电力设备行业深度报告：固态电池产业化加速，未来市场空间广阔

固态电池产业化加速，未来市场空间广阔 ——电力设备行业深度报告 固态电池是使用固体电解质来替代传统锂离子电池的电解液和隔膜，实现离子传输和电荷储存，是一种新型的电池技术。与传统液态锂电池相比，固态电池具备高安全性，高能量密度的关键优势，是锂电池产业升级的重要方向。当前，在国家政策支持、企业布局加速的推动下，固态电池正在进入快速发展阶段，产业化转折点即将到来，未来市场空间广阔。 投资要点： 固态电池安全性高，有望突破能量密度上限。（1）安全性：固态电池工作温度范围更宽，耐热性更好，且固态电解质具有耐高温、不可燃、绝缘性好的特性，安全性能大大提升；（2）能量密度：目前，液态锂电池技术已经基本成熟，材料的潜能基本被挖掘得接近极限值。固态电池在正负极材料和电池结构两个方面均有提升，能量密度能达到500Wh/kg以上，有望实现能量密度极限的突破。 《全国统一电力市场发展规划蓝皮书》发布，电力市场建设加速 10月逆变器出口整体企稳，美洲地区表现较好10月电力设备出口回暖，各地区表现分化 材料体系迭代，从半固体向全固态转化。固态电池技术研发难度大，半固体电池是过渡阶段。同时，固态电池技术进步，有望推动电解质、正负极材料体系的迭代。细分环节来看，（1）电解质：氧化物进展较快，硫化物上限较高。目前固态电池主要分为氧化物、硫化物、聚合物三大主流技术路线。其中，聚合物起步时间较早，技术水平较成熟，但上限突破难度很大；氧化物各方面的性能表现较为均衡，但制备成本较高；硫化物商业化潜力大，但产业化研究难度也最大。（2）负极材料：硅基负极是中短期的主要方案，金属锂是未来长期的发展方向。传统液态锂电池主要使用碳族材料（如石墨）作为负极，未来的发展空间有限；硅基负极材料理论比容量高，可以大幅提升电池性能，但受限于体积膨胀；金属锂具备高容量和低电位的优点，是全固态电池负极材料的终极目标。（3）正极材料：高电压、高比容量正极材料是发展方向。固态电池正极材料兼容性强，目前主要沿用三元高镍体系，在三元材料体系方面技术领先的正极材料厂商具备发展优势。长期来看，富锂锰基的高能量密度优势突出，有望成为未来的正极材料迭代的主要方向。 各国政策持续发力，推动固态电池技术落地。（1）政策方面，自2020年以来，日本、美国、韩国、欧盟持续推出固态电池产业相关政策，把固态电池产业化作为国家的战略目标之一，我国陆续发布《新能源汽车产业发展规划（2021—2035）》、《"十四五"新型储能发展实施方案》、《关于推动能源电子产业发展的指导意见》等政策，支持固态电池产业的发展。（2）企业布局方面，日韩企业聚焦于硫化物路线，欧美主要投资于初创企业。其中，日本固态电池技术研发起步较早，在硫化物固态电解质具备领先优势；美国固态电池技术的发展主要由初创企业推动，重点企业包括Solid Power、Quantum Scape、Factorial Energy等，通 研究助理:冯永棋电话：18819265007邮箱：fengyq1@wlzq.com.cn 过与欧洲汽车制造商合作，推动固态电池产能建设；国内固态电池参与者众多，涵盖了整车企业、电池厂商、固态电池初创企业、锂电材料厂商等多个类型，在固态电池产业链各环节均有布局。 产业化转折点将至，未来市场空间广阔。2025-2030年，固态电池技术预计进入快速突破阶段，材料体系有望加速迭代。目前，固态电池已从实验室研发阶段逐步过渡到工厂试点阶段，搭载固态电池的车型发布也日益频繁。根据各大厂商公布的计划，预计从2026年开始，固态电池市场将正式迈入量产阶段，固态电池的产业化进程有望显著提速。基于对固态电池技术路线和降本路径的研判，EVTank预计固态电池将在2025年开始放量，到2030年全球固态电池的出货量将有望达到614.1GWh，在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右，其市场规模将超过2500亿元。 投资建议：固态电池产业化加速，材料体系迭代，有望带动锂电产业链升级。细分环节来看：（1）电解质体系方面：氧化物体系固态电池发展速度快，技术较为成熟，硫化物体系固态电池发展上限高，具备较大发展空间。建议关注在氧化物路线及硫化物路线布局完善，研发进展领先的下游电池厂商，以及具备固态电解质关键原材料生产能力的上游企业；（2）正负极材料方面：随着固态电解质的应用，锂电池有望兼容高比容量正负极材料，正极材料路线预计将从磷酸铁锂、高镍转向高镍固化、富锂技术路线转化，负极材料路线预计将从石墨烯向氧化硅、金属锂技术路线发展，建议关注高镍正极及硅基负极环节布局领先的个股。 ⚫风险因素：建议关注产业化进展不及预期、原料价格大幅波动、下游需求不及预期、技术路线替代、政策变动等风险。 正文目录 1固态电池安全性高，有望突破能量密度上限...............................................................5 1.1固态电池概念：固态电解质替代电解液及隔膜................................................51.2固态电池优势：具备高安全性能、高能量密度关键优势................................61.2.1高安全性：工作温度范围宽，耐热性好.................................................61.2.2高能量密度：兼容高比容量正负极，电池结构优化.............................61.3固态电池主要挑战：界面、成本问题是制约产业化的关键............................91.3.1固-固界面：存在阻抗和相容性问题，影响循环和倍率性能................91.3.2离子电导率：固态电解质离子电导率低.................................................91.3.3成本：材料成本、生产工艺和产业化程度造成成本较高...................10 