01 產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
02 固態(tài)電池概念
現(xiàn)在常見(jiàn)的液態(tài)鋰電池,其實(shí)已經(jīng)差不多把原有材料能榨的潛力都榨干了,發(fā)展到了瓶頸:
如果把液體電解質(zhì)換成固態(tài)的,就好像給電池裝上了“能量升級(jí)引擎”。它不僅能讓電池用上更大容量的正負(fù)極材料,還像給電池加了一層“智能安全防護(hù)網(wǎng)”,把液態(tài)電池里那些容易出問(wèn)題的安全隱患直接解決掉。
這種材料的升級(jí),其實(shí)就是拿到打造下一代電池的“鑰匙”:能量更高、更安全、壽命更長(zhǎng)。固態(tài)電解質(zhì)像是搭了個(gè)新平臺(tái),讓正負(fù)極材料突破原本液態(tài)條件下的限制;而界面更穩(wěn)定,也相當(dāng)于把潛在的“安全引信”拆除了。這樣電池在釋放能量和保證安全之間,終于能找到一個(gè)理想的平衡點(diǎn),這也是未來(lái)電池技術(shù)突圍的關(guān)鍵。
從成本角度看,固態(tài)電解質(zhì)有幾條路線(xiàn),各有特點(diǎn):硫化物像“性能貴族”,原料貴、成本高,但它的導(dǎo)電率和能量密度都很強(qiáng),想追求極致性能就得付出這個(gè)代價(jià)。聚合物復(fù)合電解質(zhì)就像在做納米級(jí)工藝品,分子設(shè)計(jì)和加工都很精細(xì),但越精細(xì)越貴,所以制造成本被拉高。氧化物比較均衡,材料成本和工藝難度都處在中間位置,性能和經(jīng)濟(jì)性都兼顧,因此現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化里更受青睞。
03 上游產(chǎn)業(yè)鏈--固態(tài)電解質(zhì)及原材料
固態(tài)電解質(zhì)和它的原材料,就像是固態(tài)電池的“心臟”,能不能匹配更高能量的正負(fù)極材料,決定了這項(xiàng)技術(shù)能走多快、多遠(yuǎn)。
現(xiàn)在有幾條技術(shù)路線(xiàn)在并行,每種都有優(yōu)缺點(diǎn):離子傳導(dǎo)、機(jī)械強(qiáng)度、成本、界面配合度、化學(xué)穩(wěn)定性等等,都不一樣。
短期來(lái)看,氧化物更容易規(guī)?;?;但從中長(zhǎng)期看,鹵化物和硫化物更有潛力。
04 上游產(chǎn)業(yè)鏈——固態(tài)電池設(shè)備
固態(tài)電池在制造上和液態(tài)電池有一些相似點(diǎn),但在成膜、電極和封裝這些環(huán)節(jié)更復(fù)雜。
要走向量產(chǎn),光有材料還不夠,設(shè)備是關(guān)鍵橋梁。因?yàn)椴牧咸匦圆煌?,電極制備、電解質(zhì)成型、封裝等環(huán)節(jié)都需要重新設(shè)計(jì),其中電解質(zhì)膜的精度和效率決定了商業(yè)化能不能跑通:
新趨勢(shì)——等靜壓設(shè)備
固態(tài)電池的等靜壓工藝,通過(guò)多向均勻加壓,把電芯壓得更致密,解決界面空隙問(wèn)題,提高離子傳導(dǎo)和循環(huán)穩(wěn)定性。
相比傳統(tǒng)單軸壓制,它能避免材料破裂和層間滑移,讓結(jié)構(gòu)更穩(wěn)、更高效。溫等靜壓可實(shí)現(xiàn) 95% 以上致密度,適應(yīng)不同尺寸電芯,無(wú)需換模具就能一致化壓制。
寧德在固態(tài)電池上研發(fā)和產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)同步推進(jìn),政策支持助力落地。公司采用“硫化物+鹵化物復(fù)合電解質(zhì)”雙路線(xiàn),實(shí)驗(yàn)室硫化物樣品能量密度已達(dá) 500Wh/kg。2025 年中試 20Ah 產(chǎn)線(xiàn)預(yù)計(jì)年底貫通,目標(biāo)良率 65%,2027 年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)小批量上車(chē)。
