固态电池行业研究：技术趋势明确，产业化大幕开启.pdf

上传者：老王
时间：2023/07/19
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固态电池行业研究：技术趋势明确，产业化大幕开启。性能要求提升，锂电池技术迎来代际升级：全球新能源汽车销量的迅速增长大幅度提升了对于锂离子电池的需求量。随着消费者对于新能源汽车续航里程和安全性等方面要求的不断提升，对于高能量密度和高安全性锂离子电池的需求也日益迫切。在现有材料和结构体系下液态锂离子电池能量密度提升遭遇瓶颈，固态电池使用的固态电解质不易燃、耐高温、无腐蚀，有望改善锂离子电池本征安全性。此外，固态电池可使用电压范围更宽、比容量更高的正、负极材料，从而获得更高的能量密度，有望成为下一代电池体系技术升级方向。

固态电池对现有正负极材料体系冲击较小，新型高性能正负极材料应用有望逐步扩大：固态电池和液态锂离子电池的充放电原理均基于“摇椅电池”，工作原理无变化，性能参数具有一定的可比性。固态电池对现有液态电池材料体系有着较好的兼容性，因此，固态电池短期预计将继续沿用现有正、负极材料体系。长期来看，得益于固态电解质更宽的电压窗口、更好的机械性能，高电压正极和新型硅基、锂金属负极在固态电池中的使用有望逐步扩大。

固态电解质是产业化关键，多种路线百花齐放：固态电解质是固态电池中最为关键的部件，其技术路线可分为聚合物、氧化物、有机-无机复合、硫化物等。聚合物固态电解质发展较早，已在部分领域实现应用，但其在室温下离子电导率低，升温后离子电导率提升但存在消耗能量和增加成本的问题；氧化物固态电解质综合性能好，制约其发展的重要因素是电解质和电极之间界面阻抗较大，界面反应造成电池容量衰减；硫化物固态电解质与锂电极的界面稳定性较差，但由于离子电导率极高、电化学稳定窗口较宽，受到了众多企业的青睐，尤其是日韩企业投入了大量资金进行研究。有机-无机复合电解质结合聚合物和无机电解质的优点，近几年在性能研究方面取得了较大的进步，产业化进展较快。

政策引导+企业积极布局，固态电池商业化提速：多个国家明确固态电池发展目标和产业技术规划，相关规划逐渐落地。全固态电池产业化尚需时日，半固态电池将是由液态电池向全固态电池过渡的中间方案，目前已有大量车企宣布了半固态电池的预计搭载时间，2023 年或将是半固态电池装车元年，至 2025 年期间半固态电池产业化浪潮将逐步开启。