Ø 发展固态电池是产业化所需,更是全球化竞争必然之举
• 正极、负极、隔膜和电解液是锂离子电池的四大关键材料,液态电池到全固态电池核心是将电解液+隔膜替换为固态电解质。与传统液态锂电池相比,固态电池具备本征安全性、高能量密度、宽温域等优势。
• 从下游需求看,新能源汽车+低空经济+机器人,多重场景提振固态电池需求。新能源汽车领域普遍预期全固态电池在2026年装车、2027年小批量生产。中国民用航空局预估,到2025年中国低空经济市场规模将达到1.5万亿元。同时,固态电池还能为人形机器人提 供更持久的续航能力、更高的安全性,以及更灵活的内部空间布局。从必要性看,以固态电池为代表的新型电池正在重构国际电池 及能源市场竞争格局。截至2024年4月,全球固态电池专利申请量排名前5的国家和地区依次为:日本、中国、美国、韩国、欧洲。
• 短期半固态电池作为过渡技术已经量产,全固态电池有望于2028年进入GWh级应用阶段。2024年半固态电池开始量产,一代主要为 超高镍体系,2025年将采用的锰酸锂/镍锰酸锂体系,具备较强的成本优势,并可提升能量密度。据高工锂电,全固态电池则预计 2028年可实现出货量突破1GWh。EV Tank预计,2030年全球固态电池(电解液含量低于10%)的出货量将达到614.1GWh,在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右,其市场规模将超过2500亿元。
Ø 固态电池产业链及关键材料体系发展趋势:技术路径初具轮廓
Ø 材料端:固态电解质是核心增量环节,正负极材料向高压高密度方向升级迭代,同时在正负极中需要添加导电剂以降低电极内阻、提升电子导电性。电解质环节,当前固态电池技术路线分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物,硫化物离子电导率最高、潜力最大 ,卤化物综合性能良好近期进展最快。日本押注硫化物路线,欧美重视聚合物和氧化物。正极环节,正极材料短期沿用高镍体系, 长期将向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石等材料迭代。负极环节,电池能量密度提升,驱动负极向高性能迭代,目前以石墨负极为 主,中短期将向硅基负极发展,长期有望切换至金属锂。导电剂环节,目前锂电池生产中常用的碳系导电剂主要为颗粒状导电剂( 如导电石墨、导电炭黑)、纤维状导电剂(如碳纳米管CNT、气相碳纤维VGCF等)、片状导电剂(如石墨烯)。碳纳米管应用较多,导电性能良好。
Ø 设备端:固态电池和传统液态电池的生产工艺差异主要体现在前段极片制造、中段电芯装配、后段化成环节。制备工艺上,全固态电池引入了干法电极、等静压等新技术,因此需要新增干法电极设备、等静压设备、高压化成分容设备,升级叠片设备。
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