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固态电池行业深度报告(下半部分)
2026-08-24 22:59
固态电池行业深度报告(下半部分)

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19不同固态电解质的成本区别

资料来源:亿欧智库、飞跑的鹿公众号

结合材料性能和总成本来看,短期内氧化物是当前半固态电池落地方案首选。半固态电池技术是固态电池技术的过渡阶段,氧化物半固态电池的大部分生产环节可以依托现有的锂电池生产设备,因此设备更新成本相对较低。氧化物半固态电池技术成熟度较高,目前已实现产业化落地,有望短期内放量。长期发展而言,硫化物路线或更适配全固态体系。相比其他技术路线,硫化物电解质离子电导率较高,与液态电解质相差无几;力学特性较软,延展性好,可以更好贴合活性物质界面;刚度较低,可释放电池循环过程中的内应力,缓解SEI膜的损伤,因此更适配全固态电池体系,长期潜力较大,但需要注意硫化物电解质带来的成本问题。

目前多家锂电材料企业开始布局硫化锂和硫化物电解质,工艺路径各有不同,天赐材料、华盛锂电、有研新材、厦钨新能、容百科技、恩捷股份等也有向头部电池厂商小批量供应硫化物电解质产品。 

20:部分公司固态电解质布局情况

资料来源:慧博

3.1.2 负极材料

负极材料直接影响电池容量、首效、循环等性能。负极材料系先由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧,再经干燥、滚压形成。负极材料作为锂电池不可或缺的重要组成部分,直接影响锂电池的容量、首次效率、循环等主要性能。目前已广泛应用的负极材料包括石墨类、无定形碳(硬碳、软碳)、硅基材料、锂合金等。固态电池的负极材料主要有碳族负极、硅基负极、金属锂负极3类。

21不同负极材料的差别表

资料来源:中国电池网,方正证券

硅基负极比容量高于石墨,固态电池中掺硅比例提升是趋势。传统的负极材料石墨的循环性能好,但理论容量低;而硅基负极理论比容量高,理论比容量可达到3579mAh/g。硅基负极主要问题是体积膨胀,以及因此造成的首次库伦效率和循环寿命降低。碳包覆和金属氧化物包覆是优化硅基负极电化学性能的两种可行策略。硅基材料在固态电池中的应用也是进一步挖掘固态锂离子电池性能潜力的重要策略。未来,固态电池体系下可通过更强力学性能约束界面从而进一步缓解膨胀问题。

当前硅碳在负极的添加比例仅为5%-10%,固态电池体系下,负极掺硅量有望提升,充分发挥其高比容优势。短期(在电池能量密度在400Wh/kg之前)负极主要看硅碳负极,此后,锂金属负极或为主流。 

22硅基负极改性策略

23:固态电池负极未来迭代路径

资料来源:《锂离子电池硅基负极研究进展》

资料来源:2025中国全固态电池创新发展高峰论坛欧阳明高院士发言

锂金属负极为长期技术演进方向。锂金属负极的理论比容量是(3860mAh/g)远高于传统石墨负极(372mAh/g),同时,其有最低的电化学势(-3.04V相对于标准氢电极,放电能量=放电容量×平均放电电压,正负极电压差越大,电池的比能量越高)和较小的密度(0.534g/cm3),可使电池的能量密度进一步提升,相比硅基负极,锂金属负极更适配富锂正极等高电压、高能量正极材料。此外,业界为了进一步缩小电池体积,提出了“无负极设计”,出厂时电池里只有正极带着锂,负极是块“裸铜箔”,充电时锂从正极迁移,在铜箔表面沉积成金属锂,约能减少35%的电池体积,这是硅基负极所不能做到的。在固态体系下使用锂金属负极更安全,锂金属负极应用的一大阻力是锂单质易燃易爆,同时熔点较低,在液态体系下难以应用,而在固态电池体系下有望充分发挥优势。

