风口事件:近日、赣锋锂业控股子公司赣锋锂电宣布,赣锋锂电在固态动力领域获新突破,搭载赣锋锂电三元固液混合锂离子电池的纯电动SUV赛力斯-SERES-5规划于2023年上市。另外,日产近日宣布,计划在2028年开始批量生产固态电池。本文将解析“固态电池”概念投资机会。文末附相关上市公司梳理,点关注,风口干货不迷路!
固态电池的优势:固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性,避免了传统锂离子电池中的电解液泄露、电极短路等现象,降低了电池组对于温度的敏感性,根除安全隐患。同时,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。与传统锂电池相比,全固态电池最突出的优点是安全性。
资料来源:《All-solid-state lithium-ion and lithium metal batteries – paving the way to large-scale production》, Joscha Schnell
中国提前布局,大有领跑之态。部分企业已进入固态锂离子电池(半固态电池)中试阶段,2025 年前可能实现固态电池量产。中国早在十年前已着手布局固态电池产业,多家电池厂商固态电池技术领先,越来越多的企业参与固态电池研究。国内车企联合电池企业,新兴电动车制造商步伐较快。造车“新势力”凭借自身强大的实力、多维度跨界与全方位创新崭露头角,大有领跑之态。
资料来源:《卫蓝新能源—固态电池的开发现状及应用思考》
各国政府加速引导,推动固态电池领域快速发展。各国政府近年来为实现节能减排目标,不断收紧乘用车碳排放政策,促使车企电动化转型。多个国家明确固态电池发展目标和产业技术规划,现阶段发展之路明晰,2020-2025年着力提升电池能量密度并向固态电池转变,2030年研发出可商业化使用的全固态电池。
资料来源:各国政府网站
全固态电池的规模化量产尚需时间。一方面,全固态电池尚有技术难点有待突破,比如固态电解质的离子电导率远低于液态电解质,这使得电池内阻明显大、电池循环性变差、倍率性能变差等;另一方面,高昂的成本也是制约全固态电池商业化的因素,目前液态锂电池的产业链非常成熟,可以用低廉的成本生产出性能较好的锂电池,而全固态电池的产业链还不够完善。
半固态电池成为液态电池向全固态电池过渡的极佳选择。通过在全固态电池内部添加部分电解液来改善界面做成半固态电池。与液态电池相比,半固态电池的材料体系变化较小,仍然会使用隔膜与液态电解液。通过减少电池内部液态电解质的含量可在一定程度上提升电池比能量和安全性,其制备方法大部分沿 用传统锂离子电池工艺与装备技术。
数据来源:高工锂电
固态电解质成膜工艺是固态电池制造中的关键。根据清陶能源宜春一期的环评报告,在固态电池正负极极片的制备流程中,与液态锂电池相比,多了电解质涂敷一项;在后续生产流程中,则将原来液态锂电池的注液环节改为浸润环节。生产线中新增浸润机,不再使用注液机。
从终局来看,固态电池会是锂电池的最终迭代产品,其对锂电池中游产业链的格局影响较大,固态电解质的应用将会取代隔膜以及电解液环节。而作为过渡阶段的半固态电池供应链与现有供应链重合度很高,隔膜通过复合固态电解质涂层增加了价值量,电解液添加剂对于原位固态化合成复合固态电解质。正负极行业受到的影响较小。
全固态电池通常采用软包的方式集成,不需注液化成。固态电池生产工艺需要在电极、电解质、界面工程及封装技术等方面进行突破,前段工序基本与液态锂离子电池相同,中、后段工序上,固态电池需要加压或者烧结,不需要注液化成。
叠片工艺最适用于全固态电池制备。从工艺成熟度、成本、效率等方面考虑,叠片可以通过正极、固体电解质膜和负极的堆叠实现电池各组件的集成。为了解决界面接触的难题,叠片后需对全固态电池的固-固界面进行加热、加压等优化处理界面。
赣锋锂业:赣锋锂电专注于氧化物厚膜技术路线,掌握了锂基负极材料深加工和固态锂电池制造的核心技术。押注固态技术,锂矿巨头固态技术领先。赣锋锂业最初掌握着产业上游的锂矿锂盐资源,自2014年开始进军动力电池行业下游,2017年建成了第一代固态锂电池中试线,随后不断加注固态电池的研发投产。
宁德时代:截至22年,宁德时代申请的有关固态电池的专利有24项,其中7项有关固态电解质。宁德时代的固态电池专注于硫化物电解质开发,此外还研发复合无机固态电解质膜片。但相较其他企业而言,宁德时代更专注于高镍三元电池改性路线,而不是混合固态添加剂路线。
国轩高科:国轩高科在2022年5月28日发布了 360Wh/kg 的三元半固态电池,预计2023年实现量产。国轩高科在投资者问答平台披露,公司的高安全半固态电池,单体能量密度达360Wh/kg,配套车型的电池包电量达160KWh,续航里程超过1000km。此外,400Wh/kg能量密度电池在公司实验室已有原型样品。
孚能科技:国内前十动力电池生产商中专注于三元软包路线的企业之一。(软包形态是业内公认的半固态电池、固态电池适配形态)。目前已有330Wh/kg半固态电池中试样品,并且持续布局400Wh/kg产品,后续现有产线可通过简单改造来适配未来新技术发展路线。
金龙羽:2月8日在投资者互动平台回应,半固态电池是公司推进固态电池项目研发工作过程中的一个环节。截至目前,固态电解质、半固态电芯已进入中试试验。
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