寧德在等靜壓工藝上專(zhuān)利布局完善,國(guó)產(chǎn)設(shè)備配套導(dǎo)入,截至 2025 年 8 月已公開(kāi) 10 件相關(guān)專(zhuān)利,覆蓋設(shè)備結(jié)構(gòu)、自動(dòng)化、參數(shù)控制和安全設(shè)計(jì),技術(shù)高度自主可控。
05 上游產(chǎn)業(yè)鏈--新型正極材料
固態(tài)電池的正極方向就是要更高比能和更高能量密度。跟液態(tài)電池比,正極材料差別不大,關(guān)鍵在于能不能和固態(tài)電解質(zhì)配合好。就像精密儀器里的齒輪,只有咬合得準(zhǔn),系統(tǒng)才能順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。固態(tài)電解質(zhì)能承受更高電壓,相當(dāng)于給正極材料搭了個(gè)“高壓安全區(qū)”,讓它能在更高電壓下穩(wěn)定工作,從而把能量裝得更密。
現(xiàn)在研究的正極路線(xiàn)主要有高鎳三元、鎳錳酸鋰和富鋰錳基。富鋰錳基算是理想選擇:電壓高、容量大、成本低,但它的問(wèn)題是效率不高、容量和電壓衰減快、倍率性能差,需要通過(guò)摻雜、包覆、表面處理等辦法改進(jìn):
富鋰錳基正極材料兼具高容量和低成本,有望成為下一代鋰電池的主力正極。它放電容量超過(guò) 250mAh/g,電壓高于 4.8V,同時(shí)安全性好、價(jià)格低,是很有潛力的新型材料。
06 上游產(chǎn)業(yè)鏈--新型負(fù)極材料
負(fù)極材料的發(fā)展有一條很清晰的路:先是石墨,再到硅碳、硅氧,最后走向金屬鋰。
如果用金屬鋰做負(fù)極,電池能量密度能提升40-50%,性能會(huì)有明顯飛躍。
現(xiàn)在固態(tài)電池的負(fù)極路線(xiàn)主要有三類(lèi):碳系、硅基和金屬鋰。其中金屬鋰容量大、電位低、重量輕,被認(rèn)為是最終目標(biāo)。
07 中游產(chǎn)業(yè)鏈
2026-2028 年是全固態(tài)電池量產(chǎn)的關(guān)鍵階段,硫化物路線(xiàn)有望最早量產(chǎn),但各路線(xiàn)都要解決界面和工藝問(wèn)題。到 2029 年后,隨著成本下降,行業(yè)進(jìn)入成熟期,性?xún)r(jià)比將成為主導(dǎo),氧化物和聚合物可能逐步替代成本更高的硫化物。預(yù)計(jì)到 2030 年,全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超千億元,帶動(dòng)整體突破 1800 億元。
行業(yè)格局
從全球格局看,中國(guó)企業(yè)參與最多,涵蓋電池廠和車(chē)企;日本技術(shù)實(shí)力強(qiáng),美國(guó)以初創(chuàng)企業(yè)為主,歐洲多與美企合作,韓國(guó)參與度相對(duì)較低:
國(guó)內(nèi)來(lái)看,寧德時(shí)代、比亞迪占據(jù)約 60% 產(chǎn)能,專(zhuān)注氧化物和硫化物路線(xiàn),定位高端車(chē);衛(wèi)藍(lán)、清陶等第二梯隊(duì)聚焦半固態(tài)電池,面向消費(fèi)電子和特種領(lǐng)域。
目前固態(tài)電池正處在“產(chǎn)業(yè)化競(jìng)速”階段。2024 年智己 L6 首次搭載準(zhǔn) 900V 快充固態(tài)電池,率先落地應(yīng)用。隨后廣汽、吉利、一汽、上汽等車(chē)企,以及鵬輝、中航、億緯、寧德、國(guó)軒等電池廠商紛紛加碼,加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)。整體上,聚合物、氧化物、硫化物三條路線(xiàn)并行,隨著工藝和成本逐步優(yōu)化,未來(lái)產(chǎn)業(yè)化路徑將越來(lái)越清晰:
08 下游產(chǎn)業(yè)鏈