24不同负极材料的物理、化学性能对比

资料来源:锂电联盟会长网国泰海通证券

锂金属负极存在的问题是:(1)锂的无限体积膨胀;锂金属不同于石墨,硅等嵌入型或合金类负极,它是一种无基体转化型负极,石墨和硅的体积膨胀分别是10%和400%,而锂负极的体积膨胀是无限的,导致沉积锂的形貌结构呈现多孔疏松的状态。(2)死锂的产生;锂的无限体积膨胀和枝晶均会造成锂表面结构多孔疏松,经过多次充放电循环后,表面不稳定的锂会逐渐粉化并脱落下来从而失去电活性,从而产生大量死锂。(3)SEI破裂和副反应增加;锂枝晶的生长和死锂的产生会导致锂表面SEI破裂和重构,不断的重构SEI需要消耗额外的电解液,造成副反应增加。(4)极化电压增大;锂枝晶和死锂导致锂金属表面多孔疏松,SE的比表面积和厚度均会随之增大,从而使Li+的扩散路径增加,并且死锂会导致表面阻抗增加,这些因素都会造成锂金属电池在多次循环后的极化电压显著增加。(5)电池短路;锂枝晶的不断生长会造成其对隔膜的应力增加,最终会刺穿隔膜导致电池短路,从而引发电池热失控等安全问题。

25金属锂负极的弊端

资料来源:2025中国全固态电池创新发展高峰论坛欧阳明高院士发言

为了发挥锂负极理论比容量高的优势从而提高固态电池的能量密度,业界目前研发方向主要集中在结构设计、界面化学以及制造工艺三个方面。

26金属锂负极的问题解决方案

资料来源:公开信息整理

目前负极材料已经形成锂企驱动、负极厂布局、箔材厂切入的多方竞合格局。锂企主导原材料优势,拥有全球领先的锂资源布局,其核心竞争力在于高纯度、低成本、高安全的金属锂锭/箔的规模化制备能力,代表性企业如赣锋锂业、天齐锂业、天铁科技,其中赣锋锂业和天铁科技在金属锂压延工艺上位居行业前列;负极材料厂商凭借深厚的材料研发、涂层技术和电池应用理解,积极向更具前瞻性的锂金属负极领域拓展,其优势在于对负极-电解液界面、复合负极结构(如预锂化、三维集流体复合、人工SEI层等)的深刻理解和开发能力,代表性企业如璞泰来、贝特瑞、道氏技术;箔材厂深耕高性能铜箔集流,依托在超薄、高强、高延展性铜箔/其他金属箔材制造方面的深厚积累,将其精密箔材加工技术(如电沉积、压延、蒸发)向锂金属沉积/复合集流体领域延伸,代表性企业如英联股份、中一科技等,有望成为锂金属负极制造中关键沉积工艺和新型集流体的重要开发者和供应商。

27:部分公司负极材料布局情况

资料来源:国金证券

3.1.3 正极材料

正极材料沿用当前的材料体系,可使用较高电压平台的电极材料。固态电池的正极材料可以继续沿用当前的磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元NCM等材料体系,其中比较常用的材料主要是高镍多元材料、富锂锰基材料。

当电压超过4V时传统有机电解液开始分解,很难提高电池电压上限,而固态电解质与电极材料的界面反应时,几乎不存在固态电解质分解的副反应,能承受更高的电压(5V),因此可以在固态电池中使用具有较高电压平台的正极材料,通过提升工作电压以获得更高的能量密度。例如,通过向锂锰氧化物(尖晶石结构)中掺入少量过渡金属离子,形成的高电压尖晶石锂锰氧化物;富锂锰基正极由层状锂过渡金属氧化物与层状LiMO₂(M=Ni,Co,Mn或任意组合)按不同比例形成的固溶体,克容量和电压平台均显著高于传统中低镍三元和磷酸铁锂正极材料,是全固态电池可选用的理想正极材料。

未来长期固态电池正极材料将向两个锰系正极材料方向进行迭代:

1)低成本:锰酸锂;

2)高性能:镍锰酸锂、富锂锰基。锰系正极是未来固态电池的迭代方向,锰系正极的优势明显:高工作电压、高放电比容量、低成本;缺点也同样明显:锰溶出导致的循环寿命降低。然而,固态电池中电解液的减少可有效降低锰溶出效应,使得锰系正极的循环寿命大幅提升。

1、低成本路线:锰酸锂正极材料成本低廉,已被广泛用于两轮车市场,后续如果固态电解质可以解决锰酸锂的循环问题,锰酸锂电池有望上车使用。

2、高性能路线:富锂锰基和镍锰酸锂正极材料的电压平台远高于三元和磷酸铁锂,同时其具有更高的克容量,更低的成本,是未来固态电池正极材料的理想选择。

28几种正极材料性能对比

资料来源:锂电材料工艺,民生证券

据2025年2月欧阳明高院发言,当前固态电池主流技术路线为硫化物体系,主要材料技术迭代在正、负极环节,锚定2030年高能量密度目标,硫化物体系下锂电池正、负极材料技术迭代路径清晰:

29固态电池电极材料迭代路径

资料来源:2025中国全固态电池创新发展高峰论坛欧阳明高院士发言

3.2 设备端

30:固态电池设备价值量变化情况

资料来源:慧博

固态电池产线设备价值量与传统液态电池产线相比中段价值量占比大幅提升到40%-45%,成为设备升级的核心增量环节

31:固态电池设备价值量变化情况

资料来源:慧博

等静压机是固态电池生产环节的最核心设备,几乎无替代品等静压机解决的是固态电池能否正常工作的问题,不同于其他环节存在替代方案(e.g.前段电极制备,有“湿法”和“干法”两种技术路线;中段电芯合成,有“卷绕”和“叠片”两种选择。这些设备之间存在竞争和替代关系。),等静压工艺目前几乎不可替代,对于实现大面积、均匀的固-固界面,目前业界看不到比“施加均匀超高压”更经济、更可行的方案。传统的单向辊压会产生应力集中和层间滑移,无法解决根本问题;等静压机因其独特的工作原理,成为了解决这一世界性难题的唯一现实路径。

3.2.1 中道工序设备:采用“叠片+极片胶框印刷+等静压技术”

中段负责电芯的核心结构成型以及确保固态电解质与电极的良好接触,直接关系到电芯的性能稳定性、良品率,核心增量来自叠片工艺替代卷绕及新增等静压机,设备主要是叠片、极片胶框印刷、等静压等相关设备,其中叠片设备价值量较大,等静压机作为新增环节,国外企业进展领先,国内研发正在加速,中段设备价值量占比有望达到40%-45%。

32:固态电池中段工序设备概况

资料来源:慧博

等静压机为核心增量设备之一:等静压技术用于改善固态电池固固界面接触问题。生产固态电池一般是将正极、固态电解质、负极堆叠在一起组装。考虑到固态电解质要与电极形成良好的固固界面接触、在循环过程中会发生接触损耗以及要抑制锂枝晶形成等,堆叠时需要新增加压设备,施加超100 MPa压力使各材料致密堆积。传统热压、辊压方案提供压力有限且施加压力不均匀,难以保证致密堆积的一致性要求,进而影响固态电池的性能。等静压技术基于帕斯卡原理,金属、陶瓷、复合材料和聚合物等材料都能实现致密化,消除孔隙。对于固态电池而言,等静压技术可以有效消除电芯内部的空隙,确保电解质材料达到理想的致密化程度,提升电芯内组件界面之间的接触效果,从而显著提升离子电导率30%以上,降低电池内部电阻率20%以上,循环寿命提升40%,大幅改善电池性能。而等静压成型需要用到的设备为等静压机。

等静压设备进出口受管制,虽对固态电池用途影响相对有限,但仍存在一定影响。中欧美对等静压设备的进口均无管制;出口限制基本一致,基本遵循国际瓦森纳协议,禁止设备用于军工用途。冷、温等静压设备在设计压力≥69 MPa且腔径≥152 mm时需申领许可证;热等静压设备则在设计压力≥207 MPa,且工作条件达到≥600℃且腔径≥254 mm时触发管制。等静压设备出口管制主要针对军工用途,固态电池等一般用途的等静压机不构成实质出口限制,但仍需要申请进出口需求证方可进行国际间贸易。

33:等静压机进出口管制

资料来源:中国海关东吴证券

传统等静压设备厂商依托超高压技术壁垒实现“能力复用”,加速实现向固态电池场景技术转化和设备落地。电池厂+锂电设备厂商携下游产线经验反向定义设备,推动固体电池等静压设备产业化落地。

34:全球各等静压机设备研发进度

资料来源:东吴证券

叠片机:固态电池不适用卷绕设备,需要使用叠片机,且精度要求更高。无论固态电池还是液态电池都需要用到叠片机,但由于固态电池的固态电解质具有脆性特性,且对设备的精度和稳定性要求更高,使得其需要进行更多的叠片工艺,因此,固态电池制造所需要的叠片机需求也会增加。

