本文将对2025固态电池产业链、最新发展进度、我国全固态电池产业融资趋势、我国固态电池制造商企业布局、专利申请量概况、固态电池优势、部分公司概况等进行梳理,以供参考。
固态电池产业链上游最重要的包含锂、锆、锗、钴、镍、镧等矿产原材料供应商;中游为固态电池制造企业,包括电池厂商、固态电池初创企业和锂电材料厂商,负责固态电池的设计、研发和生产,是主导研发、推动产业化发展的核心力量;下游应用领域最重要的包含新能源汽车、储能系统和消费电子设备,对固态电池的高安全性、高能量密度特性有较高需求。
固态电池的出货量有望逐步带动上游原材料的需求。锂电池的兴起带动了碳酸锂的行情,三元电池的兴起带动了上游钴的行情。未来固态电池的渗透率的提升对于上游的原材料也有一定的影响。
电解质层面:从常见的氧化物固态电解质工LZO、LATP 等能够准确的看出,有望对锆、镧、钛等金属形成一定的影响。按照 100Gwh 电池量,半固态和全固态下对固态电解质的消耗量级不同,以 LLZO 为例,100Gwh 半固态电池预计消耗约 0.58万吨氧化镧,在全固态下需要约 58万吨氧化镧;100Gwh 半固态电池预计消耗约 0.29 万吨氧化锆,在全固态下需要约 2.9万吨氧化锆。
钛:全球钛矿下游需求主要是钛白粉(白色颜料和功能性材料,主要成分为二氧化钛)、海绵钛等。
镧:氧化物固态电解质LLZO 的原材料包括镧元素,属于稀土元素。2022 年全球稀土产量为 30 万吨,同比增长 3.4%。其中,中国稀土产量达 21 万吨,同比增长 25%。对于氧化镧,根据中国稀土行业协会数据统计,截止到 2020 年,中国高纯氧化镧的年产量大约在 2.5 万吨左右,占据了全球高纯氧化镧产量的 80%以上。
锆:氧化物固态电解质LLZO 的原材料包括锆元素,据华经情报统计,2019 年全球生产锆矿物精矿约为 148 万吨(以 ZrO2 计),澳大利亚是生产锆精矿最多的国家,2019 年生产锆精矿 55 万吨,而我国生产锆精矿 8 万吨,占世界总资源的 5.4%。
液态电池向固态电池发展的过程中,材料端固态电解质是最为核心的环节。而同时,正负极材料也向高压高密度方向升级迭代,同时在正负极中需要添加导电剂以降低电极内阻、提升电子导电性。
固态电池从“单场景”向“多场景”拓展:覆盖科研、高端消费、新兴科技、商用储能、民用交通等多个场景;满足高安全、高稳定性、高能密度等多样化需求。 驱动产业链重构与洗牌:固态电解质商、改性材料商、BMS 商、设备商等核心环节企业价值上升;电解液、隔膜等液态电池环节绑定性弱化,话语权下降。
eVTOL飞行器主要由机体子系统、导航通讯与飞控子系统、动力子系统和能源子系统构成。eVTOL的动力系统采用分布式推进系统(DEP,Distributed ElectricPropulsion),该设计使其能够提升动力系统的安全性冗余、大大降低本机噪音(降低约 10%~15%)和最大限度提升动力系统的能源使用效率。
对于eVTOL飞行器来说,电池有两项关键性能指标与eVTOL综合性能紧密相关,一是单位体积内的包含的能量,是功率密度。相比较来说,电池功率密度(单位质量电池的放电功率大小)是 eVTOL飞行器更关键的性能指标,因为它决定了 eVTOL是不是能够安全起飞和着陆。而另一方面,单位体积内的包含的能量(电池平均质量所释放出的电能)大致上决定了 eVTOL,的航程范围,目前 300Wh/Kg 能保证 200~300 公里航程
当前人形机器人的“能源之困”具体体现在三个方面:其一,锂电池续航能力不够导致作业中断频繁,例如特斯拉 Optimus 仅能支持数小时基础任务;其二,电池体积和重量占比过高,限制了机器人的灵活性与轻量化设计;其三,极端温度下的性能衰减与潜在热失控风险,阻碍了其在工业、救援等场景的应用这些短板恰恰与固态电池的高单位体积内的包含的能量、快速充放能力、结构紧密相连性和热稳定性形成鲜明互补。
当固态电池与人形机器人深层次地融合,这场“能源革命”将改写机器人的能力边界。更高单位体积内的包含的能量的电池可支持全天候自主作业,超快充技术让机器人像人类一样“即充即用”,而本质安全特性则拓宽了其在家庭。医疗等敏感场景的适用性。
