電氣設(shè)備：固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路在何方

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路在何方固態(tài)電池是理論上高能量密度和高安全性能的最佳體系全固態(tài)電池：豐滿的理想VS骨感的現(xiàn)實論上高能量密論上高能量密度和高安全性能的最服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表1：鋰電池能量密度提升及材料體系變化方向資料來源：德勤，五礦證券研究所正極正極+電解液T3全燃燒全燃燒正極分解正極分解T2T1T1資料來源：eTransportation，何向明團隊，五礦證券研究所?現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系能量密度已經(jīng)接近電池材料利用安全極限，接近300Wh/kg?高比能材料體系下，鋰電池的熱失控強度和蔓延速度都顯著提升，帶來更嚴峻的安全挑戰(zhàn)。?電解液和隔膜為電池熱失控關(guān)鍵短板。5服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表3：鋰金屬負極與電解液的界面反應(yīng)，金屬鋰負極的鋰枝晶問題多次循環(huán)界面反應(yīng)導致鋰枝晶問題多次循環(huán)界面反應(yīng)導致鋰枝晶問題鋰負極鋰負極+電解液SE資料來源：材料人，物理化學學報，五礦證券研究所圖表4：固態(tài)電池應(yīng)用于鋰金屬負極的理論優(yōu)勢界面副反應(yīng)相對弱持續(xù)的界面反應(yīng)界面副反應(yīng)相對弱持續(xù)的界面反應(yīng)?電解液對鋰枝晶生長的低抑制能力限制了負極向?固態(tài)電池從本征出發(fā)，用固態(tài)電解質(zhì)替代電解液和隔膜：理論上可抑制、緩和熱失控、可抑制鋰枝晶生長，但固-固界面全固態(tài)電池：豐滿的理想VS骨感的現(xiàn)實服務(wù)實體創(chuàng)造價值聚合物氧化物硫化物聚合物氧化物硫化物率?離子電導率是電解質(zhì)的第一特性，硫化物資料來源：SolidStateRoadmap2035+，五礦證券研究所服務(wù)實體創(chuàng)造價值電解質(zhì)原料單耗（噸/噸）//////硫化鋰0.34遠期1資料來源：中國知網(wǎng)，wind，生意社，高工鋰電、CBC鋰電新能源、五礦證券研究所測算注：聚合物按PEO:LiPF6質(zhì)量比8:2，氧化物按Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，硫化物按Li5.5PS4.5Cl1.5測算，遠期硫化鋰按金屬鋰90萬元/噸測算89tttt8t圖表7：全固態(tài)電池成本測算(硫化物體系，遠期）資料來源：每日經(jīng)濟新聞、《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》、SMM研究所測算1）采用高鎳正極+金屬鋰負極測算，假設(shè)固態(tài)電解質(zhì)是碳酸鋰遠期12萬/噸測算；3)固態(tài)電解質(zhì)按照硫化物體系Li5.5PS4.5Cl1.5測算，假設(shè)價格在15萬元每噸。圖表8：全固態(tài)電池實現(xiàn)的關(guān)鍵點產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)業(yè)化車廠數(shù)次驗證車廠數(shù)次驗證?資料來源：清陶電池、五礦證券研究所全固態(tài)電池“固-固”的硬接觸造成了界面問題半固態(tài)電池：本質(zhì)是液態(tài)電池服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表9：三種技術(shù)路徑材料體系&性能變化液態(tài)半固態(tài)全固態(tài)液態(tài)半固態(tài)全固態(tài)復合隔膜高鎳三元/富鋰錳基等硅基金屬鋰資料來源：儲能頭條，五礦證券研究所全固態(tài)電池界面問題技術(shù)難度大，同時涉及干法電極等技術(shù)，短期難以解決。半固態(tài)含量同時引入固態(tài)電解質(zhì)，部分改善安全性，但也導致倍率氧化物+聚合物電解質(zhì)體系服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表10：國內(nèi)新能源車火災概率高于燃油車3資料來源：《動力電池熱失控抑制研究進展》、學術(shù)論文、五礦證券研究所資料來源：國家消防救援局、五礦證券研究所測算（部資料來源：《動力電池熱失控抑制研究進展》、學術(shù)論文、五礦證券研究所?從國內(nèi)火災的概率上看，2022年新能源車火災概率是萬分之3，高于燃油車的萬分之2。