中國粉體網訊 全固態電池是公認的下一代電池首選方案之一，被中國、美國、日本、韓國等國家列入重要發展戰略，已成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點。

1、全固態電池機遇來臨 商業化驟然加速

2023年全球動力電池裝車歷史首次突破700GWh，同比增長38.6%。全球儲能鋰電池出貨量為225GWh，同比增長50%。

2023年，國內共有15個固態電池項目擴產，投資總額超千億元。根據中國化學與物理電源行業協會預測，2024年全球固態電池（含半固態電池）需求量為2.3GWh，2030年全球固態電池需求量有望達到220GWh，2024—2030年需求量的年復合增長率將達到114%。

2、固態電池或是未來鋰電的終極形態

固態電池可能是未來鋰電的終極形態，正在成為一種行業共識。固態電池是一種新型電池技術，采用具有高離子傳導性、穩定性的固態電解質取代易燃、易爆的有機電解液，能夠大幅度提升電池的本征安全性，拓寬電池應用場景。

數據顯示，目前主流的液態鋰電池的能量密度在200-300Wh/kg之間，而固態鋰電池的能量密度最高可達500Wh/kg，工作溫度范圍可擴展至-50~200℃，充電時間縮短至液態鋰電池的1/3。固態電池可沿用液態鋰電池材料體系，且機械和化學特性更加穩定，無電解液泄露、干涸等問題，預計量產成本或將僅為目前液態鋰離子電池的30%，被視為未來新能源汽車的最佳電池解決方案。

3、固態電池技術難點、經濟痛點、發展趨勢

技術難點：固態電解質導致電導率低及固-固界面穩定性差

固態電池由于采用固態電解質導致離子電導率低，使電池充放電速度較慢和容量衰減較快，且相較于固-液接觸，固-固界面接觸性和穩定性更差。此外，高剪切模量無機固態電解質也不能完全阻止鋰枝晶生長。換言之，離子電導率為首要核心指標，而不同的固態電解質性能也各有優劣，具體開發路線還需考慮綜合性能的影響。

動力電池技術發展趨勢

不同種類固態電解質的性能特點

氧化物固態電解質（如石榴石型LLZO、NASICON型LATP等）對環境空氣和高溫狀態更穩定，但界面阻抗較大，容易生長鋰枝晶。

硫化物固態電解質（如晶態鋰鍺磷硫LGPS）離子電導率高于氧化物，但其制備方法復雜，環境穩定性差，生產成本高。在全球范圍內，現階段固態電池主要以全固態電池為主導，其中硫化物電解質占據主導地位。

聚合物固態電解質機械加工性能優、黏彈性好，但其室溫離子電導率低，導致電池倍率性能差。

經濟性痛點：高科技電極新材料生產難度大且價格高昂

目前固態電池部分原材料未實現量產，電池電極材料成本高，如采用石墨負極的硫化物固態電池材料成本最高，達到137.9美元/kWh，遠高于傳統鋰電池93.2美元/kWh，且所需的電極材料均是高科技新材料，既需要科技進步降低生產難度，也需要時間由市場消化高昂的價格使其被廣泛使用。不過采用鋰負極可大幅降低固態電池成本，提升產品競爭力。

發展趨勢：原材料實現迭代升級

原材料實現迭代升級是主流趨勢，固態電池技術發展和應用將按“固態電解質→新型負極→新型正極”形式呈現梯次滲透。核心在于引入新材料體系：負極材料將從石墨向硅基負極、含鋰負極，金屬鋰負極升級；正極材料從高鎳三元，向高電壓高鎳三元、超高鎳三元，再向尖晶石鎳錳酸鋰、層狀富鋰基等新型正極材料迭代升級。

4、國內外固態電池技術研發路徑分析

目前國際上主要研究機構、企業也均以氧化物和硫化物這兩種技術路線為主要突破方向。氧化物體系分為薄膜和非薄膜類，前者開發重點在于容量的擴充與規模化生產，后者綜合性能較好，是當前研發的重點方向；硫化物體系處于發展空間巨大與技術水平不成熟的兩極化局面，亟需解決安全性等問題。

從國外來看，固態電池研發路線各異。日本選擇了硫化物路線，研發布局最早，技術和專利全球領先，打造了高校、車企和電池廠共同研發的體系，力爭2030年實現全固態電池商業化，能量密度目標為500Wh/kg。日立造船在2023年開發出容量5000mAh的全固態鋰電池“ASLiB”。

韓國選擇氧化物和硫化物路線并行，政府提供稅收抵免支持固態電池研發，疊加動力電池巨頭聯合推進，目標是于2025—2028年開發出能量密度為400Wh/kg的商用技術，2030年完成裝車。LD新能源曾表示2026年前實現聚合物半固態電池商業化，同步研制基于硫化物的全固態電池。

歐洲國家以聚合物路線為主，同時布局硫化物路線，其中德國研發布局投入最大。美國全路線布局，由能源部出資，初創公司主導研發，并與眾多車企達成合作，目標在2030年能量密度達到500Wh/kg。

Solid Power于2023年向寶馬集團交付用于測試的全尺寸汽車電芯，并計劃在2028年將電解質材料產能增至4萬噸/年。Bollore曾表示全球最早實現聚合物電解質固態電池商業化裝車，累計投入3000輛搭載30kWh固態電池的電動汽車。Quantum Scape曾表示2023年開始試產部分固態電池，2025年實現大規模量產。

國內有部分新型固態電池企業集中于氧化物和硫化物，另一部分企業選擇固液混合技術作為過渡方案使用。2023年臺灣輝能發布100%硅負極LCB固態電池，到2024年1月，臺灣輝能科技宣布全球首條固態電池生產線已正式投產，固態電池的樣品已發到各大新能源車企進行測試、開發模塊。

寧德時代2023年4月19日發布凝聚態電池，能量密度500Wh/kg，2023年內實現量產能力。2023年7月，寧德時代與商飛合資設立商飛時代，擬將凝聚態電池用于載人航空。國軒高科400Wh/Kg的三元半固態電池目前在公司實驗室已有原型樣品，并于2022年底實現小批裝車。蜂巢能源2022年7月成功研發20Ah級硫系全固態原型電芯。贛鋒鋰電2023年江西新余已具備2GWh固態電池產能，2023年供應賽力斯固態純電SUV即將上市。

從電池企業進展看，固態電池的研發到量產時間大都接近或略早于2030年。但據粉體網編輯了解，國內外知名性能源車企卻較為統一的表示固態電池的批量應用時間在2030年前后，甚至更晚一些。也有專家表示，人工智能正在改變材料的研發范式，將大幅度加速全固態電池的研發速度，這對2030左右實現全固態電池產業化突破增加了確定性。

參考來源：

張春英，等：固態電池技術發展現狀綜述，中國一汽無錫油泵油嘴研究所

楊貴永，等：固態電池發展態勢及研判，吉利汽車研究院(寧波)有限公司

國聯證券、國信證券、人民網、中國能源報、各公司官網等

(中國粉體網編輯整理/昧光)

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