2024年中国固态电池报告：提质降本突破“固”障电驭未来-前瞻产业研究院

2024年中国固态电池报告前瞻产业研究院出品景与目的展现状与策略展趋势电池产业七项“十大”榜单F0RWARD前瞻01/固态电池研究背景与目的1.2中国明确固态电池为重要发展目标1.3固态电池对液态锂电池存在替代性1.1研究背景：“碳中和”目标推动新能源产业发展FORWARD从工业时代开始，人类活动导致的温室气体排放量持续增加，对气候产生了显著影响，引发了极端天气等现象，严重威胁到人类的生存环境。为了应对这一挑战，减少交通运输领域的碳排放变得尤为重要。因此，发展高效、环保的动力电池技术，如全固态电池、氢燃料电池，成为推动电动汽车普及、降低温室气体排放的关键举措，从而助力实现更加可持续的未来。1880-2023年全球表面气温变化情况“碳中和”示意图1吸收吸收排放我国提出“3060”碳中和目标资料来源：UNEP;NASA;NOAA;IMA;MetOffice;StockholmEnvironmentInstitute前瞻产业研究院整理中国固态电池产业重点政策1.2研究背景：中国明确固态电池为重要发展目标中国固态电池产业重点政策FORWARD我国高度重视先进电池技术创新及产业发展。“十四五”时期，我国启动了新能源汽车重点专项、储能与智能电网重点专项等重大项目，支持固态电池技术开发，明确固态电池为重要发展目标。《中国制造2025》《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》《计量发展规划(2021—2035年)》《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》 《“十四五”新型储能发展实施方案》《“十四五”可再生能源发展规划》《关于推动能源电子产业发展的指导意见》《汽车行业稳定增长工作方案(2023—2024年)》 《锂电池行业规范条件(2024年本)》到2025年、2030年，动力电池单体能量密度需分别达到400Wh/kg、500Wh/kg。在新能源汽车核心技术攻关工程专栏中明确提出，加快固态动力电池技术研发及产业化。开展新能源汽车电池、充电设施等计量测试技术研究和测试评价，加强智能汽车计量测试方法研究和基础设施建设。研究固态锂离子、钠离子电池等更低成本、更安全、更长寿命、更高能量效率、不受资源约束的前沿储能技术。加大关键技术装备研发力度，推动多元化技术开发，研发储备固态锂离子电池等新一代高能量密度储能技术。加强可再生能源前沿技术和核心技术装备攻关，加强前瞻性研究，加快研发固态锂离子电池等高能量密度储能技术。研究突破超长寿命高安全性电池体系、大规模大容量高效储能、交通工具移动储能等关键技术，加快研发固态电池、钠离子电池、氢储能/燃料电池等新型电池。产品提升质量水平方面，提出支持开展车用芯片、固态电池、功耗、噪声传感器等技术攻关和推广应用。新增固态电池相关要求。修订版新增对固态单体电池产品的性能要求，包括单体电池能量密度≥300Wh/kg,电池组能量密度≥260Wh/kg。循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%。资料来源：前瞻产业研究院整理1.3研究目的：固态电池对液态锂电池存在替代性液态锂电池仍有能量密度存在上限、锂枝晶引起的安全风险、SEI膜增厚影响循环寿命、低温性能不足限制场景应用等不足，相比之下，固态电池凭借其优异的性能，能够有效克服液态锂电池的局限性。因此，发展固态电池不仅是解决现有技术瓶颈的关键路径，也是满足未来多样化应用需求的重要方向。·液态锂电池的能量密度已接近其理论上限，通常在230-300Wh/kg之间，相比之下，固态电池凭借其固态电解质的高热稳定性，理论上可实现超过500Wh/kg甚至更高的能量密度，远超液态锂电池的极限。