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固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路在何方固態(tài)電池是理論上高能量密度和高安全性能的最佳體系全固態(tài)電池:豐滿的理想VS骨感的現(xiàn)實(shí)論上高能量密論上高能量密度和高安全性能的最服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表1:鋰電池能量密度提升及材料體系變化方向資料來(lái)源:德勤,五礦證券研究所正極正極+電解液T3全燃燒全燃燒正極分解正極分解T2T1T1資料來(lái)源:eTransportation,何向明團(tuán)隊(duì),五礦證券研究所?現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系能量密度已經(jīng)接近電池材料利用安全極限,接近300Wh/kg?高比能材料體系下,鋰電池的熱失控強(qiáng)度和蔓延速度都顯著提升,帶來(lái)更嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。?電解液和隔膜為電池?zé)崾Э仃P(guān)鍵短板。5服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表3:鋰金屬負(fù)極與電解液的界面反應(yīng),金屬鋰負(fù)極的鋰枝晶問(wèn)題多次循環(huán)界面反應(yīng)導(dǎo)致鋰枝晶問(wèn)題多次循環(huán)界面反應(yīng)導(dǎo)致鋰枝晶問(wèn)題鋰負(fù)極鋰負(fù)極+電解液SE資料來(lái)源:材料人,物理化學(xué)學(xué)報(bào),五礦證券研究所圖表4:固態(tài)電池應(yīng)用于鋰金屬負(fù)極的理論優(yōu)勢(shì)界面副反應(yīng)相對(duì)弱持續(xù)的界面反應(yīng)界面副反應(yīng)相對(duì)弱持續(xù)的界面反應(yīng)?電解液對(duì)鋰枝晶生長(zhǎng)的低抑制能力限制了負(fù)極向?固態(tài)電池從本征出發(fā),用固態(tài)電解質(zhì)替代電解液和隔膜:理論上可抑制、緩和熱失控、可抑制鋰枝晶生長(zhǎng),但固-固界面全固態(tài)電池:豐滿的理想VS骨感的現(xiàn)實(shí)服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值聚合物氧化物硫化物聚合物氧化物硫化物率?離子電導(dǎo)率是電解質(zhì)的第一特性,硫化物資料來(lái)源:SolidStateRoadmap2035+,五礦證券研究所服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值電解質(zhì)原料單耗(噸/噸)//////硫化鋰0.34遠(yuǎn)期1資料來(lái)源:中國(guó)知網(wǎng),wind,生意社,高工鋰電、CBC鋰電新能源、五礦證券研究所測(cè)算注:聚合物按PEO:LiPF6質(zhì)量比8:2,氧化物按Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3,硫化物按Li5.5PS4.5Cl1.5測(cè)算,遠(yuǎn)期硫化鋰按金屬鋰90萬(wàn)元/噸測(cè)算89tttt8t圖表7:全固態(tài)電池成本測(cè)算(硫化物體系,遠(yuǎn)期)資料來(lái)源:每日經(jīng)濟(jì)新聞、《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》、SMM研究所測(cè)算1)采用高鎳正極+金屬鋰負(fù)極測(cè)算,假設(shè)固態(tài)電解質(zhì)是碳酸鋰遠(yuǎn)期12萬(wàn)/噸測(cè)算;3)固態(tài)電解質(zhì)按照硫化物體系Li5.5PS4.5Cl1.5測(cè)算,假設(shè)價(jià)格在15萬(wàn)元每噸。圖表8:全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)業(yè)化車廠數(shù)次驗(yàn)證車廠數(shù)次驗(yàn)證?資料來(lái)源:清陶電池、五礦證券研究所全固態(tài)電池“固-固”的硬接觸造成了界面問(wèn)題半固態(tài)電池:本質(zhì)是液態(tài)電池服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表9:三種技術(shù)路徑材料體系&性能變化液態(tài)半固態(tài)全固態(tài)液態(tài)半固態(tài)全固態(tài)復(fù)合隔膜高鎳三元/富鋰錳基等硅基金屬鋰資料來(lái)源:儲(chǔ)能頭條,五礦證券研究所全固態(tài)電池界面問(wèn)題技術(shù)難度大,同時(shí)涉及干法電極等技術(shù),短期難以解決。