固态电池专家交流会议纪要
1. 固态电池行业概况
国内固态电池主要采用氧化物路线,国外则主要推硫化物。国内氧化物路线适合技术迭代,而硫化物成本较高,下游车企难以接受。国内主要固态电池企业包括青桃、蔚蓝、辉能等,同时也有传统电芯企业如宁德时代、国轩、新旺达等在推进固态电池技术。许多企业与地方zf合作,部分企业以获取zf补贴为目的,真正具备产业化能力的较少。
2. 产能规划与技术细节
青桃计划扩产至 5G 瓦时以满足下游需求,而宜春计划扩产至 10G 瓦时。固态电池的供应商包括正极材料供应商、固态电解质供应商等,其中一些供应商与电池企业有独家合作。固态电池的生产成本较高,主要由于使用了高镍三元正极材料、固态电解质等,且负极掺杂硅碳增加了成本。固态电池的技术壁垒主要在于固态电解质的生产,需要具备特定资质的企业才能生产。
3. 市场竞争与技术领先
蔚蓝和青桃在固态电池技术上相对领先,拥有自己的产品和电解质技术。固态电池的良率目前并不高,未来规模化生产和工艺控制的改善有望降低成本。
4. 未来展望
未来固态电池的发展方向是从半固态到准固态,再到全固态,逐步提高能量密度和续航里程。目前固态电池技术成熟度不高,主要问题在于规模化生产设备缺乏、良率不高以及标准体系未建立。未来几年内,固态电池的产能规划总量已超过两百 G 瓦时,但实际建成产能还需观察。
5. 固态电池特有设备与材料
固态电池特有的设备主要是后端的华融分成设备,与液态电池有所不同。固态电池使用的隔膜与传统液态电池隔膜有区别,主要在于涂覆了固态电解质。固态电解质的未来发展方向是降低成本和提高稳定性,目前各家企业采用的材料和配方有所不同。
会议纪要Q&A
Q:国内固态电池产业现状如何,哪些企业在积极布局?
A:国内固态电池产业主要以氧化物路线为主,部分原因是氧化物可以实现从液态到半固态再到全固态的过渡,适合技术迭代。主要布局的企业包括初创公司如青桃、蔚蓝、辉能,以及传统电芯企业如宁德时代、国轩、新旺达、蜂巢等。汽车企业如大众、广汽也在积极推进固态电池的研发和应用。
Q:固态电池企业与地方zf合作情况如何,产业化进程怎样?
A:许多固态电池企业选择与地方zf合作,但大部分企业尚不具备量产能力,部分企业可能为了获取zf补贴。真正能够实现产业化的企业主要是上述提到的一些公司,他们拥有自主技术,并与下游车企或储能集成商合作推出新产品。
Q:固态电池企业的产能规划和布局情况是怎样的?
A:青桃目前的产能不足 1G 瓦时,计划到 2024 年扩产至 5G 瓦时以满足下游需求。宜春去年已投产 1G 瓦时的产能,未来计划扩产至 10G 瓦时。台州基地的产能也在规划中。其他企业如干风也在研发固态电池。
Q:固态电池的主要供应商有哪些,未来的供应链布局如何?
A:青桃的主要供应商包括正极材料供应商当生,固态电解质供应商三星新材,铜箔供应商九江福德等。目前这些配套厂商是独家合作,未来可能会有新的合作方,如龙博和上海喜罢,但目前还没有具体的合作。
Q:固态电池的成本结构和价格趋势如何?
A:固态电池的成本较高,主要由于使用了高镍三元正极材料、固态电解质以及硅碳负极等贵重材料。硅碳掺混比例在 20%到 30%之间,过多会导致成本增加和循环寿命问题。固态电池的价格预计会随着技术进步和规模化生产逐渐降低。
Q:翔凤华提供的是硅碳还是石墨?
A:翔凤华提供的是石墨加硅碳,掺混后用作负极。硅碳是外购的,翔凤华目前还没有自产硅碳的能力。
Q:凤华是否外购硅碳?
A:是的,凤华外购硅碳,并且结合自己的石墨提供给新潮功能。
Q:泰州环评中提到的 TFSI 材料,凤华是哪家代购的?
A:凤华目前与瑞泰新材合作,瑞泰新材也在生产电解液,并可能选择与其他企业合作,如广州天赐等电解液企业,以提供 TFSI 材料。
Q:瑞泰金材是否是唯一能生产 TFSI 材料的企业?
A:瑞泰金材并非唯一能生产 TFSI 材料的企业,他们只是与凤华有合作关系。目前市场上还有其他企业具备生产此类材料的能力。
Q:固态电池电解质的用量和成本是多少?
