半固态电池 头豹词条报告系列

Leadleo.com 客服电话：400-072-5588 半固态电池头豹词条报告系列 文上 2023-05-24未经平台授权，禁止转载版权有问题？点此投诉 综合及概念/新能源汽车/电池/电池PACK 工业制品/工业制造 行业： 半固态电池 氧化物技术路线 产业化 固态电解质 关键词： 行业定义 半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电… AI访谈 行业分类 按照半固态电池核心材料固态电解质的技术路线来分类可… AI访谈 行业特征 半固态电池的行业特征包括电池的性能较传统锂电池性能… AI访谈 发展历程 半固态电池行业 目前已达到3个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 从需求端市场口径来看，半固态电池主要应用于新能源汽… AI访谈数据图表 政策梳理 半固态电池行业相关政策5篇 AI访谈 竞争格局 在全球固态电池市场中，日本厂商最早开始固态电池产业… AI访谈数据图表 摘要半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电芯中固态电解质和液态电解质均存在，电解液含量占比在5%-10%。固态电解质是固态锂电池的核心，电解质材料很大程度决定电池各项性能参数，因此固态电池具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不挥发等特点。锂离子电池主要分为液态与固态电池两种类型，其中固态电池包括半固态、准固态和全固态电池三种类型。半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段，半固态电池实现量产后能够为全固态电池产业链布局打下基础。由于传统液态锂电池中电解液具有易燃特性，近年来相关安全事故频发，因此随着技术革新，固态电池的发展势在必行，混合固液电池将逐步减少液态电解质的用量，最终实现全固态电池目标。半固态电池性能如何？半固态电池包含部分固态电解质，固态电解质具有耐高温、不可燃等特性，因此电池自燃风险降低；半固态电池作为固态电池的细分，性能优于液态电池但次于全固态电池，其优点包括安全性较好、能量密度较高、灵活性更好、循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压和耐震动。半固态电池对现有产业链影响是怎样的？半固态电池对于现有锂电池产业链上游的冲击是有限的，主要在于电解液和隔膜受到一定的影响；从半固态电池发展到全固态电池，电解液和隔膜将逐渐被取代，对于现有产业链冲击较大。半固态电池市场布局如何？全球多家电池制造厂商已宣布正在参与半固态电池研发，并设立确定可实现的研发目标；在2028年全球锂电池产能预测中，预计宁德时代位居榜首，LGChem紧随其后，其次为特斯拉和比亚迪制造商2022-2023年中国多家电池厂商与车企合作布局半固态电池，其中卫蓝新能源预计产能数量位居第一，达到 100GWh，头部厂商预计共布局产能168.5GWh。 半固态电池行业定义[1] 半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电芯中固态电解质和液态电解质均存在，电解液含量占比在5%-10%。固态电解质是固态锂电池的核心，电解质材料很大程度决定电池各项性能参数，因此固态电池具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不挥发等特点 锂离子电池主要分为液态与固态电池两种类型，其中固态电池包括半固态、准固态和全固态电池三种类型。半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段，半固态电池实现量产后能够为全固态电池产业链布局打下基础。