固态电池具备高能量密度和高安全性等优势,未来应用场景广阔。固态电池与液态电池的本质区别在于电解质的形态,全固态电池具备高能量密度、高安全性等优势,当前半固态电池已导入无人机和消费电子产品,全固态电池预计2027年开始小批量装车,2030年后规模化应用于储能领域,低空经济和人形机器人也有望打开应用空间。
固态电池技术发展和应用预计将呈现梯次渗透趋势。目前主要进入量产的是半固态电池:引入固态电解质,但仍保留少量电解液,正负极仍为三元+石墨/硅负极,并采用负极预锂化等技术提高能量密度;第一代全固态电池预计于2025-2027年量产,能量密度200-300Wh/kg(采用全固态电解质):用固态电解质逐步至完全取代电解液,并采用高镍三元正极和石墨或硅碳负极。第二代固态电池预计2027-2030年量产,能量密度400Wh/kg(导入高容量硅碳负极):将逐渐减薄固态电解质的厚度,并采用高镍三元正极与高容量硅碳负极。第三代固态电池预计2030年后量产,能量密度超过500Wh/kg(导入金属锂负极、复合电解质及高容量正极材料):重点攻关金属锂负极,逐步向复合电解质(主体电解质+补充电解质)、高电压高比容量正极(高镍、富锂、硫等)发展。
固态电解质是固态电池的核心,可分为氧化物、硫化物、聚合物、卤化物四种技术路线,其中硫化物凭借电导率最高、兼具加工性能成为目前的国际主流路线。
国内液态电池技术显著领先海外,海外加速布局固态电池,试图弯道超车,2023-2024年频繁宣传全固态小批量产计划;我国政策层面积极推进固态电池产业化。为保持我国新能源产业竞争力,国家多部门重点支持固态电池,目标2027年实现千量上车计划。国内电池厂在全固态电池领域的发展规划总体呈现稳步推进态势,多数企业计划在2027-2028年实现小批量装车或量产目标。国内整车厂在固态电池方向加快布局,技术路线虽较为多元,但整体仍以硫化物为主流,部分企业兼顾聚合物方案,预计将在2027年前后实现小批量上车。
全固态电池干法工艺为主线,打开设备全新需求空间。前段、中段、后段均有变化:(1)前段变化最大,主要在于电解质膜和极片制作工艺上,全固态电池干法工艺增加了干法混合、干法涂布环节实现固态电解质膜制备,不再需要使用溶剂,也不存在烘干环节;全固态电池湿法工艺仍然保留了利用溶剂制备电解质与粘结剂溶液后涂布蒸干制备电解质膜的工序。(2)中段电芯装配环节:全固态电池采用“叠片+极片胶框印刷+等静压技术”取代传统的液态电池卷绕工艺,并删减了注液工序;(3)后段化成分容环节:从液态电池化成分容转向全固态电池所需的高压化成分容。
本土重点设备公司:(1)先导智能:率先打通整线设备,中试线级别整线已量产。(2)赢合科技:深度布局前道设备,已向龙头出货中试设备。(3)曼恩斯特:完成干法+湿法设备双线布局,已在多家客户端验证。(4)纳科诺尔:辊压设备先发优势显著,携手产业共同研发。(5)联赢激光:激光焊接龙头有望受益固态电池装配设备需求量提升;(6)华亚智能:子公司冠鸿智能布局辊压设备,携手客户推进中试;(7)利元亨:完成整线设备布局,硫化物路线整线交付广汽;(8)先惠技术:携手固态电池先发玩家,布局辊压机;(9)宏工科技:干法混料纤维化设备先发布局。
我们假设(1)固态电池行业2025年陆续完成中试,2026-2027年陆续小批量装车,2028-2029年形成规模化量产,全球固态电池产能有望从2024年的17GWh提升至2029年的190GWh,5年合计新增约173GWh。(2)当前中试阶段单GWh设备价值量在5-6亿元,后续随着规模化量产及设备节拍&良率提升有望降至2.5亿元/GWh。(3)海外中试进展2025年前快于国内,但随着我国固态电池政策陆续落地,我国固态电池产业化进度有望超过海外玩家。若假设2029年新增全固态电池产能80-100GWh,对应当年新增设备需求有望超200亿元。
投资建议:重点推荐固态电池设备整线供应商【先导智能】、激光焊接设备商【联赢激光】、化成分容设备商【杭可科技】,建议关注干/湿法电极设备商【赢合科技】、干法电极&模组PACK【先惠技术】、整线供应商【利元亨】、干法电极设备商【曼恩斯特】、干法辊压机【纳科诺尔】、干法电极设备商【华亚智能】等。
风险提示:下游扩产不及预期,技术进展不及预期。