国内外固态电池技术产业布局情况

  进入2024年以来，固态电池频频引发市场关注。2024 年 1 月，两则关于海外固态电池取得新进展的消息，引发市场对固态电池领域的关注。一则是，日本大型电池企业 Maxell 开发出具备传统方形电池容量25倍的圆柱形全固态电池。另一则是，大众集团旗下子公司 Power Co 完成了对 Quantum Scape 固态电池的耐力测试，根据结果得出其可实现 50 万公里超长寿命，充放电 1000 次仍保持 95%容量，证明了其超长寿命和几乎不衰减的续航能力，有力证明了固态电池的潜力。日前，固态电池领域再度传来重磅消息，辉能科技宣布全球首条固态电池生产线已正式投产，其固态电池采用锂陶瓷电池技术，充电12分钟，可实现续航1000公里。

  固态电池被称为下一代锂电池，新能源动力系统与交通电动化专家、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高更是在中国全固态电池协同创新平台成立仪上式表示：“我们应该做好准备，应对全固态电池技术可能颠覆‘中国在汽车电池领域优势的风险’。”

  固态电池即是使用固态电解质的电池。液态锂离子电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主材组成，固态电池则是将电解液、隔膜替换成固态电解质。

  从性能对比来看，理论上，固态电池在离子电导率、单位体积内的包含的能量、耐高压、耐高温、循环寿命等各项指标均优于液态电池，兼顾了传统液态锂电池无法兼顾的高单位体积内的包含的能量和高安全特性，成为电动汽车的理想电池。

  （1）高安全性：高安全性是固态电池的首要优势。传统液态电池在大电流下工作负极有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致内部短路；液态电池采用有机电解液，当电池在温

  度过高或内部短路等不正常的情况下，存在自燃甚至爆炸的危险。固态电池采用固态电解质，固态电解质具有不易燃、耐高温、化学活性低等特性，且能够有效抑制锂枝晶生长。因此，固态电池能够大幅度的提高电池的安全性。

  （2）高单位体积内的包含的能量：传统液态电池的单位体积内的包含的能量已经接近 350Wh/kg 的理论极限。固态电池的电化学窗口宽，可承受更高的电压（5V 以上），材料可选择的范围更广。因此，能够最终靠采用高比容量的正极、负极材料，使得单位体积内的包含的能量达到 500Wh/kg 甚至更高。

  （3）体积小：传统液态电池需要用隔膜和电解液，二者占据了电池中近40%的体积和25%的质量。固态电池使用固态电解质取代液态电池的隔膜和电解液，正负极之间的距离

  可以缩短到只有几到十几个微米，从而大幅度降低电池的厚度。因此，同样的电量，固态电池的体积将变得更小。

  （4）宽温区运行：目前的电动车在冬季续航能力下滑明显，根本原因在于液态电解质在冬季流动性下降。固态电池可以在更广泛的温度范围内（-30℃至 100℃）稳定工作，尤其是在低温度的环境下，其性能表现更为优异，成为解决电动车冬季续航能力的利器。

  随着液态电解质含量逐步下降，固态电池的发展路径大概能分为半固态（5-10wt%）、

  准固态（0-5wt%）、全固态（0wt%）等阶段，其中半固态、准固态使用的电解质均为混合固液电解质。目前在全世界内，全固态电池主要处于研发和试制阶段。目前制约全固态电池产业化的主要局限在于：材料技术、制备技术还不够成熟，生产所带来的成本过高。行业一致认为全固态电池距离大规模产业化至少还需5年时间。

  在全固态电池郑重进入商业化阶段之前，半固态电池或许是很好的过渡技术解决方案。

  半固态电池使用的是固液混合电解质，电池中电解液的含量占比在 5-10%之间，增加涂 覆固态电解质，其电化学原理与液态锂电池相同，基本能沿用现有成熟的电池制造工艺，生产难度小于固态电池。

  全固态电池是全球公认的下一代电池，被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展的策略。全球企业都在积极布局固态电池，全固态电池成为下一代电池技术竞争的关键制高点。

  从全球固态电池产业布局来看，中国参与的企业最多，包括传统电池企业、初创电池企业、整车企业等；其次是日本，技术实力最强；美国以一些初创企业为主；欧洲主要是车企和美国的初创企业合作；韩国企业不多，但实力也强。

  2023 年国内半固态电池装车量突破 GWh 级别，正式开启产业化进程。根据高工锂电多个方面数据显示，截至 2023 年 12 月，国内半固态电池的产能规划累计已接近 300GWh，落地产能约 15GWh，出货量突破 GWh 级别。其中，以初创电池企业卫蓝新能源为代表，其半固态电池装车量达 0.8GWh，主要搭载在蔚来汽车。据高工锂电预计，2024 年国内搭载（半）固态电池上市的新车型将超过5款，出货量有望迈向 5GWh级别。

  在关键材料方面，部分企业已经成功研发出固态电解质，有些处于中试、送样客户阶段，

  有些已实现小批量供货。总的来看，目前固态电解质的产业规模尚小，但具备一定的规 模化基础。

  2023 年国内半固态电池实现小批量装车，2024 年加速量产。国内企业多以半固态电池为主，海外企业基本为全固态电池。国内企业的半固态电池率先进入量产阶段，部分企业的半固态电池已经在相关车型上得到装车验证，并于 2023 年实现小批量生产。2024年将有更多企业的半固态电池启动量产。日韩、欧美等海外企业的固态电池量产时间集中在 2026-2030 年。

  未来随着固态电池技术慢慢的提升，成本逐渐呈下降趋势，尤其是国内半固态电池产业化进程已开启，固态电池的市场规模将得以迅速增加。根据 EVTank 发布的《中国固态电池行业发展白皮书（2024 年）》，预计到2030 年全球固态电池的出货量将达到 614.1GWh，在整体锂电池中的渗透率预计在 10%左右，市场规模将超过2500 亿元，其中主要为半固态电池。

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