布局固态电池产业链

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作为电池技术的新星，固态电池具有技术颠覆能力，拥有广泛的应用前景。随着固态电池产业化程度不断推进，规模化应用日益临近，产业链各环节将充分受益。

周汇 / 文

固态电池成为新能源行业的“新风口”。

随着全球能源结构的转型和新能源汽车市场的快速增长，市场对高性能、高安全性电池的需求日益增加。固态电池理论上具备更高的能量密度、更好的热稳定性、更长的循环寿命等优点，成为未来大容量电池的发展方向。

近期，国内外头部企业不断推进固态电池的研发与应用，行业有望再迎催化。 11 月 14 日，“飞行汽车第一股”亿航智能宣布，适用于亿航 EH216-S 的高能量固态电池取得重大技术突破，搭载固态电池的飞行汽车（ eVTOL ）成功不间断飞行了近 50 分钟，续航时间提升了 60% 至 90% 。

11 月 18 日，全球首条 GWh 级新型固态电池生产线正式落户安徽芜湖。根据《安徽日报》报道，该生产线规划了 5GWh 固态新一代电池研发中心和高集成自动化生产线，此次落地的首条生产线设计产能 1.25GWh 。

政策方面，国家也在积极鼓励固态电池研发。 2024 年 6 月，工信部发布的《 2024 年汽车标准化工作要点》明确提出，围绕固态电池、电动汽车换电、车用人工智能等新领域，前瞻研究相应标准子体系，支撑新技术、新业态、新模式创新发展。同时，以低空经济为首的新赛道也为固态电池打开了成长空间。

根据中国汽车动力电池产业创新联盟， 2024 年 1-6 月，半固态电池装车量达 2.2GWh ，已初具规模。据国盛证券预测， 2025 年全球固态电池需求量为 17.3GWh ，到 2030 年全球固态电池需求量有望超过 200GWh 的市场规模， 2025 年至 2030 年年复合增长率达 65.8% 。

亿欧智库发布《 2024 中国全固态电池产业研究报告》表示，全固态电池因其卓越的安全性、高能量密度和长循环寿命等特性，成为能源存储和动力电池领域的研究热点。这种电池技术不仅对电动汽车行业的未来至关重要，也是推动能源革命和实现可持续发展的关键。

亿欧智库预测，全固态电池将迎来量产元年，技术突破和成本降低将加速全固态电池的商业化进程，预计 2026 年及之后有望实现大规模生产和应用， 2030 年中国全固态电池产业规模达 1040 亿元。

招商证券认为，目前传统液态锂电技术迭代已达瓶颈，而固态电池在兼顾高能量密度和本征安全性两方面具有显著优势，有望成为未来电池技术的重要发展方向，为相关企业带来巨大的市场机遇。固态电池作为一项革命性的技术，被众多车企与能源企业视为未来相关产业链发生变革的核心；率先在固态电池领域取得突破的企业，势必将改变现有的市场发展格局，成为能引领新能源汽车行业未来发展的新巨头。

下一代锂电技术

全球电动化快速发展，锂离子电池凭借高能量密度、长循环寿命等优势成为消费电子、新能源汽车、储能等诸多下游行业主要供能载体，支撑全球电动化进程。但与此同时，液态电池仍然存在着一些问题制约其未来的发展与应用。

一是安全问题，液态锂电池结构中的电解液和隔膜可能引发安全性问题；二是能量密度问题，目前液态锂电池的能量密度天花板是 300Wh/kg 。

固态电池作为能够大幅提升锂电池能量密度，提升电池安全性的下一代电池核心技术，受到新能源汽车与锂电池行业重点关注。

固态电池相比传统锂电池，采用固态电解质替代传统液体电解液提供离子传导路径，降低漏液短路风险，提升电池安全性，同时固态电解质可以承受更高电压、电流，打开锂电池能量密度天花板，成为全面提升锂电池性能的必然选择。

