固態(tài)電池分類、技術(shù)路線、出貨量與工程化難點(diǎn)在哪？

具備高安全+高能量密度，固態(tài)電池為大勢所趨。

傳統(tǒng)的鋰離子電池由于使用可燃性的有 機(jī)液態(tài)電解質(zhì)而存在易揮發(fā)、易泄漏和易燃等問題，導(dǎo)致電池存在較大的安全隱患。交通 電氣化和規(guī)模化儲能的快速發(fā)展對鋰離子電池的安全性和能量密度提出了更高的要求，而 電池能量密度的提高導(dǎo)致液態(tài)鋰電池安全性問題更加突出，因而提高鋰電池的本征安全性 迫在眉睫。將易燃的有機(jī)電解液替換為不易燃的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)不僅能有效改善鋰電池的 安全性和可靠性，還有助于提升電池的內(nèi)部空間利用率以達(dá)到提高電池能量密度的目的， 固態(tài)電池已成為鋰電池的長期發(fā)展趨勢。 固態(tài)電池分為半固態(tài)、全固態(tài)電池。按照固態(tài)電解質(zhì)用量可將固態(tài)電池分為半固態(tài)電池、 全固態(tài)電池，根據(jù)儲能網(wǎng)，通常將電池內(nèi)液體含量 10%作為區(qū)分半固態(tài)電池和液態(tài)電池的 分界線，而全固態(tài)電池將完全使用固態(tài)電解質(zhì)，液體含量將降為 0%。相比液態(tài)電池，全固 態(tài)電池取消原有液態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)以薄膜的形式分割正負(fù)極，從而替代隔膜的作用， 負(fù)極從石墨體系升級到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級到了超高鎳、鎳 錳酸鋰、富鋰錳基等正極，能量密度可達(dá) 500Wh/kg。

固態(tài)電解質(zhì)分硫化物、氧化物、聚合物等，硫化物的最大優(yōu)勢在于高電導(dǎo)率。硫化物固態(tài) 電解質(zhì)硫化物固態(tài)電解質(zhì)在室溫下展現(xiàn)出最高的電導(dǎo)率，電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬廣，同時兼具 優(yōu)異的機(jī)械性能和延展性，界面相容性問題較少，因此被視為理論上最理想的固態(tài)電解質(zhì) 材料，然而硫化物熱穩(wěn)定性差、熱反應(yīng)起始溫度高以及與正極材料兼容度低等問題，仍制 約著其大規(guī)模應(yīng)用；聚合物電解質(zhì)在加工性和界面兼容性上占優(yōu)，但電導(dǎo)率和穩(wěn)定性有待 提高；氧化物電解質(zhì)在熱穩(wěn)定性和電化學(xué)窗口上表現(xiàn)突出，但界面接觸和成本問題仍需解 決。

硫化物全固態(tài)電池的成本較高。根據(jù)億歐智庫，從成本角度看，硫化物路線由于采用了價 格較高的原材料，材料成本相較對其他路線更高，其電導(dǎo)率和能量密度也相對更高；聚合 物復(fù)合電解質(zhì)路線的制備過程涉及復(fù)雜的合成步驟和精細(xì)的加工技術(shù)，其制造成本相比其 他路線更高；氧化物路線材料成本和制造成本居中，整體平衡性較好。

當(dāng)前各國全固態(tài)電池向硫化物路線聚焦。 1）日韓：日韓主攻硫化物技術(shù)路線，尤其日本企業(yè)在固態(tài)電池的研發(fā)起步較早，在固態(tài) 電池領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位，截至 2024 年日本在全固態(tài)電池領(lǐng)域的國際專利申請數(shù)量占 比達(dá)到 68%。其中豐田起步最早，擁有全球最多的固態(tài)電池專利。 2）歐美:歐美車企與初創(chuàng)公司合作開發(fā)固態(tài)電池，多種路線均有布局。

3）中國：根據(jù) 2025 年 2 月 15 日第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上歐陽明高院 士的演講，當(dāng)前全固態(tài)電池的技術(shù)路線，要聚焦以硫化物電解質(zhì)為主體電解質(zhì)，匹配高鎳 三元正極和硅碳負(fù)極的技術(shù)路線，以比能量 400Wh/公斤、循環(huán)壽命 1000 次以上為性能目 標(biāo)，確保 2027 年實現(xiàn)轎車小批量裝車，2030 年實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，具體的 roadmap 為： 石墨/低硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池(2025-2027):以 200~300Wh/kg 為目標(biāo),攻克硫化物 固態(tài)電解質(zhì),打通全固態(tài)電池的技術(shù)鏈,三元正極和石墨/低硅負(fù)極基本不變,向長壽 命大倍率方向發(fā)展。 高硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池(2027-2030):以 400Wh/kg 和 800Wh/L 為目標(biāo),重點(diǎn)攻關(guān) 高容量硅碳負(fù)極,三元正極和硫化物固態(tài)電解質(zhì)仍為主流材料體系,面向下一代乘用 車電池。 鋰負(fù)極硫化物全固態(tài)電池(2030+):以500Wh/kg和1000Wh/L為目標(biāo),重點(diǎn)攻關(guān)鋰負(fù)極, 逐步向復(fù)合電解質(zhì)(主體電解質(zhì)+補(bǔ)充電解質(zhì))、高電壓高比容量正極發(fā)展(高鎳、富鋰、 硫等)。

全固態(tài)電池有望 2030 年開始放量，硫化物路線預(yù)計構(gòu)成主流，測算 2030 年硫化物固態(tài)電 池出貨有望達(dá) 117GWh，若價格假設(shè)在 1-1.5 元/Wh，對應(yīng)市場空間在 1170-1755 億元。核 心假設(shè)： 1）固態(tài)電池出貨量：根據(jù) EV Tank，2024 年全球固態(tài)電池出貨量達(dá)到 5.3GWh，同比大幅 增長 4.3 倍，全部為半固態(tài)電池，預(yù)計全固態(tài)電池將在 2027 年實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，到 2030 年將實現(xiàn)較大規(guī)模的出貨，根據(jù) EV Tank，2030 年全球固態(tài)電池出貨量預(yù)計達(dá) 614.1GWh， 我們假設(shè)全固態(tài)的比例將接近 30%，約 180GWh； 2）硫化物比例：EVTank 在白皮書中指出，2024 年中國聚合物和氧化物電解質(zhì)出貨量占比 超過 98%，預(yù)計隨著全固態(tài)電池的逐步產(chǎn)業(yè)化，硫化物電解質(zhì)的出貨量占比會逐步提升。 我們預(yù)計到 2030 年，在全固態(tài)電池電解質(zhì)中，硫化物電解質(zhì)的市場份額達(dá)到 65%。 根據(jù)鋰電動態(tài)，1GWh 的 LPSC（鋰磷硫氯硫化物）全固態(tài)電池約合消耗 400-450 噸 LPSC 固 態(tài)電解質(zhì)，每噸 LPSC 固態(tài)電解質(zhì)平均消耗 400~450 公斤的硫化鋰粉體，按 117GWh 出貨， 對應(yīng)電解質(zhì)需求約 5 萬噸，對應(yīng)硫化鋰需求 2 萬多噸。