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固態(tài)電池——性能與安全的集大成者空間：半固態(tài)元年將至，全固態(tài)值得期待產(chǎn)業(yè)鏈：多方齊頭并進(jìn)，關(guān)注彈性增量目

錄%%%%3引言：產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)頻現(xiàn)，固態(tài)電池真的要來(lái)了嗎？01資料來(lái)源：智己汽車，長(zhǎng)江證券研究所4月8日，在智己L6技術(shù)發(fā)布會(huì)上，業(yè)內(nèi)首個(gè)準(zhǔn)900V超快充固態(tài)電池正式亮相，智己官方稱之為第一代光年固態(tài)電池。其CLTC續(xù)航里程超過(guò)1000km，峰值充電功率400kW，12分鐘續(xù)航增加400km,

預(yù)售價(jià)不超過(guò)33萬(wàn)，考慮到這款電池133kWh的總能量，性價(jià)比誘人。創(chuàng)新聯(lián)盟口徑，2023年固液混合態(tài)動(dòng)力電池批量裝車，裝車量約798MWh，主要有贛鋒鋰電和衛(wèi)藍(lán)新能源等企業(yè)。其中2023年前10個(gè)月僅裝機(jī)38MWh，國(guó)內(nèi)固態(tài)電池裝車進(jìn)度明顯提快。圖：智己L6光年版搭載133kWh的固態(tài)電池 圖：2023年11月起國(guó)內(nèi)固態(tài)電池裝機(jī)量飆升（MWh）4504003503002502001501005002023年1-10月

2023年11月資料來(lái)源：創(chuàng)新聯(lián)盟，長(zhǎng)江證券研究所2023年12月2024年1月2024年2月2024年3月%%401固態(tài)電池——性能與安全的集大成者%%%%5概論：性能局限成過(guò)往，固態(tài)電池啟新章01資料來(lái)源：張春英等《固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述》，長(zhǎng)江證券研究所液態(tài)電池存在性能天花板，安全隱患是達(dá)摩克利斯之劍。現(xiàn)有鋰離子電池基本采用液體電解質(zhì)作為離子遷移通道，被稱為電池的“血液”。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其能量密度逼近理論性能極限，而液態(tài)化學(xué)體系容易出現(xiàn)隔膜穿刺或電解液燃燒等造成短路，導(dǎo)致熱失控問(wèn)題。固態(tài)電池的核心變化是固態(tài)電解質(zhì)取代隔膜與電解液。采用固態(tài)電解質(zhì)可以大幅提升電池體系的能量密度、本質(zhì)安全和優(yōu)秀的低溫性能等優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池被認(rèn)為是液態(tài)電池的終極替代者，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的技術(shù)發(fā)展?jié)摿ΑD：鋰電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 圖：傳統(tǒng)液態(tài)電池與全固態(tài)電池的工作原理示意圖資料來(lái)源：《Developing

practical

solid-state

rechargeable

Li-ionbatteries:

Concepts,

challenges,

andimprovement

strategies》（Teddy

Magetoetl.，Journal

of

Energy

Storage，2022），長(zhǎng)江證券研究所%%6性能：安全不爆炸，能量密度大01資料來(lái)源：Tarascon,

J.

M.,Armand,

M.《Issues

andchallenges

facing

rechargeable

lithiumbatteries》，長(zhǎng)江證券研究所相較傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)本身并不能提升能量密度，由于固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)窗口更寬（＞5V），可以兼容具有更高電勢(shì)和更低還原電位的正負(fù)極材料，進(jìn)而提升續(xù)航里程解決里程焦慮問(wèn)題；另外通過(guò)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和堆疊形式，材料也能夠達(dá)到更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度。安全維度來(lái)看，固態(tài)電池替換掉有機(jī)電解液，同時(shí)鋰枝晶的問(wèn)題得到緩解，電池發(fā)生安全問(wèn)題的可能性大大降低。圖：正極和負(fù)極材料的容量與電壓關(guān)系 圖：鋰離子動(dòng)力電池組份材料的熱失控反應(yīng)機(jī)理資料來(lái)源：馮旭寧《車用鋰離子動(dòng)力電池?zé)崾Э卣T發(fā)與擴(kuò)展機(jī)理、建模與防控》，長(zhǎng)江證券研究所%%%%7分類：全固態(tài)無(wú)法一蹴而就，過(guò)渡態(tài)路線多線開(kāi)花01圖：固態(tài)電池體系的演變歷程實(shí)際產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過(guò)程中，固態(tài)電池演繹出多種過(guò)渡路線，其中根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)含量來(lái)看，鋰電池狀態(tài)可以劃分為液態(tài)（＞25wt.%）、凝膠態(tài)（10

wt.%-25

wt.%

）、半固態(tài)（5wt.%-10wt.%）、準(zhǔn)固態(tài)（1

wt.%

-5wt.%）、全固態(tài)（0wt.%

），應(yīng)用難度依次增加。根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)材料屬性來(lái)看，固態(tài)電池主要可以劃分為聚合物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)、硫化物電解質(zhì)和鹵化物電解質(zhì)等技術(shù)路線。資料來(lái)源：OFweek

鋰電，《Solid-state

Battery

Roadmap

2035+》，長(zhǎng)江證券研究所圖：基于鋰含量的固態(tài)電解質(zhì)分類及企離子電導(dǎo)率資料來(lái)源：《Challenges

inspeeding

up

solid-statebattery

development》（Jürgen

Janek，Nature

Energy，2023），長(zhǎng)江證券研究所%%8產(chǎn)業(yè)化難題①：低離子電導(dǎo)率，限制快充發(fā)展01資料來(lái)源：《全固態(tài)電池的研究進(jìn)展與挑戰(zhàn)》周靜穎等，中國(guó)科學(xué)基金，長(zhǎng)江證券研究所鋰離子電導(dǎo)率更高的硫化物固體電解質(zhì)制備工藝嚴(yán)苛，加工環(huán)境簡(jiǎn)單的氧化物和聚合物固體電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率過(guò)低，無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。固態(tài)電池中，電極與電解質(zhì)之間的界面接觸有固液接觸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?固接觸，由于固相無(wú)潤(rùn)濕性，容易形成更高的界面電阻；固體電解質(zhì)中存在大量的晶界，不利于鋰離子在正負(fù)極之間傳輸。圖：全固態(tài)電池發(fā)展面臨的核心科學(xué)問(wèn)題 圖：常見(jiàn)固態(tài)氧化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率對(duì)比（S/cm）資料來(lái)源：《Developing

practical

solid-state

rechargeable

Li-ionbatteries:

