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固态电池行业空间剑指千亿,复合增速达98%!谁是最受益环节?

2024-04-10 08:33:49
私募排排网 熊显波
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近期,固态电池迎来多个催化,叠加多数电池产业链概念股都在低位,因此,板块爆发。 国信证券预计2024年全球固态电池(含半固态电池)市场空间为19.5亿元,2030年市场空间有望达到1162.3亿元,2024-2030年均复合增速为98%。固态电解质是固态电池相对液态电池最大的变化所在。
摘要由作者通过智能技术生成

4月9日,固态电池板块领涨市场,板块指数涨幅超6%(东方财富),其中瑞泰新材、翔丰华等实现20%涨停,当升科技、容百科技等多股涨超10%,板块内包括东方锆业在内的多股涨停。

而本轮固态电池的爆发起源于3月25日,智己汽车宣布,智己L6将搭载首个量产上车的“超快充固态电池”。近期,固态电池又迎来多个催化,叠加多数电池产业链概念股都在低位,因此,板块再次爆发。

固态电池利好刺激不断!

近期,固态电池概念的走强,离不开多个利好的相继刺激。4月4日,太蓝新能源对外宣布在固态电池技术领域取得重大突破,成功研发出世界首块车规级单体容量120Ah、实测能量密度高达720Wh/kg的超高能量密度体型化固态锂金属电池。这一成果刷新了体型化锂电池单体容量和最高能量密度的行业纪录。也标志着太蓝新能源在固态电池研发领域迈出了重要一步。

3月25日,智己汽车联席CEO刘涛在微博宣布,智己L6将搭载首个量产上车的“超快充固态电池”,具备“超1000km续航+准900V超快充+整包无热蔓延不起火的超级安全”性能。智己L6于4月8日正式发布,预计将在北京车展中亮相并于5月正式上市。

4月9日盘后消息,广汽埃安旗下昊铂品牌宣布,昊铂“全固态”电池即将亮相,将于4月12日发布。据介绍,该电池采用100%固态电解质,具备超高能量密度、超强本征安全(主要指单体安全),超宽使用温域等特点,并已经“从实验室走向量产应用”。

固态电池是锂电池发展趋势!

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,固态锂离子电池成为行业发展方向。

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。

固态电池的工作原理与传统液态锂电池的原理相通。充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌,通过固态电解质向负极迁移,电子通过外电路向负极迁移,两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中;放电过程与充电过程恰好相反。

图1
液态电池与固态电池内部结构对比,资料来源:浙商证券研报

据浙商证券分析,相对液态锂电池,固态电池则具有五大安全特性。1)固态电解质具有高机械强度,可抑制锂枝晶生长,不易造成短路。2)不易燃烧、不易爆炸。3)无持续界面副反应。4)无电解液泄漏、干涸问题。5)高温寿命不受影响或更好。

此外,固体电解质为单离子导体,几乎不存在副反应,因此固态电池的使用寿命更长;最后就是,固态电池具有更高的能量密度,其理论能量密度上限为500+Wh/kg,在电池续航能力上表现更加出色。

图2

行业空间剑指千亿,复合增速达98%!

据高工锂电不完全统计,截止2023年底,国内半固态电池产能规划累计超过298GWh,落地产能接近15GWh;同期半固态电池出货突破GWh级别,有望在2024年实现5GWh级别出货。

2022年我国固态电池出货量2.9GWh,中商产业研究院预计2025/2030年将达到24.4/251.1GWh,2022-2030年CAGR达到74.6%。

图3
资料来源:中商产业研究院,浙商证券研究所

东莞证券分析认为,未来随着固态电池技术不断进步,成本逐渐呈下降趋势,尤其是国内半固态电池产业化进程已开启,固态电池的市场规模将得以快速增长。

国信证券预计2024年全球固态电池(含半固态电池)需求量为2.3GWh,2030年全球固态电池需求量有望达到220GWh,2024-2030年均复合增速达到114%。对应的市场空间2024年为19.5亿元,2030年市场空间有望达到1162.3亿元,2024-2030年均复合增速为98%。

图4

固态电池的发展,哪些环节有望受益?

