固態(tài)電池成為新能源行業(yè)的“新風(fēng)口”。

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和新能源汽車市場的快速增長，市場對高性能、高安全性電池的需求日益增加。固態(tài)電池理論上具備更高的能量密度、更好的熱穩(wěn)定性、更長的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，成為未來大容量電池的發(fā)展方向。

近期，國內(nèi)外頭部企業(yè)不斷推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用，行業(yè)有望再迎催化。11月14日，“飛行汽車第一股”億航智能宣布，適用于億航EH216-S的高能量固態(tài)電池取得重大技術(shù)突破，搭載固態(tài)電池的飛行汽車（eVTOL）成功不間斷飛行了近50分鐘，續(xù)航時間提升了60%至90%。

11月18日，全球首條GWh級新型固態(tài)電池生產(chǎn)線正式落戶安徽蕪湖。根據(jù)《安徽日報》報道，該生產(chǎn)線規(guī)劃了5GWh固態(tài)新一代電池研發(fā)中心和高集成自動化生產(chǎn)線，此次落地的首條生產(chǎn)線設(shè)計產(chǎn)能1.25GWh。

政策方面，國家也在積極鼓勵固態(tài)電池研發(fā)。2024年6月，工信部發(fā)布的《2024年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》明確提出，圍繞固態(tài)電池、電動汽車換電、車用人工智能等新領(lǐng)域，前瞻研究相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)子體系，支撐新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式創(chuàng)新發(fā)展。同時，以低空經(jīng)濟(jì)為首的新賽道也為固態(tài)電池打開了成長空間。

根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，2024年1-6月，半固態(tài)電池裝車量達(dá)2.2GWh，已初具規(guī)模。據(jù)國盛證券預(yù)測，2025年全球固態(tài)電池需求量為17.3GWh，到2030年全球固態(tài)電池需求量有望超過200GWh的市場規(guī)模，2025年至2030年年復(fù)合增長率達(dá)65.8%。

億歐智庫發(fā)布《2024中國全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)研究報告》表示，全固態(tài)電池因其卓越的安全性、高能量密度和長循環(huán)壽命等特性，成為能源存儲和動力電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這種電池技術(shù)不僅對電動汽車行業(yè)的未來至關(guān)重要，也是推動能源革命和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

億歐智庫預(yù)測，全固態(tài)電池將迎來量產(chǎn)元年，技術(shù)突破和成本降低將加速全固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程，預(yù)計2026年及之后有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，2030年中國全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)1040億元。

招商證券認(rèn)為，目前傳統(tǒng)液態(tài)鋰電技術(shù)迭代已達(dá)瓶頸，而固態(tài)電池在兼顧高能量密度和本征安全性兩方面具有顯著優(yōu)勢，有望成為未來電池技術(shù)的重要發(fā)展方向，為相關(guān)企業(yè)帶來巨大的市場機(jī)遇。固態(tài)電池作為一項革命性的技術(shù)，被眾多車企與能源企業(yè)視為未來相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生變革的核心；率先在固態(tài)電池領(lǐng)域取得突破的企業(yè)，勢必將改變現(xiàn)有的市場發(fā)展格局，成為能引領(lǐng)新能源汽車行業(yè)未來發(fā)展的新巨頭。

下一代鋰電技術(shù)

全球電動化快速發(fā)展，鋰離子電池憑借高能量密度、長循環(huán)壽命等優(yōu)勢成為消費(fèi)電子、新能源汽車、儲能等諸多下游行業(yè)主要供能載體，支撐全球電動化進(jìn)程。但與此同時，液態(tài)電池仍然存在著一些問題制約其未來的發(fā)展與應(yīng)用。

一是安全問題，液態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)中的電解液和隔膜可能引發(fā)安全性問題；二是能量密度問題，目前液態(tài)鋰電池的能量密度天花板是300Wh/kg。

表 液態(tài)電池和固態(tài)電池對比

固態(tài)電池作為能夠大幅提升鋰電池能量密度，提升電池安全性的下一代電池核心技術(shù)，受到新能源汽車與鋰電池行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注。

固態(tài)電池相比傳統(tǒng)鋰電池，采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液體電解液提供離子傳導(dǎo)路徑，降低漏液短路風(fēng)險，提升電池安全性，同時固態(tài)電解質(zhì)可以承受更高電壓、電流，打開鋰電池能量密度天花板，成為全面提升鋰電池性能的必然選擇。

根據(jù)慧博投研的總結(jié)，固態(tài)電池相較液態(tài)鋰離子電池主要有兩大核心優(yōu)勢，即，高安全性和高能量密度。

固態(tài)電池核心優(yōu)勢之一為其具有高安全性，主要由于其以熱穩(wěn)定性強(qiáng)、不易燃的固態(tài)電解質(zhì)，替代易燃的液態(tài)電解液，大幅降低電池自燃、爆炸風(fēng)險。此外，固態(tài)電解質(zhì)具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，能更好地抵抗電池內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力，防止鋰枝晶穿透隔膜導(dǎo)致短路。同時，其化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不易與電極材料發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步增加電池穩(wěn)定性。因此，機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用三大鋰電池?zé)崾Э刂饕梢颍诠虘B(tài)電池的應(yīng)用下均得到良好的解決，固態(tài)電池安全性較液態(tài)電池大幅提升。

