2025年电力设备与新能源行业深度报告：AI动力打造固态电池发展新引擎

高能量密度+高安全性，固态电池前景广阔

固态电池使用固态电解质替代电解液和隔膜

突破能量密度上限和解决安全隐患，固态电池成为下一代锂电池重要技术路线。传统锂离子电池采用液态电解质，容易引发安全隐患，同时能量密度的瓶颈为350Wh/kg，无法满足行业更高要求。为解决安全隐患并提高能量密度上限，全球范围内的科学家都在积极研发固态锂离子电池。

固态电池是一种使用固态电解质的电池，用固态电解质替代了传统锂电池的电解液和隔膜。固态电池在高能量密度、高安全性等方面优势明显，其理论能量密度上限为500+Wh/kg。固态电池的正极可沿用磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元等，有望以高镍多元、富锂锰基材料为主；负极的发展初期以硅系负极材料为主，再过渡到纳米硅碳负极，最后发展到锂金属负极材料；包装材料一般采用铝塑膜。

高安全性与高能量密度兼备，固态/半固态电池前景坚定

液态电池：液态电池的主要材料是正负极、隔膜和电解液。 半固态电池：半固态锂电池是固液混合电解质电池，是液态到固态电池的过渡产物，可以被目前的液态电池生产线兼容，通常液体含量10%为半固态与液态划分临界点，仍旧需要隔膜。  固态电池：全固态电池的电解质采用全固体材料，不需要隔膜。其固态电解质能够匹配电容量更大的正负极材料，实现更高的电池能量密度。而且固态电池安全性突出，可以抵抗热失控和穿刺等挤压力。

固态电池优势一：能量密度提升（负极材料升级）

负极方面，固态电池比传统锂电池更容易适配锂金属负极和硅碳负极，因为固态电解质由固态材料构成，具有较高的化学稳定性，对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用。 采用锂金属负极能量密度最高、接近400Wh/kg。正极均采用100微米厚的NCM811，4种不同电芯比较下，采用锂金属负极材料的固态电池能量密度最高。

固态电池优势一：能量密度提升（内部串联）

电芯内部串联能有效提升固态电池电压，提高体积能量密度。传统锂电池承载电压超过5V后会出现易分解甚至爆炸的情况，因此只能外部串联。固态锂陶瓷电池能在电池内部形成串联，使单颗电池芯的额定电压从7.4V，最大串联叠加至60V，在单体电池电压上远高于传统动力电池，且不需要焊接集流体，体积能量密度有望进一步提升。

固态电池优势二：安全性优势显著

相比液态电池，固态电池具有较高的化学和热稳定性，能够有效抑制锂电池中发生热失控或燃烧的风险，电池在被刺破时仍可安全运行，不会泄漏或爆炸。根据丰田研发实验室的报告，通过对比研究NCA/NCM锂电池和铌掺杂锂镧锆氧（LLZNO）全固态电池的产热特性，丰田发现全固态电池产热量只有传统锂电池的25-30%，因此具有显著的安全性优势。考虑其放热量依然存在，还需进一步降低放热量，以实现真正意义的“安全”。

固态电池优势三：固态电池低温性能出色

固态电解质(SEs)在宽温度范围内保持固态，不完全丧失离子传导功能，是其潜在优势之一。全球首款搭载“超快充固态电池”智己L6已于2024年5月正式上市，该电池由上汽集团与清陶能源联合研发制造，可实现1000km以上超长续航，且低温性能出色。液态电池的电解液在低温下粘度大幅增加，锂离子迁移速度显著降低，因此冬季性能较差。相比之下，固态电解质在低温下电导率也会降低，但受温度影响幅度较小，即使在-30℃环境下，放电容量保持率也能达到90%以上，低温续航更好。非晶态SE是实现致密固态电解质隔膜的希望材料，使用这种SE的固态电池在-10℃下仍然可以展示出长循环寿命。

生产工艺革新，多元技术路线协同发展

氧化物电解质固态技术发展路线

氧化物电解质在微观水平上形成结构稳定的 锂离子传输通道，其具有离子电导率高、机 械强度高、空气稳定性好、电化学窗口宽等 优点。 氧化物电解质包括钙钛矿型(图a)、反钙钛矿 型(图b)、NASICON型(图c)、LISICON型(图d)、 石榴石型(图e)和LiPON(图f),其中钙钛矿型、 NASICON型、石榴石型这三种结构类型优势比 较明显，受到重点关注。如：钙钛矿型LLTO 电解质材料的本征离子电导率较高，但晶界 阻抗高、稳定性相对较差；石榴石型LLZO电 解质离子电导率较高，稳定性好，受到广泛 关注；NASICON结构的LATP的电化学窗口较高， 稳定性好，但离子电导率偏低。LiPON作为电 解质在与金属锂接触时表现出高稳定性。

聚合物电解质固态技术发展路线

聚合物固态电解质，由聚合物基体（如聚酯、聚醚和聚胺等）和锂盐（如 LiClO4、LiAsF6、LiPF6等）构成。聚合物固态电解质的主要优点有柔韧性高以及可加工性高，因此已经具备低成本规模生产的可能。然而聚合物电解质室温下离子电导率低，仅为10−8~10−6S/cm，需加热至60℃以上才可达到10 −4S/cm。围绕聚合物的研究多集中在通过化学修饰或复合材料的方法来提高其电导率和热稳定性。与其他几种固态电解质相比，聚合物具有加工性好、界面相容性好等优势，但是其室温锂离子电导率较低，机械性能较差，这些导致了其应用受到了很大的限制。

