1、固态电池相关定义、特点
固态锂电池相比液态锂电池,改进的部分主要是固态电解质替代电解液。根据液态电解质占电芯材料混合物的质量分数分类,电池可细分为液态性能(25%)、半固态(5%-10%)、准固态(0%-5%)和全固态(0%)四大类,其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。固态电池电解质主要选用氧化物、硫化物、聚合物,电解质以薄膜的形式分割正负极,从而替代隔膜。负极从石墨体系升级到了预锂化的硅基负极或者锂金属负极,正极从高镍升级到超高镍、镍锰酸锂、富锂锰基等正极,能量密度可达500Wh/kg以上。当前半固态锂电池已量产,准固态电池在小试中,预计2024年下半年量产,全固态预计2027年之后量产。
半固态/准固态/全固态对比
种类 |
定义 |
变化 |
半固态 |
液体电解质质量百分比<10% |
减少液态电解质的用量,增加氧化物和聚合物的复合电解质 电解质:氧化物主要以隔膜涂覆和正负极包覆形式添加,聚合物以框架网络形式填充 负极:从石墨体系升级到预锂化的硅基负极、锂金属负极 正极:从高镍升级到了高镍+高电压、富锂锰基等正极 隔膜:仍保留并涂覆固态电解质涂层锂盐:从六氟磷酸锂升级为LiTFSI |
准固态/类固态 |
液体电解质质量百分比<5% |
|
全固态 |
不含有任何液体电解质 |
选用氧化物、硫化物、聚合物等作为固态电解质,以薄膜的形式分割正负极,从而替代隔膜的作用负极:从石墨体系升级到预锂化的硅基负极、锂金属负极正极:从高镍升级到超高镍、镍锰酸锂、富锂锰基等正极 |
资料来源:观研天下数据中心整理
根据观研报告网发布的《中国固态电池行业现状深度分析与发展前景预测报告(2025-2032年)》显示,电池能量密度的提升核心取决于对正负极活性材料的选择,理论上要选择更高比容量的活性物质,但由于液态电解质电化学窗口较窄,高压高比容量的正极材料存在不稳定性,锂金属负极容易形成锂枝晶刺穿隔膜,形成电池短路造成安全隐患。当前液态高镍三元锂离子电芯能量密度理论极限或在350Wh/kg左右,在现有材料体系下,能量密度提升难有较大突破。
电池能量密度指标对比
材料 |
理论克容量(mAhlg) |
首次效率 |
电压平台 |
正极 |
|||
磷酸铁锂 |
170 |
295% |
3.2-3.6V |
钴酸锂 |
274 |
290% |
2.75-4.3V |
锰酸锂 |
148 |
290% |
3.0-4.3V |
三元NCM |
274 |
282% |
3.6-4.2V |
三元NCA |
279 |
286% |
2.7-4.2V |
富锂锰基 |
300 |
280% |
2-4.8V |
负极 |
|||
石墨 |
372 |
90% |
0.2V |
硅基 |
3580-4200 |
60-92% |
0.3-0.5V |
锂金属 |
3860 |
- |
- |
资料来源:观研天下数据中心整理
由于固态电解质电化学窗口更宽(>5V),可以兼具更高电势和更低还原电位的正负极材料,适配硅基、锂金属负极等材料(硅基负极理论容量高达3580mAh/g,远高于石墨负极的372mAh/g)。同时,固态电池结构更加简单,电芯内部可实现先串联后封装,减少封装材料的使用,在相同体积下,电池能量密度进一步提升,全固态电池能量密度有望达到500Wh/kg以上。
传统锂离子电池与固态电池的特征比较
电池奏型 |
能量密度 |
基本特征 |
传统锂离子电池 |
200-300Wh/kg |
由正极材料(锂钴氧、磷酸铁锂系、锂镍氧、三元素系等)、负极材料(石墨)、电解液、隔膜、容器等组成 |
全固态电池(一代) |
>260Wh/kg |
电解液和隔膜替换为固态电解质,正负极不变 |
全周态电池(二代) |
>400Wh/kg |
电解液和隔腰替换为固态电解质。负极材料替换为锂金属负极材料,甚至不用锂金属的负极材料 |
全固态电池(三代) |
>500Wh/kg |
电解波和隔膜替换固态电解质,负极材料用锂金属材料,正极替换为克容量更高的材料 |
