固态电池全科普
发布时间:2025-09-07 13:16 浏览量:30
目标:提高电池的能量密度,增强电池的安全性。
量产情况:预计到2027年,半固态电池技术将趋于成熟,而全固态电池仍处于小试阶段。在众多类型中,氧化物固态电池有望率先实现量产,硫化物固态电池技术则尚待取得突破性进展。
一、硫化物、氧化物和聚合物的比较
液态锂电池最大的问题就是液态电解质不稳定,碰撞穿刺容易起火爆炸,而且难以扑灭,导致电池的发展从液态开始向固态转变是确定性趋势。固态稳定性好,但是导电能力差,导致固态电池技术突破难度比较大。目前主流的固态电池就三种电解质路线:硫化物、氧化物和聚合物。
硫化物
优点:导电性最好、能量密度最高、柔性比较好;
劣势:化学稳定性差,生产制造过程容易产生剧毒物质,材料成本最高。所以,目前硫化锂的成本是非常贵的,即使降到50万,也是碳酸锂的5倍。还有硫化锂从吨级到千吨级别的产能提升难度也非常高,对设备、技术等要求严苛。按照这种情况,硫化物固态电池适合走高端路线,低端是吃不消的。
目前硫化锂制备的方式有:
固相法(恩捷股份、容百科技、赣锋锂业、天齐锂业等),纯度在99.5%以上,成本在100万上。
液相法(上海洗霸、海辰药业),纯度在99.9%以上,成本在80万~200万之间。
气相法(厦钨新能),纯度在99.99%以上,成本在200万左右。
机械化学法(光华科技),纯度95%~98%,成本100万左右。
硫化锂的上游资源是硫精矿,从资源属性上,硫容易获取,比如化工副产品、矿产副产品和硫精矿提炼。稀缺性属性远不及锂。但是,高品位的硫精矿是比较稀缺的,所以,粤桂股份,也有价值,能切入到下游就更好,不过硫化锂不是这么容易切入的,技术含量相当高。
氧化物
优点:稳定性最好,耐温超过1000度,安全性高,化学稳定性也好,不容易和电极材料发生副反应,适合搭配锂金属负极,成本相对较低。
劣势:导电能力差很多,性能和循环寿命也比硫化物要差。
氧化物路线半固态已经成熟,终端已经推向市场,比如上汽清陶就是这种半固态电池,综合性能上,除了导电这个问题,成本各方面也有优势,所以,氧化物路线其实是最确定放量的,而且特别适合于中低端路线。
材料端:上海洗霸、三祥新材、东方锆业、赣锋锂业,其中锆不可替代,三祥新材和东方锆业有优势。
制造端:清陶、比亚迪、德尔股份、国轩高科等都有做,清陶在氧化物路线上走的比较快。和清陶有合作的上市公司上汽集团、当升科技、科森股份、先惠技术等。
聚合物
优势:柔性好,容易加工、安全性高,不可燃、成本最低。
劣势:导电性最差、能量密度低。
这个路线玩家比较少,适配场景也比较小,主要用在消费电子和可穿戴产品,其实氧化物成熟了,完全可以替代,只有对柔性要求高的才会用到这一块。所以,聚合物这个我们就不展开了。
总结:短中期看氧化物路线,长期看和终极还是看硫化物,但是,硫化物要足够成熟成本降到足够低才能够抢占大部分市场,目前看,并存会很长时间。半固态也有一个过渡阶段。硫化物适合走高端路线,氧化物中低端路线,聚合物特定的场景也有部分市场。
二、正极和负极
正极和负极基本上和锂电池的玩家都差不多,里面为了提升性能,会用到富锰、高镍等,负极会用到硅碳负极、金属锂等。
正极:当升科技、容百科技等。
负极:璞泰来、翔丰华、中科电气等。