Concepts,

challenges,

andimprovement

strategies》

Teddy

Mageto

etl，長(zhǎng)江證券研究所%%%%9產(chǎn)業(yè)化難題②：弱界面結(jié)合，限制循環(huán)壽命01資料來(lái)源：

《Challenges

in

speeding

up

solid-state

battery

development》（Jürgen

Janek，Nature

Energy，2023），長(zhǎng)江證券研究所固-固接觸對(duì)體積變化非常敏感，在循環(huán)過(guò)程中容易造成電極顆粒之間以及電極顆粒與電解質(zhì)之間的接觸變差，造成應(yīng)力堆積，導(dǎo)致電化學(xué)性能衰減，甚至出現(xiàn)裂縫造成容量迅速衰減，進(jìn)而導(dǎo)致循環(huán)性能更差。選擇體積變化更小的鋰金屬負(fù)極和包覆復(fù)合正極；增加制備過(guò)程中的壓力，消除空隙、增強(qiáng)界面接觸；通過(guò)原位凝固的方式，向固態(tài)電池注入液體，在封裝完成之后通過(guò)光催化或熱催化的形式讓液體凝固，從而增強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)與電極之間的界面接觸。圖：固-固界面結(jié)合問(wèn)題是本質(zhì)屬性導(dǎo)致 圖：通過(guò)材料與工藝維度實(shí)現(xiàn)界面工程與改性資料來(lái)源：

《固態(tài)電池界面優(yōu)化策略的研究進(jìn)展》趙永智等，長(zhǎng)江證券研究所%%10產(chǎn)業(yè)化難題③：高成本問(wèn)題，限制產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用01圖：不同電解質(zhì)價(jià)格對(duì)比（左）不同產(chǎn)能規(guī)模下的氧化物固態(tài)電池成本測(cè)算（右）固態(tài)電解質(zhì)中用到部分稀有金屬，原料價(jià)格較高，疊加其他高活性正負(fù)極材料尚未成熟，整體BOM成本顯著高于液體鋰離子電池，而且全固態(tài)生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)工藝、成本、質(zhì)量控制也提出了更為嚴(yán)苛的要求，整體成本也是顯著高于液態(tài)電池。以氧化物固體電解質(zhì)為例，對(duì)產(chǎn)能分別為1MWh和10GWh的條件下進(jìn)行生產(chǎn)成本測(cè)算：量產(chǎn)電池的成本相比于未量產(chǎn)時(shí)的降低65倍，具有更理想的價(jià)格，可見(jiàn)規(guī)模化生產(chǎn)才能更大程度上拉低材料成本。資料來(lái)源：《全固態(tài)電池的研究進(jìn)展與挑戰(zhàn)》周靜穎等，中國(guó)科學(xué)基金，《Prospects

on

production

technologies

and

manufacturing

cost

of

oxide-based

all-solid-statelithiumbatteries》Joscha

Schnell

etl.，長(zhǎng)江證券研究所%%%%1102空間：半固態(tài)元年將至，全固態(tài)值得期待%%12產(chǎn)業(yè)鏈：全固態(tài)尚未成熟，半固態(tài)率先量產(chǎn)02表：液態(tài)電池、半固態(tài)電池、全固態(tài)電池對(duì)比半固態(tài)電池兼具性能與生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。作為一種過(guò)渡態(tài)方案，半固態(tài)電池的定義含糊，一般是指固液混合電解質(zhì)，保留高分子隔膜；液態(tài)電解質(zhì)的作用是規(guī)避純固態(tài)的界面阻抗和離子電導(dǎo)率的弊端，固態(tài)電解質(zhì)可以增強(qiáng)能量密度。混合方案中，液體電解質(zhì)要么直接混合，要么通過(guò)聚合物形成凝膠態(tài)的電解質(zhì)（常見(jiàn)于手機(jī)電池），固態(tài)電解質(zhì)有三種混合形態(tài)（直接混合，正負(fù)極引入制備復(fù)合電極，涂敷在隔膜上）。主要生產(chǎn)工藝可以利用目前液態(tài)離子鋰電池的生產(chǎn)技術(shù)工藝，只有20%工序不同，所以從經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)業(yè)化速度來(lái)說(shuō)。產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展會(huì)更快。資料來(lái)源：許曉雄《全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望》，戴書(shū)琪等《全固態(tài)鋰離子/鋰電池的發(fā)展與展望》，李泓

等、許曉雄《固態(tài)鋰電池研發(fā)愿景和策略》，F(xiàn)raunhofer《Solid

State

Battery

Roadmap

2035+》，長(zhǎng)江證券研究所電解質(zhì) 溶劑+LiPF6+添加劑 聚合物/氧化物/硫化物/鹵化物固體電解質(zhì)+LiTFSI+添加劑隔膜有保留隔膜+涂覆固態(tài)氧化物材料無(wú)負(fù)極石墨硅基/鋰金屬硅基/鋰金屬正極三元/鐵鋰高鎳高壓/富鋰錳基超高鎳/鎳錳酸鋰/富鋰錳基等集流體鋁箔（正極）銅箔（負(fù)極）鋁箔（正極）銅箔（負(fù)極）可以沿用；鋰金屬負(fù)極采用銅鋰復(fù)合箔類型 液態(tài)電池 半固態(tài)電池 全固態(tài)電池固液混合體系（聚合物/氧化物固態(tài)電解質(zhì)）+溶劑粘結(jié)劑正極主要采用油性粘結(jié)劑PVDF與溶劑NMP；負(fù)極主要采用水性粘結(jié)劑CMC+SBR正極主要采用油性粘結(jié)劑PVDF與溶劑NMP；負(fù)極主要采用水性粘結(jié)劑CMC+SBR硅基負(fù)極采用PAA，鋰金屬負(fù)極不需要粘結(jié)劑；濕法工藝中，硫化物電解質(zhì)要求非極性溶劑體系，NMP將被替換，粘結(jié)劑PVDF將被取代；干法工藝帶來(lái)PTFE需求增大封裝方式卷繞/疊片+方形/圓柱/軟包卷繞/疊片+方形/軟包疊片+軟包能量密度＜300

Wh/kg＞350

Wh/kg＞500

Wh/kg（理論）安全性有機(jī)溶劑易燃、易氧化，具有腐蝕性、無(wú)法抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致電芯膨脹、熱失控、熱擴(kuò)散等安全問(wèn)題；損壞時(shí)易泄露與液態(tài)電池相比安全性更強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)熱穩(wěn)定性更高、不易氧化分解、機(jī)械強(qiáng)度更高、可以更好的抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，從而具有更高的安全性。%%%%13政策端：國(guó)內(nèi)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主，短期聚焦半固態(tài)技術(shù)02時(shí)間 發(fā)布主體 政策/規(guī)劃 內(nèi)容《節(jié)能與新能源汽車國(guó)家規(guī)劃(2012-2020年)》2020年:電池模塊比能量≥300Wh/kg,成本≤1.5元/Wh。《中國(guó)制造2025》2020年:電池能量密度達(dá)到300

Wh/kg;2025年:電池能量密度達(dá)到400

Wh/kg;2030年:電池能量密度達(dá)到500

Wh/kg。2012年6月

國(guó)務(wù)院2015年5月

國(guó)務(wù)院2015年11月

科技部“十三五”計(jì)劃-新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)(2016-2020)產(chǎn)業(yè)化鋰離子電池能量密度>300

