头豹词条报告系列：全固态电池

Leadleo.com 客服电话：400-072-5588 全固态电池头豹词条报告系列 叶 叶豫莲 2023-07-20未经平台授权，禁止转载版权有问题？点此投诉 制造业/电气机械和器材制造业/电池制造/锂离子电池制造 工业制品/工业制造 行业： 行业定义 全固态电池是锂电池的一种细分，其电池的电解质和电极… 行业分类 全固态电池可以根据不同的分类标准进行划分。以下将选… 行业特征 全固态电池的准入门槛较高，用户群体众多，竞争相对较… 发展历程 全固态电池行业 目前已达到3个阶段 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 行业规模 全固态电池在2021年之前出货量几乎为0，在2021年后… 数据图表 政策梳理 全固态电池行业相关政策5篇 竞争格局 全球全固态电池技术研发主要集中在中、美、欧、日、韩… 数据图表 摘要全固态电池的发展，主要在最近的二十年，这个阶段是全固态电池高速发展的时期。上游的原材料矿产企业及电解质生产企业在进行这原料的创新，从液态电解质到固态电解质的转变；中游产业目前在半固态电池的生产上已经逐渐成熟，但在全固态电池上还有所欠缺，需要继续研究，下游新能源汽车产业以及其他相关产业对于固态电池的需求在持续增长，一旦批量化生产，其产业规模将迅速扩大，远超目前市场规模，暂时不需要担心生产过量。目前，生产全固态电池的主要由几家大型企业及其他规模较小的企业构成，卫蓝能源，清陶科技，辉能科技这三家企业为研发生产主力，全固态电池的研发也在稳步前行，相信在不久的将来，全固态电池会给新能源电池产业带来翻天覆地的变化。 全固态电池行业定义[1] 全固态电池是锂电池的一种细分，其电池的电解质和电极材料全部由固态材料构成，而非传统电池中常见的液态或者凝胶电解质。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。[2] [1]1：武佳雄；中邮证券 [2]1：武佳雄；周静颖 全固态电池行业分类[3] 全固态电池可以根据不同的分类标准进行划分。以下将选取固态电解质的化学组成作为划分依据，进行划分，并描述各分类的特征和差异。[4] 根据固态电解质的化学组成进行划分，可分为聚合物型，无机型和复合型。 聚合物型 聚合物固态电解质(SPE)由聚合物基体和锂盐构成，具有黏弹性好、机械加工性能优等特点。聚环氧乙烷基(PEO)-锂盐体系为聚合物固态电解质的代表，但传统的PEO离子电导率差，目前提高机体离子电导率常用加入阴离子较大的锂盐或在基体内引入无机填料，增加锂离子传输通道，提高电导率和离子迁移数，同时提高力学性能、吸附基体中痕量杂质(如水分)。 全固态电池分类 无机型 无机固态电解质是一种安全、无毒、环保的无机电解质，它具有热稳定性和优良的化学稳定性，可以用来输送电能、抑制交流电流的变化、调节电解液的pH值、用作催化剂和氧化剂等。无机固态电解质包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫化钠、硫化钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化镁等。 复合型 复合固态电解质(CSSEs)主要是以氧化物、硫化物等为代表的无机固态电解质和以聚氧化乙烯等聚合物为代表的有机固态电解质两者的结合，利用路易斯酸碱相互作用，增加链段运动能力，协同提升界面离子传输。 [3]1：刘鲁静;李泓；徐晓雄 [4]1：刘鲁静 全固态电池行业特征[5] 1进入门槛高 全固态电池的生产技术要求高，所需资金投资量大，并且需要有对于市场的敏锐洞察力。 全固态电池的生产涉及到化学，物理，材料等多个领域的知识，需要有完备的专业知识体系，电池还需要严格的质量控制及安全管理，需要一定的管理和技术实力。同时，全固态电池生产需要建立实验室和生产线，购买大量的设备和原材料，研发和生产成本巨大，资金投入不可少。所以全固态电池行业的准入门槛较高。 2发展前景好 全固态电池是当今电池发展的主要方向之一，市场前景良好。 全固态电池有望成为新一代高性能锂电池候选者。全固态电池能够弥补传统液体锂电池的缺陷。传统液态锂离子电池的安全性有上限。有机易燃电解液在剧烈的撞击等条件下会引起一定的安全隐患，且液态电池隔膜的耐热极限约为160度，超过此温度后聚合物会转化为流动态，导致正负极直接短路。另外，当前液态锂电池的材料体系逐渐达到上限。当前液态锂电池能量密度上限约为350Wh/kg，目前基于氧化物正极与石墨负极的传统锂离子电池的能量密度越来越接近其理论上限。然而，固态电池尤其是全固态电池，可以搭配高比能材料，大幅减重，能量密度提升，能量密度有望达到500Wh/kg甚至更高。在安全性方面，固态电池具有高强度、高电化学稳定性以及高燃点。并且在工信部装备工业司对《中国制造2025》明确提出了“建立和健全富锂层氧化物正极材料/硅基合金体系锂离子电池、全固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等下一代锂离子动力电池和新体系动力电池的产业链”。 3利润成本高 全固态电池的生产成本较高，且产品合格率较低，单位产品成本高。 当前，全固态电池的成本高于传统锂离子电池，且产品良率较低。根据《EnergyTechnology》发布文章数据，在使用金属锂负极之前，以硫化物作为电解质、以石墨作为负极的固态电池成本为158.8$KWh-1，使用石墨负极的传统锂电池总成本为118.7$KWh-1。 [5]1：信达证券 全固态电池的准入门槛较高，用户群体众多，竞争相对较少，利润成本较低，行业周期较长，供给水平目前不高，但是由于全固态电池的特性，发展前景较好，政府政策也很支持其发展。 