电力设备与新能源行业固态电池深度报告：固态上车提速锂电终局初显

01

固态电池——性能与安全的集大成者空间：半固态元年将至，全固态值得期待产业链：多方齐头并进，关注弹性增量目

录%%%%3引言：产业热点频现，固态电池真的要来了吗？01资料来源：智己汽车，长江证券研究所4月8日，在智己L6技术发布会上，业内首个准900V超快充固态电池正式亮相，智己官方称之为第一代光年固态电池。其CLTC续航里程超过1000km，峰值充电功率400kW，12分钟续航增加400km,

预售价不超过33万，考虑到这款电池133kWh的总能量，性价比诱人。创新联盟口径，2023年固液混合态动力电池批量装车，装车量约798MWh，主要有赣锋锂电和卫蓝新能源等企业。其中2023年前10个月仅装机38MWh，国内固态电池装车进度明显提快。图：智己L6光年版搭载133kWh的固态电池 图：2023年11月起国内固态电池装机量飙升（MWh）4504003503002502001501005002023年1-10月

2023年11月资料来源：创新联盟，长江证券研究所2023年12月2024年1月2024年2月2024年3月%%401固态电池——性能与安全的集大成者%%%%5概论：性能局限成过往，固态电池启新章01资料来源：张春英等《固态电池技术发展现状综述》，长江证券研究所液态电池存在性能天花板，安全隐患是达摩克利斯之剑。现有锂离子电池基本采用液体电解质作为离子迁移通道，被称为电池的“血液”。实际应用过程中，其能量密度逼近理论性能极限，而液态化学体系容易出现隔膜穿刺或电解液燃烧等造成短路，导致热失控问题。固态电池的核心变化是固态电解质取代隔膜与电解液。采用固态电解质可以大幅提升电池体系的能量密度、本质安全和优秀的低温性能等优势，固态电池被认为是液态电池的终极替代者，具有长远的技术发展潜力。图：锂电池技术发展趋势 图：传统液态电池与全固态电池的工作原理示意图资料来源：《Developing

practical

solid-state

rechargeable

Li-ionbatteries:

Concepts,

challenges,

andimprovement

strategies》（Teddy

Magetoetl.，Journal

of

Energy

Storage，2022），长江证券研究所%%6性能：安全不爆炸，能量密度大01资料来源：Tarascon,

J.

M.,Armand,

M.《Issues

andchallenges

facing

rechargeable

lithiumbatteries》，长江证券研究所相较传统液态电解质，固态电解质本身并不能提升能量密度，由于固态电解质的电化学窗口更宽（＞5V），可以兼容具有更高电势和更低还原电位的正负极材料，进而提升续航里程解决里程焦虑问题；另外通过简化结构和堆叠形式，材料也能够达到更高的质量能量密度和体积能量密度。安全维度来看，固态电池替换掉有机电解液，同时锂枝晶的问题得到缓解，电池发生安全问题的可能性大大降低。图：正极和负极材料的容量与电压关系 图：锂离子动力电池组份材料的热失控反应机理资料来源：冯旭宁《车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控》，长江证券研究所%%%%7分类：全固态无法一蹴而就，过渡态路线多线开花01图：固态电池体系的演变历程实际产业化应用过程中，固态电池演绎出多种过渡路线，其中根据液态电解质含量来看，锂电池状态可以划分为液态（＞25wt.%）、凝胶态（10

wt.%-25

wt.%

）、半固态（5wt.%-10wt.%）、准固态（1

wt.%

-5wt.%）、全固态（0wt.%

），应用难度依次增加。根据固态电解质材料属性来看，固态电池主要可以划分为聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质和卤化物电解质等技术路线。资料来源：OFweek

锂电，《Solid-state

Battery

Roadmap

2035+》，长江证券研究所图：基于锂含量的固态电解质分类及企离子电导率资料来源：《Challenges

inspeeding

up

solid-statebattery

development》（Jürgen

Janek，Nature

Energy，2023），长江证券研究所%%8产业化难题①：低离子电导率，限制快充发展01资料来源：《全固态电池的研究进展与挑战》周静颖等，中国科学基金，长江证券研究所锂离子电导率更高的硫化物固体电解质制备工艺严苛，加工环境简单的氧化物和聚合物固体电解质材料的离子电导率过低，无法满足实际应用需求。固态电池中，电极与电解质之间的界面接触有固液接触转变为固-固接触，由于固相无润湿性，容易形成更高的界面电阻；固体电解质中存在大量的晶界，不利于锂离子在正负极之间传输。图：全固态电池发展面临的核心科学问题 图：常见固态氧化物电解质的离子电导率对比（S/cm）资料来源：《Developing

practical

solid-state

rechargeable

Li-ionbatteries:

