半固態(tài)電池：向理想更近一步

2投資要點(diǎn)：半固態(tài)電池，向理想更近一步核心觀點(diǎn)：全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)日，半固態(tài)電池寸積跬步，兼具固態(tài)、液態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)下仍面臨電導(dǎo)率（倍率性能）、界面（循環(huán)壽命）和成本問(wèn)題，發(fā)展方向上來(lái)看，（半）固態(tài)電池核心仍是電解質(zhì)，對(duì)于核心問(wèn)題有較好解決的均有放量潛質(zhì)，推薦關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)及鋰鹽、高性能正負(fù)極等。半固態(tài)電池有望實(shí)現(xiàn)高能量密度+高安全性。能量密度：目前主流三元液態(tài)電池一定安全性下已接近能量密度上限，當(dāng)前半固態(tài)電池能量密度已達(dá)到360wh/kg，后續(xù)將繼續(xù)突破。安全性：半固態(tài)電池電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為5%-10%，固態(tài)電解質(zhì)的不易燃、零揮發(fā)，顯著提升了電池的熱穩(wěn)定性。當(dāng)下仍面臨電導(dǎo)率（倍率性能）、界面（循環(huán)壽命）和成本問(wèn)題，發(fā)展方向上來(lái)看，（半）固態(tài)電池核心仍是電解質(zhì)，現(xiàn)階段多是聚合物+氧化物等，基于主流固態(tài)電解質(zhì)性能出發(fā)，后續(xù)為了綜合性能大概率延續(xù)復(fù)合體系的路徑，同時(shí)添加新型鋰鹽等，為了提升能量密度大概率要使用高性能正負(fù)極比如超高鎳、富鋰錳基、鋰金屬負(fù)極等，同時(shí)輔以外部加壓、電解質(zhì)厚度平衡等工藝優(yōu)化才可實(shí)現(xiàn)較好的性能。但就（半）固態(tài)產(chǎn)品而言性能是前提，成本是能否放量的基礎(chǔ)，或先在成本容忍度高的領(lǐng)域應(yīng)用，在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用大概率要平衡一部分性能和成本，空間上看，預(yù)計(jì)2030年固態(tài)電池滲透率6%，需求合計(jì)約300GWh，未來(lái)幾年將迎來(lái)較快放量。產(chǎn)業(yè)進(jìn)展上看，寧德時(shí)代、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等均有普遍進(jìn)展，國(guó)內(nèi)路徑主要是氧化物和聚合物，海外LGC等以硫化物路徑為主，目前主流供應(yīng)商已經(jīng)有在車型上搭載應(yīng)用的預(yù)期，預(yù)計(jì)后續(xù)是產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的主力軍，其新產(chǎn)品的發(fā)布和推進(jìn)將引發(fā)行業(yè)變化。投資建議：對(duì)于核心問(wèn)題有較好解決的均有放量潛質(zhì)，推薦關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)及鋰鹽、高性能正負(fù)極等。3目錄半固態(tài)電池寸積跬步，向理想更進(jìn)一步能量密度提升方向：高性能正負(fù)極，多方面優(yōu)化倍率性能優(yōu)化方向：硫化物、鹵化物摻雜+電解質(zhì)減薄循環(huán)壽命優(yōu)化方向：聚合物骨架+外壓安全性優(yōu)化方向：正極載量和電解質(zhì)厚度是關(guān)鍵體系的優(yōu)化方向：復(fù)合體系是基礎(chǔ)工藝：前段工序相同，后段增加加壓或燒結(jié)成本及空間：成本仍需努力，預(yù)計(jì)2030年300GWh需求產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展：百花齊放行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告半固態(tài)電池寸積跬步，向理想更進(jìn)一步固態(tài)電池兼顧安全和性能，是理想電池形態(tài)“固態(tài)電池”涵蓋了一系列寬泛的概念（以電池內(nèi)部的液相占比大致區(qū)分）：準(zhǔn)固態(tài)電池、半固態(tài)電池、固態(tài)電池和全固態(tài)電池等。固態(tài)電池研究者一般認(rèn)為，固態(tài)電池的能量密度更高、安全性更強(qiáng)。我們從部分公開(kāi)了電池單體能量密度的企業(yè)信息出發(fā)直接比較，固態(tài)電池確實(shí)可以在一定程度上具備較高質(zhì)量能量密度。圖：固態(tài)電池兼顧安全和性能圖：固態(tài)電池包括準(zhǔn)固態(tài)電池、半固態(tài)電池、固態(tài)電池和全固態(tài)電池等：億緯，孚能，衛(wèi)藍(lán)，清陶，SES，中信建投：ApproachingPracticallyAccessibleSolid-StateBatteries:Stability

