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固态电池四大核心赛道解析

糖芯儿   / 05月11日 21:56 发布

固态电池作为最具前景的下一代电池技术,方向性与趋势性明确。

当前固态电池产业化节点清晰,技术验证与量产节奏加速。

中国电动汽车百人会预计,全固态电池2027年开启装车应用。

比亚迪、长安汽车等头部车企公布明确时间表:长安计划2025年底推出固态电池功能样车,2026年装车验证,2027年逐步量产;比亚迪预计2027年启动全固态电池批量示范装车,2030年大规模上车。

近期,固态电池产业加速迎来催化,行业即将召开多场技术大会。

深圳国际电池技术交流会/博览会(CIBF2025)将于5月15日至17日举办,预计参展展商超3000家,参展厂商包括宁德时代、比亚迪、3M中国等多家知名公司。

同期举办的电池前沿技术研讨会,多场演讲都与固态电池有关。国轩高科将举行全球科技大会,届时将发布全新高安全固态电池。负极材料厂商贝特瑞将在5月13日召开主题为“未来能量引擎”的发布会,在发布会海报上,除了汽车之外,还出现了人形机器人及飞行器的图样。

目前全固态电池产业进程处于由0到1的加速突破阶段,新兴领域低空经济和人形机器人也将进一步加速刺激固态电池的应用。


01 

固态电解质


固态电池的核心在于使用固态电解质替代传统锂离子电池中的液态电解液。

相比液体电解质,固体电解质不挥发一般不可燃,在安全性和能量密度方面更具优势显著。

固态电池分为半固态、准固态、全固态。

半固态和准固态电池含有少量液体电解质,全固态不含有任何液体电解质。

固态电解质三种体系

固态电池主流技术路径可按照固态电解质的不同分为三类:聚合物、氧化物、硫化物。

半固态电池以氧化物或氧化物复合电解质为主,已经形成车规级大容量电芯产品,并正在快速迭代;在全固态电池路线选择上出现一定分歧,其中硫化物占据上风,硫化物/卤化物复合路线也在进一步跟进。

氧化物电解质

目前氧化物电解质路线进展最快,半固态和准固态电池中短期有望量产并实现规模化装车。

国内许多企业已经初步具备氧化物固体电解质的量产能力,其中辉能科技、赣锋锂业、天目先导、清陶能源、贝特瑞、璞泰来、上海洗霸、德尔股份、金龙羽、三祥新材等企业已实现氧化物固态电解质商业化生产能力。例如,辉能科技以氧化物电解质为核心,电池形态从半固态电池逐步过渡到全固态电池,第三、四代固态电池密度分别达321Wh/kg、359Wh/kg。电池企业比亚迪、卫蓝新能源、太蓝新能源等企业也在氧化物固态电池有所布局。

硫化物电解质

从产业端来看,硫化物电解质是当前全固态电池领域的研究重点。

欧阳明高院士提出:当前要聚焦以硫化物电解质为主体电解质匹配高镍三元正极和硅碳负极的技术路线,以比能量400瓦时/公斤、循环寿命1000次以上为性能目标,确保2027年实现轿车小批量装车,2030年实现规模量产。

硫化物电解质是以硫化物为基体的无机固态离子导体,通过硫元素构建的柔性晶体结构实现锂离子的高效传输,其室温离子电导率可媲美甚至超过液态电解液。

硫化物电解质生产成本高,技术难度很高,不过电池性能优异。

该路线全球头部企业已有较深技术积累,一旦突破有望形成较高的技术壁垒。

据产业链公开资料,目前包括宁德时代在内的多家电池厂以及一汽等车企都锚定硫化物的技术路线,推动实现固态电池的终极性能;金龙羽、道氏技术、恩捷股份、容百科技、东方锆业等也是该领域主要参与者。

在新技术研发阶段,主流电池厂一般不会孤注一掷,而是多路线并举。如宁德时代、国轩高科、欣旺达、孚能科技在半固态电池产品中均采用的是氧化物或聚合物体系,而在全固态产品中转向了硫化物,或从另一侧面印证其应用潜力。

此外,硫化锂是全固态电池材料端降本关键。国内相关头部厂商包括有研新材、容百科技、厦钨新能天赐材料等具备高纯硫化锂合成技术。此外中科固能、光华科技、瑞逍科技及湖南恩捷等企业预计2025年完成百吨级产线建设;海外方面,日本石油巨头出光兴产计划2027-2028年实现年产千吨硫化锂的全固态电池量产。

