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电气设备行业深度报告:从百人会看锂电未来趋势~变革在加速-220415(25页).pdf

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电气设备行业深度报告:从百人会看锂电未来趋势~变革在加速-220415(25页).pdf

1、电气设备电气设备 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 25 电气设备 2022 年 04 月 15 日 投资评级:看好(维持) 行业走势图 数据来源:聚源 行业周报-行业已到短期全面布局时间点,重视后周期-2022.4.10 行业点评报告-政策与市场共振,海风开启向上新阶段-2022.4.6 行业周报-新技术渗透率加快,龙头加速扩产-2022.4.5 从百人会看锂电未来趋势从百人会看锂电未来趋势变革在加速变革在加速 行业深度报告 刘强(分析师)刘强(分析师) 证书编号:S0790520010001 上游政策着力建设上游政策着力建设原材料矿产资源保障体系原材料矿产资源保障体系,下游整

2、车企业高速发展,下游整车企业高速发展 政策着力强化上下游企业协作发展、 打击囤积居奇和发不义之财行为、 通过技术多元化发展和高端人才培养降本提效。 行业需要有关部门建设原材料矿产资源保障体系,利用技术提升带动成本下降,有序推进行业健康发展。 下游整车企业高速发展, 动力技术路径趋于多样化。 随着新能源整车行业 ToC 端占比逐步提升, 个人消费市场被充分激发, 未来几年新能源汽车市场依然会保持较高增速。行业发展充分驱动了国内自主品牌如比亚迪、广汽埃安,造车新势力如小鹏、理想迅速起量,研发实力增强,同时整车领域动力技术路线呈明显多样化趋势,利于匹配消费者不同需求。 从投资的节奏看,供需矛盾最大的

3、阶段即将过去,二季度是反弹窗口期;由于需从投资的节奏看,供需矛盾最大的阶段即将过去,二季度是反弹窗口期;由于需求端较好求端较好,下半年产业链供给端加速释放,成长环境将会更好。我们认为,应重,下半年产业链供给端加速释放,成长环境将会更好。我们认为,应重视三方向的投资机会: (视三方向的投资机会: (a)核心成长:按照壁垒高低投资(电池、锂资源、隔膜、)核心成长:按照壁垒高低投资(电池、锂资源、隔膜、负极等) ,宁德时代、璞泰来、恩捷股份等公司受益; (负极等) ,宁德时代、璞泰来、恩捷股份等公司受益; (b)后周期:按照增速的)后周期:按照增速的弹性投资,比如储能、换电等板块,鹏辉能源等公司受益

4、; (弹性投资,比如储能、换电等板块,鹏辉能源等公司受益; (c)新技术:按照渗)新技术:按照渗透率提升速度投资,比如透率提升速度投资,比如 4680、扁线等,当升科技、金杯电工等公司受益。、扁线等,当升科技、金杯电工等公司受益。 电池材料技术全面创新,支撑电池向高比能、高安全方向发展电池材料技术全面创新,支撑电池向高比能、高安全方向发展 为满足电池高比能量发展大方向,电解质、正负极材料、电芯等各材料环节进行了全面技术创新。电解质由液态转向固态,寻求不易燃烧、低成本、水稳定性和空气稳定性强的材料;正极材料方面,前驱体原料趋向选择多元化,更高比能量的高镍和富锂锰基正极将成为大发展方向,此外,低钴

5、正极为实现低成本、高稳定性提供更多可能性;负极材料方面,生产供电逐渐转向自然资源,含硅负极为技术探索提供足够空间,此外,无负极金属锂技术或将成为一大发展方向。电芯方面, 符合高比能、 高一致性、 高安全性要求的大圆柱电芯将成为主流发展趋势。同时, 高效成组技术使电池系统比能量不断提升, 无热扩散技术大幅提升新能源汽车的安全性,助力全面电动化进程。 电池回收、换电等新电池回收、换电等新技术大力发展,推动“双碳”目标落实技术大力发展,推动“双碳”目标落实 电池材料回收后可用于制造再利用, 加速资源供需平衡, 减少对地球资源的需求,其中例如大圆柱电池等标准化电池更便于回收。 目前最推崇的是物理回收,

6、 既可以降低碳排放,也可以降低其他污染物,同时,超声波回收、等离子回收等新技术也在不断涌现。换电方面,宁德时代推出 EVOGO 组合换电匹配快换站,以降低消费者成本、残值和充电焦虑,应用场景广泛,此外,宁德时代提出匹配巧克力换电块的快换站更具优势。目前,重卡仍是换电的主要应用场景,油电经济性凸显,换电重卡+电池银行+换电站三位一体的运营模式可实现物流货主方一次性购入成本的大幅度节约,以及电池的共享化的流通,协鑫能科等受益。 风险提示:风险提示:政策风险;上游产业链风险;下游客户销售风险。 -45%-22%0%22%45%67%89%--04电气设

