固态电池专题报告：材料端高弹性，设备端高确定性

请务必阅读正文之后的免责条款部分材料端高弹性，设备端高确定性——固态电池专题报告[table_Authors]徐强(分析师)马铭宏(分析师)021-38676666021-38676666登记编号S0880517040002S0880523050001本报告导读：固态电池是下一代高性能电池的发展方向，短期氧化物半固态电池落地放量，长期硫化物全固态电池前景广阔，材料端高弹性，设备端高确定性。投资要点：[Table_Summary]投资建议：我们认为固态电池凭借着在安全性、能量密度等方面的优势，将成为未来高性能电池重点的发展方向，在消费电池、新能源汽车、低空等领域有着广阔的市场空间。固态电池较现有电池在部分材料与设备环节存在较大差异，其兴起将给新型材料和设备带来庞大的增量市场。前瞻布局固态电池及关键材料与设备的企业受益，推荐标的：宁德时代、国轩高科、豪鹏科技、容百科技、当升科技、星源材质、厦钨新能，相关标的：冠盛股份、天铁科技、英联股份、天奈科技、德福科技、纳科诺尔、曼恩斯特、宏工科技。固态电池是未来高性能电池的重要发展方向。固态电池在安全性、能量密度等方面有着颠覆性优势，顺应市场需求，并在政策刺激下加速发展。当前主要分化出了两条主要路线，短期来看氧化物半固态路线相对成熟，和现有电池体系设备兼容度较高，已产业化落地，有望放量。但由于氧化物固态电解质存在离子电导率较低的缺陷，众多企业布局了潜力更大的硫化物全固态路线。材料端：与现有体系存在较大差异的新型材料具有高弹性。正极的选择为有更大理论比容量的高镍三元及富锂锰基，适配固态电池体系的高能量密度特性。负极的迭代方向为硅基负极和锂金属负极，进一步推升能量密度。固态电池技术路线或冲击传统隔膜产业，适应固态体系的复合膜有望增长。电解质端，氧化物路线的锆系材料和硫化物路线的硫化锂材料具有明确的增量空间。多孔铜箔和镍基集流体可能成为固态电池的可选方案。辅材环节，适配固态电池的单壁碳管迎来全新的机遇。设备端：中试线逐步落地将带来新型设备的高确定性。全固态电池的生产工艺较现有的存在一定差异，且具有较高的技术壁垒，前段侧重于“干”，涉及到辊压机、干法一体机等设备；中段侧重于“叠”，涉及到全自动叠片机；后段侧重于“压”，涉及到高压化成设备。随着各大企业陆续进入中试阶段，且随着技术逐步成熟，新型设备有望加速放量。风险提示：技术进步不及预期、行业竞争加剧等。 目录1.投资建议......................................................................................................32.固态电池：未来高性能电池的发展方向..................................................32.1.传统锂电池三大核心痛点制约产业升级............................................32.2.固态电解质：具有颠覆性突破的电池技术，满足主流需求............62.3.固态电池尚有瓶颈，分化出两条路线：半固态和全固态................72.4.固态电解质技术路径分化明显，氧化物半固态路线相对成熟........82.5.全固态电池是终极目标，硫化物路线潜力更大................................92.6.政策与需求双重驱动，固态电池技术落地势在必得......................103.固态电池行业进展加速，新型材料高弹性............................................123.1.正极：高镍三元和富锂锰基因高能量密度成为主流......................123.2.负极：硅基负极和锂金属负极是下一代负极的首选材料..............133.3.隔膜：向固态电解质复合膜迭代......................................................143.4.电解质：技术路径分化明显，短期看氧化物，长期看硫化物......153.5.集流体：多孔铜箔及镍基集流体，适配固态电池体系..................173.6.辅材：单壁碳管是更优的导电剂材料..............................................184.进入中试阶段，设备高确定性................................................................194.1.前段：干法电极设备成为前段工艺增量核心..................................204.2.中段：叠片工艺有望占据主导地位..................................................214.3.后段：高压化成保证固态电解质的界面稳定性..............................225.风险提示....................................................................................................22 请务必阅读正文之后的免责条款部分2of24 请务必阅读正文之后的免责条款部分3of241.投资建议我们认为固态电池凭借着在安全性、能量密度等方面的优势，将成为未来高性能电池重点的发展方向，在消费电池、新能源汽车、低空等领域有着广阔的市场空间。当前主要分化出了两条主要路线，短期来看氧化物半固态路线相对成熟，和现有电池体系设备兼容度较高，已产业化落地，有望放量。但由于氧化物固态电解质存在离子电导率较低的缺陷，众多企业布局了潜力更大的硫化物全固态路线，其兴起将给新型材料和设备带来庞大的增量市场。