ESG-电新-公用行业:固态电池技术取得“突破”,半固态电池实装应用,产业化按下加速键

[Table_yemei1] 热点速评 Flash Analysis [Table_yejiao1] 本研究报告由海通国际分销,海通国际是由海通国际研究有限公司,海通证券印度私人有限公司,海通国际株式会社和海通国际证券集团其他各成员单位的证券研究团队所组成的全球品牌,海通国际证券集团各成员分别在其许可的司法管辖区内从事证券活动。关于海通国际的分析师证明,重要披露声明和免责声明,请参阅附录。(Please see appendix for English translation of the disclaimer) [Table_summary] (Please see APPENDIX 1 for English summary) 丰田汽车作为全球拥有固态电池相关专利最多的车企,近日对外宣布预计最早于 2027 年向市场投放配备“全固态电池”的纯电动汽车。近日,固态电池产业化发展又一次受到资本市场的关注。丰田汽车对外宣布了其在制造固态电池技术上的重大突破。丰田公司碳中和研发中心总裁海田敬二表示,已经找到了新的方法,可以制造出充电 10 分钟续航里程 1200 公里的固态电池,延长至现有 EV 装配电池的 2.4 倍,而且通过简化制造固态电池所用材料的生产过程,丰田制造的固态电池的体积、重量、价格较现有电池都有望可以减半。此外,丰田宣布将在 2027-2028 年实现全固态电池技术商业化,并向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。丰田已提出扩充 EV,虽然 2022 年的世界销量只有大约 2 万辆,但丰田提出 “2026 年之前达到年销量 150 万辆,2030 年之前实现年销量 350 万辆” 。 固态电池优势显现,安全性和能量密度在理论上远超目前 EV 主流的液态锂离子电池。固态电池指采用固态电解质的锂离子电池。与目前主流的液态锂离子电池的主要不同在于电解质,固态电池采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,具有锂离子传输功能和隔膜功能,可用来替代液态锂离子电池中由溶剂、锂盐、添加剂组成的电解液。固态电池的优势包括充电速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高。在能量密度方面,固态电池若采用高镍三元+金属锂的材料体系,正负极间距将大幅缩减,电芯能量密度有望超过400Wh/kg,续航将获得重大提升。因此固态电池约是目前铁锂电池的 2 倍,对应续航 1000-1500km;磷酸铁锂电池的能量密度在 200wh/kg 左右,对应续航 300-500km;三元电池的能量密度在 250wh/kg 左右,对应续航 500-700km。在安全方面,液态锂电池电解液中的有机溶剂易燃烧、腐蚀性较高,而且抗氧化性较差,无法解决锂枝晶问题,同时存在热失控风险,分解温度约为 200℃。而固态电池采用固态电解质将易燃的电解液替代,基本上避免锂枝晶导致电池内部短路;固态电池具有更好的热稳定性,其电解质不可燃,无腐蚀,无挥发,分解温度大幅提升,因此能够在更高倍率和更高温度运行。 固态电池作为一种使用固态电极和电解质的电池,核心技术待解,其研发难度和成本远超目前 EV 主流的液态锂离子电池。与液态锂离子电池采用液体或凝胶形态的电解质不同,固态电池需要解决电极与电解质之间的固-固接触,离子导电率低、界面稳定性差、循环寿命短等问题。固态电池导电率最高的硫化物电解质的生产需要将粉末材料通过高压一次性压实,以保证电池内的固体材料界面能合理接触。理想压力条件达到 100 个大气压以上,否则难以保证固态电解质界面的一致性。另一方面,固-固接触为刚性接触,在固态电池的循环过程中,容易造电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质接触变差,造成应力堆积,导致电化学性能衰减,甚至出现裂缝,从而导致容量迅速衰减和循环寿命缩短。因此,解决固-固接触问题,提高电极与电解质之间的界面接触质量,是固态电池研发过程中必须要克服的重要难题。此外,全固态电池技术尚处起步阶段,短期内成本无法大幅下降,迈向大规模商业化应用存在一定距离。 中国动力电池企业需重视丰田在固态电池技术上的突破,加速向新能源产业下一阶段迈进。在中国,因为技术难度和生产成本,电池企业目前普遍选择“从液态到半固态再到固态”的渐进式发展路线。中国在新能源汽车液态电池领域取得领先,但总体在固态电池的研发进度与重视程度上还不够。在现阶段,部分厂商对固态电池商用化路线保持谨慎的态度并表示,首先,国内主流的电动汽车首先看中的是成本,固态电池[Table_Title] 研究报告 Research Report 18 Jul 2023 ESG&电新&公用 ESG & Power Equipment & New Energy & Utilities 固态电池技术取得“突破”,半固态电池实装应用,产业化按下加速键 One “Breakthrough” in Solid-State Battery Technology was Realized, and Semi-Solid-State Batteries have Been Put into Use, in Which the Industrialization Progress Got Accelerated 杨斌 Bin Yang bin.yang@htisec.com 18 Jul 2023 2 [Table_header1] ESG&电新&公用 的制造成本较高,目前难以与传统液态锂离子电池相比,未来固态电池路线是否能够帮助车场降低实际成本还有待考量。其次,固态电池的生产工艺和设备还需要进一步完善和优化。另外,固态电池的长期稳定性和耐久性仍需进一步验证。然而中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高曾指出, 全固态电池技术虽然目前仍然面临着很多挑战,但仍然是我们值得去追求的目标。这个目标不是短期的,可以看作是面向 2030 年值得创新的目标,关乎中国在新能源领域的综合实力,同时强调要对这一技术路线高度重视。 从半固态到固态电池迭代,国内车企和电池制造商提速研发并推进相关产业化布局。半固态电池技术是固态电池技术的一个过渡阶段,目前已经开始量产应用。国内部分车企已经推出了搭载半固态电池的车型,如东风E70系列与岚图追风系列等,赣锋锂业三元固液混合锂离子电池也被应用于纯电动SUV赛力斯SERES-5。此前,蔚来、长安深蓝、赛力斯、岚图等多家新能源车企披露了半固态电池装车的进展。随着技术的不断成熟,半固态电池技术预计将逐渐向固态电池技术过渡,成为电动汽车的主流能源储存技术之一。当前,固态电池技术的发展已经引起了全球各大汽车厂商和电池制造商的广泛关注和投入。除了丰田汽车外,国内的比亚迪、上汽集团等汽车企业,以及宁德时代、当升科技、赣锋锂业等锂电企业也在固态电池领域加速探索和研发。由于这些企业所处细分赛道不同,主营业务有所差异,因此发展固态电池的参与程度也有所不同。此外,国内专家表示,中国的固态电池当前处于起步阶段,产业化仍需一定时间。预计2030 年中国固态电池出货量预计将达到 251.1GWh,2030 年市场空间有望达 200 亿元。 投资建议:中国量产全固态电池是新能源板块的长期战略目标,预期在 2030 年左

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化石能源
2023-07-19
海通国际
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