固態(tài)電池的海內(nèi)外政策推動，固態(tài)電池的應用與空間分析

• 楊興杰 2023年8月18日 來源：中研網(wǎng) 495 26
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國內(nèi)以市場驅(qū)動為主，短期聚焦半固態(tài)電池技術(shù)，同時布局硫化物路線。2020年起，我國首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點發(fā)展對象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，2023年進一步提出加強固態(tài)電池標準體系研究，目前尚未出臺補貼政策，仍以市場驅(qū)動為主。因此國內(nèi)短期聚焦于更具兼容性

一、國內(nèi)政策：市場驅(qū)動為主，短期聚焦半固態(tài)電池技術(shù)

國內(nèi)以市場驅(qū)動為主，短期聚焦半固態(tài)電池技術(shù)，同時布局硫化物路線。2020年起，我國首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點發(fā)展對象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，2023年進一步提出加強固態(tài)電池標準體系研究，目前尚未出臺補貼政策，仍以市場驅(qū)動為主。因此國內(nèi)短期聚焦于更具兼容性、經(jīng)濟性的聚合物+氧化物的半固態(tài)路線，2020年實現(xiàn)首次裝車突破，但能量密度在260Wh/kg水平，性能提升有限，2023年實現(xiàn)360Wh/kg+裝車發(fā)布，成為產(chǎn)業(yè)化元年，2024年預計實現(xiàn)規(guī)模放量。

二、海外政策：搶先研發(fā)布局全固態(tài)電池，資金補貼大力推進技術(shù)落地

海外整體布局領先，大額補貼搶先押注全固態(tài)電池技術(shù)。日本押注硫化物路線，研發(fā)布局最早，技術(shù)和專利全球領先，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（約100億元人民幣），力爭2030年實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，能量密度目標500Wh/kg。韓國選擇氧化物和硫化物路線并行，政府提供稅收抵免支持固態(tài)電池研發(fā)，疊加動力電池巨頭聯(lián)合推進，目標于2025-2028年開發(fā)出能量密度400Wh/kg的商用技術(shù)，2030年完成裝車。歐洲以聚合物路線為主，同時布局硫化物路線，其中德國研發(fā)布局投入最大。美國全路線布局，由能源部出資，初創(chuàng)公司主導研發(fā)，并與眾多車企達成合作，目標在2030年達到能量密度500Wh/kg。

三、車企布局：綁定電池廠共同研發(fā)，卡位下一代電池技術(shù)

車企綁定電池廠，提前布局固態(tài)電池技術(shù)，海外車企處于領先地位。海外車企為卡位下一代電池技術(shù)，紛紛入局，其中日系車企布局較早，受政策驅(qū)動，攜手電池企業(yè)共同研發(fā)，歐美車企則通過投資初創(chuàng)企業(yè)進行布局。國內(nèi)車企同樣積極合作固態(tài)電池新秀，如蔚來合作衛(wèi)藍新能源，北汽、上汽、廣汽投資清陶能源等。車企入局為固態(tài)電池企業(yè)提供了資金、技術(shù)、客戶多重保障，有助于推進固態(tài)電池商業(yè)化進程。

四、應用：率先切入高端消費領域，24年開啟規(guī)?；b車

固態(tài)電池高安全與高比能優(yōu)勢顯著，率先于無人機等成本敏感度低的高端消費領域?qū)崿F(xiàn)小批量產(chǎn)。相較液態(tài)電池，固態(tài)電池作為輕量化高比能電源更適配無人機長續(xù)航要求，此外作為高安全便攜式電源已在可穿戴設備、兒童消費電子等對安全性要求較高的消費電子產(chǎn)品上實現(xiàn)應用。頭部固態(tài)電池廠商均率先于高端消費領域出貨，輝能科技/衛(wèi)藍新能源首條40MWh/200MWh半固態(tài)產(chǎn)線用于無人機等高端消費品。

