固態(tài)電池生產(chǎn)項目可行性研究報告-硫化物電解質成為固態(tài)電池的價值鏈核心環(huán)節(jié)

北京智博睿項目管理有限公司北京智博睿項目管理有限公司固態(tài)電池生產(chǎn)項目可行性研究報告-硫化物電解質成為固態(tài)電池的價值鏈核心環(huán)節(jié)1、全固態(tài)電池趨勢明確，硫化物路線潛力值得關注鋰電產(chǎn)業(yè)鏈逐步走向復蘇，新技術有望強化增長趨勢。2020年以來隨著新能源汽車高速增長，產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)供不應求情況，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能隨之大幅增長，這也導致產(chǎn)能過?，F(xiàn)象日益凸顯，價格出現(xiàn)劇烈波動，最終導致鋰電產(chǎn)業(yè)鏈進入產(chǎn)能過剩困境，全產(chǎn)業(yè)鏈盈利大幅惡化。而隨著下游新能源車銷量持續(xù)增長以及相關企業(yè)變得更為理性，企業(yè)資本開支有所收縮，產(chǎn)能過剩情況將開始得到緩解。而從盈利趨勢看，經(jīng)過前期價格競爭后，價格及盈利已經(jīng)處于歷史底部，隨著供需格局改善疊加優(yōu)質產(chǎn)品脫穎而出，產(chǎn)業(yè)鏈整體盈利有望在Q2迎來趨勢性拐點。在行業(yè)走出底部趨勢向上的過程中，新技術方向更容易受到關注，與行業(yè)反彈疊加，強化增長趨勢。固態(tài)電池是被產(chǎn)業(yè)和政策選定的鋰電新技術方向。產(chǎn)業(yè)端，年初以來國內半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進展連連，以上汽、廣汽為代表的車企成為推動半固態(tài)電池裝車的中堅力量，2024年上半年半固態(tài)電池實現(xiàn)裝車量2.15GWh；鋰電產(chǎn)業(yè)鏈主流企業(yè)加速入場，電池廠或披露研發(fā)進展，或發(fā)布固態(tài)新品，材料廠布局電解質開發(fā)，積極送樣配套供貨。從車企到電池、材料，全產(chǎn)業(yè)鏈形成合力，大大提高了固態(tài)電池新技術趨勢的確定性。政策端，一方面工信部行業(yè)新規(guī)范引導企業(yè)加強技術創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質量，另一方面有官媒消息稱國家將投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，項目會由相關部委牽頭實施，六家企業(yè)或獲得政府資金支持；全球化競爭下，為鞏固和維系我國在鋰電池領域的優(yōu)勢地位，發(fā)展固態(tài)電池具有很高的戰(zhàn)略意義，有望獲得國家層面的鼓勵與支持。目前，主流的固態(tài)電解質分為聚合物、氧化物、硫化物三大路線。其中，聚合物固態(tài)電解質擁有良好的成膜性，但室溫下離子電導率過低，單獨使用無法滿足需求。氧化物固態(tài)電解質對水氧不敏感且電導率適中，過去在熱穩(wěn)定性與電化學窗口高、而材料價格低的優(yōu)勢加持下，成為國內團隊的主流選擇，并搭載半固態(tài)電池實現(xiàn)率先上車。但其與電極材料的界面接觸問題成為不可忽視的短板，離子電導率也對電池快充性能構成較大限制，如上汽清陶推出的第一代半固態(tài)電池即是一款2C快充電池，通過在電解質中保留5-10%的液體含量、在氧化物電解質中添加聚合物形成復合電解質，將納米化的復合固態(tài)電解質膜涂覆在電極片上，最終達到提高離子電導率的目的。在傳統(tǒng)液態(tài)電池開始向6C突破的當下，氧化物電解質的發(fā)展路徑尚不明朗。硫化物固態(tài)電解質由于其具有很好的加工性能以及極高的離子電導率，被認為是全固態(tài)鋰電池中的有利競爭者。與氧化物固態(tài)電解質相比，硫化物固態(tài)電解質合成溫度較低，楊氏模量低，更易加工和致密化，與正負極材料的界面接觸性更好，粉末冷壓成片后便能獲得較高的離子電導率。不過，硫化物電解質也面臨著在空氣中不穩(wěn)定、合成成本高的問題。由于硫化物遇空氣會迅速水解生成毒性氣體，因此電解質合成需在惰性氣氛環(huán)境下進行，造成研發(fā)、制造、運輸及儲存成本高昂。2024年4月28日，寧德時代首席科學家吳凱在CIBF2024先進電池前沿技術研討會上首次詳細公布了其全固態(tài)電池的研發(fā)進展，采用硫化物固態(tài)電解質。