固态电池商业化提速 千亿市场空间可期

在近日举办的第十届全球新能源汽车大会上，固态电池生产商辉能科技透露，在固态电池发展必经的三阶段来看，辉能科技体系已进入到量产规划，竞争者中最接近的是丰田预计在2022年进入小试线。同时，辉能2021进入1GWH的大量生产。北京卫蓝新能源也表示，2021年公司半固态车用动力电池将推向市场。

这一进度比全球汽车及巨头、动力电池领先厂商丰田量产时间表提前4年，展现固态电池的量产时间加速。

业内认为，全固态锂电池将是未来电动汽车车电池的发展方向。全固态电池的能量密度至少是当下传统锂离子电池的三倍，充电时间缩短的同时，续航里程更远，充放电次数更高（更耐用）。

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此前，工信部颁布的《中国制造2025》指明：“到2025年、2030年，我国动力电池单体能量密度分别需达到400Wh/kg、500Wh/kg”，这一技术指标已接近传统锂电池能量密度天花板。鉴于能量密度是动力电池的核心参数，当前锂电池技术还有巨大的提升空间。

三元NCM811体系+硅碳负极已基本可以满足单体300Wh/kg的要求，但要求单体达到400-500Wh/kg，必须再次进行材料体系的变革。

中国工程院院士陈立泉表示“如果能量密度进一步提高，大于500Wh/kg的话，一定从现在开始就要考虑固态锂电池，以及锂空气电池、锂硫电池等新的电化学体系探索研究。”其中，固态电池是业界公认最有希望率先实现量产的电池。

AmericaLUXResearch研究数据预测，固体锂电池在经历2013-2020年期间相对平稳的基础理论研究之后，2020-2030年有望实现技术上较大突破，商业价值潜力有望快速提升。

常规液态锂离子电池能量密度天花板在300Wh/kg左右，预计2030年全球固态锂电池需求有望接近500GWh，市场空间千亿以上。

固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池，其具备更高的安全性和能量密度。性能方面，不可燃烧的固态电解质是固态电池的核心。

开发难度上，锂硫、锂空气等新型电池需从整个电池结构入手，而固态电池的核心在于固态电解质，升级路径更加简单方便。固态面临的挑战主要包括降低成本，提高固体电解质的安全性，以及在充电和放电时保持电极和电解质之间的接触。

固态电池在动力电池领域的商业化应用需要材料工艺层面的突破，包括关键材料、极片、正负极与电解质匹配的材料工艺。

目前，在界面电阻降低，金属锂高容量、高倍率和低体积变化的解决方案，以及兼具离子电导和机械特性的固态电解质膜的成熟制备技术等方面尚缺乏有效的解决方案。固态电池如若取得突破，将导致正极材料体系发生变化。

目前固态电池已经有一部分技术路线接近了工业化的条件，根据中国的技术路线规划，预计2030年固态电池和锂硫电池大规模量产推广。

全固态电池尚处在研发早期，它的核心是固态电解质材料，研发方向主要包括聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向。三大体系各有优势，其中聚合物电解质属于有机电解质，氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质。

聚合物电解质体系有量产也有运营数据，但是主要问题在于能量密度不高，需要进行加热使用。

氧化物固态电池，它有很多优点，耐高电压，对空气比较稳定，但是由于氧化物固态电池的界面电阻比较大，因此它的工业化难度也是非常大的。硫化物固态电池，这种电池的突出优点在于，离子导电率非常高，但是对空气稳定性非常差，露点需要负60度以下，对工艺条件非常苛刻。

纵览全球固态电池企业，有初创公司，也不乏国际厂商，企业之间独踞山头信仰不同的电解质体系，未出现技术流动或融合的态势。固态电池有望成为下一代动力电池主导技术路线，全球企业加大布局固态锂电池领域。

整体而言，欧美企业偏好氧化物与聚合物体系，而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系的产业化难题。

其中，聚合物固态锂金属电池的开发主要以法国Bolloré、宁德时代为代表；氧化物锂金属固态电池的开发主要以美国橡树岭国家实验室，QuantumScape，Sakti3以及中科院等为代表；硫化物固态电池的开发主要以丰田、三星、本田以及宁德时代为代表，全球在固态电池研发领先的是丰田。

实际上，在十多年前，丰田就已经秘密组织了一支上百人的顶尖人才团队进行固态电池、空气电池的研发工作。这一支囊括了该领域专家日队伍，为丰田申请了多达30项专利(至今丰田在固态电池方面的专利数量遥遥领先)。