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to

SolidElectrolytes

and

Interfaces，中信建投企業(yè)類型性能安全性億緯鋰能圓柱液態(tài)285Wh/kg中孚能科技軟包液相330Wh/kg中衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)360Wh/kg優(yōu)清陶能源固態(tài)368Wh/kg優(yōu)SES軟包液態(tài)鋰金屬電池，含固體涂層417Wh/kg中5向固態(tài)化過(guò)程核心在電解質(zhì)，多方面性能問(wèn)題仍待解決，半固態(tài)電池寸積跬步固體電解質(zhì)和電解液一樣，都應(yīng)考慮離子導(dǎo)通、電子絕緣、和電極的物理接觸良好、抗正極氧化、抗負(fù)極還原（對(duì)高能量密度電池來(lái)說(shuō)對(duì)鋰金屬的穩(wěn)定性非常重要）、電化學(xué)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定、空氣穩(wěn)定、機(jī)械穩(wěn)定、各個(gè)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)溫度特性好等性能需求，以及綜合成本低廉的規(guī)模推廣需求。各類固體電解質(zhì)的性能表現(xiàn)各有所長(zhǎng)，但是任何單一固體電解質(zhì)均無(wú)法取得令人滿意的綜合性能。整體看硫化物電導(dǎo)率可媲美液態(tài)電解液但穩(wěn)定性較差，氧化物熱穩(wěn)定性較好但抗還原能力、物理性較弱，聚合物抗還原性較好且物理接觸較好但電導(dǎo)率較弱。固體電解質(zhì)材料開(kāi)發(fā)，固體電解質(zhì)和電解液協(xié)同應(yīng)用至關(guān)重要，是非常系統(tǒng)的工作，單一或復(fù)合電解質(zhì)可優(yōu)化的空間較大，半固態(tài)電池寸積跬步。圖：固態(tài)電解質(zhì)目前難兼顧穩(wěn)定、強(qiáng)韌、高導(dǎo)鋰能力6：知網(wǎng)，中信建投體系 導(dǎo)鋰機(jī)制 材料 導(dǎo)鋰能力 熱穩(wěn)定性 抗還原性 抗氧化性 空氣穩(wěn)定性

電極物理接

電化學(xué)穩(wěn)定

機(jī)械穩(wěn)定性觸能力 性對(duì)應(yīng)電池性能 倍率性能 安全性 負(fù)極兼容 正極兼容 合成難度等 循環(huán)性等 合成難度等 安全性等傳統(tǒng)電解液 6F，LifSI等鋰離子通常在聚合物 PEO、PS、PC、聚合物 的無(wú)定形區(qū)域進(jìn)行遷 PVDF等移512324 41323233 32氧化物 NASICON（LATP）鋰離子在以陰離子為 石榴石（LLZO）硫化物 框架的晶格間躍遷 LISICON（LGPS）鹵化物 LiAX4（Li2ZrCl6）335514 4114 43 3 33443223121333 342 2 2半固態(tài)當(dāng)下典型的工藝是原位聚合，可以兼顧固液優(yōu)點(diǎn)凝聚態(tài)電解質(zhì)即加入少量電解液使電極材料和電解質(zhì)間保持良好的界面接觸，再利用化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行原位聚合，使液體電解質(zhì)部分或全部轉(zhuǎn)化為固體電解質(zhì)的方式，解決部分界面問(wèn)題（主要是循環(huán)性能），在電池體系設(shè)計(jì)上更易實(shí)現(xiàn)性能、成本兼顧。圖：凝聚態(tài)的基本原理和效果示意：High

