固态电池技术终局之战硫化物+干法电极设备，中国能否弯道超车？

摘要：当传统锂电技术遭遇"天花板"，固态电池正以颠覆性姿态掀起能源革命的巨浪！这场关乎人类能源未来的技术博弈中，硫化物、氧化物、聚合物三大技术路线正展开生死竞速——它们的离子电导率差异达3个数量级，成本差距超百倍，产业化时间表从2026年横跨至2030年。

当传统锂电技术遭遇"天花板"，固态电池正以颠覆性姿态掀起能源革命的巨浪！这场关乎人类能源未来的技术博弈中，硫化物、氧化物、聚合物三大技术路线正展开生死竞速——它们的离子电导率差异达3个数量级，成本差距超百倍，产业化时间表从2026年横跨至2030年。

本文将深入拆解这场"电池界的军备竞赛"，这场关乎电动车续航自由与储能革命的终极之战，正在改写全球能源版图的底层逻辑。

一、固态电池的概念、特点及应用

固态电池是一种使用固态电解质取代传统锂离子电池(即液态电池)中电解液的新型电池。其工作原理与传统液态电池相似，都是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现充放电。先看下固态电池和液态电池的区别：

表一固态电池vs液态电池

从以上表一的固态电池和液态电池性能对比就可以发现，固态电池在能量密度、安全性、充电速度、工作温度范围等方面明显由于液态电池。与传统的液态锂电池相⽐，由于它具有更⾼的能量密度、更快的充电速度和更低的安全⻛险的显著优势，而成为下一代新型锂电池。因此,被行业视之为“理想的电池形态“、“锂电技术的终极形态”。

固态电池适用范围广，可用于新能源汽车、储能、航空航天、电动船舶、消费电子、无人机、机器人、低空经济和飞行汽车等领域。

二、固态电池的类别

1. 按电解质材料分类

聚合物固态电池：使用聚合物作为电解质，具有良好的柔韧性和可加工性。

氧化物固态电池：使用氧化物作为电解质，具有较高的离子电导率和稳定性。

硫化物固态电池：使用硫化物作为电解质，具有极高的离子电导率和宽的电化学窗口，能量密度和功率密度都非常高。

注：硫化物固态电池被认为是最有潜力成为全固态电池主流技术路线的选择，但其制备工艺复杂且成本较高。

2.按液态电解质含量分类

半固态电池：液态电解质含量在5-10wt%之间，相对于液态电池减少了电解液的使用量，并增加了复合电解质。半固态电池仍然保留隔膜，但隔膜涂覆有固态电解质涂层。能量密度可达350Wh/kg。

准固态电池：在全固态电池中加入少量液态电解质（通常小于5wt%）。其能量密度和安全性介于半固态和全固态电池之间。

全固态电池：不含任何液态成分，完全依靠固态电解质实现离子传导。全固态电池的能量密度可达500Wh/kg，是固态电池技术发展的最终目标。

三、固态电池技术路线对比

1.锂离子电池技术发展路线图

图2 (来源：东京工业大学、亿欧智库)

2.固态电池技术路线对比（仅包含氧化物、硫化物、聚合物三种主流技术路线)

表二固态电池技术路线对比表

注：此表基于当前技术进展，实际参数可能随研发突破动态调整。

从以上表二的固态电池技术路线表中可以清楚的看出：

氧化物固态电池的优点有：稳定性高、安全性强、长循环潜力；缺点为界面阻抗大、需高温烧结、成本高。目前布局的有清陶能源、卫蓝新能源、辉能科技、赣锋锂业、QuantumScape、南都电源、辉能科技、力神电池、太蓝新能源等企业。

聚合物固态电池的优点有：工艺简单、柔性易加工、成本低；缺点为低温性能差、能量密度低。目前布局的有太蓝新能源、清陶能源、亿纬锂能、欣旺达、卫蓝新能源、Bollore等企业。

硫化物固态电池的优点有：离子电导率最高、能量密度潜力最大；缺点为化学稳定性差、量产难度极大。目前布局的有丰田、松下、三星SDI、SolidPower、宁德时代、LG新能源、国轩高科、蜂巢能源、广汽、比亚迪、中科固能、容百科技、恩捷股份、亿纬锂能等企业。

技术路线竞争焦点：

-氧化物：重点解决界面阻抗和低温性能（如QuantumScape的“柔性陶瓷”技术）。-硫化物：需突破化学稳定性（封装技术）和量产工艺（如丰田计划2027年量产硫化物电池）。

