固态电池方向上性能及安全性优势显著。
NCM正极材料高镍化可有效提升锂电池能量密度。在NCM三元体系中,镍含量越高,克容量越高。高镍NCM通常指NCM 811型, 表示每摩尔NCM材料含有0.8摩尔镍0.1摩尔钴0.1摩尔锰。通常NCM 5系仅为170mAh/g左右,而NCM 811克容量超200mAh/g, 电量密度可提升约18%,电量密度提升可有效提升电池能量密度。 除能量密度外,高镍NCM具备电导率和锂离子扩散性能等其他优势。电导率方面,NCM 5系电导率仅为4.9×10-7 S cm-1,而 NCM 811可做到1.7×10-5 S cm-1;锂离子扩散系数方面,5系仅处于10-10级,而811可做到10-8级。
高压中镍三元电池具备能量密度、生产成本等优势
高压三元提升中镍三元材料电压平台,进而提升电池能量密度。根据能量公式W=q×U(容量×电压),容量和电压可同时 用于提升电池能量密度。通过提升中镍NCM(如NCM 622等)电压平台,致使正极材料在更高电压下脱出更多锂离子,实现 高比容量和放电电压,Ni 5系、Ni 6系电压平台从4.2V提升至4.35V可实现约15%能量密度提升。根据厦钨新能定增问询函, 4.40V高电压Ni 6系当前能量密度已达735.15Wh/kg,接近Ni 8系739.32Wh/kg能量密度水平。目前如4.45V等更高压平台也 处于研发阶段,实现后预计可将Ni 6系能量密度提升至767.60Wh/kg。 另外,根据厦钨新能实际生产经验,高压三元较高镍三元具备一定安全性及成本优势等方面优势。

磷酸锰铁锂多方面性能较磷酸铁锂更具优势
磷酸锰铁锂属磷酸铁锂与磷酸锰锂混掺物,较磷酸铁锂具备多方面性能优势。磷酸锰铁锂正极材料通过混掺磷酸铁锂和磷 酸锰锂,从而获得较磷酸铁锂更优秀的电极电压、能量密度和循环寿命。理论比容量方面,磷酸锰铁锂和磷酸铁锂均为 170mAh/g左右,然而由于磷酸锰铁锂电压平台更高,电池能量密度可实现约10%提升。同时磷酸锰铁锂电池具备更好的电 池寿命,循环次数可超过3000次,因此单次循环成本较磷酸铁锂更具优势。 磷酸锰铁锂循环寿命、安全性、成本等方面较三元材料优势明显。由于磷酸锰铁锂和磷酸铁锂材料具有相同的橄榄石结构, 其在充放电过程中晶体结构更加稳定,极难出现结构崩塌,而NCM三元采用层状结构,因此安全性和成本均弱于磷酸锰铁 锂。
固态电池较传统锂离子电池具备安全性及能量密度优势
固态电池主要由固态电解质替代传统电解液,同时起到隔膜的作用。传统锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成, 其中隔膜的作用是将正负极分开防止两极直接接触而损失能量。固态电池由于使用固态电解质替代液体电解液,正负极活 性物质无法直接接触,因此同时起到隔膜的作用。
目前国产新能源车企已实现半固态电池装车。截止2023年底, 东风汽车、赛力斯、蔚来均已实现半固态电池搭载并实现批 量生产,2024-25年期间预计上汽智己和长安深蓝也将陆续完 成半固态电池应用。 2026-2028年为国内车企固态电池集中量产期。根据相关车 企规划,2026年期间比亚迪、广汽昊铂、东风汽车将实现全 固态电池量产装车,2027年长安新能源汽车将实现全固态电 池逐步起量,2028年东风汽车规划实现全固态车型量产上市。 2026-28年有望成为国产新能源汽车全固态电池搭载集中上市 窗口。 2028-2030年或为海外车企固态电池放量窗口。根据海外车 企规划,26-30年期间,福特、丰田、现代、本田、日产、奔 驰、宝马等车企将先后实现全固态电池规模量产,28-30年期 间量产规划较多。整体来看,国内车企将在2026年后首先支 撑全固态电池覆盖率起步,2028年后海外车企逐步加入有望 推动覆盖率快速提升。

全固态电池量产仍存在固固界面接触不良、生产成本过高等难点。由于固态电解质特性,电解质与正负极材料间接触(固 固界面)会产生较大阻抗、稳定性差等问题,由此造成电池电量和循环寿命衰减。该问题目前仍为行业难点,解决需花较 多时间。另外,由于全固态电池产线与现有液态电池产线几乎无法兼容,直接投资全固态电池成本过高问题无法解决,因 此需要半固态技术过度来有效降低投资门槛。 预计24年将有超5款半固态车型问世,24-25年半固态有望率先放量。2023年12月,搭载150kWh半固态电池版蔚来ET7上路 测试。24年3月,上汽智己L6全球首次搭载量产半固态电池问世,电池容量达130kWh,目前智己L6即将发售。根据GGII资 讯,2024年预计国内搭载半固态电池上市销售车型将超过5款,半固态电池有望率先实现搭载并放量。