Polymerization

Conversionand

Stable

High-Voltage

Chemistry

Underpinning

an

In

Situ

Formed

SolidElectrolyte，中信建投7理論上，半固態(tài)或兼?zhèn)涔虘B(tài)電解質(zhì)和電解液優(yōu)點(diǎn)就電芯能量密度而言，目前主流三元液態(tài)電池達(dá)到200-300wh/kg，已接近能量密度上限，而衛(wèi)藍(lán)新能源、國(guó)軒高科的半固態(tài)（凝聚態(tài)）電池已達(dá)到360wh/kg，初步顯露優(yōu)勢(shì)。安全性方面，半固態(tài)（凝聚態(tài)）電池電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為5%-10%，固態(tài)電解質(zhì)的不易燃、零揮發(fā)，顯著提升了電池的熱穩(wěn)定性。圖：當(dāng)前半固態(tài)（凝聚態(tài)）電池已較液態(tài)電池顯露能量?jī)?yōu)勢(shì)圖：半固態(tài)電池?zé)岱€(wěn)定性強(qiáng)，工作溫度更高400350300250200150100500主流液態(tài)電池主流液態(tài)電池上限現(xiàn)有凝聚態(tài)電池：知網(wǎng)，中信建投：知網(wǎng)，《硫化物全固態(tài)電池的研究及應(yīng)用》，中信建投8優(yōu)化方向：復(fù)合電解質(zhì)，新型鋰鹽，高性能正負(fù)極，隔膜涂覆，多方面優(yōu)化9環(huán)節(jié)年份2017以前2018-20212022-20232024-20252026+正極層狀氧化物中鎳三元應(yīng)用高鎳三元8系（容量↑能量密度↑）逐步應(yīng)用8系成熟，9系和高電壓逐步應(yīng)用，23年全球或40萬(wàn)噸高鎳三元9系成熟，高電壓或逐步成熟，高性能三元長(zhǎng)期份額全球30%-橄欖石磷酸鹽磷酸鐵鋰應(yīng)用磷酸鐵鋰優(yōu)化（壓實(shí)密度↑能量密度↑；壽命↑）磷酸鐵錳鋰逐步應(yīng)用（對(duì)鋰電壓↑能量密度↑），23年萬(wàn)噸級(jí)別磷酸鐵錳鋰成熟，長(zhǎng)期份額全球20%以上-其他---尖晶石鎳錳酸鋰、富鋰錳基正極有開(kāi)始應(yīng)用可能持續(xù)關(guān)注新體系性能成本進(jìn)展人造/天然石墨人造石墨為主人造石墨為主，天然石墨部分回潮（成本↓）人造石墨為主，天然石墨部分回潮（成本↓）--負(fù)極硅碳/硅氧化物碳-低硅含量（5%以內(nèi)，容量↑能量密度↑）逐步應(yīng)用滲透率提升，硅含量增加（5%-10%），23年全球或4萬(wàn)噸高硅含量（10%以上）逐步成熟，長(zhǎng)期份額全球10%以上-其他---鋰金屬逐步取得進(jìn)展關(guān)注鋰金屬負(fù)極電解質(zhì)體系電解液及添加劑6F和經(jīng)典體系6F和經(jīng)典體系LiFSI（倍率、溫度特性↑）逐步應(yīng)用，23年全球或5萬(wàn)噸LiFSI逐步成熟，多種新型鋰鹽和添加劑逐步應(yīng)用-固體電解質(zhì)-初步研發(fā)和應(yīng)用初步研發(fā)和應(yīng)用氧化物、聚合物、硫化物、鹵化物尚難定論，或復(fù)合電解質(zhì)+隔膜干法/濕法隔膜濕法隔膜為主濕法隔膜