2025年固态电池电解质行业深度分析:行业背景、技术路线、供应链及相关公司深度梳理

  • 来源:慧博智能投研
  • 发布时间:2025/09/03
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固态电池电解质行业深度分析:行业背景、技术路线、供应链及相关公司深度梳理。在新能源汽车、消费电子等领域的快速发展推动下,全球对高性能电池的需求愈发迫切。传统锂离子电池虽已广泛应用,但其能量密度、安全性等方面的局限性逐渐凸显,难以满足日益增长的高性能需求。固态电池凭借其高安全性、高能量密度等优势,逐渐成为电池技术发展的新焦点。固态电池的核心在于固态电解质,其性能直接影响电池的整体表现。目前,固态电解质技术路线呈现多样化,硫化物、氧化物、聚合物等各具特点,产业上下游企业纷纷布局,加速技术研发与产品落地。本文将系统性地剖析固态电池电解质行业,通过全面梳理其行业前景、技术路线、供应链情况及重点企业,旨...

一、行业背景

1、固态电池成为推动锂电池技术迈向下一代的重要突破方向

在新能源和电子产业高速发展的背景下,固态电池有望凭借性能优势脱颖而出。传统锂离子电池受限于 其采用的有机电解液,虽在离子电导率和界面接触上表现优异,但充放电过程中的副反应不仅缩短了电 池寿命,更因电解液的易燃性而存在安全隐患。相比之下,全固态电解质凭借其高能量密度、卓越的安 全性能及良好的材料兼容性等优势脱颖而出,尤其能有效遏制锂枝晶生长,显著提升电池的稳定性和可 靠性。从结构上来看,全固态锂电池在构造上比传统锂离子电池要简单,固体电解质除了传导锂离子, 也充当了隔膜的角色。在全固态锂电池中,电解液、电解质盐、隔膜与黏接剂聚偏氟乙烯等都不需要使 用,大大简化了电池的构建步骤。鉴于传统锂离子电池在能量密度上已逼近理论极限,固态电池凭借可 搭载高容量锂金属电极的潜力,有望实现能量密度飞跃至 500W·h/kg,因此全固态电解质技术正成为 业界瞩目的焦点,成为推动锂电池技术迈向下一代的重要突破方向。

2、固态电池具备较好的性能优势

固态电池在安全性、能量密度和集成性方面均优于传统液态电池。首先是高安全性,固态电池采用固体 电解质代替液态电解液,显著提高了热稳定性。液态电解液的热分解温度通常低于 160℃,而固态电解 质如氧化物的热分解温度可超过 500℃,大大降低了电池热失控的风险。其次是高比能,固态电池的电 化学窗口高于 5V,远高于液态电池的 4.4V 以下,这使得它能够适配高比能的正负极材料,提升能量密 度。与锂负极搭配时,固态电池的比能量有望达到 500Wh/kg,有助于解决新能源汽车的续航焦虑。第 三个优势是易成组,固态电池无需使用隔膜,内部为串联结构,简化了系统集成,降低了成本。

3、政策端已形成“中央政策定调+地方试点推进”的立体化支持体系

今年以来工信部和部分地区均已发布多个政策文件支持固态电池的长期发展,从发展的关键时间节点来 看,工信部提出支持锂电池、钠电池向固态化发展,2027 年前打造 3-5 家全球龙头企业;上海市相关 部门提出计划到 2030 年建成覆盖固态电池上下游的完整产业链;珠海工信局明确固态电池发展时间节 点,目标 2027 年形成固态电池产业集群、2030 年实现批量交付及产业初步规模。

4、从液态到全固态电池的技术发展路线

液态电池、半固态电池、准固态电池、全固态电池的区别在于电解液含量与有无隔膜。第一,液态电池 电解液含量在 25%以上,半固态电池、准固态电池、全固态电池的电解液含量分别为 5~10%、0~5%和 0%;第二,液态、半固态、准固态电池有隔膜,全固态电池无隔膜。 半固态、准固态电池属于液态与全固态的中间形态,一定程度提升能量密度及安全性。半固态电池可以 一定程度提升电池的能量密度,同时由于电解液含量的减少,电池的本征安全性亦有提升。由于目前全 固态电池的固—固界面问题无法得到良好解决,添加部分电解液用以缓冲是行业选择的折中方案。 固态电池关键材料和制造技术的革新是实现从传统液态电池经原位固态化电池直至实现全固态电池的基 础。在《固态电池关键材料体系发展研究》一文中提到了对我国固态电池发展关键时间点的规划建议, 中期(2025-2030 年)以目前国内已有的固态电池研发和量产能力基础,通过原位固态化技术,采用新 材料,改造现有产线,优化现有技术体系,实现产品升级,提升电池的能量密度、安全性、一致性和寿 命等关键指标,同步开展全固态电池及新电池体系的前瞻性研发,为全固态电池的规模化应用奠定科学 和技术基础,满足新能源汽车、电动船舶、电动航空、规模储能、国家安全等战略需求;远期(2030- 2035 年)在原位固态化电池技术基础之上,加速全固态电池产业化,进一步提升全固态电池技术成熟 度和应用领域,提升技术水平,降低电池全生命周期成本等要素,扩大产业规模和市场占有率,形成自 主可控、可持续发展、绿色零碳的产业生态,拓展更广泛的应用领域,并扩展到极地、高寒地带、平流 层、深空等国家战略特殊应用场景。