Wh/kg，成本<0.8元/Wh，電池系統(tǒng)能量密度>200

Wh/kg，循環(huán)壽命>1200次，成本≤1.2元/h;新型鋰離子電池能量密度>400

Wh/kg，新體系電池能量密度>500

Wh/kg。2016年10月工信部指導(dǎo),中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)牽頭編制《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》2020年:電池單體比能量350Wh/kg，系統(tǒng)250Wh/kg，壽命單體4000次/10年，系統(tǒng)3000次/10年，成本單體0.6元/Wh，系統(tǒng)1.0元/Wh;2025年:電池單體比能量400Wh/kg，系統(tǒng)280Wh/kg，壽命單體4500次/12年，系統(tǒng)3500次/12年，成本單體0.5元/h，系統(tǒng)0.9元/Wh;2030年:電池單體比能量500Wh/kg，系統(tǒng)350Wh/kg，壽命單體5000次/15年，系統(tǒng)4000次/15年，成本單體0.4元/h，系統(tǒng)0.8元/Wh。2017年4月工信部、國(guó)家發(fā)改委、工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》2020年:電池單體比能量>300

Wh/kg，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)260Wh/kg、成本<1元/h;2025年:電池系統(tǒng)比能量>350

Wh/kg。2020年10月工信部指導(dǎo),中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)牽頭編制《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》能量型鋰離子電池目標(biāo)2025年:普及型:比能量>200Wh/kg，壽命>3000次/12年，成本<0.35元/Wh;商用型:比能量>200Wh/kg壽命>6000次/8年，成本<0.45元/h;高端型:比能量>350Wh/kg，壽命>1500次/12年，成本<0.50元/Wh;2030年:普及型:比能量>250Wh/kg，壽命>3000次/12年，成本<0.32元/Wh;商用型:比能量>225Wh/kg壽命>6000次/8年，成本<0.40元/Wh;高端型:比能量>400Wh/kg，壽命>1500次/12年，成本<0.45元/Wh;2035年:普及型:比能量>300Wh/kg，壽命>3000次/12年，成本<0.30元/Wh;商用型:比能量>250Wh/kg壽命>6000次/8年，成本<0.35元/Wh;高端型:比能量>500Wh/kg，壽命>1500次/12年，成本<0.40元/Wh。2020年11月國(guó)家發(fā)改委《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》實(shí)施電池技術(shù)突破行動(dòng)，加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，首次將固態(tài)電池的研發(fā)上升到國(guó)家層面。2023年1月工信部、教育部、科技部、人民銀行、銀保監(jiān)會(huì)、能源局《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》開(kāi)發(fā)安全經(jīng)濟(jì)的新型儲(chǔ)能電池，加強(qiáng)新型儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)及產(chǎn)品規(guī)模化應(yīng)用;加快研發(fā)固態(tài)電池，加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究。資料來(lái)源：政府官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所%%14政策端：海外布局全固態(tài)電池，資金補(bǔ)貼大力推進(jìn)國(guó)家日本時(shí)間 規(guī)劃內(nèi)容2007年 NEDO啟動(dòng)“下一代汽車用高性能蓄電系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目,2030年能量密度目標(biāo)500Wh/kg,1000W/kg,1萬(wàn)日元/kWh,遠(yuǎn)期目標(biāo)700Wh/kg,1000W/kg,5千日元/kWh2010年4月在日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省、新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(AIST)的支持下,成立LIBTEC研究中心,負(fù)責(zé)“下一代電池材料評(píng)估技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目,成員包括豐田、本田、日產(chǎn)、馬自達(dá)、松下等35家企業(yè)2018年6月NEDO宣布未來(lái)5年內(nèi)投資100億日元,由豐田、本田、日產(chǎn)、松下等23家企業(yè),以及日本理化學(xué)研究所等15家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)全固態(tài)鋰電池,到2022年全面掌握相關(guān)技術(shù)2021年NEDO部署“電動(dòng)汽車創(chuàng)新電池開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目(2021-2025年),計(jì)劃投入166億日元,開(kāi)發(fā)超越鋰電池的新型電池(包括氟化物電池、鋅負(fù)極電池),增強(qiáng)電池和汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力2022年5月NEDO宣布投入1510億日元,用于資助包括高性能電池及材料研發(fā)主題和10個(gè)固態(tài)電池課題等18個(gè)課題,并著重開(kāi)發(fā)700-800Wh/L高容量電池。2022年9月日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布《蓄電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》,目標(biāo)在2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的正式商業(yè)化應(yīng)用,確保鹵代電池、鋅負(fù)極電池等技術(shù)優(yōu)勢(shì),并完善全固態(tài)電池量產(chǎn)制造體系韓國(guó)2018年11月LG化學(xué)、三星SD1、SK創(chuàng)新聯(lián)合成立下一代1000億韓元(9000萬(wàn)美元)電池基金，用于共同研發(fā)固態(tài)電池、鋰金屬電池和鋰硫電池等下一代電池技術(shù)2021年7月公布《K-Battery