就目前已知的是，丰田不仅获得了固体电解质材料、固态电池的制造技术等方面的专利，甚至还研发了一整套的正极材料和硫化物固体电解质材料回收的技术路线和回收工序。

丰田预计2022年推出搭载全固态电池的电动车型，2025年实现量产。宁德时代IPO募投项目中的下一代电池就包括固态电池。根据NE时代报道，宁德时预计至少到2025年实现固态电池的量产。

数据来源：NE时代

早前日本已经启动了一项全国性的研发计划，最有希望的是丰田汽车和松下的联盟（丰田有近300名工程师参与研发固态电池），该联盟表示将在五年内将固态电池商业化。

宝马正与固态电池公司SolidEnergy合作共同开发固态电池，大众表示看好固态电池前景，并入股研发固态电池的创业公司QuantumScape。此外，从今年5月起，日本政府将出资16亿日元，联合国内丰田、本田、日产、松下、GS汤浅、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等大型汽车厂商、电池和材料厂商，共同研发固态电池。

三星是集聚整个公司比较大的财力，现在对世界范围内相关的全固态电池的标的都进行了投资、入股、技术跟踪。

今年三星所公布的最新数据反映，基于硫化物固体电池的全固态锂电池，它们的体积能量密度能做到921瓦时每升，重量能量密度能够做到427瓦时每公斤，这个在技术指标上体现出了基于金属锂为负极，硫化物为固体电解质的技术路线技术指标上的优势。

而在欧洲，法国的望族Bolloré(博洛雷)家族掌控之下的子公司BatScap是世界公认的在固态电池领域有着深度布局的代表，只是和丰田不同，BatScap选择全固态中的聚合物技术路线。BatScap的固态电池由于负极材料采用金属锂，电解质采用聚合物薄膜，因此又被称为金属锂聚合物电池。

美国Sakti3是业内公认的可以和日本的丰田与欧洲的Bolloré并列的技术成熟度较高、技术沉淀较深的固态电池研发三巨头之一，同时也是固态电池第三条技术路线—全固态中的氧化物电解质材料路线的践行者。

从海外各家企业实验与中试产品来看，固态电池能量密度优势已开始凸显，明显超过现有锂电水平。

在我国，固态锂电的基础研究起步较早，在“六五”和“七五”期间，中科院就将固态锂电和快离子导体列为重点课题，此外，北京大学、中国电子科技集团天津18所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究，并在此领域取得了不错的进展。未来，随着产业投入逐渐加大，产品性能提升的步伐也望加速。

当前国内已有上市公司布局固态电池相关业务，对于下一代电池技术研发和产业化应用，已逐渐进入二级市场视野。

2017年，赣锋锂业通过引进中科院宁波材料所的许晓雄团队，正式切入到固态电池板块。宁德时代主要在聚合物和硫化物基固态电池方向分别开展了研发工作，并取得了初步进展，同时针对材料体系特点和规模化生产的要求，宁德时代开展了全固态电池制造工艺路线的设计和探索。

蓬勃发展的新能源产业，为中国本土的动力电池产业崛起提供了最佳的历史机遇，如同中国有机会在下一个汽车工业时代实现弯道超车，中国的动力电池技术也将极有可能打破国外的封锁，成为引领尖端技术发展的决定性力量。在中国，无论是国家级的科研院所，抑或是电池企业，都纷纷加注固态电池力量，抢占未来动力电池赛道。

毋庸置疑，锂电产业链是一个可以看至少10年的行业，而新技术的开发与崛起也将不断强化行业的估值与前景。固态电池承载着电池安全与能量全面提升的使命，未来有望成为行业的新爆发点与关键性技术保障。

展望未来发展趋势，固态电池阶段发展之路已经明晰。电池的结构将逐渐减少液体的使用，向无液体的全固态电池迈进；应用领域上，有望率先发挥安全与柔性优势，应用于对成本敏感度较小的微电池领域，如RFID、植入式医疗设备、无线传感器等；技术进步后，再逐渐向高端消费电池渗透；随着产品的成熟，最终大规模踏入电动车与储能市场，从高端品牌往下渗透，实现下游需求的全面爆发。

随着全球锂电池产业链向中国转移，国内正极材料技术的不断进步，叠加产能、价格优势，在行业看好与多方布局之下，固态电池产业有望迎来全球化配套的历史性机遇。