根据慧博投研的总结，固态电池相较液态锂离子电池主要有两大核心优势，即，高安全性和高能量密度。

固态电池核心优势之一为其具有高安全性，主要由于其以热稳定性强、不易燃的固态电解质，替代易燃的液态电解液，大幅降低电池自燃、爆炸风险。此外，固态电解质具有更高的机械强度，能更好地抵抗电池内部的机械应力，防止锂枝晶穿透隔膜导致短路。同时，其化学稳定性强，不易与电极材料发生反应，进一步增加电池稳定性。因此，机械滥用、电滥用、热滥用三大锂电池热失控主要成因，在固态电池的应用下均得到良好的解决，固态电池安全性较液态电池大幅提升。

固态电池另一大核心优势为能量密度大幅提升。当前，液态锂电池能量密度已经逐渐逼近上限（ 350Wh/kg ），而固态电池可以轻松实现 350Wh/kg-400Wh/kg 的能量密度。据介绍，从材料和性能组合考虑，固态电池的能量密度极限可以达到 1000Wh/L 左右，换算成重量能量密度大约为 500Wh/kg 。可以匹配高能正极和锂金属负极更是全固态电池提升能量密度的独有优势。

固态电池提升能量密度主要通过：一是以固态电解质替代液态电解质与隔膜，减少电池内部非活性材料，增加有效储能空间；二是固态电解质不易燃，不挥发，也不易引起电池内部短路，使电池可以承受更高电压，使用更广泛的电极材料，如金属锂负极、富锂锰基等，同时提升正负极材料比容量及电压平台，进而提升能量密度；三是结构优化，由于没有液态电解质，固态电池结构设计可以更紧凑，减少电池组件之间的空间，从而提高体积能量密度。

除高安全性及能量密度，固态电池具有更好的低温性能。液态电池在低温下，由于电解液粘度增加，锂离子电导率降低，电池内阻上升，容量损失较大，甚至可能因电解液凝固导致电池无法正常工作。固态电池由于使用固态电解质，避免了液态电解质的这些问题，根据相关研究资料，聚合物固态电池在 -20 ℃的表现远优于液态电池，且在 -50 ℃条件下仍能正常工作。

根据山西证券研报，全固态电池量产仍面对挑战，半固态电池率先产业化。如大多数固态电解质中的离子扩散速率与液态电解质存在数量级差异、固固界面难以始终保持良好接触等。而半固态电池安全性、倍率性能介于液态和全固态之间，相比于全固态电池，半固态可以兼容现有液态电池工艺设备和材料，许多企业选择从液态到半固态再到全固态的渐进式发展路线。未来随着材料体系创新、工艺创新持续降本、设备创新实现量产，锂电池将逐步迈入全固态。

受益于固态电池的高能量密度，其有望在高端长续航车型率先使用，目前半固态电池已在多车型配套。中国汽车动力电池产业创新联盟的统计数据， 2024 年 1-6 月，半固态电池装车量达 2.2GWh ，月度装机量逐步提升，当前已初具规模。

技术发展方向

固态电池产业链与液态锂电池大致相似，也包括上游资源端、中游制造端和下游应用端，两者主要的区别在于中游材料端负极材料和电解质的不同，在正极材料方面基本一致。未来随着半固态电池逐步发展至全固态电池，隔膜也将被替代。同液态电池类似，固态电池整体成本主要由电池材料成本及电池生产成本构成，其中材料成本占据了较大占比。材料成本包括正极、负极材料、电解质、集流体、结构件等组成。

其中，固态电解质是固态电池的核心部件，也是固态电池中变化最大的环节。固态电解质在固态电池中起到锂离子传输等作用，是固态电池中的核心部件，其性能也很大程度上决定了固态电池的各项性能参数，如电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命等。

固态电解质根据材料类型不同，大致可以分为聚合物、氧化物、硫化物三类固态电解质，其性能各有优劣。目前全球固态电池企业都在不同的电解质体系上进行技术研发，其中日韩和欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线，致力于全固态电池的开发，产业化进程相对缓慢；而国内企业多数选择氧化物技术路线，研发的产品多为半固态电池。