二、固态电池行业现状

1、我国固态电池出货量预计将持续增长

目前固态电池正处于测试阶段因而出货量较少,远期有望凭借性能优势成为下一代电池技术的主流。根 据 GGII 和中商产业研究院数据显示,2024 年中国固态电池出货量约 7GWh,考虑到技术优化普及需要 的时间,预计 2027 年将是固态电池产业从市场发展初期迈向快速上升期的转折点,根据预测 2027 年 中国固态电池出货量将达到 18GWh,2028 年达到 30GWh,2024-2028 年期间复合增速为 44%。

2、主流车企相继公布固态电池装车时间表

面对固态电池的产业趋势,多家车企对固态电池的装车时间进行了规划布局。在商业应用方面,东风、 蔚来、赛力斯等车企已成功实现半固态电池的装车,甚至已经开始交付。与此同时,一些海外企业选择 直接跳过半固态电池领域,直接投身全固态电池的研发和应用。大众、宝马、丰田、奔驰、日产等知名 汽车品牌也规划在 2025 年至 2030 年期间推出搭载全固态电池的动力汽车。

3、低空经济景气度不断提升,驱动对固态电池的迫切需求

eVTOL 能量密度要求 400Wh/kg 以上,为固态电池进一步打开想象空间。2024 年 3 月,低空经济首次 纳入政府工作报告,对电池提出高能量密度、高倍率的诉求。四部门发布《通用航空装备创新应用实施 方案》指出,推动 400Wh/kg 级航空锂电池投入量产,实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证, 理论上需搭配固态电池使用。2024 年 11 月 14 日,亿航智能宣布,EH216-S 搭载了高能量固态电池成 功完成单次不间断飞行测试,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%。 2025 年 2 月 21 日,由中航工业自主研制的电动型载人飞艇“祥云”AS700D 在湖北完成了首次科研飞行试验,标志着我国低空经济领域的绿色航空新装备取得重大突破。低空对电池能量密度和安全性的高要 求有望打开固态电池的中长期市场,预计 2026-2028 年放量。

4、我国固态电池企业产能规划和产品布局

电池企业对固态电池的重视度显著提升,纷纷开始进行产能布局。随着全球电动汽车市场的迅猛发展, 对高性能电池的需求日益迫切,固态电池作为下一代电池技术的有力竞争者,也成为科研界与产业界共 同关注的焦点。具体来看,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂电、辉能科技等专注于固态电池的国内初创 企业率先实现了半固态电池的量产。宁德时代、比亚迪、国轩高科等国内主流电池厂商也开始聚焦于全 固态电池。从电池企业的产能规划来看,头部企业(宁德时代、比亚迪)2025 年规划产能在 8GW 以上, 面向高端车用市场;第二梯队(卫蓝、清陶)聚焦细分领域,2025 年规划产能在 5GW 以上,适配消费 电子及特种场景;第三梯队的企业 2025 年规划产能基本也在 2GW 以上。

三、固态电解质技术路线

固态电池本质上是采用固态电解质替代电解液和隔膜,从而提高电池的安全性和能量密度。从结构来看, 固态电池主要由正极、负极、固态电解质等关键材料构成,其中固态电解质是全固态锂电池技术的核心, 直接影响电池的功率密度、能量密度、循环寿命等关键性能指标。根据固态电解质对固态电池进行分类, 可以分为硫化物基固态电池、氧化物基固态电池、聚合物基固态电池和卤化物基固态电池。能否实现全 固态锂电池的大规模低成本生产,取决于固态电解质材料的选择。从性能要求和电解质的选择来看,关 键挑战在于如何平衡高室温离子电导率、低成本、良好的化学/电化学稳定性、高热稳定性、优良的可 加工性与高机械强度等性能需求。

