固态电池-零帕网

目前传统液志锂电池的能量密度已经接近350Wh/kg的理论极限，同时仍存在电池热失控等安全隐患。随着新能源汽车市场容量快速扩大，动力电池对于高能量率度与高安全性的迫切需求推动着固态电池的发展。固志电池的发展路径大致可分为半固态、准固态、全固志等阶段，目前由于受到材料技术、制备技术还不够成熟，生产成本过高等因素的制约，全固志电池产业化还需要时间，半周态电池成为很好的过渡技术。2023年国内半固态电池出货量突破GNNh级别，2024年将开启规模化量产装车。未来随着固态电池技术不断进步，成本还渐星下降

固态/半固态电池技术是突破锂离子电池能量密度上限的关键路径。目前，由于液态电解质的浓度梯度问题与低电压平台局限，电容量较高的正负极材料与目前的液态电解质无法适配；固态电池使用的固态电解质，具有较高的化学稳定性，绕开了液态电解质的浓度梯度问题，同时对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用，其较高的电化学平台对富锂锰基等新型正极材料的应用提供了理论使用可行性。

固态电池进展超预期，半固态率先落地加速装车。固态电池相较传统液态电池在能量密度和安全性方面的优势明显，被认为是最具潜力的下一代电池技术之一。但由于其技术尚不成熟、成本依旧高昂，业界普遍认为商业化应用的时间节点远在 2030年。但 2022 年以来，国内企业以半固态方案作为过渡的中间路线，率先实现装车应用进入产业化阶段。随着装车车型增多，半固态电池应用规模扩大，经济性有望提升，带动产业链同步发展，或将加速向全固态电池最终形态的进化过程。

1、液态锂电池材料体系发展遇瓶颈，需向固态电池迭代方可更进一步液态锂电池发展已遇瓶颈：1）能量密度、2）安全性、3）电池寿命。需向固态电池迭代，以突破枷锁，打开更广阔的应用场景。2、 固态电解质是固态电池的核心组件，三大类电解质各有优劣固态锂电池与液态锂电池最大的不同在于固态电解质的替代，主要由氧化物、硫化物、聚合物三大类。其中氧化物目前进展较快，硫化物未来潜力最大，聚合物性能上限较低。3、固态电池优点核心优势固态电池与液态电池相比，高安全性、高能量密度、高循环次数、温度适应性好、电池模组设计得

新能源汽车技术路线超预期变化；新能源汽车产业国内外政策变化不及预期；半固态电池量产装车进展不及预期；固态电池技术发展及落地不及预期；固态电池降本不及预期；半固态/固态电池产能释放不及预期。

全固态电池不使用隔膜与电解液，突破安全与能量密度瓶颈，具有巨大应用潜力，但受制于成本与实际应用性能，全固态电池尚处于起步阶段，随着半固态电池产业化与装车引领，全固态电池未来可期。2023 年 6 月卫蓝新能源半固态电池交付蔚来，2023 年 10 月 Solid Power 向宝马交付全固态动力电池 A 样，上汽、广汽、宝马、丰田等相继宣布固态电池装车时点，产业化未来可期。材料体系方面，我们预计正极材料将从高镍三元过渡至富锂锰基，负极将从硅碳负极过渡至金属锂。我们认为随着固态电池产业链降本和产业

固态电池具备能量密度与安全性双重优势，未来替代空间大。液态锂离子电池中电解液具备高化学反应活性、易氧化、易燃烧的特点，而固态电池采用固态电解质代替电解液，与液态锂离子电池相比具备安全性优势，且兼容更高比容量正负极材料，有望打开电池能量密度上升空间，进一步增加电车续航里程，实现锂电池技术的再次升级。

性能要求提升，锂电池技术迎来代际升级：全球新能源汽车销量的迅速增长大幅度提升了对于锂离子电池的需求量。随着消费者对于新能源汽车续航里程和安全性等方面要求的不断提升，对于高能量密度和高安全性锂离子电池的需求也日益迫切。在现有材料和结构体系下液态锂离子电池能量密度提升遭遇瓶颈，固态电池使用的固态电解质不易燃、耐高温、无腐蚀，有望改善锂离子电池本征安全性。此外，固态电池可使用电压范围更宽、比容量更高的正、负极材料，从而获得更高的能量密度，有望成为下一代电池体系技术升级方向。

相比液态电池，固态电池具备更高能量密度、更高安全性、更长循环寿命、更好低温性能等多种性能优势。能量密度方面，固态电池可做到 400wh/kg 以上，是现有液态电池的两倍。由于没有了液态的电解液，固态电池的材料体系可以有更多的可能性，比如负极采用金属锂；液体漏液漏气等安全问题也可进一步规避，电池的热稳定性更好；pack层面可以简化非必要器件，从而提高体积利用率。固态电池材料体系端最大变化在于电解质。通常我们将电池内液体含量 10%作为区分半固态电池和液态电池的分界线，因此固态电池和液态电池最大区别

半固态电池先行，2023年开启小批量装车发布，全固态电池仍处于研发阶段，预计2030年后实现商业化。液态锂电池已接近能量密度上限，并且仍存在热失控风险，而固态电池大幅提升电池的安全性，兼容高比容量正负极，打开能量密度天花板，因此成为动力电池下一轮技术竞赛中的关键。但全固态电池工艺并不成熟，仍处于研发阶段，存在离子电导率低、循环寿命差、倍率性能差、成本高昂等问题，制约了商业化进程。而半固态电池作为液态电池和全固态电池的过渡方案，兼具安全性、能量密度和经济性，因此率先进入产业化阶段，已率先切入无人机

锂离子电池发展已有30多年历史。“锂电池之父”斯坦利·惠廷汉姆于1976年提出最早的锂二次电池雏形：正极材料使用硫化钛，负极使用金属锂并且使用含锂盐的电解液。其意义更多在于确立了锂电池基本原理。但由于电池安全性、稳定性等不理想，始终无法商用。1980年古迪纳夫开发了钴酸锂、磷酸铁锂以及锰酸锂三大正极材料，奠定了现在主流正极材料体系。1991年吉野彰摆脱负极锂金属限制，创新性使用石墨作为负极，进而开发了第一个商用锂离子电池。

➢ 固态电池有望成为下一代高性能锂电池。传统的液态锂电池具有一定的缺陷，安全性有上限，且材料体系的后续升级有上限。固态电池具有高能量密度和高安全性两大优势，其能量密度有望突破 500Wh/kg；且将液态电解质替换为固态电解质，大大降低了电池热失控的风险。➢ 全固态电池的投用尚需时日，半固态电池是由液态电池向全固态电池过渡的中间方案。1）现在实施全固态电池有较大阻碍，主要包括固-固界面接触导致电池内阻较大、离子电导率不高等。2）半固态电池是向全固态电池过渡的中间方案，其保留一定量电解液，循环性能及