全固态电池作为下一代高能量密度、高安全的动力电池产品,其产业化一直深受关注。在宁德时代、比亚迪、清陶能源等头部企业的发展带动和国内利好政策的不断刺激孵化下,国内固态电池技术正从半固态电池向全固态电池迁移发展,多家车企先后宣布将于2027年发布全固态电池车型,加速全固态电池的商业化落地,推动固态电池发展驶入快车道。
基于此,本报告重点从固态电池的产业背景、产业化进展和核心材料发展趋势等维度展开分析。
产业背景:性能优势+政策孵化成为发展主推力
固态电池可缓解消费者焦虑:相较于液态电池,固态电池具备高安全性、高能量密度、宽温域适应性、高成组效率等优势,能较好地缓解当前消费者对于电动汽车的续航、快充和安全焦虑。
国家层面政策完善标准体系建设:目前,我国固态电池的研发已上升至国家战略,在政策层面,国家不断出台相关政策推动固态电池标准体系建设、确定固态电池产品性能要求;同时发布判定及试验部分,进一步明确全固态电池定义。
固态电池仍面临一系列卡点:
材料层面:当前全固态电池因无电解液、无隔膜以及采用高性能材料升级等特点,仍有固-固界面接触及机械稳定性、正极侧耦合失效、界面材料匹配性以及高性能材料缺乏等产业链难题尚未解决;
成本层面:当前固态电池主要电解质路线原材料价格都处于较高水平,尤其是硫化物电解质,其电芯价格远高于主流的三元电池,限制了其大规模上车应用;
生产层面:由于固态电池制造工艺与设备和目前液态电池相似度较低,主要区别在于干法工艺和挤压工艺。除此之外,极片的制造工艺和电芯致密化成型等方面技术也尚不成熟。
产业化进展:半固态电池实现小规模上车,全固态电池预计2027年前后陆续上车
路线选择:
①日韩以硫化物全固态路线为主;欧美则围绕全固态电池进行氧化物、硫化物和聚合物等多路线布局;中国则采用半固态先行的开发策略,半固态以氧化物和聚合物为主,全固态则倾向于硫化物方案;
②主机厂通过自研、投资或合作的形式来绑定固态电池企业,海外车企与欧美初创企业合作紧密,国内车企基本选择本土供应商合作或自我孵化。
发展现状:国内企业聚焦高镍三元+硅碳负极+硫化物路线,目标能量密度在400Wh/kg左右,将于2027年前后逐步实现量产;国外企业专攻硫化物电解质路线,目前已有企业实现投产,处于样品测试阶段。
生产工艺:与传统的湿法工艺相比,干法工艺具有显著的成本优势,同时可提升电极性能。当前已有企业开始从设备入手布局干法制造工艺,从辊压、涂布、成膜等关键步骤攻克干法工艺;同时,研究者将AI技术渗透进全固态电池研发制备的过程中。借助AI完成材料研发到制造优化,加速技术迭代实现全固态电池实现落地。
应用场景:固态电池凭借高能量密度、快速充放电能力和高环境适应性,正逐渐从新能源汽车行业向飞行汽车、人形机器人、电化学储能等领域加速渗透。目前已实现小规模搭载,未来或将成为主要应用场景之一。
核心材料趋势:向高能量密度、长寿命、高安全的材料体系迭代发展
随着原位固态化技术的成熟和应用场景的多样化发展,全固态电池材料体系向高能量密度、长循环寿命和本质安全持续迭代。
正极材料:短期内沿用三元体系,未来向富锂/锂硫等高压电材料迭代;
负极材料:当前以硅基负极为主,下阶段是锂金属负极;
电解质:针对硫化物路线易氧化、界面稳定性差的问题,目前在实验室已有多种方法进行修饰和改善。同时采用复合技术路线的方式降低硫化物路线成本,实现快速商业化落地。
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