产业观察27期：【新能源车产业跟踪】半固态电池主用氧化物电解质，固态电解质加速产业化进程

产业观察 产业研究中心 2023.09.10，27期 【科技制造周报】士兰明镓完成12亿人 民币A轮融资 2023.09.09 【新能源车产业跟踪】新能源车销售数据亮眼，产业或迎来排产高峰 2023.09.06 【数字经济周报】华为Mate60Pro上市，芯片成为讨论热点 2023.09.04 【机器人周报】拓普公告机器人项目 24Q1开始量产爬坡 2023.09.04 【氢周一见】碳能科技获超亿元A2轮融资 2023.09.04 往期回顾 作者：�浩 电话：0755-23976068 邮箱：wanghao013539@gtjas.com 资格证书编号：S0880513090004 【新能源车产业跟踪】半固态电池主用氧化物电解质，固态电解质加速产业化进程 摘要：产业链价格与最新趋势跟踪，点评产业最新风向 产业链跟踪 据上海钢联数据，电池级碳酸锂价格止跌企稳，9月8日均价报19.75万元/吨。 半固态电池对现有锂电产业链冲击主要在中游隔膜与电解液环节。固态电池产业化落地过程中半固态将作为衔接率先产业化，固态电池的电解质、设备制造、电池设计等环节将具备较大空间。半固态电 池电芯中固态电解质与液态电解质均存在，电解液含量约在5%-10%。固态电池正极材料较现有锂电池变化不大，承接原有高镍体系；负极材料提升能量密度，硅氧添加比例逐渐升高，远期或将由锂金属负极取代；半固态与固态电池变化的核心是将原有的隔膜与电解液合二为一，变为固态电解质。 目前，半固态电池电芯主要使用的固态电解质是氧化物电解质，硫化物电解质或为全固态电池主流路线。硫化物电解质在半固态电池技术路线中发展空间相对有限，它是全固态电池的主流路线，因为电极中液体会破坏硫化物材料结构，进而影响电池性能，目前氧化物体系因研发成本和难度相对较低， 因此较多厂商选择氧化物技术路线；而硫化物研发难度较高，因其优异性能和较大潜力吸引资本较雄厚的电池厂商投入研发。目前的技术路线来看，电解质主要有3条路线，硫化物、氧化物、聚合物，其各有优缺点。 （1））硫化物：核心在硫化锂的价格与产能。硫化物固态电解质具有超高的离子电导率和良好的机械性 质，其离子电导率可媲美液态电解质。其材料较软，跟负极接触相对较好。但其空气稳定性差，潮湿空气里面不稳定，会产生硫化氢气体。合成工艺复杂、生产率低且生产成本高，极大地阻碍了硫化物电解质的大规模应用。另外，当前硫化物的相关专利有60%以上被丰田申请，未来或将涉及专利问题。 （2））氧化物：核心在做薄电解质从而提升能量密度。电导率适中，具有相对较高的离子电导率和较稳 定的化学特性。成本相对便宜，制备对环境要求不苛刻。以上优点有利于于大规模生产和应用。但面电阻较大，电导率变低后，带来的面电阻比较大。加工困难，存在刚性界面接触的问题以及严重副反应，导致整体的性能较差。 （3））聚合物：核心在稳定量产，吸湿性、空气稳定性差。 （4））复合固态电解质(CSSEs)：以氧化物、硫化物等为代表的无机固态电解质和以聚氧化乙烯等聚合物的有机固态电解质的结合，利用路易斯酸碱相互作用，增加链段运动能力，协同提升界面离子传输。 行业信息 工业和信息化部、国务院国资委联合印发《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》。页岩气领域首项国际标准正式发布。 风险提示 新能源车销售不及预期，排产计划变动，产品研发不及预期等。 目录 1.半固态电池主用氧化物电解质，固态电解质加速产业化进程3 2.产业信息6 2.1.行业信息6 2.2.热点事件6 3.科技动态7 4.风险提示8 1.半固态电池主用氧化物电解质，固态电解质加速产业化进程 据上海钢联数据显示，近期电芯、模组、PACK价格平衡震荡，电池级碳酸锂价格止跌企稳，9月8日均价报19.75万元/吨。 半固态电池对现有锂电产业链冲击主要在中游隔膜与电解液环节。