电力设备与新能源行业深度报告：AI动力打造固态电池发展新引擎

证券研究报告本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明AI动力打造固态电池发展新引擎电力设备与新能源/行业深度报告领先大市（维持）分析师：贺朝晖 S0910525030003 周涛 S09105230500012025年5月27日 2请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明核心观点u 技术突破驱动固态电池产业升级。固态电池凭借突破性的能量密度（可达500Wh/kg）、本质安全特性和出色的低温性能，正加速取代传统锂电成为下一代主流技术路线。当前四大技术体系中，氧化物固态电池的性能与成本相对综合，聚合物具有加工性好、界面相容性好等优势，硫化物因高离子电导率备受青睐，而卤化物仍需突破成本与工艺瓶颈。GGII数据显示，2024年固态电池出货量预计将达7GWh，2027年将是产业从发展初期迈向快速上升期的转折点，进入快速增长期。u 龙头布局加码，全固态进程提速。政策引导与资本加持双重驱动，产业化进程显著提速。目前，国内固态电池已有/在建/规划产能达数百GWh：宁德时代将于2025年推出半固态电池，2027年全固态进入装车测试；亿纬锂能预计2026年推出高功率、高环境耐受性及强安全的全固态电池；恩力动力计划于2025年年底开始供应电动汽车(EV)固态动力电池。SMM预计，到2030年，全球锂电池需求量或达约2800GWh。全固态电池渗透率或达4%左右，2035年全固态电池渗透率有望达到9%。u AI赋能新场景，千亿增量市场开启。因体积限制，对能量密度要求更高，叠加用户体验升级等因素，AI消费终端将成为固态电池商业化落地的试验田，渗透率先突破：1）eVTOL对能量密度要求极高（≥400 Wh/kg需全固态），预计低空经济电池市场规模在2030年达1500-2000亿元，固态电池将占据核心份额；2）人形机器人电池市场中，GGII预计，到2030年需求将超100GWh，2025-2030年复合增长率超100%。看好固态电池在锂电池弱beta情景下的alpha增量。u 投资建议。建议关注：1）电池：宁德时代、亿纬锂能、国轩高科；2）设备：纳科诺尔、曼恩斯特；3）固态电解质及上游：三祥新材、厦钨新能、上海洗霸、有研新材；4）硅负极相关：元力股份、天奈科技等。u 风险提示：政策变动风险、技术突破不及预期风险、市场竞争加剧风险。 3请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明目录010204030506高能量密度+高安全性，固态电池前景广阔生产工艺革新，多元技术路线协同发展产业龙头布局加码，全固态电池迎来黄金发展期 AI赋能产业变革，eVTOL+人形机器人打开增量空间投资建议风险提示 4请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明资料来源：ACS Energy Lett. ，中国科学院，徐晓雄等《全固态理电池技术的研究现状与展望》，华金证券研究所1.1 固态电池使用固态电解质替代电解液和隔膜u 突破能量密度上限和解决安全隐患，固态电池成为下一代锂电池重要技术路线。传统锂离子电池采用液态电解质，容易引发安全隐患，同时能量密度的瓶颈为350Wh/kg，无法满足行业更高要求。为解决安全隐患并提高能量密度上限，全球范围内的科学家都在积极研发固态锂离子电池。u 固态电池是一种使用固态电解质的电池，用固态电解质替代了传统锂电池的电解液和隔膜。固态电池在高能量密度、高安全性等方面优势明显，其理论能量密度上限为500+Wh/kg。固态电池的正极可沿用磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元等，有望以高镍多元、富锂锰基材料为主；负极的发展初期以硅系负极材料为主，再过渡到纳米硅碳负极，最后发展到锂金属负极材料；包装材料一般采用铝塑膜。液态、固态电池结构对比固态电池发展历程 5请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明资料来源：许晓雄等《为全固态锂电池“正名”》，起点锂电，华金证券研究所1.2 高安全性与高能量密度兼备，固态/半固态电池前景坚定u 液态电池：液态电池的主要材料是正负极、隔膜和电解液。u 半固态电池：半固态锂电池是固液混合电解质电池，是液态到固态电池的过渡产物，可以被目前的液态电池生产线兼容，通常液体含量10%为半固态与液态划分临界点，仍旧需要隔膜。u 固态电池：全固态电池的电解质采用全固体材料，不需要隔膜。其固态电解质能够匹配电容量更大的正负极材料，实现更高的电池能量密度。而且固态电池安全性突出，可以抵抗热失控和穿刺等挤压力。液态、固态、半固态锂电池对比电池类型能量密度上限隔膜目前生产成本 电解质化学窗口上限 对锂金属负极兼容性液体含量安全性（热稳定，抗针刺）液态锂电池较低(<300Wh/kg)需要较低较窄(<4.3V)差>10%热极限140-180℃，针刺即燃半固态锂电池 中等(>400Wh/kg)需要中等中等抑制锂结晶力度弱<10%热极限>180℃固态锂电池较高(>500Wh/kg）不需要较高较高(>5V)抑制锂结晶力度强0热稳定>300℃,免疫针刺甚至剪切 6请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明资料来源：能源学人，起点锂电，北极星储能网，新能源Leader，电池中国网，华金证券研究所1.3 固态电池优势一：能量密度提升（正极材料升级）u 正极材料向无钴靠拢，富锂锰基潜力巨大。对比液态电池，固态电池可容纳新的电极材料，譬如富锂锰基。常规电压下的富锂锰基材料在目前所有商业化的正极材料里，循环稳定性最好，45℃下充放电1700周容量保持率88%。但是，因为目前难以解决电压衰减、循环寿命低等问题，产业化进程受限。各正极材料属性对比主流固态电池正极材料理论容量（mAh/g）实际容量（mAh/g）循环性能成本电压平台磷酸铁锂170140~150高较低3.4高镍三元280200中较高3.5富锂锰基>300未商业化较差较低4.5富锰基正极材料充放电曲线(2.5-4.6V充放电，0.025C，AA电池)高电压充放电容量高，大于250mAh/g 7请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明资料来源：钜大锂电，彪捷等《锂离子电池合金负极材料研究进展》，许晓雄等《为全固态锂电池“正名”》，华金证券研究所1.3 固态电池优势一：能量密度提升（负极材料升级）u 负极方面，固态电池比传统锂电池更容易适配锂金属负极和硅碳负极，因为固态电解质由固态材料构成，具有较高的化学稳定性，对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用。u 采用锂金属负极能量密度最高、接近400Wh/kg。右图中，正极均采用100微米厚的NCM811，4种不同电芯比较下，采用锂金属负极材料的固态电池能量密度最高。负极材料属性对比主流固态电池负极材料比容量(mAh/g)优点缺点石墨372技术成熟，成本低，高循环稳定性理论容量较低硅碳负极3590 高比容量，原材料丰富，技术进步快循环过程中体积膨胀问题难以解决，工艺复杂，成本较高锂金属3860高比容量，低电压平台体积膨胀容易引起电极材料的破裂和损坏；活性高易化学反应，安全隐患大。传统锂电池和硫化物固态锂电池的电芯设计对比传统锂电池的石墨负极和硅碳负极硫化物固态电池的石墨负极和锂金属负极 8请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明资料来源：GGII，搜狐网，钜大锂电，华金证券研究所1.3 固态电