半固態(tài)含量同時(shí)引入固態(tài)電解質(zhì),部分改善安全性,但也導(dǎo)致倍率氧化物+聚合物電解質(zhì)體系服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表10:國(guó)內(nèi)新能源車火災(zāi)概率高于燃油車3資料來(lái)源:《動(dòng)力電池?zé)崾Э匾种蒲芯窟M(jìn)展》、學(xué)術(shù)論文、五礦證券研究所資料來(lái)源:國(guó)家消防救援局、五礦證券研究所測(cè)算(部資料來(lái)源:《動(dòng)力電池?zé)崾Э匾种蒲芯窟M(jìn)展》、學(xué)術(shù)論文、五礦證券研究所?從國(guó)內(nèi)火災(zāi)的概率上看,2022年新能源車火災(zāi)概率是萬(wàn)分之3,高于燃油車的萬(wàn)分之2。從危害性看,電池的著火速度等往往較快。?良好的電池體系控制可以降低起火率。自2012至2019年間全美車輛起火事件中,北美特斯拉每發(fā)生一次著火的行駛里程接近燃油車的9倍。?近年來(lái),通過(guò)本征安全+主動(dòng)被動(dòng)的安全措施,液態(tài)電池在熱蔓延(擴(kuò)散)環(huán)節(jié)進(jìn)步明顯。服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表12:部分車企發(fā)布的電池資料來(lái)源:太平洋汽車、芝能汽車、智己汽車、五礦證券研究所圖表13:CATL無(wú)熱擴(kuò)散技術(shù)的迭代創(chuàng)新資料來(lái)源:寧德時(shí)代、五礦證券研究所?熱蔓延控制技術(shù)迭代:從電芯層級(jí)的隔膜涂覆、泄壓閥設(shè)計(jì),電池包層級(jí)的熱隔斷、主動(dòng)熱管理,預(yù)警裝置等措施降低熱失控后的熱?寧德時(shí)代無(wú)熱擴(kuò)散技術(shù)迭代至NP3.0。13服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表14:2024年《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求征求意見(jiàn)稿》相比21年版本在安全性標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)步較大2015.52015.52023.122026.12020.52021.1單個(gè)電池?zé)崾Э貓?bào)警信號(hào)單個(gè)電池?zé)崾Э貓?bào)警信號(hào)無(wú)可見(jiàn)煙氣進(jìn)入成員艙要求電池包不起火、不爆炸且所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度均不高于60℃,結(jié)束試驗(yàn)。資料來(lái)源:全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺(tái)、五礦證券研究所?相關(guān)國(guó)標(biāo)處于征求意見(jiàn)階段,計(jì)劃26年1月強(qiáng)制實(shí)施。其要求新能源車熱擴(kuò)散試驗(yàn)后(針刺、加熱等)的電池包不著火不爆炸。?截止至2024年2月,國(guó)內(nèi)已有78%的企業(yè)已具備“不起火、不爆炸”技術(shù)儲(chǔ)備。14服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表15:LATP以及勃姆石涂覆可以提升電池?zé)嵝阅軋D表16:無(wú)EC的電解質(zhì)將10Ah高鎳811電芯的熱失控觸發(fā)溫度提高資料來(lái)源:《High-VoltageandHigh-SafetyPracticEthyleneCarbonate-FreeElectroT2溫度從193攝氏度提升至260℃資料來(lái)源:《ImprovingtheSafetyofHEDLIBsbyCo近發(fā)生熱失控)服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表17:半固態(tài)電池中LATP的使用在經(jīng)濟(jì)性和性能等上相比液態(tài)電池隔膜涂覆并不明顯占優(yōu)液態(tài)體系℃/0℃/0//資料來(lái)源:《High-VoltageandHigh-SafetyPracticalLithiumBatterieswithEthylene協(xié)會(huì)、SMM、藍(lán)科途、五礦證券研究所測(cè)算?