资料来源:观研天下数据中心整理
2、固态电池行业现状及趋势分析
国内目前有多家厂商涉足固态电解质的生产领域 , 多数厂商专注于氧化物和硫化物路线 。其中,一些电池企业如清陶能源和赣锋锂业,采取了一体化的布局策略,涵盖了从研发到生产的全过程。同时,还有蓝固新能源和天目先导这样的初创公司,它们通过与固态电池领域的领先企业建立紧密合作关系迅速崛起。此外,还有专注于正负极材料生产的企业,例如当升科技、容百科技、璞泰来和贝特瑞。上海洗霸、金龙羽和奥克股份,通过与科研团队的合作,成功实现了从其他领域向固态电解质生产的转型。目前,多数固态电解质厂商专注于氧化物和硫化物路线,其中,氧化物电解质中 LATP 和 LLZO 竞争力较强,同时,部分厂商会研究聚合物或者尝试复合多种材料。
固态电解质公司产业进展对比
|
企业名称 |
产品 |
备注 |
电解质 |
宁德时代 |
硫化物 |
性能:已建立起10Ah级别的验证平台 |
清陶能源 |
氧化物:LLZOLLTO |
性能:能量密度高达320Wh/kg和850Wh/L,能循环使用1000次量产:可以通过流延成型、薄膜制备等方法制备出全固态电解质膜。实现了对LZO以及LLTO陶瓷粉体、复合正负极等材料的量产,并且可以生产制备不同类型的离子导体复合隔膜等 |
|
卤化物:Li2ZrCl。 |
性能:室温离子电导率>4mS/cm,耐压性>=4.65V成本:低于10w/t量产:具备批量化制备能力 |
||
聚合物 |
性能:复合后电导率〉1mS/cm膜厚度20-40um可调 |
||
中科固能 |
硫化物 |
量产:在建百吨级产线长期规划万吨级 |
|
三祥新材 |
LLZOLLZTOLALZO |
性能:表现出了良好的电化学性能,具有可靠的安全性和低成本优势商业化:已向部分企业送样,并达到使用要求 |
|
上海洗霸 |
LLZTO+PAN |
性能:有效均匀锂沉积,实现锂金属电池在2C下稳定循环1000次,容量保持81%。 |
|
赣锋锂业 |
硫化物:FL-LGPSFL-LPSCFL-LPS314FL-LPS7311氧化物:NASICONGarnet |
性能:离子电导率水平达到目前行业最高等级量产:达到行业领军水平。 |
|
宝丽迪 |
COFs共价有机材料 |
量产:目前已实现COFs产品量产商业化:正在做相关领域的验证及推广 |
|
蓝固新能源 |
LLTOLLZOLATP |
量产:具备年产56500吨各类电解质材料的综合产能 |
|
当升科技 |
氧化物:LATP硫化物、聚合物 |
商业化:已与赣锋锂电、卫蓝新能源、清陶、辉能等固态电池客户建立了紧密战略合作关系,相关固态锂电产品已实现批量出货。 |
|
厦钨新能 |
氧化物:LLZOLATP卤化物和硫化物 |
性能:通过结构改善,成功开发出第二代低残碱、高比表的锂镧锆氧LLZO量产:卤化物和硫化物均实现初期量产 |
|
奥克股份 |
PEO聚环氧乙烷 |
尚处于应用开发阶段 |
|
恩捷股份 |
硫化物:LPSC |
性能:离子电导率超10mS/cm,有效提高电池性能量产:已完成实验室技术定型,可以小批量制备8cm*10cm超薄独立支撑电解质膜片。湖南恩捷固态用高纯硫化锂产品已完成小试吨级年产能建设和运行,并搭建完成百吨级硫化锂中试生产线,处于送样阶 |
|
贝特瑞 |
纳米无机固态电解质:SSE聚合物:BEP氧化物:BEO、LATP硫化物:BSS |
量产:LATP已开始吨级出货,实现了商业化生产。 |
|
容百科技 |
硫化物、氧化物、卤化物 |
量产:硫化锂中试线于今年完成,从2025年开始推进批量生产体系建设。 |
|
璞泰来 |
LATPLLZO |
性能:离子电导率达到10-3s/cm,粒度可控量产:在四川基地建成了年产200吨固态电解质中试产线 |
|
添加剂 |
瑞泰新材 |
LiTFSILiDFOBLiCF3S03 |
量产:产能共计487.5吨 |
多氟多 |
LiPF6LiFSINaPF6 |
量产:今年计划建成2000吨产能,预计出货千吨左右 |
|
华盛锂电 |
LiFSILiDFOB |
