固態電池行業深度報告解讀
編輯：轉自：基本面投資
發布時間：2025-06-27
固態電池在能量密度方面有顯著升級，主流的聚合物氧化物路線已經能將能量密度提升至液態電池基礎上的明顯升級，未來硫化物等高端路線有望使其達到400甚至500瓦時每公斤的水平。這將使固態電池在適應復雜地形、公路情況及性能要求敏感的應用場景時，具備更小體積、更大容量和更高充放電倍率的優勢，從而極大地拓展鋰電池的適用范圍。目前，固態電池產業鏈各環節公司都在大量布局，包括固態電解質生產商、材料類公司以及終端電池和汽車公司都在進行試制。其中，半固態電池的規模化能力較強，而全固態電池盡管還在快速規模化階段，但實現裝車應用還需一定時間。不過，無論是設備商還是材料公司，都在為固態電池的技術浪潮提供發展機遇，尤其是在新設備和材料體系的需求上，為相關企業提供顯著的技術壁壘和護城河。預計到2027年，固態電池將實現小批量量產，2026年進入整車測試階段。從2025年下半年開始，即下個月起，將進入設備和材料定點的關鍵期。這意味著固態電池在接下來幾年將經歷從研發驗證到產線建設、產品測試的快速發展過程，尤其低空經濟、人形機器人等新質生產力方向將成為率先應用固態電池的主要場景。截止到今年4月底，我國的固態電池產業鏈企業已超過280家，整體規劃產能超過了450G瓦時，實際投產也大于25G瓦時，有效產能預計接近20G瓦時。從行業整體擴產規劃和終端驗證性能指標來看，固態電池的發展超出了預期，尤其在高功率電的應用前端如飛行器儲能領域表現明顯。報告主要梳理了去年至今固態電池行業的變化，包括車企和電池的新投入、新國標政策的調整，并再次對比了四大技術路線的優劣，構建了固態電池路線雷達圖。重點分析了需求側的變化，特別是在AR具身智能泛化應用下，固態電池從可選需求向剛性需求的轉變，比如人形機器人、能量痛點分析及經濟和航空鋰電的要求。報告得出結論，在鋰電池弱貝塔情景下，固態電池具有阿爾法增量，看好AR賦能新場景帶來的千億增量市場開啟。固態電池通過替代液態電解液和隔膜，解決了液態電池能量密度瓶頸(無法滿足更高要求應用),在能量密度和安全性方面有顯著提升。其本質是通過固態電解質實現體積變形小、質量輕及安全性提高，特別是在通過新書鋰負極的應用，打破液態電池無法實現從石墨硅基到金屬鋰負極的實踐，大幅提升能量密度。固態電池在熱失控安全性和內部串聯方面的優勢是什么?高安全性與高能量密度是固態半固態電池前景堅定的支撐。固態電池的熱失控溫度指標優于液態電池，并且能容納新的電極材料如金屬鋰負極和富鋰錳基材料等，實現更出色的循環穩定性。另外，固態電池內部串聯能有效提升電壓至7.4伏甚至更高，實現更高效的體積能量密度，而傳統鋰電池受限于電壓只能外部串聯。固態電池在寬溫度范圍內仍能保持固態不喪失鋰離子傳導功能，具有出色的低溫性能，比如LL6發布時就實現了超長續航且低溫性能出色。然而，固態電池面臨固界面電導率低的問題，尤其是聚合物和氧化物方面的挑戰，業界正試圖通過改進燒結方法等方式提高電導率和降低成本。此外，固態電池的量產難度受制于技術和成本，如硫化物相關的安全風險增加制造難度與成本。作為液態電池和固態電池的折中產品，半固態電池有望率先量產，因為它兼顧了傳統液態電池的工藝設備且易于產業化。成本方面，半固態電池可通過優化負極材料降低成本，并在省去注液化成排氣等步驟后節約34%的成本，同時高安全性還能帶來9%的成本節省，因此成本端并非主要痛點。氧化物電解質在微觀層面上形成了結構穩定的鋰離子傳輸通道，具有相對較高的鋰離子電導率和良好的空氣穩定性。其中，鈣鈦礦型和石榴石型等幾種晶體結構表現出了顯著的優勢，特別是1610型ILZO電解質，其離子電導率較高且穩定性好，值得重點跟蹤。早期豐田推出的聚合物電動汽車面臨的主要問題是什么?早期豐田推出的聚合物電動汽車存在的主要問題是熱穩定性要求高，需要在室溫下達到至少10的負4次方西門子每厘米的離子電導率，但當時需加熱至60度才能實現這一標準。因此，在當時，充電前需要先加熱至60度以上才能正常工作。為什么在全固態電池技術收斂過程中，氧化物和聚合物電池仍具有一定的關注度?管全固態軟包硫化物被認為是最終歸宿，但在技術收斂過程中，氧化物和聚合物電池因其加工成本低、穩定性高的特點而被低估。近期研究發現，通過交聯改性處理后，聚合物電池的鋰離子電導率可以接近氧化物水平，從而提升能量密度，并且其優秀的穩定性和界面性可與其他電解質兼容，制備成電解質材料，在可穿戴設備和小型消費類產品中具有潛在應用價值。硫化物固態電解質的制備方法包括液相法、氣象法、固相法等大約四五種路線，制備過程中需在惰性氣氛中保護以確保材料穩定性。目前主要采用高能球磨法作為核心工藝，同時也正在引入氣相合成法進行重點跟蹤。構建穩定的電極和固態電解質界面在全固態硫化物電池中的關鍵作用是什么?乳化物作為固態電解質有何特點及潛在優勢?