Concepts,

challenges,

andimprovement

strategies》

Teddy

Mageto

etl，长江证券研究所%%%%9产业化难题②：弱界面结合，限制循环寿命01资料来源：

《Challenges

in

speeding

up

solid-state

battery

development》（Jürgen

Janek，Nature

Energy，2023），长江证券研究所固-固接触对体积变化非常敏感，在循环过程中容易造成电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质之间的接触变差，造成应力堆积，导致电化学性能衰减，甚至出现裂缝造成容量迅速衰减，进而导致循环性能更差。选择体积变化更小的锂金属负极和包覆复合正极；增加制备过程中的压力，消除空隙、增强界面接触；通过原位凝固的方式，向固态电池注入液体，在封装完成之后通过光催化或热催化的形式让液体凝固，从而增强固态电解质与电极之间的界面接触。图：固-固界面结合问题是本质属性导致 图：通过材料与工艺维度实现界面工程与改性资料来源：

《固态电池界面优化策略的研究进展》赵永智等，长江证券研究所%%10产业化难题③：高成本问题，限制产业化应用01图：不同电解质价格对比（左）不同产能规模下的氧化物固态电池成本测算（右）固态电解质中用到部分稀有金属，原料价格较高，叠加其他高活性正负极材料尚未成熟，整体BOM成本显著高于液体锂离子电池，而且全固态生产工艺对生产工艺、成本、质量控制也提出了更为严苛的要求，整体成本也是显著高于液态电池。以氧化物固体电解质为例，对产能分别为1MWh和10GWh的条件下进行生产成本测算：量产电池的成本相比于未量产时的降低65倍，具有更理想的价格，可见规模化生产才能更大程度上拉低材料成本。资料来源：《全固态电池的研究进展与挑战》周静颖等，中国科学基金，《Prospects

on

production

technologies

and

manufacturing

cost

of

oxide-based

all-solid-statelithiumbatteries》Joscha

Schnell

etl.，长江证券研究所%%%%1102空间：半固态元年将至，全固态值得期待%%12产业链：全固态尚未成熟，半固态率先量产02表：液态电池、半固态电池、全固态电池对比半固态电池兼具性能与生产优势。作为一种过渡态方案，半固态电池的定义含糊，一般是指固液混合电解质，保留高分子隔膜；液态电解质的作用是规避纯固态的界面阻抗和离子电导率的弊端，固态电解质可以增强能量密度。混合方案中，液体电解质要么直接混合，要么通过聚合物形成凝胶态的电解质（常见于手机电池），固态电解质有三种混合形态（直接混合，正负极引入制备复合电极，涂敷在隔膜上）。主要生产工艺可以利用目前液态离子锂电池的生产技术工艺，只有20%工序不同，所以从经济性和产业化速度来说。产业化进展会更快。资料来源：许晓雄《全固态锂电池技术的研究现状与展望》，戴书琪等《全固态锂离子/锂电池的发展与展望》，李泓

等、许晓雄《固态锂电池研发愿景和策略》，Fraunhofer《Solid

State

Battery

Roadmap

2035+》，长江证券研究所电解质 溶剂+LiPF6+添加剂 聚合物/氧化物/硫化物/卤化物固体电解质+LiTFSI+添加剂隔膜有保留隔膜+涂覆固态氧化物材料无负极石墨硅基/锂金属硅基/锂金属正极三元/铁锂高镍高压/富锂锰基超高镍/镍锰酸锂/富锂锰基等集流体铝箔（正极）铜箔（负极）铝箔（正极）铜箔（负极）可以沿用；锂金属负极采用铜锂复合箔类型 液态电池 半固态电池 全固态电池固液混合体系（聚合物/氧化物固态电解质）+溶剂粘结剂正极主要采用油性粘结剂PVDF与溶剂NMP；负极主要采用水性粘结剂CMC+SBR正极主要采用油性粘结剂PVDF与溶剂NMP；负极主要采用水性粘结剂CMC+SBR硅基负极采用PAA，锂金属负极不需要粘结剂；湿法工艺中，硫化物电解质要求非极性溶剂体系，NMP将被替换，粘结剂PVDF将被取代；干法工艺带来PTFE需求增大封装方式卷绕/叠片+方形/圆柱/软包卷绕/叠片+方形/软包叠片+软包能量密度＜300

Wh/kg＞350

Wh/kg＞500

Wh/kg（理论）安全性有机溶剂易燃、易氧化，具有腐蚀性、无法抑制锂枝晶生长，从而导致电芯膨胀、热失控、热扩散等安全问题；损坏时易泄露与液态电池相比安全性更强固态电解质热稳定性更高、不易氧化分解、机械强度更高、可以更好的抑制锂枝晶生长，从而具有更高的安全性。%%%%13政策端：国内市场驱动为主，短期聚焦半固态技术02时间 发布主体 政策/规划 内容《节能与新能源汽车国家规划(2012-2020年)》2020年:电池模块比能量≥300Wh/kg,成本≤1.5元/Wh。《中国制造2025》2020年:电池能量密度达到300

