固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈分析！
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鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈交流、資訊、人脈圈。從正負(fù)極材料生產(chǎn)到涂布，隔膜、電解液、封裝材料到檢測組裝等這些環(huán)節(jié)涉及的材料、輔材、添加劑、耗材，以及相關(guān)設(shè)備，相關(guān)企業(yè)介紹。組織鋰電池行業(yè)交流、采訪、論壇及展會。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈包括上游各種礦資源等原材料，中游為正極、負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)等關(guān)鍵材料及制造環(huán)節(jié)，下游為消費、動力、儲能等各領(lǐng)域應(yīng)用場景。
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1、上游電解質(zhì)原料
（1）鋯
氧化物固態(tài)電解質(zhì)LLZO的原材料包括二氧化鋯、硝酸鋯、碳酸鋯等 。我國鋯礦資源儲量少，需求量大，進(jìn)口依賴度高達(dá)90%，供需格局長期偏緊。
鋯英砂行業(yè)處于供應(yīng)緊平衡的狀態(tài)。 2022年全球鋯英砂產(chǎn)量為30.27萬噸，同比-7%；銷售量則達(dá)到33.36萬噸。陶瓷、鑄造、耐火材料、鋯金屬及其化學(xué)制品等構(gòu)成鋯的主要消費領(lǐng)域，目前全球鋯應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域是傳統(tǒng)陶瓷，占據(jù)了接近50%的需求量；隨著國內(nèi)經(jīng)濟復(fù)蘇，陶瓷等鋯制品主要應(yīng)用的傳統(tǒng)行業(yè)有所反彈，從而拉動鋯行業(yè)的新一輪需求增長。
同時，伴隨3D打印、半導(dǎo)體、新能源電池材料、陶瓷基剎車片以及光伏等行業(yè)發(fā)展，新興市場對鋯制品的需求持續(xù)上升。
國內(nèi)鋯生產(chǎn)企業(yè)主要包括 東方鋯業(yè)、三祥新材、凱盛科技 等。
東方鋯業(yè)現(xiàn)有2.6萬噸電熔氧化鋯、0.94萬噸二氧化鋯（國內(nèi)份額40%）、5萬噸氯氧化鋯（國內(nèi)份額20%）產(chǎn)能；在建電熔氧化鋯產(chǎn)能2萬噸。目前公司已供應(yīng)部分鋯材料樣品給到下游材料客戶研發(fā)。
三祥新材現(xiàn)有2.6萬噸電熔氧化鋯、2萬噸氯氧化鋯產(chǎn)能；在建氯氧化鋯產(chǎn)能8萬噸。公司固態(tài)電解質(zhì)材料研發(fā)處于實驗室小試階段。
凱盛科技現(xiàn)有電熔氧化鋯產(chǎn)能2.6萬噸。目前公司正在進(jìn)行固態(tài)電池材料相關(guān)研發(fā)工作。
（2）鑭
氧化物固態(tài)電解質(zhì)LLZO/LLTO的原材料包括氧化鑭、硝酸鑭、氫氧化鑭等 。中國具有豐富的稀土資源，貢獻(xiàn)了全球70%產(chǎn)量。2022年全球稀土產(chǎn)量約為30萬噸，中國產(chǎn)量達(dá)到21萬噸。國內(nèi)企業(yè)中 北方稀土、盛和資源 等具有氧化鑭生產(chǎn)能力。
（3）鈦
氧化物固態(tài)電解質(zhì)LLTO/LATP的原材料包括二氧化鈦、焦磷酸鈦等 。2022年全球鈦資源儲量（以TiO2計）約為7億噸，以鈦鐵礦為主；國內(nèi)占據(jù)全球29%的儲量，位列全球第一。全球鈦礦下游需求主要是鈦白粉（白色顏料和功能性材料，主要成分為二氧化鈦）、海綿鈦等。國內(nèi)主要鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)包括 龍佰集團、中核鈦白、釩鈦股份 等。
（4）鍺
