固态电池行业专题报告：固态产业化提速，开启新技术变革周期

摘要：固态电池有望提升安全性和能量密度。安全性：液态电池中外力穿刺和过充容易导致内部短路，电解液反应升温造成后续隔膜、负极、正极和电解质分解燃烧，而固态电池没有液态电解质，减少了电解质燃烧的可能性。能量密度：主流产品磷酸铁锂、三元电池能量密度分别小于20

固态电池兼具安全性高和能量密度高的双重优势

固态电池有望提升安全性和能量密度。安全性：液态电池中外力穿刺和过充容易导致内部短路，电解液反应升温造成后续隔膜、负极、正极和电解质分解燃烧，而固态电池没有液态电解质，减少了电解质燃烧的可能性。能量密度：主流产品磷酸铁锂、三元电池能量密度分别小于200Wh/kg、 300Wh/kg，均已接近能量密度上限，而固态电池采用固态电解质与锂金属负极兼容可以抑制晶枝生长，大幅提升电池能量密度。

固态成本昂贵，电解质及设备成本待产业化技术突破

目前固态电池成本昂贵，商业化后成本有望趋势下行。正极和固态电解质部分原材料价格高昂，对生产设施、技术和环境要求更高，且实际生产中无法用现有的液态电池生产线去生产固态电池，预计固态电池成本短期将明显高于液态电池，固态电池降本之路仍需要产业链协同。

政策驱动：鼓励锂电技术向固态电池领域研发倾斜

政策鼓励锂电行业重点发展固态电池行业。2020年10月，国务院发布的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》中首次将固态电池列入行业重点发展对象，并提出加快研发和产业化进程。此后，为推动固态电池技术的研发，中国政府及各省市陆续发布了多项政策。据《中国日报》报道，我国或将投入约60亿元用于全固态电池研发，包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。

产品驱动：固态新产品涌现，量产仍需时日

固态电池浪潮将至，国内电池厂陆续发布固态/全固态产品。国内主要电池厂商研发先行，争相发布全固态/半固态电池产品，采用不同的技术路线，例如宁德时代主要走硫化物的路线，卫蓝新能源主要走氧化物和聚合物的路线，不同企业、不同路线齐头并进，产业内竞争比较激烈。

半固态电池率先产业化，全固态电池规模量产可期

目前半固态电池产业化成熟，固态电池规模量产预计在26年前后。23年开始，半固态电池技术已率先在动力电池端加速应用。目前全固态电池处于产业化初期。根据各公司官方公众号，宁德时代规划2027年实现全固态电池小批量生产；国轩高科发布首款金石固态电池，计划2027年小批量上车，2030年实现量产；中创新航发布“无界”固态电池，计划2027年实现装车。根据BNEF彭博新能源预计，行业全固态电池预计到2026年会开始GWh级的量产。

固态电解质是固态技术突破关键

国内电池厂商多专注于氧化物及硫化物等复合电解质路线，致力于解决成本以及电解质与两级材料的稳定性。国外厂商则主要集中于硫化物以及卤化物方面的固态电池研发方向，对于电池安全性以及固态电池的可量产化能力较为关注。

硫化物路线性能好，成本高，复合及氧化物路线性价比均衡

复合电解质全固态路线制备过程较为复杂，电芯制造成本较高；硫化物全固态路线电导率和能量密度性能突出，材料成本较高；氧化物全固态路线制造成本和材料成本居中。

氧化物+聚合物电解质代表公司：卫蓝新能源

氧化物+聚合物技术方案解决固-固解决问题。技术层面，卫蓝聚焦氧化物技术路线研发固态电池。根据目前卫蓝技术方案，研发团队决定采用超薄纳米级氧化物电解质层帮助形成锂离子传输通道，同时考虑到负极使用金属锂材料会与氧化物电解质产生较大的界面接触问题，卫蓝提出基于原位固态技术在负极表面形成聚合物电解质来填充氧化物电解质的空隙的方法，从而达到减少界面内阻，改善电池安全与循环寿命。卫蓝产品应用覆盖新能源车船、规模储能以及低空经济等领域，目前量产产品均为混合固液电池，使用电解质成分为LATP（磷酸钛铝锂）。根据规划，公司计划在2027年以前实现全固态电池规模化量产，并于2030年将全固态电池做到更低成本。

硫化物电解质代表公司：日本丰田

丰田在全固态电池技术积累颇丰。较早重视固态电池研发。丰田早在2006年就开始了固态电池基础技术的研发；2012年，丰田开始宣传在固态电池领域取得的研究成果； 2017年，丰田和松下达成共识，将共同研发车载方型固态电池；2023年10 月，该公司宣布与出光兴产公司建立业务合作伙伴关系，研发硫化物电解质。目标27-28年量产固态电池。目前丰田计划于2027年在日本运营一家固体电解质试点工厂，并通过将其安装在将于2027年至2028年推出的电动汽车上，来实现其商业化。