35固态电池叠片工艺

资料来源:硫化物全固态电池的研究及应用》东莞证券

固态电池极片胶框覆合技术:提升固态电池极片贴合度,避免内短路问题。现有的固态电池生产工艺仍不成熟,存在一些不足之处,当极片料卷在完成裁断工序后与其他极片进行复合、以制备固态电池电芯时,难以确保相邻的极片之间具有高的贴合度,从而导致固态电池电芯的质量下降。根据利元亨公开的专利技术,其提出了一种固态电池极片胶框覆合方法、装置及叠片设备,能够提升固态电池电芯中的相邻极片之间的贴合度,保证固态电池电芯的质量佳。

36固态电池极片胶框覆合方法

资料来源:国知局东莞证券

3.2.2 前段工序设备:干法电极设备是核心的增量设备

前段设备涉及干法混合、干法涂布等环节,是形成符合要求的极片和固态电解质膜、决定电池性能基础的关键,其核心设备需适应干法工艺的特殊要求,工艺难度较大、精度要求高,设备的技术壁垒和成本相对较高,复杂度也显著提升,其中干法涂布设备、辊压设备价值量突出,前段设备价值量占比小幅上升达到35%-40%。

37:固态电池前段工序设备概况

资料来源:慧博

干法电极技术最大的优势在于能够提高电极的压实密度,从而提高电池能量密度。干法电极工艺是一种新型的电极制造工艺,最大的优势在于能够提高电极的压实密度。目前锂电池主要采用传统的湿法电极制造工艺。湿法电极制造过程中,需要使用溶剂将活性材料、导电剂和黏结剂混合后涂布在集流体上,然后再进行干燥、NMP 溶剂回收和辊压。而干法电极技术则直接将电极材料混合成干粉,通过机械压到集流体上形成电极片。这种方法可以提高电极的压实密度。对于固态电池而言,更高的压实密度意味着在相同体积下可以容纳更多的正负极材料,从而提高电池的能量密度。

38固态电池工艺与设备

资料来源:新能源时代东莞证券

干法电极技术工艺简化提升效率,具有成本优势,有利于推动固态电池商业化。干法电极工艺可以简化生产工艺,降低成本,提高生产效率。干法极片制造无需NMP 溶剂,在极片制作环节可减少烘干及溶剂回收环节,将电极制造过程一体化,将湿法工艺所需的混合、制浆、涂布、干燥、辊压等过程一体化,工艺流程更简单,设备占地面积更小。根据纳科诺尔预计,干法电极量产后可降低电池成本10%以上并且流程简化后的干法电极技术适配电池极片的大规模生产。因此,干法电极技术被认为是推动固态电池商业化的重要技术之一。

3.2.3 后道工序设备:新增高压化成设备

后段工艺取消注液环节,与传统液态电池工艺差异较小,主要体现在设备参数要求升级,高压化成压力要求翻倍,分别升级为高压化成机、高压分容机,因此后段核心设备的价值量也有较大提升,但后段设备价值量占比相比传统锂离子将降低至到20%-25%。

39:固态电池后段工序设备概况

资料来源:慧博

高压化成设备将替代传统化成设备。常规的锂电池化成压力要求为3-10 吨,而固态电池化成的压力要求提高至60-80 吨。固态电池需要高压化成的核心原因在于其独特的固-固界面特性和离子传导机制,这与传统液态电池的化成过程存在本质差异。

解决固固界面接触问题:固态电解质与电极之间是刚性接触,存在微观空隙和接触不良,必须通过高压(通常60-100MPa)压制才能消除界面空隙,增大有效接触面积;促进固态电解质与电极的物理/化学结合。

激活离子传导通道:固态电解质离子电导率低,需要高压化成实现强制锂离子穿透固固界面屏障,在界面处形成离子导通网络,以及降低界面阻抗。

主要标的:

固态电池整线设备的先导智能、专注于硫化物固态电解质路线的上海洗霸、锂电池行业霸主宁德时代。

4.1 先导智能

先导智能专业从事高端非标智能装备的研发设计、生产和销售,聚焦“新能源+高端装备”,是全球领先的新能源智能制造解决方案服务商。业务涵盖锂电池智能装备、光伏智能装备、3C智能装备、智能物流系统、氢能装备、激光精密加工装备等领域,能够为客户提供智造+服务为一体的智能工厂整体解决方案。