前瞻布局固态电池及关键材料与设备的企业受益，推荐标的：宁德时代、国轩高科、豪鹏科技、容百科技、当升科技、星源材质、厦钨新能，相关标的：冠盛股份、天铁科技、英联股份、天奈科技、德福科技、纳科诺尔、曼恩斯特、宏工科技。注：冠盛股份及之后标的的盈利预测来自Wind一致预期2.固态电池：未来高性能电池的发展方向2.1.传统锂电池三大核心痛点制约产业升级电池当前瓶颈之一：能量密度局限，直接影响续航。锂离子电池能量密度定义为电池单位质量可释放的电能。受限于当前材料体系的物化性质，传统的锂电池能量密度已逐步逼近上限。能量密度直接决定电池的轻量化水平和续航能力——因此更高的能量密度意味着在同等质量或体积下可存储更多电能，从而显著优化终端应用使用体验（如电动交通工具减重降耗、消费电子收盘价EPS2025.07.02 2024A2025E250.4511.5214.560.670.781.132.690.410.700.931.410.270.361.171.451.642.030.010.06-0.090.731.17-0.391.441.260.211.18102.263.46 PE评级2026E2024A2025E2026E17.55221714增持31.120.99464031增持55.984.26502113增持23.051.02563323增持42.931.60463027增持0.45463427增持56.411.66483934增持38.172.46231916/0.1170511864/16.34//-182///44.311.69613826/22.76//-58///1.54333831/59.691.792845133///30/// 请务必阅读正文之后的免责条款部分4of24轻薄化）。在未来，电动交通工具和消费电子对电池续航的要求将会进一步提升，能量密度将成为电池市场应用的长期关注点。能量密度优化路径分电极材料和结构优化两条路径。根据《Strategies towardthe development of high-energy-densitylithium batteries》报告，提升电池能量密度意味着电池质量体积减少，同时储存电能增大。因此，优化能量密度的两条路径为1.提升电极的比容量，比容量定义为单位质量的活性材料能放出的最大容量，提升电极比容量可提升电极单位质量的容量，因此电池在相同的质量的情况下，电极可放出的电量将有效提升，从而实现电池能量密度的提升。例如采用硅碳负极、高镍三元正极是当前比较有效的提升电池体系能量密度的措施。2.优化电池结构，合理优化电池内部组分的结构占比，例如采用固态电解质优化掉隔膜和电解液，合理调控各个组分的重量和厚度，可以使电池在有限的质量下放出更多的能量。当前固态电解质+硅碳/锂金属负极+高镍三元是锂电行业向高能量密度技术迭代的首选方案。能量密度优化路径能量密度优化潜力采用高镍三元等比容量较高材料、正极补锂技术很大采用硅基负极、锂金属负极替代石墨负极很大调配电解液用量、开发固态电解质等新型电解质很大极薄化、全极耳技术降低电池欧姆阻抗较大优化性能及比例、新型材料较小极薄化、固态电解质膜较小数据来源：《Strategies toward the development of high-energy-density lithium batteries》，国泰海通证券研究电池当前瓶颈之二：安全性痛点凸显，液态电解质体系成风险根源。锂离子电池的电解液的主要成分为可燃烧的有机物碳酸酯类（一般包括EC、PC、DMC等），在较高温度会发生热失控，碳酸酯类电解液的燃点通常较低，在小于200℃下很容易发生燃烧，电池在发生碰撞、使用老化等情况下，液态电解质体系的隔膜将会被机械外力或者锂枝晶刺穿，导致电池短路热失控，电解液发生泄露、燃烧。动力电池有更多的活性物质的质量和更高的充放电功率，且电池包处在相对密封环境，发生内部燃烧容易导致剧烈爆炸等危害，受到重点关注。 请务必阅读正文之后的免责条款部分5of24电池当前瓶颈之三：快充性能不足，影响使用效率。锂电应用场景中，消费领域和动力领域对快充要求较高。充电速率决定了电池的使用效率，锂电池的充电倍率提升意味着短时间可以充电更多的电量。根据《Fast ChargingLithium Batteries:Recent Progress and Future Prospects》报告，电池存在活化阻抗、欧姆阻抗、扩散阻抗，这体现在电化学反应动力学机理层面，对快充性能起决定作用的是电池的内部阻抗。电池在大功率充电时，锂离子大量插层、迁移，需要电池体系较小的阻抗保证锂电池容量的相对稳定。《Solidelectrolyte interphases in lithiummetal batteries》报告指出，在快充时，锂离子迁移速率受电解液扩散阻抗和电极界面阻抗限制，易导致负极析锂和SEI膜损伤。正极和负极扩散阻抗、负极过电位析锂风险及电解液SEI膜界面损伤演化是快充性能的主要制约，需通过材料改性和工艺优化等方向缓解，核心在于降低电池的欧姆阻抗、电化学阻抗、扩散阻抗。表3：电池各组分具有阻抗主导的快充问题主要阻抗类型快充的不良影响技术优化方向扩散阻抗、电化学阻抗电极高应力，活性物质脱落损耗改性工艺，如梯度涂层、掺杂等扩散阻抗、电化学阻抗锂金属插层过快，负极析锂、晶格塌陷材料改性，如掺杂元素扩大插层空间扩散阻抗、电化学阻抗过电位较大，电解液降解、SEI膜损伤失效电解液添加添加剂，保持SEI膜稳定欧姆阻抗欧姆电阻导致发热增大，能量损失全极耳技术，降低电阻欧姆阻抗导电性能下降、粘结剂脱落改良配方比例扩散阻抗锂枝晶发展，刺破隔膜，造成短路采用固态电解质、采用涂层强化隔膜数据来源：《Fast Charging Lithium Batteries：Recent Progress and Future Prospects》，国泰海通证券研究 请务必阅读正文之后的