面对未来综合要求更高的应用场景（航空航天、国防军工等），液态锂离子电池体系已出现瓶颈，固态电池凭借能量密度更高、安全性更强等多方面优势，产业化大势所趋。

【资料图】

能量密度方面，固态电池可做到400wh/kg以上，是现有液态电池的两倍。

根据Solid-State Battery Roadmap 2035+（D. Wu, F. Wu，2022）等相关研究，在2023年开始有较多的电池厂、研究机构进行固态电池产品验证。

在2023-2024年有望率先应用于AGV、军工航天、医疗等价格敏感度较低、安全性能要求较高的领域，2025年之后随着技术进步开始应用于核心领域储能、无人机、消费电子等领域，2026年之后逐步应用于高端新能源车型及寒冷地区，2027年后随着成本下降开始大规模应用于新能车、储能等领域。

从产业化进程来看，预计固态电池会从半固态电池开始，有望从高端应用领域开始逐步渗透。

依据EVTank对于全球锂离子电池出货量的预测，结合固态电池（包括半固态、准固态、全固态）在动力、储能、消费电池等领域的渗透路径，预计2025年全球固态电池整体渗透率约为2%，出货量将达43GWh；2030年全球固态电池整体渗透率约为9.4%，出货量将达570GWh。

固态电池商业化路径展望：

资料来源：Solid-State Battery Roadmap 2035+（D. Wu, F. Wu，2022）（含预测），中信证券

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固态电池行业概览

据中科院物理所，根据液态电解质在电池中的质量占比情况，可将锂电池分为液态电解质锂电池、混合固液电解质锂电池、全固态电解质锂电池。

在液态电池向固态电池升级的进程中，半固态电池是当下最现实的过渡路线。按照技术迭代的难易程度，从液态锂离子电池到固态锂电池的技术迭代路径预计将大致遵循“固态电解质→新型负极→新型正极”的顺序。

资料来源：旺财锂电

新能源车企固态电池装车进程规划显示半固态电池有望更早产业化。

半固态电池对于现有液态锂电池体系冲击小，与现有液态锂离子电池供应链重合度很高，制造工艺流程和装备也与液态锂离子电池高度通用，是当下锂电池技术迭代升级过程中最现实的过渡路线。

固态电池产业链与液态锂电池大致相似，两者主要的区别在于中上游的负极材料和电解质不同，在正极方面几乎一致，若完全发展至全固态电池，隔膜也完全被替换。

固态电池产业链：

资料来源：前瞻研究院

固态电池整体成本主要由电池材料成本及电池生产成本构成，其中材料成本占据了大部分的份额。

材料成本包括正极、负极材料、隔膜（如需）、电解质、集电器、壳体等组成，而生产成本则包括工厂设计/厂房、能源及人员/生产工序三大板块。

固态电池开发、制备工艺挑战大，不仅涉及材料创新同时也涉及到生产工艺革新。

在全固态电池中，正极材料、负极材料、隔膜、电解液这四大原材料，将变成正极材料、负极材料、固态电解质三大原材料。

固态电解质将全面替代电解液与隔膜，有望缩短正负极之间的距离，大大降低电池厚度。

固态锂电池发展路线及材料体系变革：

资料来源：《为全固态锂电池“正名”》（许晓雄，李泓，2018）

电解质

通常我们将电池内液体含量10%作为区分半固态电池和液态电池的分界线，因此固态电池和液态电池最大区别在于电解质。

作为固态电池的核心材料，固态电解质目前主要有氧化物、硫化物、聚合物三大体系，

全球技术路线百花齐放，日韩企业侧重硫化物路线，欧美则较为均衡，国内以氧化物为主。

三类固态电池制造工艺比较：

负极材料

正极和负极材料端，主要诉求还是进一步提升能量密度，正极有望采用高镍三元、富锂锰基等材料，负极有望采用硅负极、锂金属等材料。

全固态锂电池可以兼容现有的石墨负极、硅碳负极，在未来会通过预锂化技术逐步提高负极锂含量，补充首次放电过程中损耗的锂，提高首次循环效率。

随着界面问题以及枝晶问题的逐步解决，金属锂有望逐渐替代当前石墨、硅碳负极材料，成为下一代锂电池负极。

固态电池负极材料对比：

正极材料

目前液态锂电池主流的磷酸铁锂、NCM、NCA等正极体系理论上均可用于全固态锂电池。三元正极材料预计会由中镍三元向半固态的高镍，全固态的无钴、富锂、锂硫等体系发展。

此外，固态电池可能发展高压复合正极。

另外，固态电池的封装形态将采用软包形式，有望增加铝塑膜应用。

固态电池市场格局

全球核心固态电池产业区域为欧美、日韩和中国。

欧美国家主要以自主研发固态电池技术的创业型公司为主。美国初创企业众多，QuantumScape、Solid Power等企业通过与科研机构合作已成为行业主力军。欧洲企业以车企投资初创企业为主，大众汽车投资1亿美元与QuantumScape组建一家新的合资企业。宝马携手Solid Power共同研发全新的固态电池。

日韩以传统车企与电池企业合作开发为主。日韩企业多抱团合作，三菱、日产、松下等日本企业在保有独立研发团队的基础上，组建共同研发中心。韩国领先的三大电池企业—LG化学、三星 SDI和SKI也组成联盟，合作研发固态电池。

中国企业起步较晚，但市场参与者多，且以科研机构或院校为支撑，产业化进程较快，同时车企与电池企业密切合作。

从技术路线来看，国内以氧化物路线居多，主要参与者既包括宁德、国轩等传统电池企业，也有以学界领军者入局产业化为代表的初创企业，如卫蓝新能源、江苏清陶等。

从进度来看，国内半固态电池已量产装车，全固态电池技术突破进行时，固态电池有望接棒引领技术新潮。

作为当下锂电池技术迭代升级过程中最现实的过渡路线，赣锋锂业、孚能科技、卫蓝新能源、辉能科技等公司的半固态产品均已有较为明确的上车规划。

根据部分车企的相关公告，预计半固态电池在2023年实现量产、2024年开始大面积上车的可能性较大。

相关车企布局推动固态电池产业化进程:

资料来源：高工锂电

整体来看，固态电池产业链方面，电池端企业主要有宁德时代、比亚迪、卫蓝新能源、清陶能源、亿纬锂能、赣锋锂业、辉能科技、国轩高科、孚能科技、蜂巢能源等；固态电解质企业主要有天目先导、蓝固新能源、奥克股份、上海洗霸、金龙羽、瑞泰新材等；固态电解质前驱体锆源/锗源企业有东方锆业、三祥新材、云南锗业、驰宏锌锗等；负极企业有兰溪致德、贝特瑞、翔丰华等；正极企业有容百科技、当升科技等；隔膜企业有恩捷股份等；此外整车企业以自研或增资入股等方式积极入局，代表公司有丰田、日产、本田等。

随着全产业链各方协同发力，固态电池商业化进程有望加速，未来行业空间广阔。

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