中國儲能網訊：液態(tài)鋰離子電池自商業(yè)化以來，憑借較高的能量密度和成熟的產業(yè)鏈優(yōu)勢快速發(fā)展，但隨著終端需求對續(xù)航、安全、快充的要求不斷提升，其固有的技術瓶頸日益凸顯。此時，固態(tài)電池以其獨特的技術優(yōu)勢成為下一代動力電池的核心方向，其產業(yè)化進程的加速，正為高性能材料產業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。
一、固態(tài)電池概述
固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質作為離子傳導介質的化學電源。其核心構成包括正極、負極、固態(tài)電解質三大組件。目前可分為“半固態(tài)”與“全固態(tài)”兩種。半固態(tài)電池仍保留少量液態(tài)電解液，目前已進入商業(yè)化試點階段；全固態(tài)電池則完全摒棄液態(tài)成分，依賴固態(tài)電解質實現(xiàn)離子傳導，是未來終極形態(tài)，但當前仍面臨界面兼容性、生產成本等挑戰(zhàn)。
核心優(yōu)勢為能量密度跨越式提升、安全性實現(xiàn)質的飛躍、電池厚度大幅降低。
二、固態(tài)電池全球產業(yè)化進程
全球固態(tài)電池產業(yè)正進入“東亞研發(fā)引領、中國產業(yè)化主導、歐美差異化競爭”的新階段。
表 不同地區(qū)技術路線及發(fā)展特點
三、高性能材料：固態(tài)電池產業(yè)化的核心支撐
固態(tài)電池的性能突破與成本下降，本質上依賴于高性能材料的創(chuàng)新，材料體系的升級是產業(yè)化的關鍵。
1 正極材料
高比能、高能量密度是正極材料主要發(fā)展方向，核心在于與固態(tài)電解質的協(xié)同適配。
高鎳三元材料：以NCM622、NCM811等為代表，其高比容量特性與固態(tài)電解質的寬電化學窗口相結合，有助于提升電池續(xù)航能力；另外，固態(tài)電解質能抑制高鎳材料在循環(huán)過程中的界面副反應和結構退化，有效緩解傳統(tǒng)液態(tài)電池中常見的容量衰減問題，從而可提升電池的循環(huán)壽命。
富鋰錳基材料：富鋰錳基是全固態(tài)電池可選用的理想正極材料，其通過錳元素部分替代鋰，可降低正極材料成本，同時提高能量密度，具有高電壓、高放電比容量的優(yōu)勢。
國內主要頭部企業(yè)有：當升科技、容百科技、華友鈷業(yè)、天力鋰能。
2 負極材料
負極材料發(fā)展與應用遵循著從石墨到硅碳，再到硅氧，最終邁向金屬鋰的清晰路徑。
硅基負極：硅基負極的優(yōu)勢在于具有高比容量，并可以在不影響整體能量密度的情況下減小電極的厚度，提升快充性能和電池壽命。
鋰金屬負極：鋰金屬負極具有極高的理論容量和低電位、低密度優(yōu)勢，可從本質上提升電池安全性、能量密度和重量，是全固態(tài)電池的最優(yōu)發(fā)展方向。但目前其制備工藝難度大、成本高昂，距離大規(guī)模量產應用還有較長的研究路程。
國內領先企業(yè)有：貝特瑞、杉杉股份、翔豐華、道氏技術。
3 固態(tài)電解質材料
固態(tài)電池的技術分化核心在于固態(tài)電解質的選擇，目前形成氧化物、硫化物、聚合物三大主流路線，各具優(yōu)劣與適用場景。
氧化物固態(tài)電解質：氧化物固態(tài)電解質以磷酸鈦鋁鋰（LATP）、鋰鑭鋯氧（LLZO）、鋰鑭鈦氧（LLTO）為代表。國內贛鋒鋰業(yè)、天目先導、清陶能源、貝特瑞、璞泰來、上海洗霸、德爾股份、金龍羽、三祥新材等企業(yè)已實現(xiàn)氧化物固態(tài)電解質商業(yè)化生產能力。
硫化物固態(tài)電解質：硫化物固態(tài)電解質以鋰和硫為主要成分，并可以由磷、硅、鍺或鹵化物等元素補充。國內以寧德時代、蜂巢能源、恩力動力、高能時代、中科固能、國軒高科等為代表的廠商選擇硫化物線路作為主要技術路徑。
聚合物固態(tài)電解質：柔性好、成本低，率先得到應用，不過由于聚合物電解質性能達到上限難以突破，限制了其未來發(fā)展空間，固態(tài)電池技術研究逐漸向氧化物系和硫化物系過渡。主要以歐洲為主導，我國聚合物固態(tài)電解質市場參與企業(yè)較少，主要有清陶能源、國軒高科等。
從技術發(fā)展階段看，當前市場正處于從半固態(tài)向全固態(tài)過渡的關鍵期，技術路線的逐步成熟。2024—2025 年是半固態(tài)電池量產的關鍵窗口期，寧德時代、蔚來等企業(yè)的合作項目已實現(xiàn)半固態(tài)電池裝車應用。而全固態(tài)電池的工程化突破預計將在2026—2027年實現(xiàn)，以豐田、比亞迪為代表的龍頭企業(yè)計劃在2027年左右啟動全固態(tài)電池批量示范裝車應用。
