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預(yù)見2024:《2024年中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)全景圖譜》(附市場(chǎng)供需情況、競(jìng)爭(zhēng)格局和發(fā)展前景等)

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20 邱聰 ? 2024-04-17 14:17:24  來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 E10346G0

行業(yè)主要上市公司:主要有比亞迪(002594)、上汽集團(tuán)(600104)、蔚來(lái)汽車(NIO)、寧德時(shí)代(300750)、孚能科技(688567)、國(guó)軒高科(002074)等。

本文核心數(shù)據(jù):固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)全景圖譜、產(chǎn)業(yè)上下游供給情況、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情況、發(fā)展前景

產(chǎn)業(yè)概況

1、定義與分類

固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。

與傳統(tǒng)鋰電池相比,全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全性。固態(tài)電池具有抑制鋰枝晶、無(wú)界面副反應(yīng)、無(wú)電解液泄漏、高溫性能好、無(wú)氣脹的特性,匯總固態(tài)電池具備特性及其相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)如下:

圖表1:固態(tài)電池的特性及優(yōu)點(diǎn)分析

按照固態(tài)電池液體電解質(zhì)含量、電解質(zhì)材料、正負(fù)極材料類型,固態(tài)電池可以分為以下幾大類:

圖表2:固態(tài)電池的分類

2、產(chǎn)業(yè)鏈剖析:固體電解質(zhì)材料是關(guān)鍵

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與液態(tài)鋰電池大致相似,上游包括原料礦產(chǎn)、機(jī)械設(shè)備以及基礎(chǔ)材料,兩者主要的區(qū)別在于負(fù)極材料和電解質(zhì)的種類,正極材料方面幾乎一致。產(chǎn)業(yè)鏈中游為電池包的加工制備過程,產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用領(lǐng)域包括新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)電子等。

圖表3:固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)梳理

分析中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)生態(tài)圖譜可知,固態(tài)電池生產(chǎn)商垂直一體化能力強(qiáng)。電池芯材料制備環(huán)節(jié)廠商包括杉杉股份、天齊鋰業(yè)贛鋒鋰業(yè)、天豐新材等新能源材料生產(chǎn)商,也有寧德時(shí)代、清陶能源等動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè),還包括豐田等車企,企業(yè)類型多樣,切入方向多元。

圖表4:中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圖譜

產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程:行業(yè)處在商業(yè)化早期階段

中國(guó)關(guān)于固態(tài)電池的研究至少可以追溯到20世紀(jì)70年代,幾乎與鋰離子電池的研究同時(shí)起步。但鋰離子電池優(yōu)異的性能獲得了更多的認(rèn)可,并在過去50年獲得了巨大的進(jìn)步和商業(yè)化應(yīng)用,成為目前市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛的電池體系。但由于對(duì)鋰供應(yīng)短缺的擔(dān)憂,對(duì)能量密度、安全性等更高要求,2015年以來(lái)固態(tài)電池重新進(jìn)入行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)產(chǎn)品行列。

綜合行業(yè)參與主體的技術(shù)路線圖和相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,中國(guó)固態(tài)電池發(fā)展正處于加速研發(fā)階段,使用全固態(tài)鋰電池能量密度具備突破500wh/kg的潛力,在2025年前,半固態(tài)電池會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,在動(dòng)力電池的整體市場(chǎng)上逐漸形成一定規(guī)模;2025年左右,全固態(tài)電池將開始小規(guī)模搭載在實(shí)車上。

圖表5:中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

上游供給情況:原料產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)

——正極材料:供給穩(wěn)步提升

固態(tài)電池正極材料與鋰電池一致,主要包括錳酸鋰、磷酸鐵鋰,三元正極材料等。得益于手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)車等的快速發(fā)展,企業(yè)對(duì)鋰電池正極材料的投資加大。根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所數(shù)據(jù),2015-2022年,中國(guó)鋰電池正極材料產(chǎn)量從11.3萬(wàn)噸增至190萬(wàn)噸。2023年中國(guó)鋰電池正極材料出貨量248萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)31%。

圖表6:2015-2023年中國(guó)鋰電池正極材料產(chǎn)量變化情況(單位:萬(wàn)噸)

——負(fù)極材料:鋰金屬負(fù)極成為發(fā)展重點(diǎn)

固態(tài)電池負(fù)極材料目前主要集中在金屬鋰負(fù)極材料、碳族負(fù)極材料和氧化物負(fù)極材料三大類,其中金屬鋰負(fù)極材料因其高容量和低電位的優(yōu)點(diǎn)成為全固態(tài)鋰電池最主要的負(fù)極材料之一,采用金屬鋰制作負(fù)極材料,有望提升40-50%的能量密度,目前需解決其穩(wěn)定性問題。

