固态电池：液态锂电瓶颈助推量产上车！低空飞行器打开想象空间丨黄金眼

　　（原标题：固态电池：液态锂电瓶颈助推量产上车！低空飞行器打开想象空间丨黄金眼）

　　半固态电池已量产装车，全固态有望在2027年实现，传统液态锂电技术迭代已达瓶颈的当下，具备技术颠覆潜力的固态电池开启了征程。

　　为何要发展固态电池？

　　全球电动化快速发展，锂离子电池凭借高能量密度、长循环寿命等优势成为消费电子、新能源汽车、储能等诸多下游行业主要供能载体，支撑全球电动化进程。

　　但随着新能源汽车渗透率持续提升，由于电池热失控导致的新能源车安全事故成为新能源车行业面临的一大挑战；此外，随着液态锂电池技术愈发成熟，其能量密度提升愈发困难，限制新能源车续航提升，里程焦虑成为限制新能源车渗透率进一步提升另一大瓶颈。

　　资料来源：双碳情报公众号

　　全固态电池使用固体电解质替代易燃易爆的电解液，实现电池本征安全的同时，可以应用更高比容量的正负极材料，打开锂电池能量密度天花板，成为全面提升锂电池性能的必然选择。

　　液体/固态电池结构示意图 资料来源：锂电前沿

　　由于其以热稳定性强、不易燃的固态电解质，替代易燃的液态电解液，大幅降低电池自燃、爆炸风险，高安全性是固态电池核心优势之一。此外，固态电解质具有更高的机械强度，能更好地抵抗电池内部的机械应力，防止锂枝晶穿透隔膜导致短路。同时，其化学稳定性强，不易与电极材料发生反应，进一步增加电池稳定性。

　　因此，机械滥用、电滥用、热滥用三大锂电池热失控主要成因，在固态电池的应用下均得到良好的解决，固态电池安全性较液态电池大幅提升。

　　而在能量密度方面，由于以固态电解质替代液态电解质与隔膜，减少电池内部非活性材料，增加有效储能空间；加上固态电解质不易燃，不挥发，也不易引起电池内部短路，使电池可以承受更高电压，使用更广泛的电极材料，如金属锂负极、富锂锰基等，同时提升正负极材料比容量及电压平台，进而提升能量密度；以及由于没有液态电解质，固态电池结构设计可以更紧凑，减少电池组件之间的空间，从而提高体积能量密度。

　　除开高安全性及能量密度优势外，固态电池还具有更好的低温性能。

　　液态电池在低温下，由于电解液粘度增加，锂离子电导率降低，电池内阻上升，容量损失较大，甚至可能因电解液凝固导致电池无法正常工作。固态电池由于使用固态电解质，避免了液态电解质的这些问题。专业研究显示，聚合物固态电池在-20℃的表现远优于液态电池，且在-50℃条件下仍能正常工作。

　　目前进展如何？

　　全球固态电池势力主要包括中国传统电池厂、中国新势力企业、韩国传统电池厂、日本主机厂、美国新势力企业等。

　　其中日本对固态电池布局时间早、布局力度大，日本政府推出《日本蓄电池产业战略》，举国家之力推动固态电池产业化，试图在固态电池领域弯道超车，目前丰田具有全球最多的固态电池专利；韩国主要由三星SDI、LG等龙头电池企业布局固态电池；美国固态电池布局以SolidPower、QuantumScape等初创企业为主，其与欧洲龙头主机厂大众、宝马等深度合作；中国则由传统电池厂、固态电池新势力厂商共同推进。

　　海外企业多采用全固态电池路线，其中宝马与SolidPower合作，预计2025年推出固态电池原型车，2030年量产固态电池车型；大众与QS合作，预计2025年建立固态电池量产线；奔驰与辉能、FactorialEnergy等合作，计划2028年批量生产固态电池；丰田计划2025年推出全固态电池混动汽车，2030年推出全固态电池纯电汽车。

　　资料来源：锂电前沿

　　中国布局固态电池的企业包括宁德时代为代表的电池厂、卫蓝为代表的新势力、金龙羽为代表的其他行业转型、赣锋锂业为代表的上游企业一体化布局。宁德时代2023年4月发布凝聚态电池，能量密度达500Wh/kg，可用于电动载人飞机；孚能科技第一代半固态电池能量密度达330Wh/kg，已在东风岚图量产装车；卫蓝半固态电池能量密度达360Wh/kg，已批量交付蔚来150kWh车型。

　　根据中国汽车动力电池产业创新联盟，2024年前4月国内半固态电池装车量达1.1GWh，主要由上述三家企业贡献。其他企业中，清陶能源半固态电池已在上汽智己上车，2025年有望装车上汽飞凡、MG、荣威等；赣锋锂业2023年上车赛力斯SERES-5，12月与长城汽车达成合作协议，并预计2026年上车广汽；辉能科技与奔驰、Vinfast等合作进行固态电池研发。

　　2024年5月29日，官媒报导中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发，宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利六家企业获政府基础研发支持。该项目分为七大子项目，聚焦聚合物和硫化物等不同技术路线。

