中國儲能網(wǎng)訊：從鋰電池發(fā)展趨勢來看，固態(tài)電池被認為是最具潛力的下一代鋰電池技術。
相較傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池在能量密度和安全性方面的優(yōu)勢明顯，并具有更高的機械強度與穩(wěn)定性。
2023半固態(tài)電池率先在國內落地并實現(xiàn)小批量裝車，能量密度最高可達500Wh/kg，全固態(tài)電池最早有望2025年開始量產。當前固態(tài)電池產業(yè)化進程全面提速，未來幾年有望持續(xù)保持高景氣度。
01.固態(tài)電池行業(yè)概覽
固態(tài)電池是使用固態(tài)電解質取代傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液的新型電池。
根據(jù)電解質的不同，鋰電池技術體系可分為：液態(tài)電解質電池、混合固液電解質電池（半固態(tài)電池）、固態(tài)電解質電池。
鋰電池發(fā)展路線：
液態(tài)電池多采用有機液態(tài)電解質，多具有易燃易揮發(fā)特性，過度充電、內部短路極易發(fā)生熱失控，并引起自燃甚至爆炸，是液態(tài)電池安全隱患的主要根源。
固態(tài)電解質本身不可燃、且熱分解溫度高，固態(tài)特性完全避免了電解液腐蝕、揮發(fā)、漏液等問題，安全性能大幅提高。
液態(tài)、半固態(tài)、全固態(tài)電池結構對比：
圖片資料來源：《Approaching Practically Accessible Solid-State Batteries》
目前在全球范圍內，全固態(tài)電池主要處于研發(fā)和試制階段。
制約全固態(tài)電池產業(yè)化的主要局限在于：材料技術、制備技術還不夠成熟，生產成本過高。
行業(yè)普遍認為全固態(tài)電池大規(guī)模產業(yè)化節(jié)點在2030年左右。
在全固態(tài)電池正式進入商業(yè)化階段之前，半固態(tài)電池是理想想的過渡技術解決方案。
半固態(tài)電池材料體系較液態(tài)電池變化較小，工藝設備與液態(tài)電池的重合度較高，可繼承現(xiàn)有的成熟產業(yè)鏈，有望率先實現(xiàn)產業(yè)化落地。
當前國內較多企業(yè)選擇半固態(tài)電池作為過渡階段產品。
2022年以來，國內企業(yè)以半固態(tài)方案作為過渡的中間路線，率先實現(xiàn)裝車應用進入產業(yè)化階段。
國內主要企業(yè)半固態(tài)電池布局：
圖片數(shù)據(jù)來源：GGII，公司官網(wǎng)，東方證券
02.固態(tài)電池產業(yè)鏈梳理
固態(tài)電池產業(yè)鏈包括上游金屬材料和礦資源供應，中游為電池材料包括正極、負極、固態(tài)電解質等關鍵材料，下游為固態(tài)電池制造環(huán)節(jié)以及動力、消費、儲能等各領域應用場景。
固態(tài)電池產業(yè)鏈：
資料來源：各公司官方資料、東吳證券、行行查
固態(tài)電池產業(yè)鏈與傳統(tǒng)鋰電池大致相似，最大區(qū)別在于產業(yè)鏈中游原材料的迭代升級。
產業(yè)鏈關鍵變化環(huán)節(jié)為固態(tài)電解質＞新型負極＞新型正極。
主流廠商按照半固態(tài)到全固態(tài)的發(fā)展路徑布局，核心變化在于引入固態(tài)電解質，采用固態(tài)電解質取代傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池易燃、易爆的有機電解液和隔膜。
負極材料將從石墨，向新型硅基負極、含鋰負極，再向金屬鋰負極升級。
正極從高鎳三元，向高電壓高鎳三元、超高鎳三元，再向尖晶石鎳錳酸鋰、層狀富鋰基等新型正極材料迭代。