固態(tài)電池另一大核心優(yōu)勢為能量密度大幅提升。當(dāng)前，液態(tài)鋰電池能量密度已經(jīng)逐漸逼近上限（350Wh/kg），而固態(tài)電池可以輕松實(shí)現(xiàn)350Wh/kg-400Wh/kg的能量密度。據(jù)介紹，從材料和性能組合考慮，固態(tài)電池的能量密度極限可以達(dá)到1000Wh/L左右，換算成重量能量密度大約為500Wh/kg?？梢云ヅ涓吣苷龢O和鋰金屬負(fù)極更是全固態(tài)電池提升能量密度的獨(dú)有優(yōu)勢。

固態(tài)電池提升能量密度主要通過：一是以固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)與隔膜，減少電池內(nèi)部非活性材料，增加有效儲能空間；二是固態(tài)電解質(zhì)不易燃，不揮發(fā)，也不易引起電池內(nèi)部短路，使電池可以承受更高電壓，使用更廣泛的電極材料，如金屬鋰負(fù)極、富鋰錳基等，同時提升正負(fù)極材料比容量及電壓平臺，進(jìn)而提升能量密度；三是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由于沒有液態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計可以更緊湊，減少電池組件之間的空間，從而提高體積能量密度。

除高安全性及能量密度，固態(tài)電池具有更好的低溫性能。液態(tài)電池在低溫下，由于電解液粘度增加，鋰離子電導(dǎo)率降低，電池內(nèi)阻上升，容量損失較大，甚至可能因電解液凝固導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作。固態(tài)電池由于使用固態(tài)電解質(zhì)，避免了液態(tài)電解質(zhì)的這些問題，根據(jù)相關(guān)研究資料，聚合物固態(tài)電池在-20℃的表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于液態(tài)電池，且在-50℃條件下仍能正常工作。

根據(jù)山西證券研報，全固態(tài)電池量產(chǎn)仍面對挑戰(zhàn)，半固態(tài)電池率先產(chǎn)業(yè)化。如大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴(kuò)散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數(shù)量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等。而半固態(tài)電池安全性、倍率性能介于液態(tài)和全固態(tài)之間，相比于全固態(tài)電池，半固態(tài)可以兼容現(xiàn)有液態(tài)電池工藝設(shè)備和材料，許多企業(yè)選擇從液態(tài)到半固態(tài)再到全固態(tài)的漸進(jìn)式發(fā)展路線。未來隨著材料體系創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新持續(xù)降本、設(shè)備創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，鋰電池將逐步邁入全固態(tài)。

受益于固態(tài)電池的高能量密度，其有望在高端長續(xù)航車型率先使用，目前半固態(tài)電池已在多車型配套。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2024年1-6月，半固態(tài)電池裝車量達(dá)2.2GWh，月度裝機(jī)量逐步提升，當(dāng)前已初具規(guī)模。

技術(shù)發(fā)展方向

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與液態(tài)鋰電池大致相似，也包括上游資源端、中游制造端和下游應(yīng)用端，兩者主要的區(qū)別在于中游材料端負(fù)極材料和電解質(zhì)的不同，在正極材料方面基本一致。未來隨著半固態(tài)電池逐步發(fā)展至全固態(tài)電池，隔膜也將被替代。同液態(tài)電池類似，固態(tài)電池整體成本主要由電池材料成本及電池生產(chǎn)成本構(gòu)成，其中材料成本占據(jù)了較大占比。材料成本包括正極、負(fù)極材料、電解質(zhì)、集流體、結(jié)構(gòu)件等組成。

其中，固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心部件，也是固態(tài)電池中變化最大的環(huán)節(jié)。固態(tài)電解質(zhì)在固態(tài)電池中起到鋰離子傳輸?shù)茸饔?，是固態(tài)電池中的核心部件，其性能也很大程度上決定了固態(tài)電池的各項性能參數(shù)，如電池的功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命等。

圖1 半固態(tài)到全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化趨勢

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固態(tài)電解質(zhì)根據(jù)材料類型不同，大致可以分為聚合物、氧化物、硫化物三類固態(tài)電解質(zhì)，其性能各有優(yōu)劣。目前全球固態(tài)電池企業(yè)都在不同的電解質(zhì)體系上進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，其中日韓和歐美等海外企業(yè)更傾向于硫化物技術(shù)路線，致力于全固態(tài)電池的開發(fā)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對緩慢；而國內(nèi)企業(yè)多數(shù)選擇氧化物技術(shù)路線，研發(fā)的產(chǎn)品多為半固態(tài)電池。