SMM 预计,2024年全球新能源汽车行业对锂电池的需求量年均复合增长率预计在 11%左右,储能行业对锂电池的需求量年均复合增长率在 27%左右,消费电子板块对锂电池的需求量年均复合增长率在 10%上下。预计到 2030年,全球锂电池需求量或达约2800GWh。全球全固态电池渗透率方面,SMM 预计,2025年全固态电池渗透率在 0.1%左右,2030年预计全固态电池渗透率或达 4%左右,2035 年全固态电池渗透率有望达到 9%上下。
对比新能源汽车、储能以及消费(3C数码,eVTOL等)三大领域固态电池未来的发展增速发现,预计到 2030年消费电子板块渗透率有望达到 12%左右,率先实现突破 10%,固态电池应用在消费场景率先突破,EV潜力最大。
AI消费终端由于体积限制,对于单位体积内的包含的能量要求更高,叠加用户体验升级等因素,成为固态电池商业化落地的试验田,渗透率先突破 10%;储能板块场对电芯成本敏感度较高,仅部分价格敏感度较低且极度注重安全性的场景使用固态电芯,短期内需求量有限,预计 2030年固态电池在储能板块的渗透率或在 2%左右;新能源电池板块,预计到2030年渗透率有望达到5%左右,高端电动汽车对于高安全性和高续航能力的需求,固态电池是其关键选择之一。
中国全固态电池领域与动力电池行业的投融资趋势具有高度相关性,融资事件聚焦具有全固态电池研发实力的动力电池厂商。从单笔融资金额上看,全固态电池融资量级一直上升,2020 年后单笔融资量级达到十亿元级别,头部企业与尾部企业在融资能力方面的差距逐渐拉大。从融资事件数量方面看,2022年达到高峰,之后相关融资事件数量逐渐下降,融资事件聚焦具有核心技术能力的头部企业。
中国半固态电池制造商包括宁德时代、赣锋锂业、国轩高科等锂电巨头,同时还包括太蓝新能源、清陶能源、卫蓝新能源等固态电池企业,侧重方向主要为氧化物路线,国内固态电池已有/在建/规划产能达数百 GWh,国内总体产业化进展趋势较快。
国内车企以自主研发或合作方式推进半固态电池陆续装车,布局半固态电池技术的车企包括传统燃油车及新能源汽车巨头。车企纷纷与固态电池厂商展开合作致力于半固态电池的量产装车。
截至2024年4月,全球固态电池专利申请量排名前5的国家和地区依次为:日本、中国、美国、韩国、欧洲。日本的专利申请量排名世界第一,日本在电池领域的研究起步早、积累丰富,日本打造车企和电池厂共同研发体系,政府资金扶持力度超2千亿日元,力争 2030年实现全固态电池商业化。我国的专利申请量排名世界第二,自 2016年以来,我国年专利申请量跃居世界首位。2024年我国投入约60亿元用于全固态电池研发,宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝和吉利共六家企业获得政府基础研发支持。
1、传统液态锂电池单位体积内的包含的能量小于300Wh/kg,而固态电池的单位体积内的包含的能量能达到 300-500Wh/kg。电池的单位体积内的包含的能量是由电池的工作电压及比容量决定的,固体电解质不仅仅具备较宽的电化学窗口,能适配高电压的正极材料,还能兼容高容量的金属锂负极;此外,传统液态电池需将单体先进行封装再进行串联组装,全固态电池可以先串联后封装,这能减少封装材料的使用,降低电池系统的重量和体积,从而使得固态电池的单位体积内的包含的能量得到进一步提升。
2、相比于传统液态电池,固态电池在安全性方面也有显著提升。传统液态电池的电解液使用可燃性有机溶剂,在收到外部作用力或封装不善时易发生漏液现象,而固态电解质不存在液体泄漏的问题,在针刺、挤压测试中不易短路或起火,抗物理损伤性能优于液态电池;另外,液态电解液在150-200℃即可分解,甚至有自燃和爆炸风险,而固态电池热失控温度通常在 200-600℃,电池安全性得到一定效果提升。返回搜狐,查看更加多
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