Wh/kg;2025年:电池能量密度达到400

Wh/kg;2030年:电池能量密度达到500

Wh/kg。2012年6月

国务院2015年5月

国务院2015年11月

科技部“十三五”计划-新能源汽车重点研发专项(2016-2020)产业化锂离子电池能量密度>300

Wh/kg，成本<0.8元/Wh，电池系统能量密度>200

Wh/kg，循环寿命>1200次，成本≤1.2元/h;新型锂离子电池能量密度>400

Wh/kg，新体系电池能量密度>500

Wh/kg。2016年10月工信部指导,中国汽车工程学会牵头编制《节能与新能源汽车技术路线图》2020年:电池单体比能量350Wh/kg，系统250Wh/kg，寿命单体4000次/10年，系统3000次/10年，成本单体0.6元/Wh，系统1.0元/Wh;2025年:电池单体比能量400Wh/kg，系统280Wh/kg，寿命单体4500次/12年，系统3500次/12年，成本单体0.5元/h，系统0.9元/Wh;2030年:电池单体比能量500Wh/kg，系统350Wh/kg，寿命单体5000次/15年，系统4000次/15年，成本单体0.4元/h，系统0.8元/Wh。2017年4月工信部、国家发改委、工信部《汽车产业中长期发展规划》2020年:电池单体比能量>300

Wh/kg，力争实现350Wh/kg，系统比能量力争260Wh/kg、成本<1元/h;2025年:电池系统比能量>350

Wh/kg。2020年10月工信部指导,中国汽车工程学会牵头编制《节能与新能源汽车技术路线图2.0》能量型锂离子电池目标2025年:普及型:比能量>200Wh/kg，寿命>3000次/12年，成本<0.35元/Wh;商用型:比能量>200Wh/kg寿命>6000次/8年，成本<0.45元/h;高端型:比能量>350Wh/kg，寿命>1500次/12年，成本<0.50元/Wh;2030年:普及型:比能量>250Wh/kg，寿命>3000次/12年，成本<0.32元/Wh;商用型:比能量>225Wh/kg寿命>6000次/8年，成本<0.40元/Wh;高端型:比能量>400Wh/kg，寿命>1500次/12年，成本<0.45元/Wh;2035年:普及型:比能量>300Wh/kg，寿命>3000次/12年，成本<0.30元/Wh;商用型:比能量>250Wh/kg寿命>6000次/8年，成本<0.35元/Wh;高端型:比能量>500Wh/kg，寿命>1500次/12年，成本<0.40元/Wh。2020年11月国家发改委《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》实施电池技术突破行动，加快固态动力电池技术研发及产业化，首次将固态电池的研发上升到国家层面。2023年1月工信部、教育部、科技部、人民银行、银保监会、能源局《关于推动能源电子产业发展的指导意见》开发安全经济的新型储能电池，加强新型储能电池产业化技术攻关，推进先进储能技术及产品规模化应用;加快研发固态电池，加强固态电池标准体系研究。资料来源：政府官网，长江证券研究所%%14政策端：海外布局全固态电池，资金补贴大力推进国家日本时间 规划内容2007年 NEDO启动“下一代汽车用高性能蓄电系统技术开发”项目,2030年能量密度目标500Wh/kg,1000W/kg,1万日元/kWh,远期目标700Wh/kg,1000W/kg,5千日元/kWh2010年4月在日本经济产业省、新能源与产业技术开发机构(NEDO)和产业技术综合研究所(AIST)的支持下,成立LIBTEC研究中心,负责“下一代电池材料评估技术开发”项目,成员包括丰田、本田、日产、马自达、松下等35家企业2018年6月NEDO宣布未来5年内投资100亿日元,由丰田、本田、日产、松下等23家企业,以及日本理化学研究所等15家学术机构联合研发全固态锂电池,到2022年全面掌握相关技术2021年NEDO部署“电动汽车创新电池开发”项目(2021-2025年),计划投入166亿日元,开发超越锂电池的新型电池(包括氟化物电池、锌负极电池),增强电池和汽车行业的竞争力2022年5月NEDO宣布投入1510亿日元,用于资助包括高性能电池及材料研发主题和10个固态电池课题等18个课题,并着重开发700-800Wh/L高容量电池。2022年9月日本经济产业省发布《蓄电池产业战略》,目标在2030年实现全固态电池的正式商业化应用,确保卤代电池、锌负极电池等技术优势,并完善全固态电池量产制造体系韩国2018年11月LG化学、三星SD1、SK创新联合成立下一代1000亿韩元(9000万美元)电池基金，用于共同研发固态电池、锂金属电池和锂硫电池等下一代电池技术2021年7月公布《K-Battery

