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固态电池行业投资逻辑分析:技术路线之争,谁会率先进入量产

   日期:2026-02-01 12:59:05     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
固态电池行业投资逻辑分析:技术路线之争,谁会率先进入量产

从实验室的突破到量产装车的距离,固态电池正在经历一场技术路径与商业现实的激烈赛跑。

上期聊了固态电池方案的必要性,目前有3种主流的技术路线解决锂离子在固态中迁移率过低的问题,分别是聚合物、硫化物、氧化物。
一、聚合物方案

聚合物电解质走的是结构创新路线。这种材料可通过分子设计,形成类似"绳子"的柔性结构,并在其上挂载能与锂离子互动的化学基团,为锂离子提供流动通道。2021年,全球首款搭载固态电池的汽车面世,使用的正是聚合物技术方案。然而,这款电池暴露出聚合物路线的致命短板——离子电导率极低。

传统液态锂电池的电导率大约在10⁻²S/cm水平,而聚合物电解质即使在其最佳工作温度60℃以上,也只能达到10⁻⁴S/cm;若在常温环境下,电导率更是骤降至10⁻⁸至10⁻⁹S/cm,几乎丧失充放电能力。这种电池压根就不能用在新能源汽车上,只能用在储能电站里。因为储能电站不在乎体积,更在乎安全,电流小也不怕,顶多配10倍的电池就可以满足需求了,而这种电池不会燃烧才是储能电站最需要的。

二、硫化物方案
硫化物电解质代表了跳跃式发展路径。这类材料的离子电导率最高可达10⁻²至10⁻³S/cm,非常接近液态电解质的水平,理论上能够实现能量密度的质的飞跃。丰田汽车公司在这一领域的研发投入已超过数十年,拥有超过1000项相关专利。
然而,硫化物路线面临着一系列棘手难题:材料成本高昂、对水分极为敏感、生产过程中可能产生有毒的硫化氢气体,以及锂枝晶刺穿问题尚未完全解决。尤其是硫化物这种技术中用到的硫,非常容易和空气中的水与氧气反应,生成有毒的硫化氢,硫化氢遇到明火还会爆炸。所以先不说使用时产生的风险,仅仅是在生产中都要克服这些巨大的风险,生产的成本是非常高的。  比如,生产硫化锂这种电解质的基础材料,价格大约是5块钱/克,而今天传统电解液里用量最多的六氟磷酸锂是8分钱/克,相差了60倍。最后生产出来的电解质,硫化物路线每公斤7000元,传统电解液每公斤700元。  就算是生产成本问题解决了,枝晶问题也难以解决。锂离子在进出电解液时,没能钻入到负极小房间里的锂离子会逐渐往外结晶,形成树枝一样的晶体尖刺。而这个硫化锂电解质是比较软的,这种尖刺就可以把它刺破,就会导致正负极短路。
三、氧化物方案

氧化物电解质则选择了更为务实的渐进式改良路线。这类材料在室温下的电导率最优可达10⁻³S/cm,虽然略低于硫化物,但具有独特的优势。氧化物电解质是坚硬的陶瓷材料,锂枝晶难以刺穿,从根本上提高了安全性。更重要的是,氧化物路线可以最大程度地利用现有锂电池生产线和工艺,降低了产业化门槛和成本。中国在氧化物路线上的专利布局最为积极,相关专利申请量已占全球总量的近40%。

不过这条路线也有缺点。比如LLTO和LLZO这两种电解质材料,就涉及到一些贵金属和稀土材料,钛、锆和镧,所以几乎不太可能成为今后量产几百TWh后的主要路径,因为价格太容易波动,太容易断供了。此外,就是界面接触问题。你想,一片陶瓷怎么能和正负极做到充分接触呢?总会有表面不平整,它不能像硫化物或者聚合物那样,像一摊泥一样,糊在正负极上。不平整就不可能有很理想的离子电导率。生产过程中用上千个大气压的高压把它们压在一起,确实能大幅改善接触性,但等装上车、开个几百公里,这种致密的接触早就被颠散了。
四、 折中与突破,半固态电池的市场先行
在完全解决全固态电池技术难题之前,产业界找到了一个巧妙的过渡方案——半固态电池。这种技术通过向固态电池体系中添加少量液态电解质(通常占总质量的5%-10%),显著改善了固-固界面接触问题,提高了离子电导率。

半固态电池的核心优势在于它能够最大限度地利用现有锂电池生产工艺和设备,大幅降低了产业化门槛。2024年,中国多家电池制造商宣布了半固态电池的量产计划,能量密度普遍达到350-400Wh/kg,相比传统液态电池的250-300Wh/kg有显著提升。

然而,半固态电池并非完美解决方案。添加液态电解质意味着安全性的折中,虽然比纯液态电池有所改善,但远不及完全不含液态电解质的全固态电池。更值得关注的是循环寿命问题:当前半固态电池的充放电循环次数通常只有传统锂电池的一半左右。

五、未来格局氧化物路线有望率先突破

从技术可行性、产业化成熟度和综合成本考量,氧化物电解质路线正展现出更强的商业化前景。这一判断基于几个关键因素:

氧化物路线的最大优势在于工艺连续性。生产传统锂电池的正负极材料和隔膜的大部分工艺和设备可以继续用于固态电池制造,质量控制体系也更为成熟可靠。这种路径依赖降低了产业化风险,加快了商业化进程。

从材料供应链角度看,虽然LLZO等氧化物电解质涉及钛、锆和镧等稀土元素,可能面临价格波动和供应风险,但相比硫化物的毒性和高成本问题,这一挑战更具可控性。

中国在氧化物路线上的集中投入形成了强大的产业推动力。当大量企业、研发机构和资本同时聚焦于同一技术方向时,往往能够通过规模效应加速技术进步和成本下降。2025年中国在固态电池领域的研发投入预计将超过100亿元人民币,其中大部分流向氧化物技术路线。

市场的逐步渗透将遵循从高端到大众的路径。行业预测显示,2028年全固态电池的装车比例可能仅相当于2024年半固态电池的水平,主要应用于售价超过60万元的豪华车型。

一块全固态电池的成本可能在30万元左右,这意味着搭载这种电池的整车售价将大幅提高。对于售价30-40万元的中高端车型而言,可能要等到2030年之后才能用上全固态电池。

六、总结

对于普通消费者而言,固态电池技术正处于从实验室走向市场的关键过渡期。半固态电池作为折中方案,将在未来几年内成为高端电动车的重要卖点,提供比传统锂电池更高的能量密度和相对改善的安全性。

对于投资者而言,固态电池赛道确实“坡长雪厚”,当前正处在产业化突破的前夜。投资它需要更多的耐心和更长的视角。了解了固态电池的不同技术路线才能更好的把握住固态电池投资的脉络。

 
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