·液态锂电池使用液态电解质，容易因锂枝晶的生长而导致内部短路，进而引发热失控，存在安全隐患。相比之下，固态电池采用固态电解质，锂枝晶不易刺穿引发正负极短路，在致密性良好的前提下，能够有效缓解热失控带来的安全问题。SEISEI膜增厚影响循环寿命·液态锂电池在充放电过程中，固态电解质界面(SEI)膜会逐渐增厚，影响了电池的循环寿命。相解质的特性，能够有效减少SEI膜的形成和增厚问题，从而保持较低的内阻和更高的结构稳定性，延长了电池的循环寿命。··液态锂电池在低温环境下性能显著下降，内阻会呈现非线性增长，能量损失严重制约续驶里程，这极大地限制了其在寒冷环境中的应用。相比之下，固态电池由于采用固态电解质，具备更好的低温导电性，能够在更广泛的温度范围内保持高效的充放电性能。资料来源：前瞻产业研究院整理02/固态电池产业发展现状固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。液态锂电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主材组成，固态电池则是将电解液、隔膜替换成固态电解质。固态电解质本身不可燃、且热分解温度高，固态特性完全避免了电解液腐蚀、挥发、漏液等问题，安全性能大幅提高。各类电池性能对比固态电池与目前主流液态锂离子电池结构对比【最大差别】液态锂离子电池半固态电池全固态电池【最大差别】液态含量(%)25%液态含量(%)25%正极活固态电解质正极活固态电解质电芯能量密度250-300Wh/kg350Wh/kg左右500Wh/kg+电池寿命电池寿命2000次+1000次+/主要材料体系主要材料体系电解液卷绕/叠片+圆柱/方形/软包膜+复合电解质电解液卷绕/叠片+圆柱/方形/软包膜+复合电解质态电解质叠片+方形/软包叠片+方形/软包封装形态液态锂离子电池全固态锂离子电池固态电池、锂离子电池工作原理都基于1972年提出的“摇椅式”可充电电池模型：充电时锂离子从正极脱嵌，经过电解液/固态电解质的运输，再嵌入负极；放电则相反。与传统锂电池相比，全固态电池突出的特点有高安全性、轻量化、长循环寿命等。“摇椅式”充放电模型可充电电池放电充电Li':负极一正极(电池内部)电子：负极一正极(外电路)正极中过渡金属得电子价态!LE:正极一负极(电池内部)电子：正极一负极(外电路)正极中过渡金属失电子价态1固态电池突出特点高安全性固态电池没有液体电解质，高安全性固态电池没有液体电解质，不会造成电解液泄漏和内部短路。低温性固态电池具备宽温域，不受低温影响，在-40℃的极端低温下仍能保持稳定的性能。低温性固态电解质使电池的厚度大幅降低，并且伴随着固态电解质使电池的厚度大幅降低，并且伴随着安全性的提高，也可以省去电池内部的温控组件，进一步减小体积。轻量化固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电长循环寿命解质界面膜的问题，从而减少了锂离子的损失，大大延长了长循环寿命电池的循环寿命。电池的循环寿命。固态电池采用了固态电解质，从而能够使用高电压的正极材高能量密度料，使得电池的能量密度大幅提升。资料来源：中科海钠官网前瞻产业研究院整理从电池技术变革层面来看，锂离子电池技术过去几十年中迅速发展，传统液态电池体系成熟，但难以出现大幅性能突破，这为新的技术路径提供了发展机会。固态电池由于具有较高理论能量密度和高安全性，是最有技术颠覆潜力、最具产业发展前景的下一代电池技术。随着研发持续投入，新技术新材料的加速升级，预计固态电池在未来几年内会有更多商业化应用落地。固态电池发展历程早期探索阶段末科研人员开始探索固态电解质的概念，由于选用的材料存在较高的电阻和较低的离子电导率，使得电池性能不太理想，该阶段的固态电池未能得到广泛应用。