2026年电力设备与新能源行业固态电池深度研究报告：电池变革重要赛点，材料设备全新颠覆

概览：全球发展进程、政策，产业发展阶段

趋势判断：一致认可的颠覆性技术，新一轮技术竞赛的关键

液态锂离子电池触及能量密度上限，发展固态电池已成为行业共识：传统锂离子电池采用了易燃的液态电解质，能量密度已经接近理论极限300Wh/kg（石墨负极+过渡金属氧化物），难以满足智能化电动车、电动航空、智能终端等场景对能量密度、安全性更高的要求。理论上能实现高比能、高安全性的固态电池体系，是全球公认的颠覆性技术。减少液态电解质含量，提升固态电解质占比，逐步实现固态化，是行业发展共识。由此带来的对材料体系、装备体系的颠覆，迫使全球企业、研究团队展开新一轮的创新竞争，避免在新技术方向上的掉队风险。

全球比较：从专利角度，日本、美国起步较早，中国在加速发力

从专利申请趋势观察全球固态电池发展：根据incopat专利检索平台统计1980年-2024年7月30日全球固态电池专利申请数，从2011年开始明显加速，2020-2022年达到高峰。从占比上看，日本、美国发展较早，2000-2020年日本申请专利数占比断层领先，中国2020年开始发力，占比快速反超。

中国进展：14年提出原位固化技术，2024年重视全固态路线

我国对固态电池的基础研究始于二十世纪70年代，1978年首次报道了固态离子学研究工作，1987年固态电池被列入首批国家高技术研究发展计划（863计划）重大专题之一。2014年，我国研究人员率先在国际上提出原位固化技术。2024年5月，媒体报导我国或投入60亿元，鼓励固态电池研发。

日韩进展：较早提出政策支持，聚焦全固态路线

日韩企业较早提出固态电池和电池新技术的政策支持。其政策重点推动电池技术创新，目标提升能量密度和供应链自主性。通过补贴、人才培养和回收，使得产业竞争力提升，但锂资源短缺仍制约两国发展。

欧美进展：重视固态电池技术发展

欧美均将固态电池视为能源转型和产业竞争的关键技术。欧洲通过欧盟成员国联合资助，支持固态电池研发产业化，重点项目包括荷兰示范线建设、西班牙企业产能扩张等。美国也出台政策推动固态电池及锂金属电池技术突破。

产业阶段：中国固态电池进入中试阶段

产业阶段：2025年国内企业基本上建成或在建全固态电池中试线，单体容量20~70Ah，能量密度350-500Wh/kg，部分企业已经有装车装车测试计划。后续规划：国内企业2026年左右基本都会启动装车测试，2027年实现小批量出货。

产业阶段：海外固态电池企业进展

产业阶段：海外企业装车测试进展更快，主要由车企+电池企业深度绑定形式展开。后续规划：在DOE（美国）、NEDO（日本）等针对产能建设的专项补贴刺激下，海外企业预计26年-27年会有GWh级别量产线建成、投产。

材料：各技术路线对比、格局分析

固态电池材料路线分支

从第一性原理出发，固态电池首先解决的是更高的能量密度（以安全性为前提）。根据对固态电池体积能量密度、质量能量密度、功率密度、寿命、安全性等不同性能的追求，电池材料的选择方向各有分化。实现更高的能量密度主要靠提升电压平台、或提升负极、正极材料的比容量，负极从石墨逐渐过渡到硅、锂金属，正极从中低镍三元过渡到高镍三元或富锂锰材料。在更高容量嵌入和转换、更高电压体系下，电解质、隔膜、集流体、导电剂、黏接剂都需要为维持稳定性和兼容性做相应的改变。

固态电解质-硫化物主要分类

硫化物固态电解质由氧化物固态电解质衍生而来（由S原子取代O原子），由于S的电负性比O低，半径更大，可降低Li+结合能，拓宽Li+迁移通道，因而具备更高的离子电导率，能提高锂离子迁移速率，有利于实现高倍率的循环性能。 目前，较有发展前景的硫化物电解质主要有几大体系： L-P-S体系（玻璃态、玻璃-陶瓷态）:75Li2S·25P2S5离子电导率可达到 2.8×10－4 S/cm，对玻璃相电解质热处理后形成玻璃陶瓷，可以进一步提升离子电导率，如70 Li2S·30 P2S5玻璃陶瓷室温离子电导率可达1.7×10－2 S/cm，－35 ℃低温条件下可达到10－3 S/cm。L-M-S体系（Thio-LISICON 型）：M=Si, Ge, Sn，合成简单，热稳定性较好，电化学稳定性也较好，但离子电导率相对较低。 L-M-P-S结构：M = Ge, Sn, Si，具备3D离子传输路径，LGPS室温离子电导率可达到1.2×10－2 S/cm，可媲美传统有机液态电解液，低温性能更好，但Ge成本较高，且会被Li金属还原。LiSiPSCl离子电导率可达2.5×10－2 S/cm。 硫银锗矿型：代表性结构为Li6PS5X (X 为 Cl、Br、I 等卤族元素)，具有立方 F43m面中心对称(FCC)结构，有较高的室温电导率，电化学稳定性较好，但空气稳定性差。通过以乙醇和四氢呋喃为溶剂的液相路径合成的LPSCl 离子电导率可达 2.42×10－3 S/cm，进一步调节Cl、Br 的比例可在此基础上再提升。

