研究機(jī)構(gòu)EVTank數(shù)據(jù)顯示,2024年全球新能源汽車銷量超過1800萬輛。如今,新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已進(jìn)入“拼技術(shù)”的時(shí)代。憑借高能量密度、高安全性、長(zhǎng)循環(huán)壽命等顯著優(yōu)勢(shì),固態(tài)電池被視為下一代電池技術(shù)的終極方向。
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池,其內(nèi)部完全沒有液體的存在,由無機(jī)物或有機(jī)高分子固體作為電池的電解質(zhì)。固態(tài)電池能夠有效阻止電極材料與電解質(zhì)的反應(yīng)和漏電,降低電極的損耗和電池內(nèi)部的副反應(yīng),從而提高電池的循環(huán)壽命。
在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與碳中和目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下,動(dòng)力電池技術(shù)成為新能源革命的核心戰(zhàn)場(chǎng)。傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池因能量密度瓶頸、熱失控風(fēng)險(xiǎn)及充電效率限制,難以滿足電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茈姵氐钠惹行枨?。固態(tài)電池憑借其顛覆性技術(shù)優(yōu)勢(shì)——以固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解液,在能量密度、安全性及循環(huán)壽命上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍,被視為下一代電池技術(shù)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
近年來,全球科技巨頭、車企及電池企業(yè)爭(zhēng)相布局固態(tài)電池研發(fā)。中國(guó)作為全球最大的新能源汽車市場(chǎng),政策端持續(xù)加碼,《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等文件明確將固態(tài)電池列為重點(diǎn)攻關(guān)方向;產(chǎn)業(yè)端則涌現(xiàn)出寧德時(shí)代、比亞迪、衛(wèi)藍(lán)新能源等領(lǐng)軍企業(yè),形成技術(shù)突破與商業(yè)化試點(diǎn)的雙軌并行。與此同時(shí),國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化,日本、韓國(guó)及歐美企業(yè)加速推進(jìn)硫化物、氧化物等技術(shù)路線的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。固態(tài)電池的崛起,不僅是技術(shù)迭代的必然,更是全球能源話語權(quán)爭(zhēng)奪的關(guān)鍵一役。
工信部最新數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)固態(tài)電池相關(guān)專利申請(qǐng)量在2024年下半年激增,總量達(dá)日本的3倍。
固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1. 技術(shù)路線百花齊放,氧化物與硫化物并駕齊驅(qū)
當(dāng)前固態(tài)電池技術(shù)主要聚焦于三大材料體系:氧化物、硫化物及聚合物。
氧化物路線因高穩(wěn)定性與低成本優(yōu)勢(shì),成為國(guó)內(nèi)企業(yè)布局重點(diǎn)。例如,贛鋒鋰業(yè)開發(fā)的氧化物固態(tài)電池已進(jìn)入裝車測(cè)試階段,其電解質(zhì)材料通過摻雜工藝優(yōu)化界面性能,理論能量密度突破400Wh/kg。
硫化物路線以高離子電導(dǎo)率見長(zhǎng),但化學(xué)穩(wěn)定性難題亟待攻克。華為公開的硫化物專利通過氮元素?fù)诫s抑制鋰枝晶生長(zhǎng),顯著提升電池壽命;寧德時(shí)代則通過全固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)的千人規(guī)模投入,計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
聚合物路線受限于低電導(dǎo)率與高溫性能不足,多用于消費(fèi)電子領(lǐng)域,如小米預(yù)研的固態(tài)電池技術(shù)將能量密度提升至1000Wh/L,瞄準(zhǔn)智能手機(jī)續(xù)航痛點(diǎn)。
2. 半固態(tài)先行,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速
全固態(tài)電池受制于界面阻抗與規(guī)?;a(chǎn)難題,短期內(nèi)商業(yè)化仍存障礙,因此行業(yè)選擇以半固態(tài)電池作為過渡方案。2024年,國(guó)內(nèi)半固態(tài)電池出貨量猛增至7GWh,衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源等企業(yè)率先實(shí)現(xiàn)裝車應(yīng)用。例如,蔚來ET7搭載的半固態(tài)電池續(xù)航突破1000公里,低溫放電性能提升20%,針刺實(shí)驗(yàn)通過率大幅優(yōu)化。
3. 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同突破,核心材料國(guó)產(chǎn)化提速