技术积累阶段橡树岭国家实验室开发出一类新型固态电解质，用于制造薄膜锂离子电池，为固态电池的后续发展奠定了一定基础。应用突破阶段21世纪初至2010年代科研人员开始探索采用聚合物电解质替代玻璃陶瓷电解质，并逐渐发展出以聚合物电解质为核心的固态电池。快速发展阶段近年来，固态电池技术取得重大突破。科研人员成功研发出具有高离子电导率、高机械强度和长循环寿命的固态电解质材料。资料来源：前瞻产业研究院整理依据固态电解质材质及特性，固态电池技术路线主要可以分为以下几大类别。电解质材料LPS体系：LiGPSLPGS体系：LiSnPS/LiSiPS晶态：NASICON/LLZO/LLTO电解质离子导电率电化学窗口较宽(0-5V)宽(0-5.5V)较窄(0-4V)界面抗阻大很大较大界面相容性低高高热稳定性高高高空气稳定性较差(水解生成H₂S)高高能量密度预期达900Wh/kg预期达700Wh/kg预期达600Wh/kg技术难点对空气敏感机械加工容易脆裂离子电导率较低、循环寿命较短2.2产业结构：固态电池产业链与液态锂电池有所相似固态电池产业链与液态锂电池大致相似，上游包括原料矿产、机械设备以及基础材料，两者主要的区别在于负极材料和电解质的种类，正极材料方面几乎一致。固态电池产业链结构上游上游原料矿产锂矿锰矿正极材料负极材料固锂矿锰矿正极材料负极材料固态电解质电池正极电解质钴矿电池模组电池模组及PACK电池管理系统BMS包其他机械设备消费电子机械设备叠片机其叠片机其他其他涂布机其他资料来源：前瞻产业研究院整理2.3.1全球市场现状：2030年市场规模达到1163亿元决策投资一定要有前瞻的眼光决策投资一定要有前瞻的眼光2022年以来，固态电池的研发和产业化取得了明显进展，但是目前仍然面临着尚未完全解决的离子电导率问题、固固界面问题和循环性能问题等，预计其产业化时间节点将在2030年左右。预计到2030年，全球固态电池出货量将达到614.1GWh,全固态电池市场规模将达到172亿元。2023-2030年全球固态电池出货量(GWh)2024-2030年全球固态电池市场规模情况(亿元)1020230半固态电池■全固态电池资料来源：中国电池产业研究院；SNEResearch;动力电池联盟前瞻产业研究院整理美国、欧盟、日本等海外地区大力支持固态电池产业发展，早在2018年，欧盟与日本就已发布相关政策，欧盟发布《电池2030+》,日本发布《日本汽车电动化的基本政策和具体行动》,对产业做出发展规划。·2019年8月，美国能源部宣布，总共向通用汽车投入910万美元研究资金，其中200万美元明确表示与固态电池的研发有关。·2021年6月，美国发布《锂电池国家蓝图(2021-2030)》,提出到2030年实现固态电池、锂金属电池规模化量产，能量密度达到500Wh/kg。·2023年9月，美国发布《国家实验室征求加强国内固态和液流电池制造能力的建议》,宣布为5个项目投入1600万美元，以提升国内固态电池制造能力。·2018年12月，《电池2030+》发布，提出加速固态电池等未来电池技术研发，目标2030年电池耐用性和可靠性至少提升3倍。·2021年，《2030电池创新路线图》发布，路线图提出，固态电池作为第四代动力电池应用于新能源汽车，需要提前布局回收制度，做到固态电池全生命周期的经济效益。·2022年，《固态电池技术路线图2035+》发布，该路线图基于大量的文献调研和深入的专家咨询，从宏观角度预测并详细讨论了最有前景的固态电池发展路线，并总结了固态电池在材料、组分、电芯和应用层面上的现状和前景。·2018年，《日本汽车电动化的基本政策和具体行动》发布，明确提出下一代电池的技术开发方向，主要包括固态电池和创新电池。·2020年，《2050年碳中和绿色增长战略》进一步强调了全固态电池和创新电池的实际应用。