硫化物电解质固态技术发展路线

硫化物固态电解质由于其超高的室温离子电导率和良好的机械加工性能而备受关注。根据硫化物固态电解质的晶体结构特征，可以将其明确划分为晶态与非晶态两大类。而晶态硫化物固态电解质则进一步细分为Argyrodite型(又称硫银锗矿型)、LGPS型(锂锗磷硫型)以及Thio-LISICON型(硫代-锂快离子导体型)。

硫化物固态电解质的制备方法涵盖了多种技术，如通过高温淬冷法、高能球磨法、液相法等。在制备过程中，为了确保材料的稳定性，整个流程需在惰性气体环境中进行保护。当前，业界主要倾向于采用高能球磨法作为核心制备工艺，同时，气相合成法的引入正为实现这一材料的规模化生产提供有力支持。

卤化物电解质固态技术发展路线

与硫化物固态电解质相比，卤化物固态电解质具有更优的高电压稳定性，可以直接与无包覆的正极材料制备复合正极实现良好的循环性能。因此，卤化物固态电解质可以被视为硫化物、氧化物、聚合物固态电解质之外的第四类固态电解质。

卤化物固态电解质有部分指标已经初步满足在全固态电池应用方面的要求，例如高离子导电性和高电压稳定性。然而，由于卤化物固态电解质通常由成本较高的金属元素组成，因此它们的实用性仍然受到质疑。尽管许多卤化物固态电解质由昂贵的金属组成，但可以通过与廉价金属的等价替代来减轻这一问题，从而降低成本并增加离子导电性。

现阶段卤化物固态电解质暂未单独使用制备固态电解质膜，通常被用于固态电池复合正极片的制备，以及与其他类型固态电解质组合制备复合固态电解质膜。

产业龙头布局加码，全固态电池迎来黄金发展期

政策推动下的全固态电池产业加速

2020年10月，国务院通过《新能源汽车产业发展规划 (2021-2035年)》,首次将固态电池明确为新能源汽车产 业的重点发展方向，并强调了加速其研发与产业化进程 的重要性。23年1月，由工信部等六部门携手制定的 《关于推动能源电子产业发展的指导意见》中，又进一 步细化了对固态电池标准体系研究的强化要求。 国家自然基金委员会发布《关于发布超越传统的电池体 系重大研究计划2024年度项目指南的通告》,明确指出 将重点支持高比能长寿命高安全的固态电池等项目，旨 在通过关键材料和技术的创新，推动技术突破。 2025年2月，在第二届中国全固态电池创新发展高峰论 坛上，众多专家学者、研究机构及企业代表共同聚焦材 料科学、新工艺与新装备的进展，与会者们深入探讨了 全固态电池的创新突破与面临的挑战，众多专家认为， 固态电池有望在2027年实现量产。

电池安全新规落地，固态电池产业再迎催化

4月15日，工业和信息化部组织制定的强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB38031-2025）发布，将于2026年7月1日起开始实施。新国标聚焦的三大领域：热扩散、底部撞击和快充循环安全性，充分体现出对电池设计与材料的高要求。

固态电池因其固态电解质的优越性，在安全性方面具备明显优势。相比于传统的液态电池，固态电池的耐高温性、不可燃性和无泄漏特性，使其更加适合在高端电动汽车中广泛应用。新国标的实施，无疑加速了固态电池从实验室走向实际量产的进程，尤其是在车企对安全性的高度关注下，预计将大力推动全固态电池的商业化进程。

AI赋能产业变革，eVTOL+人形机器人打开增量空间

产业链结构

固态电池产业链上游主要包括锂、锆、锗、钴、镍、镧等矿产原材料供应商；中游为固态电池制造企业，包括电池厂商、固态电池初创企业和锂电材料厂商，负责固态电池的设计、研发和生产，是主导研发、推动产业化发展的核心力量；下游应用领域主要包括新能源汽车、储能系统和消费电子设备，对固态电池的高安全性、高能量密度特性有较高需求。

AI技术引领固态电池新变革

从“单场景”向“多场景”拓展：覆盖科研、高端消费、新兴科技、商用储能、民用交通等多个场景；满足高安全、高稳定性、高能密度等多样化需求。 驱动产业链重构与洗牌：固态电解质商、改性材料商、BMS商、设备商等核心环节企业价值上升；电解液、隔膜等液态电池环节绑定性弱化，话语权下降。

AI智能终端对固态电池的需求日益增加

以eVTOL为代表的载人飞行器对于能量密度和功率密度的要求较高，同时由于电池占总成本比重较大因此要求具有较强的性价比。电动汽车要求较高的能量密度和较高的充电倍率以提升用户使用体验，同时要求电池具有性价比以提升产品价格吸引力。在传统消费电子领域，如手机，对电池容量和环境适应性的要求通常较高，电池容量多在3000mAh以上，并适应多种环境，同时对于成本具有较强的敏感性。

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编辑：火腿肠