Development

strategy》，政府協(xié)助研發(fā)固態(tài)電池等新一代電池技術(shù)并提供稅收優(yōu)惠，投資設(shè)備和投資研發(fā)最高可享20及50的稅收抵免，在2025年推動(dòng)鋰碩電池和2027年全固態(tài)電池的實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用。具體開(kāi)發(fā)①全固態(tài)電池，選擇重量輕的硫化物全固態(tài)電池，安全性高的氧化物系全固態(tài)電池，2025-2028年具備400Wh/kg的商用技術(shù)，2030年完成裝車驗(yàn)證;②鋰金屬電池，2025-2028年具備400Wh/kg的商用技術(shù)，2030年完成裝車驗(yàn)證歐洲2017年10月德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部出資320萬(wàn)歐元，發(fā)起為期三年的凝膠電解質(zhì)和鋰金屬負(fù)板固態(tài)電池研究項(xiàng)目，由德國(guó)系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所(fraunhofer)承擔(dān)2018年11月德國(guó)政府投資10億歐元支持固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)，并支持建立動(dòng)力電池研發(fā)聯(lián)盟，聚焦固態(tài)電池技術(shù)開(kāi)發(fā)，瓦爾塔邁科、巴斯夫、福特德國(guó)、大眾已加入該聯(lián)盟2018年12月公布《電池2030+》，明確全固態(tài)高性能錘離子電池、金屬鋰空氣電池、鋰硫電池迭代路線，目標(biāo)2030年電池實(shí)際性能與理論性能差距縮小至少1/2，耐用性和可靠性至少提升3倍2019年12月批準(zhǔn)歐洲共同利益重大項(xiàng)目(IPCE)，歐盟七國(guó)共同出資32億歐元，同時(shí)從私人投資商籌集50億歐元，用于研發(fā)下一代創(chuàng)新、環(huán)保鋰電池技術(shù)(包括電解液、固態(tài)電池等)2021年EUROBAT(歐洲汽車和工業(yè)電池制造商協(xié)會(huì))發(fā)布《2030電池創(chuàng)新路線圖》，提出鋰電池迭代目標(biāo)為更高能量密度和更高安全性，明確固態(tài)電池技術(shù)為研發(fā)方向。由100多名專家共同參與制定，預(yù)計(jì)硅基負(fù)極+高鎳三元+硫化物電解質(zhì)固態(tài)電池能量密度25-30年達(dá)275Wh/kg2022年5月德國(guó)系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所發(fā)布《固態(tài)電池技術(shù)路線圖2035+》，650Wh/L，35年達(dá)325Wh/kg，835Wh兒，鋰金屬負(fù)極+高鎳三元正極+硫化物電解質(zhì)固態(tài)電池30年能量密度達(dá)340Wh/Kg，770Wh/L，35年達(dá)410Wh/Kg，1150Wh/L2022-23年額外600-800萬(wàn)歐元用于解決固態(tài)電解質(zhì)相關(guān)問(wèn)題，并規(guī)劃更多支持政策確保歐盟電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力美國(guó)2016年7月發(fā)布Battery500計(jì)劃，由美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)街，聯(lián)合大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界共同攻關(guān)，參與者包括斯坦福大學(xué)、IBM、特斯拉等。計(jì)劃5年投資5000萬(wàn)美元，目標(biāo)電芯能量密度500Wh/kg、循環(huán)壽命1000次，pack成本150美元/KWh，最后過(guò)渡至鋰金屬電池或鋰硫電池2019年8月能源部宣布資助通用汽車910萬(wàn)美元，其中200萬(wàn)美元明確用于固態(tài)電池界面問(wèn)題及硫化物全固態(tài)電池的研究2021年1月能源部宣布資助800萬(wàn)美元用于聚合物電解質(zhì)制造工藝研究項(xiàng)目，目標(biāo)聚合物電解質(zhì)成本降低15，獲超大容量車用固態(tài)電池第三方生產(chǎn)資質(zhì)2021年6月國(guó)防部先進(jìn)計(jì)劃研究局宣布啟動(dòng)MINT計(jì)劃支持固態(tài)電池研發(fā)，包括開(kāi)展固-固界面電荷轉(zhuǎn)移相關(guān)研究2021年6月能源部、國(guó)防部、商務(wù)部、國(guó)務(wù)院共建的聯(lián)邦先進(jìn)申池聯(lián)盟(FCAB)發(fā)布《鋰中池2021-2030年國(guó)家藍(lán)圖》，目標(biāo)2025年電芯成本60美元/KWh，2030年能量密度50Whkg，pac成本進(jìn)一步降低50，實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷無(wú)鎳的固態(tài)電池、鋰金屬電池規(guī)模量產(chǎn)2021年10月能源部宣布資助2.09億美元支持固態(tài)電池及快充等先進(jìn)動(dòng)力電池的技術(shù)研究2023年1月能源部宣布向多個(gè)大學(xué)、企業(yè)資助4200萬(wàn)美元用于包括固態(tài)電池的的新一代電池技術(shù)研究資料來(lái)源：政府官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所02%%%%15車企布局：海外車企布局領(lǐng)先，綁定電池廠研發(fā)02地區(qū)車企技術(shù)路線電池類型供應(yīng)鏈 進(jìn)展日產(chǎn)硫化物全固態(tài)電池自產(chǎn)+松下 2022年建設(shè)疊層軟包全固態(tài)電池電芯時(shí)點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)施，2024年建造固體電池試點(diǎn)工廠，2028年推出搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)車型日韓本田豐田硫化物硫化物全固態(tài)電池全固態(tài)電池松下+SES

2018年與豐田、日產(chǎn)、松下合作研發(fā)固態(tài)電池，獲得1400萬(wàn)美元的資金支持，計(jì)劃2024年建設(shè)全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線自產(chǎn)+松下

2019年與松下設(shè)立合資公司，致力于開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)固態(tài)電池 最早到2027年，該公司就將向市場(chǎng)投放搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車現(xiàn)代聚合物全固態(tài)電池FactorialEnergy+SES投資Factorial

Energy，計(jì)劃2025年之前試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動(dòng)車，2030年左右實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)裝車歐美大眾氧化物半固態(tài)/全固態(tài)QuantumScape投資QS公司，建立固態(tài)電池生產(chǎn)線，計(jì)劃2024年推出搭載QS固態(tài)電池的電動(dòng)車奔馳聚合物/氧化物半固態(tài)/全固態(tài)輝能科技+Factorial

Energy投資輝能科技研發(fā)固態(tài)電池，計(jì)劃2025年之前將固態(tài)電池技術(shù)整合到多款電動(dòng)車中寶馬硫化物全固態(tài)電池自產(chǎn)+Solid

Power

自建研發(fā)電芯研發(fā)技術(shù)，計(jì)劃2026年前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池引入到生產(chǎn)中 投資Solid

Power

并簽署合作協(xié)議，2022年測(cè)試100Ah固態(tài)電芯，計(jì)劃2026年引入固態(tài)電池技術(shù)Stellantis聚合物全固態(tài)電池Factorial

Energy投資Factorial

Energy，計(jì)劃2026年之前引入固態(tài)電池技術(shù)福特硫化物全固態(tài)電池Solid

Power投資Solid

Power并簽署合作協(xié)議，2022年開(kāi)始實(shí)際搭載并測(cè)試固態(tài)電池通用硫化物全固態(tài)電池SES

投資Soelect開(kāi)發(fā)固態(tài)電池技術(shù)

投資鋰金屬電池公司SES，簽訂全球首個(gè)車用鋰金屬樣品開(kāi)發(fā)合作項(xiàng)目國(guó)內(nèi)比亞迪氧化物/硫化物全固態(tài)電池自產(chǎn)2016年至今進(jìn)行多項(xiàng)專利布局蔚來(lái)氧化物半固態(tài)電池輝能科技+衛(wèi)藍(lán)新能源

2019年與輝能科技簽署合作框架協(xié)議

2021年發(fā)布首款新車產(chǎn)品ET7，使用150kWh固態(tài)電池，能量密度高達(dá)360Wh/kg東風(fēng)汽車氧化物半固態(tài)電池自產(chǎn)+贛鋒鋰業(yè)2018年成立固態(tài)電池項(xiàng)目組，2019年7月完成首代固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)，搭載政策續(xù)航里程超過(guò)1000公里，預(yù)計(jì)2024年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)搭載賽力斯氧化物半固態(tài)電池贛鋒鋰電搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動(dòng)SUV賽力斯-SERES-5于2023年上市智己氧化物半固態(tài)電池清陶新能源2024年智己L6搭載“光年”固態(tài)電池，容量高達(dá)133kWh，電量達(dá)到磷酸鐵鋰的160以上，能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)1000公里的CLTC續(xù)航里程，采用自研的納米尺度固態(tài)電解質(zhì)包覆超高鎳材料和新一代高比能復(fù)合硅碳材料，Max光年版預(yù)售價(jià)不超過(guò)33萬(wàn)元。全固態(tài)電池自產(chǎn)官宣已完成研發(fā)30Ah大容量全固態(tài)電芯，并將率先用于昊鉑車型，時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2026年。該電池采用100固態(tài)電解質(zhì)，具備超高能量密度、超強(qiáng)本征安全（主要指單體安全）、超寬使用溫域（-40-100℃）等特點(diǎn)，能量密度達(dá)到400Wh/kg

