固态电解质三大主流技术路线的产业进展和市场模式

与液态锂离子电池相比，固态电池在材料端的核心变量是固态电解质，其研发进展和供应状况备受关注。以上介绍了固态电池产业链模式的全景分析。本文重点梳理了固态电解质三大主流技术路线的产业进展和市场模式，供您学习和参考。固态电池产业链图：资料来源：公开资料、国联证券、银行调查

固态电解质是固态电池的关键组成部分，其核心功能是为锂离子在正负极之间的传输提供通道，以提高电池的安全性能。与液体电解质相比，固体电解质中离子之间的相互作用更强，导致离子迁移所需的能量壁垒显著增加，高达液体电解质的十倍，从而影响离子电导率的性能。固态电解质具有离子导率高、电化学窗口宽、锂离子传输效率优异等特点，满足固态电池对高性能的严格要求。在关键材料的研发中，一些企业已经成功开发出固态电解质，并处于不同的工业化阶段。部分厂家已完成中试并送样给客户，少数厂家已实现小批量供货。虽然目前固态电解质的整体产业规模相对较小，但已初步具备规模化发展的基础。固态电解质三大技术路线

固态电池的技术多样性主要体现在不同类型的固态电解质上。目前，该行业主要关注三条技术路线：聚合物、氧化物和硫化物电解质。总体而言，氧化物固态电池的研发在当前阶段相对领先，成本相对较低；硫化物路线被认为是未来最具发展潜力的，成本相对较高；聚合物路线的性能相对有限。氧化物电解质

氧化物电解质能承受高电压，稳定性突出，综合性能优异。离子电导率高，热稳定性好，高压窗口超过5V，更适合高压正极材料系统。从成本上看，氧化物电解质的成本明显低于硫化物电解质。适中的成本使其更适合大规模生产和应用，因此也吸引了许多新进入者和国内企业选择这条路线。目前国内主流路线以氧化物为主，率先大规模应用于半固态电池。领先企业主要有天目先导、蓝固新能源、清陶能源、卫兰新能源、赣锋锂业等。卫兰新能源是中国科学院物理研究所固态电池产学研孵化企业。成立于2016年，是中国领先的氧化物固态和半固态电池制造商。公司与威来汽车深度绑定，获得吉利、兰图等汽车厂的指定点。天目先导和蓝固新能源与卫蓝新能源也具有中国科学院物理研究所的技术背景。清陶能源成立于2016年，由中国科学院院士、清华大学教授南策文团队领导。它是全球固态锂电池产业化的领导者，率先建设和生产了大规模的固态动力锂电池生产线。清陶能源选用以氧化物电解质为主的半固态电池路线，其设计采用从NCM5322升级的正极材料、NCM622升级为高镍单晶NCM811，采用NASICONLATP氧化物电解质进行固体电解质，并与孔聚合物膜结合。最近，上汽集团发布的“智己”汽车是世界上第一款大规模生产“超快充固态电池”的车型。清陶能源是智己L6的动力电池供应商。赣锋锂业通过引进宁波材料研究所徐晓雄博士团队进入固态电池领域。目前，赣丰锂业正在开发第二代半固态电池产品。该产品计划以NCM633或高性能单晶NCM811为正极材料，而电解质方案选用公司开发的陶瓷氧化物PEO膜，主要类型为GARNET型和LISICON型。目前国内固态电池技术路线以氧化物为主:

资料来源：SSBIP固态电池

理论上，硫化物固态电池可以提供更高的能量密度和更快的充电速度，在电动汽车领域具有较高的适用性和较大的商业潜力。其缺点包括电化学窗相对狭窄，容易与锂金属和潮湿空气发生反应。此外，可能产生有害硫化氢气体，界面稳定性差，需要通过混合、涂层、涂层等技术手段解决，增加了研发的难度和成本。硫化物电解质仍处于研发阶段，由于其原材料成本昂贵，尚未实现工业化。但一旦在技术上取得突破，预计将成为未来的主流技术路线。三星明确选择硫化物作为固态电池的发展方向。2020年，三星在权威杂志Nature Energy首次展示了其硫化物全固态电池，采用了NCM811高镍正极、硫化物固态电解质和银-碳复合负极的先进结构，电池能量密度超过400Wh/kg。宁德时代的技术路线选择凝聚态和硫化物双重材料系统。凝聚态电池的最高能量密度可达500Wh/hkg，已推出凝聚态电池汽车规级应用版，重点布局硫化物全固态路线，现有高能密度固态电池样品。蜂巢能源正在积极开发半固态短刀电池，同时布局硫化物全固态电池路线。公司与宁波材料研究所进行了深入合作，共同开发了果冻电池和硫系统全固态电池。聚合物电解质

聚合物电解质具有灵活性和低成本，率先在欧洲实现商业应用，并已开始大规模生产。聚合物电解质以聚合物聚合物为电解质基体，添加导电锂盐，形成离子传导网络，具有灵活、易加工的特点，界面接触相对较好。但其导电性低，电化学窗窄，只能与铁锂正极匹配，性能上限低，也限制了其大规模应用。03固态电解质产业模式

总体而言，全球固态电池的研发主要分为中国、日本、韩国和欧美三大阵营。在技术路径的选择上，日韩企业更倾向于硫化物系统，而中国和欧美企业更倾向于选择氧化物电解质路线。日韩企业布局固态电池起步较早，目前技术处于领先地位，日韩企业拥有世界十大固态电池专利。丰田、三星、松下、出光兴产、住友等都是该领域的代表性企业，丰田主导了硫化物全固态电池的大规模生产。欧洲和美国更多地选择了氧化物固态电解质路线，并直接开发了锂金属负极的应用。欧美企业相对独立。大众、福特、奔驰等主要汽车企业主要投资专业固态电池企业进行研发，代表QuantumScape等企业、SolidPower、SolidenergySystems等。中国企业在固态电池的研发路线上更加多样化。除了固态电池企业自身的研发和生产外，目前固态电解质的主要供应商是天目先导和蓝固新能源。两家企业都开发了成熟的产品，生产能力超过100吨。国内固态电池电解质相关公司：数据来源：公司官方网站，公司宣布，东方证券目前国内固态电池产业化步伐正在迅速加快。以魏蓝新能源、清陶能源、恩能动力为代表的初创企业，以及宁德时代、比亚迪、赣锋锂业、鹏辉能源、国轩高科技、富能科技等传统锂电池巨头，都在积极推动加快固态电池研发。目前，由于半固态电池能够充分利用现有液态锂产业链的优势，该节点率先在中国实施，并开始了小批量装载应用。目前，国内主要汽车制造商通过自主研发或与电池制造商密切合作，提前布局固态电池技术。威莱、赛力斯、上汽、东风等知名汽车公司与电池制造商建立了合作关系。一些车型已经实现了固态电池的装载应用，或者有了明确的装载计划。BYD、长安、广汽等汽车公司在自主研发固态电池技术方面也取得了显著进展，预计最早将于2025年开始大规模生产。总的来说，固态电池电解质的综合性能难以平衡，每种固态电解质路线都有其独特的性能特点，技术上存在不足，难以全面优化。随着未来产业链各环节技术路线的不断优化和突破，将迎来广阔的发展机遇。精选乐晴智库