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2025/05/21 16:18
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250521--财通电新|国轩...

发布者:Vito的行研札记

·路线选择:国轩高科全固态电池采用硫化物技术路线,因硫化物电解质离子电导率高、质地软,更适合后期电池制作及性能发挥。同时,还同步布局了氧化物、卤化物等其他技术路线。 ·材料来源:全固态电池材料采用自研与供应链协同的双轨模式。国轩高科有自研的正负极及电解质材料用于测试,也依托供应链从供应商获取不同材料进行测试。因每款电池材料配方不同,具体材料信息不便透露。 ·成本与量产:当前硫化物电解质成本较高,导致电芯成本也高,但降本空间大,因其原材料多为地球上常见元素,部分是其他行业的廉价废品或副产物。量产方面,2025年已建立0.2GWh中试线,每天小批量生产电芯用于测试及装车验证;2GWh量产线设计建设已全面开启,预计2026年中下旬投产;总体按2024年发布的期望推进,2027年实现小规模量产并用于后端领域,2030年实现全面市场化应用。 ·场景定位:全固态电池逐步量产之后,因具备更高能量密度和更安全的特性,可应用于对成本相对不敏感的高端领域,如高端汽车、垂直起降(低空经济)、人形机器人等。这些领域对能量密度要求较高,且当前需求规模较小(如人形机器人整体发货量少),在固态电池尚未大规模推开、成本相对较高的阶段,选择此类高端路线更易渗透市场。 ·盈利逻辑:固态电池价格由成本决定,因其成本相对较高,直接供应产品时价格会高于现有锂电池。在固态电池仍属前沿产品的初期阶段,主要通过与高端场景客户(如高端汽车、人形机器人领域)开展联合开发项目对接需求。此类客户本身也在布局前沿应用,双方可找到契合点进行合作。 ·出货数据:液态电池方面,2024年全年出货量为63G,其中动力业务占比约64%,储能业务占比约34%。2025年全年出货目标为100G,一季度实际出货约18G。 ·材料优势:全固态电池优势源于材料选型。公司选硫化物电解质路线,其电导率高,利于电池功率与高温性能;氧化物、聚合物电解质电导率低,充放电慢。正负极主材经个性化定制,提升容量与循环稳定性,改善能量密度与寿命,影响高低温性能与安全性。 ·制造优势:固态电池制造工艺难,市场多为手工样件,少有公司能在中试线生产,因其工艺与设备和传统锂离子电池差异大。国轩高科积累形成核心竞争力,开发适用于量产的工艺与设备。2025年有0.2GWh中试线,2026年将转化为2GWh产能。中试线或量产线产品与手工样件差异大,电芯一致性、合格率、电性能等显著提升,直通率影响最终电池成本,中试线生产能提升性能,为量产做准备。 ·应用优势:多数公司只能生产手工样件,后端应用探索滞后。国轩高科凭借中试线小批量生产能力,率先开展应用领域探索。从单个电池到批量组装上车应用存在鸿沟,公司中试线生产能力可推动后端探索。 ·安全提升:准固态电池主要为提升安全性而开发,从公司现有几款产品看,安全提升明显,相关数据已展示。 ·路线设计:公司准固态复合路线与其他公司差异显著,在固态电解质层面设计了具有良好离子传导性能的复合膜,属首次报道,技术突破大。公司按五年规划推进,目标是减少电解液、增加固态成分,实现全固态电池。当前需攻关离子传导、界面材料设计、正极材料表面势垒设计及负极材料膨胀问题。 ·成本与产线:准固态复合路线成本上升不明显,近期有市场放量可能。该路线对产线和设备兼容度高,产线搭建或调试切换快、灵活性大。但实际开发中需对设备大幅调整,各环节参数需摸索优化,与液态电池生产差异大。 ·技术挑战:锂金属电池面临枝晶生成、粉化及库伦效率提升等核心技术挑战,这些问题已近60年未得到很好解决。国轩提出针对性解决方案,从电流密度、电场强化、锂金属周围电荷密度分布均匀化等角度,打破传统自上而下的沉积方式,改为自下而上,旨在规避枝晶、提升库伦效率、保障电池循环。