為主濕法隔膜在線涂覆，干法隔膜低成本儲(chǔ)能應(yīng)用在線涂覆成熟，涂覆材料多樣化（氧化鋁，勃姆石，芳綸，PVDF，PMMA，固體電解質(zhì)）-導(dǎo)電劑碳管-碳管初步研發(fā)和應(yīng)用（電導(dǎo)↑）碳管滲透率提升碳管成熟-工藝氧化物共燒，加外壓等（可提升循環(huán)、倍率）：知網(wǎng)，中信建投行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告能量密度優(yōu)化方向：高性能正負(fù)極，多方面優(yōu)化能量密度提升方向：高性能正負(fù)極，多方面優(yōu)化量產(chǎn)/接近量產(chǎn)的100Ah以上固態(tài)電池，質(zhì)量能量密度可實(shí)現(xiàn)性在300Wh/kg以上。在實(shí)驗(yàn)室水平，固態(tài)電池的能量密度可以更高。硫（載于碳管上）正極-LGPS-鋰鋁合金負(fù)極電池（標(biāo)準(zhǔn)2032紐扣電池，估算在0.3Ah級(jí)別）的質(zhì)量能量密度達(dá)到541Wh/kg。三元正極（包覆氧化鋰-氧化鋯納米層）-LPSCl固體電解質(zhì)-銀碳復(fù)合負(fù)極電池（0.6Ah軟包電池）的體積能量密度可達(dá)900Wh/L。圖：硫正極-LGPS-鋰鋁合金負(fù)極電池原理：知網(wǎng)，中信建投11能量密度提升方向：高性能正負(fù)極，多方面優(yōu)化電池的能量密度提升手段：提升電極面密度；提升正極中活性物質(zhì)的含量；提升正極容量密度；提升N/P；減薄電解質(zhì)厚度。充分減薄固體電解質(zhì)，則三元正極-鋰金屬電池的體積能量密度表現(xiàn)突出，硫正極-鋰金屬電池的質(zhì)量能量密度表現(xiàn)突出，鐵鋰正極的性能指標(biāo)變化幅度略小，能量密度也較低。圖：典型正極-鋰金屬-固體電解質(zhì)體系的能量密度提升手段：知網(wǎng)，中信建投12行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告倍率性能優(yōu)化方向：硫化物、鹵化物摻雜+電解質(zhì)減薄倍率性能優(yōu)化：對(duì)電池性能至關(guān)重要鋰電池的快充性能需要考慮電解質(zhì)的（體相、電解質(zhì)-電極界面）離子電導(dǎo)率，也需要考慮其他組元（比如鋰金屬負(fù)極）在較高倍率條件下可能存在的問(wèn)題。典型能量型液態(tài)鋰電的倍率性能在1-4C范圍，功率型液態(tài)鋰電的倍率性能高達(dá)幾十C。也有部分企業(yè)宣傳其超級(jí)快充液態(tài)鋰離子電池的倍率性能可以進(jìn)一步提升。固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率一般來(lái)說(shuō)低于電解液，電解質(zhì)-電極的界面阻抗也較高，這使得固態(tài)電池在倍率性能上不易和液態(tài)電池競(jìng)爭(zhēng)。優(yōu)化方向相對(duì)綜合，依托硫化物、鹵化物電解質(zhì)摻雜，結(jié)合減薄工藝等進(jìn)行提升。圖：鋰電高倍率高能量密度電池已經(jīng)普及14：知網(wǎng)，中信建投產(chǎn)品種類技術(shù)路線解釋主要產(chǎn)品類型電芯質(zhì)量能量密度倍率性能下游主要應(yīng)用領(lǐng)域BEV：

