1、固態(tài)電池相關定義、特點
固態(tài)鋰電池相比液態(tài)鋰電池，改進的部分主要是固態(tài)電解質替代電解液。根據液態(tài)電解質占電芯材料混合物的質量分數分類，電池可細分為液態(tài)性能（25％）、半固態(tài)（5%-10%）、準固態(tài)（0%-5%）和全固態(tài)（0%）四大類，其中半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。固態(tài)電池電解質主要選用氧化物、硫化物、聚合物，電解質以薄膜的形式分割正負極，從而替代隔膜。負極從石墨體系升級到了預鋰化的硅基負極或者鋰金屬負極，正極從高鎳升級到超高鎳、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等正極，能量密度可達500Wh/kg以上。當前半固態(tài)鋰電池已量產，準固態(tài)電池在小試中，預計2024年下半年量產，全固態(tài)預計2027年之后量產。
半固態(tài)/準固態(tài)/全固態(tài)對比
|
種類 |
定義 |
變化 |
|
半固態(tài) |
液體電解質質量百分比<10% |
減少液態(tài)電解質的用量，增加氧化物和聚合物的復合電解質 電解質：氧化物主要以隔膜涂覆和正負極包覆形式添加，聚合物以框架網絡形式填充 負極：從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極、鋰金屬負極 正極：從高鎳升級到了高鎳+高電壓、富鋰錳基等正極 隔膜：仍保留并涂覆固態(tài)電解質涂層鋰鹽：從六氟磷酸鋰升級為LiTFSI |
|
準固態(tài)/類固態(tài) |
液體電解質質量百分比<5% |
|
|
全固態(tài) |
不含有任何液體電解質 |
選用氧化物、硫化物、聚合物等作為固態(tài)電解質，以薄膜的形式分割正負極，從而替代隔膜的作用負極：從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極、鋰金屬負極正極：從高鎳升級到超高鎳、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等正極 |
資料來源：觀研天下數據中心整理
根據觀研報告網發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)現狀深度分析與發(fā)展前景預測報告（2025-2032年）》顯示，電池能量密度的提升核心取決于對正負極活性材料的選擇，理論上要選擇更高比容量的活性物質，但由于液態(tài)電解質電化學窗口較窄，高壓高比容量的正極材料存在不穩(wěn)定性，鋰金屬負極容易形成鋰枝晶刺穿隔膜，形成電池短路造成安全隱患。當前液態(tài)高鎳三元鋰離子電芯能量密度理論極限或在350Wh/kg左右，在現有材料體系下，能量密度提升難有較大突破。
電池能量密度指標對比
|
材料 |
理論克容量（mAhlg) |
首次效率 |
電壓平臺 |
|
正極 |
|||
|
磷酸鐵鋰 |
170 |
295% |
3.2-3.6V |
|
鈷酸鋰 |
274 |
290% |
2.75-4.3V |
|
錳酸鋰 |
148 |
290% |
3.0-4.3V |
|
三元NCM |
274 |
282% |
3.6-4.2V |
|
三元NCA |
279 |
286% |
2.7-4.2V |
|
富鋰錳基 |
300 |
280% |
2-4.8V |
|
負極 |
|||
|
石墨 |
372 |
90% |
0.2V |
|
硅基 |
3580-4200 |
60-92% |
0.3-0.5V |
|
鋰金屬 |
3860 |
- |
- |
資料來源：觀研天下數據中心整理
由于固態(tài)電解質電化學窗口更寬（>5V），可以兼具更高電勢和更低還原電位的正負極材料，適配硅基、鋰金屬負極等材料（硅基負極理論容量高達3580mAh/g，遠高于石墨負極的372mAh/g）。同時，固態(tài)電池結構更加簡單，電芯內部可實現先串聯后封裝，減少封裝材料的使用，在相同體積下，電池能量密度進一步提升，全固態(tài)電池能量密度有望達到500Wh/kg以上。
傳統(tǒng)鋰離子電池與固態(tài)電池的特征比較
|
電池奏型 |
能量密度 |
基本特征 |
|
傳統(tǒng)鋰離子電池 |
200-300Wh/kg |
由正極材料（鋰鈷氧、磷酸鐵鋰系、鋰鎳氧、三元素系等）、負極材料（石墨）、電解液、隔膜、容器等組成 |
|
全固態(tài)電池（一代） |
>260Wh/kg |
電解液和隔膜替換為固態(tài)電解質，正負極不變 |
|
全周態(tài)電池（二代） |
>400Wh/kg |
