一、固態(tài)電池性能突出,具備安全性和高能量密度
目前,我國依托液態(tài)鋰離子電池,已構(gòu)建了全球領(lǐng)先的新能源汽車產(chǎn)業(yè)體系。但現(xiàn)有的鋰離子電池采用了易燃的液態(tài)電解質(zhì),難以同時(shí)滿足電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、電動(dòng)航空、智能終端等行業(yè)對高能量密度、高安全性、長壽命和低成本鋰電池的迫切需求。高比能、高安全性和長壽命的固態(tài)電池被全球公認(rèn)為是取代現(xiàn)有鋰離子電池的顛覆性技術(shù)之一。
正極、負(fù)極、隔膜和電解液是鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料,液態(tài)電池到全固態(tài)電池核心是將電解液+隔膜替換為固態(tài)電解質(zhì)。鋰電池根據(jù)電解質(zhì)的不同,可以分成液態(tài)鋰離子電池、混合固液電池(半固態(tài)或準(zhǔn)固態(tài))、全固態(tài)電池3類。其中,混合固液電池使用固態(tài)電解質(zhì)部分取代液態(tài)電解液;而全固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液,電池中完全不含液體。
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
液態(tài)電池、半固態(tài)電池、固態(tài)電池結(jié)構(gòu)對比
電池材料 | 液態(tài) | 半固體 | 全固態(tài) |
正極 | 三元鐵鋰 | 三元高鎳、超高鎳 | 三元高鎳、富鋰錳基、硫/空氣 |
負(fù)極 | 石墨為主可以摻硅 | 硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極 | 鋰金屬負(fù)極 |
隔膜 | 濕法隔膜、干法隔膜 | 濕法+涂覆孔徑更大 | -- |
電解質(zhì) | 液體占比20-10wt% | 液態(tài)占比10-1wt%,LiTFSI占比提升 | 固態(tài)電解質(zhì) |
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告(2025-2032年)》顯示,固態(tài)電池性能突出,具備安全性和高能量密度。采用有機(jī)電解液的傳統(tǒng)鋰離子電池,因過度充電、內(nèi)部短路等異常時(shí)電解液發(fā)熱,有自燃甚至爆炸的危險(xiǎn)。以固體電解質(zhì)替代有機(jī)液體電解液的全固態(tài)鋰電池,在解決傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度偏低和使用壽命偏短這兩個(gè)關(guān)鍵問題的同時(shí),有望徹底解決電池的安全性問題,符合未來大容量新型化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的方向。
無機(jī)全固態(tài)鋰電池因各組成部分均采用無機(jī)粉體材料,通過集成技術(shù)形成全電池,還具有以下幾個(gè)主要方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢:①全固體鋰電池具有寬的電化學(xué)位窗口,可以大大拓展電池材料選擇范圍;②全固體鋰電池將大大改變包括電池制造方法在內(nèi)的現(xiàn)有概念:不使用液體,可簡化外殼與電池組裝工藝;③通過層疊多個(gè)電極,電池單元內(nèi)形成串聯(lián),可制造出12V及24V的大放電電壓電池單元。
不同類型鋰基電池的特性比較
資料來源:《全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望》,觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
二、半固態(tài)電池已步入產(chǎn)業(yè)化期,處于進(jìn)一步商業(yè)化關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)
半固態(tài)電池的概念最早可以追溯到20世紀(jì)70年代,2011年美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家Yet-MingChiang提出“液流電池”概念,用帶有細(xì)微顆粒的懸浮液作為電極研制而成半固態(tài)電池。在這種半固態(tài)電池中,電極是由微小的鋰化合物粒子與液態(tài)電解液混合而成的泥漿狀物質(zhì)構(gòu)成,這是半固態(tài)電池技術(shù)的重要起源。2012-2016年間是半固態(tài)電池的啟動(dòng)期,此時(shí)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究和初步探索階段。2017-2022年是半固態(tài)電池的高速發(fā)展期,這一階段材料研發(fā)及電池性能提升取得進(jìn)展,同時(shí)產(chǎn)業(yè)界開始關(guān)注并布局相關(guān)技術(shù)。2023年以來,半固態(tài)電池逐漸步入產(chǎn)業(yè)化,并處于商業(yè)化前夕的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
全固態(tài)電池尚處于研發(fā)階段,有望逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在早期電化學(xué)研究階段,英國科學(xué)家約瑟夫·湯姆遜前瞻性提出了利用固態(tài)電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定電池循環(huán)的概念,19世紀(jì)中期硫化銀、氟化鉛等固態(tài)電解質(zhì)材料的發(fā)現(xiàn)為固態(tài)電池的后續(xù)發(fā)展奠定了關(guān)鍵性的道路。1992年,美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)(LiPON),并成功組裝固態(tài)電池,標(biāo)志著全固態(tài)電池發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨后多種固態(tài)電解質(zhì)材料被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),21世紀(jì)后市場需求的推動(dòng)下,全固態(tài)電池在電解質(zhì)材料、電極材料以及界面工程等領(lǐng)域的研發(fā)取得顯著發(fā)展。整體而言全球各國都在積極發(fā)展全固態(tài)電池的研發(fā),日本豐田公司已經(jīng)宣布了其全固態(tài)電池量產(chǎn)的時(shí)間表,韓國三星等公司已經(jīng)宣布建設(shè)全固態(tài)電池生產(chǎn)線,全固態(tài)電池技術(shù)正加快從研發(fā)走向量產(chǎn)的進(jìn)程。
