤出 压延 层压 极片分 切 物料烧 结 挤压 正极负极 正极电解质负极 固态电池加工中没有注液等工艺, 加工成本比传统锂电池低4.6$/Kwh。 即固态电解质的加工成本低于 9$/Kwh时,固态电池的电池成本 低于传统电池。 资料来源:Schnell, Joscha , et al. Solid vs. LiquidA BottomCalculation Model to Analyze the Manufacturing Cost of Future High-Energy Batteries. Energy Technology (2020),天风

31、证券研究所 26 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4049.1 3062.4 262.2 335.8 0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 液态锂电池氧化物固态电池 设备价值/万美元额外投资/万美元 图图14:6GWh生产线成本对比,氧化物优势明显生产线成本对比,氧化物优势明显 资料来源:Schnell, Joscha , et al. Solid vs. LiquidA BottomCalculation Model to Analyze the Manufacturing Cost of Future High-Energy Batterie

32、s. Energy Technology (2020),天风证券研究所 所以固态电池加工中没有注液等工艺,电 池产线投资也低于传统液态锂电池,按照 10年折旧计算,固态电池每千瓦时折旧较 传统锂电池少$0.1。 根据辉能测算,按照目前的技术在固态电 池产能超过20Gwh时,固态电池在PACK时 的成本将低于传统电池。 目前企业和科学家也在寻找进一步降低成 本的技术和工艺。 Cell产能产能Cell成本成本Pack成本成本 1GWh160%130% 10GWh130%105% 20GWh110%98% 表表8:辉能电池包成本有望继续降低:辉能电池包成本有望继续降低 资料来源:D1EV,天风证券研

33、究所 固态电池:国内外各企业已迈出第一固态电池:国内外各企业已迈出第一步步 4 27 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 固态电池国内外代表企业,国内企业遥遥领先固态电池国内外代表企业,国内企业遥遥领先 28 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 公司名称公司名称BolloreToyota赣锋锂业赣锋锂业台湾辉能台湾辉能清陶能源清陶能源宁德时代宁德时代 电解质类型电解质类型聚合物聚合物硫化物硫化物氧化物氧化物氧化物氧化物氧化物氧化物硫化物硫化物 能量密度能量密度115Wh/kg2025年预计达到年预计达到 450Wh/kg 240Wh/kg182Wh/kg400Wh/kg理论可达理论可达

34、400Wh/kg 循环寿命循环寿命4000400010001300未披露未披露300 充电倍率充电倍率0.5C4C5C5C未披露未披露未披露未披露 正负极材料正负极材料负极金属锂负极金属锂未披露未披露高镍三元高镍三元/硅碳负极硅碳负极NCM811 /石墨复合物石墨复合物 未披露未披露未披露未披露 图图1515:全球全球固态电池企业分布固态电池企业分布 资料来源:第一电动网,天风证券研究所 表表9 9:海内外海内外固态电池企业工艺对比固态电池企业工艺对比 资料来源:wind,第一电动网,Bollore公司年报,新能源网,台湾辉能官网,清陶能源官网,宁德时代专利说明书,天风证券研究所 粗略来看,欧

35、洲固态电池粗略来看,欧洲固态电池 主要是聚合物体系,美国主要是聚合物体系,美国 是固液混合,在亚洲中日是固液混合,在亚洲中日 韩主要是氧化物。韩主要是氧化物。 29 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 型号型号Blue LMP 250Blue LMP 400 电量252 kWh392 kWh 电压821 V958 V 尺寸1,995 x 2,310 x 1,026 mm2,220 x 2,870 x 1,026 mm 质量2080 kg3062 kg 工作温度-20C65C-20C65C 电池降温系统无需冷却系统无需冷却系统 循环圈数 4,000 圈 4,000 圈 表表10: Bollo

36、re最新最新LMP 四代电池:循环性能较好,能量密度仍需提升四代电池:循环性能较好,能量密度仍需提升 资料来源:公司官网,天风证券研究所 装载Blue LMP电池的电动汽车Blue Car最高 时速可以达到130km/h;匀速行驶可续航 250km。6米长Bluebus公交车可以实现140- 180km最大续航,12米长Bluebus最大续航 可达到220-280km。Bollore在法国和加拿大 建设有两座共48,000m2工厂,可年产200辆 6米长公交车和200辆12米长公交车。 法国法国Bollore,聚合物固态电池开发遇阻,聚合物固态电池开发遇阻 资料来源:公司年报,天风证券研究所