7、备沪深300相关研究报告相关研究报告 开源证券开源证券 证券研究报告证券研究报告 行业深度报告行业深度报告 行业研究行业研究 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 25 目目 录录 1、 汽车百人会政府部门提出顶层设计推动产业健康发展 . 4 1.1、 加强上游原材料资源保障体系建设,坚决打击囤积居奇、投机炒作等不正当竞争行为 . 4 1.2、 下游政策推动新能源汽车降本增效,加快推进配套设施及整车发展 . 4 2、 锂电池产业链上游多元化降本,下游整车企业高速发展 . 4 2.1、 上游原材料上涨带动多元化降本,促进市场化发展提速 . 4 2.1.1、 锂

8、资源供需平衡 2-3 年后可能恢复正常,技术进步带动成本下降 . 4 2.1.2、 整车企业着力关注原材料供给及供需平衡问题 . 5 2.2、 产业链下游整车车企高速发展,动力技术路径多样化 . 5 2.2.1、 新能源整车产业发展保持高增速,机会与风险并存 . 5 2.2.2、 各头部整车车企发展皆有突破 . 6 2.2.3、 新能源车智能化提速,车企纷纷加码. 7 3、 电池产业新技术逐渐迈向成熟 . 8 3.1、 电池材料新技术:打造全新研究路径 . 8 3.1.1、 电解质:固态电解质取代液态电解质. 8 3.1.2、 正极材料:技术支撑产能释放,比能量进一步升高 . 10 3.1.3

9、、 负极材料:低耗生产,硅基负极得到广泛使用 . 11 3.1.4、 电芯:圆柱电芯发展空间广阔 . 12 3.2、 电池回收技术:电池回收推动实现“双碳”目标 . 13 3.3、 电池系统结构创新,新技术逐渐迈向成熟 . 14 3.3.1、 行业正转向电池系统结构创新 . 14 3.3.2、 大圆柱电池会成为未来高、中端车辆的主要电源方向 . 16 3.3.3、 锂金属电池会是未来 . 18 3.3.4、 高效成组技术和无热扩散技术助力全面电动化进程 . 19 3.4、 换电技术升级,提高产业发展水平 . 21 3.4.1、 宁德时代 EVOGO 组合换电匹配快换站,提升用户体验 . 21

10、3.4.2、 换电模式目前的主体是重卡,新型换电运营模式大幅减少成本 . 21 4、 顶层制度、技术创新双重加持,电车赛道景气度或迎新高 . 22 5、 风险提示 . 23 图表目录图表目录 图 1: 理想汽车基于增程电动打造“城市用电,长途发电”解决方案 . 6 图 2: 北汽福田沿场景导向推进产品创新 . 7 图 3: XPILOT3.0 系统用户渗透率达到惊人的 96.2% . 7 图 4: 小鹏汽车 XPILOT3.5 将开启辅助驾驶下半场 . 7 图 5: 液态电解质锂离子电池存在着热失控的风险 . 8 图 6: 水稳定、空气稳定的硫化物电解质 . 9 图 7: 卤素类固态电解质更稳

11、定 . 9 图 8: 氧化物电解质有望成为高性能电池的重要选择 . 10 图 9: 氧化物电解质稳定性较好 . 10 图 10: 从中长期看行业部分材料的扩产规划量超过了行业整体的需求 . 11 图 11: 无负极金属锂电池技术有望进一步提高能量密度 . 12 图 12: 大圆柱电池满足快充需求 . 13 yXdYjZgZhUnVnZtUnV8OaOaQtRrRoMpNlOpPrNlOpOyQ6MrRyRuOnRvNuOsQrP行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 25 图 13: 圆柱电芯具备高安全性 . 13 图 14: 中国新能源汽车产业进入高速增长期

12、 . 15 图 15: 电池系统逐渐减少附属重量和体积 . 16 图 16: 大圆柱电池隐约成为终极技术方向 . 17 图 17: 比克最新大圆柱产品是未来中高端车辆主要电源方向 . 18 图 18: SES 锂金属电池技术避免锂枝晶的产生. 19 图 19: 宁德时代第三代 CTP 技术引领行业最新水平 . 20 图 20: 已有 86%的客户要求电池包不发生热扩散 . 20 图 21: 宁德时代组合换电方案解决用户充电焦虑 . 21 表 1: 新能源车产业受益公司盈利预测与估值表(股价截止至 2022/4/15 收盘) . 23 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律

