中國儲能網(wǎng)訊：固態(tài)電池作為下一代動力電池技術(shù)，正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵階段。
2025年全球固態(tài)電池市場規(guī)模預(yù)計(jì)突破2500億元，2030年滲透率有望達(dá)到10%。
其核心優(yōu)勢在于高安全性（徹底解決燃燒問題）和高能量密度（理論可達(dá)500Wh/kg以上）。
圖：全固態(tài)電池生產(chǎn)流程圖
一、上游產(chǎn)業(yè)鏈：核心材料體系
1. 固態(tài)電解質(zhì)（三大技術(shù)路線）
固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池區(qū)別于傳統(tǒng)液態(tài)電池的核心材料，直接決定了電池的離子傳導(dǎo)效率和安全性能。目前主流技術(shù)路線呈現(xiàn)三足鼎立格局：
氧化物電解質(zhì)以LLZO石榴石結(jié)構(gòu)和LATP的NASICON型為代表，最大優(yōu)勢在于卓越的安全性能。
這類材料耐高溫可達(dá)1000℃，且不燃不爆，化學(xué)穩(wěn)定性極高。
國內(nèi)衛(wèi)藍(lán)新能源采用"氧化物+聚合物"復(fù)合體系已實(shí)現(xiàn)裝車，美國QuantumScape專注氧化物陶瓷隔膜技術(shù)，計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
不過氧化物電解質(zhì)存在離子電導(dǎo)率相對偏低、界面剛性接觸不良等技術(shù)瓶頸，需要通過摻雜和納米化等手段提升性能。
硫化物電解質(zhì)典型代表包括LGPS體系等，其室溫離子電導(dǎo)率接近液態(tài)電解液水平，被視為性能最優(yōu)的電解質(zhì)體系。
日本豐田、本田等企業(yè)在此領(lǐng)域布局深厚，寧德時代自2016年即開展硫化物路線研發(fā)，2024年已完成20Ah全固態(tài)樣品驗(yàn)證。
但該路線對水分極其敏感，易生成有毒氣體，制備環(huán)境要求苛刻，且原材料硫化鋰成本高昂，占電解質(zhì)成本近半。
聚合物電解質(zhì)以PEO、PAN等為基體，具有良好的柔性和可加工性，是最早實(shí)現(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用的固態(tài)電解質(zhì)。
法國Bolloré曾將聚合物固態(tài)電池用于電動公交車。但其室溫離子電導(dǎo)率偏低，需要通過添加增塑劑、陶瓷粉體等手段提升性能。
該路線技術(shù)門檻相對較低，但能量密度上限受限。
2. 正極材料升級路徑
固態(tài)電池對正極材料提出了更高要求，需要兼顧高能量密度和良好的界面相容性：
高鎳三元材料仍是當(dāng)前提升能量密度的主要路線，Ni含量≥80%的NCM811等材料在固態(tài)電池中兼具高比容量和高電壓優(yōu)勢。
當(dāng)升科技與衛(wèi)藍(lán)新能源合作開發(fā)正極-電解質(zhì)復(fù)合材料體系，將全固態(tài)電池循環(huán)壽命提高到2500次以上。
不過高鎳材料需要固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行表面包覆改性，以改善界面穩(wěn)定性。
富鋰錳基正極被認(rèn)為是下一代方向，理論比容量可超過300mAh/g，且成本更低。但存在首次效率低和電壓衰減等問題，需要固態(tài)電解質(zhì)的配合來發(fā)揮優(yōu)勢。
貝特瑞等企業(yè)已推出相關(guān)產(chǎn)品，預(yù)計(jì)2027年后逐步商業(yè)化。
高壓尖晶石材料工作電壓可達(dá)4.7V，在固態(tài)體系中優(yōu)勢明顯，但需要解決界面穩(wěn)定性問題。這類材料通過金屬摻雜、氧化物包覆等技術(shù)正在不斷優(yōu)化。
3. 負(fù)極材料演進(jìn)趨勢
負(fù)極材料的升級是提升固態(tài)電池能量密度的關(guān)鍵：
硅基負(fù)極作為中短期方案，理論容量高達(dá)4200mAh/g，可在現(xiàn)有體系中將能量密度提高10%-20%。
