报告行业投资评级 - 推荐,维持评级 [5] 报告的核心观点 - 固态电池产业进展加速,设备企业有望受益,建议关注固态电池制造相关企业,如先导智能、赢合科技、先惠技术、海目星、纳科诺尔、利元亨等 [1][4] 根据相关目录分别进行总结 1 固态电池行业概况 1.1 固态电池具备安全性好、能量密度高等优势 - 按液态电解质占电芯材料混合物质量分数,电池分为液态(25%)、半固态(5% - 10%)、准固态(0% - 5%)和全固态(0%)四大类,半固态、准固态和全固态统称固态电池,半固态电池装车量产为全固态电池产业链提前布局打下基础 [1][10] - 液态电解质有机溶剂易燃、高腐蚀、抗氧化性差,无法解决锂枝晶问题,存在热失控风险,限制液态锂离子电池安全和能量密度性能提升;固态电解质取代液态电解质和隔膜,使固态电池具备不易燃爆、热稳定性好、能量密度高、循环寿命长、充放电性能好等优势 [12] 1.2 固态电池路线包括氧化物、硫化物、聚合物三大类 - 常见固态电解质有氧化物、硫化物和聚合物三类,国际主流厂家以氧化物和硫化物技术路线为主,氧化物代表企业为Quantum Scape,丰田、三星SDI、宁德时代等选择硫化物路线,国内部分新型固态电池企业集中于氧化物和硫化物,部分企业用固液混合技术过渡 [2][18] - 氧化物生产成本低,但存在电化学上限问题,其电解质有离子电导率高、机械强度高、空气稳定性好、电化学窗口宽等优点,烧结路径分固相和液相两种方式,但存在刚性强、易碎、固 - 固界面接触导致界面阻抗增大等缺点,与聚合物复合方案被广泛采用 [20][25] - 硫化物界面稳定性差,但电导率高,可分为晶态与非晶态两大类,晶态中锂硫银锗矿型和锂锗磷硫型离子电导率卓越,锂硫银锗矿型成本更经济;硫化物面临成本高、电化学稳定性差、对空气敏感等问题,未大规模商业化;构建稳定电极/固态电解质界面是实现高性能全固态锂电池的关键 [27][30] - 聚合物加工性好,但室温电导率较低,其固态电解质通过高分子链段运动传导锂离子,具有加工性好、界面相容性好等优势,但室温锂离子电导率低、机械性能差;有机/无机复合固态电解质是最有望产业化的路线 [32][34] 1.3 全固态电池生产工艺:包括电解质合成、成膜、电芯组装三部分 - 全固态电池制程工艺包括电解质合成、成膜、电芯组装三个阶段,电解质合成含原料预处理、混合、烧结及颗粒破碎微纳化等阶段;成膜有湿法和干法两种工艺,电极制备也分湿法和干法,与传统锂电池差别是加入固态电解质组分;最后经模切、叠片、热压、焊接、封装及等静压等工序获成品 [3][36] 2 固态电池产业化进程加速,中长期低空经济拓宽应用场景 2.1 车企、电池企业加速布局固态电池 - 车企和电池企业加速布局,固态电池产业化研发和应用持续推进,国内上汽、长安、比亚迪、宁德时代等计划2027年小批量上车,2030年规模化量产,率先搭载高端车型;本田、日产、丰田、现代官宣投产试生产固态电池,国内外企业技术路线聚焦硫化物/氧化物 [4][41] 2.2 中长期eVTOL提供固态电池应用场景 - 目前eVTOL多采用高镍三元液态锂电池,但能量密度未达要求,固态电池具备高能量密度、长循环寿命、快速充电能力、高安全性能、低温度敏感性等优势,被认为是下一代电池技术,有望解决eVTOL航空器有效荷载、航程和续航时间局限问题 [43][46] 3 相关标的 - 先导智能提供全固态整线解决方案,采用先进工艺与集成化设计,降本成效出色,已与多家企业达成设备合作并交付产品 [48] - 赢合科技推出第三代干法搅拌纤维化 + 干法成膜全固态工艺,提升极片制造效率,节约成本,2024年11月首台干法搅拌设备交付国内头部客户 [48] - 利元亨在固态电池核心工艺有深入研究和专利布局,生产出相关设备,与头部企业进行方案对接或提供设备支持 [48] - 纳科诺尔围绕干法电极布局设备,完成干法电极材料中试验证,实验室攻关工艺难题,量产线覆盖全场景需求,新设备适用于多元化技术路线 [48] - 海目星在固态电池前制程关键设备有独特技术和创新实力,2024年8月实现固态电池设备量产订单签约,产品应用于低空飞行和消费电子领域 [48] - 先惠技术与清陶能源签订合作框架协议,围绕全固态电池核心关键装备研发和产业化合作 [49]
机械一周解一惑系列:固态电池产业进展加速,设备企业有望受益