A:固态电池每瓦时需要使用约 200 吨电解质。目前外购的电解质成本接近 30 万,如果自制,则成本可以控制在 20 万以内。
Q:电解质材料的生产壁垒高吗?
A:电解质材料的生产壁垒相对较高,主要是因为其含氟的特性,对环境的危害性较大,需要具备特定资质的企业才能生产。目前国家对氟化工企业的审批较为严格。
Q:市场上还有哪些公司能生产电解质材料?
A:市场上能够生产电解质材料的公司包括多福多、新州邦、十大盛华等,这些企业主要是做电解液和溶剂的,工艺并不复杂,具备相应资质的企业都有可能生产。
Q:瑞泰新材在行业中的水平如何?
A:瑞泰新材在电解液行业中并不是最高水平,但在生产双 3 伏方面,应该能排在国内市场的前三名。最好的可能是天赐。
Q:还有哪些公司在生产固态电池?
A:除了米兰高雅,还有上海西坝等公司也在研发固态电池。清朝也在自主研发电解质,未来可能会自己生产以降低成本。
Q:固态电池公司的技术水平和壁垒如何?
A:目前没有特别突出的公司,但从快充性能、能量密度和循环寿命来看,蔚蓝和青岛的产品相对领先。他们的技术方案和应用推广较为成熟,已经在实际车型中使用。其他企业如干风和广汽也在研发固态电池,但还未大规模量产。总体来说,渭南和清朝在固态电池领域较为领先。
Q:蔚蓝和清朝今年的固态电池出货量预期是多少?
A:蔚蓝预计今年能生产 2000 兆瓦时,而清朝预计在 300 到 500 兆瓦时之间,但实际可能达不到这么多,可能会稍微多一点。今年的出货量不会增长特别快,因为市场还在观望固态电池在实际汽车中的性能表现,如续航能力和快充性能是否能满足客户需求。
Q:固态电池未来的成本预期和良率问题?
A:未来固态电池的成本预计将降低 40%到 50%,与液态三元电池的成本接近。第二代固态电池预计在 2025 年会有商业化应用,成本与液态电池相当,到 2027 年将进一步降低 30%到 40%。目前固态电池的良率不高,估计不到 90%,但随着规模化生产和工艺控制的改善,良率有望提高,从而降低成本。目前的制造成本在每瓦时三四毛钱之间,未来有望降低两毛钱左右。材料成本和规模化生产是降低成本的主要途径。
Q:全固态电池的行业现状和技术挑战?
A:国内许多企业在研发全固态电池,但真正实现量产的还很少。全固态电池的优势在于更高的能量密度,但成本是目前半固态电池的 1.5 倍以上。全固态电池的推广取决于车企和用户是否能接受更高的成本。技术上,全固态电池面临稳定性和循环寿命的挑战,目前氧化物路线的循环寿命更有优势。现阶段的全固态电池寿命可能比半固态电池更短,而半固态电池的循环次数预计在 840 次左右,未来可能达到 1000 次,这对于 1000 公里续航的汽车来说已经足够。
Q:全固态电池的硫化物成本情况如何?
A:硫化物的成本相对较高,硫化锂用于硫化锂电池,价格本身就比较贵。目前,硫化物电池的成本基本上在 100 万元以上。
Q:全固态电池与半固态电池在技术上是否有迭代?
A:技术上没有迭代,主要是电解质的更换,工艺变化不大。例如,蔚蓝在深圳成立了专门研究硫化物的公司,但目前硫化物电解质还处于实验室阶段,尚未实现规模化生产。
Q:固态电池是否有特有的设备?
A:固态电池确实有特有的设备,主要是后端设备会有所不同,因为固态电池的后期处理与液态电池有所区别,但具体的差异尚未详细讨论。
Q:不同企业的氧化物电解质有何区别?
A:不同企业的氧化物电解质材料存在较大差异,例如有的企业使用李良高阳的 ipadICO,蔚蓝使用 LATP(磷酸肽屡屡),干峰使用 LACO 和 LLATO 等。每种材料的性能不尽相同,蔚蓝和清朝的固态电解质材料较为突出。
Q:电解质材料未来是否会趋于统一?
A:未来电解质材料可能不会趋于统一,因为企业在材料开发上投入了大量时间和成本,更换体系会付出更多时间成本和费用。电解质的差异主要影响电池的寿命、成本和电导率,但能量密度主要由正负极决定。
Q:固态电池行业成熟后,利润情况将如何变化?
A:利润情况可能与正极材料较为相似,因为固态电池的烧结过程与正极材料相似。
Q:新兴公司与大型电信企业在固态电池领域的竞争优势如何?
