中國儲能網(wǎng)訊：固態(tài)電池近期消息不斷，一系列進展都讓人感覺，其商業(yè)化腳步越來越近了。
2月7日，贛鋒鋰業(yè)(002460.SZ)控股子公司贛鋒鋰電宣布，搭載三元固液混合鋰離子電池的純電動SUV賽力斯SERES 5計劃于2023年上市。
目前重慶贛鋒20GWh新型鋰電池科技產(chǎn)業(yè)園項目正在建設(shè)中，規(guī)劃建成國內(nèi)最大的固態(tài)電池生產(chǎn)基地；清陶能源15GWh動力固態(tài)電池儲能產(chǎn)業(yè)基地落地成都市郫都區(qū)，首批半固態(tài)電池也將于近期正式下線。
海外來看，日產(chǎn)歐洲研發(fā)高級副總裁David Moss近日表示，日產(chǎn)已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池，目標是2025年開始試生產(chǎn)，2028年生產(chǎn)一款由固態(tài)電池驅(qū)動的全新電動汽車。
固態(tài)電池真的香嗎？其成熟量產(chǎn)將對現(xiàn)行鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生何種影響？又將催生哪些新興細分領(lǐng)域的機會？
固態(tài)電池真的香嗎？
大家為什么特別關(guān)注固態(tài)電池？究其原因，繞不開液態(tài)電池幾個不容忽視的瑕疵：第一，安全性沒有100%地解決；第二，冬天續(xù)航顯著下降；第三，充電耗時較長。
而固態(tài)電池把容易燃燒的液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為不易燃燒的固態(tài)電解質(zhì)，擁有更為穩(wěn)定的電解質(zhì)機械和化學特性，靜態(tài)及循環(huán)壽命大幅提升。相比傳統(tǒng)鋰電池250Wh/kg的能量密度，固態(tài)電池能量密度目前已經(jīng)接近400Wh/kg，優(yōu)勢顯著。
美國固態(tài)電池初創(chuàng)公司QuantumScape曾稱，其研發(fā)的固態(tài)電池未來量產(chǎn)后最高續(xù)航達到2000公里，15分鐘可以充滿80%，使用壽命超過100萬公里。簡而言之，戰(zhàn)斗力持久，回血快，壽命長。
目前，全球企業(yè)都在加大固態(tài)鋰電池方面的研發(fā)布局。據(jù)中研普華研究報告顯示，豐田、寶馬、大眾、三星等巨頭企業(yè)都投入了大量資金用于固態(tài)電池研究，望其成為電動汽車取代燃油汽車的制勝利器。市場需求方面，據(jù)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，到2030年，全球固態(tài)電池需求有望達到500GWh，保守估計將形成3000億元以上的市場規(guī)模。
半固態(tài)電池商業(yè)化轉(zhuǎn)折點漸至
依據(jù)電解質(zhì)分類，鋰電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)四大類，其中半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。
光大證券電新首席分析師殷中樞認為，固態(tài)電池在迭代過程中，液態(tài)電解質(zhì)含量將從20wt%降至0wt%，電池負極的鋰含量逐步增加直至替換為金屬鋰片，電池密度有望逐步提升至500Wh/kg。
目前，全固態(tài)電池尚有技術(shù)難點有待突破，比如固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率遠低于液態(tài)電解質(zhì)，這使得電池內(nèi)阻明顯增大、電池循環(huán)性變差、倍率性能變差等。另一方面，高昂的成本也是制約全固態(tài)電池商業(yè)化的因素，當前液態(tài)鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟，可以用低廉的成本生產(chǎn)出性能較好的鋰電池。
半固態(tài)電池由此成為液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的產(chǎn)品。與液態(tài)電池相比，半固態(tài)電池的材料體系變化較小，仍然會使用隔膜與液態(tài)電解液，僅通過減少液態(tài)電解質(zhì)含量在一定程度上提升電池比能量和安全性，其制備方法大部分沿用傳統(tǒng)鋰離子電池工藝與裝備技術(shù)。
公開資料顯示，2022年以來一批領(lǐng)先的半固態(tài)電池企業(yè)先后發(fā)布車規(guī)級電池，隨后蔚來發(fā)布ET7、東風發(fā)布E70、嵐圖發(fā)布追風等搭載半固態(tài)電池的車型，市場普遍預(yù)計半固態(tài)電池的商業(yè)化轉(zhuǎn)折點會在2024~2025年。
“半固態(tài)-固態(tài)”推動關(guān)鍵材料體系創(chuàng)新
從終局來看，固態(tài)電池會是鋰電池的最終迭代產(chǎn)品，其對鋰電池中游產(chǎn)業(yè)鏈的格局影響較大，固態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用將會取代隔膜以及電解液環(huán)節(jié)。
作為固態(tài)電池的核心，固態(tài)電解質(zhì)主要分為三種：聚合物、氧化物與硫化物。三種體系各有優(yōu)劣勢，目前國內(nèi)和歐美多為氧化物電解質(zhì)體系，而日韓則專攻硫化物。