以上，輕松實(shí)現(xiàn)超1000公里續(xù)航。廣汽 氧化物資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所%%16廠商布局：海外主打全固態(tài)路線，規(guī)模放量可期02地區(qū) 公司 技術(shù)路線 電池類型 進(jìn)展日本與豐田等合作成立合資企業(yè)Prime

Planet

Energy

&

Solutions

開(kāi)發(fā)固態(tài)電池；松下控股計(jì)劃在2025-2029年間量產(chǎn)一種小型全固態(tài)電池2023年開(kāi)發(fā)出容量為5000mAh的全固態(tài)電池——AS-LiB松下 硫化物 全固態(tài)電池日立造船 硫化物 全固態(tài)電池村田 氧化物 全固態(tài)電池2022年上半年實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)，目標(biāo)越長(zhǎng)10萬(wàn)塊電池，2023年，野州事業(yè)所小批量量產(chǎn)，郡山事業(yè)所量產(chǎn)韓國(guó)LGES硫化物/聚合物全固態(tài)/半固態(tài)2026年之前實(shí)現(xiàn)聚合物半固態(tài)電池的商業(yè)化，28年完成硫化物固態(tài)電池開(kāi)發(fā)，30年實(shí)現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池量產(chǎn)三星SDI硫化物全固態(tài)電池2022年開(kāi)始建造固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線——S-line，2023年底前完成所有固態(tài)電池的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線并開(kāi)始原型生產(chǎn)SKI硫化物全固態(tài)電池計(jì)劃在25年之前推出全固態(tài)電池，并于2030年之前推出鋰金屬負(fù)極電池美國(guó)QuantumSca

pe氧化物半固態(tài)電池宣布向整車制造商(OEM)交付了Alpha-2原型樣品，達(dá)成年初預(yù)設(shè)目標(biāo)，。此前，PowerCo發(fā)布公告稱，QuantumScape提供的固態(tài)電池樣品通過(guò)了德國(guó)大眾公司的

50

萬(wàn)公里耐久性測(cè)試，意味著，其電池的壽命達(dá)到了

1,000

次的循環(huán)水平。Solid

Power硫化物全固態(tài)電池2022年完成Pre-A樣開(kāi)發(fā)，2023年完成A樣開(kāi)發(fā)，2024年完成B樣開(kāi)發(fā)，2024年完成C樣開(kāi)發(fā)，2025年完成D樣開(kāi)發(fā)進(jìn)入SOP階段。2023年11月，SolidPower已經(jīng)向?qū)汃R公司交付了第一批A-1電動(dòng)汽車電池，并透露寶馬方面演示車項(xiàng)目的交付已步入正軌，這意味著公司的固態(tài)電池正式進(jìn)入了裝車驗(yàn)證階段。SES鋰金屬混合態(tài)電池2023年12月宣布與一家車企正式簽署鋰金屬電池B樣品協(xié)議，在簽署協(xié)議后，通常在1-2年內(nèi)完成電池B樣品送樣。FactorialEnergy聚合物半固態(tài)電池2023年10月宣布其在波士頓郊區(qū)的固態(tài)電池制造工廠正式開(kāi)設(shè)運(yùn)營(yíng)工廠，投資5000萬(wàn)美元，最高年產(chǎn)能200MWh，預(yù)計(jì)會(huì)成為美國(guó)最大的固態(tài)電池制造工廠。公司將與奔馳于22年內(nèi)測(cè)試原型車，27年內(nèi)實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)，Stellantis

100Ah電池有望26年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)中國(guó)臺(tái)灣輝能科技氧化物半固態(tài)電池2024年2月宣布全球首條“固態(tài)電池”生產(chǎn)線正式在桃園量產(chǎn)，初期產(chǎn)能0.5GWh，最大產(chǎn)能可達(dá)2GWh。目前選用811正極+硅氧負(fù)極半固態(tài)路線(3.wt)，能量密度超270Wh/kg

，未來(lái)向全固態(tài)+鋰金屬迭代。綁定奔馳團(tuán)隊(duì)進(jìn)行深度合作，桃園工廠產(chǎn)能40GWh，23年底規(guī)劃52億歐元投資48GWh固態(tài)電池產(chǎn)線，24年開(kāi)建，26年底開(kāi)始量產(chǎn)資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所%%%%17廠商布局：國(guó)內(nèi)半固態(tài)首先落地，已然開(kāi)啟裝車02地區(qū) 公司 技術(shù)路線 電池類型 進(jìn)展寧德時(shí)代 凝膠態(tài)/硫化物

半固體/全固態(tài)

2023年4月19日發(fā)布凝聚態(tài)電池，能量密度500Wh/kg，預(yù)計(jì)23年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)能力；2016年就正式宣布在硫化物固態(tài)電池上的研發(fā)路徑。億緯鋰能聚合物/鹵化物半固態(tài)電池公司的半固態(tài)電池為固液混合的半固態(tài)體系，基于50Ah的軟包電池，可實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg的能量密度，循環(huán)壽命超過(guò)1000次；公司的固態(tài)電池為基于鹵化物電解質(zhì)制備的全固態(tài)薄膜軟包電池，可實(shí)現(xiàn)在彎折條件下正常充放電，也可在高鎳體系實(shí)現(xiàn)150℃穩(wěn)定放電能力。2022年5月28日發(fā)布了360Wh/kg的三元半固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2023年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。單體能量密度達(dá)360Wh/kg，配套車型的電池包電量達(dá)國(guó)軒高科氧化物半固態(tài)電池 160KWh，續(xù)航里程超過(guò)1000km。此外，400Wh/kg能量密度電池在公司實(shí)驗(yàn)室已有原型樣品。在2025年后生產(chǎn)出能量密度超過(guò)800Wh/L、超過(guò)400Wh/kg、循環(huán)800次的全固態(tài)電池。孚能科技-半固態(tài)電池 3月初孚能科技與一汽解放簽約將半固態(tài)電池導(dǎo)入商用車產(chǎn)品贛鋒鋰電氧化物建成年產(chǎn)2GWh固態(tài)電池產(chǎn)能，并正在進(jìn)行產(chǎn)能爬坡，江西新余高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)投資建設(shè)年產(chǎn)5GWh新型鋰電池項(xiàng)目，并在重慶兩半固態(tài)電池 江新區(qū)建設(shè)年產(chǎn)10GWh的新型鋰電池科技產(chǎn)業(yè)園及先進(jìn)電池研究院項(xiàng)目；首批搭載贛鋒鋰電固態(tài)電池的東風(fēng)E70電動(dòng)車已于2022年1月正式完成交付國(guó)內(nèi)清陶能源氧化物已建成國(guó)內(nèi)首條1GWh固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線，總投資達(dá)到10GWh；成都基地投資100億建設(shè)15GWh半固態(tài)電池，首條產(chǎn)線1GWh。半固態(tài)電池 2023年5月與上汽簽署協(xié)議，推動(dòng)2025年事項(xiàng)固態(tài)電池技術(shù)10萬(wàn)輛級(jí)的量產(chǎn)落地；2024年上車智己L6，續(xù)航超過(guò)1000公里衛(wèi)藍(lán)新能源氧化物衛(wèi)藍(lán)新能源已擁有北京房山、江蘇溧陽(yáng)、浙江湖州和山東淄博四大基地，規(guī)劃產(chǎn)能超過(guò)100GWh。其中，湖州基地第一顆固態(tài)動(dòng)力電半固態(tài)電池 芯于2022年11月下線，2022年淄博建設(shè)100GWh，一期20GWh，2023年6月正式向蔚來(lái)交付360Wh/kg鋰電池半固態(tài)產(chǎn)品；2023年7月湖州二期項(xiàng)目總投資109億元，年產(chǎn)20GWh，一期項(xiàng)目已達(dá)產(chǎn)恩力動(dòng)力硫化物半固態(tài)/全固態(tài)