從危害性看，電池的著火速度等往往較快。?良好的電池體系控制可以降低起火率。自2012至2019年間全美車輛起火事件中，北美特斯拉每發(fā)生一次著火的行駛里程接近燃油車的9倍。?近年來，通過本征安全+主動被動的安全措施，液態(tài)電池在熱蔓延（擴散）環(huán)節(jié)進步明顯。服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表12：部分車企發(fā)布的電池資料來源：太平洋汽車、芝能汽車、智己汽車、五礦證券研究所圖表13：CATL無熱擴散技術(shù)的迭代創(chuàng)新資料來源：寧德時代、五礦證券研究所?熱蔓延控制技術(shù)迭代：從電芯層級的隔膜涂覆、泄壓閥設(shè)計，電池包層級的熱隔斷、主動熱管理，預警裝置等措施降低熱失控后的熱?寧德時代無熱擴散技術(shù)迭代至NP3.0。13服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表14：2024年《電動汽車用動力蓄電池安全要求征求意見稿》相比21年版本在安全性標準上進步較大2015.52015.52023.122026.12020.52021.1單個電池熱失控報警信號單個電池熱失控報警信號無可見煙氣進入成員艙要求電池包不起火、不爆炸且所有監(jiān)測點溫度均不高于60℃,結(jié)束試驗。資料來源：全國標準信息公共服務(wù)平臺、五礦證券研究所?相關(guān)國標處于征求意見階段，計劃26年1月強制實施。其要求新能源車熱擴散試驗后（針刺、加熱等）的電池包不著火不爆炸。?截止至2024年2月，國內(nèi)已有78%的企業(yè)已具備“不起火、不爆炸”技術(shù)儲備。14服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表15：LATP以及勃姆石涂覆可以提升電池熱性能圖表16：無EC的電解質(zhì)將10Ah高鎳811電芯的熱失控觸發(fā)溫度提高資料來源：《High-VoltageandHigh-SafetyPracticEthyleneCarbonate-FreeElectroT2溫度從193攝氏度提升至260℃資料來源：《ImprovingtheSafetyofHEDLIBsbyCo近發(fā)生熱失控）服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表17：半固態(tài)電池中LATP的使用在經(jīng)濟性和性能等上相比液態(tài)電池隔膜涂覆并不明顯占優(yōu)液態(tài)體系℃/0℃/0//資料來源：《High-VoltageandHigh-SafetyPracticalLithiumBatterieswithEthylene協(xié)會、SMM、藍科途、五礦證券研究所測算?相比液態(tài)電池勃姆石涂覆，LATP?半固態(tài)當前受制于良品率等因素成本較高，長期和勃姆石涂覆的液0404固態(tài)電池終端應(yīng)用現(xiàn)狀服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表18：全固態(tài)電池是長期方向之一////////好/資料來源：每日經(jīng)濟新聞、《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》、SMM、wind、芝能汽車、江西廣播電視臺、五礦證券研究所測算備注：1）標綠的是相比液態(tài)的劣勢，標紅的是優(yōu)勢，顏色深代表程度大。2）全固態(tài)硫化物體系按照Li5.5PS4.5Cl1.5+金屬鋰負極+高鎳正極；高鎳正極。3）*考慮實際良品率，未來半固態(tài)成本可能比理論的高；4）遠期是指完全大規(guī)?；?；5）體積能量密度是只考慮固態(tài)電解質(zhì)相比液態(tài)的變化，為粗算值。?全固態(tài)電池適合對安全性和能量密度需求大的領(lǐng)域，是對現(xiàn)有高能量密度體系的升級方案。其犧牲了少部分性能，用更高成本換取了本征高安全性，且能量密度上限更大。服務(wù)實體創(chuàng)造價值半全蔚來////通用、現(xiàn)代、吉利/////////賽力斯、深藍/////東風嵐圖/寶馬、江淮、大運等資料來源：EVtank，五礦證券研究所備：截止2024年6月的統(tǒng)計服務(wù)實體創(chuàng)造價值圖表20：車企端固態(tài)電池仍處于試驗階段，目前半固態(tài)較多圖表：固態(tài)電池2035E預計出貨約250Gwh上汽蔚來東風豐田寶馬用大眾上汽蔚來東風豐田寶馬用大眾第二代固態(tài)電池規(guī)模化裝車代固代固態(tài)電池在第二代固態(tài)電池規(guī)?