锰基:湘潭电化等。
三、龙骨架
龙骨架是三维多孔支撑膜/基膜的别名,也叫骨架膜。他主要是为电解质提供结构框架的作用。因为固态电解质本身是硬而且脆的,不能向传统隔膜那样子弯曲和卷绕,只能采取叠片的方式,叠片就要用到结构框架,相当于我们水泥里面的钢筋,所以被称之为龙骨架。
龙骨架的精密空隙结构可以引导锂离子在电解质中快速传输,降低界面阻力,所以可以弥补固态电解质的部分导电短板。同时还能够物理阻挡锂枝晶穿透,防短路和热失控,意味着龙骨架在固态电池里面也是不可或缺的。核心玩家星源材质,50多亿投资建设相关产业园,首创的“刚柔并济”架构能够很大程度提升固态电池的导电能力,其它还有长阳科技等。
四、铝塑膜
铝塑膜也有和龙骨架类似的作用,因为固态电解质不能卷绕,只能叠片,所以要用到铝塑膜来封装,可以缓冲充放电过程的涨缩和避免刚性壳提开裂等。为什么固态需要用铝塑膜呢?安全性考虑就是上面提到的,还有就是铝塑膜很轻,能够减重30~40%。目前铝塑膜基本上是固态封装的主要选择,卫蓝、清陶等都采用铝塑膜封装。
主要玩家:紫江企业、英联股份、海顺新材、道明光学、明冠新材、璞泰来、恩捷股份等。恩捷股份、璞泰来是多业务,切入铝塑膜;紫江企业目前产能最大,明冠还是PPT投入中;大东南和道明光学这些都是做膜材料的切入,大东南每次都否认,但是市场资金就是认它。里面我觉得英联股份和海顺新材更加确定性点。
五、重要添加剂
和锂电池一样,固态电池里面也涉及非常多的重要添加剂,这些添加剂用量不算是很大,但是,却至关重要。容易需求起来就供应紧张,紧张就涨价,涨价就容易十倍股。比如联创股份当年就因为涨价十倍,还有六氟磷酸锂这些等等。
导电剂:碳纳米管目前上市公司能做的就三家,天奈科技是主要供货商,其它两家一个是道氏技术,一个是捷邦科技。目前锂电池正极都有添加,固态同理。
双氟磺酰亚胺锂(LiFSI):这玩意很重要,一个是大规模增加导电能力,点接触变为面导电,还有就是提升安全性、延长电池使用寿命等等。而且不管哪种路线都需要。关键这玩意还贵,公司并不多。核心公司:瑞泰新材、泰和科技、天赐材料、多氟多、新宙邦、永太科技等。基本上还是老面孔。瑞泰科技已经供货,宁德认证,产能2025年8000吨;泰和科技的还是PPT,送样中,2027年才建成。天赐材料、多氟多等这些都是之前炒作的主要标的。
硫化锂前驱:厦钨新能
碘化锂:博苑股份,唯一性,主要是硫化物固态的核心添加剂。
其它的我就不写了,写下去文章太长了,自己去找。
六、固态电池设备和产线
这个我们讲得多了。设备端和材料端其实最先放量。搭建产线,搭建中试线都要设备先行,然后配套材料。固态电池设备端核心就是先导智能,还有杭可科技、宏工科技、纳科诺尔、利元亨、赢合科技、先惠技术等等,不重复的原则,其实核心都在里面了。曼恩斯特做固态涂布设备,可能大家不太了解。
七、固态电池厂家
所有做电池的,其实都在转固态,大家熟悉的宁德、比亚迪、赣锋锂业、天齐锂业、鹏辉能源、孚能科技、国轩高科、亿纬锂能、欣旺达等。我觉得这一块不需要多讲了。
这篇文章看下来,基本上固态电池你都不需要看其它的文章了。花了很多时间精力收集资料,大家要给予鼓励才行,一个小红星就够了,我很容易满足的。希望这篇文章对大家投资固态电池有所帮助。