Development

strategy》，政府协助研发固态电池等新一代电池技术并提供税收优惠，投资设备和投资研发最高可享20及50的税收抵免，在2025年推动锂硕电池和2027年全固态电池的实际商业化应用。具体开发①全固态电池，选择重量轻的硫化物全固态电池，安全性高的氧化物系全固态电池，2025-2028年具备400Wh/kg的商用技术，2030年完成装车验证;②锂金属电池，2025-2028年具备400Wh/kg的商用技术，2030年完成装车验证欧洲2017年10月德国联邦教育和研究部出资320万欧元，发起为期三年的凝胶电解质和锂金属负板固态电池研究项目，由德国系统与创新研究所(fraunhofer)承担2018年11月德国政府投资10亿欧元支持固态电池技术研发与生产，并支持建立动力电池研发联盟，聚焦固态电池技术开发，瓦尔塔迈科、巴斯夫、福特德国、大众已加入该联盟2018年12月公布《电池2030+》，明确全固态高性能锤离子电池、金属锂空气电池、锂硫电池迭代路线，目标2030年电池实际性能与理论性能差距缩小至少1/2，耐用性和可靠性至少提升3倍2019年12月批准欧洲共同利益重大项目(IPCE)，欧盟七国共同出资32亿欧元，同时从私人投资商筹集50亿欧元，用于研发下一代创新、环保锂电池技术(包括电解液、固态电池等)2021年EUROBAT(欧洲汽车和工业电池制造商协会)发布《2030电池创新路线图》，提出锂电池迭代目标为更高能量密度和更高安全性，明确固态电池技术为研发方向。由100多名专家共同参与制定，预计硅基负极+高镍三元+硫化物电解质固态电池能量密度25-30年达275Wh/kg2022年5月德国系统与创新研究所发布《固态电池技术路线图2035+》，650Wh/L，35年达325Wh/kg，835Wh儿，锂金属负极+高镍三元正极+硫化物电解质固态电池30年能量密度达340Wh/Kg，770Wh/L，35年达410Wh/Kg，1150Wh/L2022-23年额外600-800万欧元用于解决固态电解质相关问题，并规划更多支持政策确保欧盟电池产业竞争力美国2016年7月发布Battery500计划，由美国西北太平洋国家实验室领街，联合大学和产业界共同攻关，参与者包括斯坦福大学、IBM、特斯拉等。计划5年投资5000万美元，目标电芯能量密度500Wh/kg、循环寿命1000次，pack成本150美元/KWh，最后过渡至锂金属电池或锂硫电池2019年8月能源部宣布资助通用汽车910万美元，其中200万美元明确用于固态电池界面问题及硫化物全固态电池的研究2021年1月能源部宣布资助800万美元用于聚合物电解质制造工艺研究项目，目标聚合物电解质成本降低15，获超大容量车用固态电池第三方生产资质2021年6月国防部先进计划研究局宣布启动MINT计划支持固态电池研发，包括开展固-固界面电荷转移相关研究2021年6月能源部、国防部、商务部、国务院共建的联邦先进申池联盟(FCAB)发布《锂中池2021-2030年国家蓝图》，目标2025年电芯成本60美元/KWh，2030年能量密度50Whkg，pac成本进一步降低50，实现无钴无镍的固态电池、锂金属电池规模量产2021年10月能源部宣布资助2.09亿美元支持固态电池及快充等先进动力电池的技术研究2023年1月能源部宣布向多个大学、企业资助4200万美元用于包括固态电池的的新一代电池技术研究资料来源：政府官网，长江证券研究所02%%%%15车企布局：海外车企布局领先，绑定电池厂研发02地区车企技术路线电池类型供应链 进展日产硫化物全固态电池自产+松下 2022年建设叠层软包全固态电池电芯时点生产设施，2024年建造固体电池试点工厂，2028年推出搭载全固态电池的电动车型日韩本田丰田硫化物硫化物全固态电池全固态电池松下+SES

2018年与丰田、日产、松下合作研发固态电池，获得1400万美元的资金支持，计划2024年建设全固态电池示范生产线自产+松下

2019年与松下设立合资公司，致力于开发和量产固态电池 最早到2027年，该公司就将向市场投放搭载固态电池的电动汽车现代聚合物全固态电池FactorialEnergy+SES投资Factorial

Energy，计划2025年之前试生产配备固态电池的电动车，2030年左右实现全面量产装车欧美大众氧化物半固态/全固态QuantumScape投资QS公司，建立固态电池生产线，计划2024年推出搭载QS固态电池的电动车奔驰聚合物/氧化物半固态/全固态辉能科技+Factorial

Energy投资辉能科技研发固态电池，计划2025年之前将固态电池技术整合到多款电动车中宝马硫化物全固态电池自产+Solid

Power

自建研发电芯研发技术，计划2026年前实现固态电池引入到生产中 投资Solid

Power

并签署合作协议，2022年测试100Ah固态电芯，计划2026年引入固态电池技术Stellantis聚合物全固态电池Factorial

Energy投资Factorial

Energy，计划2026年之前引入固态电池技术福特硫化物全固态电池Solid

Power投资Solid

Power并签署合作协议，2022年开始实际搭载并测试固态电池通用硫化物全固态电池SES

投资Soelect开发固态电池技术

投资锂金属电池公司SES，签订全球首个车用锂金属样品开发合作项目国内比亚迪氧化物/硫化物全固态电池自产2016年至今进行多项专利布局蔚来氧化物半固态电池辉能科技+卫蓝新能源