；b車入使用入使用現(xiàn)量產(chǎn)發(fā)布固態(tài)電池技術(shù)，計劃實將實池代固態(tài)電搭載半固態(tài)追光上市池、尺寸減年大規(guī)模量產(chǎn)推出固態(tài)使用固態(tài)電之前量產(chǎn)品寶馬交付首品使用固態(tài)作遭遇拖延作遭遇拖延使用固態(tài)使用固態(tài)歷史規(guī)劃/進展最新進展最新規(guī)劃資料來源：上汽集團，東風汽車，蔚來，懂車帝，36氪，日刊新聞社，上海汽車報，澎湃新聞0半固態(tài)電池滲透率（右）資料來源：GGII、鑫欏資訊、五礦證券研究?消費市場：低空飛行場景對電池需求特征是“三高一快”，高能量密度、高安全性、高功率、快充性能優(yōu)（5C放電能力）。?新能源車：國內(nèi)規(guī)劃節(jié)奏快于海外，上車規(guī)劃以2027年為節(jié)點。我們認為半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化拐點在2026-2027年，全固態(tài)電池仍需更長的等待。20服務(wù)實體創(chuàng)造價值21全固態(tài)電池是對現(xiàn)有三元為代表的高能量密度體系的升級方案，在本征安全、提升能量密度的冗余度上更高，硫化物方向潛力大；但固態(tài)電解質(zhì)和電池制造的制約下，產(chǎn)業(yè)化拐點仍需等待。半固態(tài)電池是熱安全性的一種解決方案，本質(zhì)是液態(tài)電池，類似隔膜涂覆。其短期經(jīng)濟性和倍率性上相比液態(tài)體系的隔膜涂覆不占優(yōu)。當前液態(tài)電池體系在熱蔓延環(huán)節(jié)有改進，安全性提升明顯。下游應(yīng)用上，消費市場未來或?qū)⒂胁糠謶?yīng)用，半固態(tài)電池上車時間表以2027年作為節(jié)點，國內(nèi)節(jié)奏快于海外。22服務(wù)實體創(chuàng)造價值上游的碳酸鋰、鈦、鑭等原材料價格大幅走高，可能會限制固態(tài)/半固態(tài)電池的應(yīng)用進展技術(shù)變革風險，動力電池為技術(shù)驅(qū)動的行業(yè)，假設(shè)出現(xiàn)更具應(yīng)用潛力的方向，固態(tài)電池的研發(fā)和應(yīng)用會受到影響服務(wù)實體創(chuàng)造價值分析師聲明作者具有中國證券業(yè)協(xié)會授予的證券投資咨詢執(zhí)業(yè)資格，以勤勉的職業(yè)態(tài)度，獨立、客觀地出具本報告。作者保證i）本報告所采用的數(shù)據(jù)均來自合規(guī)渠道ii）本報告分析邏輯基于作者的職業(yè)理解，并清晰準確地反映了作者的研究觀點iii）本報告結(jié)論不受任何第三方的授意或影響iv）不存在任何利益沖突v）英文版翻譯若與中文版有所歧義，以中文版報告為準；特此聲明。投資建議的評級標準報告中投資建議所涉及的評級分為股票評級和行業(yè)評級（另有說明的除外）。評級標準為報告發(fā)布日后6到12個月內(nèi)的相對市場表現(xiàn)，也即：以報告發(fā)布日后的6到12個月內(nèi)的公司股價（或行業(yè)指數(shù)）相對同期相關(guān)證券市場代表性指數(shù)的漲跌幅作為基準。其中：A股市場以滬深300指數(shù)為基準；香港市場以恒生指數(shù)為基準；美國市場以納斯股票評級預期個股相對同期相關(guān)證券市場代表性指數(shù)的回報在20%及以上；預期個股相對同期相關(guān)證券市場代表性指數(shù)的回報預期個股相對同期相關(guān)證券市場代表性指數(shù)的回報預期個股相對同期相關(guān)證券市場代表性指數(shù)的回報在-10%及以下；對于個股未來6個月的市場表現(xiàn)與基準指數(shù)相比無明確觀點。行業(yè)評級看好預期行業(yè)整體回報高于基準指數(shù)整體水平10%以上；預期行業(yè)整體回報低于基準指數(shù)整體水平-10%以下。一般聲明五礦證券有限公司（以下簡稱“本公司”）具有中國證監(jiān)會批復的證券投資咨詢業(yè)務(wù)資格。本公司不會因接收人收到本報告即視其為客戶，本報告僅在相關(guān)法律許可的情況下發(fā)放，并僅為提供信息而發(fā)放，概不構(gòu)成任何廣告。本報告的版權(quán)僅為本公司所有，未經(jīng)本公司書面許可，任何機構(gòu)和個人不得以任何形式對本研究報告的任何部分以任何方式制作任何形式的翻版、復制或再次分發(fā)給任何其他人。如引用須聯(lián)絡(luò)五礦證券研究所獲得許可后，再注明出處為五礦證券研究所，且不得對本報告進行有悖原意的刪節(jié)和修改。在刊載或者轉(zhuǎn)發(fā)本證券研究報告或者摘要的同時，也應(yīng)注明本報告的發(fā)布人和發(fā)布日期及提示使用證券研究報告的風險。若未經(jīng)授權(quán)刊載或者轉(zhuǎn)發(fā)本報告的，本公司將保留向其追究法律責任的權(quán)利。若本公司以外的其他機構(gòu)（以下簡稱“該機構(gòu)”