·2022年9月，日本发布《蓄电池产业战略》,力争在2030年左右实现全固态电池的全面商业化。·2021年7月，《K电池发展战略》发布，提出要提供税收优惠，推动2027年全固态电池实际商业化应用。·2022年11月，《充电电池产业革新战略》发布，目标是2030年韩国电池全球市占率达到40%以上。资料来源：前瞻产业研究院整理在技术方向上，日韩起步最早并选择了硫化物固态电解质路线；欧美选择聚合物、氧化物固态电解质路线居多；中国三种固态电解质路线均有布局，较为关注氧化物领域，在开发全固态电池的同时也在大力发展对现有产业更友好的半固态电池。欧美欧洲企业更倾向欧美欧洲企业更倾向于聚合物电解质固态电池技术路线，美国选择氧化物固态电解质路线居多三种固态电解质较为关注氧化物日韩起步最早并选择了硫化物固态电解质路线2.3.4全球企业格局：日韩企业最领先，联盟式研发推进FOR从日韩企业布局来看，日韩企业较早就进行了固态电池产业研究，且研发多以联盟方式推进。现代特殊陶业日本碍子日本企业联盟韩国联盟2010-2014年，丰田出现了一波固态电池相关专利申请潮，其主要的精力是集中在对硫化物体系固态电解质进行研究。2018年启用了第二阶段固态锂离子电池项目，旨在2022年全面掌握全固态电池核心技术。2017年，宣布自研固态动力电池。2018年，与本田、丰田、松下等日本企业组成“锂电池技术与评估中心”,共同研发固态电池2017年，宣布正在自主研发固态电池，并已建立中试生产设施。2020年7月，投资lonicMaterials公司，主要进行固态电池研发工作，预计2025年可实现固态电池量产。2021年，计划在月面实施全球首个全固态电池的技术实证试验。2030年，力争实现EV用全固态电池的实际应用。2024年，成功研发半固态电池EnerCera的1人自动化生产线，大幅降低生产成本。2025年之前，计划实现EV用全固态电池的商品化。2018年11月，TDK开发出数毫米见方大小的“芯片型全固态电池”,可反复充电1000次。目前已启动样品供货，正在完善量产体制。2024年，TDK开发出能量密度提高百倍全固态电池新材料2018年6月，松下、丰田、本田、日产等23家汽车、电池和材料企业，以及京都大学、日本理化学研究所等15家学术机构将在未来5年内联合研发下一代汽车电动车固态锂电池，力争早日应用于新能源汽车产业，计划到2030年前后将固态电池组每千瓦时的成本降至锂电池的30%。力争到2023年4月完成面向电动汽车(EV)的全固态电池试制品，本次项目的共同参与者有丰田汽车、松下和旭化成等汽车、电池和材料领域具代表性24家日本企业和机构。2018年11月，韩国三大电池企业LG化学、三星SDI和SKI组成联盟，共同开发包括固态电池的下一代电池核心技术。资料来源：各企业官网前瞻产业研究院整理2.3.5全球企业格局：欧美大型车企投资专业主体进行开发戴森通用福特·2015年10月，戴森收购了美国密歇根州的一家初创公司Sakti3,并在第二年斥资14亿美元建立了固态锂电池厂。·2020年11月，戴森表示未来五年公司将向新技术和产品追加投资27.5亿英镑，其中的一大重点就是戴森固态电池技术的商业化。·2016年宣布投资14亿美元建设固态锂电池工厂。·2019年宣布关于固态电池的研发将在美国密歇根州通用汽车的沃伦技术中心进行。·2019年4月联合三星投资了美国固态电池初创公司SolidPower,并宣布与SolidPower正式达成合作，研发下一代电动汽车全固态电池。·2021年，宝马和福特向美国新创企业SolidPower扩大出资。雷诺大众宝马·2022年，雷诺与空客合作，研发“与储能相关的成熟技术”,也就是适用于FCEV汽车和飞机混合动力系统的高能量密度固态电池。·预计2025年旗下电动汽车可能会使用钴含量为零的固态电池，由雷诺一日产一三菱联盟投资的电池公司lonicMaterials提供技术支持。