氧化物固态电解质行业分析：能量密度提升 2027年复合固态或成产业化拐点

2025-05-03 09:09

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1、氧化物+聚合物复合固态电解质优势明显

根据观研报告网发布的《中国氧化物固态电解质行业现状深度分析与投资趋势预测报告（2025-2032）》显示，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。

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

然而，使用的锂电池液态电解液存在泄漏、挥发、易燃或爆炸的风险。此外，液体电解液由于低电化学窗口特性导致选择正极材料受限，同时负极持续生长的固态电解质界面（SEI）会影响电池库伦效率，且能量密度存在上限，因此发展固态电解质成为当前主流方向。

目前，主流的固态电解质主要包含有机固态电解质、无机固态电解质以及复合电解质。而聚合物电解质根据其结构和组成可分为固态聚合物电解质（SPEs）、凝胶聚合物电解质（GPEs）、复合聚合物电解质（CPEs）、单离子导体聚合物电解质、离子液体聚合物电解质等类型。其中，固态聚合物电解质通常依靠聚合物链段运动传导离子；凝胶聚合物电解质则是通过聚合物网络包裹液态电解质形成的半固态体系；复合聚合物电解质在聚合物中引入无机填料以提升机械强度和离子导电性；单离子导体聚合物通过化学结构设计实现仅阳离子迁移，提高电化学稳定性。

2、氧化物固态电解质主要制备方法有物理方法和化学方法

在固态电解质的早期制备中，传统的球磨混合与热压成型等工艺因其流程简单、设备通用而被广泛采用，但也存在填料团聚和分散不均、能耗高、操作复杂且易造成聚合物流动性损失等诸多问题。随着新一代高性能复合电解质材料的提出，越来越多企业研究出溶液共混、原位聚合、静电纺丝、3D打印等多种物理法、化学法与创新设计方法。

目前，聚合物基复合固态电解质（CSEs）主要制备方法有物理方法和化学方法以及新兴创新型制备方法。其中，物理方法主要包括溶液共混、粉体混合和熔融共混等技术，操作简便、设备要求低、易于规模化推广；化学方法主要包含原位聚合法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法，能改善界面结合强度，形成连续且稳定的锂离子迁移通道。

聚合物/氧化物固态电解质物理制备过程与方法

类别	溶液共混	粉体混合（热压法）	熔融共混
过程	将聚合物（如PEO）溶解在挥发性有机溶剂（如乙腈、NMP）中，加入锂盐（LiTFSI等）和无机填料（如LLZO、LATP、SiO₂），高速搅拌12小时以上，获得均匀溶液；再通过流延、旋涂或刮涂成膜，置于60–80°C烘箱中干燥24小时以上以去除溶剂。	将聚合物粉末与预处理后的无机填料（球磨或干燥除水）和锂盐按照质量比混合，使用高速剪切机或球磨机进行干法均匀混合，再经过热压（80–120°C，20MPa）或冷压成型成膜，可后续进行热处理促进结合。	聚合物（如PEO、PVDF-HFP）和锂盐、无机填料在180°C左右熔融下共混，通过搅拌器充分混合（30–60分钟），熔融均匀后冷却于惰性气氛中成膜。适用于热稳定性高的聚合物体系。
常用无机填料	LLZO,LATP,SiO₂
优点	工艺成熟，操作简便，常温成膜；膜厚可控，适配多种聚合物/填料体系；成膜均匀性较好，适合批量成型	无需使用溶剂，环保且易于规模化；混合均匀度高，便于控制组分比例；热压/冷压适配性强，可形成致密膜层	无溶剂过程，绿色环保；聚合物流动性好，有助于填料分散；膜层致密，机械强度高，适用于热稳定体系（如PVDF）
缺点	有机溶剂残留影响电化学稳定性；无机填料易团聚，界面接触差，易形成高阻抗；需长时间干燥、耗能较高	粉体间界面结合力弱，缺乏化学连接；压制过程对聚合物体系要求高（热稳定/弹性）；成膜一致性受限，易产生缺陷	高温操作需惰性气氛保护，设备要求高；熔融温度高，聚合物种类受限；柔性与离子传导性下降，存在链段重排或结晶度上升问题

