新材料系列报告(一):固态电池潜力获验证,关注动力电池金属新需求国投证券2024-01-12.pdf
摘要:事件: PowerCo 固态电池耐力测试结果出炉2024 年 1 月 4 日,大众汽车的电池子公司 PowerCo 宣布,公司使用Quantum Scape 固态电池进行耐力测试,结果表明其可实现 50 万公里的超长寿命,并且几乎不会出现续航衰减。 PowerCo 表示, QuantumScape 电池“实现了 1000 多次充电循环,容量仍超过 95%”, 有力证明了固态电池的潜力。固态电池:能量密度、安全性领先的“下一代动力电池”固态电池具有高能量密度、高安全性、体积小等优点,被视为突破电动汽车性能限制的终极解决方案。 固态电池因电解质固态化,不含易燃易爆易挥发的成分,可消除电池漏液、锂枝晶生成等风险。固态电解质具备高稳定性,有助于延长电池循环使用寿命,拓宽电池适用的温度范围。固态电池在材料、界面、技术、成本上仍面临较多挑战。 材料方面,目前仍然缺乏高效的电解质材料,目前主流的氧化物、聚合物、硫化物电解质性能各有不同,技术分歧仍然存在。界面方面,固态电池的固态电解质与电极之间的固-固界面,物理接触下容易产生裂缝和气孔,限制界面处锂离子传输,化学接触下,界面处的(电)化学副反应导致界面稳定性下降,增大界面阻抗。成本方面,固态电池工艺复杂性上升,在电极、电解质、界面工程等方面生产工艺提升均有待突破,生产制造成本仍然居高不下。在液态电池向全固态电池转型过渡期间,半固态电池成为折中方案。国内多家电池企业已达到量产状态。半固态电池保留了少量电解液,较传统液态电池能量密度更高,较固态电池制造工艺难度更小。 2022年 1 月,批搭载赣锋锂电固态电池的东风 E70 电动车正式完成交付。卫蓝新能源预计 2024 年 4 月向蔚来批量供货半固态电池(电池容量150kWh)。清陶能源完成了与上汽联合开发的第一代半固态电池装车实验,预计将于 2024 年在上汽智己汽车平台上实现量产。蜂巢能源推出方形半固态电池,即二代果冻电池新品,该电池目前已经完成 A样开发。产业进展:海内外车企和电池企业积极布局国内外车企,包括东风集团、广汽埃安、蔚来等已在固态电池及半固态电池搭载方面积极布局。 全固态电池方面,广汽埃安预计 2026 年将实现全固态电池量产搭载,其中昊铂将率先采用。半固态电池方面,上汽集团预计 2024 年起,半固态电池将在公司不同车型上实现量产应用。蔚来在 2023 年 12 月创始人李斌直播完成 1044 公里续航驾驶,测试车辆搭载蔚来 150 度半固态电池包,该款半固态电池由卫蓝新能源提供。海外其他多家电池企业开展固态、半固态电池研发,并已与宝马、Stellantis 实现合作。 Solid Power 已生产出首批固态电池 A-1 样品并交付给了宝马汽车,按规划预计第一辆采用全固态电池技术的BMW 原型车,将在 2025 年前问世。 Factorial Energy 据称已成功运用锂金属阳极的 100Ah 电芯已向 Stellantis 送样。固态电池关注标的:锆、锗、锂固态电池市场空间广阔, 固态电池氧化物电解质路线对锆、镧元素存在需求,硫化物电解质路线对锗存在需求。 含锆复合氧化物和含锆复合氯化物做为新能源固态电解解质,表现出了良好的电化学性能,具有可靠的安全性和低成本优势。硫化物电解质路线中,锗元素是晶态硫化物的重要组成元素。硫化物电解质具有高离子传导性和高变形性,但也存在易氧化和界面稳定性较差等问题。晶态硫化物电解质主要类型包括硫银锗矿型(Argyrodite)、 LGPS(锂锗磷硫)型,对锗元素有较大需求。 建议关注: 东方锆业、三祥新材、 云南锗业、驰宏锌锗等。固态电池在提升高能量密度的核心诉求下,负极材料有望自传统的石墨负极,转向更多采用硅碳负极、甚至转向金属锂负极。 锂具备高容量和低电位优点,是最具潜力的负极材料之一。 目前锂离子电池的负极材料多采用石墨,因其具备高导电率和高稳定性的优势,但石墨理论比容量较低。而金属锂具备高容量和低电位的优点,在全固态电池中, 锂枝晶生长可被抑制,是最具潜力的负极材料之一。 建议关注:赣锋锂业、天齐锂业等。风险提示: 宏观经济表现不及预期,金属价格大幅波动,需求不及预期
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