貝特瑞等公司在硅碳負(fù)極方面技術(shù)領(lǐng)先，但需要解決充放電過程中300%體積膨脹的問題。
固態(tài)電解質(zhì)的機(jī)械限制作用可有效緩沖硅材料的應(yīng)力。
金屬鋰負(fù)極被視為終極方案，理論比容量3860mAh/g，可將電池能量密度推向極致。
欣旺達(dá)2024年通過采用金屬鋰負(fù)極，將全固態(tài)電池能量密度提升至500Wh/kg。
但鋰負(fù)極面臨沉積不均勻、界面穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)，需要通過預(yù)制鋰箔、3D多孔鋰等特殊結(jié)構(gòu)來提升循環(huán)壽命。
預(yù)鋰化技術(shù)可補(bǔ)償硅基負(fù)極首次效率損失，提升全生命周期性能。這類技術(shù)通過在電池組裝前引入活性鋰源，有效改善首次庫倫效率。
4. 關(guān)鍵輔助材料
輔助材料在固態(tài)電池中扮演著越來越重要的角色：
導(dǎo)電劑方面，碳納米管因?qū)щ娦阅軆?yōu)異且可形成高效導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，非常適配膨脹較大的硅基負(fù)極。
天奈科技等企業(yè)為高性能電池提供關(guān)鍵導(dǎo)電材料，在固態(tài)電池市場空間廣闊。
界面緩沖層材料如LiNbO?等，用于改善電極與電解質(zhì)界面相容性。這類材料通過在正極顆粒表面形成納米涂層，有效降低界面阻抗，防止副反應(yīng)發(fā)生。
新型粘結(jié)劑需要具備離子傳導(dǎo)功能，替代傳統(tǒng)PVDF。固態(tài)環(huán)境下，粘結(jié)劑不僅要保證電極結(jié)構(gòu)完整，還要參與離子傳輸過程，對材料設(shè)計(jì)提出更高要求。
二、中游產(chǎn)業(yè)鏈：制造工藝革新
1. 干法電極工藝革命
固態(tài)電池制造工藝面臨根本性變革，干法電極技術(shù)成為重點(diǎn)突破方向。
與傳統(tǒng)"漿料-涂布-烘干"工藝相比，干法工藝將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、固態(tài)電解質(zhì)粉體直接干混-干涂-壓延，不再使用溶劑與烘干環(huán)節(jié)。
這種工藝可顯著降低能耗與場地需求，干電極可節(jié)省40%以上空間。
宏工科技開發(fā)了纖維化混料設(shè)備，納科諾爾推出干法成膜一體機(jī)，都在推動干法工藝的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
雖然局部聚合物體系仍會采用濕法成膜，但產(chǎn)業(yè)共識是"干法為主、濕法為輔"的技術(shù)路線。
這對混料、干涂和輥壓設(shè)備提出了更高要求，尤其是輥壓要顯著降低固固界面阻抗，確保離子傳導(dǎo)效率。
2. 疊片與等靜壓技術(shù)升級
固態(tài)電池的電芯裝配環(huán)節(jié)從卷繞轉(zhuǎn)向疊片技術(shù)，同時引入膠框印刷與等靜壓新工藝。
膠框在每層極片周邊形成樹脂"框架"，用于定位與隔離，保證疊片嚴(yán)密貼合并降低短路風(fēng)險(xiǎn)。
等靜壓技術(shù)在密閉腔體內(nèi)施加各向均勻高壓（冷或溫?zé)幔M(jìn)一步消除空隙、改善固固接觸。
這套組合工藝可顯著提升離子通道連續(xù)性與一致性，但對設(shè)備精度要求極高。
先導(dǎo)智能等企業(yè)在疊片機(jī)領(lǐng)域深耕，Quintus等公司提供成熟等靜壓方案，聯(lián)贏激光則在極耳與封裝激光焊需求放大中受益。
3. 高壓化成與封裝創(chuàng)新
后段工序中，封裝可沿用方形或軟包形式，但化成需在更高外壓下進(jìn)行。
行業(yè)報(bào)道顯示，化成壓力從液態(tài)常見的3-10噸提升至60-80噸，以優(yōu)化界面接觸與界面膜形成。
雖然固態(tài)電池?zé)o游離可燃液，相對安全，但界面穩(wěn)定化時間更長，對化成分容設(shè)備的精度與耐壓能力要求更高。
杭可科技等在高壓化成柜上與電池廠聯(lián)合驗(yàn)證，以適應(yīng)新的工藝環(huán)境。同時，激光焊接、精密封裝等技術(shù)的創(chuàng)新也在推動制造工藝的進(jìn)步。
