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固态电池行业深度报告(上半部分)
2026-08-24 02:56
固态电池行业深度报告(上半部分)

备注:仅仅是个人梳理的下一个成长行业的投研资料,不作为当下节点的买卖建议。按照框架,这个行业目前处于“商业化验证”和“标志性工厂投产”的节点之间。

(1)技术迭代明确方向:固态电池是锂电技术的终极形态。固态电池以高能量密度、本征安全性和长寿命的特性,被普遍视为下一代动力与储能电池的终极方向。行业当前正处于由半固态向全固态演进的关键拐点,技术路径清晰:短期以氧化物半固态为主,中长期以硫化物全固态为核心方向。固态电池的核心难题在于“固-固界面”接触与量产工艺可工程化,但随着干法电极、等静压、高压化成等工艺突破,产业正逐步从实验室走向中试线验证阶段。

(2)策与需求共振:产业化启动的双轮驱动力。固态电池的产业化已上升为全球能源战略重点。中国形成“中央顶层设计 + 地方政策扶持”双层体系,2026年实施的动力电池安全新国标将强化“不起火、不爆炸”要求,为固态电池打开巨大的政策替代空间;日本、欧美等地同步投入巨额研发资金推动标准体系建设。同时,对下游需求快速增长构成实质拉动。新能源汽车是核心增长极,2030年全球固态电池需求有望达366GWh,CAGR超90%

(3)键突破聚焦材料与设备:固态电解质与等静压机成产业卡位核心。设备端则是产业化落地的先行环节。固态电池产线新增干法电极、极片胶框覆合、等静压、高压化成等关键工序,其中等静压机几乎无可替代,是决定固-固界面致密性和循环稳定性的核心设备。其技术壁垒高、供应格局集中,已成为国产设备厂率先卡位的战略高地。设备整线价值量相较传统锂电整线的典型增幅为66.67%,率先兑现产业红利。固态电解质是固态电池的本质创新所在,也是上游材料端新增价值量最大的环节。当前主流路线以硫化物为中长期主攻方向,其兼具高离子电导率和良好界面适配性,是实现全固态体系的关键材料。国内多家材料厂已布局硫化锂、硫化磷等核心原料的国产化路径,未来降本潜力显著。

固态电池以其高能量密度、本质安全(不可燃)和长寿命的潜力,被公认为下一代动力电池的终极方向。当前行业正处于走向产业化、从半固态迈向全固态的关键阶段。重点关注兼顾技术前瞻性与商业落地性,既能在中长期的技术迭代中领先、又有机会享受短期半固态电池产业化红利的企业。

固态电池概述

1.1 固态电池定义

固态电池是一种以固体电解质取代传统液态或凝胶电解液的电化学储能装置。其基本结构与传统锂离子电池类似,也由正极、负极和电解质组成,但关键区别在于电解质部分采用固态离子导体,实现锂离子在固体介质中的传导。

1固态电池结构图

2全固态锂电池的构造结构图

资料来源:《锂离子电池技术前沿与发展》、国金证券

资料来源:《全固态锂电池技术的研究现状与展望》、国金证券

1.2 固态电池的核心优势

固态电池相比传统锂离子电池,拥有高安全性和高能量密度的优势。受限于其采用的有机电解液,虽在离子电导率和界面接触上表现优异,但充放电过程中的副反应不仅缩短了电池寿命,更因电解液的易燃性而存在安全隐患。相比之下,全固态电解质凭借其高能量密度、卓越的安全性能及良好的材料兼容性等优势脱颖而出,尤其能有效遏制锂枝晶生长,显著提升电池的稳定性和可靠性。

