1、固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)概述

固態(tài)電池主要由固態(tài)電解質(zhì)、正負(fù)極活性物質(zhì)組成。傳統(tǒng)鋰離子電池的電解質(zhì)為液態(tài)電解質(zhì)，液態(tài)電解質(zhì)存在易泄漏、熱穩(wěn)定性差、電池內(nèi)部短路引起起火爆炸等一系列安全隱患，固態(tài)電解質(zhì)相比傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)具有安全性高、能量密度大、循環(huán)性能好、工作溫度范圍寬、回收方便等優(yōu)點，固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池是當(dāng)今儲能領(lǐng)域的研究熱點之一。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫的《2025-2030年中國固態(tài)電池行業(yè)運營態(tài)勢及未來投資方向咨詢報告》顯示：

按照電解質(zhì)材料的選擇，固態(tài)電池可以分為聚合物、氧化物、硫化物三種體系電解質(zhì)，其中，聚合物電解質(zhì)屬于有機電解質(zhì)，氧化物與硫化物屬于無機陶瓷電解質(zhì)。按照正負(fù)極材料的不同，固態(tài)電池分為固態(tài)鋰離子電池與固態(tài)鋰金屬電池，其中固態(tài)鋰離子電池沿用當(dāng)前鋰離子電池材料體系，使用石墨或硅碳材料作為負(fù)極、使用復(fù)合材料作為正極，而固態(tài)鋰金屬電池則以金屬鋰為負(fù)極。

圖表：固態(tài)電池分類

資料來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

2、行業(yè)發(fā)展歷程

固態(tài)電池行業(yè)迄今主要經(jīng)歷三個發(fā)展階段。

1.早期探索：追溯到20世紀(jì)70年代，全球能源危機促使科研人員積極尋找新型儲能技術(shù)，固態(tài)電池的概念由此誕生。當(dāng)時，科學(xué)家們主要聚焦于固態(tài)電解質(zhì)材料的研究，如聚氧化乙烯(PEO)基固態(tài)電解質(zhì)的首次合成，為后續(xù)固態(tài)電池的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，但由于材料性能限制，并未取得實質(zhì)性突破。

2.技術(shù)突破階段：隨著材料科學(xué)的迅猛發(fā)展，21世紀(jì)初迎來了固態(tài)電池技術(shù)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。新型固態(tài)電解質(zhì)材料不斷涌現(xiàn)，如硫化物固態(tài)電解質(zhì)憑借其超高的離子電導(dǎo)率，在提升電池性能方面展現(xiàn)出巨大潛力;氧化物固態(tài)電解質(zhì)則以其良好的化學(xué)穩(wěn)定性和高電壓耐受性，成為固態(tài)電池研發(fā)的熱門方向。這些材料的突破，使得固態(tài)電池的能量密度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能指標(biāo)得到顯著提升。

3.商業(yè)化探索期：近年來，固態(tài)電池技術(shù)逐漸從實驗室走向市場。多家知名企業(yè)紛紛布局固態(tài)電池生產(chǎn)線，開啟小批量生產(chǎn)和市場驗證工作。例如，豐田汽車在固態(tài)電池研發(fā)上投入大量資源，并計劃在未來幾年內(nèi)推出搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)車型;國內(nèi)的孚能科技也在半固態(tài)電池領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，實現(xiàn)了部分產(chǎn)品的量產(chǎn)供貨，標(biāo)志著固態(tài)電池正式邁向商業(yè)化應(yīng)用的新階段。

3、政策支持固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展

近年來，國家出臺了一系列產(chǎn)業(yè)政策指引和股利固態(tài)電池發(fā)展。2020年10月國務(wù)院發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》，首次將固態(tài)電池研發(fā)上升到國家戰(zhàn)略層面，將其列為行業(yè)重點發(fā)展對象;2023年工業(yè)和信息化部等六部門發(fā)布《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出加快固態(tài)電池研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)體系研究;2024年2月工信部進(jìn)一步提出固態(tài)電池新要求，單體能量密度要在300Wh/kg以上，循環(huán)壽命超過1000次。

圖表：固態(tài)電池行業(yè)相關(guān)政策

資料來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

4、固態(tài)電池是下一代鋰電池升級方向

從性能對比來看，理論上，固態(tài)電池在離子電導(dǎo)率、能量密度、耐高壓、耐高溫、循環(huán)壽命等各項指標(biāo)均優(yōu)于液態(tài)電池，兼顧了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池?zé)o法兼顧的高能量密度和高安全特性，成為電動汽車的理想電池。固態(tài)電池具有高能量密度和高安全性兩大顯著優(yōu)勢，有望成為下一代高性能電池。

固態(tài)電池的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：

（1)高安全性：高安全性是固態(tài)電池的首要優(yōu)勢。傳統(tǒng)液態(tài)電池在大電流下工作負(fù)極有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致內(nèi)部短路;液態(tài)電池采用有機電解液，當(dāng)電池在溫度過高或內(nèi)部短路等異常情況下，存在自燃甚至爆炸的危險。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)具有不易燃、耐高溫、化學(xué)活性低等特性，且能夠有效抑制鋰枝晶生長。因此，固態(tài)電池能夠大幅提升電池的安全性。

(2)高能量密度：傳統(tǒng)液態(tài)電池的能量密度已經(jīng)接近350Wh/kg的理論極限。固態(tài)電池的電化學(xué)窗口寬，能夠承受更高的電壓(5V以上)，材料可選擇的范圍更廣。因此，可以通過采用高比容量的正極、負(fù)極材料，使得能量密度達(dá)到500Wh/kg甚至更高。

(3)體積?。簜鹘y(tǒng)液態(tài)電池需要使用隔膜和電解液，二者占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量。固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電池的隔膜和電解液，正負(fù)極之間的距離可以縮短到只有幾到十幾個微米，從而大幅降低電池的厚度。因此，同樣的電量，固態(tài)電池的體積將變得更小。

(4)寬溫區(qū)運行：目前的電動車在冬季續(xù)航里程下滑明顯，主要原因在于液態(tài)電解質(zhì)在冬季流動性下降。固態(tài)電池可以在更廣泛的溫度范圍內(nèi)(-30℃至100℃)穩(wěn)定工作，尤其是在低溫環(huán)境下，其性能表現(xiàn)更為優(yōu)異，成為解決電動車冬季續(xù)航里程的利器。

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