220～BEV：三元鋰電池正極材料為鎳鈷錳的鋰離子電池方形300Wh/kgHEV：

100～130Wh/kg1C～4CHEV：1C～50C乘用車磷酸鐵鋰電池正極材料為磷酸鐵鋰的鋰離子電池圓柱、方形165～200Wh/kg1C～4C乘用車、商用車、儲(chǔ)能系統(tǒng)倍率性能優(yōu)化：體系上看硫化物、鹵化物爭(zhēng)先離子電導(dǎo)率是決定電池倍率性能的重要指標(biāo)，固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率一般來(lái)說(shuō)低于電解液，電解質(zhì)-電極的界面阻抗也較高，這使得固態(tài)電池在倍率性能上不易和液態(tài)電池競(jìng)爭(zhēng)。面對(duì)快充困境，鹵化物潛力有待挖掘。研究者合成了Li2In1/3Sc1/3Cl4固體電解質(zhì)，該電解質(zhì)搭配鈷酸鋰或者高鎳正極、鋰銦合金負(fù)極后，在相對(duì)高的倍率（2-3C）條件下，還保留了較高的容量，這也體現(xiàn)了鹵化物體系的潛力。圖：鈷酸鋰或三元正極-Li2In1/3Sc1/3Cl4固體電解質(zhì)-鋰銦合金負(fù)極電池的倍率性能：Higharealcapacity,longcyclelife4Vceramic

all-solid-state

Li-ion

batteries

enabled

by

chloride

solidelectrolytes，中信建投15倍率性能優(yōu)化：減薄固態(tài)電解質(zhì)是較有效的方法固態(tài)電解質(zhì)厚度會(huì)顯著影響電池性能：固體電解質(zhì)厚膜不僅會(huì)降低固態(tài)電池的能量密度，而且還會(huì)顯著增加膜厚度方向的離子傳輸距離，從而產(chǎn)生較大的電壓極化和電池內(nèi)阻，從而降低倍率性能。對(duì)固態(tài)電解質(zhì)減薄將成為提升固體電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)、降低電子電導(dǎo)的有效手段。Quantumscape宣稱其單層固態(tài)電池在加外壓的條件下可以實(shí)現(xiàn)4C（實(shí)際約3C）快充，而且屬于無(wú)負(fù)極鋰金屬電池。圖：Quantumscape單層無(wú)負(fù)極鋰金屬電池的快充性能：Quantumscape，中信建投16倍率性能優(yōu)化：最新倍率性能實(shí)現(xiàn)室溫1C，高溫20C當(dāng)前最新研究顯著提升固態(tài)電解質(zhì)的倍率性能，實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)了室溫1C，且保持了電池容量：研究者設(shè)計(jì)了復(fù)合電解質(zhì)，對(duì)應(yīng)的高鎳三元正極（復(fù)合了約30%固體電解質(zhì)，所以容量有攤?。?復(fù)合硫化物電解質(zhì)-石墨薄層-鋰金屬負(fù)極電池樣品實(shí)現(xiàn)了室溫1C，55度下最高20C（電池大幅加外壓；到5C時(shí)容量衰減都不大）的倍率性能。且研究者合成的固體電解質(zhì)Li9.54Si1.74(P0.9Sb0.1)1.44S11.7Cl0.3

（稱LSPS）作為主體電解質(zhì)對(duì)應(yīng)正極的實(shí)際容量最高，超過(guò)前述LGPS等固體電解質(zhì)。固態(tài)電池倍率性能優(yōu)化未來(lái)可期。圖：不同固體電解質(zhì)對(duì)電池比容量的影響，LSPS中心電解質(zhì)對(duì)應(yīng)電池的性能：Adynamicstabilitydesignstrategyforlithiummetalsolidstate

batteries，中信建投17行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告循環(huán)壽命優(yōu)化方向：聚合物骨架+外壓循環(huán)壽命優(yōu)化方向：聚合物骨架+外壓19有研究者用靜電紡絲-滲透-熱壓工藝制備了聚偏氟乙烯-三氟乙烯-LPSCl固體電解質(zhì)膜，搭配LPSCl-鈮酸鋰包覆的高鎳三元正極、鋰銦合金負(fù)極制成電池并施加外壓。部分低正極載量樣品在1.61C倍率下體現(xiàn)了超過(guò)20000次的循環(huán)壽命（容量保持率70

