固態(tài)電池生產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-硫化物電解質(zhì)成為固態(tài)電池的價(jià)值鏈核心環(huán)節(jié)

北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司固態(tài)電池生產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-硫化物電解質(zhì)成為固態(tài)電池的價(jià)值鏈核心環(huán)節(jié)1、全固態(tài)電池趨勢(shì)明確，硫化物路線潛力值得關(guān)注鋰電產(chǎn)業(yè)鏈逐步走向復(fù)蘇，新技術(shù)有望強(qiáng)化增長(zhǎng)趨勢(shì)。2020年以來隨著新能源汽車高速增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)供不應(yīng)求情況，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能隨之大幅增長(zhǎng)，這也導(dǎo)致產(chǎn)能過剩現(xiàn)象日益凸顯，價(jià)格出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，最終導(dǎo)致鋰電產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入產(chǎn)能過剩困境，全產(chǎn)業(yè)鏈盈利大幅惡化。而隨著下游新能源車銷量持續(xù)增長(zhǎng)以及相關(guān)企業(yè)變得更為理性，企業(yè)資本開支有所收縮，產(chǎn)能過剩情況將開始得到緩解。而從盈利趨勢(shì)看，經(jīng)過前期價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)后，價(jià)格及盈利已經(jīng)處于歷史底部，隨著供需格局改善疊加優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品脫穎而出，產(chǎn)業(yè)鏈整體盈利有望在Q2迎來趨勢(shì)性拐點(diǎn)。在行業(yè)走出底部趨勢(shì)向上的過程中，新技術(shù)方向更容易受到關(guān)注，與行業(yè)反彈疊加，強(qiáng)化增長(zhǎng)趨勢(shì)。固態(tài)電池是被產(chǎn)業(yè)和政策選定的鋰電新技術(shù)方向。產(chǎn)業(yè)端，年初以來國(guó)內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展連連，以上汽、廣汽為代表的車企成為推動(dòng)半固態(tài)電池裝車的中堅(jiān)力量，2024年上半年半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)裝車量2.15GWh；鋰電產(chǎn)業(yè)鏈主流企業(yè)加速入場(chǎng)，電池廠或披露研發(fā)進(jìn)展，或發(fā)布固態(tài)新品，材料廠布局電解質(zhì)開發(fā)，積極送樣配套供貨。從車企到電池、材料，全產(chǎn)業(yè)鏈形成合力，大大提高了固態(tài)電池新技術(shù)趨勢(shì)的確定性。政策端，一方面工信部行業(yè)新規(guī)范引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面有官媒消息稱國(guó)家將投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，項(xiàng)目會(huì)由相關(guān)部委牽頭實(shí)施，六家企業(yè)或獲得政府資金支持；全球化競(jìng)爭(zhēng)下，為鞏固和維系我國(guó)在鋰電池領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，發(fā)展固態(tài)電池具有很高的戰(zhàn)略意義，有望獲得國(guó)家層面的鼓勵(lì)與支持。目前，主流的固態(tài)電解質(zhì)分為聚合物、氧化物、硫化物三大路線。其中，聚合物固態(tài)電解質(zhì)擁有良好的成膜性，但室溫下離子電導(dǎo)率過低，單獨(dú)使用無法滿足需求。氧化物固態(tài)電解質(zhì)對(duì)水氧不敏感且電導(dǎo)率適中，過去在熱穩(wěn)定性與電化學(xué)窗口高、而材料價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)加持下，成為國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)的主流選擇，并搭載半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)率先上車。但其與電極材料的界面接觸問題成為不可忽視的短板，離子電導(dǎo)率也對(duì)電池快充性能構(gòu)成較大限制，如上汽清陶推出的第一代半固態(tài)電池即是一款2C快充電池，通過在電解質(zhì)中保留5-10%的液體含量、在氧化物電解質(zhì)中添加聚合物形成復(fù)合電解質(zhì)，將納米化的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜涂覆在電極片上，最終達(dá)到提高離子電導(dǎo)率的目的。在傳統(tǒng)液態(tài)電池開始向6C突破的當(dāng)下，氧化物電解質(zhì)的發(fā)展路徑尚不明朗。硫化物固態(tài)電解質(zhì)由于其具有很好的加工性能以及極高的離子電導(dǎo)率，被認(rèn)為是全固態(tài)鋰電池中的有利競(jìng)爭(zhēng)者。與氧化物固態(tài)電解質(zhì)相比，硫化物固態(tài)電解質(zhì)合成溫度較低，楊氏模量低，更易加工和致密化，與正負(fù)極材料的界面接觸性更好，粉末冷壓成片后便能獲得較高的離子電導(dǎo)率。不過，硫化物電解質(zhì)也面臨著在空氣中不穩(wěn)定、合成成本高的問題。由于硫化物遇空氣會(huì)迅速水解生成毒性氣體，因此電解質(zhì)合成需在惰性氣氛環(huán)境下進(jìn)行，造成研發(fā)、制造、運(yùn)輸及儲(chǔ)存成本高昂。2024年4月28日，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱在CIBF2024先進(jìn)電池前沿技術(shù)研討會(huì)上首次詳細(xì)公布了其全固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)展，采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)。