聚合物电解质

聚合物电解质路线大概率作为前两种路线的补充,与氧化物和硫化物复合以改善电解质/电极界面柔性,提升电池循环性能。


02

正极材料


固态电池正极材料是决定电池能量密度、安全性和成本的关键因素。

当前主流技术路线包括高镍三元材料、富锂锰基材料、磷酸锰铁锂(LMFP)及高压尖晶石材料等。

各种材料在性能、成本和产业化阶段存在差异。

高镍三元:目前行业以高镍三元为主导,高镍三元可以匹配短期需求,代表厂商包括容百科技(Ni90+超高镍材料)、当升科技(高镍单晶正极),丰元股份、长远锂科等也在该领域有相关布局。

未来固态电池正材料或向高性能材料富锂锰基等方向升级。

富锂锰基:拥有较高的比容量和电压,理论比容量超300mAh/g,是固态电池下一代高能量密度的研发重点之一。

磷酸锰铁锂(LMFP):结合磷酸铁锂的安全性和锰酸锂的高电压,能量密度提升10%-15%。德方纳米、容百科技等厂商已实现量产,适用于半固态电池。

公开资料显示,容百科技、当升科技、振华新材、格林美等厂商在超高镍三元和富锂锰基技术都在加码布局。宁德时代、中科院宁波材料所等正在加速研发富锂锰基材料。中伟股份、厦钨新能、道氏技术、华友钴业、力王股份等厂商也有相关技术路线布局。


03


负极材料


固态电池负极材料是决定电池能量密度、安全性和循环寿命的关键材料。

主要分为碳基材料、硅基材料和金属锂负极三大类。

硅基材料是高容量赛道的“领跑者”。硅基负极因其高理论比容量(3759mAh/g,远超石墨的372mAh/g)成为提升能量密度的关键,但存在体积膨胀、循环稳定性差等问题。硅碳负极通过纳米硅与石墨复合,平衡容量与膨胀问题。

传统负极厂商:目前在硅基负极领域进展比较快的企业主要为传统锂电负极生产企业,如贝特瑞、璞泰来、杉杉股份、翔丰华、尚太科技、中科电气等企业依托石墨负极技术积累,加速硅基负极量产。例如,贝特瑞已建成0.5万吨硅基负极产能,在建4万吨;璞泰来规划1.2万吨硅炭材料产能,部分产品已用于消费电子高端项目。

跨界布局企业:上海洗霸、硅宝科技、新安股份、道氏技术、中一科技、石大胜华、鹿山新材、滨海能源等企业也依托自身产业链优势布局硅基负极。例如,硅宝科技依托有机硅材料技术,开发硅碳负极材料;石大胜华布局硅氧负极前驱体。

此外,硅基负极对电解液用量减少,但对锂金属需求增加,赣锋锂业、天齐锂业等锂资源加速布局。

金属锂负极是能量密度的终极选择。现阶段锂金属负极发展阶段还处于从实验室向产业化过渡的阶段,部分企业如赣锋锂业、宁德时代已发布基于锂金属负极的固态电池样品;盛新锂能和华丰股份等厂商在该领域也有所布局。


04

固态电池设备


固态电池设备是固态电池量产的关键,其核心在于解决固态电解质与电极材料的界面接触和高效制备等难题。

主要包括干法电极设备、等静压机、全固态叠片/卷绕机和真空注液封装设备等。

全固态电池在设备环节的变化较大,特别是前段设备的价值量及占比明显提升。

干法电极设备及固态电解质干法成膜设备有望逐步替代传统湿法设备。目前包括纳科诺尔、曼恩斯特、先导智能、赢合科技、利元亨、灵鸽科技、海目星、信宇人、金银河等设备厂全面布局干法工艺设备。例如,纳科诺尔绑定国内固态电池第一阵营的清陶集团;灵鸽科技与宁德时代合作,参与半固态电池产线建设,初步完成干法前段整线的成膜技术布局。

当前材料、设备端和车端共同发力,半固态电池已经实现产业端落地,技术上在逐步成熟,为后续全固态的进一步发展奠定良好的技术和应用基础,有望加速推进全固态电池的产业化。乐晴智库精选