以上）。圖：高鎳三元正極-三維骨架聚合物-連續(xù)相硫化物固體電解質(zhì)-鋰銦合金負(fù)極電池的性能和壽命：SuperLong-Cycling

All-Solid-State

Battery

with

Thin

Li6PS5Cl-Based

Electrolyte，中信建投行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告安全性優(yōu)化方向：正極載量和電解質(zhì)厚度是關(guān)鍵安全性能優(yōu)化：固態(tài)電解質(zhì)厚度成為關(guān)鍵21固體電解質(zhì)的安全性有較大程度提升，但仍存在安全隱患：固體電解質(zhì)的致密度并非百分之百，這使得外部環(huán)境加熱溫度較高時(shí)正極釋放的氧可以擴(kuò)散至負(fù)極；一定條件下固體電解質(zhì)中也會(huì)生長(zhǎng)鋰枝晶，可能觸發(fā)內(nèi)短路。固態(tài)電解質(zhì)厚度成為關(guān)鍵因素：在使用熱穩(wěn)定性較高的LLZO電解質(zhì)時(shí)，固體電解質(zhì)較厚、正極載量較低的情景下固態(tài)電池在經(jīng)歷外部加熱、短路、機(jī)械破壞等濫用時(shí)表現(xiàn)較好；但減薄電解質(zhì)、加厚電極的場(chǎng)景固態(tài)電池表現(xiàn)一般。圖：電解液體積分?jǐn)?shù)的增加會(huì)產(chǎn)生更多熱量圖：固態(tài)電解質(zhì)厚度降低會(huì)導(dǎo)致釋放熱量成比例增加：Aresolid-statebatteriessaferthan

lithium-ion

batteries?，中信建投行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告體系的優(yōu)化方向：復(fù)合體系是基礎(chǔ)體系上，有機(jī)物與無(wú)機(jī)物混合體系是必然方向倍率性能和循環(huán)性能的短板核心還是半固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)鋰能力弱，目前聚焦這兩個(gè)問(wèn)題解決方法的基礎(chǔ)是復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，結(jié)合工藝和正負(fù)極調(diào)整實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化，如PEO摻LLZTO優(yōu)化電導(dǎo)率，LATP隔膜涂層+包覆LITFSI的PEO，可以兼?zhèn)錂C(jī)械性能、電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性和電壓等優(yōu)勢(shì)。圖：聚合物+氧化物體系可以優(yōu)化倍率和循環(huán)性能圖：聚合物+氧化物體系可以優(yōu)化倍率和循環(huán)性能：知網(wǎng)，中信建投：知網(wǎng)，中信建投復(fù)合固態(tài)電電解質(zhì)降低聚合物結(jié)晶度，增加非晶區(qū)面積，增加鋰遷移引發(fā)Lewis酸堿效應(yīng)和滲流效應(yīng)，利于形成鋰傳輸路徑增加聚合物機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性23體系上，有機(jī)物與無(wú)機(jī)物混合體系是必然方向如有研究工作表明，在PEO中摻雜石榴石結(jié)構(gòu)的LLZTO鋰鑭鋯鈦氧固體電解質(zhì)（12.7%體積分?jǐn)?shù)），摻雜后導(dǎo)鋰活化能顯著降低；不同的LLZTO粒徑效果不同，40nm顆粒的效果最好。