2024年鋰電池行業(yè)專題包：鋰電新技術(shù)-無邊光景一時新

2024年鋰電池行業(yè)專題包：鋰電新技術(shù)_無邊光景一時新新型電池方向百花齊放固態(tài)電池方向上性能及安全性優(yōu)勢顯著方向一：高鎳NCM三元電池具備高克容量、高導電性、優(yōu)異鋰離子擴散性能等優(yōu)勢NCM正極材料高鎳化可有效提升鋰電池能量密度。在NCM三元體系中，鎳含量越高，克容量越高。高鎳NCM通常指NCM811型，表示每摩爾NCM材料含有0.8摩爾鎳0.1摩爾鈷0.1摩爾錳。通常NCM5系僅為170mAh/g左右，而NCM811克容量超200mAh/g，電量密度可提升約18%，電量密度提升可有效提升電池能量密度。除能量密度外，高鎳NCM具備電導率和鋰離子擴散性能等其他優(yōu)勢。電導率方面，NCM5系電導率僅為4.9×10-7Scm-1，而NCM811可做到1.7×10-5Scm-1；鋰離子擴散系數(shù)方面，5系僅處于10-10級，而811可做到10-8級。方向二：高壓中鎳三元電池具備能量密度、生產(chǎn)成本等優(yōu)勢高壓三元提升中鎳三元材料電壓平臺，進而提升電池能量密度。根據(jù)能量公式W=q×U（容量×電壓），容量和電壓可同時用于提升電池能量密度。通過提升中鎳NCM（如NCM622等）電壓平臺，致使正極材料在更高電壓下脫出更多鋰離子，實現(xiàn)高比容量和放電電壓，Ni5系、Ni6系電壓平臺從4.2V提升至4.35V可實現(xiàn)約15%能量密度提升。根據(jù)廈鎢新能定增問詢函，4.40V高電壓Ni6系當前能量密度已達735.15Wh/kg，接近Ni8系739.32Wh/kg能量密度水平。目前如4.45V等更高壓平臺也處于研發(fā)階段，實現(xiàn)后預計可將Ni6系能量密度提升至767.60Wh/kg。另外，根據(jù)廈鎢新能實際生產(chǎn)經(jīng)驗，高壓三元較高鎳三元具備一定安全性及成本優(yōu)勢等方面優(yōu)勢。方向三：磷酸錳鐵鋰多方面性能較磷酸鐵鋰更具優(yōu)勢磷酸錳鐵鋰屬磷酸鐵鋰與磷酸錳鋰混摻物，較磷酸鐵鋰具備多方面性能優(yōu)勢。磷酸錳鐵鋰正極材料通過混摻磷酸鐵鋰和磷酸錳鋰，從而獲得較磷酸鐵鋰更優(yōu)秀的電極電壓、能量密度和循環(huán)壽命。理論比容量方面，磷酸錳鐵鋰和磷酸鐵鋰均為170mAh/g左右，然而由于磷酸錳鐵鋰電壓平臺更高，電池能量密度可實現(xiàn)約10%提升。同時磷酸錳鐵鋰電池具備更好的電池壽命，循環(huán)次數(shù)可超過3000次，因此單次循環(huán)成本較磷酸鐵鋰更具優(yōu)勢。磷酸錳鐵鋰循環(huán)壽命、安全性、成本等方面較三元材料優(yōu)勢明顯。由于磷酸錳鐵鋰和磷酸鐵鋰材料具有相同的橄欖石結(jié)構(gòu)，其在充放電過程中晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，極難出現(xiàn)結(jié)構(gòu)崩塌，而NCM三元采用層狀結(jié)構(gòu)，因此安全性和成本均弱于磷酸錳鐵鋰。方向四：固態(tài)電池較傳統(tǒng)鋰離子電池具備安全性及能量密度優(yōu)勢固態(tài)電池主要由固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)電解液，同時起到隔膜的作用。傳統(tǒng)鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成，其中隔膜的作用是將正負極分開防止兩極直接接觸而損失能量。固態(tài)電池由于使用固態(tài)電解質(zhì)替代液體電解液，正負極活性物質(zhì)無法直接接觸，因此同時起到隔膜的作用。固態(tài)電池裝車加速，國內(nèi)主流車企預計2028年前完成量產(chǎn)目前國產(chǎn)新能源車企已實現(xiàn)半固態(tài)電池裝車。