固态电池优势与技术路线介绍

固态电池产业化加速，进入“技术验证”关键节点。

固态电池具备高安全性，高能量密度的核心优势，有望大幅提升锂电池性能。 安全性：固态电池工作温度范围更宽，耐热性更好。固态电池正常工作温度范围为50℃-120℃，与普通锂电池相比具有更广泛的温度适应性。同时，由于固态电解质具 有耐高温、不可燃、绝缘性好的特性，在受热过热时，固态电池不易产生短路问题， 安全性能大大提升。 能量密度：固态电池能量密度能达到500Wh/kg以上，有望实现能量密度极限的突破。 相较于液态锂电池，固态电池能量密度极限更高。根据财经十一人数据，主流液态锂 电池的能量密度范围约为150-300Wh/kg，半固态电池约350Wh/kg左右,全固态电池可 以达到500Wh/kg以上，能量密度有望实现大幅提升。

固态电池技术研发难度大，半固体电池是过渡阶段。目前，主流厂商主要是以半固态、 准固态形式介入固态电池领域，所以固态电池技术发展采用逐步转化策略，通过“液 态-半固态-准固态-全固态电池”的发展路径，逐步向全固态电池过渡。 从材料体系的变化来分类，固态电池的技术进步路线可以从三个方向发展： （1）电解质：固态电解质替换液体电解液。通过固态电解质替换液体电解液，使得 电池内液态电解质含量逐步下降，从液态锂电池25%电解液含量向10%、5%、1%电解液 含量发展。 （2）负极材料：增加负极材料中锂含量。负极金属锂含量逐步升级，从石墨负极向 预锂化负极、富锂负极、金属锂负极发展，最终发展至全固电池的最终形态。 （2）正极材料：采用更高能量正极材料。固态电池电解质化学窗口更宽，能够兼容 硫化物/镍锰酸锂/富锂锰基等能量密度更高的正极材料。

从2026年起，固态电池有望进入量产时代。目前，固态电池已从实验室研发阶段逐步 过渡到工厂试点阶段，搭载固态电池的车型发布也日益频繁。根据各大厂商公布的计划，预计从2026年开始，固态电池市场将正式迈入量产阶段，固态电池的产业化进程 有望显著提速。国内企业方面，欣旺达、广汽、卫蓝新能源、清陶能源等企业计划在 2026-2027年实现固态电池或半固态电池量产，比亚迪及宁德时代计划于2027年实现 固态电池小批量生产。海外企业方面，三星SDI、SKOn、日产、松下、LGES等分别计 划在2027-2030年陆续实现固态电池商业化。

行业进入“技术验证期”，厂商中试线开始密集落地。随着企业持续加速布局以及政 策强力支持，固态电池行业整体加速发展，进入技术验证阶段，产业化落地节奏 持续加快。2025年以来，头部电池企业纷纷加速布局，中试线密集落地，其中， 国轩高科首条全固态中试线已贯通，亿纬锂能、清陶能源、孚能科技、中固时代 等中试线加紧建设中，有望年内投入运行，并计划2025-2026年进一步扩展生产规 模，加速推出固态电池产品。另外，材料厂商也在同步推进中试线建设和规划， 容百科技、天赐材料、恩捷股份、中科电气等布局电解质、电解质隔膜和负极材 料环节，技术持续突破，目前多个厂商已进入客户技术验证阶段，中试线建设有 望年内竣工。 整体来看，从2024-2025年，我国固态电池技术持续加速突破，当前行业已从2024 年企业发布战略计划、公布技术专利的“战略发布期”进入到2025年的中试线落 地、小批量规模生产的“技术验证期”。未来，随着行业进程加速，固态电池技术 路线有望进一步收敛，进入技术密集兑现的关键阶段，在固态电池行业布局领先， 具备技术优势的企业有望持续受益。

根据电解质不同，目前固态电池主要分为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚 合物固态电解质三大主流技术路线。 材料体系和材料特性方面：氧化物电解质综合性能好，硫化物电解质发展上限更高 (1)聚合物电解质：聚合物电解质是由聚合物基体和锂盐共同组成，基体包括聚环氧 丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF) 等。材料特性方面，聚合物安全性能好、容易制备、机械性能好。但是，聚合物电解 质离子电导率偏低，目前主要通过加入固体塑化剂、陶瓷颗粒等填料或与其他聚合物 单体共聚等方式，提高材料的力学性能、化学稳定性，以及离子电导率。 （2）氧化物电解质：氧化物电解质包括晶态和玻璃态两类。其中， NASICON型（LATP）、 钙钛矿型、石榴石型（LLZO,LLZTY）以及LiSICON型等电解质都属于晶态电解质，而 应用在薄膜电池中的LiPON型电解质属于玻璃态电解质。材料特性方面，氧化物电解质热稳定性好、电化学窗口宽，综合性能较好，是目前进展较快方向，但氧化物电解 质具有易碎、加工复杂、界面接触差、离子电导率一般等关键问题，目前主要研究方 向是通过替换元素或掺杂同种异价元素来提升电导率和稳定性。 （3）硫化物电解质：硫化物电解质包括玻璃及玻璃陶瓷态电解质和晶态电解质等。 材料体系方面，硫化物玻璃态固态电解质主要包括Li2S-P2S5体系，此类材料完全结晶 时离子电导率并不高，目前主要通过热处理、球磨加工、掺杂和改性等方式来提高其 化学稳定性和电导率；晶态电解质主要包括LGPS体系，其在室温下具有1.2×10-2 S/cm 的电导率，与液体电解液接近，电导率高，发展潜力大。但LGPS应用了稀有金属Ge， 生产成本较高。当前研究主要聚焦于通过Si\Sn替代Ge，来降低成本并提高化学稳定 性。材料特性方面，硫化物电解质离子电导率高，发展潜力大，可以通过掺杂、包覆 提高稳定性，但硫化物电解质制备成本高、稳定性差，目前主要研究方向是提高电解 质稳定性及降低生产成本。

产业化方面：氧化物技术成熟，硫化物商业化潜力大 （1）聚合物路线：起步时间较早，目前已经实现小规模量产，技术水平较成 熟，但技术上限突破难度很大。受制于电导率低、性能上限等问题，产业尚未 快速形成规模化，技术有待提升。聚合物路线目前在半固态电池中已有应用， 主要参与企业和机构集中在欧美国家。 （2）氧化物路线：各方面的性能表现较为均衡，目前技术已相对成熟，但制备 成本较高，成本优化后，将具有较好的发展潜力。目前国内众多头部固态电池 公司，如北京卫蓝、江苏清陶、台湾辉能，都是以氧化物材料为基础的固液混合技术路线为主。 （3）硫化物路线：硫化物电解质的电导率较高，性能表现最优异，商业化潜力 大，但产业化研究难度也最大，目前技术尚不成熟。硫化物体系的主要参与企 业和机构主要集中在日韩及美国，国内企业以宁德时代、比亚迪为代表。