圖：摻雜少量納米LLZTO后PEO基電解質(zhì)的活化能變化，LLZTO尺寸對(duì)離子電導(dǎo)率的影響：知網(wǎng)，中信建投24體系上，有機(jī)物與無(wú)機(jī)物混合體系是必然方向有研究者以LATP為涂覆層，和聚乙烯隔膜復(fù)合，并在復(fù)合隔膜的孔隙中及外側(cè)填充/包覆摻雜LiTFSI的PEO，獲得復(fù)合固體電解質(zhì)。該固體電解質(zhì)和磷酸鐵鋰正極-鋰金屬負(fù)極組成固態(tài)電池后，60℃時(shí)以0.2C倍率循環(huán)200次，容量幾乎沒(méi)有衰減；而且在折疊、剪切等操作后，電池都非常安全。也有研究者以1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的LLZTO包覆正極，LLZTO高溫時(shí)作為補(bǔ)鋰劑，延遲正極層狀結(jié)構(gòu)的不可逆分解，抑制正極釋氧并提升安全性。圖：LATP-PE-PEO-LiFSI復(fù)合隔膜搭配鐵鋰、鋰金屬電池的性能和循環(huán)機(jī)理，LLZTO補(bǔ)鋰原理：知網(wǎng)，中信建投25與此同時(shí)，鋰鹽的選擇至關(guān)重要預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)間仍是固體電解質(zhì)和電解液協(xié)同應(yīng)用，部分體系即使全固態(tài)也需要加入鋰鹽，鋰鹽及添加劑的選擇至關(guān)重要，目前看較典型的三類鋰鹽各有優(yōu)劣，傳統(tǒng)液態(tài)電解液中電解質(zhì)以LiPF6為主，半固態(tài)中添加電解液預(yù)計(jì)以高濃度LiTFSI和LiFSI為主，核心考慮是滿足熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等要求。圖：鋰鹽性能得分圖（除標(biāo)注外得分越高越優(yōu)秀）圖：PEO基于磺酰亞胺類鋰鹽的固體電解質(zhì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的離子導(dǎo)電能力指標(biāo)LiPF6LiTFSILiFSI適配電壓＞5V＞5V＜4.5V電導(dǎo)率435熱穩(wěn)定性243化學(xué)穩(wěn)定性243循環(huán)壽命344低溫性能345合成難度（分越高越簡(jiǎn)單）522成本（分越高成本越低）533：知網(wǎng)，中信建投26行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告工藝：前段工序相同，后段增加加壓或燒結(jié)28圖：典型電池技術(shù)路線的工藝性對(duì)比對(duì)比分析典型鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池，固態(tài)電池和鋰空氣電池的生產(chǎn)工藝流程（概念有交叉但不失一般性）。從前段工序來(lái)看，固態(tài)電池的工藝和液態(tài)電池總體區(qū)別不大，但鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用、固體電解質(zhì)混料與包覆處理需要額外的工藝流程。從中、后段環(huán)節(jié)來(lái)看，固態(tài)電池需要加壓或燒結(jié)，不需要注液化成（固液混合電池則和常規(guī)液態(tài)電池類似仍然要注液化成）。Post-lithium-ionbatterycellproductionanditscompatibilitywithlithium-ioncellproduction