2021年第一代半固態(tài)產(chǎn)品中試完成，能量密度超過(guò)520Wh/kg，2022年半固態(tài)電池進(jìn)入中試，新能源車企進(jìn)入A樣階段，全固態(tài)電池研發(fā)中，2024年完成GWh級(jí)產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2030年前陸續(xù)建設(shè)200+GWh的產(chǎn)能高樂(lè)股份氧化物半固態(tài)電池 2023年4月宣布在義烏建設(shè)2GWh納米固態(tài)電池項(xiàng)目，投資20億元，2024年試產(chǎn)德?tīng)柟煞菅趸锶虘B(tài)電池 2022年完成樣件，進(jìn)行客戶端測(cè)試，2023年推進(jìn)整體的研發(fā)布局太藍(lán)新能源氧化物準(zhǔn)固體電池 2023年完成Pre-B輪融資，第二代固態(tài)電池的電解質(zhì)含量降低至5以內(nèi)，重慶二期工廠與23年12月開(kāi)工投產(chǎn)，安徽淮南10GWh產(chǎn)業(yè)園區(qū)正在建設(shè)中金龍羽氧化物半固態(tài)電池 2022年建立固態(tài)電池研發(fā)中心，中試和小試產(chǎn)品已經(jīng)出貨資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所%%18Roadmap：半固態(tài)裝車起量，全固態(tài)尚需等待02資料來(lái)源：Solid-State

Battery

，長(zhǎng)江證券研究所%%%%19空間

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遠(yuǎn)期：低空適配彈性最大，遠(yuǎn)期應(yīng)用場(chǎng)景廣闊02資料來(lái)源：長(zhǎng)江證券研究所中短期（2025-2030）低空飛行器固態(tài)電池成本不敏感成本一般敏感能量密度/安全性要求高高端乘用車滲透快遠(yuǎn)期2050年儲(chǔ)能消費(fèi)動(dòng)力汽車、兩輪車、船舶飛機(jī)、無(wú)人機(jī)、航天、深海能量密度/安全性要求一般成本非常敏感中低端乘用車/商用車能量密度/安全性要求一般深海作業(yè)高壓環(huán)境性能優(yōu)勢(shì)滲透慢儲(chǔ)能/消費(fèi)循環(huán)不滿足%%20空間

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高端乘用車：預(yù)計(jì)25、30年裝機(jī)16、157GWh02國(guó)內(nèi)測(cè)算單位2022A2023A2024E2025E2030E全球總量口徑萬(wàn)輛9991,3281,6182,0683,727同比62.032.921.827.812.5國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)零售量萬(wàn)輛2,1002,2192,2852,3542,729同比8.15.63.03.03.0合計(jì)598.78796.211025.441286.411866.52新能源車銷量5萬(wàn)以下81.1320.5742.8545.9073.685-15萬(wàn)229.92396.87484.49606.13818.6515-20萬(wàn)90.3485.04117.24127.11141.9020-30萬(wàn)143.20200.13252.30338.96545.7730萬(wàn)以上54.2093.59128.55168.30286.53半固態(tài)滲透率15-20萬(wàn)0.5020-30萬(wàn)1.003.0030萬(wàn)以上0.510.571.803.0010.00全固態(tài)滲透率30萬(wàn)以上1.0新能源車-滲透率0.00.10.20.72.5半固態(tài)滲透率0.201.50全固態(tài)滲透率0.10半固態(tài)單車帶電量kWh150150155160200全固態(tài)單車帶電量kWh200半固態(tài)電池裝機(jī)GWh0.4130.8003.58713.50291.470全固態(tài)電池裝機(jī)GWh5.731新能源車銷量萬(wàn)輛400.6532.2592.7781.61860.6海外半固態(tài)單車帶電量kWh150150155160200全固態(tài)單車帶電量kWh200200半固態(tài)電池裝機(jī)GWh2.555.8全固態(tài)電池裝機(jī)GWh9.5半固態(tài)GWh0.40.83.616.0147.3滲透率0.10.10.51.56.5全球全固態(tài)GWh0.00.00.00.023.6滲透率0.00.00.00.00.4固態(tài)電池GWh0.40.83.616.0156.7滲透率0.10.10.51.56.9資料來(lái)源：Marklines，乘聯(lián)會(huì)，長(zhǎng)江證券研究所%%%%21空間

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低空飛行器：已開(kāi)啟商業(yè)化，固態(tài)電池最佳場(chǎng)景02表：低空飛行器半固態(tài)、固態(tài)滲透率表：國(guó)內(nèi)電動(dòng)飛行器相關(guān)企業(yè)進(jìn)展資料來(lái)源：企業(yè)官方新聞，長(zhǎng)江證券研究所低空飛行器eVTOL已進(jìn)入商業(yè)化落地階段，遠(yuǎn)期空間巨大，終端廠商中億航智能、峰飛航空、小鵬進(jìn)展較快，電池廠商寧德時(shí)代、力神均宣布有400Wh/kg以上能量密度的半固態(tài)方案，往后看飛行器對(duì)能量密度和安全性要求非常高，且對(duì)成本相對(duì)不敏感，是固態(tài)電池最佳應(yīng)用場(chǎng)景。環(huán)節(jié) 品牌 進(jìn)展及規(guī)劃億航智能2023年，EH216-S獲得型號(hào)合格證（TC）、單機(jī)適航證AC，24年4月7日獲得生產(chǎn)許可證（PC），首例三證齊全。峰飛航空 盛世龍取得型號(hào)合格證，已簽署100架采購(gòu)訂單eVTOL