在此之前，硫化物路線主要為海外企業(yè)所青睞，既包括豐田、三星等日韓企業(yè)，也包括部分歐美企業(yè)，如SolidPower和SvoltEnergy，已成功制造了20Ah硫化物全固態(tài)電池，SolidPower、Samsung和Nissan已開始建設硫化物全固態(tài)電池試制線。同時，硫化物路線同樣受到學界關注，四川新能源汽車創(chuàng)新中心背靠歐陽明高院士團隊，走在全固態(tài)電池的研發(fā)前沿，也將硫化物全固態(tài)電池作為下一代電池的技術方向。2、硫化物固態(tài)電池價值鏈拆解：硫化鋰為核心降本點硫化鋰價值量突出，長期降本空間巨大?，F(xiàn)有的生產(chǎn)工藝尚無法實現(xiàn)低成本、大規(guī)模的高品質硫化鋰制備，因此當前硫化鋰的市場售價較高，報價可高達650美元/公斤（約480萬元/噸），產(chǎn)量也非常低，成為硫化物全固態(tài)電池走向商業(yè)化的重要掣肘。根據(jù)高能時代環(huán)評報告，其全固態(tài)鋰電池研發(fā)實驗室項目生產(chǎn)5Ah硫化物全固態(tài)電芯硫化鋰的用量約為三元正極材料的1/5，對應單GWh電池所需的硫化鋰在350公斤以上。在當前硫化鋰售價高達480萬元/噸的情況下，硫化物電解質的成本將超過200萬元/噸，全固態(tài)電池的材料成本約為2.2元/Wh，單GWh中硫化鋰價值量高達16.8億元，在所有原材料成本中占比達77%。作為參照，目前普通三元電池中碳酸鋰的價值量約為5700萬元/GWh。根據(jù)歐陽明高院士年初的演講內容，自制硫化鋰較外購可實現(xiàn)80%成本節(jié)降，因此我們認為若硫化物固態(tài)電池實現(xiàn)量產(chǎn)裝車，硫化鋰價格有較大可能降至100萬元/噸左右，則硫化物電解質成本降低至約45萬元/噸，電池成本降低至0.85元/Wh，對應單GWh電池硫化鋰價值量約3.5億元，依然為成本占比最高的電池材料。長期來看，考慮鋰金屬構成一定剛性成本支撐，假設規(guī)?；瘧煤?，硫化鋰的量產(chǎn)價格降低至30萬元/噸，則硫化物電解質成本可降低至約15萬元/噸，電池成本降低至0.61元/Wh，對應單GWh電池硫化鋰價值量約1.1億元，占比僅次于三元材料。3、市場空間：2030年全固態(tài)電池需求預計達85GWh全固態(tài)電池量產(chǎn)節(jié)點或于2027年到來。當前只有半固態(tài)電池在國內實現(xiàn)了裝車應用，全固態(tài)電池作為真正意義上的革命性新技術，量產(chǎn)應用仍面臨一系列的挑戰(zhàn)。但結合近期政策層面對全固態(tài)電池研究的大力扶持、產(chǎn)業(yè)資本對固態(tài)電池企業(yè)大規(guī)模投資以及主要企業(yè)的固態(tài)電池研發(fā)和量產(chǎn)計劃來看，我們預計全固態(tài)電池有望于2027年實現(xiàn)量產(chǎn)，電解質路線將以硫化物為主。2030年固態(tài)電池出貨量有望接近400GWh，其中全固態(tài)電池出貨量達85GWh。在全固態(tài)電池實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)之前，半固態(tài)電池的漸進式路線將率先走向商業(yè)化。由于短期內材料與成本依然較高，我們預計車規(guī)領域一些高端或特定需求的電動車型會接受一定溢價，搭載（半）固態(tài)電池，到2030年動力電池中固態(tài)電池滲透率達到10%，其中主要為半固態(tài)電池；而在消費電子、航空航天等領域，下游市場對價格的敏感度較低，能夠包容較高的新技術溢價，因此我們預計固態(tài)電池的滲透率提升將快于車用市場，2030年固態(tài)電池滲透率達到20%，其中全固態(tài)電池滲透率為10%。因此，預計2030年全球固態(tài)電池出貨量將達到396GWh，其中全固態(tài)電池出貨量超85GWh。2030年硫化物全固態(tài)電池市場空間或超700億元，遠期空間廣闊。我們認為全固態(tài)電池將以硫化物為主要技術路線，假設2030年實現(xiàn)中期降本愿景，即硫化物全固態(tài)電池BOM成本降至0.85元/Wh，則對應超700億元市場空間。并且隨著技術進步和規(guī)模效應顯現(xiàn)，我們認為2030年同時有望成為全固態(tài)電池開啟降本通道的起點，隨著成本下降市場競爭力增強，全固態(tài)電池將打開更廣闊的應用市場，滲透