固态电池产业化提速，半固态电池即将量产

日前，三星SDI宣布计划在2027年量产全固态电池，公司已建成能量密度为900Wh/L全固态电池试验生产线，目前正在生产原型样品。

此前，大众旗下子公司PowerCo SE宣布与QuantumScape合作生产的的固态电池进行1000多次循环充电测试后，电池容量保持在95%，超过50万公里续航无明显衰减，显示出其具有良好循环寿命。

国内企业目前在半固态电池产业化方面进展较快，2023年12月搭载半固态电池的蔚来ET7续航里程测试超过1000公里，2024年东风、蔚来和上汽将会推出搭载半固态的车型，实现半固态电池批量装车。

固态电池板块近期表现也较为活跃，2月6日至今板块涨幅达到19.29%，较同期大盘表现更好，本文来对固态电池行业进行分析。

资料来源：wind，钛媒体产业研究部

与液态锂电池工作原理类似，安全性和能量密度优势明显

根据电解质状态，锂电池分为液态电池、半固态电池和固态电池，不同于液态电池，固态电池是用固态电解质代替液态电池中的电解液和隔膜，而半固态电池使用的是固液混合电解质，同时保留隔膜。

固态电池工作原理与液态锂电池相似，均为锂离子在正负电极之间的嵌入与脱出，充电时锂离子从正极脱出通过固态电解质迁移至负极，与通过外电路流向负极的电子复合成锂原子，放电过程则相反。

相比液态锂电池，固态电池在能量密度和安全性方面优势明显，能量密度方面，目前液态锂电池能量密度已接近350Wh/Kg能量密度上限，而固态电池通过采用高比容量的正负极材料，能量密度可达到500Wh/Kg以上。

在安全性方面，传统液态锂电池在大电流工作下负极有可能出现锂枝晶，刺破隔膜从而导致电池内部短路，同时电解液在高温下容易发生副反应，存在爆炸或自燃风险，而固态电解质具有化学活性低和耐高温等特性，可以有效抑制锂枝晶生长，安全性高。

此外，固态电池避免了电解液在低温环境下流动性下降缺点，可在低温环境下稳定工作，同时由于取消掉电解液和隔膜，固态电池正负极之间距离更短，相同容量下电池体积更小。

电池充放电速度主要由离子电导率决定，固态电解质中离子运输由离子在体相和表界面中运输过程共同决定，由于电解质离子之间相互作用力强，离子迁移能垒较液态电池更高，电导率低。

此外，固态电池由于电极与电解质接触界面是固-固界面，相比液态电池固-液接触界面，接触面积更小，且接触界面存在大量晶界，多次接触后容易导致接触失效，产生容量衰减。

目前固态电池使用的固态电解质主要有氧化物、聚合物和硫化物三种，其中聚合物属于有机电解质，氧化物和硫化物属于无机电解质。

氧化物电解质具有较好的导电性和稳定性，可适配高压正极材料和金属锂负极，但由于其较为坚硬，使其界面接触较差；硫化物离子导电率最高，延展性好，但化学稳定性较差，易与锂金属和潮湿空气发生反应；聚合物电解质接触界面较好，但室温下离子电导率较低。

聚合物电解质开发时间最早，与现有电解液生产设备和工艺兼容性较好，已实现小规模量产，但由于其电导率较低，商业化进展缓慢。

氧化物电解质各方面性能较为均衡，目前进展较快；而硫化物电解质虽然电导率高、更适合在电动车上应用，但在保持稳定性方面难题仍有待解决。

虽然固态电池技术取得较大进展，但距离大规模商业化应用仍需一段时间，半固态电池（电解液质量分数5%-10%）作为固态电池过渡阶段解决方案，相较液态锂电池能量密度和安全性均有较大提高，同时可沿用现有电池制造工艺。

国内氧化物半固态电池产业化进度较快，卫蓝新能源、赣锋锂电和清陶能源等企业氧化物半固态电池已实现量产，根据GGII数据，截止2023年底国内半固态电池产能规划累计接近300GWh，落地产能约15GWh，预计2024年全年半固态电池装车量有望突破5GWh。

国外固态电池布局企业中，韩国三星SDI和LG新能源主要以聚合物和硫化物技术路线为主，日本松下和日产主要以硫化物技术路线为主，美国Solid Power和Quantum Scape等厂商对聚合物、氧化物和硫化物技术路线均有布局。

国内固态电池领域布局企业较多，包括以卫蓝新能源、清陶能源和恩能动力为代表的初创公司和宁德时代、赣锋锂业和孚能科技等传统锂电厂商在聚合物、氧化物和硫化物技术路线方面均有布局。

固态电池正极材料方面，短期内高镍三元材料由于能量密度高和倍率性能好成为主流正极材料体系，长期富锂锰基和镍锰酸锂等高比容量材料有望成为发展方向，相关公司包括容百科技、当升科技、华友钴业和长远锂科等。

固态电池负极材料包括石墨、硅负极、合金负极和金属锂等，中短期内硅由于比容量高成为主流方案，长期来看金属锂由于克容量高、电极电位低，是固态电池理想负极材料，相关公司包括贝特瑞、杉杉股份、翔丰华和璞泰来等。

固态电池电解质相关公司包括清陶能源、赣锋锂业、天目先导和蓝谷新能源等，其中部分企业氧化物电解质已进入量产阶段。

固态电池厂商包括卫蓝新能源、清陶能源和赣锋锂业等，部分厂商已实现半固态电池量产，接下来也会有厂商将会陆续发布固态电池。

资料来源：公司公告，钛媒体产业研究部

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