无机固态电解质具备较高的离子电导率和热稳定性,复合材料固态电解质的加工性能更好但电化学性能 相对较差。从应用性能的角度来看,氧化物和硫化物表现相对更好,氧化物的锂离子迁移数、氧化稳定 性、热稳定性、电子电导率方面优势明显但可加工性方面较弱,硫化物的锂离子迁移数、电子电导率、 离子电导率优势明显但化学稳定性相对较差,卤化物虽然也有部分性能突出但缺陷也较为明显。

1、硫化物:产品体系丰富,硫化锂为核心材料

硫化物在固态电池的应用中展现了性能优势,未来发展潜力相对较大。硫化物固体电解质在室温下具有 较高的离子电导率(10-4-10-2S/cm),接近甚至超过液态电解质的高离子电导率(10-3-10-2S/cm), 同时还且具有可忽略的电子电导率和良好的力学性能,机械柔软易加工,界面阻抗较低,有利于全固态 电池中电极/电解质形成良好的固-固接触界面,从而优化全固态电池的循环稳定性。

硫化物电解质性能优势明显,根据结晶状态主要可细分为 5 类。从化学原理上来看,硫化物电解质是通 过硫取代氧化物电解质中的氧衍生而来,与 O2-相比,S2-的电负性小,对 Li+的束缚较弱,有利于降低 Li+扩散势垒。同时 S2-的离子半径较大,能在结构中形成较大的 Li+传输通道,从而有利于 Li+的传导。 因此,部分材料的离子电导率达到甚至超过液态电解质。根据硫化物电解质的结晶状态可细分为玻璃型、 玻璃-陶瓷型、硫代锂超离子导体型、硫银锗矿型及 LGPS 型。

目前瓶颈:水氧稳定性差&界面问题。当其暴露于水氧中,会产生有害气体硫化氢,造成电解质结构破 坏、电化学性能降低,致使其合成、储存、运输和后处理过程都严重依赖惰性气氛或干燥室,不仅增加 环境控制复杂性还增加生产成本。主要通过开发新材料、涂覆或复合材料解决。

技术成熟度:可以将硫化物固态电池的技术成熟度归于 4~5 级。 产业化方面:硫化锂为硫化物路线的核心材料,多家锂电材料相关企业开始重点布局。从布局时间来看, 赣锋锂业布局相对较早,在 2022 年建成首条生产线,并于 2024 年产能再度扩张,目前公司产品纯度 达 99.9%、粒径 D50≤5μm,已向 20 余家客户供货;目前产线建设节奏相对较快的有光华科技和恩捷 股份,光华科技目前具备 300 吨的硫化锂相关固态电池材料产品产能,恩捷股份下属子公司湖南恩捷前 沿的百吨级硫化锂中试线搭建完成目前产能爬坡中。天齐锂业、厦钨新能、泰和科技、容百科技、天赐 材料等多家企业产品处于中试和下游验证阶段,此外上海洗霸也通过收购获得了有研新材旗下子公司有 研稀土的硫化锂业务相关资产,从而实现对硫化物技术路线的核心材料布局。

2、氧化物:离子电导率适中且稳定性强,产业化进展持续推进

根据物质结构,氧化物固态电解质可分为晶态电解质(石榴石型、钙钛矿型、NASICON 型)、非晶态 电解质(反钙钛矿型、薄膜固态电解质 LiPON)。

目前瓶颈:界面阻抗高。由于氧化物刚性强,制成的薄膜易碎,很难集成到全固态锂电池内。同时,氧 化物固态电解质烧结温度通常在 1200℃以上,易造成锂流失、性能变差,可通过与聚合物复合或引入 助剂等方法解决以上问题,主要解决方案如下:

技术成熟度及产业化:全固态氧化物 LiPON 技术已较为成熟,主要用于制备薄膜电池,但其离子电导 率仅为 10⁻⁶~10⁻⁵S/cm,且制备工艺复杂,难以应用于大容量固态电池。面向动力领域,清陶能源、天 目先导、赣锋锂业、青岛大学郭向欣团队等已可吨级以上制备石榴石型、NASICON 型氧化物固体电解 质,清陶能源可量产 LLTO 陶瓷粉体,成熟度在 6~8 之间。上海洗霸、赣锋锂业、当升科技和容百科技 同时押注多条路线,对氧化物和硫化物等固态电解质材料均有布局;而三祥新材、国瓷材料、贝特瑞和 璞泰来则重点布局氧化物电解质材料,其中贝特瑞和璞泰来已实现规模化量产和出货。