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，法国最大的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，苹果公司开始布局固态电池应用研发。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。2015年，德国博世公司收购美国SEEO公司，开始布局聚合物固态电解质的固态电池研发。2015年，戴森公司收购Sakti3，并宣布10亿美元批量生产固态电池计划。2016年，三星SDI加速固态电池研发，预计2-3年达到成熟水平。 此阶段各国开始研发制造固态电池，并有部分企业开始大量投资进行固态电池的研发生产。 高速发展期2017~2023 2017年，锂电池发明人JohnGoodenough提出玻璃状介质技术，为固态电池商业化量产做准备。 2017年，日本立本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生产线构造。2022年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，标志着固态电池在寿命和充电速度上的飞跃。 此阶段，样本制造测试开始，并有许多企业为批量化生产作准备，也有许多技术上的创新发展，为商 业化发展作准备。 全固态电池发展历程[6] 萌芽期1972~1999 1972年，SCROSATI首次报道了一种采用LiI为电解质的固态锂离子。1983年，日本东芝发布可实用 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。 在这个阶段，全固态电池发展缓慢，主要是对于固态电解质的研究，并没有运用到电池上。 全固态电池当前仍处于起步阶段，产业化还需要时间。半固态电池先行，2023年开始小批量装车发布，全固态电池在部分发展前沿国家，已经实现技术的全面掌握，预计在2030年之后实现商业化，预计在中国固态电池市场空间将达到200亿元，量产需要5-10年时间。 [6]1：李泓；徐晓雄 全固态电池产业链分析[7] 全固态电池产业链结构简单清晰，上游产业主要是矿产，原材料与设备的开采与制造，中游产业为全固态电池的制造，下游产业为全固态电池的应用领域。 上游产业的发展主要在于从供给传统液态电池的原料转变至供给固态电池原料，在隔膜和电解质的供给上有着极大的差异，对于当前产业的发展是极大的调整。中游产业主要分成两种不同电解质材料应用的差别，其中氧化物为主流电解质材料，但是部分资产雄厚的企业会选择成本更高的硫化物作为电解质原料。下游产业主要是新能源汽车以及部分对于电池要求较高的医疗产业。上游生产全固态电解质的厂商议价能力较强，生产传统的正负极材料的厂商议价能力较差，下游企业的需求量大，中游企业供给不足，所以中游企业对下游企业议价能力较 强。 生产制造端 矿产，原材料与设备 上游厂商 查看全部 江西赣锋锂业集团股份有限公司 西藏矿业发展股份有限公司 赣州寒锐新能源科技有限公司 产业链上游说明 在上游原料矿产方面，锂矿是固态电池最重要的矿产资源，行业毛利率在20%-35%；钴矿对于电池的生产也有着重大影响，钴主要靠从刚果进口，且近年来，钴矿价格持续走高。在原材料方面，正负极材料与传统液态锂电池相似，固态电解质是原材料中的核心部分，在全固态电池的生产中，有机溶剂将被替代；聚合物电解质仍需要新型锂盐做溶质。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%。总体来看，上游生产正负极材料的厂商对于中游企业的议价能力较弱，但是上游生产固态电解质的厂商对于中游企业议价能力较强。 上 中 产业链上游 产业链中游 品牌端 固态电池制造商 中游厂商 厦门ＴＤＫ有限公司 广汽丰田汽车有限公司 查看全部 清陶（昆山）能源发展股份有限公司 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，其中氧化物是固态电池的主流路线。目前，中游市场规模暂时不大，但是增速极快，不久，其市场规模将达到千亿级需求。全球多家电池制造厂商已宣布正在参与固态电池研发，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、QuantumScape。中国多家电池厂商与车企合作布局固态电池，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。中游产业处于稳步发展中，多家企业积极投资生产。 渠道端及终端客户 应用领域 渠道端 北京现代汽车有限公司 长城汽车股份有限公司 查看全部 广州汽车工业集团有限公司 产业链下游说明 在半固态电池下游应用领域方面，新能源汽车为主要的市场，预计2030年乘用车固态电池规模将达到1,948.7百万美元；此外，根据固态电池的安全优势，应用于对成本敏感度较小的微电池领域，如植入式医疗设备、无线传感器等，随后逐渐向高端消费电池渗透；在电化学储能方面，目前锂电池占电化学储能比重达80%，随着固态电池发展，在下游储能市场发展空间潜力是巨大的。总体来看，下游产业市场需求量大，应用领域广泛，所需产品技术要求水平高，对于中游的议价能力较差。 下 产业链下游 [7]1：https://baijiahao.b… 2：https://baijiahao.b… 3：远瞻智库 全固态电池行业规模[8] 全固态电池在2021年之前出货量几乎为0，在2021年后半