infrastructure，中信建投前段工序相同，后段增加加壓或燒結(jié)工藝上看，氧化物燒結(jié)，硫化物加壓，聚合物繞卷預(yù)計(jì)是必備的工藝有研究者歸納：氧化物需要燒結(jié)；硫化物需要加高壓且對(duì)氣氛很敏感；聚合物卷對(duì)卷工藝原理簡(jiǎn)單但也面臨容易短路等問(wèn)題。有研究者將固態(tài)電解質(zhì)的生產(chǎn)工藝分為濕法、干法兩條路徑，不同路徑各具優(yōu)勢(shì)。我們認(rèn)為，干法制取粉體比濕法生產(chǎn)料漿更便捷，濕法涂布后卷繞/疊片比干法燒結(jié)更利于規(guī)?；?；選擇聚合物-無(wú)機(jī)物復(fù)合，或者原位固態(tài)化的固體電解質(zhì)路線，最終成功規(guī)?；母怕矢?。圖：不同類型固體電解質(zhì)對(duì)應(yīng)固態(tài)電池的核心工藝：知網(wǎng)，中信建投29濕法制膜：效率高、接觸好濕法制膜工藝：利用極性溶劑、粘結(jié)劑和正極活性物質(zhì)或電解質(zhì)配成均勻溶液，再將溶劑蒸干得到電解質(zhì)膜。具有以下優(yōu)勢(shì)：效率高：極性溶劑的使用可以縮短正極活性材料或者電解質(zhì)的分散時(shí)間改善固固接觸：活性材料或電解質(zhì)溶液可以填充膜的空隙，緩解顆粒之間較差的固固接觸，有利于進(jìn)一步提高電極載量，提升電解質(zhì)的強(qiáng)度圖：利用溶液澆鑄法制備固態(tài)電解質(zhì)膜：高性能硫化物基全固態(tài)鋰電池設(shè)計(jì)：從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)用化，中信建投30干法制膜：成本低、產(chǎn)品薄干法制膜主要是利用粘結(jié)劑和活性材料或電解質(zhì)混合，通過(guò)輥壓等機(jī)械方法壓制成膜。其主要有以下優(yōu)點(diǎn)成本更低：不需要任何溶劑及溶劑蒸發(fā)等設(shè)備，因此可以進(jìn)一步降低成本；有利于更厚的電極、更薄的電解質(zhì)膜的生產(chǎn)：可以通過(guò)控制壓力等條件實(shí)現(xiàn)無(wú)裂紋、更厚、載量更高的電極膜及更薄的電解質(zhì)膜，從而進(jìn)一步提高電池的能量密度；保持硫化物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)完整：不需要采用有機(jī)溶劑，避免對(duì)硫化物電解質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞；粘結(jié)劑使用減少：干法制膜工藝可以顯著減少粘結(jié)劑的數(shù)量，從而減輕粘結(jié)劑對(duì)離子傳導(dǎo)的阻礙作用。圖：超薄Li5.4PS4.4Cl1.6電解質(zhì)膜制備示意圖：高性能硫化物基全固態(tài)鋰電池設(shè)計(jì)：從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)用化，中信建投31行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告成本及空間：成本仍需努力，預(yù)計(jì)2030年300GWH需求33圖：固態(tài)電池（SSB）鋰硫電池（LSB）鋰氧電池（LAB）成本測(cè)算固體電解質(zhì)的單位成本隨材料體系不同有所不同，用量不同也有帶來(lái)了巨大的成本區(qū)別；電極用量、處理工藝和電池制造、成組也有不確定性。根據(jù)報(bào)道硫化物固體電解質(zhì)對(duì)應(yīng)的固態(tài)電池成本更低。國(guó)內(nèi)部分廠商披露半固態(tài)電芯成本在3元/Wh左右。和現(xiàn)有的液態(tài)電池體系作對(duì)比，固態(tài)電池如試圖取得單位能量的成本優(yōu)勢(shì)，需要同時(shí)在固體電解質(zhì)降本減量、電極適配、電池制造等方面取得顯著進(jìn)展。Batterycostforecasting:areviewofmethodsandresultswithanoutlookto2050，中信建投成本仍需努力，電池設(shè)計(jì)仍不成熟，差異較大需求空間：預(yù)計(jì)2030年需求300GWh，滲透率6%，增速較快34SNE，中汽協(xié)，中信建投全球鋰電需求測(cè)算（考慮庫(kù)存等）單位2023E2024E2025E2030E全球車用鋰電需求GWh846115615214132（半）固態(tài)滲透率0%1%2%7%（半）固態(tài)需求GWh11230289全球小動(dòng)力鋰電需求GWh53648299（半）固態(tài)滲透率0%0%1%2%（半）固態(tài)需求GWh0012全球消費(fèi)鋰電需求GWh868994123（半）固態(tài)滲透率3%6%10%15%（半）固態(tài)需求GWh35918儲(chǔ)能鋰電需求GWh1612714111,042（半）固態(tài)滲透率0%0%0%1%（半）固態(tài)需求GWh00010全球鋰電需求合計(jì)GWh1,1461,5792,1085,396（半）固態(tài)滲透率合計(jì)0%1%2%6%（半）固態(tài)需求合計(jì)GWh31741320行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展：百花齊放36資料來(lái)源：各公司公告，中信建投，以公司披露信息為準(zhǔn)，僅供參考不作為任何形式投資建議廠商電解質(zhì)路線材料路線 進(jìn)展性能技術(shù)來(lái)源預(yù)計(jì)合作22年產(chǎn)能23年產(chǎn)能遠(yuǎn)期規(guī)劃清陶能源