三、發(fā)展固態(tài)電池是產(chǎn)業(yè)化所需,更是全球化競爭必然之舉
需求端:新能源汽車+低空經(jīng)濟(jì)+機(jī)器人,多重場景提振固態(tài)電池需求。新能源汽車領(lǐng)域普遍預(yù)期全固態(tài)電池在2026年裝車、2027年小批量生產(chǎn)。低空經(jīng)濟(jì)為固態(tài)電池打開新市場,中國民用航空局預(yù)估,到2025年中國低空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將達(dá)到1.5萬億元,目前eVTOL所需的電池能量密度要達(dá)300Wh/kg以上,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)有望快速發(fā)展。同時(shí),固態(tài)電池還是人形機(jī)器人當(dāng)前最優(yōu)動(dòng)力解決方案,能為人形機(jī)器人提供更持久的續(xù)航能力、更高的安全性,以及更靈活的內(nèi)部空間布局。
車端固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間表
公司 | 時(shí)間 | 進(jìn)展與目標(biāo) |
寧德時(shí)代 | 2024.11 | 增加了對全固態(tài)電池的研發(fā)投入,已將全固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)擴(kuò)充至超1000 人,計(jì)劃2027年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小批量生產(chǎn)。 |
太藍(lán)新能源、長安汽車 | 2024.11 | 聯(lián)合舉辦無隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)發(fā)布會(huì),無隔膜半固態(tài)電池計(jì)劃于2026年進(jìn)行裝車驗(yàn)證/測試,無隔膜全固態(tài)電池計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。 |
廣汽集團(tuán) | 2024.11 | 目前已初步打通全固態(tài)電池全流程制造工藝,取得車規(guī)級高安全大容量全固態(tài)動(dòng)力電池量產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)突破,并具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固態(tài)電芯三大核心優(yōu)勢,預(yù)計(jì)于2026年裝車搭載于昊鉑車型。 |
奇瑞 | 2024.10 | 在2024奇瑞全球創(chuàng)新大會(huì)上,奇瑞正式公布鯤鵬電池品牌,及全固態(tài)電池2026年投入定向運(yùn)營(上車)、2027年批量上市。 |
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
廣汽集團(tuán)第三代人形機(jī)器人GoMate,搭載固態(tài)電池續(xù)航達(dá)到6小時(shí)
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
必要性:以固態(tài)電池為代表的新型電池正在重構(gòu)國際電池及能源市場競爭格局。固態(tài)電池技術(shù)是發(fā)展兼具高能量密度、高安全性、長壽命和低成本的下一代電池的重要保證,當(dāng)前全球主要國家及地區(qū)均在加快布局固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。
截至2024年4月,全球固態(tài)電池專利申請量排名前5的國家和地區(qū)依次為:日本、中國、美國、韓國、歐洲。日本的專利申請量排名世界第一,日本在電池領(lǐng)域的研究起步早、積累豐富,日本打造車企和電池廠共同研發(fā)體系,政府資金扶持力度超2千億日元,力爭2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化。我國的專利申請量排名世界第二,自2016年以來,我國年專利申請量躍居世界首位。2024年我國投入約60億元用于全固態(tài)電池研發(fā),寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍(lán)和吉利共六家企業(yè)獲得政府基礎(chǔ)研發(fā)支持。
數(shù)據(jù)來源:《固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究》,觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
四、政策推動(dòng)下的全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)加速
2020年10月,國務(wù)院通過《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,首次將固態(tài)電池明確為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向,并強(qiáng)調(diào)了加速其研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的重要性。23年1月,由工信部等六部門攜手制定的《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中,又進(jìn)一步細(xì)化了對固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究的強(qiáng)化要求。
國家自然基金委員會(huì)發(fā)布《關(guān)于發(fā)布超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南的通告》,明確指出將重點(diǎn)支持高比能長壽命高安全的固態(tài)電池等項(xiàng)目,旨在通過關(guān)鍵材料和技術(shù)的創(chuàng)新,推動(dòng)技術(shù)突破。
