固態電池產業鏈全景深度解析

真友書屋 2025-02-13 發布于浙江

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從鋰電池發展趨勢來看，固態電池被認為是最具潛力的下一代鋰電池技術。

相較傳統液態電池，固態電池在能量密度和安全性方面的優勢明顯，并具有更高的機械強度與穩定性。

韓國現代汽車近日宣布將在3月首次向公眾展示其全固態電動汽車電池試點生產線，并計劃在未來十年內投入超過90億美元用于電動汽車電池技術的研發。

國內廠商廣汽集團、衛藍新能源、清陶能源、欣旺達等企業計劃在2026—2027年實現固態電池或半固態電池量產，比亞迪及寧德時代計劃于2027年實現固態電池小批量生產，長安汽車近日宣布2027年推進全固態電池逐步量產。

當前全固態電池量產節點臨近，全球各大廠商加碼布局，產業進程全面提速。

本文將對固態電池產業鏈核心環節進行解析。

固態電池行業概覽

固態電池是使用固態電解質取代傳統鋰離子電池中的電解液的新型電池。

根據電解質的不同，鋰電池技術體系可分為：液態電解質電池、混合固液電解質電池（半固態電池）、全固態電解質電池。

固態電池發展路徑：

來源：《全固態鋰電池技術的研究現狀與展望》，中粉固態電池、行行查

液態電解質電池：是目前市場上主流的鋰電池技術體系。多采用有機液態電解質，具有易燃易揮發特性，液態電池存在安全隱患易發生熱失控并引起自燃。

混合固液電解質電池：也稱為半固態電池，是液態電解質電池向全固態電池過渡的一種中間形態。其結合了固態電解質和液態電解質的優點，既保留了液態電池的高電導率，又具備了固態電池的高安全性和長壽命。

全固態電解質電池：也稱為全固態電池，是使用固態電解質完全替代傳統液態電解質的鋰電池技術，具有能量密度高、充電速度快、工作溫度范圍寬等優點。不過目前全固態電解質電池的技術尚未完全成熟，且固態電解質與電極之間的界面穩定性問題仍需解決。

液態鋰電池、半固態和全固態電池的體系差異：

來源《Solid-State Battery Roadmap 2035+》，行行查

半固態電池

在全固態電池正式進入商業化階段之前，半固態電池是理想的過渡技術解決方案。

半固態電池材料體系較液態電池變化較小，工藝設備與液態電池的重合度較高，可繼承現有的成熟產業鏈，正在率先實現產業化落地。

鋰電池技術發展趨勢：

其能量密度相較于傳統液態電池有顯著提升，可以達到275Wh/kg至290Wh/kg，甚至更高。例如，蔚來ES6搭載的150kWh半固態電池組，能量密度達到了261Wh/kg，比傳統的鋰離子電池能量密度高出約44%，續航里程可達930公里。

國內企業當前大多以半固態方案作為過渡的中間路線，率先實現裝車應用進入產業化階段。

公開資料顯示，太藍新能源是業內首家實現量產半固態電池的企業，一期工廠首條0.2GWh產線早在2022年實現半固態鋰電池產品量產，這也是國內首條實現量產的半固態鋰電池產線；太藍新能源與長安汽車聯合發布了無隔膜固態鋰電池技術，計劃2026年實現裝車驗證。

衛藍新能源湖州基地第一顆固態動力電芯于2022年11月下線，并在2023年6月正式向蔚來交付360Wh/kg鋰電池半固態產品，目前已成為多家車企的半固態電池供應商。衛藍新能源是中國科學院物理研究所固態電池技術唯一的產業化平臺，目前已擁有北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博四大基地，規劃產能超過100GWh。

清陶能源已建成國內首條0.1GWh固態鋰電池產線，并在宜春、昆山等地建設了多個固態電池產業化項目，規劃產能超過數十GWh。清陶能源的第三代全固態電池正在產線設計和工藝開發階段，能量密度超500Wh/kg，預計2027年量產；客戶包括北汽、上汽、廣汽等；搭載清陶固態電池的上汽智己L6已于2024年5月上市。

孚能科技第一代半固態電池已實現量產出貨，已與多家車企合作，包括東風嵐圖、一汽解放、吉利雷達、廣汽埃安等；預計2025年完成第二代半固態電池的量產。

贛鋒鋰業在2023年實現了第一代固液混合電池的初步量產，同年與賽力斯合作，將半固態電池搭載在SERES-5車型上實現了正式交付裝車。此外，贛鋒鋰業已經與長安汽車簽署了《合作備忘錄》，雙方將加快推進半固態電池研發合資項目及制造產業化項目，長安汽車計劃從2025年開始逐步量產應用半固態電池，并將在其旗下品牌車型中搭載贛鋒鋰業的半固態電池。