氧化物固態(tài)電解質(zhì)LAGP、硫化物固態(tài)電解質(zhì)LGPS等原材料包括二氧化鍺、硫化鍺等 。2022年全球鍺儲量約為8600金屬噸，中國儲量為3500噸左右，份額為41%，是全球第二大鍺礦資源國（僅次于美國45%的份額）。2022年全球金屬鍺產(chǎn)量約為182噸，其中國內(nèi)產(chǎn)量占比近7成。
鍺是重要的半導(dǎo)體材料，主要應(yīng)用場景包括紅外成像領(lǐng)域（43%）、光纖通信領(lǐng)域（28%）、光伏領(lǐng)域（19%）等。馳宏鋅鍺具備金屬鍺年產(chǎn)能60噸（全球三分之一左右、國內(nèi)50%左右份額）、探明鍺資源量超600噸，2022年產(chǎn)量達(dá)到55.9噸。云南鍺業(yè)具有鍺資源儲量超600噸，目前布局有區(qū)熔鍺錠、二氧化鍺、太陽能鍺晶片、光纖用四氯化鍺、紅外光學(xué)鍺鏡頭等產(chǎn)品。
2、中游制造
（1）正極材料：材料兼容度高，可沿用現(xiàn)有體系
固態(tài)電池可以沿用傳統(tǒng)液態(tài)電池的正極材料體系 ，但由于固態(tài)電池具有更寬的電化學(xué)窗口，因此可以兼容更高電壓的正極材料，從而提高電池能量密度。在固態(tài)電解質(zhì)、金屬鋰負(fù)極等材料技術(shù)逐步成熟后，未來固態(tài)電池 正極材料將向超高鎳、富鋰錳基、高壓尖晶石鎳錳酸鋰等 高能量密度的新型材料迭代升級。
富鋰錳基為一種新興正極材料，多家企業(yè)已有所布局。 中高鎳（5系、6系）和高鎳（8系、9系） 的比容量上限分別達(dá)到 205mAh/g和220mAh/g 。富鋰錳基為一種新興正極材料，具有更高的比容量和高電壓的特點，在約2.0V-4.8V區(qū)間內(nèi)具有超過250mAh/g的比容量。目前，國內(nèi)已有多家企業(yè)儲備了富鋰錳基正極材料的相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)。
上市公司中， 容百科技、當(dāng)升科技 等正極材料頭部企業(yè)均提前布局了針對固態(tài)電池使用的高鎳三元、富鋰錳基等正極材料的研發(fā)，目前已進(jìn)入小試階段，并配合客戶在公司現(xiàn)有產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)品性能優(yōu)化及工藝放大試驗。
鎳錳酸鋰正成為正極材料研究熱點之一。 高壓尖晶石型鎳錳酸鋰具有高能量密度、高安全及低成本優(yōu)勢。 鎳錳酸鋰材料的理論比容量為146.7mAh/g ，鋰電壓上限高達(dá)5V，電壓平臺高達(dá)4.7V，具有超高的能量密度（650Wh/kg）及功率密度。當(dāng)固態(tài)電解質(zhì)與高壓鎳錳酸鋰電極相匹配時，能夠進(jìn)一步提高固態(tài)電池的能量密度。目前正成為鋰電池正極材料研究熱點之一。
（2）負(fù)極材料：中短期向硅基負(fù)極發(fā)展，長遠(yuǎn)向金屬鋰負(fù)極迭代
固態(tài)電池對高能量密度的要求，將促使負(fù)極材料從石墨負(fù)極向硅基負(fù)極發(fā)展，長遠(yuǎn)將向金屬鋰負(fù)極迭代。目前鋰電池的負(fù)極材料主要為人造石墨，其具有電導(dǎo)率高和穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，但石墨材料的比容量理論值較低，當(dāng)前石墨負(fù)極的比容量約為360mAh/g，已接近理論最大值372mAh/g。
硅基負(fù)極理論比容量是石墨負(fù)極的10倍以上，已初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 無定型碳材料具有良好的壽命和循環(huán)性能。硅具有超過石墨材料10倍的理論比容量（4200mAh/g）和略高于石墨的嵌鋰電壓平臺。
因此，硅碳材料是短期內(nèi)最有可能替代石墨材料成為負(fù)極材料的新方向。但由于硅基負(fù)極存在體積膨脹大、導(dǎo)電性差和SEI膜不穩(wěn)定的缺點，在液態(tài)鋰電池中，硅和電解液容易發(fā)生副反應(yīng)，因此目前多與石墨摻雜使用，同時目前的應(yīng)用也較為受限。