3、聚合物:加工性较好,电化学性能偏弱导致应用有限

聚合物固态电解质主要由聚合物基体和锂盐组成,具有良好的柔韧性、轻量化、可扩展性、可机械加工 性和界面相容性。常见的聚合物基体包括聚环氧乙烯(PEO)、聚偏氟二乙烯(PVDF)、聚偏氟二乙 烯共六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。对比不同类型的 聚合物固态电解质性能可以发现,聚合物电解质普遍具有良好的柔性和可加工性,适用于可穿戴设备等 的固态电池;但空温离子电导率低,导致电池倍率性能及功率密度均较低;并且热稳定性较差,使其对 电池工作温度的变化范围有较严格的要求;而且部分聚合物电解质的力学强度较低,当负极为锂金属时 难以阻止锂枝晶生长。成本端来看,由于锂盐对湿度敏感,合成过程须在干燥条件下进行,一定程度地 增加了生产成本。性能和成本的双重问题导致当前聚合物电解质在固态电池中的应用相对受限。

技术成熟度:由于 PEO 电解质开发历史悠久,在不同领域具有广泛应用,因此,PEO 电解质的技术成 熟度可以归为 8~9 级。类似地,用于原位聚合的材料,如碳酸亚乙烯酯(VC)、DOL 以及聚乙二醇二丙 烯酸酯(PEGDA)等作为电解液添加剂、溶剂或固化剂等在不同行业或领域实现产业化,因此将其技术成 熟度归为 8~9 级。 产业化进展:聚合物固态电解质最早实现应用,但电导率低、安全性差且室温下无法正常使用等问题限 制了其进一步发展。欧洲是最早推动聚合物全固态锂电池产业化的地区,个别中美企业选择该路线。法 国 Bollore 是第一家也是目前唯一一家真正实现聚合物全固态锂电池量产的公司;累计投入 3000 辆搭 载 30kWh 全固态锂电池的电动汽车;子公司 BlueSolutions,2018 年起为戴姆勒大巴提供全固态锂电 池;目前已开发出能够在室温下应用的全固态锂电池。美国初创公司 FactorialEnergy,2023 年宣布 200MWh 聚合物固态锂电池中试线正式投产,成为目前美国产能最大的固态锂电池产线;同年公开 100Ah 电芯,并已向斯特兰提斯(Stellantis)汽车公司送样测试。

4、卤化物:近年兴起的路线,具备发展潜力

虽然卤化物固态电解质的发展时间很长,但是与其同年代发现的其他类型固态电解质材料相比,它较低 的离子电导率使得卤化物固态电解质在过去十几年中的发展很缓慢。直到 2018 年,Asano 等人取得了 重大发现,即 Li3YCl6 和 Li3YBr6 卤化物固态电解质的室温离子电导率分别为 5.1X10-4Scm1 和 1.7X10-3Scm-1。目前的卤化物具有良好的离子电导率和较低的成本,被认为是具备潜力的固态电解质 材料之一。首先,卤化物固态电解质表现出宽电化学窗口,氯基固态电解质可以实现超过 4V (vs.Li/Li+)的氧化电位,而氟基固态电解质氧化电位高达 6V(vs.Li/Li+)。

技术成熟度:针对卤化物电解质的制备技术,目前尚缺乏全面的系统性研究,导致实验所得材料性能与 理论预测之间存在显著差异。 产业化进展:2024 年 6 月 18 日,亿纬锂能在首届锂电池大会上披露全固态电池发展规划,动力电池领 域,亿纬锂能技术路线包括卤化物。同时国内尝试卤化物与其他材料复配。

四、电解质供应链:原材料、粉末与成膜工艺

固态电解质生产环节包括:1)原材料。2)粉末生成。3)电解质膜合成。

1、原材料选择

(1)氧化物

以 LLZTO 为例,其原材料主要为氢氧化锂、氢氧化镧、氧化锆、氧化钽,通过球磨混合后煅烧得到分 体,后续采用热压烧结形成电解质膜。

1)原材料:氧化锆约占 LLZO 烧结前质量的 25%,氧化镧约占 45%,氢氧化锂约占 35%。从价值量来 看氧化镧约 3900 元/吨,而氧化锆约 3.2 万元/吨,显著的增量为氧化锆,氧化物主要物料成本为 4.65 万元/吨。

