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【风口掘金】进展超预期!全球企业都在战略布局 下一代电池技术进入赛点?

2024-03-26 17:46

赛力斯 --%

导语

①具有高能量密度和高安全性的显著优势,被全球公认为下一代电池,被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略;

②智己L6将率先搭载行业首个量产上车的“超快充固态电池”,引领新能源汽车进入“固态电池时代”。


事件驱动

2024年3月25日,宁德时代董事长曾毓群在接受采访时表示,宁德时代与特斯拉在合作开发充电速度更快的电池。双方正共同研究新型电化学结构等电池技术,旨在加快充电速度。曾毓群还透露,宁德时代正在向特斯拉位于美国内华达州的工厂提供设备。

同日,智己汽车也宣布,即将上市的智己L6将率先搭载行业首个量产上车的“超快充固态电池”,引领新能源汽车进入“固态电池时代”。

行业透视

一、固态电池是下一代锂电池升级方向

固态电池与液态电池的核心区别在于固态电解质。传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。而固态电池是一种使用固态电极和固态电解质的电池。固态电池使用固态电解质替换传统液态锂电池中的电解液和隔膜。

固态电池与液态电池的组成区别

 

传统液态锂电池的两端为电池的正负两极,中间为液态电解质。在锂离子从正极到负极再到正极的来回移动过程中,电池的充放电过程便完成了。固态电池的工作原理与之相通,充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌,通过固态电解质向负极迁移,电子通过外电路向负极迁移,两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中;放电过程与充电过程恰好相反。

固态电池具有高能量密度和高安全性两大显著优势,成为下一代高性能锂电池,从性能对比来看,理论上,固态电池在离子电导率、能量密度、耐高压、耐高温、循环寿命等各项指标均优于液态电池,兼顾了传统液态锂电池无法兼顾的高能量密度和高安全特性,成为电动汽车的理想电池。

固态电池与液态电池性能对比

目前在全球范围内,全固态电池主要处于研发和试制阶段。目前制约全固态电池产业化的主要局限在于:材料技术、制备技术还不够成熟,生产成本过高。行业普遍认为全固态电池距离大规模产业化至少还需5年时间

固态电池发展路径

 

在全固态电池正式进入商业化阶段之前,半固态电池或许是很好的过渡技术解决方案。半固态电池使用的是固液混合电解质,电池中电解液的含量占比在5-10%之间,增加涂覆固态电解质,其电化学原理与液态锂电池相同,基本可以沿用现有成熟的电池制造工 艺,生产难度小于固态电池。而相比于传统液态锂电池,半固态电池在性能上有了大幅提升,其优点包括安全性较好、能量密度较高、灵活性更好、循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压和耐震动等。因此,半固态电池成为液态电池向全固态电池转型的过渡技术。2023年已有多家企业进行半固态电池的产能建设,半固态电池量产在即,将逐渐进入商业化阶段。

二、固态电池产业链驱动材料体系升级

固态电池产业链:固态电池产业链包括上游各种矿资源等原材料,中游为正极、负极、固态电解质等关键材料及制造环节,下游为消费、动力、储能等各领域应用场景。

固态电池产业链

 

固态电池的核心在于采用固态电解质取代传统液态锂电池易燃、易爆的有机电解液和隔膜,因此,固态电解质是固态电池相对液态电池最大的变化所在。而在正极、负极材料方面,固态电池可沿用液态锂电池的材料体系,并且材料迭代升级的空间大。固态电池对于材料体系的变革影响将依次为固态电解质>新型负极>新型正极。

固态电池 VS 半固态电池 VS 液态电池的材料体系变化 

 

三、技术竞争关键制高点,2030年市场规模将超过2500亿元

全固态电池是全球公认的下一代电池,被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略。全球企业都在积极布局固态电池,全固态电池成为下一代电池技术竞争的关键制高点。

各国固态电池发展战略

 

从全球固态电池产业布局来看,中国参与的企业最多,包括传统电池企业、初创电池企业、整车企业等;其次是日本,技术实力最强;美国以一些初创企业为主;欧洲主要是车企和美国的初创企业合作;韩国企业不多,但实力也强。

全球固态电池产业布局概况

 

2023年国内半固态电池装车量突破GWh级别,正式开启产业化进程。根据高工锂电数据显示,截至2023年12月,国内半固态电池的产能规划累计已接近300GWh,落地产能约15GWh,出货量突破GWh级别。其中,以初创电池企业卫蓝新能源为代表,其半固态电池装车量达0.8GWh,主要搭载在蔚来汽车。据高工锂电预计,2024年国内搭载(半)固态电池上市的新车型将超过5款,出货量有望迈向5GWh级别。

国内部分固态电池产能布局情况

 

