面對未來綜合要求更高的應用場景（航空航天、國防軍工等），液態(tài)鋰離子電池體系已出現(xiàn)瓶頸，固態(tài)電池憑借能量密度更高、安全性更強等多方面優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)化大勢所趨。

【資料圖】

能量密度方面，固態(tài)電池可做到400wh/kg以上，是現(xiàn)有液態(tài)電池的兩倍。

根據(jù)Solid-State Battery Roadmap 2035+（D. Wu, F. Wu，2022）等相關(guān)研究，在2023年開始有較多的電池廠、研究機構(gòu)進行固態(tài)電池產(chǎn)品驗證。

在2023-2024年有望率先應用于AGV、軍工航天、醫(yī)療等價格敏感度較低、安全性能要求較高的領(lǐng)域，2025年之后隨著技術(shù)進步開始應用于核心領(lǐng)域儲能、無人機、消費電子等領(lǐng)域，2026年之后逐步應用于高端新能源車型及寒冷地區(qū)，2027年后隨著成本下降開始大規(guī)模應用于新能車、儲能等領(lǐng)域。

從產(chǎn)業(yè)化進程來看，預計固態(tài)電池會從半固態(tài)電池開始，有望從高端應用領(lǐng)域開始逐步滲透。

依據(jù)EVTank對于全球鋰離子電池出貨量的預測，結(jié)合固態(tài)電池（包括半固態(tài)、準固態(tài)、全固態(tài)）在動力、儲能、消費電池等領(lǐng)域的滲透路徑，預計2025年全球固態(tài)電池整體滲透率約為2%，出貨量將達43GWh；2030年全球固態(tài)電池整體滲透率約為9.4%，出貨量將達570GWh。

固態(tài)電池商業(yè)化路徑展望：

資料來源：Solid-State Battery Roadmap 2035+（D. Wu, F. Wu，2022）（含預測），中信證券

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固態(tài)電池行業(yè)概覽

據(jù)中科院物理所，根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)在電池中的質(zhì)量占比情況，可將鋰電池分為液態(tài)電解質(zhì)鋰電池、混合固液電解質(zhì)鋰電池、全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池。

在液態(tài)電池向固態(tài)電池升級的進程中，半固態(tài)電池是當下最現(xiàn)實的過渡路線。按照技術(shù)迭代的難易程度，從液態(tài)鋰離子電池到固態(tài)鋰電池的技術(shù)迭代路徑預計將大致遵循“固態(tài)電解質(zhì)→新型負極→新型正極”的順序。

資料來源：旺財鋰電

新能源車企固態(tài)電池裝車進程規(guī)劃顯示半固態(tài)電池有望更早產(chǎn)業(yè)化。

半固態(tài)電池對于現(xiàn)有液態(tài)鋰電池體系沖擊小，與現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池供應鏈重合度很高，制造工藝流程和裝備也與液態(tài)鋰離子電池高度通用，是當下鋰電池技術(shù)迭代升級過程中最現(xiàn)實的過渡路線。

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈與液態(tài)鋰電池大致相似，兩者主要的區(qū)別在于中上游的負極材料和電解質(zhì)不同，在正極方面幾乎一致，若完全發(fā)展至全固態(tài)電池，隔膜也完全被替換。

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈：

資料來源：前瞻研究院

固態(tài)電池整體成本主要由電池材料成本及電池生產(chǎn)成本構(gòu)成，其中材料成本占據(jù)了大部分的份額。

材料成本包括正極、負極材料、隔膜（如需）、電解質(zhì)、集電器、殼體等組成，而生產(chǎn)成本則包括工廠設計/廠房、能源及人員/生產(chǎn)工序三大板塊。

固態(tài)電池開發(fā)、制備工藝挑戰(zhàn)大，不僅涉及材料創(chuàng)新同時也涉及到生產(chǎn)工藝革新。

在全固態(tài)電池中，正極材料、負極材料、隔膜、電解液這四大原材料，將變成正極材料、負極材料、固態(tài)電解質(zhì)三大原材料。

固態(tài)電解質(zhì)將全面替代電解液與隔膜，有望縮短正負極之間的距離，大大降低電池厚度。

固態(tài)鋰電池發(fā)展路線及材料體系變革：

資料來源：《為全固態(tài)鋰電池“正名”》（許曉雄，李泓，2018）

電解質(zhì)

通常我們將電池內(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，因此固態(tài)電池和液態(tài)電池最大區(qū)別在于電解質(zhì)。