固态电解质本身不可燃,抑制锂枝晶生长提高安全性液态电池常见液体溶剂大都是易挥发易爆的碳酸酯类有机物,一旦电池内部短路或温度过高,电解液会迅速升温、分解气化,遇到电火花就会燃烧甚至爆炸。而固态电池使用固态电解质,本身不具备可燃性,可以不用或者少用有机溶剂,有效减少副反应发生,漏液风险小;固态电池的固态电解质本身绝缘可以充当隔膜作用,没有漏液风险;固态电解质具有更高的机械强度和硬度,能物理阻挡锂枝晶的刺穿,大大降低了电池短路和自燃的风险。

固态电解质在高温和低温下表现更稳定,适应更苛刻的应用环境。液态电池理想工作温度在0℃至45℃之间,可生存温区为-20℃至60℃,一旦超过温度上限,副反应加剧,隔膜分解再生,产气严重,安全阀开启,寿命急速衰减,超高温下(超过90℃)会触发热失控;低于温度下限电池容量会降低至初始容量的60%以下。固态电池理想工作温度在-40℃至100℃之间,可生存温区为-50℃至200℃,实验室环境下,在200℃甚至更高温度下仍能保持化学和结构稳定,不会分解、不会燃烧;理论上,设计良好的固态电池在-30℃甚至-40℃的极寒条件下,仍能保持80%以上的容量,并支持正常充电。

固态电池可搭配更高能正负极活性材料,极大提升能量密度上限。液态锂电池电解液在高电压下极易氧化分解,且易与负极发生反应,理论能量密度上限为400Wh/KG固态电池固态电解质本身不能提升能量密度,但相比较电解液,固态电解质具备更稳定、更安全,电化学窗口宽(可达到5V以上)等性质,因此可以兼容高比容量的正负极,如高电压正极、富锂基、硅负极、锂金属负极等材料,进而大幅提升电芯能量密度,理论能量密度上限为900Wh/KG

简化或取消电池包热管理系统,提升体积能量密度,并为应用产品的结构创新提供空间。液态锂离子电池中隔膜和电解液合计占据了电池近40%体积和20%质量固态电池对其使用的减少实现减重,使得整个电池包的有效体积利用率达到75%或以上。固态电池电芯可以实现先串联后并联组装的方式一次组装成型,固态电解质的安全性可以减少系统热管理系统需求,成组效率大幅提升,更有效利用空间。

2固态电池和液态电池材料和性能对比

资料来源:中国知网,国泰海通证券

1.3 落地节奏及产业发展现状

半固态电池是在锂离子电池中引入固态电解质,同时保留少量电解液,正负极为三元/磷酸铁锂/磷酸锰铁锂+石墨/硅碳/锂金属,制备工艺仍主要沿用传统锂离子电池工艺与装配技术,是传统锂离子电池向固态电池迭代的中间产品。

目前,相比海外,我国国内半固态电池产业化进度领先,市场领先者为卫蓝新能源和清陶能源,二者是目前唯一实现半固态电池量产计划的企业。从领域领域来看,主要应用在储能领域,少部分应用在新能源汽车上。

3全球电池厂商半固态电池布局情况

资料来源:Trendforce、《固态锂电池技术发展白皮书》、方正证券

4我国部分使用半固态电池建设的储能项目列表

资料来源:方正证券

汽车领域,半固态电池的实际装车量增长相对有限。根据Trendforce数据,2024年全球动力电池装车超过800GWh,但半固态电池实际装车辆不足2GWh,对应市场渗透率不足0.25%。据TrendForce统计,按照各家企业商业化时间表,2027年将开始ASSB小规模装车示范应用。近期,上汽集团也推出了10万级半固态电池车型,使用的是清陶能源的第二代半固态技术,标志着半固态电池在技术与成本上基本达到商业化量产要求。