从产业化方向看来，固态电池产业化落地过程中半固态将作为衔接 率先产业化，固态电池的电解质、设备制造、电池设计等环节将具备较大空间。半固态电池电芯中固态电解质与液态电解质均存在，电解液含量约在5%-10%。固态电池正极材料较现有锂电池变化不大，承接原有高镍体系；负极材料提升能量密度，硅氧添加比例逐渐升高，远期或将由锂金属负极取代；半固态与固态电池变化的核心是将原有的隔膜与电解液合二为一，变为固态电解质。 目前，半固态电池电芯主要使用的固态电解质是氧化物电解质，硫化物电解质或为全固态电池主流路线。硫化物电解质在半固态电池技术路线中发展空间相对有限，它是全固态电池的主流路线，因为 电极中液体会破坏硫化物材料结构，进而影响电池性能，目前氧化物体系因研发成本和难度相对较低，因此较多厂商选择氧化物技术路线；而硫化物研发难度较高，因其优异性能和较大潜力吸引资本较雄厚的电池厂商投入研发。目前的技术路线来看，电解质主要有3条路线，硫化物、氧化物、聚合物，其各有优缺点。 （1）硫化物 核心在硫化锂的价格与产能。 优点：硫化物固态电解质具有超高的离子电导率和良好的机械性质， 其离子电导率可媲美液态电解质，易于构筑完全不含电解液的全固态锂电池。其材料较软，跟负极接触相对较好，仅从技术上讲这是最有希望量产的固态电解质。 缺点：其空气稳定性差，潮湿空气里面不稳定，会产生硫化氢气体，且硫化氢毒性较高。合成工艺复杂、生产率低且生产成本高，合成 硫化物电解质会用到硫化锂前驱体，硫化锂前驱体成本非常昂贵；整体的倍率性较低，使用后有明显的衰减。以上极大地阻碍了硫化物电解质的大规模应用。另外，当前硫化物的相关专利有60%以上被丰田申请，未来或将涉及专利问题。 （2）氧化物 核心在做薄电解质从而提升能量密度。 优点：电导率适中，具有相对较高的离子电导率和较稳定的化学特性。成本相对便宜，其原材料较硫化物更便宜，锂、镧、锆、钛、氧这些元素，制备对环境要求不苛刻。以上优点有利于于大规模生 产和应用。 缺点：面电阻较大，电导率变低后，带来的面电阻比较大。加工困难，氧化物类似于一个陶瓷体，很难做得很薄，做不薄则整体的能量密度和体积电阻非常大。存在刚性界面接触的问题以及严重副反应，氧化物做成陶瓷体之后，陶瓷体本身硬度较大，所以与正极、 负极接触较差，在微观结构下将产生很多气孔，气孔处没有填充电解质，因此无法传导锂离子，导致整体的性能较差。 （3）聚合物 核心在稳定量产，吸湿性、空气稳定性差。 优点：聚合物固态电池结合了硫化物和氧化物优势。电导率较氧化 物体系更高，跟硫化物比会差一点，整体成本较低，其原料的元素多为氯、锆等，相对便宜。合成过程相对简单，聚合物电解质层可通过干法或湿法制备，电芯组装通过电极和电解质间的卷对卷复合 实现；干法和湿法都非常成熟，易于制造大电芯；易于制备出双极内串电芯，从而提升单体电池电压。 缺点：与负极的接触不稳定，成膜均一性难控制；难兼容高电压正极材料，导致能量密度不高；电池只能在高温下工作。 （4）复合固态电解质(CSSEs) 主要是以氧化物、硫化物等为代表的无机固态电解质和以聚氧化乙烯等聚合物为代表的有机固态电解质两者的结合，利用路易斯酸碱相互作用，增加链段运动能力，协同提升界面离子传输。 产品名称9.89.1涨跌幅涨跌正极材料（万元/吨）三元5系 16.80 17.50 -4.00% (0.70) 三元6系（单晶型） 19.85 20.75 -4.34% (0.90) 三元6系（动力性） 19.40 20.10 -3.48% (0.70) 三元8系 22.30 23.20 -3.88% (0.90) 磷酸铁锂 6.95 7.30 -4.79% (0.35) 前驱体材料（万元/吨） 碳酸锂 19.75 20.55 -3.89% (0.80) 氢氧化锂 18.20 19.00 -4.21% (0.80) 电解钴 25.70 25.10 2.39% 0.60 电解镍 16.81 16.88 -0.41% (0.07) 硫酸钴 36.75 35.25 4.26% 1.50 硫酸镍 