固态电池商业化脚步渐近催生两大材料全新需求

　　固态电池近期消息不断，一系列进展都让人感觉，其商业化脚步越来越近了。
　　2月7日，赣锋锂业（002460。SZ）控股子公司赣锋锂电宣布，搭载三元固液混合锂离子电池的纯电动SUV赛力斯SERES5计划于2023年上市。
　　目前重庆赣锋20GWh新型锂电池科技产业园项目正在建设中，规划建成国内最大的固态电池生产基地；清陶能源15GWh动力固态电池储能产业基地落地成都市郫都区，首批半固态电池也将于近期正式下线。
　　海外来看，日产欧洲研发高级副总裁DavidMoss近日表示，日产已经成功开发出全固态电池，目标是2025年开始试生产，2028年生产一款由固态电池驱动的全新电动汽车。
　　固态电池真的香吗？其成熟量产将对现行锂电池产业链产生何种影响？又将催生哪些新兴细分领域的机会？
　　固态电池真的香吗？
　　大家为什么特别关注固态电池？究其原因，绕不开液态电池几个不容忽视的瑕疵：第一，安全性没有100地解决；第二，冬天续航显著下降；第三，充电耗时较长。
　　而固态电池把容易燃烧的液态电解质转换为不易燃烧的固态电解质，拥有更为稳定的电解质机械和化学特性，静态及循环寿命大幅提升。相比传统锂电池250Whkg的能量密度，固态电池能量密度目前已经接近400Whkg，优势显著。
　　美国固态电池初创公司QuantumScape曾称，其研发的固态电池未来量产后最高续航达到2000公里，15分钟可以充满80，使用寿命超过100万公里。简而言之，战斗力持久，回血快，寿命长。
　　目前，全球企业都在加大固态锂电池方面的研发布局。据中研普华研究报告显示，丰田、宝马、大众、三星等巨头企业都投入了大量资金用于固态电池研究，望其成为电动汽车取代燃油汽车的制胜利器。市场需求方面，据相关机构预测，到2030年，全球固态电池需求有望达到500GWh，保守估计将形成3000亿元以上的市场规模。
　　半固态电池商业化转折点渐至
　　依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类，其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。
　　光大证券电新首席分析师殷中枢认为，固态电池在迭代过程中，液态电解质含量将从20wt降至0wt，电池负极的锂含量逐步增加直至替换为金属锂片，电池密度有望逐步提升至500Whkg。
　　目前，全固态电池尚有技术难点有待突破，比如固态电解质的离子电导率远低于液态电解质，这使得电池内阻明显增大、电池循环性变差、倍率性能变差等。另一方面，高昂的成本也是制约全固态电池商业化的因素，当前液态锂电池的产业链非常成熟，可以用低廉的成本生产出性能较好的锂电池。
　　半固态电池由此成为液态电池向全固态电池过渡的产品。与液态电池相比，半固态电池的材料体系变化较小，仍然会使用隔膜与液态电解液，仅通过减少液态电解质含量在一定程度上提升电池比能量和安全性，其制备方法大部分沿用传统锂离子电池工艺与装备技术。
　　公开资料显示，2022年以来一批领先的半固态电池企业先后发布车规级电池，随后蔚来发布ET7、东风发布E70、岚图发布追风等搭载半固态电池的车型，市场普遍预计半固态电池的商业化转折点会在20242025年。
　　半固态固态推动关键材料体系创新
　　从终局来看，固态电池会是锂电池的最终迭代产品，其对锂电池中游产业链的格局影响较大，固态电解质的应用将会取代隔膜以及电解液环节。
　　作为固态电池的核心，固态电解质主要分为三种：聚合物、氧化物与硫化物。三种体系各有优劣势，目前国内和欧美多为氧化物电解质体系，而日韩则专攻硫化物。
　　据某固态电池领域专家介绍，聚合物固态电池在生产设备上与目前电池存在一定兼容性，但在电导率、机械强度等各类指标上均弱于氧化物和硫化物电池，只能作为添加材料与氧化物和硫化物做复合类电解质。无机物（氧化物硫化物）固态电池具备更大的开发潜力。