此外,市场对电池倍率性能要求不断提升(如6C、8C、10C甚至12C),尤其在低空、EVGO等场景需要高倍率性能,但降低电流密度有助于减少枝晶生成,针对这一矛盾,国轩提出“空间换时间”的技术突破思路。 ·应用场景:锂金属电池可应用于半固态、准固态及全固态电池,但需匹配正极、电解质膜等材料并调整设计。能量密度提升路径为石墨→硅→锂金属。全固态电池期望达到450 500Wh/kg的高能量密度,但此类应用需较长时间(如30年后)才能实现。当前锂金属作为下一代更高能量密度全固态电池的储备技术,其相关技术(如三维结构锂金属负极、硅基材料负极等)虽有布局,但大规模量产仍相对较远。半固态或准固态电池开发中可应用固态电池的互通技术,具体锂金属电池技术先用于半固态还是全固态,需看电池体系(正极、电解质膜、隔膜等材料)配合及生产制造能力。 ·验证要求:固态电池实现量产需满足多维度验证要求。材料体系要从科研阶段仅关注核心指标,转为实际应用中综合考量多项因素;需通过真实场景测试发现问题并改善,即把样件装车测试,验证其在真实场景下的性能和问题,进而改善体系;生产制程要保障电芯一致性,控制过程损耗,因其直接影响产品质量与成本;安全性能是核心,在高能量密度体系中需平衡能量密度与其他电池性能,通过完善验证和防护措施确保安全。 ·时间规划:固态电池量产需解决所有科学与技术问题后按计划推进,2027年小规模量产,2030年大规模量产。 ·技术挑战:全固态电池从当前中试线水平到规模化量产面临多重技术挑战。材料体系开发并非传统液态电池的迭代,需跳出原有体系开发正极、负极、电解质膜等新材料,过程漫长,要历经实验室、小试、中试到量产阶段,还需完成材料、电性、产品验证等环节。生产技术方面,全固态电池与现有锂离子电池工艺差异大,生产设备约60%需改动,以0.2G瓦时中试线为例,动力到生产设备均有较大调整。从中试线到规划的2G瓦时第一代量产线,仍需调试设备参数、信号、生产效率等,过程漫长。此外,成本制约明显,材料因研发阶段用量未上量价格较高,供应链建设需时间;制造端需逐步淘汰旧产能,企业常改造现有产能加入新设备,以降低投资实现量产线建设。整体来看,材料体系开发、生产技术完善、产能迭代及成本精细化管理均需较长时间。 ·硫化锂供应:硫化锂是全固态电池电解质中成本最高的材料。当前国内硫化锂用量不大,因国内固态电池产能未大规模释放,供应充足。多家公司已大力布局硫化锂制造技术,涵盖规模、价格及产能等方面。只要后端电芯有需求,国内硫化锂的产能和品质能满足后续量产需求,对国内生产制造及供应链适配能力有信心。 ·产能现状:国轩高科正对接多个客户,客户电池型号存在差异。原设计的12GWh产线需适配不同客户需求,当前重点解决准固态电池技术参数的平移及快速切换问题。 ·验证周期:准固态电池验证分三个层级:一是电芯层级,需通过国标38031所有测试项,含针刺、热箱等加严测试;二是针对客户,电芯、模组、pack层级按行标进行更严格测试,每项测试需按客户要求重新开发评测,且pack层级需通过国标无热失控、无扩散要求;三是中高端新平台车型需进行路测,包括高低温、不同速度及路况测试。因新平台车型开发复杂,验证项目多、周期长、不确定性大。 ·循环寿命:国轩高科准固态电池10年50万公里寿命,基于电芯循环数据(室温、高温测试)及实车路测数据测算。根据车辆单次充电续航里程及循环次数推算总里程,寿命估算采用折中使用场景,按年均约5万公里计算。 ·固化方式对比:固态电池的固化方式有热固化、UV固化两种。热固化仅需加热场穿透,操作容易,但产气严重;UV固化基于热聚合原理,需紫外光和热场,且要对极片进行单片固化,导致固化深度不一、控制点更多,不过产气较热固化更优。 ·干法工艺现状:全固态电池生产未涉及干法工艺,而是采用湿法涂布制作极片和电解质膜。干法工艺有降本潜力,且可能与不同国家对溶剂的管控要求有关,但目前未应用于全固态电池生产。 ·全固态成本与量产:全固态电池成本受材料和制造环节影响。材料方面,磷灰石(尤其是硫化锂)成本占比高,其成本下降依赖生产规模、技术路线优化和能耗控制,电解质生产工艺中的能耗、人工等成本也会影响最终成本;制造方面,电芯体系的制造成本(如能耗、设备折旧、人工成本)同样关键。材料降本是当前主要因素,量产后制造环节的成本管控也至关重要。