20200901-天风证券-金属非金属新材料行业深度研究_安全_便利_经济——固态电池整装待发_13页_1mb

金属非金属新材料 - 固态电池研究报告总结

核心内容

本报告围绕固态电池技术展开，分析其在新能源汽车领域的应用前景，重点探讨其在安全性、便利性和经济性方面的优势，并评估其商业化潜力与成本挑战。

主要观点

1. 安全性：固态电池本质安全

• 安全性能优势：固态电池采用固态电解质，能够有效抑制锂枝晶的生长，减少短路风险。其具有更好的电化学稳定性和不可燃性，即使电池被穿刺、浸水或直接裁剪后仍可正常工作。
• 行业安全问题：2019年及2020年新能源汽车召回中，动力电池是主要隐患之一，占召回总量的18.68%以上，凸显电池安全性的重要性。
• 技术验证：辉能公司生产的LCB固态电池在多种极端测试中表现出色，如死折、撞击、枪击等，其温度仅上升3-5°C，无起火或冒烟现象。

关键信息

2. 便利性：解决里程焦虑的关键

• 提升能量密度：固态电池可通过使用金属锂负极和高电压正极材料，实现更高的能量密度，理论上可达到500Wh/kg以上。
• 快充能力：辉能固态电池在2019年已实现5C倍率下12分钟充电91.70%，快充性能显著提升。
• 充电网络支持：我国充电桩数量全球领先，若与固态电池结合，可显著提升新能源汽车的便利性。

3. 经济性：成本挑战与机遇

• 成本决定市场规模：固态电池的生产成本是影响其市场推广的重要因素，若能降低至与液态电池相当，将有助于其大规模应用。
• 原料成本优势：氧化物固态电池电解质的原料成本为7.3$/kwh，低于液态电解质的11.7$/kwh。
• 生产成本优势：固态电池无需注液步骤，组装过程简化，生产成本较低。6GWh生产线投资为3398.2万美元，比传统锂电池低20.4%。
• 成本平价临界点：电解质加工成本低于$9.1/kwh时，固态电池可实现与液态电池的总成本平价。

成本分析

3.1 成本最终决定市场规模

• 电池成本是新能源汽车售价的主要组成部分，影响其市场接受度。
• 2019年消费者购车价格需求中，25万以下车型占比超70%，新能源汽车若想达到千万辆级别，售价需进一步降低至18万元以下。

3.2 固态电池成本下降空间较大

• 原料成本：氧化物电解质成本较低，LLZO材料原料成本为7.3$/kwh，低于液态电解质。
• 建设投资：固态电池生产线建设投资较低，6GWh规模下仅为3398.2万美元，比传统锂电池低20.4%。
• 电解质加工成本：当电解质加工成本低于$9.1/kwh时，固态电池可实现与液态电池成本持平。

3.3 工艺改进助力成本下降

• 成组效率提升：辉能采用MAB（双极电池包架构）技术，其固态电池成组效率为82-85%（质量能量密度）和70-75%（体积能量密度），显著优于同业。
• 电池包成本优势：在20GWh产能下，辉能固态电池包成本仅为液态电池的98%，采用MAB后更降至70%。
• 材料研发方向：科研界正探索低成本氧化物电解质，如无锗固态电解质，通过锡与硅替代锗元素，降低材料成本并提升可装配性。

风险提示

• 商业化不确定性：固态电池仍处于实验室和中试阶段，大规模商业化时间尚不明确。
• 技术瓶颈：目前尚无大规模量产固态电池的案例，技术成熟度和供应链稳定性仍是挑战。
• 竞争格局：赣锋锂业和辉能的固态电池仍处于过渡阶段，第三代纯固态电池研发进展不明；丰田预计2025年实现硫化物固态电池量产。

结论

固态电池在安全性、便利性和经济性方面均展现出显著优势，是新能源汽车发展的关键技术之一。随着工艺改进和成本下降，其有望在未来实现大规模应用，但目前仍面临技术、成本和市场推广的多重挑战。