资料来源：观研天下整理

聚合物/氧化物固态电解质化学制备过程与方法

类别	原位聚合法	溶胶-凝胶法	化学气相沉积法
过程	先将聚合物单体（如PEGA、PUA）、锂盐（如LiTFSI）、无机填料（如LLZO纳米粉）与光或热引发剂（如Irgacure184）混合形成前驱溶液，注入电极片或模具间隙中；随后在电池组装后通过UV照射或加热（60–80°C）进行聚合反应，原位形成三维交联结构复合电解质，确保电极-电解质紧密贴合。	将金属有机前驱体（如钛酸异丙酯Ti(OCH(CH₃)₂)₄）和锂盐溶于无水乙醇，滴加少量去离子水和酸性催化剂（如醋酸）使其在搅拌下水解缩合，同时加入聚合物溶液（如PEO、PVDF）共混，形成均一溶胶；该溶液在常温下老化，再在60–150°C干燥处理得到无机-有机复合固态电解质膜。	将惰性气体（如Ar）携带金属有机蒸汽在反应腔中与聚合物基体（如PEO、PVDF）或其复合体系接触，在高温条件下诱导化学反应，使薄层无机材料在聚合物表面原子级沉积，形成包覆结构；此方法多用于界面调控和超薄改性膜构建。
协同机制	聚合物链在无机纳米骨架中交联生长，形成致密连续网络结构，有效提升离子传导路径通畅。	无机骨架通过共价键或氢键交联于聚合物网络，提升热稳定性、界面完整性与整体机械强度。	在聚合物表面形成均匀薄层保护膜，有效降低界面反应活性，提升界面稳定性与电化学性能。
优点	聚合物链原位“生长”于无机骨架内，界面结合强；可形成三维交联网络结构，提升离子通道连续性；有利于电极与电解质紧密接触，循环稳定性好。	可在温和条件下制备均匀复合网络；形成共价或氢键结构，界面完整性好；有利于控制膜厚、提升热稳定性与结构致密性。	可在聚合物表面构建原子级无机包覆层，精度高；有效抑制副反应、改善电化学稳定性；特别适合薄膜改性与界面保护。
缺点	工艺复杂，对光/热引发剂、固化条件敏感；聚合反应需在装配中进行，易受环境干扰；成膜过程不可逆，不易返工。	溶液体系敏感，水解与缩合反应速率难控；膜体干燥过程可能产生孔洞、裂纹等缺陷；剩余前驱体易影响电化学性能。	工艺温度高，对聚合物体系要求高；设备复杂、成本高；常用于表面修饰，难以用于整体膜的制备。

资料来源：观研天下整理

3、氧化物固态电解质离子电导率和能量密度提升，2027年复合固态有望迎产业化拐点

在企业研发进度方面，当前，我国氧化物固态电解质离子电导率和能量密度提升。例如，2025年3月，鹏辉能源第一代氧化物全固态电池产品完成开发，能量密度目标达300Wh/kg以上，预计2026年实现批量生产；2025年4月10日，南都电源发布离子电导率高达10-3S/cm的氧化物储能固态电池。

氧化物固态电解质企业进展

企业	路线	最新进展
赣锋锂业	氧化物	氧化物固体电解质（LLZO及LATP）室温离子电导率分别可达1.7mS/cm和1.4mS/cm。聚合物基固态电解质膜则实现了5V耐高压和低于30微米厚度。
贝特瑞	氧化物	2024年已经开始吨级出货，产品室温离子总电导率达到5×10−4mS/cm以上。
鹏辉能源	氧化物	2025年3月17日，第一代全固态电池产品完成开发，采用氧化物技术路线，通过优化电解质层设计，提出三明治结构方案改善界面接触问题，能量密度目标今年提升至300Wh/kg以上，预计2026年正式建立产线并批量生产。
金龙羽	氧化物	2025年4月公司公告拟在惠州投资建设固态电池关键材料量产线项目，建设周期预计12个月，不超过三年。
南都电源	氧化物	2025年4月10日发布783Ah超大容量储能固态电池，该电解质电导率高达10-3S/cm。
上海洗霸	氧化物	锂离子电池氧化物固态电解质（LLZTO）粉体已建成产能20吨/年（上海松江）。
中汽创智	氧化物	已具备电解质的公斤级制备能力，室温离子电导率达到0.7-1.0mS/cm。

资料来源：观研天下整理

此外，氧化物+聚合物复合固态发展正在提速。目前，采用氧化物+聚合物进行复合全固态研发厂商有上汽清陶、冠盛股份、孚能科技、中创新航、辉能科技和太蓝新能源。

氧化物+聚合物复合固态电解质企业进展

企业名称	技术路线	量产能量密度	产业化进展
上汽清陶	氧化物+聚合物	500Wh/kg	上汽清陶在固态电池研发中采用以氧化物为主、添加聚合物形成的复合电解质（IPC），全固态预计2026年实现量产，能量密度超400Wh/kg，2027年将提升至500Wh/kg。
孚能科技	氧化物+聚合物	400-500Wh/kg	公司采用聚合物/氧化物复合路线，全固态电池有望在2027年实现小批量量产装车。
中创新航	氧化物+聚合物	＞400Wh/kg	半固态电池预计2025年量产，全固态电池预计2027年小批量装车验证。
卫蓝新能源	氧化物+聚合物	360Wh/kg	2026年，卫蓝新能源已实现半固态电池的量产，并通过针刺测试验证其安全性。公司在北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博设有四大基地，规划产能超过100GWh，预计2027年实现全固态电池量产。
辉能科技	氧化物+聚合物	480Wh/kg	2024年固态能量密度提升至350-390Wh/kg，2025年后逐步正负极采用富锂锰基、锂金属/无负极替代，实现最高480Wh/kg能量密度。
蜂巢能源	氧化物+聚合物	/	目前已开发了第一二代果冻电池，二代果冻电池得到国际某知名OEM厂商高度好评，2024年7月，公司发布氧化物+聚合物复合固态电解质专利。
冠盛股份	氧化物+聚合物	450Wh/kg	2026年，冠盛东驰将继续推进固态电池和半固态电池的研发。温州厂房预计2026年年中达产，年底部分投产。公司积极布局海外市场，已与欧盟主要客户开展前期送样和测试工作。
太蓝新能源	氧化物+聚合物	720Wh/kg	太蓝新能源研究出世界首块车规级120Ah氧化物+聚合物复合固态电池，能量密度达720Wh/kg，预计2025年完成原型验证和体系开发、2026年通过小批量生产持续验证、2027年实现批量生产和新能源汽车示范应用。
国轩高科	氧化物+聚合物	360Wh/kg	氧化物+聚合物半固态能量密度达360Wh/kg，配套车型实现续航里程超1000km。