隔膜從傳統(tǒng)隔膜，向氧化物涂覆隔膜，再向取消隔膜升級。
固態(tài)電池材料正負極材料變化：
圖片資料來源：《Solid-State Battery Roadmap 2035+》，浙商證券
固態(tài)電解質
與液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池在材料端的核心變量為固態(tài)電解質。
作為固態(tài)電池的關鍵組分，固態(tài)電解質核心功能是為鋰離子在正負極之間的傳輸提供通道，用于提升電池安全性能。
半固態(tài)電池由于仍存在部分液態(tài)電解液，故而保留了電解液和隔膜等結構。
全固態(tài)電池離子傳導介質和通道由傳統(tǒng)的電解液與隔膜變?yōu)楣虘B(tài)電解質，電池結構實現(xiàn)進一步簡化。
固態(tài)電池與液態(tài)電池的組成區(qū)別：
圖片資料來源：鋰電前沿
固態(tài)電解質主要技術路線聚合物氧化物電解質、硫化物電解質、聚合物電解質三大類。
氧化物電導率適中而穩(wěn)定性好，目前研發(fā)驗證進展較快；
硫化物電導率最高，遠期發(fā)展?jié)摿Υ?，但穩(wěn)定性差、成本高昂；
聚合物性能上限較低，電導率受限，但應用難度小，是半固態(tài)方案短期之選；
全固態(tài)電解質技術路線尚不明確，研發(fā)難度較大周期較長。
國內主流路線以氧化物為主，進展較為領先的企業(yè)主要有天目先導、藍固新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)等；天目先導和藍固新能源為國內固態(tài)電解質產能主要來源，二者與衛(wèi)藍新能源同樣具有中科院物理所的技術背景；上海洗霸和金龍羽分別憑借與中科院上海硅酸鹽所和重慶大學的深度技術合作，或有望將相關產品推向量產，其余公司的固態(tài)電解質產品基本尚處于實驗室研發(fā)階段。
海外廠商三井金屬、出光興產、AGC等企業(yè)也在加速布局固態(tài)電解質領域，但目前量產規(guī)劃多集中于2025年后。
國內部分固態(tài)電解質產能布局情況：
此外，固態(tài)電解質有望帶來上游資源端鋯、鍺、鑭等小金屬的需求增量。
固態(tài)電解質需要使用部分稀有金屬原材料，氧化物電解質含鋯、鑭金屬，硫化物電解質含鍺金屬。
國內鋯儲量低、產量較少，多依賴于進口，國內鋯生產企業(yè)主要包括東方鋯業(yè)、三祥新材、凱盛科技等。
氧化物電解質LLZO/LLTO還涉及鑭的使用，鑭為稀土金屬，國內貢獻全球大部分稀土產量，相關企業(yè)包括中國稀土、北方稀土、盛和資源、廣晟有色等。
氧化物固態(tài)電解質LLTO/LATP的原材料包括二氧化鈦、焦磷酸鈦等。國內主要鈦白粉生產企業(yè)包括龍佰集團、中核鈦白、釩鈦股份等。
氧化物固態(tài)電解質LAGP、硫化物固態(tài)電解質LGPS等原材料包括二氧化鍺、硫化鍺等，國內主供廠商包括馳宏鋅鍺和云南鍺業(yè)。
正極材料
固態(tài)電池正極材料兼容性強。理論上，固態(tài)電池正極仍可沿用現(xiàn)在的磷酸鐵鋰、三元材料等體系，但現(xiàn)有材料電池能量密度進一步提高難度較大。因此，需要選擇更高容量的正極材料來提升固態(tài)電池能量密度。
目前，固態(tài)電池正極開發(fā)主要集中在高鎳三元正極、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等路線。
其中高鎳三元正極憑借能量密度高、倍率性能好、商業(yè)化程度高等優(yōu)勢，成為當前主流正極材料體系。
富鋰錳基、鎳錳酸鋰等高能量密度優(yōu)勢突出，有望成為未來的主要方向。
正極材料產業(yè)格局方面來看，多數(shù)三元正極企業(yè)延伸布局，均擁有高鎳三元產品布局。
其中容百科技、當升科技等均已經(jīng)實現(xiàn)對固態(tài)電池企業(yè)的出貨。