A:新兴公司在固态电解质的研发上有优势,能够保证电池的寿命和能量密度。但与大型电信企业相比,他们在工艺管理和质量管控方面还有待提高。大型电信企业虽然管控能力较强,但在固态电池的电解质研发上存在劣势,需要外购且不确定哪种电解质配合度更高。
Q:上海喜公司在固态电池领域的性能如何?
A:上海喜公司宣称与上海硅酸盐研究所合作,在固态电池领域较为领先。但因为没有公开的测试数据和稳定的供货情况,所以具体性能难以评价,仍需企业进行测试。
Q:半固态电池使用的隔膜与液态电池的隔膜有何区别?
A:半固态电池的隔膜会涂覆一层固态电解质,通常是氧化铝,用量相比液态电池会减少。涂覆过程是在隔膜上分散固态电解质,然后尽量涂覆,每平方米增加 3 到 5 克的质量。这种涂覆难度低,因为现在大多数隔膜都会进行涂敷处理。
Q:固态电池的隔膜制备工艺和成本如何?
A:固态电池的隔膜制备工艺难度较大,因为需要制作微米级的陶瓷膜,陶瓷材料本身较脆,制作过程中容易断裂。目前还没有企业能够很好地完成这一工艺。全固态电池不需要隔膜,而是使用固态电解质膜,但这种膜的制备难度仍然较大。
Q:目前哪些企业在固态电池领域处于领先地位?
A:三江新材在固态电池领域较为领先,已经为青岛会供货。上海熙霸和其他一些企业也在进行相关研发,但尚未开始供货。
Q:固态电池的隔膜涂覆厚度和工艺是怎样的?
A:固态电池的隔膜涂覆厚度估计不会很厚,大约在微米级别。隔膜本身通常为 10 到 12 微米,涂覆后会增加 3 到 5 克每平方米的质量。正极会涂覆一些固态电解质,而负极不会。整个制备工艺中,隔膜厂可能会预先涂覆好隔膜,然后送到电芯厂进行进一步处理。电芯厂会多一道工序,即在正极上涂覆固态电解质。隔膜涂覆是在电芯厂进行的,因为电芯厂没有相应的设备。在固态电池中,由于有电解液的存在,仍然会生成 SEML,但未来全固态电池将不再需要 SEML,而是采用碟片形式,电解液在最后叠层完成后注入。
Q:固态电池的电解液固化过程是怎样的?
A:固化过程指的是原位固化,即部分固态电解质分散后与电解液混合,灌入电芯并升温以去除溶剂,形成固态电解质。具体技术细节尚不清楚,但固化技术使得电解质膜得以形成。
Q:不同固态电池材料的性能和成本有何差异?
A:各种材料的电脑率、成本、热稳定性、机械强度和化学稳定性不同。LLZO 电脑率最好,成本较高,热稳定性相对较好。LA-TP 电脑率次之,成本较低,稳定性和循环寿命在普通环境下影响不大。LLTO 电脑率相对较差,但稳定性和机械强度较好,与金属阳极的反应稳定性更佳。
Q:为什么某些企业选择特定材料进行研发和推广?
A:企业基于不同的技术背景和优势选择材料。例如,某企业基于清华大学的技术选择 LRCO 和LLZO 材料。不同企业的技术路线和体系不同,导致他们选择不同的材料进行研发和推广。
Q:固态电池未来的市场规模和技术成熟度如何?
A:未来几年,固态电池市场规模将有所增长,但量不会特别大,预计在 10 万到 20 万辆之间。技术成熟度目前并不高,主要受限于规模化生产设备不足、良率不高以及标准体系未建立。未来技术发展方向将是从半固态到准固态再到硫化物,以提高能量密度和续航里程,保证快充性能。
Q:固态电池生产企业的产能规划和投放节奏如何?
A:各企业的产能规划和投放节奏不同。例如,某企业计划今年产能达到 15 千瓦时,而另一家企业计划做 100 千瓦时的量,但实际产能可能较小。整体规划量已超过两百千瓦时,但实际建成的产能尚不确定。头部企业和其他解禁企业也在积极布局固态电池产能。
Q:宁德时代在固态电池领域的布局情况如何?
A:宁德时代目前的布局集中在凝聚态电池,即聚合物路线的半固态电池,但产品尚未真正面市。
Q:宁德时代在固态电池技术上的态度及潜在原因?
A:宁德时代在固态电池技术上相对保守,主要原因是其目前市场占有率较高,推动固态电池技术的优势不明显。由于固态电池缺少固态电解质,推进该技术可能将利润留给电解质制造商。此外,宁德时代通过推广固态电池,其市场份额并不会提高,产品变化对利润影响有限。
Q:固态电解质的生产过程及技术壁垒如何?
A:固态电解质的生产过程主要是烧结,与三元材料的烧结过程相似,技术壁垒不会特别高。关键在于配方和配比,而材料元素本身是可见的。