固态电池专题（二）：无负极技术：负极的终局路线

证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明——固态电池专题（二）无负极技术：负极的终局路线民生电新 邓永康团队2025年08月14日证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明目录C O N T E N T S无负极技术的产业进展02相关标的03无负极技术概念01风险提示0411证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明2• 无负极电池负极集流体表面不预置活性材料，锂离子从正极脱出后，直接在集流体表面沉积与剥离，区别于传统石墨和锂金属电池。该技术具备更高能量密度与更低的成本，但面临锂枝晶生长和 SEI 膜破裂重组导致的死锂问题，主要解决方向集中在集流体改性、电解液优化、人工SEI膜构建及补锂技引入四个方面。• 在产业进展方面，宁德时代于2025年4月推出“自生成负极”技术，在提升能量密度与循环寿命方面表现显著。该技术通过纳米级界面层提高离子传导速度百倍，将锂沉积粒径提升10倍，并构建自保护层以抑制副反应，显著增强电池稳定性。比亚迪公开了一项无负极电池专利，采用多孔海绵状集流体，亲锂性由一面向另一面逐步增强，并掺杂锂、钠、镁等亲锂金属元素，显著降低电化学反应的动力学壁垒，引导锂离子优先在底部沉积，实现自下而上的稳定生长。• 建议关注：【中一科技】，公司是无负极技术核心标的，深耕铜箔领域十余年，聚焦高性能电解铜箔，产品分锂电铜箔和电子电路铜箔，其专利布局的锂 - 铜一体化复合负极材料，层状结构能抑制锂枝晶生长、减少阻抗、改善锂离子电化学性能，电池循环稳定性更优。• 风险提示：新技术进展不及预期、下游需求不及预期、技术路线改变风险。摘要证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明无负极技术概念01.3证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明3图表1：锂离子电池的三种结构资料来源：《高循环稳定性准固态无负极锂金属电池的设计构筑及性能研究》邢建博，民生证券研究院• 常规锂离子电池由正极极片、负极极片（石墨/硅碳）、正极集流体（Al）、负极集流体（Cu）、隔膜、电解液6个部分组成，锂离子运动轨迹为：充电时，Li+从正极脱出嵌入负极石墨层，形成LiC6，放电时， Li+从负极石墨层脱出，重新嵌入正极。• 锂金属电池则是将负极极片的材料由传统石墨或硅碳改成金属锂负极，锂离子运动轨迹与锂离子电池相同，区别在于：充电时，Li+从正极脱出，以金属锂的形式直接沉积在负极表面预制的锂箔上，放电时，金属锂从锂箔表面离子化，回到正极。• 无负极电池的负极集流体表面不预置任何活性材料，锂离子的运动轨迹与金属锂类似，区别在于：锂离子在负极侧的脱嵌和剥离，不是在锂箔表面进行的，而是直接在负极集流体表面进行，Li+从正极脱出，直接沉积在负极集流体表面。01无负极技术概念4锂离子电池锂金属电池无负极电池证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明3图表2：无负极电池体积占比示意图和重量占比示意图资料来源：《高循环稳定性准固态无负极锂金属电池的设计构筑及性能研究》邢建博，民生证券研究院• 更高的能量密度：1）更高的放电电压。实际上，无负极电池是锂金属电池的一种特殊存在，金属锂具备高理论比容量（3860mAh/g）和低氧化还原电位（-3.04V vs标准氢电极），因此放电电压平台远高于传统锂离子电池。2）更轻的重量和更小的体积。与金属锂电池相比，电池的重量和厚度显著降低，因此相比金属锂电池（500Wh/Kg，1200Wh/L），无负极电池具备更高的质量能量密度（650Wh/kg）和体积能量密度（1300Wh/L）。• 更低的成本：和锂金属电池相比，无负极电池对金属锂的需求降低，制备流程得到简化，可以有效降低电池成本。01无负极技术的优势：更高的能量密度和更低的成本5证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明无负极技术的主要问题资料来源：《无负极锂电池的泡沫铜集流体表面及电解液改性》白煜玮，民生证券研究院资料来源：《高能量密度无负极锂金属电池研究进展》梁淑贞，民生证券研究院4图表4：死锂的生长机理图表3：锂枝晶的形成过程01• 锂枝晶问题：• 在无负极电池中，由于没有负极材料，Li+直接沉积在集流体表面形成金属锂，这可能导致锂的成核势垒较高，需要克服大的成核过电势，造成锂沉积的不均匀，从而形成锂枝晶。锂枝晶的无序生长可能会刺破电解质膜，造成电池内部短路。• SEI膜的破裂重组：• 金属锂具有极强的还原性，因此容易与电解质在界面层发生反应，形成固态电解质（SEI）膜。锂枝晶的生长和锂沉积/剥离产生的体积效应会造成SEI膜的破裂。SEI膜破裂后，金属锂会进一步反应生成新的SEI膜，SEI膜的破裂-再生将消耗电池内活性锂离子的含量，降低电池容量。6证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明无负极技术的解决方案资料来源：《无负极锂金属电池的挑战与发展》孙培凇，民生证券研究院4图表5：无负极电池的改进策略01• 围绕“锂枝晶”和“死锂”2个问题，目前解决方案主要围绕四个方面：集流体的改进、稳定SEI膜的构建、补锂技术的引进、电解液体系的优化。• 集流体的改性：主要2个方案，1、构造三维结构，增加集流体的比表面积，2、引入人工表层，增强集流体表面亲锂性。• 电解液的优化：采用高浓度电解液减少溶剂和金属锂的副反应或直接采用固态电解质。• SEI膜的构建：原生SEI膜结构不稳定且分布均匀，搭建人工SEI膜，可以有效提高无负极电池在循环过程中的稳定性，并提升界面层的离子电导率。• 补锂剂的引入：采用补锂剂，提升电池首次库伦效率，减缓“死锂”问题。7证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明集流体的改性资料来源：《无负极锂金属电池锂沉积行为调控研究》韩雨，民生证券研究院4图表6：三维多孔集流体上的锂沉积行为01• 构造三维结构• 在集流体表面构造三维结构，使得集流体具备多孔结构和较大的比表面积，能够有效优化电极表面电流密度分布，提供更多的活性反应位点和离子传输通道，有利于抑制锂枝晶生长和环节锂在沉积/剥落过程中的体积膨胀。• 引入人工表层• 铜箔和金属锂之间的界面能较高，锂离子在集流体表面沉积时不均匀，因此构建亲锂基体，可以降低成核势垒，诱导锂离子通量均匀分布，促进锂离子在集流体表面均匀沉积。8图表7：不同集流体上锂沉积的形态（a）空白铜箔，（b）表面修饰铜箔资料来源：《无负极锂金属电池锂沉积行为调控研究》韩雨，民生证券研究院证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明无负极技术的产业进展02.9证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明01资料来源：鑫椤锂电，民生证券研究院5图表8：宁德时代自生成负极技术性能提升显著02• 25年4月21日，宁德时代在超级科技日上发布“自生成负极”技术。• 性能参数上，该技术使得体积能量密度提升60%，质量能量密度提升50%。• 通过纳米级界面层，提升离子传导速度100倍，沉积粒径相比行业提升10倍，降低活性离子的消耗速率90%，有效提升循环寿命。• 通过自生成界面保护层，将活性离子渗透率降低93%，从而降低85%的副反应消耗（也就是前面的SEI膜破碎问题），将电池的存储性能提升300%。➢宁德时代无负极技术的产业进展10图表9：纳米级界面层提升离子电导率，提升循环寿命资料来源：鑫椤锂电，民生证券研究院证券研究报告* 请务