在此之前，硫化物路線主要為海外企業(yè)所青睞，既包括豐田、三星等日韓企業(yè)，也包括部分歐美企業(yè)，如SolidPower和SvoltEnergy，已成功制造了20Ah硫化物全固態(tài)電池，SolidPower、Samsung和Nissan已開始建設(shè)硫化物全固態(tài)電池試制線。同時(shí)，硫化物路線同樣受到學(xué)界關(guān)注，四川新能源汽車創(chuàng)新中心背靠歐陽明高院士團(tuán)隊(duì)，走在全固態(tài)電池的研發(fā)前沿，也將硫化物全固態(tài)電池作為下一代電池的技術(shù)方向。2、硫化物固態(tài)電池價(jià)值鏈拆解：硫化鋰為核心降本點(diǎn)硫化鋰價(jià)值量突出，長(zhǎng)期降本空間巨大?，F(xiàn)有的生產(chǎn)工藝尚無法實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模的高品質(zhì)硫化鋰制備，因此當(dāng)前硫化鋰的市場(chǎng)售價(jià)較高，報(bào)價(jià)可高達(dá)650美元/公斤（約480萬元/噸），產(chǎn)量也非常低，成為硫化物全固態(tài)電池走向商業(yè)化的重要掣肘。根據(jù)高能時(shí)代環(huán)評(píng)報(bào)告，其全固態(tài)鋰電池研發(fā)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目生產(chǎn)5Ah硫化物全固態(tài)電芯硫化鋰的用量約為三元正極材料的1/5，對(duì)應(yīng)單GWh電池所需的硫化鋰在350公斤以上。在當(dāng)前硫化鋰售價(jià)高達(dá)480萬元/噸的情況下，硫化物電解質(zhì)的成本將超過200萬元/噸，全固態(tài)電池的材料成本約為2.2元/Wh，單GWh中硫化鋰價(jià)值量高達(dá)16.8億元，在所有原材料成本中占比達(dá)77%。作為參照，目前普通三元電池中碳酸鋰的價(jià)值量約為5700萬元/GWh。根據(jù)歐陽明高院士年初的演講內(nèi)容，自制硫化鋰較外購可實(shí)現(xiàn)80%成本節(jié)降，因此我們認(rèn)為若硫化物固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車，硫化鋰價(jià)格有較大可能降至100萬元/噸左右，則硫化物電解質(zhì)成本降低至約45萬元/噸，電池成本降低至0.85元/Wh，對(duì)應(yīng)單GWh電池硫化鋰價(jià)值量約3.5億元，依然為成本占比最高的電池材料。長(zhǎng)期來看，考慮鋰金屬構(gòu)成一定剛性成本支撐，假設(shè)規(guī)?；瘧?yīng)用后，硫化鋰的量產(chǎn)價(jià)格降低至30萬元/噸，則硫化物電解質(zhì)成本可降低至約15萬元/噸，電池成本降低至0.61元/Wh，對(duì)應(yīng)單GWh電池硫化鋰價(jià)值量約1.1億元，占比僅次于三元材料。3、市場(chǎng)空間：2030年全固態(tài)電池需求預(yù)計(jì)達(dá)85GWh全固態(tài)電池量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)或于2027年到來。當(dāng)前只有半固態(tài)電池在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了裝車應(yīng)用，全固態(tài)電池作為真正意義上的革命性新技術(shù)，量產(chǎn)應(yīng)用仍面臨一系列的挑戰(zhàn)。但結(jié)合近期政策層面對(duì)全固態(tài)電池研究的大力扶持、產(chǎn)業(yè)資本對(duì)固態(tài)電池企業(yè)大規(guī)模投資以及主要企業(yè)的固態(tài)電池研發(fā)和量產(chǎn)計(jì)劃來看，我們預(yù)計(jì)全固態(tài)電池有望于2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，電解質(zhì)路線將以硫化物為主。2030年固態(tài)電池出貨量有望接近400GWh，其中全固態(tài)電池出貨量達(dá)85GWh。在全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)之前，半固態(tài)電池的漸進(jìn)式路線將率先走向商業(yè)化。由于短期內(nèi)材料與成本依然較高，我們預(yù)計(jì)車規(guī)領(lǐng)域一些高端或特定需求的電動(dòng)車型會(huì)接受一定溢價(jià)，搭載（半）固態(tài)電池，到2030年動(dòng)力電池中固態(tài)電池滲透率達(dá)到10%，其中主要為半固態(tài)電池；而在消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域，下游市場(chǎng)對(duì)價(jià)格的敏感度較低，能夠包容較高的新技術(shù)溢價(jià)，因此我們預(yù)計(jì)固態(tài)電池的滲透率提升將快于車用市場(chǎng)，2030年固態(tài)電池滲透率達(dá)到20%，其中全固態(tài)電池滲透率為10%。因此，預(yù)計(jì)2030年全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)到396GWh，其中全固態(tài)電池出貨量超85GWh。2030年硫化物全固態(tài)電池市場(chǎng)空間或超700億元，遠(yuǎn)期空間廣闊。我們認(rèn)為全固態(tài)電池將以硫化物為主要技術(shù)路線，假設(shè)2030年實(shí)現(xiàn)中期降本愿景，即硫化物全固態(tài)電池BOM成本降至0.85元/Wh，則對(duì)應(yīng)超700億元市場(chǎng)空間。并且隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)，我們認(rèn)為2030年同時(shí)有望成為全固態(tài)電池開啟降本通道的起點(diǎn)，隨著成本下降市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)，全固態(tài)電池將打開更廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，滲透