37、资料来源:公司年报,天风证券研究所 30 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 表表11:Bollore科研开支逐年递减科研开支逐年递减 法国法国Bollore,聚合物固态电池开发遇阻,聚合物固态电池开发遇阻 单位:百万欧元单位:百万欧元Change 2019/2001720162015 Bollore Films0%0.60.60.60.60.5 Blue Solutions-20.40%1620.119.733.533.3 Capacitor Sciences Inc-27.91%3.14.37.51.3 Bluecar-29%19.327.228.677.748.

38、5 Bluestorage-76.42%2.510.613.715.529.2 Bluetram/Blueboat-100%00.40.81.77.2 Bluebus-47.41%7.113.519.925.624.8 IER-8.16%99.810.612.314.3 Bollore Telecom0%19.219.219.617.214.9 TOTAL-27.34%76.8105.7121185.4172.7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 20016 Blue SolutionsBluecarBluestorageBlue

39、busTOTAL 资料来源:公司年报,天风证券研究所 资料来源:公司年报,天风证券研究所 资料来源:公司年报,天风证券研究所 31 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 Toyota & Panasonic,硫化物电池或在,硫化物电池或在2025年面世年面世 目前,这款固态电池正在丰田与松下合资的公司进行研发,预计2025年量产。在充电速度方面, 据丰田内部人士透露,固态电池原型产品在充电速度上相较于现有锂电池具有明显优势,电量从 0到100%仅需15分钟。 在电池寿命方面,丰田汽车计划其生产的固态电池在使用30年后仍保持90%以上的性能。如果该 技术能尽快实现,那么循环性能将超越近期特斯拉

40、、宁德时代、通用等宣传的百万公里电池。 在能量密度方面,根据丰田的规划,计划到2025年将固态电池能量密度提升到现有锂电池能量密 度的2倍以上,预计可达到450Wh/kg。届时,搭载固态电池的电动汽车,续航里程将大幅提升, 可与目前燃油车相媲美。 不过,尽管已推出固态电池原型产品,但真正市场化应用,丰田认为也要到2025年前后:一方面 是因为技术还需要不断完善;另一方面是成本还比较高。 资料来源:caranddriver,天风证券研究所 32 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 赣锋锂业,氧化物固态电池科技逐渐成熟赣锋锂业,氧化物固态电池科技逐渐成熟 195 250 300 400 0 5

41、0 100 150 200 250 300 350 400 450 液态锂离子电池 NCM523/石墨 赣锋量产一代 NCM523/碳负极 赣锋研发一代 高镍三元/含Li负极 赣锋探索一代 高镍三元/金属锂 图图16:与相同电极材料的液态电池相比,赣锋固态电池能量密度更高与相同电极材料的液态电池相比,赣锋固态电池能量密度更高 资料来源:GGIB,天风证券研究所 图图17:3D固态锂电池结构示意图固态锂电池结构示意图 资料来源: Enabling high-areal-capacity all-solid-state lithium-metal batteries by tri-layer el

42、ectrolyte architecturesJ. Energy Storage Materials, 2020, 24:714-718.天风证券研究所 根据赣锋锂业2019年12月11日投资者关系 活动记录,公司固态锂电池的中试线正在 进行单机调试,目前积极与下游车企对接, 送样测试。 2019年5月,赣锋锂业与德国大众达成 战略合作,公司未来十年将向德国大 众及其供应商供应锂化工产品;同时, 德国大众还将与公司在电池回收和固 态电池等未来议题上进行合作。 33 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 台湾辉能,固态电池技术领先台湾辉能,固态电池技术领先 产品产品 PLCB 47255 AA

43、NA 4360AS AAMA 36D3L8 AAJA 尺寸(mm)52x5560 x105133x218 额定电压(V)3.753.753.75 最大电压(V)4.354.354.35 额定电容量(mAh)77019508300 厚度(mm)4.84.53.7 体积能量密度(Wh/L)210.34257.94290.13 157 231 250 270 288 314 335 386 550 630 700 758 818 893 0 1000 LCO/ 石 墨 NCM811/SiOx(14%) NCM811/SiOx(28%) NCM811/SiOx(46%) NCM811/SiOx ( 6

