固态电池结构、电解质路线、优势及产业化进展如何？

“三明治”结构的革命性电池技术。

1.固态电池采用“三明治”结构，固态电解质是核心技术

固态电池采用“负极-固态电解质 -正极”的三明治结构。充电时， 锂离子从正极材料中脱出，通过 固态电解质迁移至负极，同时， 电子通过外电路到达负极，锂离 子与电子在负极表面结合并嵌入 负极材料。放电时，锂离子从负 极脱出，经由固态电解质返回正 极，完成能量释放。

固态电池四大电解质路线呈现差异化技术特性与产业化进程： 1）硫化物电解质凭借超高离子电导率（>10 mS/cm，可媲美液态电解质）成为产业化先锋； 2）氧化物电解质以卓越热稳定性（>1000℃）保障本质安全，清陶能源LLZO体系已装车智己L6实现368Wh/kg能量密度（半固态）； 3）聚合物电解质依托柔韧性优势，适配消费电子场景； 4）卤化物电解质凭借空气稳定性与界面兼容性（如Li3GdCl3Br3电导率11 mS/cm）成为新兴路线，宁德时代于2025年1月3日发布，通过Zr/Hf掺杂优化卤化物固态电解质，显著提升离子电导率与界面稳定性，电导率为1.15mS/cm。 信宇人重点开发稀土替代型卤化物，实现室温离子电导率>1 mS/cm，固态电池能量密度>400Wh/kg。

2.三大主流电解质路线，硫化物为主流

性能不可替代：唯一实现液态级电导率的固态电解质（热压后离子电导率 32.2 mS/cm，液态电解质的3.2倍），满足高能量密度和宽温域需求。 成本下降路径：利用氧硫化磷锂电解质替代传统高成本硫化物，原料成本从195美元/公斤下降至14.42美元/公斤，不到其它硫化物固态电解质的8%，也远低于50美元每公斤这一商业化的要求，具有很强的成本竞争力。 国家资金倾斜：中国投入60亿鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发，其中包含硫化物电解质为主的宁德时代、比亚迪、一汽等。

3.固态电池优势：能量密度跃升

能量密度是衡量电池“单位重量或体积所能储存能量”的 指标，决定了电池体积大小和续航里程，是电池设计的核 心参数之一。通常能量密度越高越安全。 目前实验室固态电池的能量密度普遍可达400Wh/kg，而 市面主流锂离子电池约为150–250Wh/kg，相当于提升 了约1.6至2.3倍。 固态电池相比于液态电池能获得更大的能量密度有三大原 因：1、固态电池允许使用更高容量的锂金属负极，抑制结 晶从而避免短路，是能量密度跃升的核心原因；2、高电压 正极适配更高工作电压系统，提升能量输出，从而提高电 池能量密度上限；3、固态电解质为薄膜/陶瓷或复合层， 无需隔膜和液体灌装，可以更紧密堆叠极片，结构更精简， 单位体积电能输出更多； 宁德时代目前的方案能将三元锂电池的能量密度突破500 Wh/kg，目前已建成10Ah全固态电池性能验证平台，进一 步进入 20Ah 试制阶段，循环寿命为483次。自主研发硫 化物复合电解质+高镍三元正极+硅基负极技术，电芯能量 密度400Wh/kg，循环寿命超10000次，通过针刺、热箱 测试；

固态电池具有本征安全性的原因如下：1. 不可燃性：固态电解 质（特别是氧化物类）为无机材料，不含有机溶剂，本身不具 燃烧性，不易与电极反应生成可燃气体，适用于航空、军工、 高端新能源汽车等高安全性场景。2. 热稳定性强：固态电解质 在高温下仍保持结构稳定，如LLZO分解温度超600℃，大大 延缓热失控链式反应的发生。3. 电化学稳定窗口宽： 高电压 下不易发生电解质分解，有助于构建高能量密度与高安全性兼 具的系统。电解液是造成液态锂离子电池安全事故的最大推手。 锂电池的热失控主要是因内部短路或工作温度过高的原因导致 初始温度上升，导致SEI膜分解，同时电解液持续升温释放多 种可燃气体与氧气，进而出现燃烧的情况。

4.产业化节点：从试点验证到规模落地的系统进阶，2025H2/2026或是拐点，2027小规模量产

技术验证阶段：中试平台构建与验证路线明晰化

该阶段目标包括：1）验证材料体系与电芯结构兼容性；2）建立关键工艺窗口；3）推动专利布局与标准构建。随着各类材料体系（如硫化物、氧化物、卤化物）实现突破，头部企业纷纷在2023–2025年完成了从实验室样机向10Ah–20Ah级别中试平台的过渡。 宁德时代已完成全固态电芯（10Ah）循环测试平台搭建，单体能量密度突破500 Wh/kg； 赣锋锂业首款500Wh/kg级10Ah产品实现小批量量产。 中创新航：研发的“无界”全固态电池能量密度为430wh/kg，容量超50Ah，其计划于2027年实现装车。 孚能科技：正有序推进其第三代半固态及全固态电芯研发，预计2025年底量产60Ah的硫化物全固态电池，能量密度高达400Wh/kg至500Wh/kg。 比亚迪已经下线（中试）60Ah全固态电池，能量密度达400Wh/kg。

量产爬坡阶段：设备与材料体系协同突破是2025H2/2026拐点的关键因素

量产爬坡阶段，设备与材料体系的协同突破是推动固态电池产业迈入产业化拐点的核心动力，预计2025年下半年至2026年将成为关键窗口期。当前，中国企业正积极布局该阶段的关键技术与产能建设。

应用场景不断验证：低空经济与民生应用

eVTOL领域：亿航智能EH216-S机型搭配欣界能源“猎鹰”固态电池（能量密度480Wh/kg），单次不间断试点飞行达到48分10秒，适用不同飞行场景，续航时间可显著提升60%—90%，是全球首个无人驾驶载人电动垂直起降航空器（eVTOL）完成固态电池飞行测试。计划在2025年底前实现新型固态电池在EH216-S的认证和装机量产。

全固态电动自行车：北京纯锂新能源科技启动“全固态电池电动自行车换电试点项目”，借助全固态电池的本征安全性从根源上彻底消除电动自行车锂电池热失控的风险（2024年全国电动自行车火灾事故中锂电池热失控占比高达91.7%）。该全固态电池循环寿命次数超过2000次以上，电池可在85℃的温度下长期稳定工作。同时纯锂新能源全固态电池经受住了极限测试，将破开后的电池置于120℃真空干燥箱恒温静置6小时后，实测质量损失率仅0.023%（失重率≤1%即判定为全固态电池）。