據(jù)某固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＜医榻B，聚合物固態(tài)電池在生產(chǎn)設(shè)備上與目前電池存在一定兼容性，但在電導率、機械強度等各類指標上均弱于氧化物和硫化物電池，只能作為添加材料與氧化物和硫化物做復(fù)合類電解質(zhì)。無機物(氧化物+硫化物)固態(tài)電池具備更大的開發(fā)潛力。
公開資料顯示，清陶能源、衛(wèi)藍新能源、贛鋒鋰業(yè)、QuantumScape均以氧化物固態(tài)電解質(zhì)體系為主(按重量占比)。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)由快離子導體、粘結(jié)劑和鋰鹽組成：快離子導體最常見的是鋰鑭鋯氧(LLZO)、鋰鑭鋯鈦氧(LLZTO)，晶體結(jié)構(gòu)為石榴石型，快離子導體約占固態(tài)電解質(zhì)總質(zhì)量的80%；粘結(jié)劑常見為PVDF、PTFE等，約占固態(tài)電解質(zhì)總質(zhì)量的5%，鋰鹽常見為LiTFSI(雙三氟甲基磺酰亞胺)，約占固態(tài)電解質(zhì)總質(zhì)量15%。
根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，1Gwh半固態(tài)電池LiTFSI的用量為214噸，LLZTO的用量約為43噸。值得注意的是，這是固態(tài)電池里純新增的物質(zhì)。
LLZO由氫氧化鋰、氧化鑭、氧化鋯混合燒結(jié)成的，氧化鋯約占LLZO燒結(jié)前質(zhì)量的25%，氧化鑭約占45%，氫氧化鋰約占35%。以此推算，氧化鋯約占氧化物固態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量為20%。不過，前述固態(tài)電池領(lǐng)域?qū)＜抑赋?，由于絕大部份氧化物半固態(tài)電池都需要構(gòu)建一層陶瓷隔膜，材料還是LLZO，所以綜合來看，整個固態(tài)電池中氧化鋯的用量絕不僅于此。
但考慮到從鋯礦到電池級氧化鋯，加工過程并沒有什么技術(shù)難度，擴產(chǎn)難度較低，氧化鋯的加工環(huán)節(jié)很難在固態(tài)電池量產(chǎn)的過程中獲得超額利潤。
參考鋰電池。在電動汽車爆發(fā)的過程中，從整車廠到鋰電池，整個產(chǎn)業(yè)鏈條都在給最上游鋰礦打工——也由此產(chǎn)生了天齊鋰業(yè)這樣的巨頭。以同樣的邏輯來看固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈，未來的核心大概率會集中到最源頭的鋯礦。畢竟，加工廠可以隨意擴產(chǎn)，但鋯礦是有限的，漲價也是一定的。
上市公司中，東方鋯業(yè)(002167.SZ)2021年收購布局高附加值鋯產(chǎn)品維納科技。公司在2022年10月接受機構(gòu)調(diào)研時表示，高純超細二氧化鋯出貨量從2019年度的100多噸到2020年400多噸、2021年度的780噸，已實現(xiàn)穩(wěn)定供貨并逐年增長，預(yù)計2022年度銷量達到1000噸左右。
瑞泰新材(301238.SZ)則是目前A股市場唯一可以量產(chǎn)LiTFSI的公司，鋰離子電池電解液添加劑現(xiàn)有產(chǎn)能共計487.5噸。
固態(tài)電池封裝有望推升鋁塑膜需求
在3C消費電子領(lǐng)域，軟包可謂一枝獨秀。而在新能源汽車領(lǐng)域，鋰離子電池目前還是以方殼與圓柱為主，全球范圍內(nèi)動力電池中軟包占比只有20%左右，國內(nèi)僅有10%不到，然而隨著未來固態(tài)電池的發(fā)展，軟包將會徹底扭轉(zhuǎn)這一趨勢。
無機物(氧化物+硫化物)固態(tài)電池更適用軟包封裝，也是目前企業(yè)主流選擇。
與傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池去掉了PE/PP隔膜等柔性膜，極組整體硬脆且缺乏彈性。若采用圓柱或方形這類金屬硬質(zhì)外殼的封裝方式，硬殼與固態(tài)極組之間容易擠壓、碰撞而導致極組碎裂，鋁塑膜軟包作為能量密度最高的封裝方式，跟固態(tài)鋰電芯高能量密度的特點完美契合。
數(shù)據(jù)顯示，鋁塑膜占整個軟包電池總成本的10%左右，目前1GW動力電池需120萬平米的鋁塑膜。業(yè)內(nèi)普遍預(yù)計，固態(tài)電池的發(fā)展將會大幅提高鋁塑膜的需求。
由于技術(shù)壁壘高，2020年日韓廠商占據(jù)全球70%以上的鋁塑膜市場份額，國產(chǎn)廠商份額低于30%，且由于動力領(lǐng)域?qū)Π踩砸蟾摺Ⅱ炞C周期更長，目前國內(nèi)廠商銷售普遍集中于中低端消費電子領(lǐng)域，動力領(lǐng)域仍有待國產(chǎn)突破。
公開數(shù)據(jù)顯示，2021年新綸新材(002341.SZ)動力類鋁塑膜國內(nèi)市占率約75%，鋁塑膜現(xiàn)有產(chǎn)能800萬方/月，規(guī)劃產(chǎn)能1400萬方/月；紫江企業(yè)(600210.SH)現(xiàn)有鋁塑膜產(chǎn)能3700萬方/年，規(guī)劃產(chǎn)能13000萬方/年，動力電池鋁塑膜占總產(chǎn)能55%；海順新材(300501.SZ) 2022年10月發(fā)行可轉(zhuǎn)債投資鋁塑膜項目，規(guī)劃產(chǎn)能12000萬方/年，動力電池類6000萬方/年。公司預(yù)計2022年實現(xiàn)營收10億元，未來動力類鋁塑膜占營收比例超過50%。
本文不構(gòu)成任何投資建議，投資者據(jù)此操作，一切后果自負。市場有風險，投資需謹慎。