先导智能重视固态电池技术研发,全球布局研究院&与宁德战略合作加速固态电池研发。公司重视固态电池前沿技术研发,在无锡、上海、珠海及欧美等地设立研发中心。自2020–2021年起,公司加大干法电极与等静压致密等关键技术研发投入,固态电池专利数达到1293项,远高于友商。2024 年与宁德时代签订战略合作协议,双方将在固态电池、钙钛矿等领域开展研发合作。

先导智能率先打通固态电池整线设备,中试线级别整线已在客户端稳定量产。作为全球少数具备锂电整线交付能力的装备企业,先导智能已率先打通全固态电池量产的全线工艺设备环节,覆盖全固态电极制备、全固态电解质膜制备及复合设备、裸电芯组装到致密化设备、高压化成分容等全固态电池制造关键设备;设备性能处于行业领先水平。固态电池试线设备交付国内外头部玩家,龙头强者恒强。目前,先导智能的固态电池设备及干法电极设备已成功发货至国内、欧洲、美国、日韩等国家和地区的知名汽车企业、头部电池客户、新兴电池客户现场,并获得客户认可和重复订单。

4.2 上海洗霸:

上海洗霸主业包括水处理特种化学品、过程化学品与新能源领域先进材料,数据中心空液冷系统装备、全自动智能控制在线加药保障系统整体解决方案服务。

上海洗霸较早开始在新能源材料方面投入,较早就在布局以新能源锂离子电池固态电解质粉体(氧化物、卤化物、硫化物)、近零膨胀硅碳负极材料为代表的先进材料相关业务。固态电解质方面,上海洗霸与中科院上海硅酸盐研究所合资成立上海科源固能,聚焦氧化物固态电解质,良品率超98%,成本仅为进口产品一半;在硫化物固态电解质的公斤级制备技术上取得了突破公司十吨级锂离子固态电池粉体先进材料产线已稳产超一年;松江基地固态电池电解质粉体厂房初步建成,规划氧化物、卤化物电解质粉体产能。2024年,公司锂离子电池固态电解质粉体材料完成47个批次送货、覆盖26家客户,获得多个客户少量持续性订单。2025年7月,公司发布公告以1.1亿元收购有研新材硫化锂业务相关资产,补足了公司硫化物电解质方面的布局。此外,公司过去在硫化氢处理等领域有历史积累,在硫化锂制备领域具有优势。

4.3 宁德时代

宁德时代是全球领先的新能源创新科技公司,主要从事动力电池、储能电池的研发、生产、销售,以推动移动式化石能源替代、固定式化石能源替代,并通过电动化和智能化实现市场应用的集成创新;在锂电池领域深耕多年,具备了全链条自主、高效的研发能力,在电池材料、电池系统、电池回收等产业链领域拥有核心技术优势及前瞻性研发布局,通过材料及材料体系创新、系统结构创新、绿色极限制造创新及商业模式创新为全球新能源应用提供一流的解决方案和服务,已形成全面、先进的产品矩阵,可应用于乘用车、商用车、表前储能、表后储能等领域,以及工程机械、船舶、航空器等新兴应用场景,能够全方位满足不同客户的多元化需求,开拓全球零碳新经济。

长期技术发展看,固态电池是宁德时代的重点布局方向,短期由半固态电池过渡。宁德时代在固态电池领域的主要特点包括其系统化的研发体系和规模化制造经验。公司凭借其在传统锂电领域积累的生产能力和供应链资源,为新技术路线的产业化提供了基础条件。与多家汽车制造商的合作关系,也为未来可能的技术导入提供了渠道可能性。

宁德时代推出凝聚态电池,兼具高比能与高安全,可快速实现量产。宁德时代23年4月推出凝聚态电池,能量密度可高达500Wh/kg,并具备优秀的充放电性能,24年已具备车规级量产能力,同时进行航空级合作开发,已成功试飞4吨级民用电动飞机,8吨级飞机预计27-28年发布,此外,今年底搭载宁德时代电池的eVTOL预计能够首次飞行。全固态电池方面,宁德时代布局硫化物路线,目标27年小批量量产。宁德时代在全固态电池已投入7-8年的时间进行研究,布局最具潜力的硫化物全固态电解质,目标是2027年实现小批量生产。

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