复合电解质同时具备聚合物和氧化物电解质优势，得到产业重点关注，相关企业积极布局。据上汽集团“向新十年上汽集团新能源技术发布会”介绍，江苏清陶能源电解质采用有机和无机复合路线，能够实现降本和提升离子电导率；据起点锂电报道，北京卫蓝新能源采用氧化物 + 聚合物固态电解质路线，半固态电池采用原位固态化技术改善正负极界面性能。值得一提的是，上汽集团在 2024 年 5 月 24 日举办的新能源技术发布会上表示，上汽全固态电池基于聚合物 - 无机物复合电解质技术路线，将于 2026 年实现量产。该全固态电池能量密度超过 400Wh/kg ，体积能量密度超过 820Wh/L ，电池容量能超过 75Ah 。 2027 年，搭载全固态电池的智己新车将实现量产，并正式交付用户；后续全固态电池能量密度有望进一步提升至 500Wh/kg 。

硫化物电解质相比于氧化物和聚合物电解质具有更高的导离子率，室温下可达到 10-3S/cm ，是理想的固态电池电解质材料，依然是全固态电池技术首选。

硫化物电解质受到国内和国外众多生产和研发机构关注。国内方面，据宁德时代首席科学家吴凯近期透露，宁德时代 2027 年小批量生产全固态电池机会很大，硫化物路线进展较快，并已建立 10Ah 级全固态电池验证平台。广汽集团 2024 年 4 月发布了能量密度达 400Wh/kg 以上的全固态电池，计划于 2026 年首先搭载于昊铂车型。据业内人士分析，广汽采用了硫化物电解质。国外方面，丰田汽车于 2023 年宣布，争取 2027-2028 年使全固态电池进入实用化阶段，亦采用硫化物固态电解质。此外，松下、本田、三星、宝马等不少企业也都选择硫化物固态电解质路线。

正极材料方面，当前应用于液态锂离子电池的正极材料可用于全固态锂电池，如市场主流的磷酸铁锂等正极体系。全固态电池正极一般采用复合电极，除了电极活性物质外还包括固态电解质和导电剂，在电极中起到传输离子和电子的用途。钴酸锂、锰酸锂等氧化物正极在全固态电池中应用较为普遍。

除了氧化物正极，硫化物正极也是全固态电池正极材料一个重要组成部分，这类材料普遍具有高的理论比容量，比氧化物正极高出几倍甚至一个数量级，与导电性良好的硫化物固态电解质匹配时，由于化学势相近，不会造成严重的空间电荷层效应，得到的全固态电池有望实现高容量和长寿命的实周要求。然而，硫化物正极与电解质的固 - 固界面仍存在接触不良、阻抗高、无法充放电等问题。

在固态电池的众多正极材料中，高镍三元正极材料因具有比容量高、成本较低等优势，而被认为是未来的发展方向。

负极材料方面，兴业证券表示，固态电池负极材料中锂金属负极性能最优。目前，固态电池负极材料主要分为金属锂负极、碳族负极和氧化物负极三大类。碳族负极是目前应用于锂离子电池的主要负极材料，金属锂负极被认为是锂离子电池负极材料的最终目标。

金属锂是全固态电池最重要的负极材料，具有容量高 ( 理论容量高达 3860mAh/g) 和电位低的优点，是负极材料的最终形态。但锂在循环过程会产生锂枝晶，有短路等安全隐患；化学稳定性差，易与空气中的氧和水分等发生反应，给锂金属的产业化应用造成困难。

碳族负极材料以石墨材料为代表，电压平台高、充放电效率高，具有的层状结构利于锂离子的脱嵌过程，但石墨材料理论容量仅 372mAh/g ，限制了碳材料的应用。碳族材料除碳基材料外，还包括锡基和硅基材料。锡基材料理论容量为 994mAh/g ，是石墨材料的两倍多，但锡基材料循环性能差、可逆容量低等问题对其商业化应用造成了直接影响。硅基材料导电率高，稳定性好，能量密度可达 4200mAh/g ，是一类前景较好的材料。但硅基材料的制备工艺复杂，充放电过程中由于锂离子的反复嵌入脱出导致材料形变较大，目前工业上主要通过与石墨复合制备硅碳负极材料来解决。

