中國儲能網(wǎng)訊：從鋰電池發(fā)展趨勢來看，固態(tài)電池被認(rèn)為是最具潛力的下一代鋰電池技術(shù)。
相較傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池在能量密度和安全性方面的優(yōu)勢明顯，并具有更高的機(jī)械強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
2023半固態(tài)電池率先在國內(nèi)落地并實(shí)現(xiàn)小批量裝車，能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，全固態(tài)電池最早有望2025年開始量產(chǎn)。當(dāng)前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程全面提速，未來幾年有望持續(xù)保持高景氣度。
01.固態(tài)電池行業(yè)概覽
固態(tài)電池是使用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液的新型電池。
根據(jù)電解質(zhì)的不同，鋰電池技術(shù)體系可分為：液態(tài)電解質(zhì)電池、混合固液電解質(zhì)電池（半固態(tài)電池）、固態(tài)電解質(zhì)電池。
鋰電池發(fā)展路線：
液態(tài)電池多采用有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，多具有易燃易揮發(fā)特性，過度充電、內(nèi)部短路極易發(fā)生熱失控，并引起自燃甚至爆炸，是液態(tài)電池安全隱患的主要根源。
固態(tài)電解質(zhì)本身不可燃、且熱分解溫度高，固態(tài)特性完全避免了電解液腐蝕、揮發(fā)、漏液等問題，安全性能大幅提高。
液態(tài)、半固態(tài)、全固態(tài)電池結(jié)構(gòu)對比：
圖片資料來源：《Approaching Practically Accessible Solid-State Batteries》
目前在全球范圍內(nèi)，全固態(tài)電池主要處于研發(fā)和試制階段。
制約全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的主要局限在于：材料技術(shù)、制備技術(shù)還不夠成熟，生產(chǎn)成本過高。
行業(yè)普遍認(rèn)為全固態(tài)電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化節(jié)點(diǎn)在2030年左右。
在全固態(tài)電池正式進(jìn)入商業(yè)化階段之前，半固態(tài)電池是理想想的過渡技術(shù)解決方案。
半固態(tài)電池材料體系較液態(tài)電池變化較小，工藝設(shè)備與液態(tài)電池的重合度較高，可繼承現(xiàn)有的成熟產(chǎn)業(yè)鏈，有望率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地。
當(dāng)前國內(nèi)較多企業(yè)選擇半固態(tài)電池作為過渡階段產(chǎn)品。
2022年以來，國內(nèi)企業(yè)以半固態(tài)方案作為過渡的中間路線，率先實(shí)現(xiàn)裝車應(yīng)用進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
國內(nèi)主要企業(yè)半固態(tài)電池布局：
圖片數(shù)據(jù)來源：GGII，公司官網(wǎng)，東方證券
02.固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong>
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈包括上游金屬材料和礦資源供應(yīng)，中游為電池材料包括正極、負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)等關(guān)鍵材料，下游為固態(tài)電池制造環(huán)節(jié)以及動力、消費(fèi)、儲能等各領(lǐng)域應(yīng)用場景。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈：
資料來源：各公司官方資料、東吳證券、行行查
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)鋰電池大致相似，最大區(qū)別在于產(chǎn)業(yè)鏈中游原材料的迭代升級。
產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵變化環(huán)節(jié)為固態(tài)電解質(zhì)＞新型負(fù)極＞新型正極。
主流廠商按照半固態(tài)到全固態(tài)的發(fā)展路徑布局，核心變化在于引入固態(tài)電解質(zhì)，采用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池易燃、易爆的有機(jī)電解液和隔膜。
負(fù)極材料將從石墨，向新型硅基負(fù)極、含鋰負(fù)極，再向金屬鋰負(fù)極升級。
正極從高鎳三元，向高電壓高鎳三元、超高鎳三元，再向尖晶石鎳錳酸鋰、層狀富鋰基等新型正極材料迭代。