13、声明 4 / 25 1、 汽车百人会政府部门提出顶层设计推动产业健康发展汽车百人会政府部门提出顶层设计推动产业健康发展 1.1、 加强上游原材料资源保障体系建设,坚决打击囤积居奇、投机炒作加强上游原材料资源保障体系建设,坚决打击囤积居奇、投机炒作等不正当竞争行为等不正当竞争行为 (1)原材料矿产资源保障体系建设:原材料矿产资源保障体系建设: 加强锂、镍、钴等资源保障体系建设,持续抓好保供稳价,加快构建开发采购并举、国内国际互济的多元化保供体系。 (2)强化上下游企业协作发展:强化上下游企业协作发展: 加强产业链、供应链协作,发挥龙头企业引领作用,强化产业链上下游供需衔接,保障产业稳定运行。加快

14、推动新能源汽车领域全国重点实验室、国家技术创新中心等创新平台建设, 凝聚高校、 科研院所及上下游、 大中小各类企业创新资源服务全行业发展。 (3)打击囤积居奇和发不义之财行为:打击囤积居奇和发不义之财行为: 面临上游原材料价格上涨问题,如果上游原材料的价格控制不住,必然向中下游去传导和传递。面对国际大宗原材料价格上涨的趋势,需大力打击囤积居奇和发不义之财的行为。坚决遏制盲目投资、重复建设。 (4)促进动力电池产业发展,)促进动力电池产业发展,技术多元化技术多元化提升竞争力提升竞争力: 需巩固锂离子电池技术和产业优势,加快发展钠离子、无钴、固态电池、燃料电池等新型电池技术, 促进电池技术和材料多

15、元化, 建设完善动力电池回收利用体系, 有效缓解稀有金属、稀缺金属资源供给矛盾。国家政策顶层设计着重研究制定促进动力电池产业发展的政策措施,推动产业竞争力持续提升。 1.2、 下游政策下游政策推动新能源汽车降本增效推动新能源汽车降本增效,加快推进配套设施及整车发展,加快推进配套设施及整车发展 (1)规范整车企业兼并重组规范整车企业兼并重组,有效合理利用现有产能,有效合理利用现有产能 整车企业要突出重点布局,依托现有生产基地集聚发展,在现有生产基地达到合理规模之前, 不再新增产能布点。 执行汽车产业投资管理规定, 加强新能源汽车违规项目清理整治,依法依规查处未批先建、批零兼整、边批边建等违规行为

16、。规范整车企业兼并重组,大力推动落后企业和无效产能退出。 (2)推进新能源汽车与电力系统融合技术发展:推进新能源汽车与电力系统融合技术发展: 鼓励行业机构和企业开展有序充电,V2G 等技术应用示范,加快柔性充电、无线充电、自动充电等先进技术的研发,推进新能源汽车与电力系统绿色能源融合技术的创新发展。 2、 锂电池锂电池产业链产业链上游多元化降本,下游整车企业高速发展上游多元化降本,下游整车企业高速发展 2.1、 上游原上游原材料上涨带动多元化降本,促进市场化发展提速材料上涨带动多元化降本,促进市场化发展提速 2.1.1、 锂资源供需平衡锂资源供需平衡 2-3 年后可能恢复正常,年后可能恢复正常

17、,技术进步带动成本下降技术进步带动成本下降 对于新能源汽车行业而言, 提升电池材料供给水平, 要围绕资源开采冶炼、 电池技术行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 5 / 25 研发创新和回收利用系统建设。 应对锂、 镍等原材料交易市场进行管理、 畅通国际物流渠道,保障全球动力电池材料供应。 (1)锂资源供需平衡锂资源供需平衡预计预计 2-3 年后恢复正常,宜春矿产可终结锂资源短缺年后恢复正常,宜春矿产可终结锂资源短缺 锂资源供需平衡锂资源供需平衡 23 年后有可能恢复正常年后有可能恢复正常。由于新能源汽车的需求增长,电池价格会有上涨, 再往材料领域传递, 就有更大的

18、放大效应, 本轮价格上涨和 20162018 年锂资源上涨的原因基本相同。 从供需面看,恐慌性库存储备带来的需求放大是暂时的,随着碳酸锂供应能力的提从供需面看,恐慌性库存储备带来的需求放大是暂时的,随着碳酸锂供应能力的提升,将逐步回归基本需求面升,将逐步回归基本需求面。根据欧阳明高预测,。根据欧阳明高预测,预计两三年后有可能恢复完全的预计两三年后有可能恢复完全的供需平衡供需平衡。 世界锂都宜春,将终结锂资源短缺世界锂都宜春,将终结锂资源短缺。根据国轩高科李缜预测,预计 2025 年中国锂资源需求量为 60 万吨。2021 年到 2025 年,未来五年随着四川宜春锂云母工程的快速成长,青海卤水提

