固态电池：变革下的机遇

分析师：杨睿SAC NO：S1120520050003 分析师：李唯嘉SAC NO：S1120520070008 联系人：王涵 2025年3月13日 摘要 为什么要发展固态电池技术？ 追求电池性能，固态电池优势显著。根据液态电解质的含量，电池可分为液态(电解液质量占比为10wt%-25wt%)、半固态(5wt%-10wt%)、准固态(0-5wt%)和全固态(0wt%)四类，其中半固态、准固态和全固态统称为固态电池。固态电池具备诸多优势，包括更高的安全性、能量密度、循环寿命、机械强度，更宽的温度适应性和材料选择性等，其中高安全+高容量为固态电池核心优势。 固态电池发展到哪一阶段？ 产业化进展：日本先行，中国引领，美韩加速。日本研发固态电池多年，丰 田 等 技术 较为 领 先 ；在三 星SDI、LG、SK等 优 质 动 力 电 池厂商的共同推进下，韩国固态电池技术得以发展；美国则依靠初创企业攻克固态电池技术。中国在锂电技术方面具备全球领先实力，为固态电池的发展奠定坚实的基础。在国家的政策支持以及产业链各方不断发力的推进下，包括比亚迪、一汽等车企，宁德时代、国轩高科等电池厂在内，以及电池新兴势力，都对于固态电池进行布局，我们预计产业化取得进展的时点集中在2027-2030年左右。 发展路径：应用定位逐步清晰，产业化落地加速中。高端车型上半固态已实现落地应用，为后续全固态奠定应用基础；高性能电池是eVTOL实现长距离飞行的重要部件，同时轻量化有助于降低能耗以及提升性能，固态电池有望解决eVTOL发展关键瓶颈。除高端乘用车以及eVTOL，固态电池在储能、商用车、机器人、特种动力、3C数码产品等领域均有应用的可能性，有望推动固态电池的规模扩大。根据GGII预计，2024年固态电池出货达7GWh，2030年出货有望超过65GWh；到2035年，出货量有望进一步扩大至超过300GWh。 变与不变：材料体系革新升级，设备存在增量环节 材料端，在传统液态电池技术的基础上，正负极材料中短期可以沿用前期技术，中长期可以朝向更好性能方向升级；固态电解质尤其是硫化物技术路线为纯增量环节；辅材包括导电剂、粘结剂等或因固态特性导致性能需求/用量提升。设备端，固态特征有望带动干法电极的使用，相关设备成为纯增量环节。 受益标的：1）材料端：宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、鹏辉能源、天奈科技、厦钨新能、当升科技、容百科技、三祥新材、东方锆业、恩捷股份、星源材质、元力股份、上海洗霸、天赐材料、中科电气、翔丰华、璞泰来、金博股份等。2）设备端：纳科诺尔、曼恩斯特等。 风险提示：行业政策、技术路线发生重大变化；产能释放、下游需求不达预期；原材料价格大幅波动；产业竞争加剧等。 01回溯：电动化浪潮持续深入，时代变革确立 回溯：电动化浪潮持续深入，时代变革确立1.1 电动化趋势明确，渗透率持续提升。 早期国内新能源汽车技术不成熟叠加产业链完善度偏低，导致成本较高，消费者接受度有限。在国家出台的包括购置补贴、免征购置税等政策的推动下，新能源汽车成本明显下降，消费者购车意愿得到有效提振，销量进入高速增长阶段。随着新能源汽车上下游的不断发展，技术的优化升级带来安全性的提高、续航里程的增加、快充技术的普及等，同时规模的放大推动成本端性价比优势突显，新能源汽车增长从政策端引导转变为市场化驱动，从政策驱动向优质供给驱动转变，渗透率持续攀升。根据中汽协数据，2024年，新能源汽车产销分别完成1288.8万辆和1286.6万辆，同比分别增长34.4%和35.5%，渗透率同比明显提升至40%以上。 资料来源：中汽协，华西证券研究所 资料来源：中汽协，华西证券研究所 回溯：电动化浪潮持续深入，时代变革确立1.1 智能化涌现，智驾平权进一步推动未来空间增长 高阶智驾车型价格持续下探，智驾平权全速推进。国内车企积极推动高阶智驾发展，进一步促进智驾平权。