　　整体来看，国内企业半固态电池企业与主机厂合作顺利，正有序上车，产业化进程不断提速。

　　中国固态电池企业产能规划 资料来源：深圳市电池行业协会

　　市场会有多大？

　　当前，固态电池的应用场景和液态电池基本重叠，未来将主要在消费电池、动力电池和储能电池三大领域全面替换液态电池。

　　其中，在消费电池方面，固态电池可以凭借其高安全和柔性等优点，率先应用于对成本敏感程度较小的微电池领域，随后逐渐渗透到高端消费电池的应用中。且随着固态电池产品的逐步成熟，未来将有望渗透至新能源汽车动力电池领域；此外，还可以凭借其安全性优势渗透至储能电池中。

　　根据专业机构预测，以2024-2025年全球新能源车销量增速为30%、28%，单车带电量年均提升0.5度电；2024-2025年全球3C锂电池出货增速10%；2024-2025年全球储能锂电池出货增速35%、33%等为前提，2025年全球动力、消费、储能电池的出货量分别为1248、146、345GWh，在固态电池渗透率为1%、2%、0.7%的假设下，对应2025年全球固态电池需求量为17.3GWh。

　　此后在全球动力电池部分，2026年全球新能源车销量增速为25%，此后每年减少3pct；单车带电量仍每年提升0.5度电；在全球储能电池部分，从2025年开始每年增速降低3pct；在全球3C电池部分，从2025年开始每年增速降低1pct为前提，则2030年全球动力、储能、消费电池的出货量分别为2980、1008、204GWh。在固态电池渗透率为5%、10%、4.7%的假设下，对应2030年全球固态电池需求量为223.3GWh，2025-2030年年均复合增速高达65.8%。

　　另外值得注意的是，电动垂直起降飞行器（eVTOL）对电池能量密度、安全性、倍率性能等具较高要求，也有望助推固态电池产业化进程。

　　作为eVTOL核心组件，电池的性能决定了eVTOL的性能和市场接受度，其中高能量密度、高比功率、高安全性等为其对电池的核心要求，这几点要求恰为固态电池核心优势所在，因此eVTOL的快速发展将对锂电池性能升级形成助推作用，有望加速固态电池产业化进程。

　　受益环节集中在哪？

　　目前比较确定的是锂电池技术向固态电池转变过程将带动材料体系升级，其中固态电解质方面，固态电池将以固态电解质替代电解液及隔膜；正负极材料方面，正极将更广泛的应用高镍三元，并逐渐向富锂锰基转变；负极将向硅基负极、锂金属负极演化；此外还有改善固态电池锂离子传输效率，提升循环，进一步增强固态电池安全性的多孔铜箔，以及改善固态电池柔韧性的铝塑膜。

　　当升科技自主研发了超高镍无钴、固态锂电正极材料、新型富锂锰基等多款先进正极材料，持续加快双相复合固态锂电正极、固态电解质等技术的研发及科研成果转化。公司2021年12月与卫蓝新能源达成战略合作，卫蓝拟在在2022-2025年期间向当升采购2.5万吨以上固态锂电材料；2022年7月与清陶能源达成战略合作，清陶预计2022-2025年期间向公司采购不少于3万吨固态电池正极材料。

　　上海洗霸则与硅酸盐所共同进行固态电解质研发，双方成立合资子公司科源固能，上海洗霸持股70%，硅酸盐所持股30%，双方合作建设的固态电解质粉体先进材料吨级至拾吨级工业化标准产线已于2023年1月一次性试产成功，产品经硅酸盐所测试，各项指标均达到设计标准。公司拟募资投建50吨氧化物电解质粉体，项目已于2024年2月结构封顶，预计2024年二季度进入设备安装调试阶段。

　　金龙羽2021年8月与重庆锦添翼签署《关于共同开发固态电池相关技术及产业化的框架协议》，公司拟在五年内投入不超过三亿元人民币与锦添翼共同进行固态电池及其关键材料相关技术的研究开发。2022年底，公司固态电解质、固态电芯中试线已建好，硅碳负极小试线已建好，正极材料研发已立项，固态电池相关研发进展顺利。

　　三祥新材以自产氧化锆为原料，进行固态电解质粉体研发，目前已进行LLZO、LLZTO等系列含锆氧化物固态电解质粉体材料合成试验，氧化物电解质正在送样供下游客户组装成固态电池进行相关性能测试；氯化物电解质开发方面，公司已建设环境温度及湿度可调控的锆基氯化物材料制备工艺小试开发线，制备出适用于氯化物电解质合成所需的锆基氯化物材料，并提供给下游客户及相关科研院所进行氯化物电解质合成及组装固态电池验证，整体性能表现优良，公司2023年申报了3项氧化物固态电解质专利。

　　东方锆业在进行包括石榴石型固态电解质的制备技术研究，同时推动锂电池正极材料用纳米氧化锆研发，纳米氧化锆作为推动锂电池正极材料性能提升的添加剂，有望在固态电池中具更大应用体量，公司该产品已发货下游客户进行样品试验。

　　此外还有冠盛股份与东驰能源设立合资公司，建设了半固态电池项目；容百科技成功开发固态电池正极材料，并已应用在终端客户车型；杉杉股份的硬碳负极已实现固态电池领域的批量应用；璞泰来的硅碳材料在固态电池领域已开始小批量出货。

　　这些企业有望在固态电池逐步放量之际，迎来一波不小的业绩增长。