19、锂技术的提升,四川锂辉石资源的开采,还有电池回收技术的进步,进口锂资源的需求量将大幅减少。其中预计在 2025 年在宜春要形成 50 万吨的锂资源开发,彻底终结中国锂资源的短缺情况。 (2)电池回收逐步替代原始资源需求:电池回收逐步替代原始资源需求: 预计 2030 年之后电池材料回收将形成规模,2050 年前后原始矿产资源和回收资源的供给量将达到相当水平;更长期来看,回收资源将逐步完全替代原始资源需求。2040 年回收电池提供材料的总供给与制造电池对原材料的总需求将达到平衡。 2.1.2、 整车企业整车企业着力关注原材料供给及供需平衡问题着力关注原材料供给及供需平衡问题 (1)原材料供给增加

20、:原材料供给增加: 因磷酸铁锂不含稀有金属,更加匹配社会资源承受度。原材料价格大幅上涨是行业需要克服的挑战。调控电动车上游原材料资源价格的管控,防止上游资源被过分的垄断。 (2)供需平衡保障供需平衡保障机制机制: 新能源汽车销量创新高,但上游原材料供需严重失衡。整车车企如比亚迪建议参照农业的粮食储备调节机制,研究设立一个积分池调节供需平衡,增强积分价格的可预见性。 我们认为,成本不断涨价有利于电池技术和材料技术的突破,目前锂电产业的发展我们认为,成本不断涨价有利于电池技术和材料技术的突破,目前锂电产业的发展因资源不断涨价而进入了新一轮洗牌,技术能力弱、成本控制差的企业将被淘汰。因资源不断涨价而

21、进入了新一轮洗牌,技术能力弱、成本控制差的企业将被淘汰。 2.2、 产业链下游整车车企高速发展,动力技术路径多样化产业链下游整车车企高速发展,动力技术路径多样化 2.2.1、 新能源整车产业发展保持高增速,机会与风险并存新能源整车产业发展保持高增速,机会与风险并存 新能源车行业未来机会与风险并存新能源车行业未来机会与风险并存。目前行业具有两大重要机遇,(1)自动驾驶,)自动驾驶,自动驾驶正在成为智能汽车的竞争焦点,各方的投入、政府政策的支持以及相关企业的竞争将加速自动驾驶时代的到来。(2)车路协同,)车路协同,“车路云图”融合发展是中国汽车产业换道超车的关键路径。近两年传统的交通正在实现智能化

22、的升级,这个智能化的转型可以理解为一个数字底座,三个智能引擎,以及上面支撑的 N 个生态应用。一个数字底座就是“车路云图”的数字化升级,三个智能引擎分别是以自动驾驶、车路协同和 Maas 出行服务为核心,N 个生态应用就是在车路云图,数字底座和行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 6 / 25 智能引擎的基础上形成新的产业生态。 2.2.2、 各头部整车车企发展皆有突破各头部整车车企发展皆有突破 比亚迪顶级研发能力、销量冠军身份凸显龙头地位比亚迪顶级研发能力、销量冠军身份凸显龙头地位。2021 年比亚迪凭刀片电池 DM-i 超级混动、E 平台 3.0 等颠覆性技术,

23、坚持纯电动和插电混动两条腿走路,迎来了技术、产品和市场的快速发展。 造车新贵小鹏汽车发展超预期, 研发投入不断加大。造车新贵小鹏汽车发展超预期, 研发投入不断加大。 2021 年是小鹏高速发展的一年, 2021 年小鹏汽车全年交付了有 9.8 万辆智能汽车,拿下造车新势力第一名。小鹏从2020 年 50 亿以上营收到 2021 年 200 亿以上营收,增幅约 300%。小鹏汽车研发人员的占比已经超过40%, 累计研发投入超90亿元, 研发能力和新产品推出值得期待。 理想坚定坚持国家纯电驱动技术战略理想坚定坚持国家纯电驱动技术战略采用增程式方案采用增程式方案力争减排降碳。力争减排降碳。理想汽车旨

24、在打造“城市用电,长途发电,坚持纯电驱动”的理念,在城市核心区采用完全纯电动行驶, 不允许增程器启动, 进行如此的智能调控, 从而在所有大城市核心的城市区域之内真正实现百分之百的零排放。 图图1:理想汽车基于增程电动打造“城市用电,长途发电”解决方案理想汽车基于增程电动打造“城市用电,长途发电”解决方案 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 长安汽车开创第三次创业长安汽车开创第三次创业创新创业计划,至今已迭代至创新创业计划,至今已迭代至 5.0,持续推进“香格里,持续推进“香格里拉”计划,成效已现。拉”计划,成效已现。长安打造了国际一流的研发体系和专家队伍,构建了一支新能源、自动驾驶、智能交

