2025年固态电池行业分析:固态电池渐行渐近、新技术及工艺持续涌现
- 来源:东吴证券
- 发布时间:2025/07/15
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固态电池行业分析:固态电池渐行渐近、新技术及工艺持续涌现。固态电池安全性更强,能量密度更高:液态电池容易存在热失控问题,固态电池用固态电解质替代液态电解质及隔膜,初始放热温度在200℃以上,无液态流动电解质,具有不可燃特性,因此更加安全,同时致密固态电解质可以阻挡锂枝晶穿刺,降低短路风险。固态电池相较而言采用固态电解质,可大幅提升电池能量密度,能量密度可突破500Wh/kg,帮助电车实现更长续航。但固态仍存在离子电导率低、循环寿命差以及成本相对高昂等问题。固态电池技术路线多样,硫化物为目前主流方向。根据固态电池电解质材料进行划分,固态电池可以划分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物四种,四种技术路...
一、固态电池安全性更强、能量密度更高
固态电池采用固态电解质替代液态电解质、安全性更强,能量密度更高:传统的液态锂离子电池由正极、负极、隔膜和电 解液等关键组件构成,正负极材料负责存储锂离子,直接影响电池的能量密度,电解液影响锂离子在充放电过程中的迁移速 度,通常采用有机溶剂作为介质。固态电池主要由正极、负极、固态电解质等主材组成,固态电池采用不可燃的固态电解质 替代了液态电解质。根据固态电池内部液体含量,可以分为电池液体含量超过10%就是液态电池;液体含量在5%-10%被定 义为半固态电池;0%则为全固态电池,固态电池可实现更高的能量密度及更强的安全性。
能量密度更高:打破能量密度瓶颈,实现更长续航
液态电池已接近能量密度上限,固态电池能量密度更高。锂离子电池理论能量密度上限为300Wh/kg,目前已基本接近能量 密度上限,固态电池相较而言采用固态电解质,可大幅提升电池能量密度,能量密度可突破500Wh/kg,帮助电车实现更长 续航。
安全性更高:不易受热失控,安全性更高
液态电解质存在热失控问题,固态电解质熔沸点更高,抑制锂枝晶生长,安全性更强。液态电池主要存在的问题是热失控问题,电 池温度低于60℃时,电池正常工作,当电池遭遇撞击、过度充电或外力穿刺等问题时导致电池温度升至90℃以上,负极表面的SEI膜 开始分解,造成嵌锂碳直接暴露在电解液中,二者反应后导致热失控进一步加剧,产生大量可燃气体,隔膜逐步熔化,开始发生内部 短路,最终温度达到200摄氏度以上,电解液分解释放氧气,最终产生电池燃烧或者爆炸,相较于液态电池,固态电池用固态电解质 替代液态电解质及隔膜,固态电解质的初始放热温度基本都在200℃以上,无液态流动电解质,具有不可燃特性,因此固态电池更加 安全。同时致密固态电解质可以阻挡锂枝晶穿刺,降低短路风险。
缺点:离子电导率低,循环寿命差、生产成本高
离子电导率低、循环寿命差:固态电池中电极与电解质之间的界面接触为固-固接触,接触面积小,界面电阻高,同时固体电解质中 有大量的晶界存在,且晶界电阻往往高于材料本体电阻,不利于锂离子在正负极之间传输,从而影响快充性能和循环寿命,同时固固接触为刚性接触,对电极材料体积变化更为敏感,循环过程中容易造成电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质接触变差,造成应力 堆积,导致电化学性能衰减,甚至导致裂缝的出现,造成容量迅速衰减,导致循环寿命差的问题。
固态成本较为高昂。固态电解质用到的部分稀有金属原材料价格较高,氧化物电解质含锆、硫化物电解质含锗,叠加为高能量密度 使用的高活性正负极材料尚未成熟,全固态对生产工艺、成本和质量控制也提出了更严苛的要求,生产设备替换率大,全固态电池 成本预计明显高于现有液态电池。
二、技术方向多样,硫化物主流方向确定
路线:硫化物未来潜力最大,为主流厂商重点布局路线
固态电池分为四类技术路线,各有优劣。根据固态电池电解质材料进行划分,固态电池可以划分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物 四种,四种技术路线各有优劣,目前看市场主要以硫化物为发展主流方向。
硫化物未来潜力最大,头部电池厂商均重点布局。硫化物固态电解质未来最具潜力,具备极高的离子电导率,部分硫化物电解质的 离子电导率甚至已经超越电解液,此外具备相对较好的界面接触性能、柔韧可加工性,成为主流厂商重点布局的路线。目前来看, 国内宁德时代、比亚迪、华为,日本的丰田、松下,韩国的三星SDI、LG新能源、SK on,美国的QuantumScape、Solid Power等 均重点布局硫化物体系。硫化物体系具备突出的性能优势,待材料、设备、工艺突破后,预计成为未来全固态电池的主流路线。
三、政策及产业链支持力度加大,固态商业化逐步加速
政策端:发布政策支持加快固态商业化
国家层面陆续发布政策支持加快固态电池发展。2020年起,我国首次将固态电池研发上升至国家层面,加大固态电池发展力度, 2023年加强固态电池标准体系,2025年3月提出建立全固态电池标准体系,以加速固态电池产业化发展进程,固态电池商业化逐 步提速。
电池端:加快固态开发,27年实现小规模量产
电池厂商陆续更新固态进展,进度持续加快,27年有望小规模量产。近期各电池厂商纷纷更新固态进展,宁德时代5GWh全固 态产线正式投产,国轩高科发布第一代全固态电池“金石”,2026年将陆续进行装车测试,2027年实现小批量量产,2030年大 规模量产。
车企端:车企更新固态进展,量产渐行渐近
车企陆续更新固态进展、量产渐行渐近。多家车企陆续发布固态相关规划,2025年逐步下线车规级电芯,部分车企陆续进行上路测 试,部分2026年进行装车测试,2027年行业预计小批量量产,2030年逐步大规模上车。
空间:头部企业+产业链加码后,量产速度有望超预期
固态电池产业加速,量产速度有望超预期。固态电池在国家大力支持下,近半年产业链发展迅速,头部企业+产业链加码后,设备 前中后端都有长足进步,量产进度有望超预期!硫化物电解质价格目前在千万元/吨(硫化锂几百万元/吨),根据项目指引,26年 需降至250万元/吨(硫化锂几十万元/吨),后续降至几十万元/吨(硫化锂20万元/吨),若实现,2030年固态电池成本有望降至 接近液态电池水平,在低空、动力和机器人领域开启规模放量!
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