2022年硅基負(fù)極規(guī)劃產(chǎn)能超20萬噸/年，包括 璞泰來、杉杉股份、翔豐華 等石墨頭部負(fù)極企業(yè)，同時，包括 天目先導(dǎo)、蘭溪致德、索理德 等一批聚焦于硅碳材料的創(chuàng)新企業(yè)也正在硅基負(fù)極產(chǎn)業(yè)化痛點上重點攻關(guān)。 2022年我國硅基負(fù)極出貨量為1.6萬噸。
金屬鋰負(fù)極在全固態(tài)電池的應(yīng)用潛力大。 金屬鋰負(fù)極具有高比容量 （3860mAh/g） 、低電位及導(dǎo)電性優(yōu)異的優(yōu)點，能夠極大地提升電池的能量密度，可實現(xiàn)1000Wh/L的能量密度，意味著續(xù)航里程可以超過1000km，可以應(yīng)用于全固態(tài)電池，是未來最具潛力的負(fù)極材料之一。但目前尚不成熟，應(yīng)用于半固態(tài)/固態(tài)電池中仍面臨鋰枝晶的威脅，有待技術(shù)上取得突破。
（3）固態(tài)電解質(zhì)
1）聚合物固態(tài)電解質(zhì)
聚合物固態(tài)電解質(zhì)由高分子和鋰鹽絡(luò)合形成 ，同時添加少量惰性填料。鋰離子通過聚合物的分段運動，靠不斷的絡(luò)合與解絡(luò)合而傳遞。
高分子主要選用聚氧化乙烯（PEO），也可采用聚硅氧烷（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等材料，但也存在室溫離子電導(dǎo)率低，質(zhì)地較脆等問題，仍在研發(fā)改性階段；鋰鹽主要采用LiTFSI，在聚合物中的良好分散能力與穩(wěn)定性；惰性填料主要為氧化物，如TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2等，起到降低聚合物結(jié)晶度，改善機械性能等作用。
目前聚合物大規(guī)模應(yīng)用受制約，預(yù)計后續(xù)與無機固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合，通過結(jié)合兩者優(yōu)勢，在應(yīng)用端實現(xiàn)性能突破。
2）氧化物固態(tài)電解質(zhì)
氧化物固態(tài)電解質(zhì)按照形態(tài)可分為晶態(tài)和非晶態(tài) 。 非晶態(tài) 主要為LiPON型，晶態(tài)類可分為鈣鈦礦型（LLTO）、反鈣鈦礦型、GARNET型（LLZO）、NASICON型（LATP）、LISICON型幾類。 晶態(tài)氧化物 電解質(zhì)空氣和熱穩(wěn)定性較高，因此容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
其中，鈣鈦礦型（LLTO）擁有最高的晶體電導(dǎo)率，對鋰金屬較為穩(wěn)定，盡管燒結(jié)溫度高帶來更高成本，但業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，從長期來看LLTO應(yīng)用潛力相對較大。
而非晶態(tài)固態(tài)電解質(zhì)主要是LiPON型固態(tài)電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率低，是目前唯一實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的氧化物電解質(zhì)材料，多家國外企業(yè)已率先實現(xiàn)全固態(tài)薄膜鋰電池在無線傳感器、射頻識別標(biāo)簽、智能卡、消費類電子等低容量需求電子設(shè)備上的應(yīng)用。
薄膜型產(chǎn)品： 通過降低電解質(zhì)厚度，彌補離子電導(dǎo)率問題，目前非晶態(tài)的LiPON可通過真空蒸鍍制成薄膜，雖離子電導(dǎo)率差，但在較薄厚度時（≤2μm），面電阻可控，因此倍率性能、循環(huán)性能優(yōu)異。但薄膜型電池容量很?。╩Ah級），主要應(yīng)用在微型電子、消費電子領(lǐng)域，但在Ah級電動車領(lǐng)域則需大量串并聯(lián)，工藝?yán)щy且造價不菲，應(yīng)用范圍有限。