25、互等各个领域,总人数超过 3500 人的专家级工程研发团队,研发了全球首发新一代超集电驱和高频脉冲加热技术、突破了电池零起火技术、突破打造“七合一”智能整车域控制器“智慧芯”SVDC 等等。此外,长安不断实现车辆产品焕新,围绕“新汽车 新生态”战略行动,持续推出新能源产品,已亮相的阿维塔 11、C385、A158 等多款车型,满足用户的多场景需求。 以场景为导向,北汽福田聚焦产品创新。以场景为导向,北汽福田聚焦产品创新。目前北汽福田城市物流、末端配送、港口、城建、矿山、长途运输等重型运输领域,全部推进零碳商用车,燃料电池全覆盖。2021 年全年福田新能源车销量 7000 辆, 同比增长 145

26、%。 目前的市场当中排名第二,市占率达到了 12%。福田以平台化,模块化,集成化,智能化为特征的下一代全新行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 7 / 25 平台产品已经进入关键研发和产品投放阶段,未来将为更多的运输场景提供共有制的产品改造方案。 图图2:北汽福田沿场景导向推进产品创新北汽福田沿场景导向推进产品创新 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 2.2.3、 新能源车智能化提速,车企纷纷加码新能源车智能化提速,车企纷纷加码 小鹏智能驾驶大显神威,小鹏智能驾驶大显神威,2022 年拟推出年拟推出 XPILOT3.5 开启辅助驾驶下半场。开启辅助驾驶下半场。小

27、鹏汽车智能驾驶累计行驶里程已达到 1.4 亿公里,智能驾驶的辅助泊车则做到了 734 万次,记忆泊车也在 2021 年下半年推出,已有 3 万条具有分享属性的记忆泊车记录。智能辅助驾驶系统 XPILOT3.0 的用户渗透率达到惊人的 96.2%,NGP 里程渗透率达到 62%,期待未来里程渗透率能达到 90%以上。基于 XPILOT3.0,小鹏计划在 2022年推出从高速到城市场景的 XPILOT3.5,为智能辅助驾驶开启下半场。 图图3:XPILOT3.0 系统用户渗透率达到惊人的系统用户渗透率达到惊人的 96.2% 图图4:小鹏汽车小鹏汽车 XPILOT3.5 将开启辅助驾驶下半场将开启辅

28、助驾驶下半场 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 广汽埃安广汽埃安 ICV 持续投入, “星灵” 电子电气架构成为公司智能招牌。持续投入, “星灵” 电子电气架构成为公司智能招牌。 广汽埃安的 L2+(自动辅助驾驶功能)装载率高达 50%。在 ICV 的科技创新方面,广汽埃安将会依托“星灵电子电气架构”,全面提升 ICV 的科技创新实力,打造全天候的智驾感知方案。 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 8 / 25 3、 电池产业新技术逐渐迈向成熟电池产业新技术逐渐迈向成熟 3.1、 电池材料新技术:打造全新研究路径电池材

29、料新技术:打造全新研究路径 3.1.1、 电解质:固态电解质取代液态电解质电解质:固态电解质取代液态电解质 目前广泛使用的液态电解质锂离子电池存在着热失控的风险。中国科学院物理研究所研究员李泓在电动车百人会议上提出:用不容易燃烧的固态电解质代替容易燃烧的液态电解质,由此形成的全固态电池具有更高的安全性,理论上也具有高的能量密度和功率密度。 图图5:液态电解质锂离子电池存在着热失控的风险液态电解质锂离子电池存在着热失控的风险 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 混合固态电解质:综合液态电解质量产优势和固态电池安全性特点混合固态电解质:综合液态电解质量产优势和固态电池安全性特点 中国的初创公司

30、融合了液态电解质和固态电池的优点,发展了混合固液电解质技术路线。 不同于日本和韩国的硫化物, 也不同于美国的金属锂负极, 混合固液电解质在容易量产的同时也能显著提高现有液态电解质锂离子电池产品的安全性,目前已临近量产阶段。 硫化物电解质硫化物电解质:着力:着力降低生产制造的成本、提高空气的稳定性降低生产制造的成本、提高空气的稳定性 中科院物理所、长三角物理研究中心的吴凡团队一直在致力于发展空气中稳定的、水稳定的硫化物电解质, 并且取得了非常显著的进展。 采用这种水稳定的、 空气稳定的硫化电解质, 已经研制出了全固态电池, 具有比较好的正极材料的容量发挥, 为开发硫化物及全固态电池奠定了关键基础

31、。 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 9 / 25 图图6:水稳定、空气稳定的硫化物电解质水稳定、空气稳定的硫化物电解质 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 复合电解质复合电解质:解决力学特性,解决力学特性,保持保持正极和负极界面正极和负极界面的良好的良好接触接触 硫化物电解质和 PEGMEA(聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯)复合的原位聚合的固态电解质,具有较高离子电导率的同时具有较低的界面电阻,相当程度上解决了界面在循环过程中接触不好的问题,提高循环性,降低内阻。 卤素类固态电解质卤素类固态电解质: 低成本、高离子电导率、低成本、高离子电导率、高高稳定稳定性性 除