氧化锆供应集中且成熟,技术壁垒较高。目前全球氧化锆生产企业主要集中在少数国家,纳米复合氧化 锆生产企业主要集中在日本和欧美,2020 年,日本第一稀元素和法国圣戈班的产能占比均为 21.99%, 国瓷材料、东方锆业是全球高纯氧化锆的核心供应商,三祥新材目前已规划年产 10 万吨氧氯化锆及 2000 吨纳米氧化锆。

(2)硫化物

LGPS 的合成路径如图所示,将所需前驱体硫化锂等进行机械混合 30min 后压制成片,然后置于 30Pa 的石英管中密封,在 500℃下烧结 8h 即可制成电解质粉体。

原材料:硫化锂始终作为必备核心原料组分参与材料体系构建,未来需求有望快速增长。虽然硫化物固 态电解质材料种类丰富,但通过材料体系溯源分析可以发现不论是在哪种体系中硫化锂都是其中的核心 原料。《硫化锂:全固态电池时代的“基石”材料》一文中,以 Li6PS5CI 粗粉电解质体系为例的实证分 析显示,硫化锂在材料体系中质量占比达 43%,而当前公斤级市场报价波动于 5000-10000 元区间。基 于吨级 Li6PS5CI 产线的成本敏感性分析,硫化锂的原料成本构成比高达 82%,这一数值直观印证其作 为核心成本项的产业地位,未来随着硫化物电池的出货增长将直接拉动对硫化锂的需求快速向上。按照 我国政府对硫化物全固态电池的产业规划,2027 年硫化物全固态电池将装车 3000 辆,实现小规模量产。 据此估算,基准场景下电解质需求量约 300-500 吨量级,对应产生 100-200 吨级硫化锂原材料需求基 数,叠加应用发展带动的市场需求,硫化物全固态电池关键材料市场容量预计呈现数量级跃升。

硫化锂的产品指标是后续硫化物固态电解质的合成工艺及产物性能的关键性制约要素。硫化锂中的杂质 以无机锂盐杂质、碳杂质、金属元素杂质以及水分杂质等为主,因此纯度参数尤为关键。硫化锂的高纯 度是实现硫化物固态电解质高性能的重要基础,目前行业内评价硫化锂产品水平主要聚焦白度、物相纯 度、多硫含量、水分含量、以及碳杂质含量等角度。

硫化锂合成前体选择的多样性衍生出不同的制备工艺路线,且不同路线的成本差距明显。由于硫、锂两 种元素在自然界的赋存形态多元,因而在制备硫化锂时,锂源和硫源的选择具有显著多样性。锂源可分 为两种,一种是强还原性锂源(金属锂或有机锂类),参与硫源的氧化还原反应,一般可和单质硫直接 反应生成硫化锂;另一种是惰性锂源(如氢氧化锂等传统锂盐),仅作为锂供体,不参与氧化还原反应, 一般需要和高活性硫化剂(如硫化氢,二硫化碳等)进行反应。具有双功能前体特性如硫酸锂能够同时 提供锂源和硫源,通过碳热、镁热、铝热等除氧工艺实现硫价态调控,直接得到硫化锂。上述反应均遵 循明确的热力学可行性路径,而动力学条件的改变如改变产物的浓度等方法,也可以促进硫化锂制备反 应的正向进行,如硫化钠和无机锂盐的复分解反应,通过控制反应物以及产物的溶解度实现反应正向进 行。《硫化锂:全固态电池时代的“基石”材料》中对各种路线的成本进行了对比测算,其中碳热还原路 线展现出显著经济性优势,主要归因于硫酸锂的低价特性及其作为碳酸锂上游前体的产业定位优势;硫 化氢中和工艺和水合肼还原工艺的原料成本构成类似,主要源于锂源一样;复分解工艺的核心原料水合 硫化钠的价格较高;锂硫化合工艺由于使用了价格高昂的金属锂,所以锂硫化合工艺的原料成本远高于 其他工艺。

碳热还原、水合肼还原和复分解工艺路线的综合优势较为明显,产业化实践已进入工程验证阶段。在 《硫化锂:全固态电池时代的“基石”材料》中基于产业化工程实施视角,以原料是否易得、原料成本、 工艺成本、安全性和产品指标这五个方面对不同工艺路线的量产前景进行全面评价。对比来看,虽然锂 硫化合工艺的产品指标最为突出,但安全性差且成本高,因而只是产业化早期实现小批量供应的主要路 线;硫化氢中和工艺虽然成本和性能兼具,但原料难以获得且安全性较差;碳热还原、水合肼还原和复 分解工艺这 3 条路线在原料、成本、安全和性能方面实现了较好的平衡。