容百科技是衛(wèi)藍新能源正極材料供應商，其配套半固態(tài)電池裝車ET7的產品為Ni90高鎳三元。
當升科技先后獲衛(wèi)藍新能源和清陶能源2.5萬噸、3萬噸固態(tài)鋰電正極材料訂單，據(jù)公司披露為超高鎳三元材料。
廈鎢新能、振華新材、長遠鋰科、貝特瑞等正極企業(yè)有固態(tài)電池材料布局。此外，寧夏漢堯、杉杉股份、華友鈷業(yè)等企業(yè)也在布局富鋰錳基等新型正極材料。
全球固態(tài)/半固態(tài)電池正極材料市場空間（億元）及需求（萬噸）：
負極材料
固態(tài)電池的負極材料主要包括石墨、硅負極、合金負極、金屬鋰等。
固態(tài)電池對高能量密度的要求，將促使負極材料從傳統(tǒng)石墨負極向高能量密度的新型負極材料迭代發(fā)展。
硅基負極是中短期主要方案，金屬鋰是長期路線。
硅基負極方面，貝特瑞、杉杉股份、翔豐華、璞泰來等具有明確產能規(guī)劃，部分企業(yè)已與固態(tài)電池企業(yè)達成合作協(xié)議；此外，中科電氣、天目先導、石大勝華、新安股份、硅寶科技等均在硅基負極領域有布局。
金屬鋰負極方面，金屬鋰及鋰鹽公司如贛鋒鋰業(yè)、天齊鋰業(yè)等依托自身資源優(yōu)勢，引領產業(yè)發(fā)展。
在隔膜廠商方面，恩捷股份與北京衛(wèi)藍、天目先導成立了專注半固態(tài)電池隔膜研發(fā)、生產的企業(yè)江蘇三合，已經(jīng)實現(xiàn)了對衛(wèi)藍新能源的量產供貨。
鋁塑膜
固態(tài)電池多采用軟包路線，有望提升鋁塑膜需求。
軟包電池憑借疊片工藝、能量密度高以及凝膠態(tài)封裝技術等優(yōu)勢，有望在固態(tài)電池領域發(fā)展應用，鋁塑膜是軟包電池的主要封裝材料。
鋁塑膜是現(xiàn)階段軟包電池唯一還未實現(xiàn)批量國產化的關鍵材料。目前國內具備鋁塑膜批量供貨能力的主要有新綸新材、紫江新材、道明光學和明冠新材，此外海順新材、英聯(lián)股份等所有所布局。
03.固態(tài)電池市場格局
當前國內外眾多企業(yè)涉足固態(tài)電池領域，包括車企、研發(fā)機構、初創(chuàng)企業(yè)在內的電池企業(yè)及中游材料企業(yè)均投入新技術研發(fā)布局。
從全球固態(tài)電池產業(yè)布局來看，中國參與的企業(yè)最多；其次是日本，技術實力最強；美國以一些初創(chuàng)企業(yè)為主；歐洲主要是車企和美國的初創(chuàng)企業(yè)合作；韓國企業(yè)不多，但也具備較強的實力。
日本車企主導，研發(fā)布局最早，技術和專利全球領先。豐田是全球固態(tài)電池領域的先行者之一，專利布局領先。從技術路線來看，日本企業(yè)普遍押注電導率最高的硫化物電解質。
韓國廠商自主研發(fā)與外部合作并行，在固態(tài)電池領域的布局集中在LG、SKOn和三星SDI三大電池企業(yè)。
美國初創(chuàng)企業(yè)全路線布局，多獲車企注資。
國內依托院?？蒲谐晒钠髽I(yè)走在前列，傳統(tǒng)電池廠以技術儲備為主。
國內領跑固態(tài)電池產業(yè)化的企業(yè)以具院校研發(fā)背景的新興企業(yè)為主，典型代表有清華大學南策文院士團隊創(chuàng)辦的清陶能源、依托中科院物理所成立的衛(wèi)藍新能源等。
傳統(tǒng)電池廠在固態(tài)電池方面多有技術儲備與專利布局，但在產業(yè)化推進上相對保守。
技術路線方面來看，國內企業(yè)多數(shù)選擇氧化物技術路線，目前研發(fā)的氧化物固態(tài)電池主要為固液混合方向。
衛(wèi)藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰電、輝能科技等國內多家固態(tài)電池公司都是選擇以氧化物材料為基礎的固液混合技術路線。
