近期，蔚來(lái)汽車(chē)在發(fā)布會(huì)上表示，150kWh電池包將于7月上線。

　　該電池采用半固態(tài)電解液、硅碳復(fù)合負(fù)極材料、超高鎳正極材料，單體能量密度達(dá)360Wh/kg，續(xù)航里程可達(dá)1,000公里。

　　相較于仍然遙遠(yuǎn)的固態(tài)電池和傳統(tǒng)的鋰電池，半固態(tài)電池能否成為更優(yōu)解？

　　半固態(tài)路線對(duì)于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系更迭較小，半固態(tài)路線仍然會(huì)使用隔膜與液態(tài)電解液，其制備方法大部分沿用傳統(tǒng)鋰離子電池工藝與裝備技術(shù)。

　　半固態(tài)電池是鋰離子電池細(xì)分中的混合固液鋰電池，其電芯中固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)均存在，電解液含量占比在5%-10%。

　　固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)鋰電池的核心，電解質(zhì)材料很大程度決定電池各項(xiàng)性能參數(shù)，因此固態(tài)電池具有不易燃性、耐高溫、無(wú)腐蝕和不揮發(fā)等特點(diǎn)。

　　半固態(tài)電池是液態(tài)鋰電池向全固態(tài)電池過(guò)渡的階段，半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后能夠?yàn)槿�固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈布局打下基礎(chǔ)。

　　由于傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中電解液具有易燃特性，近年來(lái)相關(guān)安全事故頻發(fā)，因此隨著技術(shù)革新，固態(tài)電池的發(fā)展勢(shì)在必行，混合固液電池將逐步減少液態(tài)電解質(zhì)的用量，最終實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池目標(biāo)。

　　那么，目前中國(guó)半固態(tài)電池行業(yè)現(xiàn)狀究竟如何？產(chǎn)業(yè)鏈中還存在哪些發(fā)展機(jī)遇與痛點(diǎn)？

　　本文，頭豹研究院將從半固態(tài)電池行業(yè)定義及分類、對(duì)比其他電池、產(chǎn)業(yè)鏈上下游、市場(chǎng)情況等角度為您深入分析中國(guó)智能算力行業(yè)。

　　01

　　半固態(tài)電池行業(yè)定義與分類

　　半固態(tài)電池是鋰離子電池細(xì)分中的混合固液鋰電池，其電芯中固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)均存在，電解液含量占比在5%-10%。固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)鋰電池的核心，電解質(zhì)材料很大程度決定電池各項(xiàng)性能參數(shù)，因此固態(tài)電池具有不易燃性、耐高溫、無(wú)腐蝕和不揮發(fā)等特點(diǎn)。

　　鋰離子電池主要分為液態(tài)與固態(tài)電池兩種類型，其中固態(tài)電池包括半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)電池三種類型。半固態(tài)電池是液態(tài)鋰電池向全固態(tài)電池過(guò)渡的階段，半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后能夠?yàn)槿�固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈布局打下基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中電解液具有易燃特性，近年來(lái)相關(guān)安全事故頻發(fā)，因此隨著技術(shù)革新，固態(tài)電池的發(fā)展勢(shì)在必行，混合固液電池將逐步減少液態(tài)電解質(zhì)的用量，最終實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池目標(biāo)。

　　02

　　半固態(tài)電池VS其他電池

　　相比較傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池構(gòu)造較簡(jiǎn)單，固態(tài)電解質(zhì)除了傳導(dǎo)鋰離子，也能充當(dāng)隔膜的角色;在全固態(tài)電池中，不需要電解液、電解質(zhì)鹽、隔膜和粘結(jié)劑等材料，相比較半固態(tài)電池的構(gòu)建步驟更加簡(jiǎn)化。

　　半固態(tài)電池、傳統(tǒng)液態(tài)電池與全固態(tài)電池的工作原理是相通的，充電時(shí)正極的鋰離子從活性物質(zhì)的晶格脫嵌，通過(guò)固態(tài)電解質(zhì)向負(fù)極遷移，電子通過(guò)外電路向負(fù)極遷移，兩者在負(fù)極處復(fù)合成鋰原子、合金化或嵌入到負(fù)極材料中。

　　根據(jù)浙江鋒鋰新能源公司數(shù)據(jù)顯示，半固態(tài)電池電芯BOM成本為0.5729元/Wh，而傳統(tǒng)液態(tài)電池電芯BOM成本為0.5766元/Wh，半固態(tài)電芯BOM成本低于液態(tài)電池電芯BOM成本。

　　在電芯BOM成本中，傳統(tǒng)液態(tài)電池膜+電解液為0.1145元/Wh，半固態(tài)電池膜+電解液0.1108元/Wh，其中半固態(tài)電池固態(tài)膜成本占比較大，但電解液成本占比相比較小。

　　03

　　半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

　　半固態(tài)電池上游包括礦產(chǎn)、原材料和設(shè)備，中游為電池制造商，下游包括新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能和消費(fèi)電子等領(lǐng)域;其中上游固態(tài)電解質(zhì)是半固態(tài)電池制造的核心原材料，中游以氧化物為主流的制造路線。

