中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：液態(tài)鋰離子電池自商業(yè)化以來(lái)，憑借較高的能量密度和成熟的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)快速發(fā)展，但隨著終端需求對(duì)續(xù)航、安全、快充的要求不斷提升，其固有的技術(shù)瓶頸日益凸顯。此時(shí)，固態(tài)電池以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為下一代動(dòng)力電池的核心方向，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速，正為高性能材料產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
一、固態(tài)電池概述
固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質(zhì)作為離子傳導(dǎo)介質(zhì)的化學(xué)電源。其核心構(gòu)成包括正極、負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)三大組件。目前可分為“半固態(tài)”與“全固態(tài)”兩種。半固態(tài)電池仍保留少量液態(tài)電解液，目前已進(jìn)入商業(yè)化試點(diǎn)階段；全固態(tài)電池則完全摒棄液態(tài)成分，依賴固態(tài)電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)離子傳導(dǎo)，是未來(lái)終極形態(tài)，但當(dāng)前仍面臨界面兼容性、生產(chǎn)成本等挑戰(zhàn)。
核心優(yōu)勢(shì)為能量密度跨越式提升、安全性實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍、電池厚度大幅降低。
二、固態(tài)電池全球產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入“東亞研發(fā)引領(lǐng)、中國(guó)產(chǎn)業(yè)化主導(dǎo)、歐美差異化競(jìng)爭(zhēng)”的新階段。
表 不同地區(qū)技術(shù)路線及發(fā)展特點(diǎn)
三、高性能材料：固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的核心支撐
固態(tài)電池的性能突破與成本下降，本質(zhì)上依賴于高性能材料的創(chuàng)新，材料體系的升級(jí)是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。
1 正極材料
高比能、高能量密度是正極材料主要發(fā)展方向，核心在于與固態(tài)電解質(zhì)的協(xié)同適配。
高鎳三元材料：以NCM622、NCM811等為代表，其高比容量特性與固態(tài)電解質(zhì)的寬電化學(xué)窗口相結(jié)合，有助于提升電池續(xù)航能力；另外，固態(tài)電解質(zhì)能抑制高鎳材料在循環(huán)過(guò)程中的界面副反應(yīng)和結(jié)構(gòu)退化，有效緩解傳統(tǒng)液態(tài)電池中常見(jiàn)的容量衰減問(wèn)題，從而可提升電池的循環(huán)壽命。
富鋰錳基材料：富鋰錳基是全固態(tài)電池可選用的理想正極材料，其通過(guò)錳元素部分替代鋰，可降低正極材料成本，同時(shí)提高能量密度，具有高電壓、高放電比容量的優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)主要頭部企業(yè)有：當(dāng)升科技、容百科技、華友鈷業(yè)、天力鋰能。
2 負(fù)極材料
負(fù)極材料發(fā)展與應(yīng)用遵循著從石墨到硅碳，再到硅氧，最終邁向金屬鋰的清晰路徑。
硅基負(fù)極：硅基負(fù)極的優(yōu)勢(shì)在于具有高比容量，并可以在不影響整體能量密度的情況下減小電極的厚度，提升快充性能和電池壽命。
鋰金屬負(fù)極：鋰金屬負(fù)極具有極高的理論容量和低電位、低密度優(yōu)勢(shì)，可從本質(zhì)上提升電池安全性、能量密度和重量，是全固態(tài)電池的最優(yōu)發(fā)展方向。但目前其制備工藝難度大、成本高昂，距離大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用還有較長(zhǎng)的研究路程。
國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)有：貝特瑞、杉杉股份、翔豐華、道氏技術(shù)。
3 固態(tài)電解質(zhì)材料
固態(tài)電池的技術(shù)分化核心在于固態(tài)電解質(zhì)的選擇，目前形成氧化物、硫化物、聚合物三大主流路線，各具優(yōu)劣與適用場(chǎng)景。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)：氧化物固態(tài)電解質(zhì)以磷酸鈦鋁鋰（LATP）、鋰鑭鋯氧（LLZO）、鋰鑭鈦氧（LLTO）為代表。國(guó)內(nèi)贛鋒鋰業(yè)、天目先導(dǎo)、清陶能源、貝特瑞、璞泰來(lái)、上海洗霸、德?tīng)柟煞?、金龍羽、三祥新材等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)氧化物固態(tài)電解質(zhì)商業(yè)化生產(chǎn)能力。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)：硫化物固態(tài)電解質(zhì)以鋰和硫?yàn)橹饕煞郑⒖梢杂闪?、硅、鍺或鹵化物等元素補(bǔ)充。國(guó)內(nèi)以寧德時(shí)代、蜂巢能源、恩力動(dòng)力、高能時(shí)代、中科固能、國(guó)軒高科等為代表的廠商選擇硫化物線路作為主要技術(shù)路徑。
聚合物固態(tài)電解質(zhì)：柔性好、成本低，率先得到應(yīng)用，不過(guò)由于聚合物電解質(zhì)性能達(dá)到上限難以突破，限制了其未來(lái)發(fā)展空間，固態(tài)電池技術(shù)研究逐漸向氧化物系和硫化物系過(guò)渡。主要以歐洲為主導(dǎo)，我國(guó)聚合物固態(tài)電解質(zhì)市場(chǎng)參與企業(yè)較少，主要有清陶能源、國(guó)軒高科等。
從技術(shù)發(fā)展階段看，當(dāng)前市場(chǎng)正處于從半固態(tài)向全固態(tài)過(guò)渡的關(guān)鍵期，技術(shù)路線的逐步成熟。2024—2025 年是半固態(tài)電池量產(chǎn)的關(guān)鍵窗口期，寧德時(shí)代、蔚來(lái)等企業(yè)的合作項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池裝車應(yīng)用。而全固態(tài)電池的工程化突破預(yù)計(jì)將在2026—2027年實(shí)現(xiàn)，以豐田、比亞迪為代表的龍頭企業(yè)計(jì)劃在2027年左右啟動(dòng)全固態(tài)電池批量示范裝車應(yīng)用。