32、全球广泛关注的硫化物电解质外,中国研发团队也在积极的开发更低成本的、高离子电导率的、更稳定的电解质。中国科技大学马骋团队在国际上率先开发了氯化锆锂(Li2ZrCl6)低成本的卤素类固态电解质,具有非常广阔的应用前景。 图图7:卤素类固态电解质卤素类固态电解质更稳定更稳定 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 氧化物电解质:多家团队齐头并进,追求更高稳定性氧化物电解质:多家团队齐头并进,追求更高稳定性 锂锆硅磷氧(Li3Zr2Si2PO12):空间电源所的汤卫平团队开发出了目前室温离子电导率行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 10 / 25 最高的氧化物电解质,在

33、空气中以及对金属锂的稳定性都非常好,且不含贵元素和稀有元素,未来有望成为高性能电池的重要选择。 图图8:氧化物电解质有望成为高性能电池的重要选择氧化物电解质有望成为高性能电池的重要选择 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 石榴石结构的锂镧锆氧(Li7La3Zr2O12):中科院物理所深入研究此材料在空气中的稳定性,解析空气中的质子交换反应;清华大学的南策文团队深入研究了这种材料在遇到金属锂负极时,锂枝晶穿透氧化物固态电解质的行为;中科院物理所的禹习谦团队采用中子成像的技术,深入研究了具有三维构造微观结构的全固态电解质体系中金属锂的沉积行为, 发现三维孔道结构可以缓解体积的膨胀, 抑制锂枝晶

34、的生长。 图图9:氧化物电解质稳定性较好氧化物电解质稳定性较好 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 3.1.2、 正极材料:技术支撑产能释放,比能量进一步升高正极材料:技术支撑产能释放,比能量进一步升高 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 25 正极材料前驱体原料趋向选择多元化,技术提升加速产能释放,有望实现无限的资正极材料前驱体原料趋向选择多元化,技术提升加速产能释放,有望实现无限的资源和有限的需求。源和有限的需求。应对需求高涨,所有厂家都在积极扩产,供给量也在循序增加。依照全球主要电池材料的制造企业前十名企业近 5 年前的规划,到 2025 年,

35、铁锂正极和三元的正极材料前十位的产能规划将分别达到 546 万吨和 268 万吨,超过了我们的实际需求量。 图图10:从中长期看行业部分材料的扩产规划量超过了行业整体的需求从中长期看行业部分材料的扩产规划量超过了行业整体的需求 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 高比能量是未来发展大方向。高比能量是未来发展大方向。未来的电池将朝着更高的比能量发展,同时整个电芯从液体向着更安全的混合固液和全固态电池发展,因此更高比能量的高镍和富锂锰基正极将成为大发展方向, 以满足续航里程达到 1000km 的乘用车要求以及电动飞机要求;此外,基于改性锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰尖晶石的正极材料,与高容量的负极材料

36、相匹配,形成针对 600 公里纯电动汽车续航的解决方案。 低钴正极为实现低成本、高稳定性提供可能性。低钴正极为实现低成本、高稳定性提供可能性。欣旺达研发的正极材料使用低钴的偏组分设计,实现低成本高稳定性的同时通过应用三维锂离子通道正极,实现高功率。另外,欣旺达用于 BEV 的超级快充电池也采用了高电压低钴正极,实现了与高镍材料同等的能量密度,且热稳定性提升 20%。 3.1.3、 负极材料:低耗生产,负极材料:低耗生产,硅基负极硅基负极得到广泛使用得到广泛使用 负极产能释放充足,生产环节实现低耗。负极产能释放充足,生产环节实现低耗。国轩高科现在内蒙有一项年产 40 万吨的负极材料石墨化工程在建

37、,该项目完全依靠太阳能发电供电。 含硅负极为探索提供足够空间。含硅负极为探索提供足够空间。现阶段材料供应商又面临着新的技术挑战:圆柱电芯的尺寸越做越大,意味要卷绕更多圈的极片,而且要保证每圈极片都要平行而且对齐,解决这一问题需要从根本原材料上考虑,下一步关注如何改善负极材料本身的加工性。 降低负极降低负极 D50 可提高电池可提高电池 IC 能量密度。能量密度。仿真技术可以展现一些在实验中不容易见到的现象,因此有助于揭示出电池内部发生的一些特定的机理。 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 12 / 25 无负极解决方案兴起。无负极解决方案兴起。负极方面的发展重点在