復(fù)合電解質(zhì)同時具備聚合物和氧化物電解質(zhì)優(yōu)勢，得到產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)關(guān)注，相關(guān)企業(yè)積極布局。據(jù)上汽集團(tuán)“向新十年上汽集團(tuán)新能源技術(shù)發(fā)布會”介紹，江蘇清陶能源電解質(zhì)采用有機(jī)和無機(jī)復(fù)合路線，能夠?qū)崿F(xiàn)降本和提升離子電導(dǎo)率；據(jù)起點(diǎn)鋰電報道，北京衛(wèi)藍(lán)新能源采用氧化物+聚合物固態(tài)電解質(zhì)路線，半固態(tài)電池采用原位固態(tài)化技術(shù)改善正負(fù)極界面性能。值得一提的是，上汽集團(tuán)在2024年5月24日舉辦的新能源技術(shù)發(fā)布會上表示，上汽全固態(tài)電池基于聚合物-無機(jī)物復(fù)合電解質(zhì)技術(shù)路線，將于2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。該全固態(tài)電池能量密度超過400Wh/kg，體積能量密度超過820Wh/L，電池容量能超過75Ah。2027年，搭載全固態(tài)電池的智己新車將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并正式交付用戶；后續(xù)全固態(tài)電池能量密度有望進(jìn)一步提升至500Wh/kg。

硫化物電解質(zhì)相比于氧化物和聚合物電解質(zhì)具有更高的導(dǎo)離子率，室溫下可達(dá)到10-3S/cm，是理想的固態(tài)電池電解質(zhì)材料，依然是全固態(tài)電池技術(shù)首選。

硫化物電解質(zhì)受到國內(nèi)和國外眾多生產(chǎn)和研發(fā)機(jī)構(gòu)關(guān)注。國內(nèi)方面，據(jù)寧德時代首席科學(xué)家吳凱近期透露，寧德時代2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池機(jī)會很大，硫化物路線進(jìn)展較快，并已建立10Ah級全固態(tài)電池驗證平臺。廣汽集團(tuán)2024年4月發(fā)布了能量密度達(dá)400Wh/kg以上的全固態(tài)電池，計劃于2026年首先搭載于昊鉑車型。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，廣汽采用了硫化物電解質(zhì)。國外方面，豐田汽車于2023年宣布，爭取2027-2028年使全固態(tài)電池進(jìn)入實(shí)用化階段，亦采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)。此外，松下、本田、三星、寶馬等不少企業(yè)也都選擇硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線。

正極材料方面，當(dāng)前應(yīng)用于液態(tài)鋰離子電池的正極材料可用于全固態(tài)鋰電池，如市場主流的磷酸鐵鋰等正極體系。全固態(tài)電池正極一般采用復(fù)合電極，除了電極活性物質(zhì)外還包括固態(tài)電解質(zhì)和導(dǎo)電劑，在電極中起到傳輸離子和電子的用途。鈷酸鋰、錳酸鋰等氧化物正極在全固態(tài)電池中應(yīng)用較為普遍。

除了氧化物正極，硫化物正極也是全固態(tài)電池正極材料一個重要組成部分，這類材料普遍具有高的理論比容量，比氧化物正極高出幾倍甚至一個數(shù)量級，與導(dǎo)電性良好的硫化物固態(tài)電解質(zhì)匹配時，由于化學(xué)勢相近，不會造成嚴(yán)重的空間電荷層效應(yīng)，得到的全固態(tài)電池有望實(shí)現(xiàn)高容量和長壽命的實(shí)周要求。然而，硫化物正極與電解質(zhì)的固-固界面仍存在接觸不良、阻抗高、無法充放電等問題。

在固態(tài)電池的眾多正極材料中，高鎳三元正極材料因具有比容量高、成本較低等優(yōu)勢，而被認(rèn)為是未來的發(fā)展方向。

負(fù)極材料方面，興業(yè)證券表示，固態(tài)電池負(fù)極材料中鋰金屬負(fù)極性能最優(yōu)。目前，固態(tài)電池負(fù)極材料主要分為金屬鋰負(fù)極、碳族負(fù)極和氧化物負(fù)極三大類。碳族負(fù)極是目前應(yīng)用于鋰離子電池的主要負(fù)極材料，金屬鋰負(fù)極被認(rèn)為是鋰離子電池負(fù)極材料的最終目標(biāo)。

金屬鋰是全固態(tài)電池最重要的負(fù)極材料，具有容量高（理論容量高達(dá)3860mAh/g）和電位低的優(yōu)點(diǎn)，是負(fù)極材料的最終形態(tài)。但鋰在循環(huán)過程會產(chǎn)生鋰枝晶，有短路等安全隱患；化學(xué)穩(wěn)定性差，易與空氣中的氧和水分等發(fā)生反應(yīng)，給鋰金屬的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用造成困難。