小鵬汽車 “陸地航母”預(yù)計(jì)2024Q4開(kāi)始接受預(yù)定，2025Q4開(kāi)始交付終端

吉利集團(tuán) 沃飛長(zhǎng)空AE200進(jìn)入適航審定廣汽集團(tuán)GOVE實(shí)現(xiàn)首飛，計(jì)劃2025年啟動(dòng)飛行汽車示范運(yùn)行工作，2027年在粵港澳大灣區(qū)建立空中交通網(wǎng)絡(luò)大容量寧德時(shí)代電池

凝聚態(tài)電池能量密度達(dá)到500Wh/kg，已規(guī)劃低空試驗(yàn)力神電池 完成402Wh/kg半固態(tài)電池開(kāi)發(fā)國(guó)軒高科 2023年與億航智能達(dá)成合作eVTOL大類 數(shù)據(jù)類型 2024E

2025E

2030E

2040E國(guó)內(nèi)eVTOL銷量（輛）

200

1000

50000

500000帶電量（kWh) 100

110

200

200國(guó)內(nèi)鋰電池需求量（GWh）

0.02

0.11

10

100全球eVTOL銷量（萬(wàn)輛）

500

2500

125000

1250000帶電量（kWh) 100

110

200

200全球鋰電池需求量（GWh）

0.05

0.275

25

250半固態(tài)滲透率 10

20

20全固態(tài)滲透率 0

0

60

100半固態(tài)需求量（GWh） 0.01

0.06

5.00全固態(tài)需求量（GWh） 0.00

0.00

15.00

250.00資料來(lái)源：長(zhǎng)江證券研究所%%2203產(chǎn)業(yè)鏈：多方齊頭并進(jìn)，關(guān)注彈性增量%%%%23正極材料：現(xiàn)有體系延用，高電壓材料新增量03表：現(xiàn)有主流正極體系及富鋰錳基正極對(duì)比情況現(xiàn)有正極材料體系在固態(tài)電池中可以延用：固態(tài)電池可以兼容現(xiàn)有正極體系，包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元正極材料。高電壓正極材料為新增量：液態(tài)電池中電解液在電壓超過(guò)4V時(shí)會(huì)發(fā)生，所以電壓高的富鋰錳基材料受到限制，固態(tài)電池中電解液電化學(xué)窗口變寬，富鋰錳基材料進(jìn)而擁有應(yīng)用場(chǎng)景。富鋰錳基由層狀Li2MnO3與層狀LiMO2（M=Ni，Co，Mn或任意組合）按不同比例形成的固溶體，理論克容量可達(dá)320mAh/g，電壓平臺(tái)3.7V-4.6V，克容量和電壓平臺(tái)均提高，為固態(tài)電池理想正極材料。資料來(lái)源：長(zhǎng)江證券研究所正極材料 實(shí)際比容量（mAh/g） 電壓范圍（V） 循環(huán)壽命（次） 熱穩(wěn)定性 材料成本 優(yōu)勢(shì) 缺點(diǎn)鈷酸鋰135-1903.0-4.6500-1000較差高振實(shí)密度大，體積能量密度高，電壓高成本高，循環(huán)新能稍差三元材料155-2202.8-4.5800-2000較差中能量密度高成本高，安全性存在擔(dān)憂，循環(huán)性能稍差磷酸鐵鋰130-1403.2-3.73000-12000好低成本低，安全性能好，循環(huán)性能好能量密度低，低溫新能差，倍率性能稍差富鋰錳基>2502.0-4.81000-6000較差低能量密度高，電壓平臺(tái)高，成本低首效低，倍率性能稍差%%24負(fù)極材料：石墨延用，硅碳加速，鋰金屬加快研發(fā)03表：現(xiàn)有主流負(fù)極體系及鋰金屬負(fù)極對(duì)比情況負(fù)極材料目前主要為石墨及硅基，短期來(lái)看石墨負(fù)極仍將是主流，而硅碳負(fù)極此前因?yàn)榕蛎浶詥?wèn)題終端應(yīng)用進(jìn)展緩慢，在固態(tài)電池里面天然的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠緩解硅碳負(fù)極膨脹性問(wèn)題。鋰金屬負(fù)極在液態(tài)電池中因?yàn)闀?huì)生成鋰枝晶刺破隔膜，液態(tài)電池使用難度極大，固態(tài)電池中鋰金屬負(fù)極應(yīng)用成為可能，其高能量密度及低電位使其成為未來(lái)最理想的負(fù)極材料。負(fù)極材料實(shí)際比容量（mAh/g）電壓范圍（V）循環(huán)壽命（次）首次效率膨脹性天然石墨340-3700.1-0.2>100093<12人造石墨310-3600.1-0.2>150094-96<12硅碳負(fù)極400-8000.3-0.5500-60088-90>300硅氧負(fù)極450-5500.3-0.5>100080-85>100鋰金屬負(fù)極資料來(lái)源：長(zhǎng)江證券研究所3860-3.0490-95>300%%%%25固態(tài)電解質(zhì)：目前技術(shù)路線未定，各有優(yōu)劣03資料來(lái)源：《Solid-stateBattery

Roadmap

2035+》，《高性能硫化物基全固態(tài)鋰電池設(shè)計(jì)：從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)用化》（劉元?jiǎng)P等，物理化學(xué)學(xué)報(bào),2023,

39(8):

2301027），長(zhǎng)江證券研究所固體電解質(zhì) 氧化物 聚合物 硫化物 鹵化物定義含有鋰和氧的化合物，以及其他組分，如

液體和固體之間的過(guò)渡態(tài)，主要是聚合物基

以鋰和硫?yàn)橹饕煞郑捎闪住⒐琛㈡N或鹵磷、鈦、鋁、鑭、鍺、鋅或鋯 體+鋰鹽+添加劑 化物等補(bǔ)充含有鹵原子，F(xiàn)、Cl、Br、I、At材料玻璃相（LiPOH）、NASICON型（LATP）、石榴石結(jié)構(gòu)（LLZO）、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（LLTO）等聚合物基體（PEO）+鋰鹽（LiTFSI）+添加熔融鹽、共聚物等）亞硫化物類（LPS）、LGPS類（東工大路劑（納米顆粒-鋰鑭鋯鈦氧、氧化石墨烯等、

線）、Thio-LISICONs（β-Li3PS4）、銀石

Li3MX6（M代表Sc,

Y,

In或稀土金屬;

X代類（Argyrodites，硫銀鍺礦等，三井金屬和

表鹵素）通式的三元鹵化物材料高能時(shí)代的路線）工藝硬且脆，不適用于卷繞加工，需要高溫?zé)Y(jié)或者和聚合物復(fù)合，不然無(wú)法致密結(jié)合基本兼容現(xiàn)有鋰電池生產(chǎn)設(shè)備及工藝，具備