量产推进上,技术和产线已准备好,最大障碍是与客户的对接进度,客户车型(多为中高端新车型)需完成夏标和冬标测试,测试完成并定点后,量产将快速推进。 ·全固态进展:国轩高科全固态电池研发持续推进,有明确阶段性进展。2024年实现手工件产出,2025年取得中试件产出成果,预计2026年将通报小批量产线建设情况。公司每年定点更新进展,彰显在该领域技术研发和产业推动的决心。 ·准固态前景:准固态电池已进入路测阶段,相关车型正进行跑下标、跑东标测试,还需一定时间。目前路测反馈良好,实现产业化概率较大,未来有望成业绩增长点。公司将在进展变化时及时与外界交流。

A: 公司采用全固态技术路线,具体为硫化物路线,因其电解质离子电导率高、质地软,更适合电池制作与性能发挥;同时布局氧化物、卤化物等其他技术路线并同步推进。金属电池材料来源包括自研材料测试使用及供应链采购材料测试,具体配方信息不便透露。当前硫化物电解质成本较高,导致电芯成本偏高,但因原材料常见且部分为廉价废品或副产物,量产后续降本空间大。 A: 固态电池量产方面,2024年已建成0.2GWh中试线,当前每日小批量生产电芯用于测试验证及装车测试;2GWh量产线设计建设已全面启动,预计2025年中下旬下线并投入使用。总体量产时间线按去年发布计划,2027年实现小规模量产并应用于后端场景,2030年随行业发展、供应链健全及成本下降,将进入全面市场化应用阶段。 A: 全固态电池具备更高能量密度和更安全特性,量产初期可应用于高端汽车、垂直起降、低空经济及人形机器人等领域。这些领域对成本敏感度较低,在固态电池尚未大规模推广、成本仍较高的阶段,优先布局高端领域更具可行性。 A: 固态电池价格高于当前锂电池,主要因成本较高。作为未来产品,目前在高端汽车、人形机器人等新兴领域布局前沿应用,主要通过与客户联合开发项目推进,直接产品供应价格更高。 A: 公司固态电池特色主要体现在全固态与准固态两条技术路线。全固态路线方面,一是材料选型优势,采用硫化物电解质,正负极主材经定制化开发,可提高容量、循环稳定性及能量密度,改善寿命、高低温性能与安全性;二是生产制造优势,开发了适配量产的工艺与设备,具备中试线生产能力,产品在一致性、合格率、电性能等方面显著优于手工样件,且支持批量生产后的应用探索。准固态路线方面,一是安全性能提升明显;二是技术设计突破,开发了具有良好离子传导性的复合膜;三是规划明确,以五年为周期逐步减少电解液、增加固态成分,最终实现全固态目标;四是成本可控;五是产线兼容性强;六是技术辐射,相关技术已应用于三元电池、储能系统等其他产品,整体提升国轩高科电池安全性能。 A: 锂金属电池属于电极材料技术,与液态、半固态、准固态、全固态电池的主要区别在于电极材料。锂金属技术面临粉化、库伦效率低等长期未解决的难题,国轩通过电流密度优化、电场强化、电荷密度均匀化及颠覆性自下而上沉积方式等方案,目标减少枝晶生成、提升库伦效率并保障循环性能。尽管降低交换电流密度可减少枝晶,但市场对高倍率的需求与降低电流密度存在矛盾,国轩提出空间换时间思路作为技术突破。锂金属可应用于半固态、准固态及全固态电池,但需匹配电池体系设计,能量密度随石墨→硅→锂金属逐步提升。半固态/准固态与全固态技术互通,锂金属技术可在两者应用;全固态电池目标能量密度450-500Wh/kg,但产业化需更长时间。当前硅基体系仍存在制造及电化学性能问题,锂金属作为全固态的储备技术。其产业化节奏取决于电池体系配合及生产制造能力,半固态或全固态的转变速度将决定锂金属的应用时机。 A: 全固态电池规模化量产的瓶颈主要集中在技术与商业应用两方面。技术层面包括材料体系开发与生产技术完善:材料体系需开发与传统液态电池完全不同的正极、负极、电解质等新材料,开发过程漫长且需经历实验室、小试、中试到量产的多阶段验证;生产技术因与现有锂离子电池差异大,设备改动比例高,需开发新工艺和新设备,并通过大量验证确定可行的工艺与设备路线,即使中试线已摸索出量产工艺路线,后续放大至2GWh第一代量产线时仍需调试设备参数。