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硫化物固态电解质技术

在全固态电池的技术竞赛中,硫化物电解质路线正成为主流选择。东莞证券研报显示,硫化物电解质离子电导率最高(10⁻⁷~10⁻⁵S/cm),电化学稳定窗口宽(5V以上),机械加工性强,界面接触良好,工作性能表现最优异,是全固态电池发展潜力最大的技术路线。中国已明确以硫化物为主体电解质的全固态电池发展路径——2027年实现轿车小批量装车,2030年规模量产。恩捷股份已成功研发硫化锂、硫化物电解质、硫化物电解质膜三款全固态产品,10吨级产线在建;星源材质固态电解质膜已进入多家客户测试阶段。硫化物技术路线加速推进,产业链卡位机会值得关注。

硫化物电解质——全固态电池的最优解

固态电解质是固态电池相对液态电池的最大变化所在。传统液态锂电池中,电解液和隔膜占据了电池近40%的体积和25%的质量。固态电池采用固态电解质取代易燃、易爆的电解液和隔膜,正负极之间距离可缩短到只有几到十几个微米,大幅降低电池厚度。固态电解质的综合性能直接影响固态电池的产业应用。

三大技术路线中,硫化物电解质优势最为突出。离子电导率最高(10⁻⁷~10⁻⁵S/cm),机械加工性强,界面接触良好、界面电阻较小,电化学稳定窗口宽(5V以上),工作性能表现优异。但其缺点同样明显:界面不稳定,容易与正负极材料发生副反应造成界面高阻抗;制备工艺复杂,硫化物容易与空气中的水分、氧气反应产生硫化氢剧毒气体;成本相对高昂,硫化锂等核心材料降本空间大。全固态电池聚焦于硫化物电解质技术路线的发展路径逐渐清晰。

中国硫化物全固态电池量产路线图

2025年2月15日,第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛明确了以硫化物为主体电解质的全固态电池发展路径。中国科学院院士欧阳明高提出三阶段目标:2025-2027年第一代全固态电池,以200-300Wh/kg的石墨/低硅负极硫化物全固态电池为发展目标,努力打通全固态电池的技术链;2027-2030年第二代全固态电池,以400Wh/kg和800Wh/L为目标,重点攻关高容量硅碳负极,确保2027年实现轿车小批量装车,2030年实现规模量产;2030-2035年以500Wh/kg和1000Wh/L为目标,重点攻关锂负极,逐步向复合电解质、高容量正极体系发展。

从企业层面看,宁德时代主攻硫化物路线,已进入20Ah样品试制阶段,计划2027年全固态电池小批量生产。比亚迪计划2027年左右启动全固态电池批量示范装车应用。清陶能源第三代全固态电池正在验证中,预计2027年量产装车。太蓝新能源规划2027年实现全固态电池批量生产。中创新航计划2027年量产装车能量密度430Wh/kg的全固态电池。

硫化物电解质核心材料——硫化锂的降本空间

硫化物电解质的主要痛点在于硫化锂,其合成工艺复杂,价格昂贵。目前硫化物电解质的降本空间主要来自硫化锂规模化生产的突破。恩捷股份采用碳热还原法生产硫化锂,短期成本具有竞争优势,硫化锂纯度和粒径指标属业内领先水平,已建成中试百吨级产线(调试中)。硫化物电解质方面,公司已跨过实验室公斤级生产规模,纯度和离子电导率能满足国内外头部电池企业性能指标,小粒径分布在400-800nm区间内,正在搭建10吨级硫化物固态电解质生产线。

国内多家企业已布局硫化物固态电解质。容百科技成功开发多种固态电解质,硫化物固态电解质计划2025年试生产;天赐材料硫化物固态电解质计划2025年建设中试产线;厦钨新能布局氧化物和硫化物技术路线,固态电解质实现吨级量产;贝特瑞开发出多款新型固态电解质材料,LATP氧化物固态电解质实现吨级出货。

投资机会——硫化物电解质产业链卡位企业

硫化物电解质是全固态电池产业化的核心材料环节,率先卡位的企业将显著受益。恩捷股份(002812):成功研发硫化锂、硫化物电解质、硫化物电解质膜三个全固态产品,硫化物电解质膜已实现卷对卷连续化生产和小批量供货,10吨级硫化物固态电解质生产线在建。2025年1月与卫蓝新能源签订采购框架协议(2025-2030年全固态电池电解质订单不少于100吨),80%采购份额定点恩捷。

星源材质(300568):组建固态电解质隔膜开发项目组,2024年11月与大曹化工(聚合物供应)、中科深蓝汇泽(全固态电池制造商)签订固态电解质膜合作协议,产品已进入多家客户测试阶段并小批量供货。容百科技(688005):硫化物固态电解质计划2025年试生产;当升科技(300073):固态电解质已批量供货;天赐材料(002709):硫化物固态电解质计划2025年建设中试产线。
点击阅读报告原文: 【东莞证券】固态电池系列之固态电解质专题报告:固态电池核心材料,硫化物技术路线加速推进-250228(18页)
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