5各企业车用半固态电池与固态电池发布计划表

资料来源:Trendforce、方正证券

6:国内车企固态电池布局情况

资料来源:方正证券

固态电池方面,各电池厂/车企均计划在2027年前后量产,但实际进度可能需要悲观看待。尽管前十年已有QuantumScape、Solid Power、SES、Factorial Energy等创业企业致力于固态电池的商业化,但由于工艺和制造成本等因素,固态电池的商业化充满挑战,至今还未达到规模化量产,当前仍面临包括成本高、工艺复杂、缺乏成熟的供应链支持等挑战。根据TrendForce集邦咨询最新调查,丰田、日产、三星SDI等全球制造商已开始试制全固态电池,随着业者竞相量产,预估产量可于2027年前达GWh水平。 

7全球固态电池厂商产品发布计划表

资料来源:Trendforce、方正证券

固态电池落地节奏方面,利元亨调研纪要呈现悲观态度,仍保持26年大范围中试、27年小批量量产、30年大规模放量的落地节奏。在产线建设方面,截至2026Q1,对于固态电池量产产线建设的态度更积极的是车企一方(e.g.广汽、一汽、吉利等),而非传统电池厂商(e.g.宁德时代等)。根据对于固态电池落地节奏的判断,预计上半年中游电池厂仍保持观望的态度,国内共有超过30家电池厂+车企在评估锂电设备厂商给出的设备方案。行业内大规模的量产产线设备订单的落实可能最早需要等到6-7月份才可能有订单;预计目前固态电池整线设备按每GWh进行估算,整线售价将在传统锂电池整线设备的3 倍左右(即26年可能行业内大部分锂电设备企业都不会确认固态电池设备订单收入,但会在下半年大幅增加固态电池设备业务的合同负债和在手订单)。产线建设节奏方面,规模化建设时间略低于预期。

我国固态电池厂商进度大都处于A样阶段。中国电动汽车百人会相关负责人表示,全固态电池预计2027年开始装车,2030年是完全可以实现量产的,国内主要汽车电池企业聚焦硫化物全固态,目标实现动力电池能量密度400wh/kg+。从企业端看,比亚迪、国轩高科、一汽集团60Ah车规级电芯已下线,能量密度可达350-400Wh/kg,充电倍率1C,循环寿命1000次,节点时间早于预期半年左右(此前预期25年年底)。据思瀚产业研究院预测,预计26年进入车企全固态路试的密集期:

8我国固态电池厂商产品研发进度

资料来源:前瞻产业研究院、方正证券

2 固态电池发展驱动分析

2.1 需求因素

固态电池在动力、消费和新领域有应用潜力。现阶段,锂离子电池主要应用于动力、消费、储能三大场景。三类场景对锂电池的性能要求各有侧重,参考工信部《锂离子电池行业规范条件(2024年本)》的性能参数要求,可看出:大动力电池注重质量能量密度和功率密度;消费电池注重质量和体积能量密度;储能电池更强调循环寿命,对能量密度的要求相对放低。与液态锂离子电池相比,固态电池在能量密度和本征安全性上有所提升,但循环寿命相应下降,因此在注重能量密度和安全性的动力和消费领域推广潜力相对较好。此外,低空飞行器、人型机器人等新场景有望逐渐兴起,这些场景对能量密度要求更高,价格敏感性相对较低,也有望成为固态电池应用的优质场景。

9不同应用场景对电池性能的要求

10:《锂离子电池行业规范条件(2024年本)》对各类电池的性能要求

资料来源:前瞻产业研究院平安证券

资料来源:《锂离子电池行业规范条件(2024年本)》平安证券

固态电池的下游应用领域主要包括以下几个方向:

 1)动力领域:固态电池提升安全和续航,并有利于打造高电压平台、更高效的CTC技术和热管理系统。固态电池在高端电动汽车的应用来自于对高安全性和高续航里程的需求,但长期渗透率提升在于规模化及降本逻辑。