3.15 3.13 0.64% 0.02 硫酸锰 0.59 0.59 0.00% 0.00 三元前驱体111 7.75 7.75 0.00% 0.00 三元前驱体523 7.95 7.95 0.00% 0.00 三元前驱体622 8.95 8.95 0.00% 0.00 三元前驱体811:国产 10.10 10.10 0.00% 0.00 锂电池（元/瓦时） 磷酸铁锂 0.53 0.53 0.00% 0.00 三元 0.63 0.63 0.00% 0.00 表1：近一周电池产业链价格跟踪 上游金属 锂矿指数 4572.85 4586.99 -0.31% (14.15) 铝 4600.67 4623.81 -0.50% (23.15) SHFE铝（元/吨） 18965.00 19330.00 -1.89% (365.00) LME铝（美元/吨） 2181.00 2237.00 -2.50% (56.00) SHFE铜（元/吨） 68750.00 69730.00 -1.41% (980.00) LME铜（美元/吨） 8230.00 8491.50 -3.08% (261.50) 数据来源：Wind，国泰君安证券研究 3,500,000 3,000,000 2,500,000 2,000,000 1,500,000 1,000,000 500,000 0 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0 碳酸锂99.5% 氢氧化锂56.5% 图1：金属锂价格近期反弹（万元/吨）图2：碳酸锂、氢氧化锂价格近期反弹暂缓（万元/吨） 数据来源：Wind，国泰君安证券研究数据来源：Wind，国泰君安证券研究 50 40 30 20 10 0 三元5系 三元6系（单晶） 三元6系（动力） 三元8系 20 15 10 5 0 磷酸铁锂 图3：三元材料价格近期回升（万元/吨）图4：磷酸铁锂价格止跌回升（万元/吨） 数据来源：Wind，国泰君安证券研究数据来源：Wind，国泰君安证券研究 70 60 50 40 30 20 10 0 电解钴:电池级 电解镍 1.00.90.80.70.6 21-05 21-08 21-11 22-0222-05 22-0822-11 23-02 23-05 铁锂电芯 三元电芯 图5：电解钴价格下跌、电解镍价格抬升（万元/吨）图6：三元电芯与磷酸铁锂价差扩大（元/Wh） 数据来源：Wind，国泰君安证券研究数据来源：Wind，国泰君安证券研究 2.产业信息 2.1.行业信息 工业和信息化部、国务院国资委联合印发《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》。近日，工业和信息化部、国务院国资委联合印发《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》。其中，包括超材料、超导 材料、单/双壁碳纳米管、二维半导体材料、负膨胀合金材料、高熵合金、钙钛矿材料、高性能气凝胶隔热材料、金属有机氢化物、金属基单原子合金催化材料、量子点材料、石墨烯、先进光学晶体材料、先进3D打印材料、液态金属等15种前沿材料。新材料产业是战略性、基础性产业，是未来高新技术产业发展的基石和先导。前沿材料代表新材料产业发展的方向与趋势，具有先导性、引领性和颠覆性，是构建新的增长引擎的重要切入点。（工业和信息部，08/28）。 页岩气领域首项国际标准正式发布。近日，由中国石油西南油气田分公司天然气研究院牵头制定的国际标准ISO7055：2023《天然气上游领域滑溜水降阻性能测试方法》正式获得ISO国际标准化组织批准发布。这 是页岩气领域的首项国际标准，也是我国在页岩气国际标准领域取得的重要突破，为我国页岩气技术参与国际市场竞争迈出了关键一步。天研院科研人员对降阻性能测试理论进行系统研究，经过多年持续攻关，首次提出有效管径改进模型。通过对该模型的应用，室内降阻性能测试准确率可提高