圖2 半固態(tài)電池裝車量（MWh）

碳族負(fù)極材料以石墨材料為代表，電壓平臺高、充放電效率高，具有的層狀結(jié)構(gòu)利于鋰離子的脫嵌過程，但石墨材料理論容量僅372mAh/g，限制了碳材料的應(yīng)用。碳族材料除碳基材料外，還包括錫基和硅基材料。錫基材料理論容量為994mAh/g，是石墨材料的兩倍多，但錫基材料循環(huán)性能差、可逆容量低等問題對其商業(yè)化應(yīng)用造成了直接影響。硅基材料導(dǎo)電率高，穩(wěn)定性好，能量密度可達(dá)4200mAh/g，是一類前景較好的材料。但硅基材料的制備工藝復(fù)雜，充放電過程中由于鋰離子的反復(fù)嵌入脫出導(dǎo)致材料形變較大，目前工業(yè)上主要通過與石墨復(fù)合制備硅碳負(fù)極材料來解決。

鋰金屬負(fù)極的使用可以進(jìn)一步提升固態(tài)電池能量密度，鋰金屬負(fù)極同樣面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。鋰金屬負(fù)極面臨的最難解決的調(diào)整是金屬鋰與液體電解質(zhì)的副反應(yīng)，金屬鋰表面直接接觸電解液就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成表面不均勻的固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），在充放電過程中金屬鋰會發(fā)生溶解和沉積，導(dǎo)致初始與其表面接觸較好的SEI在這一過程中逐漸脫落或物理接觸變差，這與鋰離子電池的碳等類型的負(fù)極表面可以生長穩(wěn)定的SEI膜有顯著區(qū)別。另一個挑戰(zhàn)是鋰枝晶和孔洞的不均勻形成，這與鋰表面化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)的不均勻、電流密度的不均勻及界面處存在可自由生長的分布不均的空間有關(guān)。

中國、日韓、歐洲和美國在固態(tài)電池技術(shù)方面具有較強(qiáng)的研發(fā)能力和自主創(chuàng)新能力，并且現(xiàn)在是該領(lǐng)域的主要研發(fā)國家。在技術(shù)方向上，日韓起步最早并選擇了硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線；歐美選擇氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線居多，且均在直接開發(fā)鋰金屬負(fù)極應(yīng)用；中國三種固態(tài)電解質(zhì)路線均有布局，在開發(fā)全固態(tài)電池的同時也在大力發(fā)展對現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)更友好的半固態(tài)電池。

除了各國當(dāng)前在科研方面取得的顯著進(jìn)展以外，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速也與相關(guān)政策和計劃有著深刻的關(guān)系。

政策積極引導(dǎo)發(fā)展

固態(tài)電池作為下一代鋰電池技術(shù)，受到了全球主要國家和地區(qū)的高度重視，尤其是在中國、美國、歐盟、日本和韓國等國，政府通過多項政策和資金支持，積極推動固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

如，美國政府通過多個計劃支持固態(tài)電池的研發(fā)。2016年7月，美國發(fā)布了Battery 500計劃，由美國西北太平洋國家實(shí)驗室領(lǐng)銜，聯(lián)合大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界共同攻關(guān)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電芯能量密度達(dá)到500Wh/kg，循環(huán)壽命為1000次。2021年1月，美國能源部宣布資助800萬美元用于聚合物電解質(zhì)制造工藝研究項目，目標(biāo)是降低聚合物電解質(zhì)的成本并實(shí)現(xiàn)超大容量車用固態(tài)電池的第三方生產(chǎn)資質(zhì)。美國的《鋰電池2021-2030年國家藍(lán)圖》中也明確提出要加大固態(tài)鋰電池方面的研發(fā)布局，加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

圖3 2023全球各國固態(tài)電池和固態(tài)電解質(zhì)相關(guān)技術(shù)文章發(fā)表占比

圖4 2023全球各國固態(tài)電池和固態(tài)電解質(zhì)相關(guān)專利發(fā)表占比

中國在固態(tài)電池領(lǐng)域的支持尤為顯著，不僅發(fā)布時間較早，而且在推動固態(tài)電池等先進(jìn)技術(shù)發(fā)展方面態(tài)度明確，為未來電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向提供了強(qiáng)有力的指引。

2017年2月，工信部發(fā)布的《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》中提出，積極推進(jìn)固態(tài)電池等新體系電池的研究和工程化開發(fā)，2020年單體電池比能量達(dá)到400Wh/kg以上，2025年達(dá)到500Wh/kg。2020年10月，國務(wù)院發(fā)布了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，明確指出“加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”，并將固態(tài)電池研發(fā)上升至國家層面。2023年，工信部等六部門發(fā)布了《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出“加快研發(fā)固態(tài)電池、鈉離子電池、氫儲能/燃料電池等新型電池”，進(jìn)一步推動固態(tài)電池的發(fā)展。