(3)卤化物

与硫化物固态电解质类似,氯化物固态电解质的生产和储存对环境有着严苛的要求,因为该材料耐潮性 差,且因包含大量 Y、Tb-Lu、Sc 和 In 等稀土元素,制备成本居高不下。中国科学技术大学马骋教授课 题组在 Nature Communications 上发表了有关固态电解质的最新研究成果,他们设计并合成了一种全 新的氯化物固态电解质——氯化锆锂(Li2ZrCl6)。目前最廉价的卤化物固态电解质 Li3YCl6 在厚度低 至 50 微米(该厚度是对现有工艺水平比较大的挑战)时,原材料成本仍高达 23.05 美元/平方米。

2、粉末制备

对于氧化物来讲,干法合成较为成熟,产业化难度小。硫化物、卤化物目前采用干法的较多,但湿法具 有更强的规模化潜力。

3、成膜工艺

短期湿法工艺成熟,干法有望逐步替代。固体电解质成膜工艺是全固态电池制造的核心。固体电解质膜 取代液态电池隔膜、电解液,为全固态电池独有结构。固体电解质膜影响电池性能:1)固体电解质膜 过厚→降低全固态电池能量密度&提高电池内阻;2)固体电解质膜过薄→机械性能较差→电池短路根据 是否采用溶剂可将工艺分为湿法工艺与干法工艺,各有优劣。

硫化物、卤化物更适配干法,干法成熟后具有降本空间。1)湿法混料是常用的复合电极制备方法,但 该方法会带来一些问题,如硫化物与有机溶剂之间的副反应、电子绝缘聚合物引发的高界面阻抗等。2) 干法电极省去溶剂、部分加工工序、更少的占地面积,据纳科诺尔公开交流,预计可帮助电池制造成本 可下降 10%以上。 干法电极的制备以粘接剂原纤化为主流方法,包括粉料混合、纤维化、辊压成型三大关键环节。前两道 工序主要设备为破碎机和混合机,第三道工序为辊压机,为整个流程的核心。尤其是干法正极,正极粉 体材料容易掉落,需要更大外部压力来抵消粉末间的复合力。国内干法电极设备工作压力普遍可达到 50T 以上,纳科诺尔干法电极设备最大可达到 70T。同时对宽幅、走速也有一定要求。

五、全固态电池技术聚焦与路径分化

1、全固态电池逐渐聚焦于硫化物电解质技术路线

全球固态电池的研发主要分中国、日韩和欧美三大阵营。从汽车和电池企业的选择情况来看,目前硫化 物和氧化物为主流技术路线。

(1)日韩:主攻硫化物技术路线,致力于全固态电池

日本企业在固态电池的研发起步较早,在固态电池领域处于技术领先地位。由于硫化物电解质电导率高、 性能优异且最适配全固态电池,丰田、本田、日产、松下、LGES、三星 SDI、SK On 等日韩企业长期 以来选择最有前景的硫化物固态电池(全固态电池)为主攻技术路线。截至 2024 年,日本在全固态电 池领域的国际专利申请数量占比达到 68%。其中,丰田起步最早,且研发进展最快,拥有全球最多的固 态电池专利(超 1300 项),计划 2025-2030 年量产搭载全固态电池的电动汽车。

(2)欧美:欧洲车企与美国初创企业合作开发固态电池,三大技术路线均有布局

美国在固态电池领域以 Quantum Scape、Solid Power 等初创企业为主,在硫化物、氧化物和聚合物三 大技术路线均有布局,大众、宝马、奔驰等欧洲车企通过投资这些美国初创企业,共同推动在固态电池 领域的发展。比如,大众是 Quantum Scape 的最大股东,Quantum Scape 计划 2025 年底开始量产固 态电池;宝马和 Solid Power 紧密合作,Solid Power 计划 2025 年搭载宝马原型车,2026 年开始量产。