·2018年7月，通过投资QuantumScape来布局固态电池，目标是在2025年前建立固态电池生产线。·2024年，大众汽车集团旗下电池公司PowerCo和QuantumScape宣布达成协议，以实现QuantumScape下一代固态锂金属的工业化电池技术。·一方面在自建电芯研发中心，研发固态电池技术并有望于2026年实现固态电池突破性进展，随后量产，另一方面也积极和SolidPower在固态电池方面展开深度合作，快速提升电池研发能力。2.4.1中国市场现状：多家企业相继展开固态电池产业化布局2023-2024年，卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、昊威新能源、辉能科技等多家企业已相继展开固态电池项目布局，推动固态电池产业化发展进程。2024年时间2024年时间卫蓝新能源2023年卫蓝新能源湖州基地项目一期已达产。成后将形成年产20GWh固态锂离子电池的生产能10月，北京卫蓝高性能固态锂离子电池量产建设项目开工。2023年2024年资100亿元，在郫都建设15GWh固态电池储能产业基地。5月，首条设计产能1GWh的固态电池储能系统集成产线在郫都投产，这也是成都首条半固态电池生产线。6月，总投资50亿元的清陶昆山固态锂电池产业化项目投产。1月19日，赣锋锂在重庆市涪陵高新区投资建设年产24GWh动赣锋锂业2023年力电池项目。项目建设年产24GWh动力电池(产品规划包括固态电池等)。2023年9月，公司与重庆潼南签署项目投资协议。昊威新能源投资100亿元，在潼南建设固态方形钠离子电池生产线项目，年生产固态钠离子电池30GWh。时间2024年1月，在中国台湾桃园高新技术产业园区设立了全球首家千兆可为多达26000辆电动车提供电池。哈密浩辰星辉2024年中固时代2024年将在乌鲁木齐经济技术开发区(头屯河区)投资建设年产1月，总投资50亿元的重大内资项目一一国机巨电半固态电池项目开工。项目一期总投资约30亿元，建设后年产8GWh大容量固态聚合物锂离子电池及16亿安时PACK。离子能源2024年同建设全固态电池(新疆)国家示范产业园战略合作框架协议》,双方将共同建设全固态电池(新疆)国家示范产业园。资料来源：各公司官网前瞻产业研究院整理根据《中国固态电池产业城市竞争力十强研究报告(2024年)》披露的信息，2024年，深圳市、上海市与广州市固态电池产业竞争力较强，产业配套更完善。2024年中国固态电池产业城市竞争力十强排行榜深圳上海广州常州重庆东莞苏州北京湖州宜宾0产业基础■要素竞争■经济实力■绿色水平注：该指标为考察各城市的经济规模、发展水平、固态电池的上游材料、制造环节以及下游应用场景等，也关注当地政府政策资料来源：EVTank前瞻产业研究院整理2.4.3中国投融资情况：数量呈增长趋势，轮次仍处于初级阶段从数量来看，2019-2023年，中国固态电池企业融资数量呈现上升趋势。目前这一类企业多数处于产品研发或中试状态，但依然能在资本市场上收获较多关注。从轮次来看，截至2024年9月多数企业处于早期的融资阶段，进入C轮及之后的公司数量较少，可看出该行业依然处于早期发展阶段，尚无清晰的市场格局。2019-2024年中国固态电池产业融资数量(件)截至2024年9月中国固态电池企业融资轮次分布(%)■E++轮-F轮G+轮■战略融资其他2.4.4中国投融资情况：资本竞相入局，抢滩固态电池领域自2021年起，国内固态电池赛道开始受到市场关注，至今仍在持续升温，多家固态电池企业在一级市场获得投资，包括柔荷新能、索理德等。投资方有创投机构，政府投资机构，也不乏车企/电池企业等产业投资者。