-聚合物：短期适用消费电子，长期依赖新型锂盐（如LiTFSI）提升离子电导率。未来趋势：

-混合路线：氧化物/硫化物复合电解质（如硫化物包覆氧化物）可能平衡性能与成本。

-工艺突破：干法电极技术（如特斯拉收购Maxwell）或降低固态电池制造成本。

以上海联净硫化物固态电池干法设备领域的技术工艺为例，上海联净通过工艺革新、材料创新和设备自主研发，实现了低成本、高性能的干法材料制造，通过专利布局（已申请近200项专利）和产学研合作（成立院士专家工作站），成为国内干法技术的领军企业，并在全球市场与特斯拉等巨头竞争。其核心工艺在材料体系、工艺设备方面实现了技术创新和工艺突破，攻克了干法电极技术的核心难题。

干法电极技术荣获了全国颠覆性技术创新大赛优秀奖，上海联净干法电极技术成功用于各类电池（锂电、钠电等）极片、氢燃料电池催化剂膜、气凝胶薄膜、LTCC膜等产品的制造。

①材料体系创新：开发PTFE与离子导电聚合物的复合黏结剂，同步构建锂离子通道；对高镍正极材料进行表面包覆（如LiAlO₂）和预锂化处理，减少结构损伤并提升首次循环效率至92%以上。

②工艺设备升级：采用多级干法混合工艺（分段式混合设备解决材料分层问题）和动态压延技术（高频振动定向排布黏结剂纤维），电极密度提升至3.4g/cm³，柔韧性提高30%。

多级辊压示意图图片来源于上海联净电子科技有限公司

图片来源于上海联净电子科技有限公司

连续式干法电极设备图片来源：上海联净自动化科技有限公司

③量产验证：中试验证显示干法正极极片良品率达95%，单位产能能耗降低40%，已与头部电池厂合作试产超高镍（Ni90）正极。

商业化进度：

-2023-2025年：氧化物和聚合物路线率先小规模应用（如可穿戴设备、低速车）。-2025年后：硫化物电池或逐步进入高端电动汽车市场。

3.固态电池与液态电池制造工艺路线对比

固态电池与液态电池制造工艺路线对比图

从上图可以看出，固态电池整个的制造工艺路线还是比较复杂的。尤其是固态电解质的合成及成膜工艺，而且必须采用叠片工艺。因此，在生产效率、设备投入、制造成本、工艺难度、制程良率等方面将面临巨大挑战。

四、固态电池成本估算分析

表三固态电池成本估算表（数据来源:专家访谈、亿欧智库等。注:原材料价格存在较大波动幅度，成本根据2024年8月材料价格估算）

依据表三的固态电池成本估算表，从成本角度看，聚合物复合电解质路线的制备过程涉及复杂的合成步骤和精细的加工技术，其制造成本相比其他路线更高。氧化物路线材料成本和制造成本居中，整体平衡性较好。硫化物路线由于采用了价格较高的原材料，材料成本相对其他路线更高，其导电率和能量密度也相对较高。

五、总结

硫化物固态电池因其高离子电导率和高能量密度，被认为是最具发展潜力的技术路线，有望成为全固态电池的最终选择；氧化物固态电池在安全性和热稳定性方面表现良好，适合高电压应用，但需要解决界面接触和离子电导率的问题；聚合物固态电池虽然易加工且安全，但受限于电导率和能量密度，更适合小规模应用和过渡技术。

全固态电池当前处于技术萌芽期，材料和工艺尚处于探索和研究阶段，离规模化量产还有一定的距离。全固态电池在技术方面主要需要解决材料和界面接触问题，在生产制造方面主要需要解决工艺不成熟、制造设备不完善的问题。其他方面还有如⽣产成本、产业链配套等问题。

以上海联净为代表的企业通过干法电极技术革新重构了硫化物固态电池产业链底层逻辑，其独创的三维纤维化自支撑电极膜制备工艺，解决了硫化物体系对溶剂敏感的致命缺陷，使固态电解质层可直接复合于电极结构中，避免硫化锂遇水分解风险。作为全球少数掌握全干法电极量产技术的企业，其深远影响在于重构产业链价值分配——通过替代PVDF/NMP材料体系，推动国内企业在新材料赛道实现弯道超车，直接加速硫化物固态电池2026年量产进程。