固态电池行业深度报告解读
编辑：转自：基本面投资
发布时间：2025-06-27
固态电池在能量密度方面有显著升级，主流的聚合物氧化物路线已经能将能量密度提升至液态电池基础上的明显升级，未来硫化物等高端路线有望使其达到400甚至500瓦时每公斤的水平。这将使固态电池在适应复杂地形、公路情况及性能要求敏感的应用场景时，具备更小体积、更大容量和更高充放电倍率的优势，从而极大地拓展锂电池的适用范围。目前，固态电池产业链各环节公司都在大量布局，包括固态电解质生产商、材料类公司以及终端电池和汽车公司都在进行试制。其中，半固态电池的规模化能力较强，而全固态电池尽管还在快速规模化阶段，但实现装车应用还需一定时间。不过，无论是设备商还是材料公司，都在为固态电池的技术浪潮提供发展机遇，尤其是在新设备和材料体系的需求上，为相关企业提供显著的技术壁垒和护城河。预计到2027年，固态电池将实现小批量量产，2026年进入整车测试阶段。从2025年下半年开始，即下个月起，将进入设备和材料定点的关键期。这意味着固态电池在接下来几年将经历从研发验证到产线建设、产品测试的快速发展过程，尤其低空经济、人形机器人等新质生产力方向将成为率先应用固态电池的主要场景。截止到今年4月底，我国的固态电池产业链企业已超过280家，整体规划产能超过了450G瓦时，实际投产也大于25G瓦时，有效产能预计接近20G瓦时。从行业整体扩产规划和终端验证性能指标来看，固态电池的发展超出了预期，尤其在高功率电的应用前端如飞行器储能领域表现明显。报告主要梳理了去年至今固态电池行业的变化，包括车企和电池的新投入、新国标政策的调整，并再次对比了四大技术路线的优劣，构建了固态电池路线雷达图。重点分析了需求侧的变化，特别是在AR具身智能泛化应用下，固态电池从可选需求向刚性需求的转变，比如人形机器人、能量痛点分析及经济和航空锂电的要求。报告得出结论，在锂电池弱贝塔情景下，固态电池具有阿尔法增量，看好AR赋能新场景带来的千亿增量市场开启。固态电池通过替代液态电解液和隔膜，解决了液态电池能量密度瓶颈(无法满足更高要求应用),在能量密度和安全性方面有显著提升。其本质是通过固态电解质实现体积变形小、质量轻及安全性提高，特别是在通过新书锂负极的应用，打破液态电池无法实现从石墨硅基到金属锂负极的实践，大幅提升能量密度。固态电池在热失控安全性和内部串联方面的优势是什么?高安全性与高能量密度是固态半固态电池前景坚定的支撑。固态电池的热失控温度指标优于液态电池，并且能容纳新的电极材料如金属锂负极和富锂锰基材料等，实现更出色的循环稳定性。另外，固态电池内部串联能有效提升电压至7.4伏甚至更高，实现更高效的体积能量密度，而传统锂电池受限于电压只能外部串联。固态电池在宽温度范围内仍能保持固态不丧失锂离子传导功能，具有出色的低温性能，比如LL6发布时就实现了超长续航且低温性能出色。然而，固态电池面临固界面电导率低的问题，尤其是聚合物和氧化物方面的挑战，业界正试图通过改进烧结方法等方式提高电导率和降低成本。此外，固态电池的量产难度受制于技术和成本，如硫化物相关的安全风险增加制造难度与成本。作为液态电池和固态电池的折中产品，半固态电池有望率先量产，因为它兼顾了传统液态电池的工艺设备且易于产业化。成本方面，半固态电池可通过优化负极材料降低成本，并在省去注液化成排气等步骤后节约34%的成本，同时高安全性还能带来9%的成本节省，因此成本端并非主要痛点。氧化物电解质在微观层面上形成了结构稳定的锂离子传输通道，具有相对较高的锂离子电导率和良好的空气稳定性。其中，钙钛矿型和石榴石型等几种晶体结构表现出了显著的优势，特别是1610型ILZO电解质，其离子电导率较高且稳定性好，值得重点跟踪。早期丰田推出的聚合物电动汽车面临的主要问题是什么?早期丰田推出的聚合物电动汽车存在的主要问题是热稳定性要求高，需要在室温下达到至少10的负4次方西门子每厘米的离子电导率，但当时需加热至60度才能实现这一标准。因此，在当时，充电前需要先加热至60度以上才能正常工作。为什么在全固态电池技术收敛过程中，氧化物和聚合物电池仍具有一定的关注度?管全固态软包硫化物被认为是最终归宿，但在技术收敛过程中，氧化物和聚合物电池因其加工成本低、稳定性高的特点而被低估。近期研究发现，通过交联改性处理后，聚合物电池的锂离子电导率可以接近氧化物水平，从而提升能量密度，并且其优秀的稳定性和界面性可与其他电解质兼容，制备成电解质材料，在可穿戴设备和小型消费类产品中具有潜在应用价值。硫化物固态电解质的制备方法包括液相法、气象法、固相法等大约四五种路线，制备过程中需在惰性气氛中保护以确保材料稳定性。目前主要采用高能球磨法作为核心工艺，同时也正在引入气相合成法进行重点跟踪。构建稳定的电极和固态电解质界面在全固态硫化物电池中的关键作用是什么?乳化物作为固态电解质有何特点及潜在优势?