国内企业多以半固态电池为主,海外企业基本为全固态电池。国内企业的半固态电池率先进入量产阶段,部分企业的半固态电池已经在相关车型上得到装车验证,并于 2023 年实现小批量生产。2024年将有更多企业的半固态电池启动量产。日韩、欧美等海外企业的固态电池量产时间集中在2026-2030年国内车企固态电池车型启动量产时间早于海外车企。2023年,蔚来 ES6、ET7、东风 E70、岚图追风、赛力斯 SERES5 等车型已搭载半固态电池,上汽、广汽、长安等车企也计划将于2024-2026年上市搭载半固态电池车型。丰田、本田、大众、宝马等日本、欧洲车企计划启动搭载固态电池车型量产上市的时间在2026-2030年。

未来随着固态电池技术不断进步,成本逐渐呈下降趋势,尤其是国内半固态电池产业化进程已开启,固态电池的市场规模将得以快速增长。根据 EVTank发布的《中国固态电池行业发展白皮书(2024 年)》,预计到2030年全球固态电池的出货量将达到614.1GWh,在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右,市场规模将超过2500亿元,其中主要为半固态电池。

全球固态电池出货量预测

 

投资策略

东方证券在研报中表示,固态电池被认为是解决锂电池安全问题以及提升能量密度的理想方案,作为下一代电池技术路线获产业重点布局。2022年以来,固态电池的研发和产业化取得了明显的进展,尤其是国内企业在半固态电池领域的技术进步和成本降低均大幅超预期,以卫蓝新能源和赣锋锂电等为代表的半固态电池在2023年实现量产装车,标志着半固态电池已经进入产业化元年。

随着电池企业的产能规划落地和更多车企车型的装车应用,固态电池的产业化进程有望加快。与液态锂离子电池相比,固态电池在材料端的核心变量为固态电解质,并有望提升高性能正负极材料和软包封装的渗透率,建议关注在相关材料上布局深入进度领先的企业。

东莞证券在研报中指出,2024年伊始,海外固态电池取得新进展的消息再度引发市场对于固态电池领域的关注。当前传统锂电池行业进入产能过剩阶段,通过技术创新和材料迭代进行提质降本增效是行业发展的必然趋势。固态电池具有高能量密度和高安全性的显著优势,被全球公认为下一代电池。

近年来,在多方积极布局下,固态电池的研发和产业化取得新进展,2023年国内半固态电池率先量产,将于2024年开启规模化装车,产业化进程有望加速推进,将为锂电池产业链迭代升级带来新的发展机遇,建议关注在固态电池和固态电池新材料体系领域布局领先的企业。

个股关注

1、璞泰来:国内负极材料龙头、第三方涂覆膜行业龙头

公司在固态及半固态电池方向上具有丰富的研发和工艺技术储备:

①负极材料方面,公司新型硅炭材料具有高容量、低膨胀和长循环等高性能表现,可以做为半固态/固态电池的负极材料,目前已经开始小批量试产。

②隔膜涂覆方面,公司具有丰富的隔膜涂覆工艺和技术积累,同时与国内头部科研院所、电池厂商及终端车厂合作开发半固态电解质用复合涂层隔膜材料,形成了自身特色的创新产品及知识产权,丰富并强化了隔膜涂覆领域的竞争优势。

③自动化装备方面,公司已具备固态电池电解质涂覆设备生产的能力,并积极研发一些相关的新型锂电设备,着力研发并布局在相关工艺技术领域自动化装备的解决方案。

2、当升科技:国内正极材料龙头

前瞻布局海外市场,高镍技术行业领先:

①已在多元高镍、超高镍等领域形成完整产品布局,且超高镍多元相关性能处于行业领先水平,磷酸(锰)铁锂、钠电正极材料进入大规模放量阶段,其中钠电正极已形成百吨级出货。

②与AESC、LG新能源等全球龙头动力电池企业建立深度战略合作,首个布局欧洲的国内锂电正极企业。

③固态电池方面,已与赣锋锂电、卫蓝新能源、清陶、辉能等固态电池客户建立了紧密战略合作关系。

3、宁德时代:全球动力电池龙头

龙头地位稳固,技术和市占率领跑全球:

①公司国内动力电池使用量171.9GWh,同比增长28.7%,以44.5%的市场份额连续7年位列第一。

②2023年公司全球储能电池出货量市占率为40%,连续3年位列全球第一。

③摩根士丹利发布报告,将中国电池巨头宁德时代(CATL)的评级上调至“超配”,并设定目标价为210元人民币。

风险提示

新能源汽车销量不及预期风险,态电池产业化进程不及预期风险,原材料价格大幅上涨风险,电池技术路线变革风险。

资料参考

20240227-东方证券-半固态装车元年已至,下一代电池技术蕴藏机遇。

20240131-东莞证券-固态电池专题报告:下一代锂电池,产业化前景渐明朗。

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