4. 設(shè)備投資與整線方案
當(dāng)前中試階段，每GWh產(chǎn)能對應(yīng)新增設(shè)備價值量高達(dá)約5-6億元；待大規(guī)模量產(chǎn)后，單位投資密度有望降至約2.5億元/GWh。
先導(dǎo)智能已打通固態(tài)整線方案，贏合科技前段積累深厚，利元亨完成整線工藝布局，這些企業(yè)都在為產(chǎn)業(yè)化做好裝備準(zhǔn)備。
若到2029年全球新增全固態(tài)產(chǎn)能80-100GWh，則新增設(shè)備市場規(guī)模將超過200億元。
前中段關(guān)鍵設(shè)備很可能成為固態(tài)產(chǎn)業(yè)化初期的率先受益環(huán)節(jié)。
三、下游產(chǎn)業(yè)鏈：應(yīng)用場景拓展
1. 新能源汽車引領(lǐng)商業(yè)化
新能源汽車仍是固態(tài)電池最大的應(yīng)用市場，全球車企與電池廠同步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
日本豐田獲得經(jīng)產(chǎn)省認(rèn)證支持，規(guī)劃2027-2028年商業(yè)化，提出10分鐘充電續(xù)航1000公里目標(biāo)。
歐洲大眾PowerCo與QuantumScape深化合作，規(guī)劃40GWh固態(tài)產(chǎn)能許可。
中國寧德時代已發(fā)布500Wh/kg級"凝聚態(tài)電池"，宣稱15分鐘充80%、整車?yán)m(xù)航1200公里級。
固態(tài)電池同時解決"里程焦慮"和安全痛點(diǎn)，在-30℃低溫下容量保持率可達(dá)80%（液態(tài)僅約50%）。
預(yù)計(jì)2025-2030年是從示范到商業(yè)化的關(guān)鍵期，先上高端再向中端滲透，2030年滲透率約10%。
2. 低空經(jīng)濟(jì)需求匹配度高
低空出行（eVTOL）對電池提出≥400Wh/kg、高安全與長壽命的組合需求，固態(tài)電池契合度極高。
贛鋒鋰業(yè)計(jì)劃2025年向eVTOL交付500Wh/kg全固態(tài)樣品，寧德時代凝聚態(tài)路線也明確指向載人飛行器。
2025年深圳的國際低空出行大會預(yù)計(jì)將集中展示固態(tài)/半固態(tài)樣機(jī)，推動產(chǎn)業(yè)鏈成熟。
3. 人形機(jī)器人新興市場
人形機(jī)器人受限于續(xù)航、重量與極端工況安全，固態(tài)電池的高比能、不燃、長壽命具備天然優(yōu)勢。
固態(tài)電池可在-40℃至60℃寬溫運(yùn)行，不漏液、不易燃，能以更低重量提供更長續(xù)航。
國內(nèi)廣汽GOMATE已用固態(tài)進(jìn)行測試，行業(yè)普遍推測Tesla Optimus等后續(xù)會采用固態(tài)方案。
4. 儲能與特殊應(yīng)用場景
儲能將在2030年后逐步打開市場，全固態(tài)的高安全與長壽命適合電網(wǎng)調(diào)峰、備用等場景，尤其在極端環(huán)境優(yōu)勢突出。
軍工與航天等高安全場景同樣關(guān)注固態(tài)，盡管體量不大，但驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛，示范意義強(qiáng)。高端穿戴、植入式醫(yī)療因安全與微型化需求，也有較大應(yīng)用潛力。
四、技術(shù)發(fā)展路徑與時間表
1. 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明確
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化路徑清晰分為三個階段：
當(dāng)前處于半固態(tài)量產(chǎn)階段，衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源已實(shí)現(xiàn)裝車應(yīng)用；
2025年起進(jìn)入準(zhǔn)固態(tài)階段，性能進(jìn)一步提升；
2027年前后全固態(tài)開始小批量上車驗(yàn)證。根據(jù)路線圖，2025年中試線建設(shè)加速，2026-2027年小批量裝車，2028-2029年規(guī)模化量產(chǎn)。