2024年2月，國家自然科學(xué)基金委員會發(fā)布了《關(guān)于發(fā)布超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計劃2024年度項目指南的通告》，旨在鼓勵開發(fā)基于豐產(chǎn)元素的高比能電池新材料，支持長壽命高安全的固態(tài)電池。同月，工信部引發(fā)的《鋰電池行業(yè)規(guī)范條件（2024年本）》中提出，固態(tài)單體電池能量密度≥300Wh/kg，電池組能量密度≥260Wh/kg，循環(huán)壽命≥1000次且容量保持率≥80%。2024年6月，工信部印發(fā)的《2024年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》中也明確提出“圍繞固態(tài)電池、電動汽車換電、車用人工智能等新領(lǐng)域，前瞻研究相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)子體系，支撐新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式創(chuàng)新發(fā)展?！?/p>

據(jù)報道，2024年中國計劃投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，鼓勵企業(yè)研發(fā)全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)，包括寧德時代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍(lán)新能源和吉利共6家企業(yè)獲得政府基礎(chǔ)研發(fā)資金支持。

此外，《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出要建設(shè)具有全球競爭力的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈，突破高安全性、長壽命、高能量密度等鋰離子電池技術(shù)瓶頸，固態(tài)電池是其中的重點(diǎn)方向之一。在另一份文件中也提到，2025年動力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到400Wh/kg，2030年達(dá)到500Wh/kg，固態(tài)電池被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在各國政府的政策扶持之下，固態(tài)電池和固態(tài)電解質(zhì)正成為研發(fā)焦點(diǎn)，全球范圍內(nèi)相關(guān)技術(shù)論文與專利層出不窮，實(shí)驗室到量產(chǎn)的轉(zhuǎn)化進(jìn)程正在逐步加速。其中，中國在固態(tài)電池領(lǐng)域的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，近年來在技術(shù)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)技術(shù)文章和專利數(shù)量超越歐美、日韓等傳統(tǒng)強(qiáng)國，展現(xiàn)強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)實(shí)力。

根據(jù)慧博投研的統(tǒng)計，在固態(tài)電池領(lǐng)域文章發(fā)表數(shù)量和比例方面，中國、美國、日本、德國和韓國排名前五，分別占35.5%、16.1%、10.2%、7.5%和6.3%，中國目前在處于領(lǐng)先地位。此外，專利申請數(shù)量和比例顯示，中國（39.5%）、日本（21.4%）、美國（14.8%）、韓國（5.7%）和德國（2.6%）排名前五。

固態(tài)電池應(yīng)用空間廣闊

固態(tài)電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，影響著諸多領(lǐng)域，在電動汽車、移動設(shè)備、能源存儲、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用與日俱進(jìn)。億歐智庫認(rèn)為，固態(tài)電池的落地場景遵循從特殊場景到一般場景、從單一場景到多元場景的拓展路徑。

其中，固態(tài)電池在新能源汽車領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。2024年，各大車企持續(xù)發(fā)布新能源產(chǎn)品，新能源汽車市場有望維持高速發(fā)展，也給固態(tài)電池帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。

中國：新能源車降價明顯，下游有望需求超預(yù)期。2024年2月19日，比亞迪發(fā)布秦PLUS和驅(qū)逐艦05榮耀版，驅(qū)逐艦05榮耀版售價區(qū)間為7.98萬-12.88萬元，秦PLUS榮耀版DM-i車型售價7.98萬-12.58萬元，EV版車型售價10.98-13.98萬元，號稱“售價也比同等級油車便宜”，展開了對燃油車份額搶奪。小鵬、特斯拉和零跑跟隨降價，這輪車企普遍降價有望吸引潛在消費(fèi)者，刺激銷量上漲。預(yù)計2024年國內(nèi)新能源車銷量超過1196萬輛，同比增長28%。

歐洲：2024年歐洲各國政策基本延續(xù)，為當(dāng)下全球補(bǔ)貼力度最大地區(qū)，短期來看受宏觀經(jīng)濟(jì)、原材料供應(yīng)影響，市場面臨考驗，但車企已積極協(xié)調(diào)布局，推出多款平價車型，歐洲市場有望繼續(xù)維持高速增長，預(yù)計2024年銷量約306萬輛，同比增長5%。

美國：當(dāng)下美國正邁入新車型周期，多款純電車型將于近兩年上市，皮卡電動化亦將帶來巨大市場空間，疊加特斯拉奧斯汀超級工廠投產(chǎn)及弗里蒙特工廠產(chǎn)能爬升，供給端持續(xù)發(fā)力。政策端雖然短期受阻，但在能源價格上升背景下電動化趨勢確定，在供需兩端持續(xù)發(fā)力下美國市場將實(shí)現(xiàn)快速增長，預(yù)計2024年銷量約177萬輛，同比增長20%。

其他地區(qū)：2023年日韓新能源車市場增長迅速，同時中亞和南美地區(qū)開啟電動化。預(yù)計在日韓、中亞和南美市場的推動下，2024年全球其他地區(qū)新能源車銷量有望達(dá)130萬輛，同比增長80%。