 2)储能领域:储能市场对电芯成本敏感度较高,仅适用于部分价格敏感度较低且极度注重安全性的场景,处于示范应用阶段,聚合物全固态电池、半固态电池有一定差异化竞争力。

 3)消费电子及EVTOL领域:固态电池更适配无人机长续航要求,此外在可穿戴设备等对安全要求较高的消费电子上实现应用,渗透率有望先突破10%。

基于对这几个主要应用领域渗透率的预测性判断,结合全市场电池容量需求预测,测算得出固态电池需求量将从2026年的19GWh增长至2030年的774GWh,其中到2030年半固态电池需求总量为592GWh,全固态电池需求量为182GWh。

固态电池行业整体具备广阔的中长期增长空间。同时,半固态电池并非单纯的过渡性技术,从中期视角看其同样拥有可观的需求空间与增长速度。

11固态电池需求测算

资料来源:东海证券

2.2 政策因素

固态电池作为下一代动力电池技术的核心,其发展已上升为全球主要国家的重点。各国政府通过出台一系列有针对性的政策,从研发支持、标准制定、市场应用到供应链建设等多个维度,全力推动其技术突破和产业化进程。

 我国层面,出台《新型储能制造业高质量发展行动方案》等政策,将固态电池列为重点攻关方向,并计划投入约60亿元专项资金支持研发,同时加速建立全固态电池标准体系。特别是2026年将实施的动力蓄电池安全新国标,对电池安全性提出了“不起火、不爆炸”的极限要求,这为具有本征安全优势的固态电池创造了巨大的市场替代空间。地方层面,上海、珠海等地也出台了产业规划和补贴政策,旨在打造完整的产业集群。

海外各国的策略各有侧重。日本采用“官—产—学联盟”形式,由政府提供超2000亿日元的资金支持,主导丰田等大企业联合进行技术攻关,力争2030年实现全固态电池商业化。美国主要由能源部通过专项计划提供资金支持(如投资约2亿美元),并依赖QuantumScape等初创企业进行技术创新。欧盟则以其独特的《新电池法规》为核心,通过强制要求电池披露碳足迹和配备“电池护照”,设定极高的绿色和可持续性门槛。韩国则通过政府税收支持,依托三星SDI等电池巨头,目标在2030年左右实现商业化应用。

12全球各国家/地区固态电池发展政策

资料来源:公开信息整理

3 技术与产业链分析

液态电池和固态电池的差异主要在负极材料和电解质上。产业链上游包括原料矿产、机械设备以及基础材料,两者主要的区别在于负极材料和电解质的种类,正极材料方面几乎一致,若完全发展至全固态电池,隔膜也完全被替换。产业链中游为电池包的加工制备过程。产业链下游应用领域包括新能源汽车、储能系统、消费电子等。

13固态电池产业链

资料来源:方正证券

根据EVTank 在白皮书中指出,相比传统的液态电池产线,固态电池生产线面临着现有设备的升级改造、新设备的引进和定制开发等。全固态电池的生产流程引入了干法电极、等静压等新技术,新增干法电极设备(替代湿法涂布机)、等静压设备;高压化成的工艺变化使得新增高压化成分容设备;叠片设备需要升级改造(提升精度)。全固态电池在纤维化、胶框印刷、等静压环节需要引进全新的定制设备,在干混、辊压、叠片、化成分容环节,需要对设备进行精细化升级改造,在其他工序段则对现有设备进行适当改造。

14固态电池工艺与设备

资料来源:慧博

国内固态电池的主要参与者如下图所示:

15:国内固态电池产业链参与者图谱

资料来源:平安证券

材料端价值量典型增幅高于设备端价值量典型增幅略。随着全固态电池向产业化导入阶段稳步迈进,设备端作为最先兑现的产业链环节处于“从验证到放量”的关键窗口期,根据中金发布的研报称,目前传统锂离子电池整线价值量约为1-2亿元,根据新浪财经发布的固态电池行业交流中提到的数据,目前固态电池中试线整线成本约为3.5-5亿元(典型增幅为183%),未来量产产线整线成本可能月降低至2.5-3亿元(典型增幅为83%)。根据前文亿欧智库发布的数据,固态电池材料成本大约为500–4800元/kWh,对比传统锂离子电池材料成本约350–650元/kWh(数据来源:电池网),典型增幅约为430%,增幅远高于设备端。