量产:已形成小批量量产或技术储备商业化:新型锂盐产品的推广能够与公司现有传统添加剂产生协同效应 |
|
上游材料 |
东方锆业 |
高纯超细二氧化锆产品 |
性能:预计可应用于固态电池中的LLZO、LLZTO等电解质商业化:目前处于提供样品供固态电池材料厂家研发阶段量产:年产能约为1500吨 |
凯盛新材 |
LIFSI |
商业化:已向下游潜在客户送样,质量取得好评量产:公司10000吨/年LiFSI项目目前尚处于建设期 |
|
设备 |
利元亨 |
干法电极核心装备具备生产固态电池整线装备研发与制造能力 |
2021年12月,利元享与清陶能源签订了4份涵盖从制片段到化成分容检测段的固态电池产线设备购销合同。从2023年年中开始,交付给清陶能源的产线已进入量产状态。目前,公司与广汽埃安建立了战略合作关系并共建联合创新实验室。 |
资料来源:观研天下数据中心整理
在全固态电池实现规模化量产之前,半固态电池的渐进式路线将率先走向商业化。由于短期内材料与成本依然较高,预计车规领域一些高端或特定需求的电动车型会接受一定溢价,搭载(半)固态电池,到 2030 年动力电池中固态电池渗透率达到 10%,其中主要为半固态电池;而在消费电子、航空航天等领域,下游市场对价格的敏感度较低,能够包容较高的新技术溢价,因此预计固态电池的渗透率提升将快于车用市场,2030 年固态电池渗透率达到 20%,其中全固态电池渗透率为10%。因此,预计 2030 年全球固态电池出货量将达到 396GWh,其中全固态电池出货量超85GWh。
全球固态电池出货量预测(单位:GWh)
/ |
2023 |
2024E |
2025E |
2026E |
2027E |
2028E |
2029E |
2030E |
动力电池出货量 |
865 |
1202 |
1574 |
2078 |
2521 |
2943 |
3361 |
3738 |
固态电池渗透率 |
0.1% |
0.7% |
1.5% |
2.5% |
4.1% |
6.5% |
8.0% |
10.0% |
固态电池出货量 |
0.8 |
8.5 |
23.6 |
52.0 |
103.4 |
191.3 |
268.9 |
373.8 |
yoy |
- |
963% |
178% |
120% |
99% |
85% |
41% |
39% |
其中:半固态 |
0.8 |
8.5 |
23.6 |
52.0 |
100.8 |
176.6 |
235.3 |
299.1 |
全固态 |
- | - | - | - |
2.5 |
14.7 |
33.6 |
74.8 |
3C+小动力 |
113 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
固态电池渗透率 |
0.5% |
1.0% |
2.0% |
4.0% |
10.0% |
15.0% |
18.0% |
20.0% |
固态电池出货量 |
0.6 |
1.1 |
2.2 |
4.4 |
7.7 |
11.0 |
16.5 |
22.0 |
yoy |
- |
94% |
100% |
100% |
75% |
43% |
50% |
33% |
其中:半固态 |
0.6 |
1.1 |
2.2 |
4.4 |
6.6 |
8.8 |
11.0 |
11.0 |
全固态 |
- | - | - | - |
1.1 |
2.2 |
5.5 |
11.0 |
固态电池出货量预测 |
1.4 |
9.6 |
25.8 |
56.4 |
111.1 |
202.3 |
285.4 |
395.8 |
yoy |
- |
603% |
169% |
118% |
97% |
82% |
41% |
39% |
其中:半固态 |
1.4 |
9.6 |
25.8 |
56.4 |
107.4 |
185.4 |
246.3 |
310.1 |
资料来源:观研天下数据中心整理(zppeng)

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