上游材料端,鋯基固態(tài)電解質(zhì)(如三祥新材)、硫化物粉體(上海洗霸)等關(guān)鍵原料實(shí)現(xiàn)自主供應(yīng);中游制造端,寧德時(shí)代、比亞迪等頭部企業(yè)通過“研發(fā)+資本”雙輪驅(qū)動(dòng),推動(dòng)電解質(zhì)涂覆、電極一體化等工藝革新;下游應(yīng)用端,新能源汽車仍是核心場(chǎng)景,儲(chǔ)能、機(jī)器人、航空航天等新興領(lǐng)域需求初現(xiàn)。
4. 政策與資本雙助力,生態(tài)體系逐步完善
中國(guó)通過“十四五”新材料專項(xiàng)等政策傾斜,引導(dǎo)資金向固態(tài)電池領(lǐng)域聚集。初創(chuàng)企業(yè)如輝能科技、太藍(lán)新能源獲多輪融資,產(chǎn)業(yè)生態(tài)初具雛形。
據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2025-2030年中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)及未來投資方向咨詢報(bào)告》分析:
固態(tài)電池行業(yè)正經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新到規(guī)模化應(yīng)用的“驚險(xiǎn)一躍”。技術(shù)層面,氧化物與硫化物的性能博弈尚未終結(jié),界面工程、封裝工藝等共性難題仍需產(chǎn)學(xué)研深度融合;市場(chǎng)層面,半固態(tài)電池的過渡性定位既是機(jī)遇亦是挑戰(zhàn)——其成本高出液態(tài)電池30%-50%,短期內(nèi)依賴高端車型支撐,但若無法快速降本,可能被全固態(tài)技術(shù)彎道超車。與此同時(shí),全球?qū)@?jìng)爭(zhēng)日趨激烈,中國(guó)在硫化物專利布局上較日韓仍有差距,需警惕技術(shù)壁壘風(fēng)險(xiǎn)。
在此背景下,產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)體系的建立及國(guó)際合作機(jī)制的完善,將成為行業(yè)跨越“死亡之谷”的核心推力。
1. 需求端:萬億級(jí)市場(chǎng)蓄勢(shì)待發(fā)
新能源汽車:據(jù)EVTank預(yù)測(cè),2030年全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)614.1GWh,滲透率超10%。搭載固態(tài)電池的車型續(xù)航有望突破1200公里,充電時(shí)間縮短至10分鐘內(nèi),徹底解決里程焦慮。
儲(chǔ)能系統(tǒng):固態(tài)電池的長(zhǎng)壽命與高安全性契合電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能需求,預(yù)計(jì)2035年相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模占比將提升至25%。
新興領(lǐng)域:人形機(jī)器人、eVTOL飛行器等前沿科技依賴高能量密度電源,為固態(tài)電池開辟增量空間。
2. 技術(shù)端:全固態(tài)電池或于2030年前后迎來拐點(diǎn)
隨著界面改性技術(shù)(如原子層沉積ALD)、干法電極工藝的成熟,全固態(tài)電池量產(chǎn)成本有望降至$100/kWh以下。日本豐田計(jì)劃2027年推出全固態(tài)電動(dòng)車,中國(guó)寧德時(shí)代、韓國(guó)三星SDI亦將2030年設(shè)為商業(yè)化節(jié)點(diǎn)。
3. 競(jìng)爭(zhēng)格局:中日韓歐美“五強(qiáng)爭(zhēng)霸”
中國(guó):憑借龐大的應(yīng)用市場(chǎng)與政策支持,在氧化物路線及半固態(tài)領(lǐng)域占據(jù)先機(jī),但需突破核心專利短板。
日韓:豐田、松下、三星SDI主導(dǎo)硫化物路線,專利儲(chǔ)備占全球60%以上,全固態(tài)技術(shù)領(lǐng)先。
歐美:QuantumScape、Solid Power等初創(chuàng)企業(yè)受資本青睞,側(cè)重聚合物與硫化物技術(shù),尋求差異化突圍。
固態(tài)電池行業(yè)的勃興,既是能源革命的技術(shù)注腳,亦是全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略高地。當(dāng)前,行業(yè)已邁過概念驗(yàn)證期,進(jìn)入以半固態(tài)為牽引、全固態(tài)為目標(biāo)的產(chǎn)業(yè)化沖刺階段。技術(shù)路線的分化、產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合、以及成本與性能的平衡,構(gòu)成行業(yè)發(fā)展的三大主線。
對(duì)中國(guó)而言,機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存:一方面,新能源汽車市場(chǎng)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)、政策端的強(qiáng)力引導(dǎo)及龍頭企業(yè)的技術(shù)積累,為國(guó)產(chǎn)固態(tài)電池崛起奠定基礎(chǔ);另一方面,核心材料依賴進(jìn)口、全固態(tài)專利布局薄弱等問題,仍需通過跨學(xué)科研發(fā)、國(guó)際合作與標(biāo)準(zhǔn)制定來破局。
未來十年,隨著技術(shù)瓶頸的逐步攻克與規(guī)模效應(yīng)的釋放,固態(tài)電池有望重塑全球能源存儲(chǔ)格局,成為推動(dòng)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的核心引擎。在這場(chǎng)關(guān)乎未來的競(jìng)賽中,唯有無縫銜接創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)與國(guó)家,方能占據(jù)價(jià)值鏈頂端,引領(lǐng)新一輪能源革命浪潮。
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