由于传统液态锂电池中电解液具有易燃特性，近年来相关安全事故频发，因此随着技术革新，固态电池的发 展势在必行，混合固液电池将逐步减少液态电解质的用量，最终实现全固态电池目标 [1]1：中国知网，储能科学与… 半固态电池行业分类[2] 按照半固态电池核心材料固态电解质的技术路线来分类可划分为氧化物固态电池体系、硫化物固态电池体系和聚合物固态电池体系，各技术路线各有优劣 半固态电池分类 氧化物技术路 线 氧化物固态电解质具备电导率适中、热稳定性好等优 势，但缺点是界面电阻大；目前氧化物体系因研发成本 和难度相对较低，因此较多厂商选择氧化物技术路线 半固态电池 分类 硫化物技术路 线 硫化物固态电解质离子电导率比聚合物电解质高约五个数量级，但是相对环境稳定性较差；硫化物研发难度较 高，因其优异性能和较大潜力吸引资本较雄厚的电池厂 商投入研发 聚合物技术路 线 聚合物固态电解质具有成本低、机械加工性能优等特 点，但是电池的离子电导率较低 [2]1：中国知网，储能科学与… 半固态电池行业特征[3] 半固态电池的行业特征包括电池的性能较传统锂电池性能较强、产业化在即和对现有产业链造成一定冲击 1电池性能较强 半固态电池作为固态电池的细分，性能优于液态电池但次于全固态电池，其优点包括安全性较好、能量密度较高、灵活性更好、循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压和耐震动 半固态电池包含部分固态电解质，固态电解质具有耐高温、不可燃等特性，因此电池自燃风险降低；半固态电池相较传统液态电池能量密度更高；目前卫蓝新能源、国轩高科已研发出能量密度为360Wh/kg的半固态电池；半固态电池具有内串结构的单体电池电压可达到多个电芯串联的电压水平，减少包装结构的使用，提高成组效率；此外，半固态电池还具有循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压和耐震动等优点 2产业化在即 全球多家电池制造厂商已宣布正在参与半固态电池研发，并设立确定可实现的研发目标 在全球固态电池厂商中，日本厂商最早开始固态电池产业化规划布局，目前处于技术领先地位；美国车企主要通过收购与投资初创电池厂商以获得技术储备；韩国与日本厂商共同合作研发固态电池。全球车企的搭载规划推进固态电池产业化加速，预计2023-2025年将迎来半固态电池的产业化浪潮 3现有产业链变化 半固态电池对于现有锂电池产业链上游的冲击是有限的，主要在于电解液和隔膜受到一定的影响；从半固态电池发展到全固态电池，电解液和隔膜将逐渐被取代，对于现有产业链冲击较大 在正负极材料中，固态电池可沿用现有的产业链，但对于隔膜和电解质的冲击较大，半固态电池因为同时存在液态电解质与固态电解质，要求隔膜的孔径更大和强度更高；此外，由于半固态电池固态与液态电解质并存，电解液含量占比5%-10%，而全固态无电解液，随着技术发展，电解液将被全部取代并逐渐转为固态电解质 [3]1：中国知网，光大证券 半固态电池发展历程[4] 启动期2000~2016 2005年日本KANAMURA小组开始设计以钙钛矿结构材料为固态电解质的固态锂电池；2010年多国 家开始研究石榴石结构固态电解质的固态锂电池；2011年法国最大电动汽车运营商博洛雷正式推出Auto液态电池乘用车，全球首个用于EV的商业化固态电池应用诞生；2012年美国苹果公司开始布局固态电池应用研发；2015年德国博世公司收购美国SEEO公司，开始布局聚合物固体电解质的固态电池研发；2016年韩国三星SDI加速固态电池研发，预计2-3年达到成熟水平 固态电池研发与小试阶段；2000年以后，固态电池发展逐渐开始加速，同时2012年中国科技部将固 态电池列入“十二五”的“863”计划进行支持 高速发展期2017~2025 2017年锂电池发明人JohnGoodenough提出玻璃状介质技术，为半固态电池商业化量产做准备， 日本日立宣布固态电池技术已研发完成，开始送样本到潜在客户；2018年中国科技部将固态电池列入国家重点研发计划；2020年QuantumSpace宣布2026年开发20GWh固态电池生产线；2021年中国研发出新材料氯化锆锂，突破了固态电解质材料生产成本和瓶颈；2022年卫蓝新能源宣布20GWh生产线构建；哈佛大学研究团队发表新型固态电池可重复使用1万次，充电速度最快可达3分钟，标志固态电池在寿命和充电速度上实现历史性飞跃 