锂金属负极的使用可以进一步提升固态电池能量密度，锂金属负极同样面临技术挑战。锂金属负极面临的最难解决的调整是金属锂与液体电解质的副反应，金属锂表面直接接触电解液就会发生化学反应，形成表面不均匀的固态电解质膜（ SEI ），在充放电过程中金属锂会发生溶解和沉积，导致初始与其表面接触较好的 SEI 在这一过程中逐渐脱落或物理接触变差，这与锂离子电池的碳等类型的负极表面可以生长稳定的 SEI 膜有显著区别。另一个挑战是锂枝晶和孔洞的不均匀形成，这与锂表面化学组成和微观结构的不均匀、电流密度的不均匀及界面处存在可自由生长的分布不均的空间有关。

中国、日韩、欧洲和美国在固态电池技术方面具有较强的研发能力和自主创新能力，并且现在是该领域的主要研发国家。在技术方向上，日韩起步最早并选择了硫化物固态电解质路线；欧美选择氧化物固态电解质路线居多，且均在直接开发锂金属负极应用；中国三种固态电解质路线均有布局，在开发全固态电池的同时也在大力发展对现有产业更友好的半固态电池。

除了各国当前在科研方面取得的显著进展以外，固态电池产业发展迅速也与相关政策和计划有着深刻的关系。

政策积极引导发展

固态电池作为下一代锂电池技术，受到了全球主要国家和地区的高度重视，尤其是在中国、美国、欧盟、日本和韩国等国，政府通过多项政策和资金支持，积极推动固态电池的研发和产业化进程。

如，美国政府通过多个计划支持固态电池的研发。 2016 年 7 月，美国发布了 Battery 500 计划，由美国西北太平洋国家实验室领衔，联合大学和产业界共同攻关，目标是实现电芯能量密度达到 500Wh/kg ，循环寿命为 1000 次。 2021 年 1 月，美国能源部宣布资助 800 万美元用于聚合物电解质制造工艺研究项目，目标是降低聚合物电解质的成本并实现超大容量车用固态电池的第三方生产资质。美国的《锂电池 2021-2030 年国家蓝图》中也明确提出要加大固态锂电池方面的研发布局，加快产业化进程。

中国在固态电池领域的支持尤为显著，不仅发布时间较早，而且在推动固态电池等先进技术发展方面态度明确，为未来电池产业的发展方向提供了强有力的指引。

2017 年 2 月，工信部发布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中提出，积极推进固态电池等新体系电池的研究和工程化开发， 2020 年单体电池比能量达到 400Wh/kg 以上， 2025 年达到 500Wh/kg 。 2020 年 10 月，国务院发布了《新能源汽车产业发展规划（ 2021-2035 年）》，明确指出“加快固态动力电池技术研发及产业化”，并将固态电池研发上升至国家层面。 2023 年，工信部等六部门发布了《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，明确提出“加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能 / 燃料电池等新型电池”，进一步推动固态电池的发展。

2024 年 2 月，国家自然科学基金委员会发布了《关于发布超越传统的电池体系重大研究计划 2024 年度项目指南的通告》，旨在鼓励开发基于丰产元素的高比能电池新材料，支持长寿命高安全的固态电池。同月，工信部引发的《锂电池行业规范条件（ 2024 年本）》中提出，固态单体电池能量密度≥ 300Wh/kg ，电池组能量密度≥ 260Wh/kg ，循环寿命≥ 1000 次且容量保持率≥ 80% 。 2024 年 6 月，工信部印发的《 2024 年汽车标准化工作要点》中也明确提出“围绕固态电池、电动汽车换电、车用人工智能等新领域，前瞻研究相应标准子体系，支撑新技术、新业态、新模式创新发展。”

据报道， 2024 年中国计划投入约 60 亿元用于全固态电池研发，鼓励企业研发全固态电池相关技术，包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共 6 家企业获得政府基础研发资金支持。