2019年与辉能科技签署合作框架协议

2021年发布首款新车产品ET7，使用150kWh固态电池，能量密度高达360Wh/kg东风汽车氧化物半固态电池自产+赣锋锂业2018年成立固态电池项目组，2019年7月完成首代固态电池技术研发，搭载政策续航里程超过1000公里，预计2024年上半年实现量产搭载赛力斯氧化物半固态电池赣锋锂电搭载赣锋锂电三元固液混合锂离子电池的纯电动SUV赛力斯-SERES-5于2023年上市智己氧化物半固态电池清陶新能源2024年智己L6搭载“光年”固态电池，容量高达133kWh，电量达到磷酸铁锂的160以上，能够实现超过1000公里的CLTC续航里程，采用自研的纳米尺度固态电解质包覆超高镍材料和新一代高比能复合硅碳材料，Max光年版预售价不超过33万元。全固态电池自产官宣已完成研发30Ah大容量全固态电芯，并将率先用于昊铂车型，时间节点为2026年。该电池采用100固态电解质，具备超高能量密度、超强本征安全（主要指单体安全）、超宽使用温域（-40-100℃）等特点，能量密度达到400Wh/kg

以上，轻松实现超1000公里续航。广汽 氧化物资料来源：各公司官网，长江证券研究所%%16厂商布局：海外主打全固态路线，规模放量可期02地区 公司 技术路线 电池类型 进展日本与丰田等合作成立合资企业Prime

Planet

Energy

&

Solutions

开发固态电池；松下控股计划在2025-2029年间量产一种小型全固态电池2023年开发出容量为5000mAh的全固态电池——AS-LiB松下 硫化物 全固态电池日立造船 硫化物 全固态电池村田 氧化物 全固态电池2022年上半年实现小批量量产，目标越长10万块电池，2023年，野州事业所小批量量产，郡山事业所量产韩国LGES硫化物/聚合物全固态/半固态2026年之前实现聚合物半固态电池的商业化，28年完成硫化物固态电池开发，30年实现硫化物全固态电池量产三星SDI硫化物全固态电池2022年开始建造固态电池实验生产线——S-line，2023年底前完成所有固态电池的实验生产线并开始原型生产SKI硫化物全固态电池计划在25年之前推出全固态电池，并于2030年之前推出锂金属负极电池美国QuantumSca

pe氧化物半固态电池宣布向整车制造商(OEM)交付了Alpha-2原型样品，达成年初预设目标，。此前，PowerCo发布公告称，QuantumScape提供的固态电池样品通过了德国大众公司的

50

万公里耐久性测试，意味着，其电池的寿命达到了

1,000

次的循环水平。Solid

Power硫化物全固态电池2022年完成Pre-A样开发，2023年完成A样开发，2024年完成B样开发，2024年完成C样开发，2025年完成D样开发进入SOP阶段。2023年11月，SolidPower已经向宝马公司交付了第一批A-1电动汽车电池，并透露宝马方面演示车项目的交付已步入正轨，这意味着公司的固态电池正式进入了装车验证阶段。SES锂金属混合态电池2023年12月宣布与一家车企正式签署锂金属电池B样品协议，在签署协议后，通常在1-2年内完成电池B样品送样。FactorialEnergy聚合物半固态电池2023年10月宣布其在波士顿郊区的固态电池制造工厂正式开设运营工厂，投资5000万美元，最高年产能200MWh，预计会成为美国最大的固态电池制造工厂。公司将与奔驰于22年内测试原型车，27年内实现小批量量产，Stellantis

100Ah电池有望26年实现商业化量产中国台湾辉能科技氧化物半固态电池2024年2月宣布全球首条“固态电池”生产线正式在桃园量产，初期产能0.5GWh，最大产能可达2GWh。目前选用811正极+硅氧负极半固态路线(3.wt)，能量密度超270Wh/kg

，未来向全固态+锂金属迭代。绑定奔驰团队进行深度合作，桃园工厂产能40GWh，23年底规划52亿欧元投资48GWh固态电池产线，24年开建，26年底开始量产资料来源：各公司官网，长江证券研究所%%%%17厂商布局：国内半固态首先落地，已然开启装车02地区 公司 技术路线 电池类型 进展宁德时代 凝胶态/硫化物

