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SERES 5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David Moss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250Wh/kg的能量密度，固态电池能量密度目前已经接近400Wh/kg，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500Wh/kg。
　　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2024~2025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PE/PP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%。
　　本文不构成任何投资建议，投资者据此操作，一切后果自负。市场有风险，投资需谨慎。