2材料体系迭代，从半固体向全固态转化.....................................................................11 2.1固态电池发展路线：半固体电池是过渡阶段.................................................112.2电解质：氧化物进展较快，硫化物上限较高..................................................112.3负极材料：硅基负极是中短期主要方案，金属锂是长期路线......................152.4正极材料：高电压、高比容量正极材料是发展方向......................................16 3政策持续发力，市场空间广阔.....................................................................................18 3.1政策方面：各国政策持续发力，推动固态电池技术落地..............................183.2海外布局：日韩企业聚焦于硫化物路线，欧美主要投资于初创企业..........193.3国内布局：多元路线并举，企业布局持续加速..............................................213.4产业化进程：产业化转折点将至，未来市场空间广阔..................................23 4投资建议.........................................................................................................................25 5风险提示.........................................................................................................................25 图表1：传统锂电池与固态电池构成对比......................................................................5图表2：锂电池分类..........................................................................................................6图表3：液态电池过热相关反应......................................................................................6图表4：固态电池、半固体电池、液态锂电池性能对比..............................................7图表5：锂电池负极材料比容量、工作电压对比..........................................................8图表6：液态锂电池、固态电池电池结构和堆叠封装方式对比..................................8图表7：液态锂电池、固态电池界面对比......................................................................9图表8：传统液态电解质、固态电解质离子电导率对比............................................10图表9：液态锂电池、固态电池价格对比（元/Wh）..................................................10图表10：从液态锂离子到全固态金属锂电池逐步发展路线图..................................11图表11：三种固态电解质实物及性能对比..................................................................12图表12：三大固态电解质体系及材料特性..................................................................13图表13：国内外典型企业的固态电池技术路线..........................................................14图表14：固态电解质材料技术成熟度分析..................................................................14图表15：负极材料体系优缺点对比..............................................................................15图表16：负极材料体系迭代方向..................................................................................16图表17：正极材料比容量、工作电压对比..................................................................17图表18：固态电池关键材料体系迭代方向..................................