半固态电池预商业化阶段；目前半固态电池量产在即，国际与中国多家电池厂商与车企合作，预计 2023-2025年实现量产，并搭载新能源汽车 萌芽期1972~1999 1972年SCROSATI首次报道了一种采用Lil为电解质的固态锂离子；1983年日本东芝宣布发布可使用 的Li/Tis2薄膜全固态锂电池；1987年中国科技部将固态锂电池列入“863”计划重大专题；1992年美国BATES研发出无机薄膜固态电解质LiPON；1998年Brike报道了关于以氧化物为固体电解质的固态电池研究结果 固态电池启动阶段；1972年Lil电解质被采用，1987年固态电池被列为中国“863”计划重大专题 固态电池经历了萌芽期、启动期，目前正在处于高速发展初期。从1972年首次发现采用Lil为电解质的固态锂离子电池，到2017年固态电池第一阶段的研发已完成，半固态电池作为全固态电池过渡阶段时期的电池，量产在即，逐渐进入商业化前阶段 [4]1：中国知网，储能科学与… 半固态电池产业链分析[5] 半固态电池上游包括矿产、原材料和设备，中游为电池制造商，下游包括新能源汽车、储能和消费电子等领域；其中上游固态电解质是半固态电池制造的核心原材料，中游以氧化物为主流的制造路线，下游以新能源汽车为主要市场 半固态电池上游对于现有锂电池产业链上游的冲击是有限的，主要在于电解液和隔膜受到一定的影响；从半固态电池发展到全固态电池，电解液和隔膜将逐渐被取代，对于现有产业链冲击较大。半固态电池中游制备工艺流程可兼容传统液态锂电池生产工艺，从而快速进入市场，其中仅有10%-20%工艺设备与液态锂电池要求不同，主要包括固态电解质膜引入、原位固化工艺和负极一体化工艺。新能源汽车是半固态电池最主要的市场，预 计2023年中国半固态电池可实现量产，到2030年中国半固态电池在新能源汽车市场中乐观需求量为90.0GWh 生产制造端 矿产资源、原材料与设备 上游厂商 查看全部 紫金矿业集团股份有限公司 西藏矿业发展股份有限公司 江西赣锋锂业股份有限公司 产业链上游说明 在上游原料矿产方面，锂矿是半固态电池最重要的矿产资源，行业毛利率在20%-35%；在原材料方面，正负极材料与传统液态锂电池相似，半固态电池与传统液态电池的正极材料相似，主要有三元正极材料、具有尖晶石结构的锰酸锂材料和具有橄榄石结构的磷酸铁锂材料。在半固态电池专利中，清陶能源、卫蓝新能源、国轩高科、锋锂能源、蔚来汽车的专利中均使用三元正极材料，而国轩高科的专利中使用高镍三元正极材料；半固态电池负极材料主要分为金属锂负极、碳基负极和氧化物负极三种类型，负极的发展路径主要为石墨、硅碳、硅氧，最终到高容量、低电位的金属锂；固态电解质是原材料中的核心部分，半固态电池电芯中固态电解质和液态电解质均存在，目前，半固态电池电芯主要使用的固态电解质是氧化物电解质，硫化物电解质在半固态电池技术路线中发展空间相对有限，因为电极中液体会破坏硫化物材料结构，进而影响电池性能；氧化物电解质相对性能较均衡，而其他电解质性能短板较为明显，在电解质设计方面，兼顾力学性能、离子电导率和电化学窗口的聚合物/无机物复合型固态电解质材料是未来的方向；固态电池对于隔膜产业的冲击是巨大的，半固态电池因为 上 产业链上游 同时存在液态电解质与固态电解质，要求隔膜的孔径更大和强度更高；凝胶聚合物电解质膜（GPE）是用于半固态电池的隔膜，凝胶态是聚合物类隔膜在吸收液体电解质时形成的具有稳定结构的电解质，此时电解液在三维结构中充满，提供锂离子的迁移通道，不仅解决了液态电解质易燃易爆的安全问题，也提高了固态电池的离子电导率。从半固态电池发展到全固态电池后，隔膜产业将完全被取代；在机械设备方面，目前已基本实现国产化，行业毛利率在30%-35% 品牌端 半固态电池制造商 中游厂商 SolidPower 查看全部 三星（中国）投资有限公司 松下电器（中国）有限公司 产业链中游说明 中游固态电池制造商主要分为三个体系，分别为氧化物、硫化物和聚合物固态电池体系，其中氧化物是半固态电池的主流路线。全球多家电池制造厂商已宣布正在参与半固态电池研发，并设立确定可实现的研发目标，在氧化物固态电池体系中，代表企业包括辉能科技、QuantumS