相比液態(tài)電池勃姆石涂覆,LATP?半固態(tài)當(dāng)前受制于良品率等因素成本較高,長(zhǎng)期和勃姆石涂覆的液0404固態(tài)電池終端應(yīng)用現(xiàn)狀服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表18:全固態(tài)電池是長(zhǎng)期方向之一////////好/資料來(lái)源:每日經(jīng)濟(jì)新聞、《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》、SMM、wind、芝能汽車、江西廣播電視臺(tái)、五礦證券研究所測(cè)算備注:1)標(biāo)綠的是相比液態(tài)的劣勢(shì),標(biāo)紅的是優(yōu)勢(shì),顏色深代表程度大。2)全固態(tài)硫化物體系按照Li5.5PS4.5Cl1.5+金屬鋰負(fù)極+高鎳正極;高鎳正極。3)*考慮實(shí)際良品率,未來(lái)半固態(tài)成本可能比理論的高;4)遠(yuǎn)期是指完全大規(guī)?;?;5)體積能量密度是只考慮固態(tài)電解質(zhì)相比液態(tài)的變化,為粗算值。?全固態(tài)電池適合對(duì)安全性和能量密度需求大的領(lǐng)域,是對(duì)現(xiàn)有高能量密度體系的升級(jí)方案。其犧牲了少部分性能,用更高成本換取了本征高安全性,且能量密度上限更大。服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值半全蔚來(lái)////通用、現(xiàn)代、吉利/////////賽力斯、深藍(lán)/////東風(fēng)嵐圖/寶馬、江淮、大運(yùn)等資料來(lái)源:EVtank,五礦證券研究所備:截止2024年6月的統(tǒng)計(jì)服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值圖表20:車企端固態(tài)電池仍處于試驗(yàn)階段,目前半固態(tài)較多圖表:固態(tài)電池2035E預(yù)計(jì)出貨約250Gwh上汽蔚來(lái)東風(fēng)豐田寶馬用大眾上汽蔚來(lái)東風(fēng)豐田寶馬用大眾第二代固態(tài)電池規(guī)?;b車代固代固態(tài)電池在第二代固態(tài)電池規(guī)?;b車入使用入使用現(xiàn)量產(chǎn)發(fā)布固態(tài)電池技術(shù),計(jì)劃實(shí)將實(shí)池代固態(tài)電搭載半固態(tài)追光上市池、尺寸減年大規(guī)模量產(chǎn)推出固態(tài)使用固態(tài)電之前量產(chǎn)品寶馬交付首品使用固態(tài)作遭遇拖延作遭遇拖延使用固態(tài)使用固態(tài)歷史規(guī)劃/進(jìn)展最新進(jìn)展最新規(guī)劃資料來(lái)源:上汽集團(tuán),東風(fēng)汽車,蔚來(lái),懂車帝,36氪,日刊新聞社,上海汽車報(bào),澎湃新聞0半固態(tài)電池滲透率(右)資料來(lái)源:GGII、鑫欏資訊、五礦證券研究?消費(fèi)市場(chǎng):低空飛行場(chǎng)景對(duì)電池需求特征是“三高一快”,高能量密度、高安全性、高功率、快充性能優(yōu)(5C放電能力)。?新能源車:國(guó)內(nèi)規(guī)劃節(jié)奏快于海外,上車規(guī)劃以2027年為節(jié)點(diǎn)。我們認(rèn)為半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)在2026-2027年,全固態(tài)電池仍需更長(zhǎng)的等待。20服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值21全固態(tài)電池是對(duì)現(xiàn)有三元為代表的高能量密度體系的升級(jí)方案,在本征安全、提升能量密度的冗余度上更高,硫化物方向潛力大;但固態(tài)電解質(zhì)和電池制造的制約下,產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)仍需等待。半固態(tài)電池是熱安全性的一種解決方案,本質(zhì)是液態(tài)電池,類似隔膜涂覆。其短期經(jīng)濟(jì)性和倍率性上相比液態(tài)體系的隔膜涂覆不占優(yōu)。當(dāng)前液態(tài)電池體系在熱蔓延環(huán)節(jié)有改進(jìn),安全性提升明顯。下游應(yīng)用上,消費(fèi)市場(chǎng)未來(lái)或?qū)⒂胁糠謶?yīng)用,半固態(tài)電池上車時(shí)間表以2027年作為節(jié)點(diǎn),國(guó)內(nèi)節(jié)奏快于海外。