(3)中国:早期侧重氧化物技术路线,硫化物技术路线将加速推进

国内固态电池初创企业普遍选择从半固态到固态的渐进式发展路径,多数选择氧化物技术路线。由于氧 化物电解质非常坚硬、孔隙率高,容易导致电离子传输通道不畅,以目前的技术需要加入电解液,因此, 国内研发的氧化物固态电池主要为固液混合方向。卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂电、辉能科技等国内固态电池初创企业开始都是选择以氧化物材料为基础的固液混合技术路线。2023 年国内部分车企开始 搭载半固态电池,如蔚来 ES6、东风 E70、岚图追风等车型,均为搭载以氧化物为电解质的半固态电池。 我国全固态电池聚焦于硫化物电解质技术路线的发展路径逐渐清晰。在 2025 年 2 月 15 日举行的第二届 中国全固态电池创新发展高峰论坛上,对于全固态电池中长期的发展路径,中国科学院院士、清华大学 教授欧阳明高表示,基于硫化物电解质为主体电解质:(1)2025-2027 年,第一代全固态电池,要以 200-300Wh/kg 的石墨/低硅负极硫化物全固态电池发展目标为牵引,努力打通全固态电池的技术链; (2)2027-2030 年,第二代全固态电池,要以 400Wh/kg 和 800Wh/L 为目标,重点攻关高容量硅碳 负极,面向下一代乘用车电池;(3)2030-2035 年,要以 500Wh/kg 和 1000Wh/L 为目标,重点攻 关锂负极,逐步向复合电解质、高容量正极体系发展。

根据 EVTank 公布的统计数据,全球固态电池企业选择硫化物的占比为 38%,选择氧化物的占比为 32%,选择聚合物的有 22%。全固态电池已逐渐聚焦于硫化物电解质技术路线。 硫化物电解质的研发重心逐渐稳定性提升。其离子电导率已达液态锂电池水平(部分厂家粉体为 16mS/cm,液态电解质为 1~10mS/cm),同时倍率性能也有提升,部分厂家 1C 放电比容量已突破 200mAh/g,满足下游电池厂需求,厚度也可达到 30~150μm。

2、固态电池成膜路径分化,材料与隔膜企业竞逐新赛道

固态电池成膜环节的定位和方案取决于电池厂商的研发进展和方向选择。固态电池的固态电解质取代传 统电池的电解液和隔膜,目前电池厂商采用的固态电池制备体系多样化,固态电池成膜环节的定位,取 决于电池厂商的研发进展和方向选择。部分企业直接使用固态电解质粉体涂覆在正负极上,而部分企业 则通过获取独立的固态电解质膜进行热压或者转印。此外,还包括将固态电解质包覆在正负极颗粒表面 以减少副反应、降低阻抗;或将电解质粉体共混于活性材料或聚合物等材料之中,直接提高材料整体的 兼容性;以及原位固化。 目前以上固态电解质成膜各方案共存,产业界尚未有发展定论,因此对于材料企业而言,同时布局固态 电解质粉体、浆料和电解质膜更具有综合优势,但对于企业有研发和资金实力的考验。固态电池初创企 业的产品布局通常包括了核心材料固态电解质、固态电解质膜。如卫蓝新能源、清陶能源等国内领先固 态电池初创企业和美国领先固态电池初创企业 Quantum Scape 均在固态电解质膜上有深入布局。恩捷 股份、星源材质等传统锂电隔膜企业具备隔膜产品开发、量产经验,同时也掌握固态电解质材料技术, 为固态电解质膜量产奠定基础。 传统隔膜领先企业已形成小批量固态电解质膜供货能力。固态电解质/固态电解质膜对于传统锂电隔膜 企业是转型升级的机遇。传统隔膜头部企业恩捷股份和星源材质均已布局固态电解质膜。湖南恩捷的硫 化物电解质膜已实现卷对卷、连续化生产,并实现小批量供货;星源材质组建了固态电解质隔膜开发项 目组,产品已进入多家客户测试阶段并形成小批量供货。此外,固态电解质材料企业中科固能、瑞固新 材等已有量产固态电解质膜的规划,中孚新能源规划年产 5000 万平米的“准固态电解质隔膜”产能即将 竣工。

六、相关公司

1、上海洗霸

公司主业包括水处理特种化学品、过程化学品与新能源领域先进材料,数据中心空液冷系统装备、全自 动智能控制在线加药保障系统整体解决方案服务。 公司较早开始在新能源材料方面投入,较早就在布局以新能源锂离子电池固态电解质粉体(氧化物、卤 化物、硫化物)、近零膨胀硅碳负极材料为代表的先进材料相关业务。 固态电解质方面,上海洗霸与中科院上海硅酸盐研究所合资成立上海科源固能,聚焦氧化物固态电解质。 公司十吨级锂离子固态电池粉体先进材料产线已稳产超一年;松江基地固态电池电解质粉体厂房初步建 成,规划氧化物、卤化物电解质粉体产能。2024 年,公司锂离子电池固态电解质粉体材料完成 47 个批 次送货、覆盖 26 家客户,获得多个客户少量持续性订单。2025 年 7 月,公司发布公告以 1.1 亿元收购 有研新材硫化锂业务相关资产,补足了公司硫化物电解质方面的布局。 此外,公司过去在硫化氢处理等领域有历史积累,在硫化锂制备领域具有优势。