圖表7:不同固態(tài)電池負(fù)極材料的對(duì)比

下游發(fā)展情況:新能源汽車產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)

下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷革新對(duì)鋰電池行業(yè)提出了愈來(lái)愈高的要求,鋰電池技術(shù)也由此不斷進(jìn)步,向更高的比能與安全性進(jìn)發(fā)。從鋰電池技術(shù)發(fā)展的路徑來(lái)看,液態(tài)鋰電池能夠?qū)崿F(xiàn)的能量密度已經(jīng)逐漸接近了它的極限,固態(tài)鋰電池將是鋰電發(fā)展的必經(jīng)之路。

固態(tài)電池下游需求包括消費(fèi)電池、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池三大領(lǐng)域,其中新能源汽車動(dòng)力電池市場(chǎng)前景最受看好。隨著“雙碳”目標(biāo)的發(fā)布實(shí)施,加速轉(zhuǎn)型進(jìn)度,中國(guó)新能源汽車產(chǎn)量迅速增長(zhǎng),2023年,新能源汽車產(chǎn)量958.7萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)35.8%。。

圖表8:2017-2023年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)量(單位:萬(wàn)輛)

產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、供給:2025年有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

目前,全固態(tài)電解質(zhì)鋰動(dòng)力電池存在的技術(shù)難點(diǎn)問題包括固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低問題、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差問題、金屬鋰的可充性問題等。根據(jù)IEA初步預(yù)計(jì),到2025年,固態(tài)電池技術(shù)將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

圖表9:中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)商業(yè)化時(shí)間表規(guī)劃

2、需求:主要集中在三大應(yīng)用領(lǐng)域

總結(jié)分析固態(tài)電池三大需求領(lǐng)域情況如下:

圖表10:中國(guó)固態(tài)電池需求領(lǐng)域分析

產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

1、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情況

近幾年越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)參與固態(tài)電池市場(chǎng)布局,參與主體包括中科院化學(xué)所、中科院青島能源所、中科院寧波材料所等研究機(jī)構(gòu),贛鋒鋰業(yè)、寧德時(shí)代等電池企業(yè);更有其他領(lǐng)域企業(yè)看好固體電池跨界投資,如以汽車零部件為主的萬(wàn)向集團(tuán)、新能源汽車比亞迪等。

我國(guó)企業(yè)在固態(tài)電池的研究上主要是以硫化物電解質(zhì)技術(shù)和氧化物電解質(zhì)技術(shù)兩種路線為主,聚合物電解質(zhì)技術(shù)路線的非常少。其中硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線的企業(yè)主要的代表有寧德時(shí)代,氧化物電解質(zhì)技術(shù)路線的代表企業(yè)主要有贛鋒鋰業(yè)、清陶發(fā)展、輝能科技等。

圖表11:中國(guó)固態(tài)電池企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

2、區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)情況

從代表性企業(yè)/機(jī)構(gòu)分布情況來(lái)看,環(huán)渤海、長(zhǎng)三角地區(qū)代表性企業(yè)/機(jī)構(gòu)較多,其中北京擁有中科院物理所、中科院化學(xué)所、匠心、國(guó)聯(lián)動(dòng)力等科研實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)/機(jī)構(gòu)。

圖表12:中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)代表企業(yè)區(qū)域分布情況

產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景及趨勢(shì)預(yù)測(cè)

1、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)創(chuàng)新、細(xì)分市場(chǎng)等方面對(duì)中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)判如下:

圖表13:中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析

2、市場(chǎng)前景展望

2022年以來(lái),固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展,尤其是伴隨著以衛(wèi)藍(lán)新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國(guó)企業(yè)的半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車,標(biāo)志著半固態(tài)電池在2023年實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。預(yù)計(jì)2029年中國(guó)固態(tài)電池出貨量將超過100GWh。

圖表14:2024-2029年中國(guó)固態(tài)電池出貨量預(yù)測(cè)(單位:GWh)

預(yù)計(jì),固態(tài)電池將率先在動(dòng)力電池、消費(fèi)電池、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到應(yīng)用。到2030年,固態(tài)電池在上述三大領(lǐng)域的整體滲透率將達(dá)到8.8%左右。

圖表15:2024-2030年中國(guó)固態(tài)電池應(yīng)用市場(chǎng)滲透率預(yù)測(cè)(單位:%)

更多本行業(yè)研究分析詳見前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》。

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作者 邱聰
產(chǎn)業(yè)研究員、分析師
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