固态电池行业研究报告-陕媒集团

第 1 页吉 林 省 深 吉 投 资 集 团 有 限 公 司企 业 介 绍固态电池行业研究报告第 2 页目录 / CONTENTSPart B固态电池原理Part DPart C固态电池行业现状固态电池企业情况Part E固态电池行业走势分析Part A固态电池政策第 3 页 A固态电池政策第 4 页政策的推动促进固态电池产业的发展政策时间政策内容《中国制造 2025》2015年5月 明确动力锂电池的发展规划：2020 年，电池能量密度达到 300Wh/kg；2025 年， 电池能量密度达到 400Wh/kg；2030 年，电池能量密度达到 500Wh/kg。《汽车产业中长期发展规划》 2017年4月 提出到 2020 年，动力电池单体比能量达到 300Wh/kg 以上，力争实现 350Wh/kg， 系统比能量力争达到 260Wh/kg、成本降至 1 元/Wh 以下。到 2025 年，动力电池系 统比能量达到 350Wh/kg。 《新能源汽车产业发展规划 （2021—2035 年）》 2020年10月专栏 1 为“新能源汽车核心技术攻关工程”，第一项即为实施电池技术突破行动， 提出要开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术研究，加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关， 加快固态动力电池技术研发及产业化。 《锂离子电池行业规范条件》 2021年12月 消费型单体电池能量密度≥230Wh/kg，电池组能量密度≥180Wh/kg，聚合物单体 电池体积能量密度≥500Wh/L。循环寿命≥500 次且容量保持率≥80%。 动力型电池分为能量型和功率型。使用三元材料能量型单体电池能量密度≥ 210Wh/kg ， 电池 组 能量 密 度 ≥150Wh/kg ； 其 他能 量 型单 体电池 能 量密 度 ≥160Wh/kg，电池组能量密度≥115Wh/kg。功率型单体电池功率密度≥500W/kg， 电池组功率密度≥350W/kg。循环寿命≥1000 次且容量保持≥80%。 储能型单体电池能量密度≥145Wh/kg，电池组能量密度≥100Wh/kg。循环寿命 ≥5000 次且容量保持率≥80%。 《工业和信息化部等六部门关于 推动能源电子产业发展的指导意 见》 2023年1月 专栏 2 为“新型储能电池产品及技术供给能力提升行动”，提出支持开发超长寿 命高安全性储能锂离子电池，优化设计和制造工艺，从材料、单体、系统等多维 度提升电池全生命周期安全性和经济性，推进聚合物锂离子电池、全气候电池、 固态电池和快充电池等研发和应用。• 《中国制造 2025》提出，2025 年电池能量密度达到 400Wh/kg，2030 年电池能量密度达到 500Wh/kg• 《汽车产业中长期发展规划》提出， 2025 年动力电池系统比能量达到 350Wh/kg。固态电池体系符合未来高能量密度趋势。• 《新能源汽车产业发展规划（2021—2035 年）》、《工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见》都明确提出加快固态电池的研发应用，大量相关政策的出台将会对固态电池的发展产生积极影响，推动其产业化进程。 第 5 页B固态电池原理第 6 页固态电池相较于传统锂电池的结构区别与性能区别• 从应用出发，电池需要兼具安全性、循环寿命、倍率特性、环境适应性、低自放电率、高能量效率、低成本等要求• 由于锂离子电池的安全性问题与液态电解质密切相关，因此，发展不易燃烧的电解液和固态电解质成为重要的技术选择• 固态锂电池在集成传统锂电池优点的基础上，有着安全性高、能量密度高、有望解决新能源汽车电池器件的多种技术要求等优势传统锂电池与固态电池的结构区别传统锂电池与固态电池的性能区别固锂态电池传统锂电池电解质氧化物/硫化物聚合物材料有机电解液聚合物浸润有机电解液优点安全性高安全性较高广泛适用于3C产品储能领域有示范在小型电子产品有应用循环寿命长可卷对卷生产适合长时间储存有柔性加工特性能量密度高高温适应性好缺点功率密度低功率密度偏低含有电解液，高温下有挥发与燃烧可能成本偏高成本偏高温度适应性不佳电化学位窗口限制，放电电压无提升空间循环寿命待提升第 7 页当前固态电池技术情况固态电池可能具备的优势固态锂电池可能具备的优势有望抑制锂枝晶可以使用金属锂负极（高能量密度，高安全性）不易燃烧、不易爆炸安全性优于液态锂离子电池无持续界面负反应循环性好，更安全，内阻稳定，功率衰减慢无电解液泄露、干涸问题循环寿命长、不易跳水高温性能更好车用、工业应用、安全性好，可以改变电池包设计无气胀电芯不易变形、寿命长原材料纯度要求降低材料成本降低，易于生产正极选择面宽可开发多种不同用途的电池非活性物质体积质量减少体积、质量能量密度高电芯内部可串联高电压电芯及模块、系统设计简化、易于灵活配组n 固 态 电 池 的 优 势性能磷酸铁锂三元材料固态锂电池镍钴锰酸锂（NCM)镍钴铝酸锂（NCA)锂硫电池（LiS）电压平台3.2-3.3V3.65V3.8V可实现5V实际比容量140mAh/g160mAh/g190mAh/g1675mAh/g理论比容量170mAh/g280mAh/g280mAh/g2600mAh/g可提升空间21%75%47%100%目前能量密度115Wh/kg190Wh/kg230Wh/kg300-400Wh/kg预估最大值140-150Wh/kg~300Wh/kg~330Wh/kg~900Wh/kg• 固态电池在电压平台上具有优势，负极金属锂、正极高电压材料，可以实现5V的电压平台• 在容量上，固态电池比磷酸铁锂和三元电池更有提升空间• 固态电池能够减轻电池重量，电极间距可以缩短到微米级别，内部串联后可以简化电池外壳，提高电池的能量密度第 8 页固态电池主要由正负极、电解质等固态材料构成• 固态电池一般由正负极、电解质等固态材料构成• 固态电池中，电解质盐、电解液、隔膜与粘结剂聚偏氟乙烯等几乎不需要使用• 固态电解质采用氧化物、硫化物、聚合物等材料作为锂离子导体，除了传导锂离子，也充当隔膜角色，是固态电池与传统电池的核心差异组成类型材料特点正极常规磷酸铁锂（LiFePO4， LFP）钴酸锂（LiCoO2， LCO）镍钴锰三元材料（NCM）其他其他氧化物•更高电压硫化物•高容量负极常规石墨其他硅金属锂•极高的理论容量•极低的氧化还原电位固态电池常用的正负极材料电解质氧化物硫化物无机电解质• 薄膜• 非薄膜• 二元硫化物• 三元硫化物聚合物有机电解质• 聚酰亚胺• 聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物• 聚丙烯腈• 聚氯乙烯• 聚环氧乙烷• 聚甲基丙烯酸甲酯第 9 页固态电池的电解质材料多，业界相对看好聚合物、氧化物和硫化物三大体系• 目前而言，聚合物电解质技术最成熟，已经率先实现小规模量产，但是理论能量密度不及其他两类电解质• 氧化物电解质性能优于聚合物电解质，但薄膜型氧化物电池容量较小、只能应用于消费类电子领域，非薄膜型氧化物电池技术相对还不够成熟• 硫化物电解质理论上最适合于电动汽车领域，但是开发难度最大其他主流•聚环氧乙烷（PEO）•高温（50～80℃）离子电导率勉强接近可以实用化的10-3S/cm•与正极复合后