时间柔荷新能高性能柔性陶瓷固体电解质薄膜的生产研发天使轮数千万人民币君同资本、华擎资本、晋星资本、阿灵春科技等技术开发和产业化B轮数亿元人民币长安汽车、中国兵器装备集团索理德固态电解质材料等研发A轮数亿元人民币三峡资本、兴湘集团、投控东海、中信建投资本固研新材硫化物固态电解质材料研发制造天使轮数千万人民币人合资本围绕锂电池固态电解质材料创新研发及生产制备战略融资/西安西交一八九六资本管理、西安财金屹锂新能源硫化物全固态电池与关键材料的研发与生产A轮/通鼎互联、尚颀资本毅华新能源固态电池及其关键材料的研究、生产固态电解质材料等研发天使轮天使轮战略融资数千万人民币/东方富海、凌立韦创数千万人民币/星斗资本、新材智资本、中信建投2.5场景需求：下游应用场景较多，应用空间广阔固态电池下游应用场景包括消费电子市场、新能源汽车市场等。随着车企积极推动固态电池产业化，并在2025-2030年陆续推动固态电池车型量产；同时无人机、储能等场景对于长续航高安全电池需求持续提升，固态电池进入发展快车道，到2030年下游市场渗透率将达到8.8%。固态电池具有能量密度高、合资公司，推动消费类固态电池研发安全性强等优势，能够满足和量产；对于电池长续航、轻量化的于无人机的全固态电池；其他场景特种车辆(如矿业重卡等)宁德时代推出凝聚态电池，并积极推进航空飞行器等领域。其在民用电动载人飞机领域应用。2024-2030年中国固态电池渗透率预测(%)1.00%2024E2025E2026E2027E|2.6.1重点企业布局：清陶能源清陶能源持续完善产业布局，现已建成“新能源材料一固态锂电池一自动化装备一锂电池资源综合利用一科研成果孵化一产业投资”的完整产业生态链，与多家主流车企建立了长期合作关系。清陶整合关键材料，核心装备，固态电池工艺，三位一体，技术自主可控，成功开发性能优异的固态锂电池并建设固态电池量产线，占据产业化先发优势。企业技术优势国内唯一一条氧化物固态电解质材料量产线；企业技术优势国内唯一一条氧化物固态电解质材料量产线；固态锂电池核心材料自主可控。解质材料安全性高解质材料安全性高均不起火不冒烟。固态电池专用装备国内唯一一家成功自主开发和生产固态锂电固态电池专用装备国内唯一一家成功自主开发和生产固态锂电池设备的企业。续航里程长400Wh/kg,未来可使电动汽车续航里程超800KM。固态电池量产工艺国际领先的固态电池批量生产工艺；全国第一条固态电池量产线。固态电池量产工艺国际领先的固态电池批量生产工艺；全国第一条固态电池量产线。2.6.2重点企业布局：卫蓝新能源卫蓝新能源是一家专注于全固态锂电池研发与生产、拥有系列核心专利和技术的国家高新技术企业，产品主要应用领域涵盖新能源汽车、储能、低空经济三大部分。企业产品布局动力固态电池、4695SHP800L汽车动力电池新能源汽车新能源汽车与游艇领域储能与船舶领域低空经济领域280AhSHS165储能固态电池、45AhSHS150储能固态电池、100KW-215KWh工商储能柜、4.6KWh~27.6KWh户储柜高能量密度固态电池组企业技术布局工艺范围技术实现效果正极正极表面纳米固态电解质让固态电池材料循环过程中更稳定、包覆技术充电到更高电压负极低膨胀高容量纳米硅碳负极技术低膨胀长循环复合金属锂让固态电池能量密度更高，全寿命周负极技术期体积膨胀更小，循环寿命更长固态电解质纳米固态电解质量产制备让固态电池能在高温状态下工作，显技术离子导电膜与固态电解质膜技术稳定，离子传导更快捷，支持全固态锂电池发展集流体改性集流体技术让固态电池循环过程中不易热失控、设备端2017年赣锋锂业通过引进宁波材料所许晓雄博士团队，正式切入固态电池板块。固态电池产品的研发将是赣锋锂电未来重点之一，公司正积极进行产能规划。企业产品类型锂电池动力电池、储能系统、3C数码电池、固态锂电池锂电池材料前驱体系列材料、固体电解质材料电池回收2023年企业业务架构(%)列产品，企业固态电池产能规划时间产能规划20192019第一代年产300MW固态电池产线建成投产。