22服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值上游的碳酸鋰、鈦、鑭等原材料價(jià)格大幅走高,可能會(huì)限制固態(tài)/半固態(tài)電池的應(yīng)用進(jìn)展技術(shù)變革風(fēng)險(xiǎn),動(dòng)力電池為技術(shù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè),假設(shè)出現(xiàn)更具應(yīng)用潛力的方向,固態(tài)電池的研發(fā)和應(yīng)用會(huì)受到影響服務(wù)實(shí)體創(chuàng)造價(jià)值分析師聲明作者具有中國(guó)證券業(yè)協(xié)會(huì)授予的證券投資咨詢執(zhí)業(yè)資格,以勤勉的職業(yè)態(tài)度,獨(dú)立、客觀地出具本報(bào)告。作者保證i)本報(bào)告所采用的數(shù)據(jù)均來(lái)自合規(guī)渠道ii)本報(bào)告分析邏輯基于作者的職業(yè)理解,并清晰準(zhǔn)確地反映了作者的研究觀點(diǎn)iii)本報(bào)告結(jié)論不受任何第三方的授意或影響iv)不存在任何利益沖突v)英文版翻譯若與中文版有所歧義,以中文版報(bào)告為準(zhǔn);特此聲明。投資建議的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告中投資建議所涉及的評(píng)級(jí)分為股票評(píng)級(jí)和行業(yè)評(píng)級(jí)(另有說(shuō)明的除外)。評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為報(bào)告發(fā)布日后6到12個(gè)月內(nèi)的相對(duì)市場(chǎng)表現(xiàn),也即:以報(bào)告發(fā)布日后的6到12個(gè)月內(nèi)的公司股價(jià)(或行業(yè)指數(shù))相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的漲跌幅作為基準(zhǔn)。其中:A股市場(chǎng)以滬深300指數(shù)為基準(zhǔn);香港市場(chǎng)以恒生指數(shù)為基準(zhǔn);美國(guó)市場(chǎng)以納斯股票評(píng)級(jí)預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)在20%及以上;預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)在-10%及以下;對(duì)于個(gè)股未來(lái)6個(gè)月的市場(chǎng)表現(xiàn)與基準(zhǔn)指數(shù)相比無(wú)明確觀點(diǎn)。行業(yè)評(píng)級(jí)看好預(yù)期行業(yè)整體回報(bào)高于基準(zhǔn)指數(shù)整體水平10%以上;預(yù)期行業(yè)整體回報(bào)低于基準(zhǔn)指數(shù)整體水平-10%以下。一般聲明五礦證券有限公司(以下簡(jiǎn)稱“本公司”)具有中國(guó)證監(jiān)會(huì)批復(fù)的證券投資咨詢業(yè)務(wù)資格。本公司不會(huì)因接收人收到本報(bào)告即視其為客戶,本報(bào)告僅在相關(guān)法律許可的情況下發(fā)放,并僅為提供信息而發(fā)放,概不構(gòu)成任何廣告。本報(bào)告的版權(quán)僅為本公司所有,未經(jīng)本公司書(shū)面許可,任何機(jī)構(gòu)和個(gè)人不得以任何形式對(duì)本研究報(bào)告的任何部分以任何方式制作任何形式的翻版、復(fù)制或再次分發(fā)給任何其他人。如引用須聯(lián)絡(luò)五礦證券研究所獲得許可后,再注明出處為五礦證券研究所,且不得對(duì)本報(bào)告進(jìn)行有悖原意的刪節(jié)和修改。在刊載或者轉(zhuǎn)發(fā)本證券研究報(bào)告或者摘要的同時(shí),也應(yīng)注明本報(bào)告的發(fā)布人和發(fā)布日期及提示使用證券研究報(bào)告的風(fēng)險(xiǎn)。若未經(jīng)授權(quán)刊載或者轉(zhuǎn)發(fā)本報(bào)告的,本公司將保留向其追究法律責(zé)任的權(quán)利。若本公司以外的其他機(jī)構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱“該機(jī)構(gòu)”
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