固态电池深度系列二：硫化物未来潜力最大，开启电池发展新纪元

电新首席证券分析师：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn 电动车首席证券分析师：阮巧燕执业证书编号：S0600517120002联系邮箱：ruanqy@dwzq.com.cn 联系电话：021-601997932024年12月1日 摘要 ◆国内24年开始加大支持力度，全固态电池产业化节奏加快。国内液态电池技术大幅领先于海外，海外加码全固态电池希望弯道超车，频繁宣传后续量产计划，引发国内危机意识，24年政府加大相关研发和支持力度，国内全固态电池产业化节奏加快。产业端看，全固态电池的材料体系基本定型，主流路线为高镍+锂磷硫氯+锂金属体系，安全性大幅提升，能量密度400-500wh/kg，但由于工艺、设备并不成熟，目前电芯尺寸较小（不超过20Ah），循环次数不够（600-700次），快充性能有限（低于2C），成本较为昂贵（4-5元/wh），制约全固态电池商业化进程。节奏方面，半固态电池技术先行，23-24年开启小批量装车发布，全固态电池预计27年开启小批量量产，主要以示范运营为主，规模在0.5GWh左右，目标成本降至2元/wh，随着规模效应释放，成本的持续下降，30年规模有望达3-5GWh，35年规模有望突破300GWh。 ◆硫化物路线未来潜力最大，头部电池厂商均重点布局，其中前驱体硫化锂为降本关键。固态电解质是实现全固态电池性能的关键，其中硫化物发展潜力最大，因为其离子电导率最高，质地软容易加工，成为主流厂商的重点布局路线。硫化物电解质中，锂磷硫氯具备成本优势，成为量产主流选择，目前报价1-4万元/公斤，降本的关键在于前驱体硫化锂，多因素导致其价格昂贵，目前报价在500万元/吨以上，后续随着工艺、设备突破后，成本有望大幅降低。此外，全固态电池的工艺难点在于前道成膜环节，对固态电解质膜的厚度、材料分散的均匀性和负极的平整度的控制要求大幅提升，要求为微米甚至纳米级别，目前生产设备仍不成熟，无法达到量产要求，需要定向开发相关设备和技术，才能保证电池性能的一致性。整体看，全固态电池量产需解决两大问题，持续降低固态电解质的成本，提升生产设备的精度和能力，未来突破后有望开启商业化进程。 ◆投资建议：产业链看，全固态电池技术壁垒更高，正极厂商横向拓展固态电解质环节，此外干法工艺、导电剂、锂金属、硅碳负极等也迎来机遇，建议关注几条主线：①电池推荐宁德时代（凝聚态+硫化物）、比亚迪（硫化物）；②电解质推荐容百科技（正极+硫化物）、当升科技（正极+硫化物）、湖南裕能（正极+电解质）、天赐材料（硫化物+硫化锂）、恩捷股份（硫化物+硫化锂），重点关注厦钨新能（正极+硫化锂），关注三祥新材（氧化物/卤化物）等；③添加剂推荐天奈科技（导电剂）、元力股份（硅碳）等；④设备推荐纳科诺尔（干法电极）、曼恩斯特（陶瓷化+干法电极）、先导智能（固态整线）、璞泰来（前中段+电解质），关注赢合科技（前中段）等。 ◆风险提示：新技术量产进度不及预期；行业发展不及预期；行业竞争加剧的风险。 Part1:全固态电池大幅提升安全性，突破后有望替代液态电池 Part2:海外抢先押注全固态电池，国内加快引导行业发展 Part3:硫化物未来潜力最大，为主流厂商重点布局路线 Part4:硫化物路线存在诸多难点，带来材料/工艺/设备全新变化 Part5:全固态电池取消隔膜/电解液，新增固态电解质/锂金属 Part6:国内、海外相关公司近况更新 Part7:投资建议&风险提示 PART1全固态电池大幅提升安全性，突破后有望替代液态电池 固态电池：电池的终极技术，相当于把汽油换成沙子 ◆液态电池为正极+电解液+隔膜+负极结构，为目前大规模量产形态； ◆半固态电池为正极+电解液+隔膜（涂覆固态电解质）+负极结构，和液态电池结构一致，被认为是过渡态技术； ◆全固态电池为正极+固态电解质片+负极结构，电池整体为三明治结构，被认为是未来电池终极技术； ◆液态电池到全固态电池，核心是将电解液+隔膜替换为固态电解质。