電解液和隔腰替換為固態(tài)電解質。負極材料替換為鋰金屬負極材料，甚至不用鋰金屬的負極材料 |
|
全固態(tài)電池（三代） |
>500Wh/kg |
電解波和隔膜替換固態(tài)電解質，負極材料用鋰金屬材料，正極替換為克容量更高的材料 |
資料來源：觀研天下數據中心整理
2、固態(tài)電池行業(yè)現狀及趨勢分析
國內目前有多家廠商涉足固態(tài)電解質的生產領域 ， 多數廠商專注于氧化物和硫化物路線 。其中，一些電池企業(yè)如清陶能源和贛鋒鋰業(yè)，采取了一體化的布局策略，涵蓋了從研發(fā)到生產的全過程。同時，還有藍固新能源和天目先導這樣的初創(chuàng)公司，它們通過與固態(tài)電池領域的領先企業(yè)建立緊密合作關系迅速崛起。此外，還有專注于正負極材料生產的企業(yè)，例如當升科技、容百科技、璞泰來和貝特瑞。上海洗霸、金龍羽和奧克股份，通過與科研團隊的合作，成功實現了從其他領域向固態(tài)電解質生產的轉型。目前，多數固態(tài)電解質廠商專注于氧化物和硫化物路線，其中，氧化物電解質中 LATP 和 LLZO 競爭力較強，同時，部分廠商會研究聚合物或者嘗試復合多種材料。
固態(tài)電解質公司產業(yè)進展對比
|
|
企業(yè)名稱 |
產品 |
備注 |
|
電解質 |
寧德時代 |
硫化物 |
性能：已建立起10Ah級別的驗證平臺 |
|
清陶能源 |
氧化物：LLZOLLTO |
性能：能量密度高達320Wh/kg和850Wh/L，能循環(huán)使用1000次量產：可以通過流延成型、薄膜制備等方法制備出全固態(tài)電解質膜。實現了對LZO以及LLTO陶瓷粉體、復合正負極等材料的量產，并且可以生產制備不同類型的離子導體復合隔膜等 |
|
|
鹵化物：Li2ZrCl。 |
性能：室溫離子電導率>4mS/cm，耐壓性>=4.65V成本：低于10w/t量產：具備批量化制備能力 |
||
|
聚合物 |
性能：復合后電導率〉1mS/cm膜厚度20-40um可調 |
||
|
中科固能 |
硫化物 |
量產：在建百噸級產線長期規(guī)劃萬噸級 |
|
|
三祥新材 |
LLZOLLZTOLALZO |
性能：表現出了良好的電化學性能，具有可靠的安全性和低成本優(yōu)勢商業(yè)化：已向部分企業(yè)送樣，并達到使用要求 |
|
|
上海洗霸 |
LLZTO+PAN |
性能：有效均勻鋰沉積，實現鋰金屬電池在2C下穩(wěn)定循環(huán)1000次，容量保持81%。 |
|
|
贛鋒鋰業(yè) |
硫化物：FL-LGPSFL-LPSCFL-LPS314FL-LPS7311氧化物：NASICONGarnet |
性能：離子電導率水平達到目前行業(yè)最高等級量產：達到行業(yè)領軍水平。 |
|
|
寶麗迪 |
COFs共價有機材料 |
量產：目前已實現COFs產品量產商業(yè)化：正在做相關領域的驗證及推廣 |
|
|
藍固新能源 |
LLTOLLZOLATP |
量產：具備年產56500噸各類電解質材料的綜合產能 |
|
|
當升科技 |
氧化物：LATP硫化物、聚合物 |
商業(yè)化：已與贛鋒鋰電、衛(wèi)藍新能源、清陶、輝能等固態(tài)電池客戶建立了緊密戰(zhàn)略合作關系，相關固態(tài)鋰電產品已實現批量出貨。 |
|
|
廈鎢新能 |
氧化物：LLZOLATP鹵化物和硫化物 |
性能：通過結構改善，成功開發(fā)出第二代低殘堿、高比表的鋰鑭鋯氧LLZO量產：鹵化物和硫化物均實現初期量產 |
|
|
奧克股份 |
PEO聚環(huán)氧乙烷 |
尚處于應用開發(fā)階段 |
|
|
恩捷股份 |
硫化物：LPSC |
性能：離子電導率超10mS/cm，有效提高電池性能量產：已完成實驗室技術定型，可以小批量制備8cm*10cm超薄獨立支撐電解質膜片。湖南恩捷固態(tài)用高純硫化鋰產品已完成小試噸級年產能建設和運行，并搭建完成百噸級硫化鋰中試生產線，處于送樣階 |
|
|
貝特瑞 |
納米無機固態(tài)電解質：SSE聚合物：BEP氧化物：BEO、LATP硫化物：BSS |
量產：LATP已開始噸級出貨，實現了商業(yè)化生產。 |
|
|
容百科技 |
硫化物、氧化物、鹵化物 |
量產：硫化鋰中試線于今年完成，從2025年開始推進批量生產體系建設。 |
|
|
璞泰來 |
LATPLLZO |
性能：離子電導率達到10-3s/cm，粒度可控量產：在四川基地建成了年產200噸固態(tài)電解質中試產線 |
|
|
添加劑 |
瑞泰新材 |
LiTFSILiDFOBLiCF3S03 |
量產：產能共計487.5噸 |
|
多氟多 |
LiPF6LiFSINaPF6 |
量產：今年計劃建成2000噸產能，預計出貨千噸左右 |
|
|
華盛鋰電 |
LiFSILiDFOB |