非薄膜型產(chǎn)品： 綜合性能優(yōu)異，可制備容量型電池，目前以LATP、LLZO、LLTO路線為主。LATP電化學(xué)窗口最寬，空氣穩(wěn)定性好，燒結(jié)溫度低，生產(chǎn)成本低，但Ti4+很容易被Li還原，對鋰金屬不穩(wěn)定，整體更具性價比。LLTO晶體電導(dǎo)率最高，但晶界電導(dǎo)率低，短板效應(yīng)制約總體電導(dǎo)率，且對鋰金屬不穩(wěn)定，預(yù)計競爭力低于LATP/LLZO。
LLZO綜合離子電導(dǎo)率最高，對鋰金屬穩(wěn)定，含稀有金屬鑭/鋯，燒結(jié)溫度高，生產(chǎn)成本高，需改性修飾處理（如摻Al/Ta、表面包覆等），性能優(yōu)勢最優(yōu)，長期可能潛力更大。
3）硫化物固態(tài)電解質(zhì)
硫化物固態(tài)電解質(zhì)因其超高離子電導(dǎo)率、低加工溫度和低剛性而備受關(guān)注 。硫化物固態(tài)電解質(zhì)按照組成可分為兩類，一類是 二元硫化物電解質(zhì) 由Li2S和P2S5組成；一類是 三元硫化物固態(tài)電解質(zhì) 由Li2S、P2S5和MS2（M=Si、Ge、Sn）組成。
鋰硫銀鍺礦電解質(zhì)，尤其Li6PS5X（X=Cl、Br、I）類電解質(zhì)，因同時具備較高的室溫鋰離子電導(dǎo)率、在硫化物電解質(zhì)中相對較低的成本和較高的穩(wěn)定性和電極兼容性，是當(dāng)前最具應(yīng)用前景的無機固態(tài)電解質(zhì)之一。
（4）新型導(dǎo)電劑
固態(tài)電池或添加新型導(dǎo)電劑。 固態(tài)電池方案中正極多采用超高鎳、富鋰錳基等方案，部分方案采用摻硅負(fù)極，導(dǎo)電性較差，因而導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性好以及機械性能較優(yōu)的碳納米管的添加量有望進(jìn)一步提升，以此來優(yōu)化電池的電化學(xué)性能。
目前國內(nèi)外 碳納米管 生產(chǎn)企業(yè)主要包括 OCSiAl、天奈科技、道氏技術(shù)、捷邦科技 等。
（5）隔膜：短期保留并增加價值量，長期預(yù)計被取代
隔膜短期仍保留，通過涂覆固態(tài)電解質(zhì)，增加其價值量，長期預(yù)計被取代。 半固態(tài)電池中，主流的原位固化工藝仍然需要隔膜來分隔正負(fù)極防止短路 ，并作為載體表面涂覆氧化物或者復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，從而增加價值量。 全固態(tài)電池中，全固態(tài)電解質(zhì)也具有隔膜的功能，隔膜是否需要被保留取決于各方案設(shè)計差異 ，長期來看，隔膜會逐漸退出電池市場。
（6）固態(tài)電池封裝形式
封裝形式： 由于固態(tài)電解質(zhì)柔韌性較差，故而采用 疊片設(shè)計 方案，輔以 軟包/方形的封裝方式 ，在入殼時更好的保護電芯的結(jié)構(gòu)。液態(tài)電池則可以使用疊片或卷繞的方案，并搭配圓柱/方形/軟包等封裝形態(tài)。
軟包電池優(yōu)勢： 1）固態(tài)電池安全性高、不易脹氣，能夠較好解決軟包電池的潛在安全隱患；2）軟包形態(tài)能量密度高能夠更好的發(fā)揮固態(tài)電池材料的優(yōu)勢；3）固態(tài)電池材料整體相對缺乏彈性，采用軟包封裝形態(tài)能夠在入殼時更好地保護其結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)外鋁塑膜主要生產(chǎn)企業(yè)包括 DNP、昭和電工、新綸新材、紫江新材、明冠新材 等。
3、下游應(yīng)用
下游為應(yīng)用領(lǐng)域，包括新能源汽車、消費電子、儲能、eVTOL等。
隨著2024年，“低空經(jīng)濟”首次被寫入政府工作報告，帶動電動垂直起降飛行器（eVTOL）引起廣泛關(guān)注。國內(nèi)加快了eVtol商業(yè)化落地，對高能量密度、高功率、高安全性的電池需求緊迫，且對成本不敏感， 固態(tài)電池將完美契合該市場需求，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望提前 。