在全球三大市場同步發(fā)力的背景下，新能源車高增長趨勢確定。興業(yè)證券預(yù)計，2024年全球新能源車銷量將超1700萬輛，2025年超2100萬輛。在新能源車市場高景氣度的背景下，動力電池裝機(jī)需求同步上升，預(yù)計2024年全球動力電池需求將達(dá)930GWh，到2025年將超1100GWh，正式邁入TWh時代。

低空經(jīng)濟(jì)則打開了固態(tài)電池需求的新空間。作為中國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)服務(wù)消費(fèi)高質(zhì)量發(fā)展的意見》中，鼓勵郵輪游艇、房車露營、低空飛行等新業(yè)態(tài)發(fā)展。2024年，“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長引擎”被寫入政府工作報告。

低空經(jīng)濟(jì)相較于傳統(tǒng)通用航空，活動主體從傳統(tǒng)的有人駕駛航空器拓展至無人駕駛航空器，經(jīng)濟(jì)活動的區(qū)域從傳統(tǒng)的中、高空發(fā)展為低空，從偏遠(yuǎn)的郊外拓展至人類活動密集的城市。

預(yù)計到2030年，全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預(yù)計在10%左右，市場規(guī)模將超過2500 億元，主要為半固態(tài)電池。

eVTOL電池能量密度和倍率性能要求更為苛刻。由于需要控制起飛重量并提升載重，為了保證飛行器續(xù)航對電池的能量密度提出了更高的要求，同時由于在起飛、懸停和降落過程中放電電流達(dá)到3C甚至以上，且懸停過程中高倍率持續(xù)時間較長，因此eVTOL相對于電動車對于電池性能提出了更高要求。

馬斯克曾在2019年表示，要實(shí)現(xiàn)電動飛機(jī)的商用，電池技術(shù)的改進(jìn)是關(guān)鍵，能量密度門檻為400Wh/kg；2021年，馬斯克再次提及電動飛機(jī)，將電池能量密度門檻對比2019年上調(diào)到450-500Wh/kg水平，這對彼時的特斯拉而言需要在254Wh/kg的基礎(chǔ)上翻倍。

根據(jù)Roland Berger預(yù)測，2030年全球運(yùn)營載人eVTOL數(shù)量有望達(dá)7000架，UAM（城市交通）市場規(guī)模有望達(dá)20億美元，2050年全球運(yùn)營載人eVTOL數(shù)量有望達(dá)16萬架（2030-2050CAGR為85%）。

2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，《2022-2027年中國固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及投資風(fēng)險研究報告》顯示，2023年全球固態(tài)電池出貨量約為1GWh，主要為半固態(tài)電池。

研究機(jī)構(gòu)EVTank發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2024年）》指出，預(yù)計到2030年，全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預(yù)計在10%左右，市場規(guī)模將超過2500億元，主要為半固態(tài)電池。預(yù)計全固態(tài)電池大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化時間節(jié)點(diǎn)將在2030年左右。

億歐智庫表示，2026-2028年是不同技術(shù)路線全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的關(guān)鍵階段，其中硫化物路線有望在2026年率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2029年之后，隨著全固態(tài)電池價格下降，有望替代半固態(tài)電池，氧化物和聚合物路線有望替代成本更高的硫化物全固態(tài)電池。預(yù)期2030年中國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模超1800億元，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模超1000億元。

圖5 機(jī)構(gòu)預(yù)測2030年固態(tài)電池全球出貨614GWh

圖6 機(jī)構(gòu)預(yù)測2030年中國固態(tài)電池市場規(guī)模200億元

山西證券認(rèn)為，固態(tài)電池成本未來有望低于液態(tài)電池。假設(shè)2030年行業(yè)實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)，屆時預(yù)計部分原材料價格有所下降，如假設(shè)正極材料鎳鈷錳酸鋰單噸消耗量和單噸價格下降，LiTFSI（雙三氟甲基磺酰亞胺鋰）單噸價格由30萬元/噸下降到15萬元/噸，LLZTO（鋰鑭鋯氧粉體）單噸價格由30萬元/噸下降到15萬元/噸，預(yù)計固態(tài)電池2030年量產(chǎn)成本低于當(dāng)前電池29%左右。根據(jù)其測算，當(dāng)前液態(tài)三元鋰電池成本為0.42元/Wh，固態(tài)電池成本為0.54元/Wh，高于三元電池；2030年固態(tài)電池成本有望達(dá)0.39元/Wh，低于當(dāng)前三元電池成本。

根據(jù)慧博投研，目前只有半固態(tài)電池在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了裝車應(yīng)用，全固態(tài)電池作為真正意義上的革命性新技術(shù)，量產(chǎn)應(yīng)用仍面臨一系列的挑戰(zhàn)。但結(jié)合近期政策層面對全固態(tài)電池研究的大力扶持、產(chǎn)業(yè)資本對固態(tài)電池企業(yè)大規(guī)模投資以及主要企業(yè)的固態(tài)電池研發(fā)和量產(chǎn)計劃來看，預(yù)計全固態(tài)電池有望于2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，電解質(zhì)路線將以硫化物為主。