半固体/全固态

2023年4月19日发布凝聚态电池，能量密度500Wh/kg，预计23年实现量产能力；2016年就正式宣布在硫化物固态电池上的研发路径。亿纬锂能聚合物/卤化物半固态电池公司的半固态电池为固液混合的半固态体系，基于50Ah的软包电池，可实现500Wh/Kg的能量密度，循环寿命超过1000次；公司的固态电池为基于卤化物电解质制备的全固态薄膜软包电池，可实现在弯折条件下正常充放电，也可在高镍体系实现150℃稳定放电能力。2022年5月28日发布了360Wh/kg的三元半固态电池，预计2023年实现量产。单体能量密度达360Wh/kg，配套车型的电池包电量达国轩高科氧化物半固态电池 160KWh，续航里程超过1000km。此外，400Wh/kg能量密度电池在公司实验室已有原型样品。在2025年后生产出能量密度超过800Wh/L、超过400Wh/kg、循环800次的全固态电池。孚能科技-半固态电池 3月初孚能科技与一汽解放签约将半固态电池导入商用车产品赣锋锂电氧化物建成年产2GWh固态电池产能，并正在进行产能爬坡，江西新余高新技术产业开发区投资建设年产5GWh新型锂电池项目，并在重庆两半固态电池 江新区建设年产10GWh的新型锂电池科技产业园及先进电池研究院项目；首批搭载赣锋锂电固态电池的东风E70电动车已于2022年1月正式完成交付国内清陶能源氧化物已建成国内首条1GWh固态锂电池生产线，总投资达到10GWh；成都基地投资100亿建设15GWh半固态电池，首条产线1GWh。半固态电池 2023年5月与上汽签署协议，推动2025年事项固态电池技术10万辆级的量产落地；2024年上车智己L6，续航超过1000公里卫蓝新能源氧化物卫蓝新能源已拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博四大基地，规划产能超过100GWh。其中，湖州基地第一颗固态动力电半固态电池 芯于2022年11月下线，2022年淄博建设100GWh，一期20GWh，2023年6月正式向蔚来交付360Wh/kg锂电池半固态产品；2023年7月湖州二期项目总投资109亿元，年产20GWh，一期项目已达产恩力动力硫化物半固态/全固态

2021年第一代半固态产品中试完成，能量密度超过520Wh/kg，2022年半固态电池进入中试，新能源车企进入A样阶段，全固态电池研发中，2024年完成GWh级产线，预计2030年前陆续建设200+GWh的产能高乐股份氧化物半固态电池 2023年4月宣布在义乌建设2GWh纳米固态电池项目，投资20亿元，2024年试产德尔股份氧化物全固态电池 2022年完成样件，进行客户端测试，2023年推进整体的研发布局太蓝新能源氧化物准固体电池 2023年完成Pre-B轮融资，第二代固态电池的电解质含量降低至5以内，重庆二期工厂与23年12月开工投产，安徽淮南10GWh产业园区正在建设中金龙羽氧化物半固态电池 2022年建立固态电池研发中心，中试和小试产品已经出货资料来源：各公司官网，长江证券研究所%%18Roadmap：半固态装车起量，全固态尚需等待02资料来源：Solid-State

Battery

，长江证券研究所%%%%19空间

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远期：低空适配弹性最大，远期应用场景广阔02资料来源：长江证券研究所中短期（2025-2030）低空飞行器固态电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车渗透快远期2050年储能消费动力汽车、两轮车、船舶飞机、无人机、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车/商用车能量密度/安全性要求一般深海作业高压环境性能优势渗透慢储能/消费循环不满足%%20空间

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高端乘用车：预计25、30年装机16、157GWh02国内测算单位2022A2023A2024E2025E2030E全球总量口径万辆9991,3281,6182,0683,727同比62.032.921.827.812.5国内国内零售量万辆2,1002,2192,2852,3542,729同比8.15.63.03.03.0合计598.78796.211025.441286.411866.52新能源车销量5万以下81.1320.5742.8545.9073.685-15万229.92396.87484.49606.13818.6515-20万90.3485.04117.24127.11141.9020-30万143.20200.13252.30338.96545.7730万以上54.2093.59128.55168.30286.53半固态渗透率15-20万0.5020-30万1.003.0030万以上0.510.571.803.0010.00全固态渗透率30万以上1.0新能源车-渗透率0.00.10.20.72.5半固态渗透率0.201.50全固态渗透率0.10半固态单车带电量kWh150150155160200全固态单车带电量kWh200半固态电池装机GWh0.4130.8003.58713.50291.470全固态电池装机GWh5.731新能源车销量万辆400.6532.2592.7781.61860.6海外半固态单车带电量kWh150150155160200全固态单车带电量kWh200200半固态电池装机GWh2.555.8全固态电池装机GWh9.5半固态GWh0.40.83.616.0147.3渗透率0.10.10.51.56.5全球全固态GWh0.00.00.00.023.6渗透率0.00.00.00.00.4固态电池GWh0.40.83.616.0156.7渗透率0.10.10.51.56.9资料来源：Marklines，乘联会，长江证券研究所%%%%21空间

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低空飞行器：已开启商业化，固态电池最佳场景02表：低空飞行器半固态、固态渗透率表：国内电动飞行器相关企业进展资料来源：企业官方新闻，长江证券研究所低空飞行器eVTOL已进入商业化落地阶段，远期空间巨大，终端厂商中亿航智能、峰飞航空、小鹏进展较快，电池厂商宁德时代、力神均宣布有400Wh/kg以上能量密度的半固态方案，往后看飞行器对能量密度和安全性要求非常高，且对成本相对不敏感，是固态电池最佳应用场景。环节 品牌 进展及规划亿航智能2023年，EH216-S获得型号合格证（TC）、单机适航证AC，24年4月7日获得生产许可证（PC），首例三证齐全。峰飞航空 盛世龙取得型号合格证，已签署100架采购订单eVTOL