构建稳定的电极和固态电解质界面对于实现全固态硫化物电池至关重要。选择合适的导电剂、改性电解质掺杂和形貌控制策略可以优化离子电导率、电化学窗口和锂离子化学稳定性，提高正极活性物质的负载和利用率，抑制界面反应，改善固界面接触的问题。乳化物固态电解质相较于硫化物固态电解质，具有更优的高电压稳定性，可以直接与无包覆的正极材料制备，实现良好的循环性能。尽管氯化物电解质由于金属元素成本较高而实用性受到质疑，但通过替代金属廉价金属，该路线仍值得一定关注，目前尚未单独使用。固态电解质膜常应用于固态电池并与正极片制备结合，采用湿法和涂覆工艺。半固态电池生产中，前道工序与液态电池相似，但在中后段工序会有较大区别，例如滚压机数量大幅增加、干法混料需增加纤维化工艺、等静压设备用于解决固界面问题等，这些增量环节使得设备价值量提升。近半年来，尤其是四月中旬，工信部发布了新的电池国标，并将在2027年7月1日起实施。新国标重点关注热扩散、底部撞击与快速循环安全性三大领域，这与近两年新能源汽车安全事故引发的广泛关注密切相关。政策的实施将促使整车企业及锂电企业加速对固态电池的研发和迭代。固态电池的技术特点如何与新国标要求相契合?国内固态电池产业的布局情况如何?固态电池的耐高温性、不可燃性和无泄露特性恰好符合新国标对热扩散、底部撞击及快速循环安全性的高要求。预计在四季度之前，工信部将推动固态电池以侧向平滑的方式进行新技术推广。国内已有头部企业、中部企业甚至全产业链以及新势力公司积极布局固态电池领域，包括蔚蓝清淘等专注于半固态电池的企业。目前在建和规划的产线产能达到数百G瓦时，且从2023年开始，各大车企如比亚迪、上汽、广汽等纷纷明确表示将在2026年或2027年实现固态电池的量产目标。固态电池目前正处于测试阶段，市场普遍预计其商业化应用可能需要5到10年时间。其中，硫化物路线有望在2026年率先实现量产，而全固态电池在2029年后随着成本下降将进入成熟期并成为调整方向。在低空经济领域，固态电池因其高安全性、冗余设计以及能源使用效率提升，将成为主流动力系统。对于飞行器而言，固态电池在能量密度和功率密度方面都能满足其严苛需求，尤其在垂直起飞和瞬间充放电功率要求上表现突出。目前已有多个企业如易伟、宁德时代等开始研发并提供固态电池解决方案，应用于飞行汽车、无人机等场景，并取得了一定的进展和成果。人形机器人的能源之困主要体现在哪些方面?固态电池在人形机器人应用中的优势是什么?人形机器人的能源之困主要体现在三个方面：一是锂电池续航能力不足，导致作业频繁中断，例如特斯拉的擎天柱只能支持4小时的基础任务；二是电池体积和重量过大过重，限制了机器人的灵活性与轻量化设计；三是极端温度下电池性能衰减及潜在的热失控风险。固态电池在人形机器人应用中，其高能量密度、安全性、结构紧凑和热稳定性高等特性与锂电池形成了互补，尤其适合在救援、特殊工况等场景中使用，预计将成为该领域的重要发展方向。到2030年，全固态电池在机器人领域的市场需求预计会达到什么规模?预计到2030年，全新智能机器人的锂电池出货量将达到100G瓦时，其中全固态电池将成为重要比例。市场规模方面，预测到2030年机器人销量可能达到16.25万台，市场规模达到250亿元，甚至有机构预测到百万台量级，显示出丰厚的成长空间。整体来看，到2030年全球锂电池需求量预计在2800G瓦时，全固态电池渗透率保守估计在2030年能达到4%,2035年接近10%,其中在AR具身智能领域的渗透率最高，达到12%,而在储能领域的渗透率相对较低，约为2%。动力电池领域中，固态电池的量也很重要，其支撑有望达到5%左右。此外，针对固态电池产业链中的标的，设备和材料方面都有不同的增量需求，如电解质硫化铝、锂金属负极等关键材料，以及相关设备如麦克诺尔的干法辊压设备、等静压设备等。投资方面，应重点关注以硫化锂路线为代表的高能量密度标的，同时关注设备端如麦克诺尔、先导、银河红工科技等在前段、中段工序的增量设备供应商。此外，还包括璞泰来联营激光、三强新材、上海喜霸、有研新材、硅基负极的源力股份和天奈科技等在固态电解质和上游材料领域的布局。英联股份是去年推荐过的金属锂负极企业，预计今年利润转正且二季度环比增长。公司在锂金属负极领域实现了率先的工艺突破，受益于新型锂金属的生产，并且与头部企业合作开发出较好的测试性能，预期大幅提升循环寿命。公司设备深度绑定日本爱发科，还拓展到了固态电池其他环节，有望在PVD制造经验基础上拓展更多产业链新领域。对于固态电池行业当前的发展阶段和未来展望有何看法?当前整个固态电池产业链进展超预期，今年尤其是下半年被视为中式关键期，比去年预期提前半年以上。工信部相关项目将在今年底前完成中期审查，电池材料体系逐渐定型，原材料性能达到量产要求，固态电池将进入测试和快速迭代的关键期。固态电池因其自身阿尔法成长属性，成为电芯行业中少数具有持续成长性的方向之一。