•2024年8月，小鹏MONAM03Max版本搭载城区NOA的售价仅为15.58万元，带动智驾车型价格下探。•2025年2月9日，长安汽车发布“北斗天枢2.0”计划，并表示今年8月长安汽车将在10万元级别的车型上搭载激光雷达。•2025年2月10日，比亚迪发布高阶智驾系统”天神之眼”，比亚迪董事长兼总裁王传福表示比亚迪全系车型将搭载“天神之眼”高阶智驾，首批21款车型稍后上市,其中，10万元级以上为全系标配，10万元以下为多数搭载。 资料来源：亿欧智库，华西证券研究所 资料来源：量子位智库，华西证券研究所 回溯：电动化浪潮持续深入，时代变革确立1.1 智能化涌现，智驾平权进一步推动未来空间增长。 智能化平价时代来临，向15万元及以下车型价格区间渗透。智驾带来更加优质的驾驶体验感，随着平价智能化车型范围的扩大，智驾有望成为下一阶段驱动新能源汽车增长、渗透率加速向上的主要动力。 回溯锂电：电动化浪潮持续深入，时代变革确立1.1 欧洲各国渗透率差异较大，美国持续提升。 欧洲：根据中汽数据、芝能汽车数据，2024年欧洲（含欧盟27国+欧洲自贸联盟+英国等）乘用车新车注册量约1296.4万辆，同比增长仅0.9%；新能源乘用车总销量达294.5万辆，同比下降2.1%，渗透率达22.7%；其中纯电动汽车（BEV）销量199.3万辆，同比下降1.3%，渗透率15.4%，同比下降0.3个百分点；插电式混合动力汽车（PHEV）销量95.2万辆，同比下降3.9%，渗透率7.3%，同比下降0.4个百分点。 美国：在政府的支持下，叠加特斯拉的引领，美国新能源汽车行业实现较快发展。根据Marklines数据，2024年美国EV+PHEV销量为155.9万辆，同比增长5.2%，渗透率同比增长0.3pct至9.5%。 资料来源：芝能汽车，华西证券研究所注：合计为欧盟+欧洲自由贸易联盟+英国。 资料来源：Marklines，华西证券研究所 回溯：电池发展的进阶1.2 十年间动力电池价格整体降幅较大 在新能源汽车发展前期，由于规模相对较小，成本相对较高。后续在政策支持和市场持续发展的共同作用下，新能源汽车实现快速发展，中游电池以及上游材料价格持续下降。 2021年和2022年，随着优质供给的持续推出，终端消费者对于新能源汽车的认可度不断攀升，叠加购置补贴退坡等促进，新能源汽车进入快速增长期，销量同比增速分别高达160%和93%；在需求快速释放和供给相对有限的错配局面下，以碳酸锂为首的锂电材料价格出现大幅上涨。 资料来源：中国汽车动力电池产业创新联盟，华西证券研究所 回溯：电池发展的进阶1.2 性能与成本的博弈：早期续航焦虑推动三元材料电池发展，铁锂电池由于性价比优势实现反超。 在国内新能源汽车产业链发展初期，车型续航里程为消费者关注的重点性能之一，由于三元材料在能量密度、低温性能等方面优势明显，叠加三元材料为特斯拉前期主要应用的技术类型，推动国内三元材料动力电池占比较高，根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据，2019年三元材料电池在当年动力电池装机总量中的占比为65.2%，为主要的电池应用类型。 后续随着技术的持续发展，产业链对于锂电材料性能的掌握更强，叠加新能源汽车需求快速爆发导致材料价格上升，终端对于新能源汽车安全性、经济性的要求比重提升，磷酸铁锂电池逐步成为应用的主要类型。根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据，2021年磷酸铁锂电池在动力电池装机中的占比超过三元材料电池，并逐年提高，2024年占比则高达74.6%。 资料来源：中国汽车动力电池产业创新联盟，华西证券研究所 02固态电池：性能表现优异，全球聚力推动发展 为什么要发展固态电池技术？2.1 能量密度的进阶：性能是电动化核心诉求。 新能源汽车发展的核心始终是技术和性能的升级，续航里程作为性能体现的关键指标，直接影响消费者购车意愿和出行体验。