华源证券北交所报告聚焦铁镍集流体技术在硫化物固态电池中的关键作用。硫化物固态电解质对传统铜集流体的化学腐蚀是产业化瓶颈之一。铁表面能形成厚且稳定的天然氧化层,有效“抑制硫化物的形成反应”,避免腐蚀。三星SDI展出采用不锈钢集流体的固态电池成品,结合LPSCI电解质与银碳负极,实现了900Wh/L的能量密度和超千次循环寿命,计划2027年量产。日本东洋钢板专为全固态电池开发的电解铁箔及铁镍合金箔已通过METI认证。铁镍集流体正成为硫化物固态电池量产的“关键拼图”。
腐蚀困境:硫化物对铜集流体的化学侵蚀
全固态电池采用硫化物电解质时,硫离子易与传统铜集流体反应生成硫化亚铜或硫化铜,导致电子传导阻断和界面失效。这是硫化物固态电池产业化面临的核心挑战之一。传统解决方案是通过在铜箔表面镀镍(如诺德股份推出的耐高温双面镀镍铜箔)来隔绝硫化物腐蚀,但镀层均匀性和长期可靠性仍有待验证。
更为根本的解决方案是采用铁基或不锈钢集流体替代铜箔。铁表面能形成一层厚且稳定的天然氧化层(钝化膜),有效抑制硫化物的形成反应。实验室结果显示,采用铁基集流体的全固态电池已实现超过1000次的卓越循环性能。
产业化突破:三星SDI与东洋钢板的实践
三星SDI是全球铁基集流体路线的先行者。2024年7月,三星SDI直接展出了采用“不锈钢集流体”的固态电池成品,结合锂磷硫氯(LPSCI)电解质与银碳负极,实现900Wh/L能量密度和超千次循环寿命,计划2027年前正式量产。美国劳伦斯伯克利国家实验室与三星的研究人员共同验证了在不锈钢集流体上沉积银、锡、碳涂层以优化锂沉积的可行性。
日本东洋钢板公司2024年底推出专为全固态电池开发的电解铁箔及铁镍合金箔产品,已通过日本经济产业省(METI)电池供应保障计划认证。该产品在硫化氢曝露环境下高度稳定,性能和耐用性得到证实。铁镍合金箔可制造尺寸范围广泛,为全固态电池的规模化生产提供了材料基础。
表2:铁镍集流体与传统铜集流体对比| 指标 | 传统铜集流体 | 铁镍/不锈钢集流体 |
|---|
| 硫化物腐蚀 | 严重(生成硫化亚铜) | 被抑制(钝化膜保护) |
| 循环寿命 | 受腐蚀影响大幅衰减 | 超1000次(实验室验证) |
| 能量密度 | 受限 | 900Wh/L(三星SDI) |
| 认证状态 | 成熟 | 东洋铁箔通过METI认证 |
国内布局:诺德股份与远航精密
国内企业也在积极布局铁镍集流体相关技术。诺德股份2025年推出全球首款耐高温双面镀镍铜箔,镀镍层厚度0.5-0.9μm,微观形貌致密、平整、无孔洞,为硫化物固态电池提供过渡性解决方案。
远航精密(833914.BJ)深耕精密镍基导体材料,镍带、箔产品用于电池极耳、电池包导电环节。镍具备抗腐蚀、导电性能卓越、焊接性能优良等特性,与不锈钢集流体在材料体系上具有协同性。在铁镍集流体技术路径下,镍基材料需求有望从极耳/结构件扩展至集流体领域,远航精密作为国内镍基导体材料龙头有望受益。公司2024年归母净利润6744万元(+113%),2025Q1营收2.16亿元(+25.77%),经营持续向好。
铁镍集流体投资主线
铁镍集流体是硫化物固态电池量产的“关键拼图”,建议关注两条主线。镍基材料方向:远航精密深耕镍带/箔及精密结构件,2024年净利润翻倍增长,有望受益于铁镍集流体需求释放。设备方向:纳科诺尔固态电池关键设备已交付头部客户,干法电极设备为固态电池制造提供工艺支撑。随着三星SDI 2027年量产节点临近,铁镍集流体技术的产业化验证将成为固态电池板块的重要催化。