截止2023年底，東風汽車、賽力斯、蔚來均已實現(xiàn)半固態(tài)電池搭載并實現(xiàn)批量生產(chǎn)，2024-25年期間預計上汽智己和長安深藍也將陸續(xù)完成半固態(tài)電池應用。2026-2028年為國內(nèi)車企固態(tài)電池集中量產(chǎn)期。根據(jù)相關(guān)車企規(guī)劃，2026年期間比亞迪、廣汽昊鉑、東風汽車將實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)裝車，2027年長安新能源汽車將實現(xiàn)全固態(tài)電池逐步起量，2028年東風汽車規(guī)劃實現(xiàn)全固態(tài)車型量產(chǎn)上市。2026-28年有望成為國產(chǎn)新能源汽車全固態(tài)電池搭載集中上市窗口。2028-2030年或為海外車企固態(tài)電池放量窗口。根據(jù)海外車企規(guī)劃，26-30年期間，福特、豐田、現(xiàn)代、本田、日產(chǎn)、奔馳、寶馬等車企將先后實現(xiàn)全固態(tài)電池規(guī)模量產(chǎn)，28-30年期間量產(chǎn)規(guī)劃較多。整體來看，國內(nèi)車企將在2026年后首先支撐全固態(tài)電池覆蓋率起步，2028年后海外車企逐步加入有望推動覆蓋率快速提升。固態(tài)電池三大技術(shù)路線并存，氧化物路線穩(wěn)定性最佳固態(tài)電池三大技術(shù)路線，氧化物路線導電率穩(wěn)定性均優(yōu)固態(tài)電池根據(jù)電解質(zhì)類型可分為氧化物、硫化物、聚合物三大方向。氧化物固態(tài)電解質(zhì)離子電導率良好，且電化學、力學及熱穩(wěn)定性均優(yōu)于硫化物和聚合物固態(tài)電解質(zhì)，因此更適合電動飛行等高安全要求應用場景。全固態(tài)電池量產(chǎn)難點仍然較多，24-25年半固態(tài)有望率先放量全固態(tài)電池量產(chǎn)仍存在固固界面接觸不良、生產(chǎn)成本過高等難點。由于固態(tài)電解質(zhì)特性，電解質(zhì)與正負極材料間接觸（固固界面）會產(chǎn)生較大阻抗、穩(wěn)定性差等問題，由此造成電池電量和循環(huán)壽命衰減。該問題目前仍為行業(yè)難點，解決需花較多時間。另外，由于全固態(tài)電池產(chǎn)線與現(xiàn)有液態(tài)電池產(chǎn)線幾乎無法兼容，直接投資全固態(tài)電池成本過高問題無法解決，因此需要半固態(tài)技術(shù)過度來有效降低投資門檻。預計24年將有超5款半固態(tài)車型問世，24-25年半固態(tài)有望率先放量。2023年12月，搭載150kWh半固態(tài)電池版蔚來ET7上路測試。24年3月，上汽智己L6全球首次搭載量產(chǎn)半固態(tài)電池問世，電池容量達130kWh，目前智己L6即將發(fā)售。根據(jù)GGII資訊，2024年預計國內(nèi)搭載半固態(tài)電池上市銷售車型將超過5款，半固態(tài)電池有望率先實現(xiàn)搭載并放量。投資分析固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈梳理，正負極材料及上游鋯原料環(huán)節(jié)空間廣闊固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與液態(tài)電池類似，關(guān)注上游鋯源環(huán)節(jié)及正、負極材料迭代。固態(tài)電池實現(xiàn)對液態(tài)電池替換的過程中，現(xiàn)有三元高鎳正極材料可繼續(xù)沿用，或通過單晶化、氧化物包覆、金屬摻雜等方式進行優(yōu)化，長期看有向超高鎳、富鋰錳基、高壓尖晶