小鹏汽车 “陆地航母”预计2024Q4开始接受预定，2025Q4开始交付终端

吉利集团 沃飞长空AE200进入适航审定广汽集团GOVE实现首飞，计划2025年启动飞行汽车示范运行工作，2027年在粤港澳大湾区建立空中交通网络大容量宁德时代电池

凝聚态电池能量密度达到500Wh/kg，已规划低空试验力神电池 完成402Wh/kg半固态电池开发国轩高科 2023年与亿航智能达成合作eVTOL大类 数据类型 2024E

2025E

2030E

2040E国内eVTOL销量（辆）

200

1000

50000

500000带电量（kWh) 100

110

200

200国内锂电池需求量（GWh）

0.02

0.11

10

100全球eVTOL销量（万辆）

500

2500

125000

1250000带电量（kWh) 100

110

200

200全球锂电池需求量（GWh）

0.05

0.275

25

250半固态渗透率 10

20

20全固态渗透率 0

0

60

100半固态需求量（GWh） 0.01

0.06

5.00全固态需求量（GWh） 0.00

0.00

15.00

250.00资料来源：长江证券研究所%%2203产业链：多方齐头并进，关注弹性增量%%%%23正极材料：现有体系延用，高电压材料新增量03表：现有主流正极体系及富锂锰基正极对比情况现有正极材料体系在固态电池中可以延用：固态电池可以兼容现有正极体系，包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元正极材料。高电压正极材料为新增量：液态电池中电解液在电压超过4V时会发生，所以电压高的富锂锰基材料受到限制，固态电池中电解液电化学窗口变宽，富锂锰基材料进而拥有应用场景。富锂锰基由层状Li2MnO3与层状LiMO2（M=Ni，Co，Mn或任意组合）按不同比例形成的固溶体，理论克容量可达320mAh/g，电压平台3.7V-4.6V，克容量和电压平台均提高，为固态电池理想正极材料。资料来源：长江证券研究所正极材料 实际比容量（mAh/g） 电压范围（V） 循环寿命（次） 热稳定性 材料成本 优势 缺点钴酸锂135-1903.0-4.6500-1000较差高振实密度大，体积能量密度高，电压高成本高，循环新能稍差三元材料155-2202.8-4.5800-2000较差中能量密度高成本高，安全性存在担忧，循环性能稍差磷酸铁锂130-1403.2-3.73000-12000好低成本低，安全性能好，循环性能好能量密度低，低温新能差，倍率性能稍差富锂锰基>2502.0-4.81000-6000较差低能量密度高，电压平台高，成本低首效低，倍率性能稍差%%24负极材料：石墨延用，硅碳加速，锂金属加快研发03表：现有主流负极体系及锂金属负极对比情况负极材料目前主要为石墨及硅基，短期来看石墨负极仍将是主流，而硅碳负极此前因为膨胀性问题终端应用进展缓慢，在固态电池里面天然的结构设计能够缓解硅碳负极膨胀性问题。锂金属负极在液态电池中因为会生成锂枝晶刺破隔膜，液态电池使用难度极大，固态电池中锂金属负极应用成为可能，其高能量密度及低电位使其成为未来最理想的负极材料。负极材料实际比容量（mAh/g）电压范围（V）循环寿命（次）首次效率膨胀性天然石墨340-3700.1-0.2>100093<12人造石墨310-3600.1-0.2>150094-96<12硅碳负极400-8000.3-0.5500-60088-90>300硅氧负极450-5500.3-0.5>100080-85>100锂金属负极资料来源：长江证券研究所3860-3.0490-95>300%%%%25固态电解质：目前技术路线未定，各有优劣03资料来源：《Solid-stateBattery

Roadmap

2035+》，《高性能硫化物基全固态锂电池设计：从实验室到实用化》（刘元凯等，物理化学学报,2023,

39(8):

2301027），长江证券研究所固体电解质 氧化物 聚合物 硫化物 卤化物定义含有锂和氧的化合物，以及其他组分，如

液体和固体之间的过渡态，主要是聚合物基

以锂和硫为主要成分，可由磷、硅、锗或卤磷、钛、铝、镧、锗、锌或锆 体+锂盐+添加剂 化物等补充含有卤原子，F、Cl、Br、I、At材料玻璃相（LiPOH）、NASICON型（LATP）、石榴石结构（LLZO）、钙钛矿结构（LLTO）等聚合物基体（PEO）+锂盐（LiTFSI）+添加熔融盐、共聚物等）亚硫化物类（LPS）、LGPS类（东工大路剂（纳米颗粒-锂镧锆钛氧、氧化石墨烯等、

线）、Thio-LISICONs（β-Li3PS4）、银石

Li3MX6（M代表Sc,

Y,

In或稀土金属;