　　04

　　半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈上游：正負(fù)極材料

　　半固態(tài)電池與傳統(tǒng)液態(tài)電池的正極材料相似，主要有三元正極材料、具有尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰材料和具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰材料。在半固態(tài)電池專利中，清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源、國(guó)軒高科、鋒鋰能源、蔚來(lái)汽車(chē)的專利中均使用三元正極材料，而國(guó)軒高科的專利中使用高鎳三元正極材料。

　　半固態(tài)電池負(fù)極材料主要分為金屬鋰負(fù)極、碳基負(fù)極和氧化物負(fù)極三種類型，負(fù)極的發(fā)展路徑主要為石墨、硅碳、硅氧，最終到高容量、低電位的金屬鋰。

　　石墨作為鋰電池最初的負(fù)極材料，具有適合鋰離子嵌入和脫出的層狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有良好的電壓平臺(tái)，充放電效率在90%以上;但是，石墨碳理論容量較低，并且目前應(yīng)用已經(jīng)基本達(dá)到理論極限，高能量密度需求無(wú)法滿足;因此，石墨烯、碳納米管等納米碳作為新型碳材料在市場(chǎng)中出現(xiàn)，電池容量擴(kuò)大2~3倍。

　　但隨著鋰電池對(duì)于高能量和高安全性的需求越來(lái)越高，石墨材料無(wú)法滿足，硅基材料應(yīng)運(yùn)而生，硅的儲(chǔ)備量豐富、成本低、無(wú)污染，并且硅基材料比碳基材料的理論比容量更高;然而，它在嵌鋰過(guò)程中體積膨脹嚴(yán)重，體積變化率高達(dá)260%;因此，金屬鋰被提出，金屬鋰由于其高容量、低電位的優(yōu)勢(shì)，并且在液態(tài)電池和固態(tài)電池中均可以使用，被視為固態(tài)電池發(fā)展最有前景的負(fù)極材料。

　　05

　　半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈上游：固態(tài)電解質(zhì)

　　半固態(tài)電池電芯中固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)均存在。目前，半固態(tài)電池電芯主要使用的固態(tài)電解質(zhì)是氧化物電解質(zhì);硫化物電解質(zhì)在半固態(tài)電池技術(shù)路線中發(fā)展空間相對(duì)有限，它是全固態(tài)電池的主流路線，因?yàn)殡姌O中液體會(huì)破壞硫化物材料結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響電池性能。

　　半固態(tài)電池上游的固態(tài)電解質(zhì)主要包含四種技術(shù)路線，分別為氧化物、硫化物、聚合物和鹵化物，各技術(shù)路線各有優(yōu)劣。目前氧化物體系因研發(fā)成本和難度相對(duì)較低，因此較多廠商選擇氧化物技術(shù)路線;而硫化物研發(fā)難度較高，因其優(yōu)異性能和較大潛力吸引資本較雄厚的電池廠商投入研發(fā)。

　　06

　　半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈下游：新能源汽車(chē)市場(chǎng)

　　半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈下游主要包括新能源汽車(chē)市場(chǎng)、儲(chǔ)能市場(chǎng)和消費(fèi)電子市場(chǎng)，其中新能源汽車(chē)市場(chǎng)是半固態(tài)電池最主要的市場(chǎng)；此外，根據(jù)半固態(tài)電池的安全優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于對(duì)成本敏感度較小的微電池領(lǐng)域，如植入式醫(yī)療設(shè)備、無(wú)線傳感器等，隨后逐漸向高端消費(fèi)電池滲透;在電化學(xué)儲(chǔ)能方面，目前鋰電池占電化學(xué)儲(chǔ)能比重達(dá)80%，隨著固態(tài)電池發(fā)展，在下游儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展空間潛力是巨大的。

　　中國(guó)半固態(tài)電池在新能源汽車(chē)市場(chǎng)需求中，根據(jù)頭豹研究院分析，2023年樂(lè)觀預(yù)測(cè)半固態(tài)電池滲透率達(dá)1.0%，2029年可突破10%滲透率，2030年中國(guó)半固態(tài)電池在新能源汽車(chē)市場(chǎng)中樂(lè)觀需求量為90.0GWh，保守需求量為61.4GWh。根據(jù)中國(guó)多家電池制造商研發(fā)階段預(yù)測(cè)2023年半固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2023-2026年需求量CAGR為122.9%，但隨著全固態(tài)電池的推出，半固態(tài)電池市場(chǎng)受限，預(yù)計(jì)2026-2030年需求量CAGR為34.1%

　　07

　　半固態(tài)電池市場(chǎng)分析：中國(guó)市場(chǎng)

　　2022-2023年中國(guó)多家電池廠商與車(chē)企合作布局半固態(tài)電池，其中衛(wèi)藍(lán)新能源預(yù)計(jì)產(chǎn)能數(shù)量位居*，達(dá)到100GWh，頭部廠商預(yù)計(jì)共布局產(chǎn)能168.5GWh。