預(yù)計(jì)到2030年，固態(tài)電池在動力電池出貨中滲透率將達(dá)到10%，市場需求超過600GWh，對應(yīng)市場規(guī)模超2500億元。
2035年后，在成本顯著優(yōu)化前提下，滲透率有望超過50%。
2. 技術(shù)路線競爭格局
三大技術(shù)路線將長期并存，各自針對不同應(yīng)用場景。
硫化物路線性能最優(yōu)，若能在2027年前跨過成本與穩(wěn)定性瓶頸，有望率先占據(jù)高端車型；
氧化物路線安全性突出，成熟度較高，適合半固態(tài)過渡方案；
聚合物路線工藝兼容性好，在消費(fèi)電子、穿戴設(shè)備領(lǐng)域有短期落地優(yōu)勢。
多路線協(xié)同布局成為產(chǎn)業(yè)主流策略，很多廠商在氧化物、硫化物、聚合物多線并舉。
復(fù)合電解質(zhì)方案如"氧化物+聚合物"、"氧化物+鹵化物+聚合物"等，通過將無機(jī)固體與聚合物有機(jī)結(jié)合，既提高離子導(dǎo)電率又保持柔韌性，成為平衡性能和工藝需求的有效路徑。
3. 性能對比與標(biāo)準(zhǔn)建立
固態(tài)電池相比傳統(tǒng)液態(tài)體系在多個性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)突破。
能量密度方面，全固態(tài)方案易于實(shí)現(xiàn)350-400Wh/kg以上，超過液態(tài)電池約300Wh/kg的上限。
安全性方面，針刺測試通過率從液態(tài)的0%提升到100%，徹底解決燃燒問題。
溫度適應(yīng)性方面，工作溫度范圍顯著拓寬，低溫性能尤其突出。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)也在加速，中國2023年提出加快標(biāo)準(zhǔn)體系，2024年擬由相關(guān)部委組織約60億元專項(xiàng)，面向硫化物、聚合物等七大課題建立完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
五、全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)清單
上游材料環(huán)節(jié)
固態(tài)電解質(zhì)：上海洗霸（LLZO）、天賜材料（硫化物前驅(qū)體）
正極材料：當(dāng)升科技（高鎳三元）、容百科技（富鋰錳基）
負(fù)極材料：貝特瑞（硅碳負(fù)極）、璞泰來（鋰金屬負(fù)極）
輔助材料：天奈科技（導(dǎo)電劑）、贛鋒鋰業(yè)（鋰資源）
中游制造環(huán)節(jié)
電池制造：寧德時代、比亞迪、國軒高科
設(shè)備廠商：先導(dǎo)智能（整線方案）、杭可科技（化成設(shè)備）
工藝創(chuàng)新：衛(wèi)藍(lán)新能源（氧化物+聚合物復(fù)合體系）
下游應(yīng)用端
整車廠：特斯拉、蔚來、寶馬、奔馳
低空經(jīng)濟(jì)：億航智能、小鵬匯天
機(jī)器人：優(yōu)必選、宇樹科技、傅利葉智能
結(jié)語
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈正經(jīng)歷從材料創(chuàng)新到制造革名的全面升級。
建議重點(diǎn)關(guān)注三大方向：
1.在電解質(zhì)領(lǐng)域有實(shí)質(zhì)性突破的企業(yè)，特別是掌握硫化物或氧化物核心技術(shù)的公司；
2.在金屬鋰負(fù)極工藝有先行優(yōu)勢的企業(yè)，這將是實(shí)現(xiàn)高能量密度的關(guān)鍵；
3.具備整線解決方案能力的設(shè)備商，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將帶來設(shè)備需求爆發(fā)。
同時需要警惕技術(shù)路線不確定性風(fēng)險(xiǎn)，密切關(guān)注2025-2027年產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證窗口期的實(shí)際進(jìn)展。
隨著工程問題逐一解決，一個更安全、能量密度更高的新電池時代正在穩(wěn)步到來。