作為固態(tài)電池的核心材料，固態(tài)電解質(zhì)目前主要有氧化物、硫化物、聚合物三大體系，

全球技術(shù)路線百花齊放，日韓企業(yè)側(cè)重硫化物路線，歐美則較為均衡，國內(nèi)以氧化物為主。

三類固態(tài)電池制造工藝比較：

負極材料

正極和負極材料端，主要訴求還是進一步提升能量密度，正極有望采用高鎳三元、富鋰錳基等材料，負極有望采用硅負極、鋰金屬等材料。

全固態(tài)鋰電池可以兼容現(xiàn)有的石墨負極、硅碳負極，在未來會通過預鋰化技術(shù)逐步提高負極鋰含量，補充首次放電過程中損耗的鋰，提高首次循環(huán)效率。

隨著界面問題以及枝晶問題的逐步解決，金屬鋰有望逐漸替代當前石墨、硅碳負極材料，成為下一代鋰電池負極。

固態(tài)電池負極材料對比：

正極材料

目前液態(tài)鋰電池主流的磷酸鐵鋰、NCM、NCA等正極體系理論上均可用于全固態(tài)鋰電池。三元正極材料預計會由中鎳三元向半固態(tài)的高鎳，全固態(tài)的無鈷、富鋰、鋰硫等體系發(fā)展。

此外，固態(tài)電池可能發(fā)展高壓復合正極。

另外，固態(tài)電池的封裝形態(tài)將采用軟包形式，有望增加鋁塑膜應用。

固態(tài)電池市場格局

全球核心固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)區(qū)域為歐美、日韓和中國。

歐美國家主要以自主研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)業(yè)型公司為主。美國初創(chuàng)企業(yè)眾多，QuantumScape、Solid Power等企業(yè)通過與科研機構(gòu)合作已成為行業(yè)主力軍。歐洲企業(yè)以車企投資初創(chuàng)企業(yè)為主，大眾汽車投資1億美元與QuantumScape組建一家新的合資企業(yè)。寶馬攜手Solid Power共同研發(fā)全新的固態(tài)電池。

日韓以傳統(tǒng)車企與電池企業(yè)合作開發(fā)為主。日韓企業(yè)多抱團合作，三菱、日產(chǎn)、松下等日本企業(yè)在保有獨立研發(fā)團隊的基礎(chǔ)上，組建共同研發(fā)中心。韓國領(lǐng)先的三大電池企業(yè)—LG化學、三星 SDI和SKI也組成聯(lián)盟，合作研發(fā)固態(tài)電池。

中國企業(yè)起步較晚，但市場參與者多，且以科研機構(gòu)或院校為支撐，產(chǎn)業(yè)化進程較快，同時車企與電池企業(yè)密切合作。

從技術(shù)路線來看，國內(nèi)以氧化物路線居多，主要參與者既包括寧德、國軒等傳統(tǒng)電池企業(yè)，也有以學界領(lǐng)軍者入局產(chǎn)業(yè)化為代表的初創(chuàng)企業(yè)，如衛(wèi)藍新能源、江蘇清陶等。

從進度來看，國內(nèi)半固態(tài)電池已量產(chǎn)裝車，全固態(tài)電池技術(shù)突破進行時，固態(tài)電池有望接棒引領(lǐng)技術(shù)新潮。

作為當下鋰電池技術(shù)迭代升級過程中最現(xiàn)實的過渡路線，贛鋒鋰業(yè)、孚能科技、衛(wèi)藍新能源、輝能科技等公司的半固態(tài)產(chǎn)品均已有較為明確的上車規(guī)劃。

根據(jù)部分車企的相關(guān)公告，預計半固態(tài)電池在2023年實現(xiàn)量產(chǎn)、2024年開始大面積上車的可能性較大。

相關(guān)車企布局推動固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程:

資料來源：高工鋰電

整體來看，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈方面，電池端企業(yè)主要有寧德時代、比亞迪、衛(wèi)藍新能源、清陶能源、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、輝能科技、國軒高科、孚能科技、蜂巢能源等；固態(tài)電解質(zhì)企業(yè)主要有天目先導、藍固新能源、奧克股份、上海洗霸、金龍羽、瑞泰新材等；固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體鋯源/鍺源企業(yè)有東方鋯業(yè)、三祥新材、云南鍺業(yè)、馳宏鋅鍺等；負極企業(yè)有蘭溪致德、貝特瑞、翔豐華等；正極企業(yè)有容百科技、當升科技等；隔膜企業(yè)有恩捷股份等；此外整車企業(yè)以自研或增資入股等方式積極入局，代表公司有豐田、日產(chǎn)、本田等。

隨著全產(chǎn)業(yè)鏈各方協(xié)同發(fā)力，固態(tài)電池商業(yè)化進程有望加速，未來行業(yè)空間廣闊。

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