應(yīng)用舉例-低空經(jīng)濟(jì)
以 eVTOL 載人飛行器為例,對(duì)電池的能量密度和功率密度要求很高,同時(shí)電池成本占比大,所以性?xún)r(jià)比也很關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)看,2021 到 2023 年,我國(guó) eVTOL 產(chǎn)業(yè)從 3.2 億元增長(zhǎng)到 9.8 億元,就像坐高速電梯三級(jí)跳。按發(fā)展趨勢(shì),2024 年產(chǎn)業(yè)迎來(lái)商業(yè)化爆發(fā),規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 32 億元,2026 年進(jìn)一步擴(kuò)大到 95 億元。近 97% 的復(fù)合增長(zhǎng)率,讓行業(yè)像飛行器一樣沿陡峭上升通道快速擴(kuò)張。
應(yīng)用舉例-機(jī)器人
機(jī)器人電池要容量大、體積小、重量輕,還要充電快。
容量方面,要保證續(xù)航至少 2 小時(shí)以上,服務(wù)型機(jī)器人對(duì)續(xù)航要求更高。
重量方面要盡量輕,人形機(jī)器人可以稍微重一些。
充電方面,需要支持 3C 以上快充,1-3 小時(shí)就能充滿(mǎn)。
09 核心公司介紹(舉例)
09-1清陶能源和上汽緊密合作
清陶能源自 2016 年成立以來(lái)發(fā)展迅速,在多地布局研發(fā)生產(chǎn)基地,并獲上汽、北汽、廣汽投資,上汽成為第一大股東,公司估值超 200 億。
2024 年 5 月,智己 L6 搭載清陶第一代半固態(tài)電池上市。這款電池采用聚合物-氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),保留少量液態(tài)電解質(zhì),延續(xù)成熟工藝,同時(shí)提升安全性和能量密度。正極包覆高鎳三元材料,負(fù)極為復(fù)合硅碳,封裝方形鋁殼兼顧安全和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
上汽和清陶合作推進(jìn)全固態(tài)產(chǎn)業(yè)化:2025 年貫通產(chǎn)線(xiàn),2026 年量產(chǎn)和樣車(chē)測(cè)試,2027 年實(shí)現(xiàn)規(guī)?;b車(chē)。合資公司上汽清陶將建設(shè)首條全固態(tài)量產(chǎn)線(xiàn),一期產(chǎn)能 0.5GWh,為量產(chǎn)鋪路。
09-2衛(wèi)藍(lán)新能源在動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池兩條賽道同時(shí)發(fā)力
衛(wèi)藍(lán)新能源專(zhuān)注氧化物路線(xiàn),2016 年由院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立,業(yè)務(wù)覆蓋新能源車(chē)、儲(chǔ)能和低空動(dòng)力三大領(lǐng)域。
在新能源車(chē)方面,公司 360Wh/kg 高能量密度電芯像“動(dòng)力心臟”,單次續(xù)航超 1000km,2023 年底已量產(chǎn)并交付蔚來(lái),多家頭部車(chē)企已下訂單。儲(chǔ)能方面,280Ah 高安全電芯像“防護(hù)盾”,批量供貨三峽、國(guó)電投等大型項(xiàng)目。低空動(dòng)力方面,320Wh/kg 高能量密度電芯為無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等提供輕量化動(dòng)力解決方案。
三大板塊像三輪驅(qū)動(dòng),依托氧化物材料特性,在動(dòng)力和儲(chǔ)能賽道同步推進(jìn),展示技術(shù)轉(zhuǎn)化能力。
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