需要在干燥的氣氛中制造（吸濕容易產(chǎn)生硫規(guī)模化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì) 化氫）室溫壓實(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較優(yōu)秀成本相對(duì)適中不使用稀有金屬，材料成本相對(duì)較低必須加入稀土元素（如Y、Er、Sc或In），LGPS類含鍺，價(jià)格高昂。其他子類成本適中成本相對(duì)較高界面質(zhì)硬，界面相容性差，可有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，但體積變化無(wú)法補(bǔ)償界面相容性較好，抑制鋰枝晶生長(zhǎng)能力有限質(zhì)地柔軟（冷壓或者高壓作用即可制備），界面相容性較好（楊氏模量低）界面穩(wěn)定性安全性具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)溫度同樣不敏感，可以在較寬的溫度范圍內(nèi)工作較差，200℃以上有燃燒可能與氧氣和水反應(yīng)，生成硫化氫水分敏感，與鋰金屬反應(yīng)離子電導(dǎo)率較高，但質(zhì)地較硬，內(nèi)阻較大室溫電導(dǎo)率低，需要加熱高（鋰硫相互作用弱），接近甚至超過(guò)液態(tài)電解液離子電導(dǎo)率足夠高電化學(xué)窗口~6V，兼容電極材料體系，對(duì)鋰金屬穩(wěn)定較窄，難以運(yùn)用高電位的正極材料~5V，低電位下易還原，高電位下易氧化電化學(xué)窗口范圍較大%%26聚合物：最早商業(yè)化，性能提升有限03表：聚合物固態(tài)電解質(zhì)類型及對(duì)應(yīng)性能和技術(shù)路線聚合物固態(tài)電解質(zhì)因其質(zhì)輕安全、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)以及優(yōu)異的機(jī)械性能和加工性能，成為固態(tài)電池的潛在材料，逐漸成為研究的重點(diǎn)。我們可以將其看做高分子和鋰鹽絡(luò)合組成，近似看作是將鹽直接溶于聚合物中形成的固態(tài)-溶液體系。其中PEO和LiTFSI分別依靠高溶解度、高溫下高離子電導(dǎo)率和良好的分散能力與穩(wěn)定性收到產(chǎn)業(yè)的青睞。不過(guò)高結(jié)晶度、室溫離子電導(dǎo)率低等缺陷也限制其進(jìn)一步商業(yè)化。類型代表材料優(yōu)勢(shì) 劣勢(shì) 進(jìn)展生產(chǎn)工藝聚醚類（PEO）較高的介電常數(shù)（ε

=

8）；Li+溶解/解離能力

室溫離子電導(dǎo)率低；電化學(xué)窗口窄；機(jī)械強(qiáng)

共混；共聚；交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；塑化劑；強(qiáng)；便于加工 度低；可燃性 無(wú)機(jī)填料聚合物基體UV固化法，原位聚合法等。常見(jiàn)的有溶液澆鑄法和相轉(zhuǎn)化法。相轉(zhuǎn)化法是將最初均勻的聚合物溶液以一種可控的方式轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，具體分為四種：熱誘導(dǎo)相分離；溶劑的可控蒸發(fā)；水氣相的沉淀；浸沒(méi)沉淀。此方法會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)廢

水，不夠環(huán)保也限制了其實(shí)際應(yīng)用。穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。PPC高介電常數(shù)；較高的電化學(xué)穩(wěn)定窗口 和鋰金屬的兼容性差，容易解聚；成膜性差

共聚；交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；“剛?cè)岵?jì)”策略

常見(jiàn)的有溶液澆鑄法和相轉(zhuǎn)化法。近年來(lái)研究者開(kāi)發(fā)了更為高效、綠PAN較高的介電常數(shù)（ε

=

36.6）；熱穩(wěn)定性好；對(duì)電解液吸收能力強(qiáng)室溫離子電導(dǎo)率低；成膜性差；鈍化鋰金屬共聚；高鋰鹽策略；塑化劑；無(wú)機(jī)

色的制備工藝，如靜電紡絲法，填料PDMS結(jié)構(gòu)多樣性；高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；離子絕緣的骨架；對(duì)離子化合物溶解度低共聚；接枝；交聯(lián)；共混PVDF較高的介電常數(shù)（ε

=

8.4）；熱穩(wěn)定性高；電化學(xué)穩(wěn)定性高；力學(xué)性能較強(qiáng)室溫離子電導(dǎo)率低高鋰鹽策略；無(wú)機(jī)填料PMMA

和鋰金屬的兼容性好

室溫離子電導(dǎo)率低

塑化劑；無(wú)機(jī)填料鋰鹽無(wú)機(jī)類LiTFSI，LiBF4，LiPF6，LiClO4，LiAsF6有機(jī)類LiN(CF3SO2)2，CH3SO3Li，LiN(SO2C2F5)2，LiC2F5SO3添加劑 納米顆粒（Al2O3,

SiO2,

TiO2,

ZrO2）、活性填料（γ-LiAlO2,

Li3N,

LiAlO2）、離子液體（PyrxTFSI）資料來(lái)源：谷琪,劉夏夏,周鑫宇,等.用于鋰金屬電池的聚合物固態(tài)電解質(zhì)的研究進(jìn)展[J/OL].化學(xué)學(xué)報(bào),，長(zhǎng)江證券研究所%%%%27氧化物：兼具電導(dǎo)率和穩(wěn)定性，LLZO受青睞03表：氧化物固態(tài)電解質(zhì)類型及對(duì)應(yīng)性能和技術(shù)路線氧化物離子電導(dǎo)率介于硫化物和聚合物之間，表現(xiàn)出良好的機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，另外寬化學(xué)反應(yīng)窗口意味著可以和鋰金屬負(fù)極匹配，兼容性較好，另外制備難度適中，進(jìn)一步加快應(yīng)用進(jìn)展。但是作為陶瓷相，脆性大，不適合傳統(tǒng)的輥壓工藝，無(wú)法致密結(jié)合，進(jìn)一步導(dǎo)致界面接觸問(wèn)題，在循環(huán)過(guò)程中體積變化可能會(huì)導(dǎo)致裂紋。具體來(lái)看，鋰鑭鋯氧作為石榴型固體電解質(zhì)，依靠鋰金屬穩(wěn)定性和不錯(cuò)的電導(dǎo)率，具備更為廣泛的應(yīng)用前景。資料來(lái)源：姚忠冉,

孫強(qiáng),

顧驍勇,

鄒曄,

李吉,

何祺.

鋰離子電池氧化物固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展[J].

新能源進(jìn)展,

2023,11(1):

76-84，長(zhǎng)江證券研究所類型 代表材料 離子電導(dǎo)率 電化學(xué)窗口 優(yōu)勢(shì) 劣勢(shì) 生產(chǎn)工藝玻璃相 LiPOH 1×10-6

S/cm ~6V 化學(xué)穩(wěn)定、機(jī)械穩(wěn)定、發(fā)展歷史長(zhǎng)離子電導(dǎo)率不低，不能太厚，只能用于微型電池領(lǐng)域氧化物脆性高，適合超快高溫?zé)Y(jié)工藝