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1、2 0 2 5 年深度行业分析研究报告请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容01020304目录固态电池:创新场景耦合性能优势固态电池应用前景展望固态电池产业链梳理投资建议请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容一、固态电池:创新场景耦合性能优势请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容固态电池与液态电池对比根据电解质的不同,锂电池技术体系可分为:液态电解质电池、混合固液电解质电池(半固态电池)、固态电解质电池。固态电池与液态电池工作原理相同。固态电池在电池结构上与液态电池变化明显:半固态电池由于仍存在部分液态电解液,故而保留了电解液和隔膜等结构。而全固态电池离子传导介质和通道由传
2、统的电解液与隔膜变为固态电解质,电池结构实现进一步简化。半固态电池由于仍存在部分液态电解液,故而保留了电解液和隔膜等结构。而全固态电池离子传导介质和通道由传统的电解液与隔膜变为固态电解质,电池结构实现进一步简化。图1:锂电池发展路线资料来源:徐小明.第十四届中国汽车蓝皮书论坛主题报告.2022,国信证券经济研究所整理资料来源:许晓雄等全固态锂电池技术的研究现状与展望.储能科学与技术(2013),国信证券经济研究所整理图2:液态电池与固态电池结构示意图请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容固态电池核心优势:能量密度高、安全性高固态电池能量密度更高:1)固态电解质电化学窗口宽,能够适配更高电
3、压的正极材料。2)固态电解质具有良好的机械性能,能够有效抑制锂枝晶的形成,从而能够兼容更高能量密度的锂金属负极材料。3)由于电解质的非流动性,电芯内部极片可以串联连接以此提高单体电压,实现与多电芯串联而提升电压的同等效果,从而能够在成组时减少结构件使用、提升能量密度。目前,行业中常见的半固态电池能量密度多集中在350-400Wh/kg,部分全固态电池样品能量密度超过500Wh/kg。固态电池安全性更高:固态电解质本身不可燃、且热分解温度高,固态特性完全避免了电解液腐蚀、挥发、漏液等问题,安全性能大幅提高。液态锂离子电池半固态电池固态电池液态含量(%)10%110%1%电芯能量密度大多300Wh
4、/kg350-400Wh/kg500Wh/kg+快充性能1-6C目前在2C以下电池寿命2000次+1000次+1000次以内主要材料体系正极+负极+隔膜+电解液正极+负极+隔膜+复合电解质正极+负极+固态电解质封装形态卷绕/叠片+圆柱/方形/软包叠片+方形/软包叠片+方形/软包表1:各类电池性能及结构对比资料来源:许晓雄等全固态锂电池技术的研究现状与展望.储能科学与技术(2013),李泓.中国固态电池领域发展现状和未来挑战 J.科学观察,2023,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容固态电池短期不足:倍率性能、循环寿命和成本制约产业化界面处机械稳定性较差影响寿命:
5、充放电过程中,电极材料会产生体积变化,结构应力的累加会造成界面接触面积的下降、形成结构缺陷,从而影响循环寿命。界面处电化学稳定性较差影响倍率性能:固态电解质与电极的接触是固-固接触,接触面积小且接触面有更高的阻抗,从而影响锂离子的传输。固态电池成本仍相对较高:正极材料或采用高镍三元、富锂锰基等,负极或将搭载硅负极、金属锂等,材料成本明显提升。同时,电解质难以轻薄化、且部分搭载金属元素,成本亦有提升。部分电解质体系对于水分等较敏感,有些制造和后处理环节中需要依赖于惰性气体或干燥室,生产制造成本也有所提升。目前液态高镍三元电池成本普遍在0.40-0.45元/Wh,半固态三元电池成本在0.8-1.1
6、元/Wh,全固态电池成本在3.0元/Wh以上。正极46.2%负极7.6%隔膜3.7%电解液/固态电解质4.0%其他材料22.7%制造与人工成本15.8%正极28.8%负极33.4%隔膜2.3%电解液/固态电解质9.2%其他材料15.3%制造与人工成本10.9%正极7.0%负极8.2%电解液/固态电解质77.8%其他材料3.8%制造与人工成本3.1%图3:液态电池成本结构资料来源:卫蓝新能源官网、清陶能源官网、上海有色网;国信证券经济研究所整理与测算图4:半固态电池成本(目前材料价格及投资额下)资料来源:卫蓝新能源官网、清陶能源官网、上海有色网;国信证券经济研究所整理与测算图5:全固态电池成本(