启动重庆20GWh新型锂电池科技产业园项目，并于23年8月完工，成为全国最大的固态电池生产基地。2022.82022.8江西新余已建2GWh(共5GWh)产能。与涪陵区人民政府、三峡水利、东方鑫源共同签署投资协议，建设年产24GWh动力电池项目在东莞市投资建设年产10在东莞市投资建设年产10GWh新型锂电池及储能总部项目，产品包括半固态电芯。与长安汽车签署《合作备忘录》,双方将加快推进(半)固态电池研发项目。2024.82024.8与YIGITAKU公司签署了合作框架，规划在土耳其成立合资公司，拟布局海外固态电池项目。F0RWARD前瞻03/产业化发展挑战与策略3.1固态电池产业化发展挑战3.2固态电池产业化发展策略3.1.1成本挑战：固态电池成本高于传统锂离子电池目前固态电池的成本高于传统锂离子电池。以硫化物作为电解质、以石墨作为负极的固态电池成本为158.8美元/KWh,使用石墨负极的传统锂电池总成本为118.7美元/KWh。另外，目前固态电池的产品良率较低，总成本相对较高。固态电池与传统锂电池的成本比较(美元/KW0传统锂电池(石墨负极)负极)固态电池(硫化0传统锂电池(石墨负极)负极)固态电池(硫化物，石墨负极)过程费用材料费用总计：118.7总计：107.2注：过程费用包括人员、折旧、利息、能源等费用00聚合物电解氧化物电解质LLZO硫化物电解质LGPS5电解液5资料来源：《EnergyTechnology》前瞻产业研究院整理FORWARDFORWARD前瞻固态电解质离子输运机制、充放电体积膨胀问题、多场耦合体系失控失效机制为固态电池发展面临的三大核心技术问题，解决这些问题是创制新型固态电解质材料、优化固态电池物理化学性能、推动固态电池发展的必经之路。固态电池技术痛点离子运输机制：离子运输机制：制约充放电速度的关键◆与液态电解质相比，固态电解质中离子间相互作用力强，离子迁移能垒高，导致离子电导率较低，这严重影响了电池的充放电速度和倍率性能。◆因此明确高离子电导率的实现条件是发展高性能固态电解质、提高全固态电池充放电速度的关键。充放电体积膨胀充放电体积膨胀问题：固态电池稳定挑战◆在固态电池中，当进行充电时，负极材料会吸收这些锂离子而发生膨胀；相反地，在放电过程中，随着锂离子离开，负极材料又会收缩。◆这种周期性的膨胀和收缩对电池结构稳定性构成了威胁，可能导致内部接触不良、界面阻抗增加等问题，进而影响到电池的整体性能和使用寿命。固-固界面问题：固-固界面问题：固态电池性能及安全性关键挑战◆固态电池的循环寿命和性能受到固-固界面问题的显著影响。由于固-固接触通常是硬接触，且多为点接触，接触面积较小，这导致界面阻抗增加，电池性能逐渐下降。电池循环过程中电极材料的体积膨胀可能进一步恶化接触，引起接触失效和性能衰减。◆此外，持续的应力累积可能导致正极和固态电解质层中产生裂纹，加剧电池性能的衰减。资料来源：前瞻产业研究院整理目前固态电池材料变革与技术挑战大，固态电池或将对传统液态电池四大材料体系造成较大的冲击。此外，固态电池作为新型电池，工艺制造缺乏标准化生产设备，产品标准测试尚不统一。缺乏标准化生产设备缺乏标准化生产设备由于固态电池仍处于研发阶段，因此暂无标准化的设备或程序可用于组装和测试。材料变革与技术挑战大固态电池或将对传统液态电池四大材料体系造成较大的冲击。正极材料未来更可能使用高比能材料；负极材料中金属锂有望应用；电解质体系中液态溶剂将被完全取代；隔膜将被替代。产品测试标准尚不统一产品测试标准尚不统一由于固态电池的技术路线多样，不同类型的固态电池需要使用不同的测试设备。并且，固态电池的测试方法还在不断发展和完善中，很多测试方法尚未经过充分验证，可能导致测试结果的不准确或不可靠。