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了解固态电池
冶职驾校程贵阳
2023-02-09 08:34:12
一、技术突破促进固态电池行业加速发展
固态电池板块短期的主要利好是赣锋锂业发布消息,搭载赣锋锂业开发的三元固液混合锂电池的SUV赛力斯SERES 5计划于2023年上市,固态电池短期可能迎来加速发展。
固态电池会使用固态电解质替代电解液和隔膜,按照固态电解质用量,可以细分成半固态电池和全固态电池。半固态电池中电解液的占比在5%-10%左右,全固态电池中电解液占比低于5%,目前赣锋锂业即将开发的产品应该属于半固态电池。
二、固态电池是电池行业中长期发展趋势,固态电池相比液态电池主要有两个优势。
1、安全性提升,液态锂电池由于短路起火概率较高,采用固态电池后可大幅降低短路概率。
2、能量密度大幅提升,固态电池通过引入新型负极材料(硅基负极、金属锂负极)及正极材料(镍锰氧LNMO,层状富锂锰等),可以大幅提升电池能量密度,进而提升电动车的续航里程。
三、固态电池当前面临的主要问题
主要问题是电解质会大幅提升电池内阻,降低电池的循环寿命,电解质的成本也高于电解液,采用固态电池会造成成本的大幅提升,需要进一步降低成本。
四、公司分析:赣锋锂业、高乐股份、珈伟新能、宁德时代、孚能科技、当升科技
目前参与固态电池的厂商主要包括卫蓝新能源、赣锋锂业和清淘能源,这三家公司目前基本都实现了半固态电池产业化,正在逐步向全固态电池推进。
卫蓝新能源背靠中科院物理所,技术水平比较强,目前计划投资100亿在山东淄博建设20Gwh的产能,投资140亿,在浙江湖州建设20GWh,合计投资280亿,建设40GWh的产能。
赣锋锂业旗下的固态电池项目主要通过子公司江西赣锋锂电有限公司进行。赣锋计划在重庆建设20Gwh项目,在江西建设10Gwh,在东莞也建设10Gwh,整体产能也在40Gwh。赣锋发展固态电池的主要优势是资金实力比较强,有足够的资金进行投入。
清淘能源是一级市场固态电池的热门标的,背后的股东包括北汽、上汽、广汽、中银投和上海科创等产业和PE机构,目前估值达到200亿的水平。公司计划在江苏昆山投资50亿,建设10Gwh项目。
五、受益固态电池发展的板块
1、电池板块,目前大A上市的并且在固态电池领域比较领先的主要是赣锋锂业,剩下的像二线企业高乐股份和珈伟新能也在探索。
2、电解质板块,电解质是固态电池的核心材料,上海洗霸目前正在进行固态电解质的开发。
根据公司公众号,公司旗下固态电解质粉体先进材料产线在23年1月中旬已经试产成功,后续将会进入产线工艺优化阶段,已经跟某家动力电池企业达成初步合作意向,预计在23年2月送样。
固态电池正极材料需要用到二氧化锆,固态电解质需要用到氧化锆,固态电池普及以后,对锆的需求可能会大幅提升,这个领域的龙头是东方锆业。
3、铝塑膜,铝塑膜之前主要用在软包电池领域,但是宁德和比亚迪的电池都采用方形设计,只有LG的电池采用软包,因此铝塑膜的占比持续走低。
未来固态电池普遍会采用软包方案,铝塑膜需求有望大幅提升,可以重点关注铝塑膜领域的紫江企业,新纶科技和明冠新材
4、负极材料,负翔丰华同清淘能源签署合作协议,两家公司合作开发固态和半固态电池的负极材料。

5、电解质线路说明(详见公社文:固态电池真正的受益金属—锗)

l、聚合物固态电解质:主要使用聚环氧乙烷(PEO)及其衍生材料;

2氧化物固态电解质:主要使用锂镧钛氧化物、石榴石结构的锂镧锆氧化物、快离子导体等。上海洗霸、金龙羽、东方锆业、三祥新材

3硫化物固态电解质:主要使用硫化锂及、磷、硅等元素的硫化物。云南锗业、驰宏锌锗

【补充:最近爆炒的锆就属于第二类氧化物固态电解质,但事实上,代表的LLZO电解质(锂镧锆氧)电导率并非最优,且需要用到只有中国能产出的极度稀缺的镧元素,国内外机构对这套技术路线的认可度普遍相对不高。】

1.行业进展:动力方面,以北京卫蓝、清陶、赣锋为代表,主推氧化物固态电解质(或聚合物复合)+NCM半固态体系(5-20%wt液态)。其中卫蓝360wh/kg产品有望2023H1装车NIO,循环>800次;清陶260-300Wh/kg电池解决方案,有望Q2实现量产。


2.固态电解质:硫化物电解质当前工艺上存在较大难点:品质与良率偏低,且全流程管控、和惰性氛围要求导致成本高昂;氧化物+聚合物复合电解质方向,短期内具有更佳的应用前景。关注相关标的:【赣锋锂业】、【上海洗霸】、【金龙羽】;上游锆产业有望因LLZO电解质的开发收益【东方锆业】。


3.半固态技术路线:作为过渡路线,短期驱动因素为安全性改善,电解液的减少使得外部加热、冲击,以及内部短路造成热失控风险降低;同时半固态路线生产制造与现有软包产线兼容性高,切换方便,具备快速起量条件。半固态相关标的关注【珈伟新能】,工艺上增加原位固化工艺(将电解液凝胶化),关注相关标的【瑞泰新材】、华盛锂电、国轩高科电解质添加剂


4.全固态的开发,有望实现安全、体系及工艺方向的三重迭代,关注相关标的【高乐股份】。安全方面,根除软包胀气、极耳漏液两大痛点,软包铝塑膜有望受益【明冠新材】、【新纶科技】 ;体系方向,短期内半固态依旧沿用石墨或硅碳负极,预锂化处理可提高电池整体性能【天齐锂业】,全固态使用金属锂负极,倍率性能不再需要被特殊考虑;工艺方面,干电极技术的使用对粘结剂提出更高要求,关注PTFE厂商【东岳集团】

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