2025年电力设备行业固态电池系列报告:全球积极布局,固态持续推进

电池

固态相比液态电池的优势:安全等级更强、能量密度更高、循环寿命更长

安全等级更强:固态电池以固态电解质取代传统锂离 子电池中的可燃有机液态电解液,从源头减少泄漏与 燃烧风险,安全等级更强;  能量密度更高:固态锂金属电池有望突破当下锂离子 体系的理论限制,可实现能量密度≥500Wh/kg;  循环寿命更长:以固态电解质替代液态电解液,可缓 解固液界面副反应、热力学稳定性等问题,为更长循 环寿命创造条件。

材料

固态样品单体能量密度超过700Wh/kg,循环寿命超过3000次

据EVtank,全固态电池样品单体能量密度已经超过700Wh/kg,循环寿命超过3000次; 电解质来看,38%的企业选择硫化物路线,32%选择氧化物路线; 正极方面,目前以三元为主,未来逐步过渡到富锂锰基路线; 负极方面,硅基负极和锂金属负极是固态主流选择。

硫化锂:多工艺路线并存,50万元/吨是实现产业化的关键拐点

硫化锂多种工艺路线并存,碳热还原、水合肼还原和复分解这三种路线综合优势比较明显; 硫化锂成本降低至50万元/吨是实现产业化的关键拐点,对应全固态电池成本有望降至0.6元/Wh。

正极:目前三元为主,关注富锂锰基未来发展,原因在于其高电压和高容量优势

当前固态电池正极研发:集中在高镍三元与富锂锰基等路线,其中富锂锰基因高电压(4.5V)+高比容量( >300mAh/g),被视为下一代高能固态电池的理想正极。 富锂锰基优势与挑战:具备高能量密度、成本低等优势,但现阶段仍面临首效低、倍率性能差、寿命不足、电压衰减 等工程化挑战。  富锂锰基处于产业化初期:已在小动力、储能、数码等领域应用,部分企业实现向龙头电池企业送样,百公斤级出货 ,万吨级产能建设。

负极:当前硅基负极可量产,锂金属有望成为长期主流路线

据EVtank,2024年全球硅基负极出货量4万吨,预计2025年超过7万吨,2030年达到60万吨。 2024年硅氧负极占比70%以上,CVD硅碳占比20%,随着CVD工艺逐步成熟,成本下降,预计2030年占比75%以上。 目前CVD硅碳单位克容量价格0.28元/Ah,约为人造石墨4倍,未来降本空间在于硅烷和多孔碳原料以及流化床设备。 锂金属理论比容量3860mAh/g,相当于石墨理论比容量372mAh/g,要实现电池≥500Wh/kg的能量密度,长期来看负极 锂金属路线有望成为主流。

设备

相比于液态设备,固态改变主要在前中段,重点关注三大环节

据格林司通,液态电池设备包括前段、中段、后段三大流程,对应价值量大约分别是40%、30%、30%; 固态相比液态,目前变动较大的主要集中在前中段部分; 固态重点关注三大环节:原纤化、干法辊压、等静压。

固态环节之一:原纤化,形成三维网络结构

传统的湿法工艺需要溶剂来溶解粘结剂和活性物质,增加生产成本和能源消耗,还会带来环境污染和安全隐患; 干法电极纤维化技术可有效解决湿法工艺的问题,更加环保、高效、低成本; 该技术使用PTFE(可纤维化粘结剂)、电极活性物质、导电剂等混合在一起,通过高速剪切、加热等工艺,形成三 维网络结构,为后续干法辊压做准备。

固态环节之二:干法辊压,形成干态电极膜

在干法电极制作过程中,干法辊压制片是核心工序。该工序主要是将上一阶段生成的电极原料通过多级辊压形成密度 高、表面均匀的高性能的干态电极膜,有的设备会将后续与集流体热压覆合结合在一起; 干法辊压设备有两个核心痛点,一是压力控制,二是辊材形变; 有的企业通过镀铬这类表面处理方式来处理,也有部分企业经过特殊处理方式,干法辊压设备HRC(洛氏硬度)可达 到67-68水平,解决轧辊受损、形变问题。

固态环节之三:等静压,减少空隙和缺陷,优化界面接触

等静压工艺利用液体或气体不可压缩和均匀传递压力的性质,对电池材料进行均匀施压; 通过该工艺,固态电池可减少电池内部的空隙和缺陷、增强致密性、优化界面接触,减少生产步骤、降低生产成本, 提高生产效率和良品率。

量价

固态电池出货量:预计2030年出货量约614GWh,渗透率约10%

据中商情报网,2024年全球固态电池出货量约5.3GWh,渗透率约0.2%。 预计2030年全球固态电池出货量约614GWh,渗透率约10%。 据EVtank,2030年在全球固态电池出货量中,硫化物份额约占30%。

固态电芯价格:预计2030年降至1.0元/Wh

2025年全固态电芯成本5.0元/Wh; 预计2030年全固态产量规模大于10GWh,电芯价格降至1.0元/Wh; 预计2035年全固态电池经过大规模推广,电芯价格降至0.6-0.7元/Wh。

电解质成本:若2030年电芯BOM成本0.9元/Wh,对应硫化物电解质成本100万元/吨

据Trendforce,初期硫化物电芯BOM成本约2.3元/Wh,对应硫化物电解质成本420万元/吨; 中期(2030年)硫化物电芯BOM成本约0.9元/Wh,对应硫化物电解质成本100万元/吨; 远期(2035年)硫化物电芯BOM成本约0.4元/Wh,对应硫化物电解质成本30万元/吨。

报告节选:


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