3.1 材料端:固态电解质是核心材料

固态电解质成材料端最大的机遇所在环节。固态电池本身因固态电解质而诞生,也是固态电池与传统锂离子电池最大的区别;固态电池目前几乎所有的技术难题都围绕固态电解质展开,其中不同的固态电解质材料技术路线的研究都是为了从成本和物理、化学性质上权衡以解决固-固界面问题。从各环节的价值量占比变化的情况来看,固态电解质将完全取代隔膜,是固态电池各材料环节中最大新增价值环节。

16:固态电池各材料环节价值量占比变化情况

资料来源:市场公开信息整理

固态电池不同路线之争归根到底是为了解决固态电池最大的问题:固-固界面接触难题。固态电池本质上是采用固态电解质替代电解液和隔膜,从而提高电池的安全性和能量密度。从结构来看,固态电池主要由正极、负极、固态电解质等关键材料构成,不同组成部分之间相互接触的/界面即为界面。在传统锂离子电池中,由于液态电解质天生存在很强的流动性和浸润性,可以非常紧密地包裹住电极材料,形成一个大面积、紧密、柔软的接触,即使在充放电引起体积膨胀或收缩时,液体也会自动流动、重新润湿界面,不会出现“接触不良”。而固态电池中,由于电解质是固态的、刚性的,理想情况下只是“点对点”的接触,会存在大量的空隙,进而研发固态电池本身在物理接触、电化学稳定性和锂枝晶生长三方面问题。

17固-固界面问题

资料来源:公开信息整理

3.1.1 固态电解质

不同的电解质路线,是权衡后从选择上部分解决固-固界面难题。固态电解质是固态电池的核心材料,主要分为聚合物固态电解质和无机物固态电解质两大类,后者又可进一步细分为氧化物、硫化物、卤化物三条技术路线。能否实现全固态锂电池的大规模低成本生产,取决于固态电解质材料的选择。从性能要求和电解质的选择来看,关键挑战在于如何平衡高室温离子电导率、低成本、良好的化学/电化学稳定性、高热稳定性、优良的可加工性与高机械强度等性能需求。

18不同固态电解质性能与成本雷达图

资料来源:《固态锂电池研究现状与进展》

硫化物电解质是目前主流使用的固态电解质,离子电导率高但空气中稳定性差。硫化物电解质在室温下具有较高的离子电导率。由于硫化物固体电解质具有可忽略的电子电导率和良好的力学性能,有利于全固态电池中电极/电解质形成良好的固-固接触界面,从而优化全固态电池的循环稳定性。因此,许多工作从硫化物固体电解质体系入手,致力于开发出具有高离子电导率,宽电化学窗口,具有良好化学稳定性和空气稳定性的理想固体电解质材料。但是其电化学窗口狭窄,与金属锂负极一起使用时,产生的固态电解质中间相(SEI)阻抗也较大,并且电解质与电极之间界面不稳定,容易形成锂枝晶。由于物理与化学稳定性较差,当其暴露于水氧中,会产生有害气体硫化氢,造成电解质结构破坏、电化学性能降低,致使其合成、储存、运输和后处理过程都严重依赖惰性气氛或干燥室,不仅增加环境控制复杂性还增加生产成本。