44、3% ) NCM811/SiOx ( 80% ) NCM811/SiOx(100%) 201920202021E2022E2023E2024E2025E 能量密度(Wh/kg)能量密度(Wh/L) 当前当前,辉能在台湾设有辉能在台湾设有40MWh的中试线产能的中试线产能。 产业化时间为产业化时间为2021年年,其桃园其桃园G2线线(GWh级级) 量产后产能将达量产后产能将达1-2GWh。辉能科技大陆区总部辉能科技大陆区总部 及全球产业基地项目由辉能科技及全球产业基地项目由辉能科技、东方蜂巢等共东方蜂巢等共 同投资同投资,在青山湖科技城选址建设在青山湖科技城选址建设。项目内容包项目内容包 括建设

45、括建设2GWh、5GWh固态锂陶瓷电池芯产业化固态锂陶瓷电池芯产业化 项目项目,并将考虑与车企合资建置产线等并将考虑与车企合资建置产线等。项目全项目全 部建成达产后预计将实现年销售产值部建成达产后预计将实现年销售产值300亿元以亿元以 上上。 图图18:辉能固态能量密度研发情况辉能固态能量密度研发情况 资料来源:D1EV,天风证券研究所 表表12:辉能:辉能PLCB固态电池产品参数固态电池产品参数 资料来源:公司产品手册,天风证券研究所 34 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 序号序号首周比容量首周比容量mAh/g能量密度能量密度Wh/L循环循环50周后的容量保持率周后的容量保持率%循环

46、循环200周后的容量保持率周后的容量保持率%短路比例短路比例% 实施例113135087.4%60.0%6% 实施例212132191.7%第83周短路15% 实施例310018654.0%35.0%0% 对比例198265第2周短路/73% 对比例2126269第27周短路/36% 对比例35818231.0%10.3%0% 表表13:CATL刚性膜片电池较普通硫化物电池循环性能大幅提升刚性膜片电池较普通硫化物电池循环性能大幅提升 资料来源:专利说明书,天风证券研究所 宁德时代选择了硫化物固态电池的研发路径。宁德时代选择了硫化物固态电池的研发路径。 从目前技术进展看,CATL固态电池距商业化

47、仍有较长距离,其性能参数尤其是循环性能 明显落后于赣锋锂业和台湾辉能的氧化物型固态电池。 宁德时代:量产时间未定宁德时代:量产时间未定 2020年6月份,宁德时代21C创新实验室正式奠基,实验室中短期研究方向专注于金属锂 电池、全固态电池、钠离子电池等下一代电池研发。力求在3到5年内,实现实验室自主 创新成果的产业化,助力行业高质量发展。 35 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 风险提示风险提示 固态锂电池作为锂离子电池的新 技术,商业化应用时间尚不明确, 存在长期无法大规模应用的风险。 赣锋锂业的第一代第二代电池仍 是固液混合的过渡固态电池,其 第三代纯固态电池的研发进展还 不明确,台

48、湾辉能固态电池预计 2022年中实现规模搭载,丰田的 硫化物固态电池也预计2025年才 能量产。目前国内尚无固态电池 装车测试的案例。 36 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 股票投资评级 自报告日后的6个月内,相对同期沪 深300指数的涨跌幅 行业投资评级 自报告日后的6个月内,相对同期沪 深300指数的涨跌幅 买入预期股价相对收益20%以上 增持预期股价相对收益10%-20% 持有预期股价相对收益-10%-10% 卖出预期股价相对收益-10%以下 强于大市预期行业指数涨幅5%以上 中性预期行业指数涨幅-5%-5% 弱于大市预期行业指数涨幅-5%以下 投资评级声明投资评级声明 类别类别

49、说明说明评级评级体系体系 分析师声明分析师声明 本报告署名分析师在此声明:我们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,本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证 券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与,不与,也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。 一般声明一般声明 除非另有规定,本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司(已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格)及其附属机构(以下统称“天风证券”)。未 经天风证券事先书面授权,不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为天风证券的商标、 服务标识及标记。 本报告是机密的,仅供我们的客户使用,天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料,但天风证 券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考,不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约。该等信息、意见并未考虑 到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求,在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当

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