硫化物固态电池优势、制约因素、技术路线与发展现状如何？

固相法细分为直接合成法、碳热还原法、机械球磨法等。

一、硫化物固态电池优势

硫元素的低电负性和大原子半径，能够形成宽锂离子传输通道，目前其室温离子电导率突破 10-2S/cm 量级，可以和液态电解质媲美，理论上在材料离子传输性能方面可替代液态电解质。 硫化物固态电解质具有较高的离子电导率，用于全固态电池的潜力更大。出色的离子电导率，意味着硫 化物全固态电池的技术上限更高，从长期来看，实现全固态电池的终极目标，采用硫化物路线的概率更 高。

二、制约硫化物固态电池发展的因素

目前制约硫化物固态电解质商业化的一大瓶颈在于成本高企。以主流的硫化物固态电解质为例，其核心 原材料主要为硫化锂、氯化锂和五硫 LPSC 化二磷，高品质的 LPSC 固态电解质粉体目前成本约合 8~10 万元/kg，里面占比最大的部分是硫化锂粉体。 而当前的硫化锂成本高企，高于商业化预期，制约了硫化物固态电解质的应用。随着未来硫化锂生产工 艺技术改良、扩大生产规模，将有效实现降本，有望加速推动硫化物固态电解质的商业化进程。

三、硫化物固态电池技术路线

1.固相法：技术相对成熟

固相法细分为直接合成法、碳热还原法、机械球磨法等。

（1）直接合成法

硫单质和金属锂在惰性条件下进行直接发生化学反应生成硫化锂。这种工艺的优势是合成路径简单，理 论上合成的产物纯度高，没有其他杂元素引入。

（2）碳热还原法

通常选用硫酸锂（Li2SO4）作为锂源，再加入碳粉作为还原剂。首先将这些原料按特定比例充分混合， 通过机械研磨等方式确保物料均匀接触，形成混合前驱体。随后将前驱体置于耐高温反应容器中，碳在 高温环境下发挥还原作用，推动锂元素与硫元素结合形成硫化锂。适合规模化生产，但能耗大、产品纯 度偏低是短板。

（3）机械球磨法

在氩气气氛保护下，将硫化硅粉末与氧化锂均匀混合后加入到球罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。 在室温条件下，使球磨罐于特定的转速连续球磨反应，提纯可获得硫化锂粉体。

2.液相法：纯度更高但规模化难度较大

（1）复分解法

将氢氧化锂等锂源混合如有机液相溶剂中，通入硫化锂控制温度进行化学反应，得到液相产品的硫化锂 沉淀，然后将有机溶液蒸馏即可获得高纯度硫化锂。

（2）直接液相法

将金属锂加入到无水乙二胺中，持续搅拌，直至金属锂完全溶解，将硫加入到无水乙二胺中，持续搅拌， 直至硫完全溶解；将两种溶液混合，反应得到硫化锂。 液相法解决了固相法中需惰性气氛保护、能耗高的问题，同时液相法制备过程中不容易发生副反应，生 成产品的纯度高、效果好。但当前液相法规模化生产批次稳定的产品难度较大，具有一定的技术壁垒。

3.气相 CVD 法：新工艺、超高纯度

气相 CVD 法合成硫化锂成品质量高。化学气相沉积法（CVD 法）本质是利用气态前驱体在基底表面通 过化学反应生成固态薄膜或粉体。当温度升高至反应温度时，反应物发生气化输运至衬底表面发生化学 反应，进而分解形成结构更接近最终产物的团簇结构，团簇结构在衬底表面连续的碰撞和扩散，在衬底 上团聚成纳米尺度的晶核。硫化锂 CVD 法的制备机理为活性锂化合物与含硫化合物反应，在高温反应 器中沉积高纯度 Li2S，适用于高纯度、高均匀度的硫化锂制备。

四、硫化物固态电池发展现状

1.全球头部车企和电池厂商纷纷加大研发投入，中国企业赶超

目前，全球头部车企和电池厂商纷纷加大研发投入，中国企业赶超进度明显。日本押注硫化物路线，研 发布局最早，技术和专利全球领先，打造车企和电池厂共同研发体系，政府资金扶持力度超 2 千亿日元 （94 亿元 RMB），力争 30 年实现全固态电池商业化，能量密度目标 500Wh/kg。 20 年起，我国首次将固态电池列入行业重点发展对象并提出加快研发和产业化进程。24 年 5 月，政府 首次投入约 60 亿元用于全固态电池研发，相关项目由政府相关部委牵头实施，经过严格筛选后，最后 具体分为七大项目，聚焦硫化物和聚合物等不同技术路线，加快全固态电池的商业化。