商业应用层面主要是成本控制,包括材料成本与生产制造成本:材料因处于研发阶段用量少导致价格较高;制造端需逐步淘汰旧产能,通过改造现有产能加新设备降低投资,产能迭代需一定周期。整体来看,材料量产、工艺建立、生产技术完善、产能替代及成本精细化管理均需较长时间。 A: 固态电池中电解质成本最高,其中硫化锂是成本最高的材料。当前国内硫化锂用量及硫化物电池整体产能规模均不大,供应基本充足。多家企业正积极布局硫化锂制造技术,只要后端电芯产生需求,国内产能与品质可满足后续需求。对国内生产制造及供应链能力有信心,核心技术将自主掌握。 A: 电芯层级测试覆盖国标GB 38031所有测试项,并增加针刺、热箱等加严项;针对客户需求,电芯、模组、Pack层级需按更严格的行业标准重新开展开发与评测;Pack层级已通过国标无热失控、无扩散要求;中高端新平台车型需进行高低温、不同速度及路况等多项测试,验证周期较长且项目更复杂、不确定性更高。 A: 准固态电池容量衰减至80%时的循环寿命为10年50万公里,该数据基于材料体系开发的不同型号电池系列评测结果得出。评测包含两部分:一是电芯在室温和高温下的循环寿命数据;二是电芯配车后的路测数据,通过循环次数与续航里程推算总寿命。寿命估算采用年均里程折中值,既非日常通勤场景,也非日均400公里的高里程场景。 A: 电池寿命估算基于电芯循环数据、整车路测结果,以及取日均行驶里程的中间值推算得出,其中日均行驶里程约为100-200公里。 A: 准固态电池打开时无流动电解液。原位固化技术在实验室可行但产业化存在明显问题:固化过程中热场不均匀易导致极片褶皱或收缩不一致;引发剂残留影响寿命;气体排放不彻底导致积气,界面不合理引发机械失效,部分企业产品直通率低于50%。国轩通过多步方法打破传统原位固化思路,提升了直通率,接近液态电池水平。 A: 原位固化主要有热固化与UV固化两种方案。热固化通过加热场实现聚合,操作相对简单,仅需加热场穿透即可;UV固化同样基于热聚合原理,但需极片外部暴露并逐片固化,存在固化深度不一致、控制点更多的问题,优势是产气较少。超声引发本质上属于热传导的一种方式,虽传导速度高于传统热传导,但仍存在从外向内传导的特性,导致外部先固化、内部后固化,界面气体易被包裹无法排出,与传统热固化面临相同问题。 A: 金石全固态电池目前未采用干法工艺,其极片与电解质膜生产采用湿法涂布工艺。干法工艺的底层逻辑主要包括两方面:一是降低生产成本,二是适应不同国家对溶剂的管控要求。 A: 全固态电池实现放量的核心因素包括技术已通关、产线准备充分,当前最大制约是客户对接进展。目前对接的中高端新车型尚处于开发阶段,需完成夏标和冬标测试,待测试完成并获得客户定点后,将制定量产指标,国信响应速度较快。 A: 具体设备不便透露,但可从固态电池与液态电池的原理差异分析设备调整方向。固态电池因内部为非流动颗粒,需通过极片致密化处理消除孔隙,确保活性材料与电子材料紧密贴合以形成连续离子导电网络;同时,固态电池以固态电解质隔离层替代液态电池的聚合物隔膜,需开发能实现固态电解质层均匀涂布及正负极与隔离层多层叠片组装的工艺设备。 A: 新纪元车型为友商测试车型,不代表全固态电池的商业化搭载或后续产业化计划。全固态电池产业化将优先选择能够负担其成本的高端车型。 A: 目前全固态电池产线位于新站,对接多个客户型号,试生产时基于该产线并借助周边其他工厂生产其他型号。当前重点工作是打通技术在其他产线从液氮快速切换至准固态的能力,包括快速唤醒、调参以满足客户要求。 A: 准固态电池已进入实车测试阶段,但由于客户车型较新,目前正处于路测及下标定标、东标测试阶段,需一定时间完成。 A: 准固态电池已进入路测阶段,但因客户车型较新,需完成下标、东标测试,暂未明确今年装车时间。 A: 当前全固态电池使用高镍正极,其基体材料不变,但需针对全固态电池进行定制化调整,包括尺寸、形貌、表面包覆及掺杂工艺等,因此现有供应链基本不变但需完成后续微调以适配。下一阶段可能转向富锂锰基等新材料,这类新材料能提供更高能量密度但成熟度不足,需更长时间发展,可能对供应链产生更大影响,目前对产业影响较大。 A: 涉及具体客户与供应链问题不便展开讨论,目前正与核心客户对接,建议关注公开信息。