在全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)之前，半固態(tài)電池的漸進(jìn)式路線將率先走向商業(yè)化。由于短期內(nèi)材料與成本依然較高，預(yù)計車規(guī)領(lǐng)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(dá)到10%，其中主要為半固態(tài)電池；而在消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域，下游市場對價格的敏感度較低，能夠包容較高的新技術(shù)溢價，預(yù)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(dá)到20%，其中全固態(tài)電池滲透率為10%。預(yù)計2030年全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)到396GWh，其中全固態(tài)電池出貨量超85GWh。

全固態(tài)電池將以硫化物為主要技術(shù)路線，假設(shè)2030年實(shí)現(xiàn)中期降本愿景，即硫化物全固態(tài)電池BOM成本降至0.85元/Wh，則對應(yīng)超700億元市場空間。并且隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)， 2030年同時有望成為全固態(tài)電池開啟降本通道的起點(diǎn)，隨著成本下降市場競爭力增強(qiáng)，全固態(tài)電池將打開更廣闊的應(yīng)用市場，滲透率加速提升。

帶來產(chǎn)業(yè)鏈新機(jī)遇

固態(tài)電池的賽道正從技術(shù)探索向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型，全產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力將成為決定電池企業(yè)排名的關(guān)鍵。當(dāng)前，從上游原材料到下游應(yīng)用場景，中國企業(yè)正逐步建立覆蓋全鏈條的生態(tài)體系。

億歐智庫認(rèn)為，電池制造商是主導(dǎo)研發(fā)、推動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的核心力量，鋰電池巨頭重點(diǎn)把控電池設(shè)立、組裝和測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。全固態(tài)電池未來應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，有望在消費(fèi)領(lǐng)域率先落地。

上游原材料中，氧化物電解需要用到的元素鋯、硫化物電解質(zhì)需要使用的元素鍺、聚合物電解質(zhì)需要使用的高分子聚合物材料，均有上市公司布局。

鋰電產(chǎn)業(yè)鏈傳統(tǒng)公司也在現(xiàn)有體系內(nèi)積極研發(fā)固態(tài)電池新材料。容百科技、當(dāng)升科技、廈鎢新能等依托自身在液態(tài)鋰電池正極材料中深厚的技術(shù)積累，積極開發(fā)適配固態(tài)電池的正極材料。

如，富臨精工在投資者互動平臺上表示，公司技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品升級與客戶技術(shù)創(chuàng)新升級趨勢及市場需求緊密結(jié)合，公司將根據(jù)市場和客戶需求，持續(xù)推進(jìn)技術(shù)迭代和產(chǎn)品升級，加大對新能源電池材料相關(guān)領(lǐng)域的前瞻性研究和投入，公司正極材料產(chǎn)品可以應(yīng)用于固態(tài)電池。

長陽科技在投資者互動平臺上表示，公司可用于固態(tài)或半固態(tài)電池用濕法隔膜，已取得行業(yè)頭部客戶小批量訂單以及腰部客戶的企業(yè)訂單。

其他各環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈公司也在積極推進(jìn)。其中，寧德時代較早開始研發(fā)固態(tài)電池，且開發(fā)投入大，目標(biāo)2027年量產(chǎn)。

寧德時代在2016年就表示在研發(fā)固態(tài)電池，之后陸續(xù)有固態(tài)電池專利申請公開。根據(jù)山西證券的研報，2023年4月19日，寧德時代率先發(fā)布高能量密度的凝聚態(tài)電池，并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，2024年年內(nèi)將具備量產(chǎn)能力。目前，寧德時代正在進(jìn)行民用電動載人飛機(jī)項目的合作開發(fā)，執(zhí)行航空級的標(biāo)準(zhǔn)與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求同時，寧德時代還將推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級應(yīng)用版本，可在2024年年內(nèi)具量產(chǎn)能力。

在2024年9月的活動中，寧德時代董事長曾毓群提到用技術(shù)和制造成熟度1-9作為評價體系，寧德時代的固態(tài)電池研發(fā)目前處于4的水平。近期媒體報道寧德時代硫化物路線固態(tài)電池已進(jìn)入20Ah樣品試制階段，產(chǎn)品研發(fā)又向前一步。在技術(shù)進(jìn)步的同時，工藝的提升、供應(yīng)鏈降本等重要工作預(yù)計也將同步進(jìn)行，寧德時代計劃在2027年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。

比亞迪也較早開始固態(tài)電池研發(fā)，2024年9月，比亞迪首席科學(xué)家廉玉波在2024世界新能源汽車大會上比亞迪已在固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究，預(yù)計固態(tài)電池的廣泛應(yīng)用需要3到5年時間。