此外，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出要建设具有全球竞争力的锂电池产业链，突破高安全性、长寿命、高能量密度等锂离子电池技术瓶颈，固态电池是其中的重点方向之一。在另一份文件中也提到， 2025 年动力电池系统比能量达到 400Wh/kg ， 2030 年达到 500Wh/kg ，固态电池被认为是实现这一目标的关键技术之一。

在各国政府的政策扶持之下，固态电池和固态电解质正成为研发焦点，全球范围内相关技术论文与专利层出不穷，实验室到量产的转化进程正在逐步加速。其中，中国在固态电池领域的发展势头强劲，近年来在技术领域取得重要进展，相关技术文章和专利数量超越欧美、日韩等传统强国，展现强大的技术研发实力。

根据慧博投研的统计，在固态电池领域文章发表数量和比例方面，中国、美国、日本、德国和韩国排名前五，分别占 35.5% 、 16.1% 、 10.2% 、 7.5% 和 6.3% ，中国目前在处于领先地位。此外，专利申请数量和比例显示，中国（ 39.5% ）、日本（ 21.4% ）、美国（ 14.8% ）、韩国（ 5.7% ）和德国（ 2.6% ）排名前五。

固态电池应用空间广阔

固态电池技术的不断进步 , 影响着诸多领域 , 在电动汽车、移动设备、能源存储、航空航天等领域的应用与日俱进。亿欧智库认为，固态电池的落地场景遵循从特殊场景到一般场景、从单一场景到多元场景的拓展路径。

其中，固态电池在新能源汽车领域有着重要的应用。 2024 年，各大车企持续发布新能源产品，新能源汽车市场有望维持高速发展，也给固态电池带来了巨大的发展机遇。

中国：新能源车降价明显，下游有望需求超预期。 2024 年 2 月 19 日，比亚迪发布秦 PLUS 和驱逐舰 05 荣耀版，驱逐舰 05 荣耀版售价区间为 7.98 万 -12.88 万元，秦 PLUS 荣耀版 DM-i 车型售价 7.98 万 -12.58 万元， EV 版车型售价 10.98-13.98 万元，号称“售价也比同等级油车便宜”，展开了对燃油车份额抢夺。小鹏、特斯拉和零跑跟随降价，这轮车企普遍降价有望吸引潜在消费者，刺激销量上涨。预计 2024 年国内新能源车销量超过 1196 万辆，同比增长 28% 。

欧洲： 2024 年欧洲各国政策基本延续，为当下全球补贴力度最大地区，短期来看受宏观经济、原材料供应影响，市场面临考验，但车企已积极协调布局，推出多款平价车型，欧洲市场有望继续维持高速增长，预计 2024 年销量约 306 万辆，同比增长 5% 。

美国：当下美国正迈入新车型周期，多款纯电车型将于近两年上市，皮卡电动化亦将带来巨大市场空间，叠加特斯拉奥斯汀超级工厂投产及弗里蒙特工厂产能爬升，供给端持续发力。政策端虽然短期受阻，但在能源价格上升背景下电动化趋势确定，在供需两端持续发力下美国市场将实现快速增长，预计 2024 年销量约 177 万辆，同比增长 20% 。

其他地区： 2023 年日韩新能源车市场增长迅速，同时中亚和南美地区开启电动化。预计在日韩、中亚和南美市场的推动下， 2024 年全球其他地区新能源车销量有望达 130 万辆，同比增长 80% 。

在全球三大市场同步发力的背景下，新能源车高增长趋势确定。兴业证券预计， 2024 年全球新能源车销量将超 1700 万辆， 2025 年超 2100 万辆。在新能源车市场高景气度的背景下，动力电池装机需求同步上升，预计 2024 年全球动力电池需求将达 930GWh ，到 2025 年将超 1100GWh ，正式迈入 TWh 时代。

低空经济则打开了固态电池需求的新空间。作为中国的战略性新兴产业，国务院印发的《关于促进服务消费高质量发展的意见》中，鼓励邮轮游艇、房车露营、低空飞行等新业态发展。 2024 年，“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”被写入政府工作报告。

