2020年中国固态电池行业研究报告

前瞻产业研究院出品2020年中国固态电池行业研究报告0102030405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 录CONTENT固态电池行业发展趋势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011.1 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。液态锂电池vs固态锂电池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链资料来源：前瞻产业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。上游中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：%）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：%）资料来源：GGII 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。中国三元材料（523）市场均价（单位：元/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0500001000001500002000002500003000001.3.1 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40—50%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类别材料活性物质人造石墨、天然石墨、Li金属溶剂去离子水粘结剂SBR+CMC/LA系列导电剂石墨类基体铜箔290305001000150020002500300035002016201720182019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。全球金属锂竞争格局（单位：%）中国金属锂（99%）工业级价格（单位：元/吨）44%24%11%21%赣锋锂业天齐锂业LIVENT其他0102030405060701.3.1 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。固态电池电解质类型类别细分主要成分代表企业优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。3605181923331560152736349116153514141136356389819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）201520162017201820191.3.2 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，%）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