根據(jù)山西證券研報，孚能科技在固態(tài)電池路線方面，制定了從液態(tài)電池，到半固態(tài)、固態(tài)電池的發(fā)展規(guī)劃。在半固態(tài)電池技術(shù)方面，經(jīng)孚能科技實(shí)驗室實(shí)測，已實(shí)現(xiàn)電池超5000次循環(huán)，SOH>70%，總行駛里程超160萬公里（100萬英里）。產(chǎn)業(yè)進(jìn)展方面，2022年，公司半固態(tài)電池開始投產(chǎn)，并已搭載東風(fēng)嵐圖追光和夢想家車型；2024年3月，公司與一汽解放簽約合作，率先導(dǎo)入一汽解放商用車產(chǎn)品；公司第二代半固態(tài)電池已處于送樣階段，預(yù)計2025年投產(chǎn)。

國軒高科等電池公司也發(fā)布了固態(tài)電池產(chǎn)品及路線規(guī)劃，國軒高科2024年5月發(fā)布采用全固態(tài)技術(shù)的金石電池，能量密度350Wh/kg或800Wh/L，較傳統(tǒng)主流三元鋰電池提升約40%，支持DC直流快充。

2024年8月28日，鵬輝能源發(fā)布第一代全固態(tài)電池，公司采用氧化物技術(shù)路線，固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)能量密度280Wh/kg，-20-85℃可穩(wěn)定充放電循環(huán)，循環(huán)壽命600次。產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度方面，預(yù)計2025年啟動中試研發(fā)并小規(guī)模生產(chǎn)，2026年將正式建立產(chǎn)線并批量生產(chǎn)。2025年，在材料端搭配使用更高比例硅基負(fù)極，鵬輝能源固態(tài)電池能量密度將達(dá)300Wh/kg以上。

億緯鋰能在投資者互動平臺表示，公司在固態(tài)電池領(lǐng)域已進(jìn)行技術(shù)布局，并做了相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。公司計劃于2026年取得工藝突破，推出高功率、高環(huán)境內(nèi)耐受性和絕對安全的全固態(tài)電池，主要用于混合動力領(lǐng)域；于2028年實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，推出400Wh/Kg高比能全固態(tài)電池。公司在飛行汽車、無人機(jī)等低空領(lǐng)域已有相關(guān)電池產(chǎn)品的布局和應(yīng)用。

在下游整車環(huán)節(jié)，各大車企也紛紛投入對固態(tài)電池的研發(fā)熱潮。如，上汽集團(tuán)于11月8日在上證e互動回復(fù)投資者提問時表示，全新一代固態(tài)電池計劃于2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，其能量密度超過400wh/kg、體積能量密度超過820wh/L、電池容量能夠超過75Ah。

上汽集團(tuán)官方還表示，該款固態(tài)電池在針刺以及200熱箱的場景下，能夠確保電芯不起火不爆炸，其低溫容量保持率超過90%。

據(jù)此前報道，上汽集團(tuán)在2024年5月正式發(fā)布面向“新賽道”的新一代底座技術(shù)，包括固態(tài)電池三步走戰(zhàn)略：第一階段，產(chǎn)品液含量10%，也就是目前已經(jīng)應(yīng)用于智己L6的光年電池；第二階段，產(chǎn)品液含量5%，預(yù)計2025年開始規(guī)模搭載，包括智己及其他上汽純電/混動車型；第三階段，產(chǎn)品液含量降低到0，即全固態(tài)電池，計劃2026年量產(chǎn)。

此外，在2024年8月30日開幕的成都國際車展上，上汽乘用車常務(wù)副總經(jīng)理俞經(jīng)民詳細(xì)介紹了上汽名爵的未來產(chǎn)品規(guī)劃：上汽研發(fā)的固態(tài)電池將率先應(yīng)用于MG品牌車型，預(yù)計新車將在2025年第二季度問世。

在2024奇瑞全新創(chuàng)新大會上，奇瑞汽車執(zhí)行副總經(jīng)理高新華透露，奇瑞正在研發(fā)固態(tài)電池，2026年將投入定向運(yùn)營，2027年將批量上市，屆時純電動汽車?yán)m(xù)航將突破1500公里。

海外汽車公司與電池公司也積極開發(fā)固態(tài)電池，日本豐田汽車、本田汽車等車企一直在積極推進(jìn)固態(tài)電池，福特汽車、寶馬汽車則選擇投資固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)。其中，豐田汽車表示，其目標(biāo)是在2027年至2028年期間將固態(tài)電池投入大規(guī)模生產(chǎn)；日產(chǎn)汽車表示，它計劃在2029年初推出用于電動汽車的固態(tài)電池。德國的梅賽德斯-奔馳集團(tuán)和美國電池初創(chuàng)公司Factorial在9月表示，正在合作開發(fā)固態(tài)電池，計劃在2030年之前大規(guī)模生產(chǎn)該款電池。Factorial還與斯特蘭蒂斯、現(xiàn)代和起亞等汽車制造商簽訂了聯(lián)合開發(fā)協(xié)議。