针对固态电池存在的固态电解质离子输运机制、充放电体积膨胀问题、多场耦合体系失控失效机制三大核心技术问题，最主要的应对策略是加强技术研发力度，实现突破，关键在于材料、电解质的研发创新，以及生产工艺的优化。提高性能提高稳定性突破瓶颈全固态电池的快速充放电能力依赖于固态电解质的高离子电导率，重点研究掺杂、纳米结构设计和界面工程等方法，通过调控晶体结构如晶格体积、输运瓶颈尺寸、晶格畸变和缺陷等，优化体相中的电导率。增强界面稳定性。改进正极与固态电解质之间的界面接触，采用表面修饰、涂层技术等方式来提高界面相容性，减少界面阻抗。重点研究界面工程和材料改性。在材料维度，选择体积变化更小的锂金属负极和包覆复合正极；在工艺维度，通过增大制备过程中的压力来消除孔隙和增强界面接触，从而改善宏观界面问题。3.2.2应对策略：强化产业配套，推动应用拓展同时，需要在新能源汽车等领域培育典型应用示范，营造开放生态，加速产品落地。并且要促进固态电池产业协同，建立标准体系，深化对外开放合作，提升市场认知度。培育典型应用示范，营造开放培育典型应用示范，营造开放生态，加速产品落地·在新能源汽车领域逐步试点半固态电池、准固态电池，为过渡到全固态电池打好应用基础。·围绕固态电池，优化电源管理系统、电力电子器件等配套产业，打造完备的产业链。·探索首批次首台(套)金融支持手段，为创新试点固态电池的整车企业分摊风险，提升意愿。深化对外开放合作，强化产业深化对外开放合作，强化产业链要素支撑与协同·建立业内企业国内外交流机制，扩大开放合作力度。·产业链链主整合资源，促进产业链协同，提升产业链成熟度。·制定标准完善检测认证，为行业树立统一规范。F0RWARD前瞻04/固态电池产业发展趋势4.1降本趋势4.2量产趋势4.3应用趋势4.1降本趋势：长期来看全固态电池成本有望降至0.78元/Wh在假设产线良率为80%的情况下，目前半固态电芯的单位总成本为0.85元/Wh,中期，半固态电芯的单位总成本约降至0.50元/Wh,远期来看，全固态电池有望搭载锂金属负极、电解液也将全部被替换为固态电解质，全固态电芯单位总成本将达到0.78元/Wh。达到90%以上。远期远期0资料来源：上海有色网前瞻产业研究院整理4.2量产趋势：多家固态电池企业宣布了其量产计划固态电池产业化建设已取得实质进展，多家固态电池企业宣布了其量产计划，例如，中创新航全固态电池技术能量密度达430wh/kg,预计2028年量产、鹏辉能源预计2026年将正式建立产线并批量生产。中创新航全固态电池技术能量密度达430wh/kg,预计2028年量产预计2025年启动中试研发并小规模生产，2026年将正式建立产线并批量生产2027年之前，实现全固态电池的规模化量产欣旺达2024年推出全固态电池正极活性材料，并完成中试规模生产，离量产更进一步第三代聚合物复合全固态电池已完第三代聚合物复合全固态电池已完成实验室验证，预计2025年完成产品开发将在2027年开始小规模量产固态电池4.3.1应用趋势：到2030年，消费电池领域渗透率将达到12%相较于其他方面的应用，固态电池会最先在消费电子领域推广与应用，主要原因在于固态电池的高能量密度优势能带来更长的待机时间，同时，相对于动力电池与储能电池，消费电子更换电池的成本更低，从而对循环寿命的敏感度更低。预计到2030年，消费电池领域的固态电池渗透率将达到12%。2024-2030年中国消费电池领域固态电池渗透率预测(%)4.3.2应用趋势：到2030年，动力电池领域渗透率将达到10%根据2024年1月发布的《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》,到2027年，新增汽车中新能源汽车占比力争达到45%。未来，新能源汽车在全球汽车市场中的地位将越来越重，而固态电池的需求也将增长，预计到2030年动力电池领域固态电池渗透率将达到10%。4.3.3应用趋势：到2030年