2025年2月,在第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上,眾多專家學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)代表共同聚焦材料科學(xué)、新工藝與新裝備的進(jìn)展,與會(huì)者們深入探討了全固態(tài)電池的創(chuàng)新突破與面臨的挑戰(zhàn),眾多專家認(rèn)為,固態(tài)電池有望在2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
4月15日,工業(yè)和信息化部組織制定的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)發(fā)布,將于2026年7月1日起開始實(shí)施。新國標(biāo)聚焦的三大領(lǐng)域:熱擴(kuò)散、底部撞擊和快充循環(huán)安全性,充分體現(xiàn)出對電池設(shè)計(jì)與材料的高要求。
固態(tài)電池因其固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)越性,在安全性方面具備明顯優(yōu)勢。相比于傳統(tǒng)的液態(tài)電池,固態(tài)電池的耐高溫性、不可燃性和無泄漏特性,使其更加適合在高端電動(dòng)汽車中廣泛應(yīng)用。新國標(biāo)的實(shí)施,無疑加速了固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H量產(chǎn)的進(jìn)程,尤其是在車企對安全性的高度關(guān)注下,預(yù)計(jì)將大力推動(dòng)全固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程。
中國固態(tài)電池行業(yè)最新政策匯總
時(shí)間 | 政策名稱 | 主要內(nèi)容 |
2024年2月 | 《鋰電池行業(yè)規(guī)范條件(2024年本)》 | 增加固態(tài)單體電池產(chǎn)品性能要求:單體電池能量密度≥300Wh/kg,電池組能量密度≥260Wh/kg。循環(huán)壽命≥1000次,容量保持率≥80%。 |
2023年12月 | 《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見》 | 加大動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),在不明顯增加成本基礎(chǔ)上將動(dòng)力電池循環(huán)壽命提升至3000次及以上,攻克高頻度雙向充放電工況下的電池安全防控技術(shù)。 |
2023年1月 | 《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》 | 加強(qiáng)新型儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān),推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)及產(chǎn)品規(guī)模化應(yīng)用,加快研發(fā)固態(tài)電池、鈉離子電池、氫儲(chǔ)能/燃料電池等新型電池。 |
2022年6月 | 《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022-2030)》 | 研發(fā)壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、液態(tài)和固態(tài)鋰離子電池儲(chǔ)能,鈉離子電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能等高效儲(chǔ)能技術(shù);研發(fā)梯級電站大型儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)儲(chǔ)能安全技術(shù)。 |
2022年1月 | 《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》 | 開展鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、壓縮空氣、氫(氨)儲(chǔ)能、熱(冷)儲(chǔ)能等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,集中攻關(guān)超導(dǎo)、超級電容等儲(chǔ)能技術(shù),研發(fā)儲(chǔ)備液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。 |
2021年10月 | 《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》 | 聚焦化石能源綠色智能開發(fā)和清潔低碳利用、可再生能源大規(guī)模利用、新型電力系統(tǒng)、節(jié)能、氫能、儲(chǔ)能、動(dòng)力電池、二氧化碳捕獲利用與封存等重點(diǎn),深化應(yīng)用基礎(chǔ)研究。 |
2020年10月 | 《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》 | 開展正負(fù)極材料、電解液、隔膜、膜電極等關(guān)鍵核心技術(shù)研究,加強(qiáng)高強(qiáng)度、輕量化、高安全、低成本、長壽命的動(dòng)力電池和燃料電池系統(tǒng)短板技術(shù)攻關(guān),加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。 |
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
資料來源:央視新聞,觀研天下數(shù)據(jù)中心整理(wys)

【版權(quán)提示】觀研報(bào)告網(wǎng)倡導(dǎo)尊重與保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。未經(jīng)許可,任何人不得復(fù)制、轉(zhuǎn)載、或以其他方式使用本網(wǎng)站的內(nèi)容。如發(fā)現(xiàn)本站文章存在版權(quán)問題,煩請?zhí)峁┌鏅?quán)疑問、身份證明、版權(quán)證明、聯(lián)系方式等發(fā)郵件至kf@chinabaogao.com,我們將及時(shí)溝通與處理。