固态电池深度一：锂金属负极：负极长期方向，关注各工艺领先企业

投资逻辑 核心观点：锂金属负极较石墨、硅碳可实现更高的能量密度，为固态电池负极侧长期迭代方向；国内外企业已逐步应用锂金属负极方案，首款锂金属负极全固态电池已实现上车路测；工艺上，压延法率先实现规模化落地，向更薄迭代，长期也建议关注蒸发镀、液相法；格局上，锂企、负极厂、箔材厂多方参与。建议积极布局各个工艺路线的领先企业。 锂金属负极：可实现更高的能量密度，为负极长期迭代方向。传统的负极材料石墨的循环性能好，但理论容量低；硅基负极理论容量高，但充放电过程中膨胀过大；锂金属拥有超高理论比容量和较低的电化学电位，根据欧阳明高院士，国内2030年前重点突破500Wh/kg电池，正负极侧主要依赖负极迭代，硅负极在助力电池能量密度突破400Wh/kg后的边际提升有限，锂金属负极已定性为负极侧长期迭代方向。 痛点：锂枝晶构成产品应用的主要瓶颈。锂金属的高活性和其表面SEI的锂离子扩散能垒较高会促进锂枝晶的形成，锂金属的不均匀沉积和枝晶生长会引发锂的体积膨胀、死锂产生、SEI破裂、极化电压增大、电池短路等问题，构成当前主要瓶颈，人工SEI膜、改性集流体、引入固态电解质是主要的改善锂枝晶的手段。 市场：国内外企业逐步应用，30年固态电池用锂金属出货有望达7700吨。当前大多数企业仍采用更为成熟的硅碳负极，海外日产、LG、SK On、Solid Power、Factorial Energy，国内宁德时代、清陶能源等逐步应用锂金属负极方案，今年初全球首款锂金属负极全固态电池上车（奔驰）路测。当前锂金属负极出货较少，我们假设2030年全固态电池出货180GWh，锂金属负极渗透率20%，采用双面20um锂箔，测算锂金属用量约7700吨，市场近百亿元。 工艺：压延法率先实现规模化落地，长期看关注蒸发镀、液相法。我们认为压延法率先实现规模化落地，但机械加工对于制备20um以下超薄锂带有所限制。长期看，5-6um是更为理想的锂层厚度，锂带过厚会导致锂的冗余，带来重量冗余，不利于能量密度的提升，也推高了成本。一方面，压延法仍有将锂带持续做薄的可能性，另一方面液相法、气相沉积法是潜在发展的方向，这两种工艺均可制备超薄锂带，但是离规模化量产仍有较大距离，气相沉积法在提升沉积速率、液相法在提高均匀性&提升铜锂浸润性上仍有较大迭代空间。 格局：锂企、负极厂、箔材厂多方参与，积极布局分工艺的领先企业。锂企如赣锋锂业、天齐锂业、天铁科技等，背靠丰富的锂资源和金属锂产能布局，在原材料金属锂锭的制备上具备成本、质量优势；负极厂如璞泰来、道氏技术、贝特瑞等同时在硅碳负极、锂金属负极上形成布局；箔材厂如中一科技、英联股份等也涉足锂金属负极。按工艺划分，天铁科技、赣锋锂业在压延法上领先，英联股份在蒸发镀上领先，道氏技术、中一科技等在液相法上领先。 投资建议 锂金属负极构成固态电池负极侧长期发展路线，我们认为压延法率先实现规模化落地，长期看液相法、气相沉积法是潜在发展的方向。建议积极布局各个工艺的领先企业。 风险提示 产业化不及预期、路线迭代风险。 内容目录 一、趋势：锂金属负极为负极长期迭代路线，锂枝晶问题待突破........................................41.1锂金属负极为负极长期迭代路线............................................................41.2技术发展的痛点在于锂枝晶生长............................................................8二、工艺：压延法率先落地，长期可关注蒸发镀、液相法.............................................102.1挤压/压延法：当前最为成熟的工艺........................................................102.2蒸发镀&液相法：突破厚度瓶颈的新工艺....................................................102.3展望：压延法率先实现规模化落地，蒸发镀、液相法前景可期.................................12三、格局：锂企、负极厂、箔材厂多方参与，压延工艺占当前主导.....................................15四、投资建议...................................................................................164.1天铁科技：主营轨道减震产品，锂化物产品逐步放量，锂金属负极合作欣界能源.................164.2赣锋锂业：世界领先的锂生态企业，金属锂、固态电池布局充分...............................174.3英联股份：领先的消费品金属包装产品提供商，跨界布局复合集流体、锂金属负极前景可期.......184.4道氏技术：铜冶炼支撑业绩，单臂管、硅碳逐步放量，布局液相法锂金属负极...................194.5中一科技：电解铜箔企业，布局有锂金属负极...............................................20五、风险提示...................................................................................20 图表目录 