一、背景介绍:
在更高的安全性和能量密度要求下,固态电池应运而生。固态电解质的引入可以大幅提升电池安全性能,同时匹配高能量密度正负极可以提升电池能量密度。固液混合电池电解质路线已形成初步共识,将逐步向全固态演进,但是全固态路线当前仍处于研发阶段,短期内将仍以固液混合电池为主要路线,我们预计2030年全球固态电池市场空间将超3000亿元。产业链环节来看,主要变化在于电解质、负极,关注材料端及工艺端变化带来的相应的增量需求。
综合性能优越,多种技术路线并行发展
固态电池是采用固态电解质的锂离子电池,固态电解质和液体电解质一样承担着在正负极之间传输锂离子的作用,传输机制有所不同。通过引入不可燃的固态电解质,可以本质上保证安全性,同时兼容高能量密度正负极,可以满足快充、循环寿命长、高温性能好的要求。从技术路线来看,将从固液混合电池渐进式到全固态电池,固态电解质中,硫化物全固态潜力较大,固液混合电池采用氧化物与聚合物复合电解质,已有量产。
固液混合先行,2030年全球固态电池市场空间或超3000亿元
安全性高、能量密度高是车用固态电池产业化发展的主要驱动力,政府、车企及电池企业都大力投入。海外固态电池多为全固态电池,暂无可靠量产计划。全固态电池制造仍有众多科学难题未解,产业端预计2030年开始规模化量产。国内企业主要采取固液混合路线,固液混合电池已进入规模量产的工程化阶段,3-5年后可能成为中高端市场主流技术,在新能源汽车、消费电子、航空航天等领域得到应用。预计2025年/2030年全球固态电池市场空间有望达到439/3634亿元。
固态工艺路线显著简化,同时带来材料及工艺创新
固态/固液混合电池是未来高能量密度以及实现良好快充性能的潜力较大的路线,固态电池一旦能实现商业化将带来产业颠覆性变革。固态电池上游主要差异在电解质材料的创新以及设备工艺的革新,重点关注氧化物电解质/硫化物电解质以及涂布挤压设备;中游领域,电芯电化学设计区别于液态锂电产品,需要建立独立的开发体系和设计能力,门槛高。电芯、模组、PACK的生产制造环节具备一定壁垒,关注锂电巨头以及深耕固态电池领域的领先者。
二、积极参与固态电池开发的上市公司
电池龙头企业
宁德时代(300750)、比亚迪(002594)、国轩高科(002074)、亿纬锂能(300014):在固态电池领域取得显著技术突破,具备量产能力。
欣旺达(300207):通过负极使用锂金属提升固态电池能量密度,已有实验室原型样品,预计2027年完成更高能量密度全固态电池实验室样品制作。
海目星(688559):已形成交付准固态电池生产设备,技术路线采用氧化物固态电解质和金属锂作为负极。
天奈科技(688116):产品向清陶、卫蓝、太蓝等多家知名固态电池厂家供货,CNT碳纳米管供货量占据市场绝大部分份额。
厦钨新能(688778):华为固态电池正极,苹果手机电池正极。
紫建电子(301121):和太蓝新能源有合资公司布局固态电池,有硅负极可用于华为最强Mate手机。
道氏技术(300409):提供单壁碳纳米管、硅碳负极、高镍前驱体、固态电解质。
当升科技(300073):固态锂电正极材料,已顺利导入多个电池客户。
容百科技(688005):超高镍三元正极电解质材料已得到多家客户认证
天赐材料(002709):实现固态电池硫电解质的低成本规模化制备。
蓝海华腾(300484):投资的高能时代硫化物全固态锂电池研发进展顺利,完成20Ah级全固态电芯A样开发。
丰元股份(002805):积极布局固态电池正极材料,与中国科学院青岛能源所有合作研发。
紫江企业(600210):控股子公司紫江新材在固态电池领域提前布局,已与部分厂商完成产品认证并开展批量合作。
万润新能(688275):锂电正极材料龙头企业,与高校联合开展固态电解质研发项目。
上海洗霸(603200):与中科院上海硅酸盐研究所共同组建的联合创新实验室进入固态电池开发设计最后阶段。
杭可科技(688006):一两年前有半固态领域订单,在客户中试线上有检测设备和相关研发,固态电池大压力夹具机处于实验验证阶段。
帕瓦股份(688184):开拓固态电池电解质新业务,布局多种路线电解质,目前主要以聚合物路线为主,已建设相关电池线,处于小试阶段。
纳科诺尔(832533):行业领先的辊压机制造商,产品可用于固态电池干电极。
三、介绍固态电池隐形冠军:帕瓦股份
从市净率角度来看,帕瓦股份最低估,为1.01倍。帕瓦股份自上市后,高度重视固态电池材料方向的布局,于2023年设立子公司“帕瓦(诸暨)固态钠能有限公司”,专业从事电解质、添加剂等相关前沿材料的研发和转化,尤其采用原位自聚合策略,利用溶剂改性,开发了阻燃性优良、高电压稳定的凝胶电解质,采用无机-有机复合电解质膜策略,基于PVDF基复合全固态电解质,利用特殊快离子无机填料,进一步提高了固态电解质体系的离子电导率。同时,公司充分发挥正极材料企业的固有优势,依托在单晶、高镍、高电压三元材料领域的深厚积累,积极挖掘、提高电解质材料与正极材料间的适配性和协同效应。目前,公司在固态电池方向已申请发明专利14项,建成软包叠片固态电池小试线,着力推动中试放大、验证出货环节。
在全球电动化的背景和趋势下,帕瓦股份深耕动力电池三元前驱体赛道,产品布局和研发方向紧贴市场需求,以高电压用单晶型产品在高端市场引领行业发展方向。
聚焦核心技术,持续多年攻关三元前驱体材料研究,公司掌握了一系列具备自主知识产权的核心技术,研发实力处于国内领先、国际先进水平:
锂电材料方面,成熟开发出单晶型NCM7系4.45V超高电压产品,与多晶型高镍材料相比,该款产品在材料成本上更具性价比,并在安全性能上具备明显优势。
钠电材料方面,抓住市场契机,大力推进铜基四元材料、铁基三元材料相关产品的落地进程,2023年已实现数十吨级的出货,积极构筑先发优势。
半固态/固态电池方面,成立专业子公司,采用原位自聚合策略,开发了阻燃性优良、高电压稳定的凝胶电解质,采用无机-有机复合电解质膜策略,提高了聚合物全固态电解质体系的离子导电率,并建成软包叠片固态电池小试试验线。
2023年,帕瓦股份投入研发费用5076.86万元,占营业收入比例同比提升1.14个百分点。在帕瓦股份的科技馆,发明专利证书铺满了一面墙。2023年,帕瓦股份被评为浙江省知识产权示范企业。截至2023年末,帕瓦股份及全资子公司合计获授权发明专利98项、实用新型专利31项,构筑了坚实的专利“护城河”。
通过技术创新和成果转化,帕瓦股份的单晶型高电压/超高电压三元前驱体产品获得市场高度认可,部分产品已批量应用于续航里程超过1000公里的新能源汽车上,连续多年在国内高端市场占有率排名领先,并成功进入宁德时代、厦钨新能等国内头部企业的供应链,与巴斯夫杉杉等国际知名正极材料制造商构建了深入合作关系。
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