产业观察28期：【新能源车产业跟踪】半固态先行，引领固态电池产业化浪潮

产业观察 产业研究中心 2023.09.24，28期 【科技制造周报】致瞻科技完成数亿人民 币B轮融资 2023.09.23 【科技制造周报】积塔半导体完成135亿人民币D轮融资 2023.09.23 【数字经济周报】新款iPhone15发布，全球首颗3nm芯片A17的亮相 2023.09.21 【氢周一见】东岳氢能在山东证监局进行辅导备案 2023.09.19 【新能源周报】开心汽车拟收购威马汽车 2023.09.19 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】半固态先行，引领固态电池产业化浪潮 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22日均价报17.20万元/吨。 半固态电池与全固态电池的工作原理是相通的，全固态电池前半固态先行。半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电芯中固态电解质和液态电解质均存在，电解液含量占比在5%-10%。半 固态电池充电时正极的锂离子从活性物质的晶格脱嵌，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。 半固态电池成本明显小于全固态电池。半固态电池电芯BOM成本为0.5729元/Wh，而传统液态电池电芯BOM成本为0.5766元/Wh，半固态电芯BOM成本低于液态电池电芯BOM成本。 半固态电池性能介于液态电池与全固态电池之间，性能较液态电池优势明显。其作为固态电池的细分，优点包括安全性好、能力密度高、灵活性好、循环寿命更长、工作温度范围宽、耐挤压震动等。技术方面需注意控制正负极体积的膨胀，保持界面接触以保持长循环寿命，以及使用超离子导体、固液结 合、热管理等方式宽温区工作控制。 半固态电池与传统液态电池的正极材料相似。其正极材料主要有三元正极材料、尖晶石结构的锰酸锂材料、橄榄石结构的磷酸铁锂材料。 半固态电池负极材料主要有三种路线：金属锂负极、碳基负极和氧化物负极。负极的发展路径为掺硅， 由石墨负极，到硅碳、硅氧负极，最终到高容量、低电位的金属锂负极材料。石墨是锂电池最初的负极材料。目前应用已经基本达到理论极限，其无法满足高能量密度需求。硅基材料应运而生。硅的储备量丰富、成本低、无污染，且硅基材料比碳基材料的理论比容量更高。其缺点是体积膨胀严重。其在嵌锂过程中体积膨胀严重，体积变化率高达260%。未来负极材料或最终演变为金属锂负极，金属锂有高容量、低电位的优势，且在液态电池、固态电池中均可使用。 行业信息 全国首个建筑领域碳排放监测与管理系统上线。创新驱动加快推进“车路云一体化”示范应用。 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.半固态先行，引领固态电池产业化浪潮3 2.产业信息5 2.1.行业信息5 2.2.热点事件6 3.科技动态8 4.风险提示9 1.半固态先行，引领固态电池产业化浪潮 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22日均价报17.20万元/吨。 半固态电池与全固态电池的工作原理是相通的，全固态电池前半固态先行。半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电芯中固态电解质和液态电解质均存在，电解液含量占比在5%-10%。 半固态电池充电时正极的锂离子从活性物质的晶格脱嵌，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。 半固态电池成本明显小于全固态电池。根据浙江锋锂新能源公司数据显示，半固态电池电芯BOM成本为0.5729元/Wh，而传统液态 电池电芯BOM成本为0.5766元/Wh，半固态电芯BOM成本低于液态电池电芯BOM成本。在电芯BOM成本中，传统液态电池膜+电解液为0.1145元/Wh，半固态电池膜+电解液0.1108元/Wh，其中半固态电池固态膜成本占比较大，但电解液成本占比相比较小。 半固态电池性能介于液态电池与全固态电池之间，性能较液态电池优势明显。其作为固态电池的细分，优点包括安全性好、能力密度 高、灵活性好、循环寿命更长、工作温度范围宽、耐挤压震动等。安全性来自其固态电解质。固态电解质具有耐高温、不可燃特点，其后续电池管理系统非常重要。半固态电池的高电压比和高安全性可是电池管理系统进一步简化，从而达到更高能量密度。半固态电池灵活性更高，可采用内串成组方式提升整体电压，减少包装结构，提高成组效率。目前技术方面需注意控制正负极体积的膨胀，保持界面接触以保持长循环寿命，以及使用超离子导体、固液结合、热管理等方式宽温区工作控制。 半固态电池与传统液态电池的正极材料相似。其正极材料主要有三元正极材料、尖晶石结构的锰酸锂材料、橄榄石结构的磷酸铁锂材料。在半固态电池专利中，清陶能源、卫蓝新能源、国轩高科、锋 锂能源、蔚来汽车的专利中均使用三元正极材料，而国轩高科的专利中使用高镍三元正极材料。 半固态电池负极材料主要有三种路线：金属锂负极、碳基负极和氧化物负极。负极的发展路径为掺硅，由石墨负极，到硅碳、硅氧负 极，最终到高容量、低电位的金属锂负极材料。石墨是锂电池最初的负极材料。