eVTOL將成為固態(tài)電池商業(yè)化的助推劑。 2024年3月27日，工信部等四部門印發(fā)《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案（2024-2030年）》， 明確提出推動400Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，實現(xiàn)500Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗證 。鑒于傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池能量密度限制和eVTOL對電池性能的高要求， 固態(tài)電池有望率先在eVTOL市場放量 。
未來隨著固態(tài)電池技術(shù)不斷進(jìn)步，成本逐漸呈下降趨勢，尤其是國內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已開啟，固態(tài)電池的市場規(guī)模將得以快速增長。
根據(jù)EVTank發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2024年）》， 預(yù)計到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預(yù)計在10%左右，市場規(guī)模將超過2500億元，其中主要為半固態(tài)電池。
參考研報
為了更好促進(jìn)行業(yè)人士交流，艾邦搭建有 固態(tài)電池/干法電極群 ，包括正極，負(fù)極，固態(tài)電解質(zhì)，干法電極，固態(tài)電池，主機廠等企業(yè)以及固態(tài)電池生產(chǎn)過程中的設(shè)備廠商，歡迎大家申請加入。
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活動推薦
2024年5月24日 ，由 艾邦鋰電網(wǎng)主辦，廣州三孚新科總冠名的 “ 第四屆復(fù)合集流體大會 ” 將在 蘇州 舉辦，歡迎大家參會和贊助會議。
| 序號 | 演講議題 | 演講嘉賓 |
| 1 | 待定 | 三孚新科 |
| 2 | 英聯(lián)復(fù)合集流體的技術(shù)漸進(jìn)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 | 英聯(lián)復(fù)合集流體 |
| 3 | 高性價比復(fù)合集流體 | 東尼電子 戴興根 研發(fā)副總 |
| 4 | 復(fù)合集流體的工藝技術(shù)解析 | 漢嵙新材 易典 CTO |
| 5 | 高效複合銅箔生產(chǎn)系統(tǒng)-隆揚解決方案 | 隆揚電子 許國誠 銅箔事業(yè)處總經(jīng)理 |
| 6 | 復(fù)合集流體的開發(fā)應(yīng)用與推廣 | 亨通新材料 李華清 CTO |
| 7 | 卷繞式真空鍍膜的工藝特點和擴散泵的應(yīng)用 | 安捷倫 董輝 市場經(jīng)理 |
| 8 | 添加劑在水電鍍中的應(yīng)用 | 杰睿美 王志軍 總經(jīng)理 |
| 9 | 歐萊新材助力復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 | 歐萊靶材 文雅 副總經(jīng)理 |
| 10 | 待定 | 洪田科技 |
| 11 | PVD技術(shù)助力復(fù)合集流體降本增效 | 廣東匯成真空 羅軍文 項目總工程師 |
| 12 | 復(fù)合銅箔量產(chǎn)制備工藝 | 東福來 李東陽 總經(jīng)理 |
| 13 | 待定 | 北方華創(chuàng) |
如有創(chuàng)新議題演講，請聯(lián)系：周小姐18320865613（同微信）
報名方式一：請加微信并發(fā)名片報名
參會，贊助聯(lián)系 艾果兒：183 1256 0351（同微信）郵箱：
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