2、天赐材料

天赐材料主营业务为锂离子电池材料、日化材料、特种化学品三大业务板块,其锂电电解液全球第一。 公司自主研发布局液体六氟磷酸锂、LiFSI、VC、DTD、二氟磷酸锂等核心电解液原材料及添加剂,形 成了以电解液原材料为主的一体化布局战略。沿着一体化布局的战略思路,同时布局了正极与前驱体材 料、正负极粘结剂、锂电池用胶类产品及电池材料再生业务,各业务板块间形成了强大的平台研发、循 环经济等协同效应。 公司已完成硫化锂、硫化物固态电解质实验室公斤级生产,预计 2027 年实现硫化物固态电解质千吨级 产线的建设,公司本身就是全球最大的液态六氟磷酸锂电解质的生产商,对液相法生产的工艺理解较深, 在锂电机理、规模生产方面可能有优势。

3、厦钨新能

公司产品涵盖钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂、钠电材料、贮氢合金等全系列新能源材料,拥有正极领域 高电压钴酸锂、中高镍三元、水热法磷酸铁锂等关键技术,连续多年位居钴酸锂、储氢合金行业龙头。 公司产品主要应用于 3C 数码、车载动力、储能蓄能等领域,客户包括松下、宁德新能源、中创新航、 欣旺达、比亚迪、三星、LGC 等国内外知名电池客户。 公司在固态电池领域前瞻布局正极材料和电解质方向,已与多家研究机构、下游厂商建立长期合作。在 电解质侧,氧化物固态电解质布局第二代低残碱、高比表的锂镧锆氧(LLZO)及磷酸钛铝锂(LATP), 具备高离子电导率、热稳定性等优势,可用于固态电解质系统、正极包覆及隔膜涂覆;在硫化物固态电 解质方面,制备硫化锂,依托冶炼技术从源头控反应活性与环境,纯度高、降本空间大。正极材料侧, 布局多种 NCM 高功率三元、Ni8 系多晶、Ni9 系超高镍三元材料及 NL 层状结构等,适配电池正极与 3C 消费端,能量密度高、循环寿命长,其中匹配氧化物固态电解质的正极已供货,匹配硫化物电解质 的 NL 材料处于产业化初期将逐步扩产,性能优于传统钴酸锂、三元材料。

4、恩捷股份

公司是全球锂电池隔膜行业的龙头企业,在 2021 年初开始布局硫化物电解质材料领域,2021 年 12 月 成立控股子公司湖南恩捷,主要开发硫化物电解质的核心材料,为全固态硫化物电池企业进行配套。 公司始终高度重视研发投入,隔膜、半固态与固态电池材料研发持续推进。隔膜领域,公司推出高安全 基膜 X 系列和高浸润基膜 I 系列,也向市场发布了性能领先的第二代 5μm 高强基膜。高安全基膜 X 系 列通过分子链改性技术,将破膜温度从传统隔膜的 150℃提高至 230℃,破膜面积降低了 60%,保障锂 电池的安全性;高浸润基膜 I 系列运用界面浸润熵调控技术,提升了隔膜的浸润值和离子导电率,提升 电池充电速度;5μm 高强基膜凭借其超薄、高强度的特性,可缩减电池内部非活性材料的体积占比,进 而提升电池储能容量。半固态与固态电池材料领域,子公司江苏三合已具备半固态电池隔膜量产供应能 力,正积极开拓市场;子公司湖南恩捷则专注于固态电池材料研发,其开发的硫化锂、硫化物固态电解 质及电解质膜产品,在电导率、粒径控制等核心指标上处于行业领先水平。当前已实现硫化锂百吨级产 线,硫化物固态电解质十吨级产线,并已对接头部客户。

5、华盛锂电

公司专注于锂离子电池电解液添加剂领域,主导制定了 VC 国家标准和 FEC 行业标准,过去较长时间保 持了锂电电解液添加剂全球第一。

在固态电解质方面,公司已完成双三氟甲磺酰亚胺锂、高纯硫化锂等多种固态/半固态电池电解质添加 剂的研发,已掌握多种硫化锂制备路线。公司以高纯度硫化锂为基础材料,与客户共同开发的固态电解 质 Li6PS5Cl 的离子电导率可达 5.57ms/cm。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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