2.国家多部门重点支持固态电池，技术聚焦硫化物全固态

固态电解质作为固态电池的核心材料，其直接决定了电池的安全性、能量密度和循环寿命等关键性能。 目前主流技术路线可分为聚合物、氧化物、硫化物和卤化物四种。硫化物电解质展现出最大的发展潜力， 其离子电导率最高（可达 10⁻²S/cm 量级），且具备优异的机械加工性能，能够实现与电极材料的紧密 接触，是目前主流选择。然而硫化物路线仍面临诸多挑战：易与空气/水分反应、界面副反应多、原材 料成本高昂。氧化物电解质热稳定性好且成本较低，但室温离子电导率普遍偏低，且质地脆硬导致加工 困难，目前主要应用于半固态电池体系。卤化物电解质性能介于氧化物和硫化物之间，兼具较高的离子 电导率（10⁻³S/cm）和良好的抗氧化能力，且原料成本优势明显，但耐还原性差。

3.产业链进展超预期、固态进入中试关键期

按照工信部项目考核节点，预计 25 年底前进行中期审查，25 年小试完毕+车规级电芯下线，26 年中试 线优化+样车路试，27 年小规模量产+装车示范运营（每个项目 1000 辆装车）。目前电池材料体系已定 型，原材料性能已达量产要求，核心难点在于电池制造工艺，预计 25H2-26H1 进入中试线落地关键期， 第一波设备陆续到位调试优化，第二波设备预期年底升级改造，固态电池有望进入测试+设备迭代关键 期。从电芯端看，比亚迪、国轩高科、一汽集团 60Ah 车规级电芯已下线，能量密度可达 350- 400Wh/kg，充电倍率 1C，循环寿命 1000 次，节奏时间早于预期半年左右。

2025 年 4 月 21-23 日，2025 中国固态电池技术与应用交流大会&第二届中国动力电池产业生态链升级 创新大会在合肥召开。大会汇聚了 600 多位来自科研、产业和企业界的精英，围绕固态电池材料、工艺、 标准和产业化等核心议题展开高水平、多维度的深入探讨。

4.比亚迪、宁德时代等多家车企及电池厂确定固态电池硫化物路线

多家车企及电池厂确定固态电池硫化物路线。参考《2024 固态锂电池技术发展白皮书》太蓝新能源等 信息，在 2024 年世界动力电池大会上，宁德时代与比亚迪披露了它们在全固态电池技术领域的最新研 发成果与进展。宁德时代董事长曾毓群表示，若以 1 到 9 分的标尺来衡量固态电池的技术成熟度与制造 完备性，当前公司自评为 4 分。 据比亚迪锂电池有限公司表示，比亚迪的硫化物全固态电池已锁定目标，预计将于 2027 年正式步入中 高端电动汽车市场，实现小批量的量产应用。中国第一汽车集团已完成“10Ah 全固态电芯的组装工作”。 2024 年 1 月 17 日，恩力动力介绍其科研团队采用了硫化物固态电解质并搭配锂金属负极，研发出半固 态电池 A 样。当前，马车动力已稳定地实现大粒径、中粒径、小粒径以及超小粒径四类电解质材料的批 量化生产。屹锂新能源 2023 年完成了二期中试基地的产线建设，产能 150MWh/年。 高能时代聚焦于硫化物全固态技术的研发路径，开发电解质关键材料。2023 年 7 月，蜂巢能源在成功 研制出容量为 20Ah 的硫系全固态原型电芯，其能量密度 350 至 400Wh/kg，并且已经顺利通过针刺测 试和 200°C 高温热箱测试。 太蓝新能源也在硫化物全固态电池方向有着较深厚积累，已成功开发基于 ISFD 技术的超薄硫化物全固 态电解质膜，为开发具有更高能量密度和安全性的全固态电池提供了重要的基础。

参考《2024 固态锂电池技术发展白皮书》太蓝新能源等信息，丰田汽车公司已明确将硫化物技术路线 作为其核心战略，并在此领域积累了超过 1000 项全固态电池技术的专利，稳居全球领先地位。丰田规 划在 2027 年或 2028 年实现这一前沿技术的商业化应用。 三星 SDI 正致力于研发一款融合了 NCA 高镍技术与高效硫化物固态电解质的全固态电池，设定了 2027 年为该款的量产起点，预计其能量密度为 900Wh/L。

Solid Power 公司成功研制出能量密度为 320Wh/kg 的硫化物基固态电池技术产品，2022 年实现了 20Ah 固态电池的量产，并已成功向宝马汽车公司交付了固态电池样品。 Factorial Energy 公司推出基于硫化物的全固态电池，其 EUCAR 安全等级为 2 级，并能在超过 90°C 工 作温度下保持稳定。