低空经济相较于传统通用航空，活动主体从传统的有人驾驶航空器拓展至无人驾驶航空器，经济活动的区域从传统的中、高空发展为低空，从偏远的郊外拓展至人类活动密集的城市。

eVTOL 电池能量密度和倍率性能要求更为苛刻。由于需要控制起飞重量并提升载重，为了保证飞行器续航对电池的能量密度提出了更高的要求，同时由于在起飞、悬停和降落过程中放电电流达到 3C 甚至以上，且悬停过程中高倍率持续时间较长，因此 eVTOL 相对于电动车对于电池性能提出了更高要求。

马斯克曾在 2019 年表示，要实现电动飞机的商用，电池技术的改进是关键，能量密度门槛为 400Wh/kg ； 2021 年，马斯克再次提及电动飞机，将电池能量密度门槛对比 2019 年上调到 450-500Wh/kg 水平，这对彼时的特斯拉而言需要在 254Wh/kg 的基础上翻倍。

根据 Roland Berger 预测， 2030 年全球运营载人 eVTOL 数量有望达 7000 架， UAM （城市交通）市场规模有望达 20 亿美元， 2050 年全球运营载人 eVTOL 数量有望达 16 万架（ 2030-2050CAGR 为 85% ）。

2022 年以来，固态电池的研发和产业化取得了明显的进展，《 2022-2027 年中国固态锂电池产业发展趋势及投资风险研究报告》显示， 2023 年全球固态电池出货量约为 1GWh ，主要为半固态电池。

研究机构 EVTank 发布的《中国固态电池行业发展白皮书（ 2024 年）》指出，预计到 2030 年，全球固态电池出货量将达到 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，主要为半固态电池。预计全固态电池大规模的产业化时间节点将在 2030 年左右。

亿欧智库表示， 2026-2028 年是不同技术路线全固态电池实现量产的关键阶段，其中硫化物路线有望在 2026 年率先实现量产。 2029 年之后，随着全固态电池价格下降，有望替代半固态电池，氧化物和聚合物路线有望替代成本更高的硫化物全固态电池。预期 2030 年中国固态电池产业规模超 1800 亿元，全固态电池产业规模超 1000 亿元。

山西证券认为，固态电池成本未来有望低于液态电池。假设 2030 年行业实现固态电池量产，届时预计部分原材料价格有所下降，如假设正极材料镍钴锰酸锂单吨消耗量和单吨价格下降， LiTFSI （双三氟甲基磺酰亚胺锂）单吨价格由 30 万元 / 吨下降到 15 万元 / 吨， LLZTO( 锂镧锆氧粉体 ) 单吨价格由 30 万元 / 吨下降到 15 万元 / 吨，预计固态电池 2030 年量产成本低于当前电池 29% 左右。根据其测算，当前液态三元锂电池成本为 0.42 元 /Wh ，固态电池成本为 0.54 元 /Wh ，高于三元电池； 2030 年固态电池成本有望达 0.39 元 /Wh ，低于当前三元电池成本。

根据慧博投研，目前只有半固态电池在国内实现了装车应用，全固态电池作为真正意义上的革命性新技术，量产应用仍面临一系列的挑战。但结合近期政策层面对全固态电池研究的大力扶持、产业资本对固态电池企业大规模投资以及主要企业的固态电池研发和量产计划来看，预计全固态电池有望于 2027 年实现量产，电解质路线将以硫化物为主。

在全固态电池实现规模化量产之前，半固态电池的渐进式路线将率先走向商业化。由于短期内材料与成本依然较高，预计车规领域一些高端或特定需求的电动车型会接受一定溢价，搭载（半）固态电池，到 2030 年动力电池中固态电池渗透率达到 10% ，其中主要为半固态电池；而在消费电子、航空航天等领域，下游市场对价格的敏感度较低，能够包容较高的新技术溢价，预计固态电池的渗透率提升将快于车用市场， 2030 年固态电池渗透率达到 20% ，其中全固态电池渗透率为 10% 。预计 2030 年全球固态电池出货量将达到 396GWh ，其中全固态电池出货量超 85GWh