隔膜從傳統(tǒng)隔膜，向氧化物涂覆隔膜，再向取消隔膜升級。
固態(tài)電池材料正負(fù)極材料變化：
圖片資料來源：《Solid-State Battery Roadmap 2035+》，浙商證券
固態(tài)電解質(zhì)
與液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池在材料端的核心變量為固態(tài)電解質(zhì)。
作為固態(tài)電池的關(guān)鍵組分，固態(tài)電解質(zhì)核心功能是為鋰離子在正負(fù)極之間的傳輸提供通道，用于提升電池安全性能。
半固態(tài)電池由于仍存在部分液態(tài)電解液，故而保留了電解液和隔膜等結(jié)構(gòu)。
全固態(tài)電池離子傳導(dǎo)介質(zhì)和通道由傳統(tǒng)的電解液與隔膜變?yōu)楣虘B(tài)電解質(zhì)，電池結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步簡化。
固態(tài)電池與液態(tài)電池的組成區(qū)別：
圖片資料來源：鋰電前沿
固態(tài)電解質(zhì)主要技術(shù)路線聚合物氧化物電解質(zhì)、硫化物電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)三大類。
氧化物電導(dǎo)率適中而穩(wěn)定性好，目前研發(fā)驗(yàn)證進(jìn)展較快；
硫化物電導(dǎo)率最高，遠(yuǎn)期發(fā)展?jié)摿Υ?，但穩(wěn)定性差、成本高昂；
聚合物性能上限較低，電導(dǎo)率受限，但應(yīng)用難度小，是半固態(tài)方案短期之選；
全固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線尚不明確，研發(fā)難度較大周期較長。
國內(nèi)主流路線以氧化物為主，進(jìn)展較為領(lǐng)先的企業(yè)主要有天目先導(dǎo)、藍(lán)固新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等；天目先導(dǎo)和藍(lán)固新能源為國內(nèi)固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)能主要來源，二者與衛(wèi)藍(lán)新能源同樣具有中科院物理所的技術(shù)背景；上海洗霸和金龍羽分別憑借與中科院上海硅酸鹽所和重慶大學(xué)的深度技術(shù)合作，或有望將相關(guān)產(chǎn)品推向量產(chǎn)，其余公司的固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品基本尚處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。
海外廠商三井金屬、出光興產(chǎn)、AGC等企業(yè)也在加速布局固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域，但目前量產(chǎn)規(guī)劃多集中于2025年后。
國內(nèi)部分固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)能布局情況：
此外，固態(tài)電解質(zhì)有望帶來上游資源端鋯、鍺、鑭等小金屬的需求增量。
固態(tài)電解質(zhì)需要使用部分稀有金屬原材料，氧化物電解質(zhì)含鋯、鑭金屬，硫化物電解質(zhì)含鍺金屬。
國內(nèi)鋯儲量低、產(chǎn)量較少，多依賴于進(jìn)口，國內(nèi)鋯生產(chǎn)企業(yè)主要包括東方鋯業(yè)、三祥新材、凱盛科技等。
氧化物電解質(zhì)LLZO/LLTO還涉及鑭的使用，鑭為稀土金屬，國內(nèi)貢獻(xiàn)全球大部分稀土產(chǎn)量，相關(guān)企業(yè)包括中國稀土、北方稀土、盛和資源、廣晟有色等。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)LLTO/LATP的原材料包括二氧化鈦、焦磷酸鈦等。國內(nèi)主要鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)包括龍佰集團(tuán)、中核鈦白、釩鈦股份等。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)LAGP、硫化物固態(tài)電解質(zhì)LGPS等原材料包括二氧化鍺、硫化鍺等，國內(nèi)主供廠商包括馳宏鋅鍺和云南鍺業(yè)。
正極材料
固態(tài)電池正極材料兼容性強(qiáng)。理論上，固態(tài)電池正極仍可沿用現(xiàn)在的磷酸鐵鋰、三元材料等體系，但現(xiàn)有材料電池能量密度進(jìn)一步提高難度較大。因此，需要選擇更高容量的正極材料來提升固態(tài)電池能量密度。
目前，固態(tài)電池正極開發(fā)主要集中在高鎳三元正極、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等路線。
其中高鎳三元正極憑借能量密度高、倍率性能好、商業(yè)化程度高等優(yōu)勢，成為當(dāng)前主流正極材料體系。
富鋰錳基、鎳錳酸鋰等高能量密度優(yōu)勢突出，有望成為未來的主要方向。
正極材料產(chǎn)業(yè)格局方面來看，多數(shù)三元正極企業(yè)延伸布局，均擁有高鎳三元產(chǎn)品布局。