38、于进一步的提高能量密度,国内外很多团队都提出了无负极金属锂电池的解决方案。无负极金属锂最重要的目的是要防止锂析出, 中科院物理所团队采用了液态金属涂层, 显著地提高了锂的沉积效率, 防止了负极的锂枝晶现象。 图图11:无负极金属锂电池技术有望进一步提高能量密度无负极金属锂电池技术有望进一步提高能量密度 资料来源:2022 年中国电动汽车百人会 3.1.4、 电芯:圆柱电芯发展空间广阔电芯:圆柱电芯发展空间广阔 高比能电芯,适配全固态电池发展高比能电芯,适配全固态电池发展 目前已开发一系列电池,包括 150Wh/kg、300Wh/kg 的针对大规模储能的本质安全的固液混合储能电池,以及更高比能量

39、的 360Wh/kg 的动力电池,这些电芯都能通过国标安全性测试,并显著高于国标的表现,包括更高的热失控温度、更高的极限过充、以及通过短路和针刺等测试。 高度一致性,满足高压快充需求高度一致性,满足高压快充需求 高压快充技术,需要将很多支电芯串联起来,以达到比如 800V、1000V 的高压,这么多的电芯串联起来, 对电芯的一致性提出了很高的要求, 否则就会产生木桶效应,整串电芯的性能由其中最差的电芯决定。大圆柱电芯因为其单体电压高、一致性好等优势,使其可以非常好的匹配高压快充技术。 大圆柱电池是未来大圆柱电池是未来 5-10 年内中高端电动车的最优解年内中高端电动车的最优解。比克 26105

40、 铝壳电芯已处于 B样阶段, 能量密度 270Wh/kg, 功率密度大于 2000W/kg, 可实现 700 公里以上续航,快充 12 分钟续航 500 公里,纯快充循环寿命 800 次以上。 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 13 / 25 图图12:大圆柱电池满足快充需求大圆柱电池满足快充需求 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 圆柱电芯是目前主流形态中安全性最高的电芯。 (1)单体最小,分散风险单体最小,分散风险; (2)每个每个单体由钢壳或者铝壳保护,且每个单体都有独立的泄压装置单体由钢壳或者铝壳保护,且每个单体都有独立的泄压装置; (3)电池包内的

41、圆柱电池包内的圆柱电芯普遍是以蜂窝状排列,电芯之间留有空隙,电芯单体与外部之间也有着很大的电芯普遍是以蜂窝状排列,电芯之间留有空隙,电芯单体与外部之间也有着很大的热交换面积,只要保证在任何单体电芯发生热失控时,不会蔓延到周围的电芯产生热交换面积,只要保证在任何单体电芯发生热失控时,不会蔓延到周围的电芯产生连锁反应,即可保证整包层面的热安全连锁反应,即可保证整包层面的热安全。 图图13:圆柱电芯具备高安全性圆柱电芯具备高安全性 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 3.2、 电池回收技术:电池回收推动实现“双碳”目标电池回收技术:电池回收推动实现“双碳”目标 高标准化电芯具有回收优势高标准化电

42、芯具有回收优势 低碳甚至零碳的工厂已逐渐成为标配, 这要使用大量回收材料, 提高生产效率, 使用清洁能源等。圆柱电芯圆柱电芯的高度标准化以及形态的对称性,使得无论是梯次利用或电池回收都更加具有优势。 资源回收再利用加快供需平衡点到来资源回收再利用加快供需平衡点到来 预计预计 2030 年之后电池材料回收将形成规模;年之后电池材料回收将形成规模; 2050 年前后, 原始矿产资源和回收资源年前后, 原始矿产资源和回收资源行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 14 / 25 的供给量将达到相当水平的供给量将达到相当水平。 更长期来看, 回收资源将逐步完全替代原始资源需求

43、。 由于材料价值的上升, 回收产业迎来机遇。 电池材料生产与回收能耗排放较大, 需要重视电池回收的节能减排,大力开展电池回收再生方面的科学技术研究。 电池具有高回收价值,电池具有高回收价值,退役电池仍然可以退役电池仍然可以经过回收、经过回收、提升提升后再投入后再投入使用使用。即使是电池报废的时候,还可以回收其中的锂钴镍资源。 正极材料里面金属的循环利用以及电池中的铝和铜的回收利用,不仅对供应链安全正极材料里面金属的循环利用以及电池中的铝和铜的回收利用,不仅对供应链安全十分关键,对碳排放的目标达成具有非常重要的意义十分关键,对碳排放的目标达成具有非常重要的意义。因为很多供应环节里面有额外的工艺的

44、话会造成更多的碳排放,并且电解铝实际上在工艺上存在碳排放,如果循环用铝的话可以有效的降低。 物理回收是目前最优技术,绿电应用可减少回收碳排放物理回收是目前最优技术,绿电应用可减少回收碳排放 目前主要有三种电池目前主要有三种电池回收方法回收方法:物理回收、火法回收、湿法回收物理回收、火法回收、湿法回收。 (1)物理回收物理回收通过回收可以降低整个电池生产链的碳排放; (2) 火法回收火法回收回收方式减碳量少, 且能耗比较大; (3)湿法)湿法回收回收的能耗会降低一些,但是有液体溶剂污染物排放等问题。现在最推崇的是物理回收, 既可以降低碳排放, 也可以降低其他污染物, 这也是目前回收技术创新的最大