早期的铅酸电池能量密度低、体积较大、循环寿命较差，难以满足长距离出行需求。锂电池的发展直接提升续航能力，降低里程焦虑，促进新能源汽车的渗透率快速提升。后续固态电池的发展，有望进一步加强性能表现，助推新能源汽车深化应用。 资料来源：Batteryman Helps Batteryman，华西证券研究所 为什么要发展固态电池技术？2.1 追求电池性能，固态电池优势显著。 根据液态电解质的含量，电池可分为液态(电解液质量占比为10wt%-25wt%)、半固态(5wt%-10wt%)、准固态(0-5wt%)和全固态(0wt%)四类，其中半固态、准固态和全固态统称为固态电池。 机遇与难点突破并存：固态电池具备诸多优势，包括更高的安全性、能量密度、循环寿命、机械强度，更宽的温度适应性和材料选择性等。但同时也由于固体形态的原因，导致固态电池存在电导率低导致充放电速度较慢、“固-固”界面稳定性差导致电池失效、各类型电解质综合性能难以平衡等技术难点。 资料来源：太蓝新能源，华西证券研究所 为什么要发展固态电池技术？2.1 高安全+高容量为固态电池核心优势。 高容量：固态电池的高容量性能主要体现在材料和结构两个方面。1)材料端：由于固态电池的安全性以及化学稳定性等优势，可以采用诸如高镍三元以及金属锂等高能量密度的正负极材料，并可以通过减少/取消隔膜、降低电极厚度等方式进一步释放能量密度；2)结构端：固态电池可以采用叠片式的封装结构以及一体化设计，集成度更高，从而提升体积能量密度；此外，由于固体形态以及较高的安全性能，因此减少注液、热管理和安全管理系统等环节和部件，从而提升能量密度。 结构端 材料端 叠 片 式 封 装： 固 态 电 池 可 以 采 用 叠 片 式 封 装 ， 内 部 排 列 更 为 紧 凑 ，从 而 提 升 体 积 能 量 密 度 。 负 极 材 料：固 态 电 池 可 以 搭 配 金 属 锂 作 为 负 极 材 料 ， 理 论 比 容 量可 达3 8 6 0 m A h / g(V S石 墨 负 极 材 料3 7 2 m A h / g)， 可 以 显 著 提 升 能量 密 度 。 一 体 化 设 计： 固 态 电 池 可 以 将 多 个 电 池 单 元 进 行 一 体 化 设 计 和 封 装 ，减 少 连 接 部 件 的 使 用 和 间 隙 的 留 存 ， 提 高 集 成 度 ， 同 样 空 间 可 以 容纳 更 多 单 元 。 正 极 材 料： 由 于 采 用 固 态 电 解 质 ， 因 此 固 态 电 池 具 备 更 高 的 电 化学 稳 定 性 ， 可 以 配 适 高 镍 三 元 材 料 、 富 锂 锰 基 材 料 等 高 比 容 量 的正 极 材 料 。 减 少 工 艺&辅 料： 全 固 态 电 池 可 以 减 少 电 解 液 注 液 的 工 艺 环 节 ， 叠 加具 备 较 高 的 安 全 性 能 ， 所 以 可 以 减 少 部 分 热 管 理 和 安 全 管 理 系 统 ，从 而 提 升 能 量 密 度 。 隔 膜： 液 态 电 池 中 隔 膜 起 到 隔 离 和 离 子 传 导 的 作 用 ， 而 固 态 电 池可 以 采 用 更 薄 的 电 解 质 隔 膜 甚 至 可 以 取 消 隔 膜 ， 从 而 减 少 空 间 和质 量 以 提 升 能 量 密 度 。 电 极： 传 统 锂 离 子 电 池 为 了 保 证 电 解 液 与 电 极 的 充 分 浸 润 和 离 子传 输 ， 电 极 通 常 需 要 一 定 的 厚 度 ， 固 态 电 解 质 由 于 采 用 固 体 形 式因 此 和 电 极 的 接 触 更 为 紧 密 ， 因 此 电 极 可 以 更 加 轻 薄 。 为什么要发展固态电池技术？2.1 高安全+高容量为固态电池核心优势。 安全性：液态锂离子电池具有一定的安全问题：1)电解液具有可燃性易引发电池热失控；2)锂离子电池长时间使用易产生锂枝晶穿透隔膜造成短路引发风