量產：已形成小批量量產或技術儲備商業(yè)化：新型鋰鹽產品的推廣能夠與公司現有傳統(tǒng)添加劑產生協(xié)同效應 |
|
|
上游材料 |
東方鋯業(yè) |
高純超細二氧化鋯產品 |
性能：預計可應用于固態(tài)電池中的LLZO、LLZTO等電解質商業(yè)化：目前處于提供樣品供固態(tài)電池材料廠家研發(fā)階段量產：年產能約為1500噸 |
|
凱盛新材 |
LIFSI |
商業(yè)化：已向下游潛在客戶送樣，質量取得好評量產：公司10000噸/年LiFSI項目目前尚處于建設期 |
|
|
設備 |
利元亨 |
干法電極核心裝備具備生產固態(tài)電池整線裝備研發(fā)與制造能力 |
2021年12月，利元享與清陶能源簽訂了4份涵蓋從制片段到化成分容檢測段的固態(tài)電池產線設備購銷合同。從2023年年中開始，交付給清陶能源的產線已進入量產狀態(tài)。目前，公司與廣汽埃安建立了戰(zhàn)略合作關系并共建聯合創(chuàng)新實驗室。 |
資料來源：觀研天下數據中心整理
在全固態(tài)電池實現規(guī)?；慨a之前，半固態(tài)電池的漸進式路線將率先走向商業(yè)化。由于短期內材料與成本依然較高，預計車規(guī)領域一些高端或特定需求的電動車型會接受一定溢價，搭載（半）固態(tài)電池，到 2030 年動力電池中固態(tài)電池滲透率達到 10%，其中主要為半固態(tài)電池；而在消費電子、航空航天等領域，下游市場對價格的敏感度較低，能夠包容較高的新技術溢價，因此預計固態(tài)電池的滲透率提升將快于車用市場，2030 年固態(tài)電池滲透率達到 20%，其中全固態(tài)電池滲透率為10%。因此，預計 2030 年全球固態(tài)電池出貨量將達到 396GWh，其中全固態(tài)電池出貨量超85GWh。
全球固態(tài)電池出貨量預測（單位：GWh）
| / |
2023 |
2024E |
2025E |
2026E |
2027E |
2028E |
2029E |
2030E |
|
動力電池出貨量 |
865 |
1202 |
1574 |
2078 |
2521 |
2943 |
3361 |
3738 |
|
固態(tài)電池滲透率 |
0.1% |
0.7% |
1.5% |
2.5% |
4.1% |
6.5% |
8.0% |
10.0% |
|
固態(tài)電池出貨量 |
0.8 |
8.5 |
23.6 |
52.0 |
103.4 |
191.3 |
268.9 |
373.8 |
|
yoy |
- |
963% |
178% |
120% |
99% |
85% |
41% |
39% |
|
其中：半固態(tài) |
0.8 |
8.5 |
23.6 |
52.0 |
100.8 |
176.6 |
235.3 |
299.1 |
|
全固態(tài) |
- | - | - | - |
2.5 |
14.7 |
33.6 |
74.8 |
|
3C+小動力 |
113 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
110 |
|
固態(tài)電池滲透率 |
0.5% |
1.0% |
2.0% |
4.0% |
10.0% |
15.0% |
18.0% |
20.0% |
|
固態(tài)電池出貨量 |
0.6 |
1.1 |
2.2 |
4.4 |
7.7 |
11.0 |
16.5 |
22.0 |
|
yoy |
- |
94% |
100% |
100% |
75% |
43% |
50% |
33% |
|
其中：半固態(tài) |
0.6 |
1.1 |
2.2 |
4.4 |
6.6 |
8.8 |
11.0 |
11.0 |
|
全固態(tài) |
- | - | - | - |
1.1 |
2.2 |
5.5 |
11.0 |
|
固態(tài)電池出貨量預測 |
1.4 |
9.6 |
25.8 |
56.4 |
111.1 |
202.3 |
285.4 |
395.8 |
|
yoy |
- |
603% |
169% |
118% |
97% |
82% |
41% |
39% |
|
其中：半固態(tài) |
1.4 |
9.6 |
25.8 |
56.4 |
107.4 |
185.4 |
246.3 |
310.1 |
資料來源：觀研天下數據中心整理(zppeng)
【版權提示】觀研報告網倡導尊重與保護知識產權。未經許可，任何人不得復制、轉載、或以其他方式使用本網站的內容。如發(fā)現本站文章存在版權問題，煩請?zhí)峁┌鏅嘁蓡枴⑸矸葑C明、版權證明、聯系方式等發(fā)郵件至kf@chinabaogao.com，我們將及時溝通與處理。