45、领域,超声波回收、等离子回收都是近期报道的新技术。 使用绿电是电池生产与回收碳排放可以进一步大幅度下降的根本途径使用绿电是电池生产与回收碳排放可以进一步大幅度下降的根本途径。所以电池产业应该往绿电区域集聚,比如西部。根据欧阳明高院士介绍,四川是一个集聚地,目前已经有 500GWh 的产能,宜宾一个地区就有 200GWh,是全球单一最大的电池生产基地, 也是电池材料的集聚区、 新能源的集聚区, 是非常好的未来电池生产基地。 3.3、 电池系统结构创新,新技术逐渐迈向成熟电池系统结构创新,新技术逐渐迈向成熟 先进电池是我国双碳战略和电动中国战略发展的关键支撑技术, 在生产、 生活、 国家安全方面都

46、有非常重要的应用,在这些应用领域,高能量密度电池、高功率密度电池、高安全性、长寿命的电池是非常关键的先进技术。现如今,动力电池市场是方壳现如今,动力电池市场是方壳( (刀片刀片) )、软包、圆柱三种形态三分天下的局面、软包、圆柱三种形态三分天下的局面。 3.3.1、 行业正转向电池系统结构创新行业正转向电池系统结构创新 新能源汽车发展带动新能源革命全面启动新能源汽车发展带动新能源革命全面启动 2021 年已实现中国新能源汽车产业从成长期到快速成长期的过渡。年已实现中国新能源汽车产业从成长期到快速成长期的过渡。中国新能源汽车走过了从培育示范期到商业化成长期的过程,目前进入了规模产业化高速增长期。

47、新能源汽车的发展带动了新能源革命全面启动,2021 年被认为是电化学储能市场元年。新能源汽车的普及将与其形成强耦合的协同发展,实现 “从燃料密集型消耗性能源系统向材料密集型循环性能源系统的转变” 。 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 15 / 25 图图14:中国新能源汽车产业进入高速增长期中国新能源汽车产业进入高速增长期 资料来源:2022 中国电动汽车百人会 电池行业飞速发展,新材料体系正在开发电池行业飞速发展,新材料体系正在开发 随着全球电动汽车进入高速发展阶段,电池行业也迎来了飞速发展,新材料体系也在开发中。按时间轴来看,未来电池材料体系的发展趋势主要如

48、下按时间轴来看,未来电池材料体系的发展趋势主要如下(欧阳明高院士(欧阳明高院士介绍)介绍) : (1)液态体系趋势液态体系趋势:2025 年的产业化目标为批量生产的电池达到 350Wh/公斤,目前平均不到 300Wh/公斤。该体系为液态体系,主要包括常规锂离子电池材料、固液混合材料、还有钠离子、未来的钾离子等液态电池材料体系。 (2)液态到固态过渡液态到固态过渡:2030 年的目标是达到 400Wh/公斤,全方位实现产业化。该阶段为液态到固态的过渡, 包括液态高电压、 厚电极、 少电解液; 正极高镍如 Ni95,负极硅碳;以及准固态电池体系。2030 年应该是转向全固态电池发展的一个关键节点。

49、在 2030 年,我们估计国内全固态电池占比不会超过 1%。 (3)全固态全固态:2035 年的目标是达到 500Wh/公斤,实现产业化。包括全固态电池,锂硫电池以及高容量富锂锰基材料, 而且电压窗口会提高到 5V。 现在说的 500Wh 还处于实验室阶段或者特殊用途,还未产业化。 未来的多元技术路线已经清晰未来的多元技术路线已经清晰 基于电池的比能量和寿命两大因素,未来的多元技术路线如下:基于电池的比能量和寿命两大因素,未来的多元技术路线如下: (1)高比能量液态技术路线高比能量液态技术路线:正极高镍三元到富锂锰基,负极从高比例硅碳到锂金属,比能量目标为 500Wh/kg,但寿命偏低; (2

50、)液态折中路线液态折中路线:兼顾比能量、安全和成本和寿命,高镍正极体系,寿命不降比能量增加 50%,或者比能量不降寿命增加 3 倍以上逼近 10000 次循环; (3)基于铁锂的高安全液态路线基于铁锂的高安全液态路线:成本最低、长寿命可到 10000 次循环以上。近年来的研究表面,液态路线可以达到 500Wh/公斤,除了磷酸铁锂,液态三元也可以做到一万次循环; (4)固态技术路线:固态技术路线:就是高比能量、高安全,从现有的液态到固液混合到全固态; 行业深度报告行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 16 / 25 (5)钠离子电池以及未来的钾离子电池路线钠离子电池以及未来的钾离

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