構建穩定的電極和固態電解質界面對于實現全固態硫化物電池至關重要。選擇合適的導電劑、改性電解質摻雜和形貌控制策略可以優化離子電導率、電化學窗口和鋰離子化學穩定性，提高正極活性物質的負載和利用率，抑制界面反應，改善固界面接觸的問題。乳化物固態電解質相較于硫化物固態電解質，具有更優的高電壓穩定性，可以直接與無包覆的正極材料制備，實現良好的循環性能。盡管氯化物電解質由于金屬元素成本較高而實用性受到質疑，但通過替代金屬廉價金屬，該路線仍值得一定關注，目前尚未單獨使用。固態電解質膜常應用于固態電池并與正極片制備結合，采用濕法和涂覆工藝。半固態電池生產中，前道工序與液態電池相似，但在中后段工序會有較大區別，例如滾壓機數量大幅增加、干法混料需增加纖維化工藝、等靜壓設備用于解決固界面問題等，這些增量環節使得設備價值量提升。近半年來，尤其是四月中旬，工信部發布了新的電池國標，并將在2027年7月1日起實施。新國標重點關注熱擴散、底部撞擊與快速循環安全性三大領域，這與近兩年新能源汽車安全事故引發的廣泛關注密切相關。政策的實施將促使整車企業及鋰電企業加速對固態電池的研發和迭代。固態電池的技術特點如何與新國標要求相契合?國內固態電池產業的布局情況如何?固態電池的耐高溫性、不可燃性和無泄露特性恰好符合新國標對熱擴散、底部撞擊及快速循環安全性的高要求。預計在四季度之前，工信部將推動固態電池以側向平滑的方式進行新技術推廣。國內已有頭部企業、中部企業甚至全產業鏈以及新勢力公司積極布局固態電池領域，包括蔚藍清淘等專注于半固態電池的企業。目前在建和規劃的產線產能達到數百G瓦時，且從2023年開始，各大車企如比亞迪、上汽、廣汽等紛紛明確表示將在2026年或2027年實現固態電池的量產目標。固態電池目前正處于測試階段，市場普遍預計其商業化應用可能需要5到10年時間。其中，硫化物路線有望在2026年率先實現量產，而全固態電池在2029年后隨著成本下降將進入成熟期并成為調整方向。在低空經濟領域，固態電池因其高安全性、冗余設計以及能源使用效率提升，將成為主流動力系統。對于飛行器而言，固態電池在能量密度和功率密度方面都能滿足其嚴苛需求，尤其在垂直起飛和瞬間充放電功率要求上表現突出。目前已有多個企業如易偉、寧德時代等開始研發并提供固態電池解決方案，應用于飛行汽車、無人機等場景，并取得了一定的進展和成果。人形機器人的能源之困主要體現在哪些方面?固態電池在人形機器人應用中的優勢是什么?人形機器人的能源之困主要體現在三個方面：一是鋰電池續航能力不足，導致作業頻繁中斷，例如特斯拉的擎天柱只能支持4小時的基礎任務；二是電池體積和重量過大過重，限制了機器人的靈活性與輕量化設計；三是極端溫度下電池性能衰減及潛在的熱失控風險。固態電池在人形機器人應用中，其高能量密度、安全性、結構緊湊和熱穩定性高等特性與鋰電池形成了互補，尤其適合在救援、特殊工況等場景中使用，預計將成為該領域的重要發展方向。到2030年，全固態電池在機器人領域的市場需求預計會達到什么規模?預計到2030年，全新智能機器人的鋰電池出貨量將達到100G瓦時，其中全固態電池將成為重要比例。市場規模方面，預測到2030年機器人銷量可能達到16.25萬臺，市場規模達到250億元，甚至有機構預測到百萬臺量級，顯示出豐厚的成長空間。整體來看，到2030年全球鋰電池需求量預計在2800G瓦時，全固態電池滲透率保守估計在2030年能達到4%,2035年接近10%,其中在AR具身智能領域的滲透率最高，達到12%,而在儲能領域的滲透率相對較低，約為2%。動力電池領域中，固態電池的量也很重要，其支撐有望達到5%左右。此外，針對固態電池產業鏈中的標的，設備和材料方面都有不同的增量需求，如電解質硫化鋁、鋰金屬負極等關鍵材料，以及相關設備如麥克諾爾的干法輥壓設備、等靜壓設備等。投資方面，應重點關注以硫化鋰路線為代表的高能量密度標的，同時關注設備端如麥克諾爾、先導、銀河紅工科技等在前段、中段工序的增量設備供應商。此外，還包括璞泰來聯營激光、三強新材、上海喜霸、有研新材、硅基負極的源力股份和天奈科技等在固態電解質和上游材料領域的布局。英聯股份是去年推薦過的金屬鋰負極企業，預計今年利潤轉正且二季度環比增長。公司在鋰金屬負極領域實現了率先的工藝突破，受益于新型鋰金屬的生產，并且與頭部企業合作開發出較好的測試性能，預期大幅提升循環壽命。公司設備深度綁定日本愛發科，還拓展到了固態電池其他環節，有望在PVD制造經驗基礎上拓展更多產業鏈新領域。對于固態電池行業當前的發展階段和未來展望有何看法?當前整個固態電池產業鏈進展超預期，今年尤其是下半年被視為中式關鍵期，比去年預期提前半年以上。工信部相關項目將在今年底前完成中期審查，電池材料體系逐漸定型，原材料性能達到量產要求，固態電池將進入測試和快速迭代的關鍵期。固態電池因其自身阿爾法成長屬性，成為電芯行業中少數具有持續成長性的方向之一。