图表1：负极在当前动力电池成本占比一般不超过15%................................................4图表2：负极材料分类，锂金属负极为长期迭代方向.................................................4图表3：锂金属负极拥有理论上更高的能量密度、快充能力...........................................5图表4：全固态电池材料体系迭代路线.............................................................5图表5：固态电池负极侧迭代路线.................................................................5图表6：硫化物固态电池，正负极迭代roadmap......................................................6图表7：海外企业已有较多采用锂金属负极路线.....................................................6图表8：国内固态电池企业负极侧尚以硅碳路线居多.................................................7图表9：2030年固态电池用锂金属出货测算.........................................................7图表10：锂金属负极产生的问题图示..............................................................8图表11：锂金属不均匀沉积、锂枝晶生长会导致死锂、SEI破裂等问题.................................8图表12：压延法制备锂金属负极.................................................................10图表13：需要有亲锂涂层（如氧化亚铜），锂渗透才能充分..........................................11图表14：不同PVD方法制备锂金属负极图示.......................................................12图表15：不同锂金属工艺制备方案的技术成熟度比较...............................................12 图表16：不同锂金属负极制备方案的加工性能比较.................................................13图表17：不同锂金属负极工艺制备的经济性对比...................................................13图表18：锂金属负极不同制备工艺图示...........................................................14图表19：锂金属负极不同制备工艺下产品质量、工艺可行性的二维比较...............................14图表20：国内企业锂金属负极布局进展...........................................................16图表21：天铁科技营业收入（亿元）.............................................................17图表22：天铁科技归母净利润（亿元）...........................................................17图表23：赣锋锂业营业收入（亿元）.............................................................18图表24：赣锋锂业归母净利润（亿元）...........................................................18图表25：英联股份营业收入（亿元）.............................................................19图表26：英联股份归母净利润（亿元）...........................................................19图表27：道氏技术营业收入（亿元）.............................................................20图表28：道氏技术归母净利润（亿元）...........................................................20图表29：中一科技营业收入（亿元）.............................................................20图表30：中一科技归母净利润（亿元）...........................................................20 一、趋势：锂金属负极为负极长期迭代路线，锂枝晶问题待突破 1.1锂金属负极为负极长期迭代路线 负极材料直接影响电池容量、首效、循环等性能。负极材料系先由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧，再经干燥、滚压形成。负极材料作为锂电池不可或缺的重要组成部分，直接影响锂电池的容量、首次效率、循环等主要性能，在动力电池成本中占比一般不超过15%。 来源：凯金能源招股说明书，国金证券研究所 不同于传统石墨“脱锂-嵌锂”机制，锂金属负极主要通过“沉积-溶解”机制储能。根据工作原理，可将锂二次电池负极材料分为脱/嵌型负极、转换型负极、合金型负极及锂金属负极。脱/嵌型负极是指锂离子可在结构中发生可逆的嵌入和脱出的材料，如石墨等；转换型负极是指空间结构