X代类（Argyrodites，硫银锗矿等，三井金属和

表卤素）通式的三元卤化物材料高能时代的路线）工艺硬且脆，不适用于卷绕加工，需要高温烧结或者和聚合物复合，不然无法致密结合基本兼容现有锂电池生产设备及工艺，具备

需要在干燥的气氛中制造（吸湿容易产生硫规模化生产优势 化氢）室温压实，结构稳定性比较优秀成本相对适中不使用稀有金属，材料成本相对较低必须加入稀土元素（如Y、Er、Sc或In），LGPS类含锗，价格高昂。其他子类成本适中成本相对较高界面质硬，界面相容性差，可有效抑制锂枝晶生长，但体积变化无法补偿界面相容性较好，抑制锂枝晶生长能力有限质地柔软（冷压或者高压作用即可制备），界面相容性较好（杨氏模量低）界面稳定性安全性具有良好的机械稳定性和化学稳定性，对温度同样不敏感，可以在较宽的温度范围内工作较差，200℃以上有燃烧可能与氧气和水反应，生成硫化氢水分敏感，与锂金属反应离子电导率较高，但质地较硬，内阻较大室温电导率低，需要加热高（锂硫相互作用弱），接近甚至超过液态电解液离子电导率足够高电化学窗口~6V，兼容电极材料体系，对锂金属稳定较窄，难以运用高电位的正极材料~5V，低电位下易还原，高电位下易氧化电化学窗口范围较大%%26聚合物：最早商业化，性能提升有限03表：聚合物固态电解质类型及对应性能和技术路线聚合物固态电解质因其质轻安全、结构可设计以及优异的机械性能和加工性能，成为固态电池的潜在材料，逐渐成为研究的重点。我们可以将其看做高分子和锂盐络合组成，近似看作是将盐直接溶于聚合物中形成的固态-溶液体系。其中PEO和LiTFSI分别依靠高溶解度、高温下高离子电导率和良好的分散能力与稳定性收到产业的青睐。不过高结晶度、室温离子电导率低等缺陷也限制其进一步商业化。类型代表材料优势 劣势 进展生产工艺聚醚类（PEO）较高的介电常数（ε

=

8）；Li+溶解/解离能力

室温离子电导率低；电化学窗口窄；机械强

共混；共聚；交联网络；塑化剂；强；便于加工 度低；可燃性 无机填料聚合物基体UV固化法，原位聚合法等。常见的有溶液浇铸法和相转化法。相转化法是将最初均匀的聚合物溶液以一种可控的方式转变为固态，具体分为四种：热诱导相分离；溶剂的可控蒸发；水气相的沉淀；浸没沉淀。此方法会产生大量有机废

水，不够环保也限制了其实际应用。稳定性和热稳定性方面具有显著优势。PPC高介电常数；较高的电化学稳定窗口 和锂金属的兼容性差，容易解聚；成膜性差

共聚；交联网络；“刚柔并济”策略

常见的有溶液浇铸法和相转化法。近年来研究者开发了更为高效、绿PAN较高的介电常数（ε

=

36.6）；热稳定性好；对电解液吸收能力强室温离子电导率低；成膜性差；钝化锂金属共聚；高锂盐策略；塑化剂；无机

色的制备工艺，如静电纺丝法，填料PDMS结构多样性；高的化学稳定性和热稳定性；离子绝缘的骨架；对离子化合物溶解度低共聚；接枝；交联；共混PVDF较高的介电常数（ε

=

8.4）；热稳定性高；电化学稳定性高；力学性能较强室温离子电导率低高锂盐策略；无机填料PMMA

和锂金属的兼容性好

室温离子电导率低

塑化剂；无机填料锂盐无机类LiTFSI，LiBF4，LiPF6，LiClO4，LiAsF6有机类LiN(CF3SO2)2，CH3SO3Li，LiN(SO2C2F5)2，LiC2F5SO3添加剂 纳米颗粒（Al2O3,

SiO2,

TiO2,

ZrO2）、活性填料（γ-LiAlO2,

Li3N,

LiAlO2）、离子液体（PyrxTFSI）资料来源：谷琪,刘夏夏,周鑫宇,等.用于锂金属电池的聚合物固态电解质的研究进展[J/OL].化学学报,，长江证券研究所%%%%27氧化物：兼具电导率和稳定性，LLZO受青睐03表：氧化物固态电解质类型及对应性能和技术路线氧化物离子电导率介于硫化物和聚合物之间，表现出良好的机械稳定性和化学稳定性，另外宽化学反应窗口意味着可以和锂金属负极匹配，兼容性较好，另外制备难度适中，进一步加快应用进展。但是作为陶瓷相，脆性大，不适合传统的辊压工艺，无法致密结合，进一步导致界面接触问题，在循环过程中体积变化可能会导致裂纹。具体来看，锂镧锆氧作为石榴型固体电解质，依靠锂金属稳定性和不错的电导率，具备更为广泛的应用前景。资料来源：姚忠冉,

孙强,

顾骁勇,

邹晔,

李吉,

何祺.

锂离子电池氧化物固态电解质研究进展[J].

新能源进展,

2023,11(1):

76-84，长江证券研究所类型 代表材料 离子电导率 电化学窗口 优势 劣势 生产工艺玻璃相 LiPOH 1×10-6

S/cm ~6V 化学稳定、机械稳定、发展历史长离子电导率不低，不能太厚，只能用于微型电池领域氧化物脆性高，适合超快高温烧结工艺