电解液相当于汽油，汽油浸润性好，但容易燃烧，安全性不足；固态电解质相当于沙子，安全性大幅提升，但是浸润性差。电解液到固态电解质，相当于沙子去替换汽油，这是一把双刃剑，必然带来一些优势，但也会引入避免不了的劣势。 图液态电池到全固态电池，核心是将电解液+隔膜替换为固态电解质 固态电池：提升安全性+能量密度，降低循环+快充性能 ◆传统液态电池中，电解液相当于汽油，汽油浸润性好，对应循环次数高，快充性能好，但容易燃烧，对应的是安全性不足，能量密度有限； ◆固态电池中，固态电解质相当于沙子，大幅提升安全性，打破能量密度瓶颈，但是浸润性差，有固-固界面问题，对应的是循环次数低，快充性能差。 ◆液态电池到全固态电池，会提升安全性、提升能量密度，但是降低循环次数和快充性能，电池终极技术或为一把双刃剑。 固态电池：有诸多本质的难点，制约中期商业化进程 ◆固态电池虽然具备安全性、高能量密度的终极标签，但是由于固-固界面的引入，离子电导率低、界面稳定性差，带来循环、快充等问题，制约其商业化进程。 ◆循环寿命差：液态电池可达1.5万次，固态电池仅为几百次； ◆快充性能差：液态电池已达4-6C，固态电池部分可达2-3C，但大部分基本在0.5C以下； ◆加工性能差：固体无流动性，类比沙子，加工难度大； ◆成本高昂：液态电池成本0.2-0.3元/Wh，固态电池成本4-5元/Wh，为液态电池的十倍以上。 固态电池：待短板性能突破后，有望大规模替代液态电池 ◆固态电池的短板是电解液换为固态电解质的必然结果，目前液态电池的综合性能较好，成本处于较低水平，而固态电池想要大规模的替换掉液态电池，短板性能需要达到电车要求，而此时液态电池性能必然过剩。 ◆固态电池（性能均衡时候）：安全性好，能量密度高，具备核心优势，但循环+快充性能也需满足电车需求，性能较为均衡，快充性能4C以上，循环3000次以上，续航1000km以上。 ◆液态电池（必然性能过剩）：固态电池满足以上条件时，液态电池快充性能或达6-8C以上，循环或达2万次以上，性能必然过剩，此时引入固态电解质，才能将短板性能达到电车要求，进而成为电池终极路线，我们预计时间点至少在2030年以后。 PART2海外抢先押注全固态电池，国内加快引导行业发展 海外政策：抢先研发布局全固态电池，资金补贴大力推进技术落地 ◆海外整体布局领先，大额补贴抢先押注全固态电池技术。日本押注硫化物路线，研发布局最早，技术和专利全球领先，打造车企和电池厂共同研发体系，政府资金扶持力度超2千亿日元（94亿元RMB），力争30年实现全固态电池商业化，能量密度目标500Wh/kg。韩国选择氧化物和硫化物路线并行，政府提供税收抵免支持固态电池研发，叠加动力电池巨头联合推进，目标于25-28年开发出能量密度400Wh/kg的商用技术，30年完成装车。欧洲以聚合物路线为主，同时布局硫化物路线，其中德国研发布局投入最大。美国全路线布局，由能源部出资，初创公司主导研发，并与众多车企达成合作，目标在30年达到能量密度500Wh/kg。 国内政策：此前市场驱动为主，24年加快引导行业发展 ◆国内此前以市场驱动为主，短期聚焦半固态电池技术，24年政府加快行业发展，积极布局硫化物、聚合物等全固态电池路线。20年起，我国首次将固态电池列入行业重点发展对象并提出加快研发和产业化进程，23年进一步提出加强固态电池标准体系研究，但此前尚未出台补贴政策，仍以市场驱动为主，短期聚焦于更具兼容性、经济性的聚合物+氧化物的半固态路线。24年5月，政府首次投入约60亿元用于全固态电池研发，相关项目由政府相关部委牵头实施，经过严格筛选后，最后具体分为七大项目，聚焦硫化物和聚合物等不同技术路线，加快全固态电池的商业化。 固态电池：有海外弯道超车风险，国家政策提供底层支持 ◆国内液态电池技术大幅领先于海外，海外加码固态电池希望弯道超车，23-24年频繁宣传全固态量产计划，引发国内危机意识，政府层面加快固态电池研发和支持力度，提供固态电池底层的支撑逻辑。 ◆海外：此前抢先布局全固态电池，意在率先卡位下一代电池技术，日本资金扶持已超2千亿日元(94亿RMB)，韩国已提供20%/50%的设备/研发税收优惠，德国已投资超10亿欧元(77亿RMB)，美国已投资超3亿美元(21亿RMB)，海外24年频繁宣传全固态电池量产计划，目标27年小批量量产全固态电池。 ◆国内：此前尚未出台补贴政策，引发政府危机意识，24年5月将投入60亿，加快全固态电池研发力度，包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持，项目支持力度空前，固态电池产业化加速，目标27年小批量量产全固态电池，实现千辆级别的示范运营。 短期：23-24年半固态陆续装车发布，带来持续性行业热度 ◆半固态电池为过渡路线，国内23-24年陆续装车发布，开启产业化元年，随着新车型陆续发布，带来持续性行业热度，提供固态电池应用的短期支撑逻辑。 ◆蔚来ET7：24款蔚来ET7搭载半固态电池，实测续航超过1000公里，150kwh电池包开启试运营，最低日租100元，开启运营。 ◆智己L6-光年版：4月8日，上汽智己L6发布光年固态电池，对应max光年版(133kwh)预售价不超过33万元，相比超强性能版(100kwh)预售价不超过29.99万元，仅加价3万元，定价好于市场预期。 ◆后续：上汽荣威、上汽名爵、长安深蓝、广汽昊铂等。 中期：eVTOL为低空经济关键载体，为固态电池打开想象空间 ◆国内后续大力发展低空经济，而eVTOL作为关键载体，为固态电池中期打开想象空间，提供固态电池应用的中期支撑逻辑。 ◆eVTOL作为低空经济的关键载体，助力塑造未来城市空中交通（UAM）场景。UAM（UrbanAirMobility），即城市空中交通，通过建立低空运输系统，以eVTOL（Electric Vertical TakeoffandLanding）进行载客或载货运输，为大型城市、都市圈及城市群创造了新型交通方式，有效缓解日益严重的地面交通拥堵问题。 ◆eVTOL能量密度要求400Wh/kg以上，为固态电池进一步打开想象空间。24年3月，低空经济首次纳入政府工作报告，eVTOL迎来发展黄金期，其对电池具备高能量密度、高倍率的诉求。四部门发布《通用航空装备创新应用实施方案》指出，推动400Wh/kg级航空锂电池投入量产，实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证，理论上需搭配固态电池使用，为其打开想象空间。 长期：全固态27年小批量装车，30年后实现量产商业化 ◆安全性和能量密度为动力核心性能，提供固态电池应用的远期支撑逻辑，半固态先行，24年开启放量，全固态预计30年后放量。半固态电池23年起开始产业化，但技术、产品仍不成熟，我们预计24年出货量1-2GWh，25年预计5GWh，30年超100GWh，渗透率提升至2-3%；全固态电池预计27年小批量装车，以示范运营为主，出货量0.5GWh，30年预计开启产业化，出货量预计3GWh，随着规模效应释放，成本持续下降，35年出货量有望突破300GWh。 PART3硫化物未来潜力最大，为主流厂商重点布局路线 电解质：氧化物+卤化物进展快，硫化物发展潜力最大 ◆固态电解质是实现高安全性、能量密度、循环寿命性能的关键。根据电解质的种类，可分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物四种路线。硫化物发展潜力最大，卤化物的热度也在提升。 ◆聚合物：不够安全，上限低，已基本被淘汰，主要与氧化物/硫化物/卤化物混用。 ◆氧化物：安全性最高，电导率一般，加工难度最大，成本低，但质地较脆，目前主要用于半固态。 ◆硫化物：潜力最大，电导率高，易加工，但难点最多，成本高，稳定性差，长期潜力较大。 ◆卤化物：介于氧化物和硫化物之间，难点是耐还原度差，成本低，近一年进展相对较快。 聚合物：加