氧化物电解质化学稳定性更强,但离子电导率更低且界面接触性差,更多使用在半固态电池产品。氧化物电解质具有更宽的电化学窗口和更高的氧化稳定性。然而,氧化物电解质的室温离子电导率一般低于硫化物,其较大的晶界电阻也限制了其离子电导率的发挥。此外,氧化物固态电解质的不足也来源于无机氧化物的固有特性:对于电极-电解质界面,界面接触能力较差,循环过程中界面稳定性也较差,导致循环过程中界面阻抗迅速增加,负极有效容量不足,电池寿命衰减较快。因此,氧化物固体电解质往往需要添加一些聚合物成分并与微量离子液体/高性能锂盐-电解质混合,或使用辅助原位聚合制造准固态电池,以保留一些安全优势并提高电解质-电极的界面接触。而半固态电解质添加了少量液态电解质,解决了氧化物固态电解质界面接触能力较差和氧化物与电极接触差的问题。因此氧化物电解质更多使用在半固态电池产品当中。

聚合物电解质加工性能好,室温离子电导率较低。聚合物固态电解质主要由聚合物基质和锂盐两部分组成,具有良好的柔韧性和加工性能,且与现有液态电解液的生产设备和工艺较为兼容,但其常温下离子电导率低,电化学窗口窄,且工作时需持续加热,这些因素制约了其大规模应用。

卤化物电解质耐高压电导率高,对湿度和温度敏感卤化物固态电解质一般通过在卤化锂LiX中引入高价态的过渡金属元素M阳离子制得。相比氧化物和硫化物固态电解质,卤化物中的一价卤素阴离子半径更大且与锂离子的相互作用更弱,可显著提升电解质的室温离子电导率具有较好的离子电导率,并且具有较高的氧化还原电位,与高压正极材料兼容性较好,可实现在高电压窗口下的稳定循环,同时还具有媲美聚合物的大规模应用前景。但是遗憾的是,卤化物无法与金属锂负极匹配,而且原材料成本过高,并存在对水汽敏感、易发生结构相变问题。因此很长一段时间内,对于卤化物电解质的研究和开发停滞不前,直到2018年,Asano等人开发出新的卤化物固态电解质材料,对于卤化物固态电解质的研究才又重新引起重视。

从成本构成来看,硫化物固态电解质和氧化物固态电解质存在明显差异。硫化物固态电解质的原料如硫化锂、硫化磷等,虽纯度要求高导致基础成本偏高,但胜在制备工艺相对简便,通过机械球磨或熔融淬火等技术即可合成,且在规模化生产后,原料采购和工艺优化能进一步压缩成本,不过其对生产环境的无水无氧要求较高,会增加部分设备投入成本。未来的降本路径:1)开发不使用昂贵硫化锂的新材料(e.g.中国科学技术大学马骋教授团队开发的出一种新型氧硫化磷锂电解质)从而实现从材料端降本;2)推进硫化锂的国产化和规模化生产以降低硫化物电解质单位价格。

氧化物固态电解质的原料如氧化锆、氧化镧等较为常见,原料成本低于硫化物,但制备过程复杂,往往需要高温烧结或溶胶-凝胶法等精密工艺,不仅能耗高,还对设备精度和操作技术有严格要求,这使得氧化物固态电解质的制备成本略微高于硫化物,尤其在小规模生产阶段,成本劣势更为突出。

未来降本路径:1)革新工艺以制备更薄、更均匀的电解质膜,从而提高产品良率、降低单位容量的材料用量和成本;2)开发低温烧结工艺,从制造端减少能耗、减少制造成本。

聚合物固态电解质的成本则呈现出独特优势与挑战。其主要原料为聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)等高分子聚合物,这类原料来源广泛、价格低廉,大幅降低了基础原料成本。同时,聚合物固态电解质可采用溶液浇铸、静电纺丝等简单工艺制备,生产设备投入少、能耗低,且易于实现薄膜化和大规模连续生产,规模化效应下成本控制潜力巨大。不过,为提升离子电导率,常需添加锂盐或无机填料,部分高性能锂盐价格较高,会在一定程度上增加成本,此外,聚合物材料的稳定性提升所需的改性工艺,也可能带来额外的研发和生产支出。

文档导入有限制,报告的下半部分明天再上传了

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