固態(tài)電池動力儲能領域仍受性能、成本制約，半固態(tài)預計24年開啟規(guī)?；b車，30年前后規(guī)?；瘧糜趦δ茴I域。動力方面，固態(tài)電池提升安全和續(xù)航，并有利于打造高電壓平臺、更高效的CTC技術(shù)和熱管理系統(tǒng)。預計短期由安全性驅(qū)動，長期由能量密度驅(qū)動，但目前技術(shù)尚不成熟，22年前以示范運營裝車為主，衛(wèi)藍、清陶、鋒鋰、國軒、孚能半固態(tài)電池均配套商業(yè)化車型，預計23年開啟小批量裝車發(fā)布，24年預計開啟規(guī)?；b車。儲能方面，固態(tài)電池具備本征安全，契合儲能電池高安全要求，但循環(huán)壽命、性價比受限，當前應用以示范性儲能項目為主，需技術(shù)突破成本降低后，實現(xiàn)商業(yè)化應用。

五、空間：半固態(tài)23年開始放量，全固態(tài)30年實現(xiàn)商業(yè)化

半固態(tài)先行，23年開始產(chǎn)業(yè)化，全固態(tài)預計30年開始放量。半固態(tài)電池23年起開始產(chǎn)業(yè)化，但技術(shù)、產(chǎn)品仍不成熟，預計23年出貨量小于1GWh，24年達5GWh左右，25年近20GWh，30年超100GWh，滲透率提升至約1.2%+，35年預計超300GWh，滲透率提升至2%+；全固態(tài)電池預計量產(chǎn)還需5-10年，30年開始放量，預計出貨2-3GWh，35年有望超100GWh，滲透率提升至近0.7%。

六、變化：減少/取締電解液的使用，增加固態(tài)電解質(zhì)用量

半固態(tài)電池：相比液態(tài)電池，半固態(tài)電池減少電解液的用量，增加聚合物+氧化物復合電解質(zhì)，其中聚合物以框架網(wǎng)絡形式填充，氧化物主要以隔膜涂覆+正負極包覆形式添加，此外負極從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極/鋰金屬負極，正極從高鎳升級到了高鎳高電壓/富鋰錳基等，隔膜仍保留并涂覆固態(tài)電解質(zhì)涂層，鋰鹽從LiPF6升級為LiTFSI，封裝方式主要采用卷繞/疊片+方形/軟包的方式，能量密度可達350Wh/kg以上。

全固態(tài)電池：相比液態(tài)電池，全固態(tài)電池取消原有電解液，選用聚合物/氧化物/硫化物體系作為固態(tài)電解質(zhì)，以薄膜的形式分割正負極，從而替代隔膜的作用，其中聚合物性能上限較低，氧化物目前進展較快，硫化物未來潛力最大，負極從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極/鋰金屬負極，正極從高鎳升級到了超高鎳/鎳錳酸鋰/富鋰錳基等，封裝方式采用疊片+軟包的方式，能量密度可達500Wh/kg。

七、電解質(zhì)：氧化物目前進展最快，硫化物發(fā)展?jié)摿ψ畲?/div>

固態(tài)電解質(zhì)是實現(xiàn)高安全性、能量密度、循環(huán)壽命性能的關鍵。根據(jù)電解質(zhì)的種類，可分為氧化物、硫化物、聚合物三種路線。聚合物體系率先在歐洲商業(yè)化，優(yōu)點為易于加工、生產(chǎn)工藝兼容、界面相容性好、機械性能好，缺點為常溫離子電導率低、電化學窗口略窄、熱穩(wěn)定性和能量密度提升有限，因此制約了其大規(guī)模應用；氧化物綜合性能最好，優(yōu)點為電化學窗口寬、熱穩(wěn)定性好、機械強度高，缺點為難以加工、界面相容性差、電導率一般。整體看，氧化物體系制備難度適中，較多新玩家和國內(nèi)企業(yè)選取此路線，預計采用與聚合物復合的方式，在半固態(tài)電池中率先規(guī)?；b車；硫化物發(fā)展?jié)摿ψ畲螅瑑?yōu)點為電導率高、兼具強度與加工性能、界面相容性好，缺點為與正極材料兼容度差、對鋰金屬穩(wěn)定性差、對氧氣和水分敏感、存在潛在污染問題、生產(chǎn)工藝要求高。硫化物目前處于研發(fā)階段，但后續(xù)發(fā)展?jié)摿ψ畲?，工藝突破后，可能成為未來主流路線。

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