　　公开资料显示，清陶能源、卫蓝新能源、赣锋锂业、QuantumScape均以氧化物固态电解质体系为主（按重量占比）。
　　氧化物固态电解质由快离子导体、粘结剂和锂盐组成：快离子导体最常见的是锂镧锆氧（LLZO）、锂镧锆钛氧（LLZTO），晶体结构为石榴石型，快离子导体约占固态电解质总质量的80；粘结剂常见为PVDF、PTFE等，约占固态电解质总质量的5，锂盐常见为LiTFSI（双三氟甲基磺酰亚胺），约占固态电解质总质量15。
　　根据高工锂电的数据，1Gwh半固态电池LiTFSI的用量为214吨，LLZTO的用量约为43吨。值得注意的是，这是固态电池里纯新增的物质。
　　LLZO由氢氧化锂、氧化镧、氧化锆混合烧结成的，氧化锆约占LLZO烧结前质量的25，氧化镧约占45，氢氧化锂约占35。以此推算，氧化锆约占氧化物固态电解质的质量为20。不过，前述固态电池领域专家指出，由于绝大部份氧化物半固态电池都需要构建一层陶瓷隔膜，材料还是LLZO，所以综合来看，整个固态电池中氧化锆的用量绝不仅于此。
　　但考虑到从锆矿到电池级氧化锆，加工过程并没有什么技术难度，扩产难度较低，氧化锆的加工环节很难在固态电池量产的过程中获得超额利润。
　　参考锂电池。在电动汽车爆发的过程中，从整车厂到锂电池，整个产业链条都在给最上游锂矿打工也由此产生了天齐锂业这样的巨头。以同样的逻辑来看固态电池产业链，未来的核心大概率会集中到最源头的锆矿。毕竟，加工厂可以随意扩产，但锆矿是有限的，涨价也是一定的。
　　上市公司中，东方锆业（002167。SZ）2021年收购布局高附加值锆产品维纳科技。公司在2022年10月接受机构调研时表示，高纯超细二氧化锆出货量从2019年度的100多吨到2020年400多吨、2021年度的780吨，已实现稳定供货并逐年增长，预计2022年度销量达到1000吨左右。
　　瑞泰新材（301238。SZ）则是目前A股市场唯一可以量产LiTFSI的公司，锂离子电池电解液添加剂现有产能共计487。5吨。
　　固态电池封装有望推升铝塑膜需求
　　在3C消费电子领域，软包可谓一枝独秀。而在新能源汽车领域，锂离子电池目前还是以方壳与圆柱为主，全球范围内动力电池中软包占比只有20左右，国内仅有10不到，然而随着未来固态电池的发展，软包将会彻底扭转这一趋势。
　　无机物（氧化物硫化物）固态电池更适用软包封装，也是目前企业主流选择。
　　与传统液态锂离子电池相比，固态电池去掉了PEPP隔膜等柔性膜，极组整体硬脆且缺乏弹性。若采用圆柱或方形这类金属硬质外壳的封装方式，硬壳与固态极组之间容易挤压、碰撞而导致极组碎裂，铝塑膜软包作为能量密度最高的封装方式，跟固态锂电芯高能量密度的特点完美契合。
　　数据显示，铝塑膜占整个软包电池总成本的10左右，目前1GW动力电池需120万平米的铝塑膜。业内普遍预计，固态电池的发展将会大幅提高铝塑膜的需求。
　　由于技术壁垒高，2020年日韩厂商占据全球70以上的铝塑膜市场份额，国产厂商份额低于30，且由于动力领域对安全性要求更高、验证周期更长，目前国内厂商销售普遍集中于中低端消费电子领域，动力领域仍有待国产突破。
　　公开数据显示，2021年新纶新材（002341。SZ）动力类铝塑膜国内市占率约75，铝塑膜现有产能800万方月，规划产能1400万方月；紫江企业（600210。SH）现有铝塑膜产能3700万方年，规划产能13000万方年，动力电池铝塑膜占总产能55；海顺新材（300501。SZ）2022年10月发行可转债投资铝塑膜项目，规划产能12000万方年，动力电池类6000万方年。公司预计2022年实现营收10亿元，未来动力类铝塑膜占营收比例超过50。
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