國內初創(chuàng)公司以衛(wèi)藍新能源、清陶能源，恩能動力為代表，傳統(tǒng)鋰電巨頭以寧德時代、輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、億緯鋰能、蜂巢能源、國軒高科、中創(chuàng)新航為代表均加快固態(tài)電池研發(fā)進度。
國內部分代表企業(yè)固態(tài)電池布局：
固態(tài)電池的產業(yè)前景吸引眾多資本加入，同時也加速了量產項目落地。
據(jù)GGII不完全統(tǒng)計，2023年，國內共有15個固態(tài)電池項目擴產（包括公告、簽約、開工等），公布投資總額超千億元，其中百億項目有8個，占比超一半。
2023年中國固態(tài)電池百億擴產項目：
國內各大整車廠也加速擁抱固態(tài)電池，與新興企業(yè)積極合作，推進裝車驗證與產線建設。
2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化取得了明顯的進展，尤其是國內企業(yè)在半固態(tài)電池領域的技術進步和成本降低均大幅超預期。
2022-2023年，衛(wèi)藍新能源、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源等企業(yè)相繼量產半固態(tài)電池，并實現(xiàn)了動力電池裝車。
2023年，蔚來ES6、ET7、東風E70、嵐圖追風、賽力斯SERES5等車型已搭載半固態(tài)電池。
目前，蔚來、上汽等均提出2024年量產半固態(tài)電池車型，廣汽、長安等均提出2025-2026年量產半固態(tài)電池車型。
2024年3月25日上汽智己汽車透露行業(yè)首個準900V超快充固態(tài)電池即將于智己L6量產上車。作為上汽集團高端智能化電動品牌，智己 L6 此次固態(tài)電池供應商為清陶能源。目前，上汽 與清陶能源共同研發(fā)的第一代固態(tài)電池也已開始排產。上汽集團計劃2025年實現(xiàn)全固態(tài)量產落地裝車。
部分車企半固態(tài)/固態(tài)電池車型量產進展：
海外企業(yè)多直接布局全固態(tài)電池產品，包括豐田、本田、大眾、寶馬、福特在內的國際車企均計劃在2025～2030年間推出搭載全固態(tài)電池的電動車型量產上市。
據(jù)中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，2023年固液混合電池（半固態(tài)電池）實現(xiàn)裝車量約798MWh。2024年開始，有望看到固態(tài)電池在車端應用的更多進展，如清陶能源和上汽合作的第二代半固態(tài)電池將于24年量產上車；2027年推出全固態(tài)電池，實現(xiàn)10萬輛級量產裝車。
我國近幾年不斷推出政策鼓勵固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新，助力產業(yè)化發(fā)展?！?030年前碳達峰行動方案》《關于推動能源電子產業(yè)發(fā)展的指導意見》《關于完整準確全面貫徹發(fā)展理念做好碳達峰中和工作的意見》等產業(yè)政策為固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的前景。
固態(tài)電池高速發(fā)展，但值得注意的是，固態(tài)電池技術難點猶存，包括固固界面接觸較差造成的循環(huán)壽命差、倍率性能較差，產業(yè)化初期成本高，產業(yè)瓶頸還有待攻克。
固態(tài)電池界面問題：
隨著未來技術的不斷突破疊加規(guī)?；蠼当荆约半姵仄髽I(yè)的產能規(guī)劃落地和更多車企車型的裝車應用，長遠來看，固態(tài)電池的產業(yè)化進程有望提速并迎來廣闊發(fā)展空間。