有适合锂离子嵌入和脱出的层状结构，同时具有良好的电压平台，充放电效率在90%以上。但石墨碳理论容量较低，目前应用已经基本达到理论极限，其无法满足高能量密度需求。石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材料随之出现。其电池容量可扩大2-3倍。随着锂电池对于高能量和高安全性的需求越来越高，硅基材料应运而生。硅的储备量丰富、成本低、无污染，并且硅基材料比碳基材料的理论比容量更高。其缺点是体积膨胀严重。其在嵌 锂过程中体积膨胀严重，体积变化率高达260%。未来负极材料或最终演变为金属锂负极，金属锂有高容量、低电位的优势，且在液态电池、固态电池中均可使用，被视为固态电池发展最有前景的负极材料 半固态电池目前主用氧化物电解质。其电芯中固态电解质和液态电解质均存在。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。 表1：近一周电池产业链价格跟踪 产品名称9.229.15涨跌幅涨跌正极材料（万元/吨） 三元5系 16.05 16.30 -1.53% (0.25) 三元6系（单晶型） 18.90 19.20 -1.56% (0.30) 三元6系（动力性） 18.60 18.85 -1.33% (0.25) 三元8系 21.35 21.65 -1.39% (0.30) 磷酸铁锂 6.75 6.85 -1.46% (0.10) 前驱体材料（万元/吨） 碳酸锂 17.20 18.55 -7.28% (1.35) 氢氧化锂 17.10 17.20 -0.58% (0.10) 电解钴 26.30 25.40 3.54% 0.90 电解镍 16.70 16.49 1.27% 0.21 硫酸钴 37.00 37.00 0.00% 0.00 硫酸镍 3.20 3.15 1.59% 0.05 硫酸锰 0.59 0.59 0.00% 0.00 三元前驱体111 7.85 7.75 1.29% 0.10 三元前驱体523 8.05 7.95 1.26% 0.10 三元前驱体622 9.05 8.95 1.12% 0.10 三元前驱体811:国产 10.25 10.10 1.49% 0.15 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 上游金属 锂矿指数 4538.29 4548.00 -0.21% (9.71) 铝 4559.08 4662.07 -2.21% (103.00) SHFE铝（元/吨） 19620.00 19335.00 1.47% 285.00 LME铝（美元/吨） 2251.00 2220.00 1.40% 31.00 SHFE铜（元/吨） 68210.00 69780.00 -2.25% (1570.00) LME铜（美元/吨） 8198.50 8438.00 -2.84% (239.50) 数据来源：Wind，国泰君安证券研究 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） 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% 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 全国首个建筑领域碳排放监测与管理系统上线。近日，全国首个建筑领域碳排放监测与管理系统在深圳上线，实现对该市各类建筑碳排放标准 制定及碳排量精确测控管理。该系统由南方电网深圳供电局和深圳市住房和建设局联合发布。该系统通过采集建筑的用电、面积等数据，利用 人工智能算法实现能耗及碳排放测算模型，可以精准计算出每栋建筑物碳排放量及用能强度等关键指标。依托“双碳大脑”大数据分析功能，该系统还能分析各类建筑节能降碳潜力及其节能减碳贡献率，助力政府更有针对性地降低能耗。该系统为深圳市进行建筑物能耗测算及标准制定、同类型建筑物间的对标等工作提供了有力的数据支撑。目前，全市2万多栋建筑物已先行试点实现碳排放、能耗相关指标的自动采集计算，实现数据动态监测。（科技日报，09/14） 创新驱动加快推进“车路云一体化”示范应用。9月21日，2023世界智能网联汽车大会在北京市开幕。工业和信息化部党组成员、副部长辛 国斌出席大会并致辞。辛国斌表示，全球智能网联汽车产业进入加速发展新阶段，工业和信息化部将持续推动智能网联汽车产业高质量发展。一是强化创新驱动，支持上下游企业建立创新联合体。二是完善标准法规，加快重点急需标准制修订，加强汽车与基础设施、信息通信等领域标准的协同，积极贡献基于中国实践的标准技术方案。三是深化试点示范，尽快启动智能网联汽车准入和上路通行试点，加快推进城市级“车路云一体化”示范应用。四是优化产业生态，推动车路协同基础设施建设，建立多级架构的云控基础平台，构建汽车、能源、智慧城市等融合互动的产业生态。（金融界，09/21） 2.2.热点事件 特斯拉一体化压铸迎来新突破。日前，路透社报道，特斯拉在一体式压铸技术上迎来新的突破，可实现对整个复杂车身底部实现一体式压铸。当前，车底结构从原来的数百个零部件焊接拼合进化到由前后结构件加 上中间部分的三段式结构已经逐渐成为新能源车企的主流。而特斯拉的目标，则是把这三段式结构进一步整合为一体化结构。该新技术运用后将开发一款新车的时间缩短至18-24个月，同时造车成本也将再一次实现骨折式下降。目前特斯拉尚未决