蜂巢能源推出了全球首款方形半固態電池——二代果凍電池，并已完成A樣開發。

在搭載半固態電池的車企中，蔚來ET7搭載衛藍新能源提供的150kWh半固態電池組，電芯能量密度高達360Wh/kg，是目前全球量產中能量密度最高的半固態電池；上汽智己L6搭載上汽清陶共同研發的新一代固態電池，支持900V超充功能，智己L6光年版已向工信部提交申報；東風嵐圖“追光”已推出搭載半固態電池的車型；長安深藍計劃在2025年量產搭載半固態電池的車型；廣汽昊鉑計劃2026年推出搭載大容量全固態動力電池的高端品牌車型。

此外，還有多家車企如奇瑞、比亞迪、寧德時代等也公布了固態電池或半固態電池的研發和量產計劃，預計在未來幾年內將有更多搭載半固態電池的車型上市銷售。

中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉表示，目前國內半固態電池技術先行，2025年具備固態電池技術內容的出貨量(包括車載與非車載領域)有望突破10GWh；全固態電池當前處于核心技術突破和驗證階段，有望在未來2-3年完成小批量上車。

當前制約全固態電池產業化的主要局限在于：材料技術、制備技術還不夠成熟，生產成本過高。行業普遍認為全固態電池大規模產業化節點在2030年左右。

中國全固態電池產業化時間表：

資料來源：TrendForce

固態電池產業鏈

固態電池產業鏈包括上游金屬材料和礦資源供應，主要進行鋰、鎳、鈷等金屬礦產的開采、電池材料包括正極、負極、固態電解質等關鍵材料；中游聚焦固態電池材料生產，包括電芯設計和制造以及相關設備；下游是固態電池制造環節以及動力、消費、儲能等各領域應用場景。

固態電池產業鏈：

資料來源：行行查

固態電池產業鏈與傳統鋰電池大致相似，最大區別在于原材料的迭代升級。

產業鏈關鍵變化環節為固態電解質＞新型負極＞新型正極。

主流廠商按照半固態到全固態的發展路徑布局，核心變化在于引入固態電解質，采用固態電解質取代傳統液態鋰電池易燃易爆的有機電解液和隔膜。

固態電解質

與液態鋰離子電池相比，固態電池在材料端的核心變量為固態電解質。

固態電解質核心功能是為鋰離子在正負極之間的傳輸提供通道，用于提升電池安全性能。

固態電解質的主要技術路線有聚合物氧化物電解質、硫化物電解質、聚合物電解質三大類。

氧化物電導率適中而穩定性好，目前研發驗證進展較快；

硫化物電導率最高，遠期發展潛力大，但穩定性差、成本高昂；

聚合物性能上限較低，電導率受限，但應用難度小，是半固態方案短期之選。

全固態電解質技術路線尚不明確，研發難度較大周期較長。

固態電解質介紹：

資料來源：行行查

氧化物路線

固態電解質氧化物路線是采用氧化物材料作為固態電解質，以替代傳統液態電池中的電解液和隔膜，實現電池的高能量密度和長壽命。

氧化物電解質按照形態可分為晶態和非晶態電解質。

當前國內主流固態電池路線是以氧化物為主，該技術路線布局廠商主要有清陶能源、天目先導、藍固新能源、贛鋒鋰業、鵬輝能源等。

清陶能源專注于氧化物固態電解質技術路線，已突破核心固態電解質（LATP、LLTO、LLZO）的生產技術，并率先實現了半固態電池的量產；天目先導一代LATP（鋰鋁鈦磷酸鹽），二代LLTO/LLZO（鋰鑭鋯氧、鋰鑭鋯鈦氧）可以粉體及漿料形式批量交付，產能達3000噸/年，三代超高離子電導率新型固態電解質在研，主要供貨給衛藍新能源；贛鋒鋰業聚焦氧化物厚膜技術路線（LLZO/LISICON），發明了新型的“polymer-in-ceramics”類型彈性特質的無機-聚合物復合固態柔性電解質膜。

此外，廈鎢新能已經實現了氧化物固態電解質的噸級量產；上海洗霸自2022年起開始跨界布局固態電解質領域，已完成多批次多品種固態電解質的試生產客戶送樣和產品驗證；金龍羽已完成10kg級LATP固態電解質粉體和漿料的制備工藝驗證，并具備年產10噸級的產能。