负极：提升能量密度的关键

负极材料的变化是固态电池提升锂电池性能的最关键因素，负极储锂主要通过嵌入、合金化或转换反应实现。目前已广泛应用的负极材料包括石墨类、Li4Ti5O12、无定形碳（硬碳、软碳）、硅基材料、锂合金等。固态电池的负极材料主要有碳族负极、硅基负极和金属锂负极。 锂金属：理论比容量高达3860mAh/g，化学电位低（-3.045V），密度低（0.534g/cm3），被认为是最理想的高比能量锂电负极材料。但充放电过程中体积变化大、反应活跃，在液态电池中一直未实现商业化，固态电解质的高机械强度能更有效抑制锂枝晶，使得锂金属负极的应用成为可能。但实际应用还有较多问题需要解决：LATP、聚合物容易被锂金属氧化，准全固态电解质仍有液体易产生枝晶，锂金属薄膜成本较高，若电池发生意外撞击，裸露在空气中也有易燃的风险。 硅基：纯硅的理论比容量高达4200mAh/g，但锂化过程中容易膨胀，较难单独使用，主要通过CVD多孔碳、纳米化等形式处理后与石墨掺混使用。

硅碳负极：迭代到第三代多孔碳CVD技术

硅基负极优势：完全锂化至 Li4.4Si 时理论比容量可达到4200mAh/g，储量大、资源成本低，是较为理想的优化方案。但硅基负极在锂化/脱锂过程中的剧烈体积膨胀（>300%）会引发材料内部应力累积，这不仅导致活性物质的结构粉化和机械完整性破坏，还会诱发电极/电解质界面接触失效与固态电解质界面膜（SEI）的持续重构。

为改善膨胀问题，商用化技术已经迭代到第三代：第一代技术路线是通过机械球磨法将硅的尺寸减少至纳米级别来减小材料的体积膨胀，第二代用硅氧替代硅碳（以及在此基础上的预锂/镁方案），第三代以多孔碳骨架来储硅。目前第一代和第二代硅基负极材料已经实现了批量化应用，占据了大量市场份额，但是从性能、 成本、稳定性和潜力来看，CVD 硅碳是三条技术路线中最具有优势的方向。

设备：变化、难点、格局

全固态电池VS液态电池：工艺及设备变化主要集中在前道及中道

前道：干法电极技术为主要变化。 工艺端：主要变化在于干法电极及固 态电解质层制备。干法电极技术无需 使用溶剂，直接采用干法混浆和涂布 工艺制备极片；固态电解质层额外增 加了电解质膜的涂布及辊压流程。 设备端：1）干法设备：增加了干法混 合、干法涂布等设备以制备固态电解 质膜；2）辊压设备：同时由于目前干 法电极技术对辊压设备的精度、均匀 度和压实密度等性能提出了更高要求。 中道：变化集中在叠片+极片胶框覆合 技术+等静压。 工艺端：采用叠片工艺，结合极片胶 框印刷和等静压技术，确保固态电解 质与电极紧密接触；同时由于全固态 电池无需电解液，省去了注液环节。设备端：1）叠片机：由于固态电池的 固态电解质具有脆性，对叠片设备的 精度和稳定性要求更高；2）等静压机： 可有效改善固固界面接触，实现材料 致密化、消除孔隙；3）极片胶框覆合 技术：可有效提升相邻极片之间的粘 合度。 后道：高压化成设备为核心变化。工艺端：无明显变化。设备端：1）高压化成设备：为满足固 态电池对高离子电导率的要求，化成 过程趋向高压化以优化电池性能。

湿法前道工艺：成熟度高易于量产，共有三种成膜方式

湿法工艺成膜操作简单、工艺成熟，易于规模化生产，量产可能性较高。按照载体不同，湿法工艺可分为模具支撑成膜、正极支撑成膜以及骨架支撑成膜三种方式：模具支撑成膜：将固体电解质溶液倾倒在模具上，随后蒸发溶剂获得固态电解质膜，通过调节溶液的体积和浓度来控制膜的厚度；该方法常被用于制备聚合物电解质膜及复合电解质膜；为保证固体电解质膜可以完整的从模具中分离，电解质膜通常需要具备较大的厚度以提供足够的机械强度。正极支撑成膜：将固体电解质溶液直接浇在正极表面，蒸发掉溶剂后，在正极表面形成固体电解质膜；该方法常用于无机电解质膜及复合电解质膜的制备；与模具支撑成膜相比，正极支撑可以获得更薄的固体电解质膜和更好的界面接触； 骨架支撑成膜：将固体电解质溶液注入骨架中，蒸发掉溶剂后，形成具有骨架支撑的固体电解质膜；该方法常用于复合电解质膜的制备。

干法前道工艺：纤维化法为目前最常用干法成膜工艺

纤维化为目前应用最广的固态电池干法工艺。纤维化法通过机械力作用，纤维状粘结剂（如PTFE）在高剪切力和适宜温度下被拉伸成具有三维网络的原纤维，将原纤维、活性材料和导电剂紧密结合，形成均匀稳定的自支撑电极膜。主要包括混料、纤维化、造粒、辊压四项流程，整个制造工艺链具备高效性和继承性。该流程可以满足对于高性能固态电池的电极均匀性和稳定性的要求，还适用于大规模量产，目前是固态电池干法制备中最常用的成膜工艺。目前宁德使用该工艺制备的电极厚度可控制在50-70μm，能量密度达到320Wh/kg较传统湿法工艺提升约15%，制造成本下降10%。而由于该工艺对于机械力控制要求较高，任何偏差都可能影响电池性能，设备的高效性和一致性是大规模量产的主要技术挑战。

报告节选：

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