氧化物电解质代表公司：Quantum Scape

Quantum Scape氧化物路线已形成三代产品。第一代固态电池产品 A0 Prototype主要使用氧化物及部分电解液，研发主要聚焦提高电池的能量密度、实现快速充电以及改善低温性能等方面。 QSE-5 B样品开始小批量生产，首批B样品电池已开始运送给汽车客户进行测试；此外， QS的固态电解质分离器通过其独特的设计减少了传统锂离子电池制造过程中的一些步骤，进一步降低制造成本，增加了生产效率。 QSE-5固态电池产品将在25 年实现商业化并批量生产。

硫化物&聚合物电解质：LG Energy Solution

LG专注于硫化物类固态电池研究方案，预计将于2030年前实现硫化物的全固态电池研发。 LG推迟原定于2026年前实现聚合物基固态电池商业化目标，专注研发安全性更高的硫化物类固态电池产品。在2024年7月的SNE电池日会议上，据LG副总裁 Jeong Geun-chang介绍，公司未来硫化物固态电池产品将应用于高性能，如高性能电动车和船只等领域。LG预计将于2030年前实现硫化物的全固态电池研发，并将采用高离子导电率的硫化物固态电解质材料。从美国专利来看，LG近期更多地针对锂枝晶化所造成的安全性问题设计了相关电解质膜解决方案，通过将涂覆有抑制锂枝晶生长的材料的多孔状材料嵌入固态电解质中以强化其物理强度，从而改善电池的安全性和性能；硫化物方面，为解决硫化物的耐水性以及生产时的压力制造问题，公司正设计研发新型的固态电解质材料。

合物电解质：清陶能源

清陶能源采用有机+无机复合物固态电解质方案，目前公司第一代半固态电池已实现量产。清陶能源采用有机+无机复合电解质技术路线进行固态电池研发。产业化路线上，清陶计划半固态-准固态-全固态的电池发展路径，以逐步实现产业链上游材料的升级、固态电池的降本以及电导率的提升。目前清陶第一代半固态电池成功量产并搭载于智己L6光年版。该产品固态电解质选用NaSICON 型LATP氧化物，并采用干法成型工艺提高电解质层致密性。该电解质层以无机涂层为主，因此受热的时候电解质层不会收缩，减少了内部短路的可能，同时它具有对化学反应的隔绝作用。该产品70%的工艺和液态电池相似，导致固态电解质无法完全解决固固接触的界面问题以及材料之间的完全致密，因此第一代产品中包含了溶解了锂盐的有机溶剂来进行一定改善。

工艺：干法正极制造遇难题，材料及设备为攻克关键

材料与设备两端尚未完全成熟，干法正极工艺遇到挑战。材料端：难点主要集中在粘结剂技术。传统湿法电极工艺使用PVDF作为粘结剂，由于 PVDF不可纤维化，不适配干法电极制配，特斯拉选用PTFE作为粘结剂。2019年特斯拉收购Maxwell，获得干法电极技术，通过PTFE粘结剂与电极粉末混合，在PTFE纤维化作用下制备电极膜，再热压复合得到干法电极片。设备端：难点主要为辊压设备对干法正极材料的适配性不足。2021年特斯拉实现了基于石墨材料的干法负极成熟制备，但在干法正极制造中，三元材料里镍、钴等金属粉体硬度极高，对辊压设备的压实密度、精度以及辊压一致性等提出更高要求，辊压环节容易发生压辊压力超荷，引发干法正极辊破损和电极薄膜破裂、膨胀、边缘变形以及粉体掉落等问题。

工艺：业界针对各环节难点提出解决方案，推动降本增效

针对技术和降本难题，业界提出以下解决方案：从原料混合到电极膜制造再到极片辊压分切，干法制造工艺主要存在以下难点：主流粘结剂 PTFE粘连性有待提升且易与负极发生反应；电极膜制成后易掉粉/破裂/变形，辊压要求大幅提升；整体工艺降本遇瓶颈。因此，行业内提出对粘结剂改性提升粘连效果、改进辊压设备及工艺、推进设备大型化集成化等解决方案。

材料：25年前后或是硅负极规模化出货起点

23年中国硅基复合材料出货1.9万吨，预计2030年出货量将超30万吨。目前硅基高容量电池主要应用于电动工具、3C数码锂电池及其他小圆柱（如高端锂电轻型车、高端扫地机器人等）；伴随材料设备端持续降本，25-26年硅碳负极有望实现与传统负极的单位容量平价，其应用有望拓展至动力电池领域，并有望从高端车往中低端车，从三元往铁锂加速渗透，大幅打开需求空间；根据GGII，2023年中国硅基复合材料出货1.9万吨，预计2030年出货量将超30万吨，年均复合增长率超50%，未来3~5年内出货规模提升主要靠大圆柱电池带动，中长期主要受固态电池带动。

24年以来，多孔硅碳在动力领域有望迎来批量出货。 24年9月，美国硅负极公司Group14宣布，其与SK Materials在韩国尚州合资建设的工厂，正式向动力电池领域批量出货多孔硅碳材料。24年6月，Group14宣布与欧洲、亚洲和北美的三家电动汽车及两家消费电池制造商签署了五项多年约束性承购协议，累计最低承购金额已超过3亿美元。