固态电池发展前景广阔,但目前仍有诸多问题需要解决。如,固态电解质中离子间相互作用强,因此离子电导率低。受技术和成本制约,固态电池量产难度大。再就是目前其成本相对液态电池较高。

因此,目前固态电池采用的是“先半固后全固,逐级突破”的发展路径。发展过程中,隔膜逐步剥离;正极材料变化不大,而负极、电解质材料变化较大。目前,半固态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,仍旧需要隔膜。

图5
资料来源:华金证券研报

固态电池产业链包括上游各种矿资源等原材料,中游为正极、负极、固态电解质等关键材料及制造环节,下游为消费、动力、储能等各领域应用场景。

图6

固态电池的核心在于采用固态电解质取代传统液态锂电池易燃、易爆的有机电解液和隔膜,因此,固态电解质是固态电池相对液态电池最大的变化所在。

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。

图7
资料来源:华金证券研报

因此,固态电池对于材料体系的变革影响将依次为固态电解质>新型负极>新型正极。

据华金证券分析,根据固态电解质的不同,目前固态电池有聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线。

1.聚合物:聚合物固态电解质以欧美企业技术最为成熟,商业化难度较小,未来有望率先实现大规模量产,但是其电导率低、能量密度低。

2.氧化物:氧化物固态电解质综合性能好。

3.硫化物:硫化物固态电解质的电导率最高,延展性更好,潜力最大。但是其机械性能差,生产工艺复杂,且硫化物固态电解质中的硫元素具有一定的活性,如何保持高稳定性是一大难题。

负极材料方面,目前锂电池的负极材料主要为人造石墨,其具有电导率高和稳定性好的优势,但石墨材料的比容量理论值较低。固态电池对高能量密度的要求,将促使负极材料从石墨负极向硅基负极发展,长远将向金属锂负极迭代。

正极材料方面,理论上,固态电池正极仍可沿用现在的磷酸铁锂、三元材料等体系,但需要选择更高容量的正极材料来提升固态电池能量密度。目前,固态电池正极开发主要集中在高镍三元正极、镍锰酸锂、富锂锰基等路线。

其中高镍三元正极凭借能量密度高、倍率性能好、商业化程度高等优势,成为当前主流正极材料体系。富锂锰基、镍锰酸锂等材料高能量密度优势突出,有望成为未来的主要方向。

图8

此外,相比液态电池,固态电解质需要使用部分稀有金属原材料,氧化物电解质含锆、镧金属,硫化物电解质含锗金属。

我国企业固态电池发展现状!

目前,国内固态电池产能规划已超过220GWh。宁德时代将推出凝聚态电池的车规级应用版本;重点布局硫化物全固态路线,目前已有高能量密度的固态电池样品,但商业化仍需5年以上。

清陶能源选择氧化物路线。2022年10Gwh固态电池产业化项目在昆山开建,计划2024年建成;2023年投资100亿元在四川郫都建设15GWh固态电池储能产业基地,首期1GWh建成投产;2023年投资70亿元在内蒙古建设10GWh固态产能。

卫蓝新能源选择氧化物技术路线。公司拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博四大基地,规划产能超过100GWh。其中,湖州基地第一颗固态动力电芯于2022年11月下线,2023年6月正式向蔚来交付半固态产品,预计2027年实现全固态电池量产。

赣锋锂电选择氧化物技术路线,2023年6月,半固态锂电池在赛力斯SERES-5上正式交付装车。2023年固态电池4GWh产能已建成量产,后续36GWh产能正在建设中。

图9
固态电池产能规划,资料来源:华金证券研报

电解质方面,当前固态电解质商业化技术路线尚未明确,各大公司正不断增加研发投入,有些处于中试、送样客户阶段,有些已实现小批量供货。整体来看,目前固态电解质的产业规模尚小,但具备一定的规模化基础。

图10
固态电解质产能规划,资料来源:华金证券研报

A股中多家公司有布局固态电池业务!

笔者根据行业研究报告、上市公司资讯与公告等内容梳理后发现,A股中有多家公司涉及固态电池业务。其中,截至4月9日,三祥新材、翔丰华在近一个月涨幅超80%,还有包括东方锆业在内的4股在近一个月涨幅超50%。

图11

风险揭示:本文所涉及的内容不保证数据完整性与准确性,分析结论仅供参考,所涉及品种均不构成实际投资操作建议。股市有风险,投资需谨慎。

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