固态电池产业技术全面进步 行业量产可期

一、固态电池材料体系多重升级，全面革新

根据观研报告网发布的《中国固态电池行业发展趋势分析与投资前景研究报告（2024-2031年）》显示，固态锂电池是一种采用固体电极和固体电解质的锂离子电池，电池负极未来可以用锂金属替代石墨和硅作为原材料。其中固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分，可同时作为电池的隔膜以及电池的电解质，根据电解质的不同，主要可分为聚合物固态电解质和无机固态电解质。前者代表性的体系是PEO聚环氧乙烷；后者是氧化物、硫化物和卤化物体系。

按照电解质固液比例的不同，固态电池可简单分为半固态、准固态和全固态三种，固态电解质比例依次上升。半固态电池基于高安全性、与现有产线的高兼容性以及良好的经济性，成为当下液态电池向全固态电池过渡的最优选择。

液态锂电池、半固态和全固态电池的体系差异

资料来源：观研天下数据中心整理

固态电解质是固态锂离子电池的核心组成部分，可同时作为电池的隔膜以及电池的电解质。电解质的核心作用是起着在正负极之间传输Li+的作用。理想的固态电解质应满足离子电导率高、界面阻抗低、结构稳定安全性高、机械强度高、价格低廉等特点。目前来看，根据电解质的不同，主要可分为聚合物固态电解质和无机固态电解质。前者代表性的体系是PEO聚环氧乙烷；后者是氧化物、硫化物和卤化物体系。

常见固态电解质的介绍

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在中国，卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技、力神电池、山东金启航等企业主要研发方向为以氧化物材料为基础的固液混合技术路线，具体来看氧化物的主要构型包括：

国内主流技术路线氧化物的主要构型

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正极材料主要沿用高镍三元路线，正在向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石镍锰酸锂等高能量密度的新型材料迭代升级。负极材料主要包括金属锂负极、碳族负极和氧化物负极（含硅氧）。其中金属锂具备较高的理论比容量和较低的负电极电位，但成本较高、安全性较差；碳材料主要包括石墨、硬碳、软碳、碳纳米管、石墨烯等，其中石墨负极技术已经成熟，但比容量偏低；硅负极有着比石墨高近10倍的理论比容量，但硅在吸收锂离子时体积膨胀巨大，这会导致电池的快速衰减。

负极材料主要优缺点及研究方向

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二、目前总体以前瞻性布局为主，产学研共同推进

固态电池的最大优势在于高安全性和高能量密度，此外在轻量化、循环寿命和工作温度范围等方面也具备优势，但是锂枝晶生长影响安全、离子传输困难导致动力性能差。目前材料成本约为1.5-2.5元/wh，产线仍需改造。

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目前国内对于关键共性技术及产业化技术主要采用产学研用创新联合体的形式，前瞻性技术主要以高校和科研院所为主，补贴相对较少，以市场化驱动为主。

日本目前以丰田公司总牵头，联合日产和本田公司，松下电池等5家电池公司，三井金属等15家材料公司，京都大学和国家材料研究所等15家高校和研究所，共同推进固态电池量产。此外欧盟和美国均发布了固态电池发展规划。

日本在固态电池技术的研发上起步较早，特别是在硫化物固态电解质这一前沿领域，韩国在固态电池领域的研发策略聚焦于硫化物技术的同时，也在氧化物和聚合物体系上进行技术研究和储备。

固态电池技术的发展主要由初创企业推动，如Solid Power、Quantum Scape、Factorial Energy、lonic Materials等，在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。

中国主要布局者覆盖了老牌电池企业、背靠顶级科研院所的初创企业、上游原材料企业以及汽车企业等多个领域。其中，卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技、力神电池、山东金启航等企业主要研发方向为以氧化物材料为基础的固液混合技术路线。恩力动力、中科固能、高能时代、宁德时代等布局硫化物路线。

固态电池主要企业的技术路线

资料来源：观研天下数据中心整理（zppeng）