資料來源：《全固態鋰離子和鋰金屬電池》，行行查

硫化物路線

硫化物固態電解質因其超高離子電導率、低加工溫度和低剛性而備受關注。

主要缺點是熱力學穩定性較差，易與空氣中的水分反應生成H2S氣體，從而破壞電解質，因此開發難度較大，對生產環境要求嚴苛。

硫化物全固態電池產業化進展：

資料來源：吳凡、李泓等《Solid-State Lithium Batteries-From Fundamental Research to Industrial Progress》2023

硫化物固態電解質擴大量產規模以及供應鏈熟與降本是下一步發展的重點。

降本核心難點在于硫化鋰的降本，尤其還要兼顧硫化鋰的純度。硫化鋰純度是決定性能的關鍵指標，提純至99.90%純度是行業挑戰，尤其是去除含氧雜質。

國內部分企業已具備硫化物固態電解質噸級量產能力，2025-2026年將有十噸級到百噸級生產線落地，其中以高校科研背景的初創企業，以及傳統鋰電材料公司為主。

寧德時代自2016年開始硫化物固態電池研發，2024年已進入20Ah樣品試制階段，預計2030年后實現商品化；有研新材固態電解質用高純硫化鋰項目小批量穩定制備；天齊鋰業硫化鋰示范線穩定運行；廣晟有色收購大寶山公司40%股權，增加硫礦資源儲備，產品小批量穩定制備；三詳新材已向清陶能源等企業送樣；天賜材料在硫化物、氧化物電解質上均有技術布局，硫化物產品處于中試階段；廈鎢新能已經開發出新的硫化鋰合成工藝；納科諾爾與四川新能源汽車創新中心（歐陽明高團隊）合作開發固態電池產業化關鍵設備與工藝，主攻硫化物全固態電池。

負極材料

負極材料負責在固態電池中充放電過程中存儲和放出鋰離子。

固態電池的負極材料主要集中在金屬鋰、碳族材料和氧化物三大類。

金屬鋰負極具有高能量密度和低電位的優勢；碳族材料如石墨、硬碳、軟碳、碳納米管和石墨烯中，石墨技術成熟但能量密度有限；硅負極能量密度高，是石墨的10倍，卻因充放電時體積膨脹而影響電池壽命。

固態電池對高能量密度的要求，將促使負極材料從傳統石墨負極向高能量密度的新型負極材料迭代發展，硅基負極是中短期主要方案，金屬鋰是長期路線。

負極材料技術升級路線將從石墨--新型硅基負極--含鋰負極--再向金屬鋰負極升級。

公開資料顯示，國內相關負極廠商中，杉杉股份負極人造石墨出貨量全球第一；璞泰來以高端人造石墨業務起家，設立了全資子公司蕪湖紫宸科技有限公司，投資建設硅基負極研發生產基地，項目建成后將形成年產1.2萬噸硅基負極材料（單體）的產能規模，并與與寧德時代等建立戰略合作關系。

翔豐華已與清陶能源簽署戰略合作協議，共同研發固態/半固態電池高比容負極材料；貝特瑞硅基負極材料產能領先，合作廠商包括松下、特斯拉等全球知名電池廠商；石大勝華硅基材料已實現百公斤級訂單出貨，并與多家頭部企業達成合作意向，預計2025年眉山基地硅基負極項目產能達到5000噸，合作客戶包括贛鋒鋰業、蔚藍鋰芯等；硅寶科技、恩力動力、凱金能源、國軒高科、天目先導、中科電氣等廠商在負極領域也有所布局；金屬鋰負極方面，金屬鋰及鋰鹽公司如贛鋒鋰業、天齊鋰業等有所布局。

資料來源：行行查

正極材料

固態電池正極材料兼容性強，理論上固態電池正極仍可沿用現在的磷酸鐵鋰、三元材料等體系，但現有材料電池能量密度進一步提高難度較大，因此未來需要選擇更高容量的正極材料來提升固態電池能量密度。

正極材料技術升級路線從目前主要采用高鎳三元技術，正在向超高鎳、富鋰錳基和高壓尖晶石鎳錳酸鋰等新型高能量密度材料發展。

全球固態/半固態電池正極材料市場空間（億元）及需求（萬噸）：

資料來源：衛藍新能源

正極材料相關廠商中，當升科技已經系統布局了氧化物、硫化物、聚合物等主流固態鋰電正極材料及電解質技術路線，已成功導入多家客戶，并應用于一線車企的固態車型中，合作廠商包括衛藍新能源、清陶能源等；容百科技同時布局了高鎳三元、固態電解質、富鋰錳基等固態電池正極材料領域，客戶包括衛藍新能源等；杉杉股份、中偉股份、振華新材、廈鎢新能、長遠鋰科、格林美、道氏技術都在正極材料方面有所布局。