其中容百科技、當(dāng)升科技等均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對固態(tài)電池企業(yè)的出貨。
容百科技是衛(wèi)藍(lán)新能源正極材料供應(yīng)商，其配套半固態(tài)電池裝車ET7的產(chǎn)品為Ni90高鎳三元。
當(dāng)升科技先后獲衛(wèi)藍(lán)新能源和清陶能源2.5萬噸、3萬噸固態(tài)鋰電正極材料訂單，據(jù)公司披露為超高鎳三元材料。
廈鎢新能、振華新材、長遠(yuǎn)鋰科、貝特瑞等正極企業(yè)有固態(tài)電池材料布局。此外，寧夏漢堯、杉杉股份、華友鈷業(yè)等企業(yè)也在布局富鋰錳基等新型正極材料。
全球固態(tài)/半固態(tài)電池正極材料市場空間（億元）及需求（萬噸）：
負(fù)極材料
固態(tài)電池的負(fù)極材料主要包括石墨、硅負(fù)極、合金負(fù)極、金屬鋰等。
固態(tài)電池對高能量密度的要求，將促使負(fù)極材料從傳統(tǒng)石墨負(fù)極向高能量密度的新型負(fù)極材料迭代發(fā)展。
硅基負(fù)極是中短期主要方案，金屬鋰是長期路線。
硅基負(fù)極方面，貝特瑞、杉杉股份、翔豐華、璞泰來等具有明確產(chǎn)能規(guī)劃，部分企業(yè)已與固態(tài)電池企業(yè)達(dá)成合作協(xié)議；此外，中科電氣、天目先導(dǎo)、石大勝華、新安股份、硅寶科技等均在硅基負(fù)極領(lǐng)域有布局。
金屬鋰負(fù)極方面，金屬鋰及鋰鹽公司如贛鋒鋰業(yè)、天齊鋰業(yè)等依托自身資源優(yōu)勢，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
在隔膜廠商方面，恩捷股份與北京衛(wèi)藍(lán)、天目先導(dǎo)成立了專注半固態(tài)電池隔膜研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)江蘇三合，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對衛(wèi)藍(lán)新能源的量產(chǎn)供貨。
鋁塑膜
固態(tài)電池多采用軟包路線，有望提升鋁塑膜需求。
軟包電池憑借疊片工藝、能量密度高以及凝膠態(tài)封裝技術(shù)等優(yōu)勢，有望在固態(tài)電池領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用，鋁塑膜是軟包電池的主要封裝材料。
鋁塑膜是現(xiàn)階段軟包電池唯一還未實(shí)現(xiàn)批量國產(chǎn)化的關(guān)鍵材料。目前國內(nèi)具備鋁塑膜批量供貨能力的主要有新綸新材、紫江新材、道明光學(xué)和明冠新材，此外海順新材、英聯(lián)股份等所有所布局。
03.固態(tài)電池市場格局
當(dāng)前國內(nèi)外眾多企業(yè)涉足固態(tài)電池領(lǐng)域，包括車企、研發(fā)機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)企業(yè)在內(nèi)的電池企業(yè)及中游材料企業(yè)均投入新技術(shù)研發(fā)布局。
從全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局來看，中國參與的企業(yè)最多；其次是日本，技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)；美國以一些初創(chuàng)企業(yè)為主；歐洲主要是車企和美國的初創(chuàng)企業(yè)合作；韓國企業(yè)不多，但也具備較強(qiáng)的實(shí)力。
日本車企主導(dǎo)，研發(fā)布局最早，技術(shù)和專利全球領(lǐng)先。豐田是全球固態(tài)電池領(lǐng)域的先行者之一，專利布局領(lǐng)先。從技術(shù)路線來看，日本企業(yè)普遍押注電導(dǎo)率最高的硫化物電解質(zhì)。
韓國廠商自主研發(fā)與外部合作并行，在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局集中在LG、SKOn和三星SDI三大電池企業(yè)。
美國初創(chuàng)企業(yè)全路線布局，多獲車企注資。
國內(nèi)依托院?？蒲谐晒钠髽I(yè)走在前列，傳統(tǒng)電池廠以技術(shù)儲備為主。
國內(nèi)領(lǐng)跑固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)以具院校研發(fā)背景的新興企業(yè)為主，典型代表有清華大學(xué)南策文院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦的清陶能源、依托中科院物理所成立的衛(wèi)藍(lán)新能源等。
傳統(tǒng)電池廠在固態(tài)電池方面多有技術(shù)儲備與專利布局，但在產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)上相對保守。
技術(shù)路線方面來看，國內(nèi)企業(yè)多數(shù)選擇氧化物技術(shù)路線，目前研發(fā)的氧化物固態(tài)電池主要為固液混合方向。
衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰電、輝能科技等國內(nèi)多家固態(tài)電池公司都是選擇以氧化物材料為基礎(chǔ)的固液混合技術(shù)路線。
國內(nèi)初創(chuàng)公司以衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源，恩能動力為代表，傳統(tǒng)鋰電巨頭以寧德時(shí)代、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、億緯鋰能、蜂巢能源、國軒高科、中創(chuàng)新航為代表均加快固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)度。
國內(nèi)部分代表企業(yè)固態(tài)電池布局：
固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)前景吸引眾多資本加入，同時(shí)也加速了量產(chǎn)項(xiàng)目落地。
據(jù)GGII不完全統(tǒng)計(jì)，2023年，國內(nèi)共有15個固態(tài)電池項(xiàng)目擴(kuò)產(chǎn)（包括公告、簽約、開工等），公布投資總額超千億元，其中百億項(xiàng)目有8個，占比超一半。
2023年中國固態(tài)電池百億擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目：
國內(nèi)各大整車廠也加速擁抱固態(tài)電池，與新興企業(yè)積極合作，推進(jìn)裝車驗(yàn)證與產(chǎn)線建設(shè)。
2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，尤其是國內(nèi)企業(yè)在半固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和成本降低均大幅超預(yù)期。
2022-2023年，衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源等企業(yè)相繼量產(chǎn)半固態(tài)電池，并實(shí)現(xiàn)了動力電池裝車。
2023年，蔚來ES6、ET7、東風(fēng)E70、嵐圖追風(fēng)、賽力斯SERES5等車型已搭載半固態(tài)電池。
目前，蔚來、上汽等均提出2024年量產(chǎn)半固態(tài)電池車型，廣汽、長安等均提出2025-2026年量產(chǎn)半固態(tài)電池車型。
2024年3月25日上汽智己汽車透露行業(yè)首個準(zhǔn)900V超快充固態(tài)電池即將于智己L6量產(chǎn)上車。作為上汽集團(tuán)高端智能化電動品牌，智己 L6 此次固態(tài)電池供應(yīng)商為清陶能源。目前，上汽 與清陶能源共同研發(fā)的第一代固態(tài)電池也已開始排產(chǎn)。上汽集團(tuán)計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)量產(chǎn)落地裝車。
部分車企半固態(tài)/固態(tài)電池車型量產(chǎn)進(jìn)展：
海外企業(yè)多直接布局全固態(tài)電池產(chǎn)品，包括豐田、本田、大眾、寶馬、福特在內(nèi)的國際車企均計(jì)劃在2025～2030年間推出搭載全固態(tài)電池的電動車型量產(chǎn)上市。
據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，2023年固液混合電池（半固態(tài)電池）實(shí)現(xiàn)裝車量約798MWh。2024年開始，有望看到固態(tài)電池在車端應(yīng)用的更多進(jìn)展，如清陶能源和上汽合作的第二代半固態(tài)電池將于24年量產(chǎn)上車；2027年推出全固態(tài)電池，實(shí)現(xiàn)10萬輛級量產(chǎn)裝車。
我國近幾年不斷推出政策鼓勵固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新，助力產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。《2030年前碳達(dá)峰行動方案》《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹發(fā)展理念做好碳達(dá)峰中和工作的意見》等產(chǎn)業(yè)政策為固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的前景。
固態(tài)電池高速發(fā)展，但值得注意的是，固態(tài)電池技術(shù)難點(diǎn)猶存，包括固固界面接觸較差造成的循環(huán)壽命差、倍率性能較差，產(chǎn)業(yè)化初期成本高，產(chǎn)業(yè)瓶頸還有待攻克。
固態(tài)電池界面問題：
隨著未來技術(shù)的不斷突破疊加規(guī)?；蠼当荆约半姵仄髽I(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃落地和更多車企車型的裝車應(yīng)用，長遠(yuǎn)來看，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望提速并迎來廣闊發(fā)展空間。
