固态电池：2024 年出货 5.3GWh，五年内增长百倍可期

      EVTank指出，聚合物电解质和氧化物电解质主要用于当前半固态电池，硫化物和卤化物主要用于未来全固态电池，少部分用于半固态电池掺杂使用。2024年中国聚合物和氧化物电解质出货量占比超过98%，少量使用硫化物和卤化物。EVTank预计随着全固态电池的逐步产业化，硫化物电解质的出货量占比会逐步提升，预计到2030年，硫化物电解质的总体出货量占比将达到29.5%，其中在全固态电池电解质中，硫化物电解质的市场份额将达到65%。

      固态电池正在以势不可挡的姿态崛起，成为新能源领域竞争的新战场，企业及各大研发平台也在不断对固态电池现有问题进行攻关：如通过掺杂、界面工程等的方式改善离子传输问题；通过添加剂、涂层、结构设计等改善锂枝晶生长问题。另外，随着人工智能的引入，改变材料研发范式，大幅提升全固态电池的研发效率，为全固态电池产业化提前增加了可能性。

       在关键材料方面，固态电池与传统锂离子电池最大区别在于采用固态电解质，这有效提升了安全性和能量密度。正极材料与锂电池一致，包括锰酸锂、磷酸铁锂、三元正极材料等，近年来中国锂离子电池正极材料产量稳步增长，2024 年达 260 万吨。负极材料目前集中在金属锂负极、碳族负极和氧化物负极材料，其中金属锂负极因高容量、低电位成为全固态锂电池主要负极材料之一，但其稳定性问题亟待解决。固态电解质是核心技术，主要分为聚合物电解质（如 PEO、PVDF、PMMA 等，柔韧性好但离子导电率低）、无机陶瓷电解质（如硫化物 Li10GeP2S12、氧化物 LLZO、LATP 等，离子导电率高、稳定性好但加工难度大）、复合电解质（聚合物与陶瓷复合，兼顾安全性和导电性，是未来方向）。

      生产工艺上，企业及研发平台针对现有问题积极攻关。离子传输方面，通过掺杂改变材料晶体结构，引入特定离子缺陷以增加离子传导通道，提升离子迁移速率；开展界面工程，对电极 / 电解质界面进行修饰，降低界面电阻，促进离子在界面间快速传输。锂枝晶生长方面，采用添加剂优化电解质成分，抑制锂枝晶形成；对电极表面进行涂层处理，改善锂沉积均匀性；进行结构设计，如使用三维多孔电极结构，为锂沉积提供更多空间，减少锂枝晶生长几率。

      降本路径上，固态电池生产成本比传统锂电池高 2 - 3 倍，主要源于材料成本高（如硫化物电解质）。可通过采用低成本材料，如研发新型聚合物电解质替代昂贵材料；优化生产工艺，利用先进制造技术，如自动化生产提高效率、减少人工成本，精准控制材料用量降低浪费，以此降低整体生产成本。目前，部分企业通过工艺改进，已将部分材料成本降低了 10%-15% 。

      在企业布局上，越来越多企业参与固态电池市场。研究机构如中科院化学所、中科院青岛能源所、中科院宁波材料所等积极开展基础研究；电池企业如赣锋锂业、宁德时代等凭借自身技术和产业优势布局；还有跨界企业，如以汽车零部件为主的万向集团、新能源汽车企业比亚迪等。我国企业研究主要集中在硫化物电解质技术（代表企业宁德时代）和氧化物电解质技术（代表企业赣锋锂业、清陶发展、辉能科技等），聚合物电解质技术路线企业较少。从区域看，环渤海、长三角地区代表性企业 / 机构较多，北京有中科院物理所、中科院化学所等科研实力强的单位。

      技术进展上，2022 年以来固态电池研发和产业化成果显著。2024 年，更多企业实现了半固态电池的大规模量产装车，部分全固态电池的实验室样品能量密度已突破 400Wh/kg 。众多车企积极推动固态电池产业化，奇瑞汽车计划 2026 年全固态电池上车，2027 年规模化量产；宁德时代预计 2027 年小批量生产能量密度超 400Wh/kg 的全固态电池；上汽集团 2026 年全固态电池交付量产，2027 年搭载车型量产交付。

      未来固态电池市场前景广阔，预计 2027 年将是产业从发展初期迈向快速上升期的转折点，进入快速增长期，到 2030 年中国固态电池出货量有望超 150GWh 。随着车企推动固态电池车型量产，以及无人机、储能等场景对长续航高安全电池需求增长，到 2030 年下游市场渗透率将达 10% 左右。同时，人工智能引入有望改变材料研发范式，通过大数据分析、机器学习算法快速筛选和预测材料性能，缩短研发周期，大幅提升全固态电池研发效率，为产业化提前增添可能性 。

文章来源：EVTank