中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析

中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展階段

固態(tài)電池即是使用固態(tài)電解質(zhì)的電池。LIB由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四大主材組成，固態(tài)電池則是將電解液、隔膜替換成固態(tài)電解質(zhì)。在正、負(fù)極材料方面，固態(tài)電池可以完全沿用液態(tài)鋰離子電池材料體系，且升級空間更大。

正極：部分固態(tài)電解質(zhì)工作電壓窗口更高，可使用高電壓正極材料，有助于增強快充性能、提升能量密度等;

負(fù)極：固態(tài)電解質(zhì)能適配鋰金屬負(fù)極，能大幅提升電池能量密度，同時增加正極材料的可選范圍，對電池影響更大。

中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展總體概況

目前，國內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃已超過220GWh。寧德時代將推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級應(yīng)用版本;重點布局硫化物全固態(tài)路線，目前已有高能量密度的固態(tài)電池樣品，但商業(yè)化仍需5年以上。

清陶能源選擇氧化物路線。2022年10Gwh固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化項目在昆山開建，計劃2024年建成;2023年投資100億元在四川郫都建設(shè)15GWh固態(tài)電池儲能產(chǎn)業(yè)基地，首期1GWh建成投產(chǎn);2023年投資70億元在內(nèi)蒙古建設(shè)10GWh固態(tài)產(chǎn)能。

衛(wèi)藍(lán)新能源選擇氧化物技術(shù)路線。公司擁有北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博四大基地，規(guī)劃產(chǎn)能超過100GWh。其中，湖州基地第一顆固態(tài)動力電芯于2022年11月下線，2023年6月正式向蔚來交付半固態(tài)產(chǎn)品，預(yù)計2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。

贛鋒鋰電選擇氧化物技術(shù)路線，2023年6月，半固態(tài)鋰電池在賽力斯SERES-5上正式交付裝車。2023年固態(tài)電池4GWh產(chǎn)能已建成量產(chǎn)，后續(xù)36GWh產(chǎn)能正在建設(shè)中。

基于安全和能量密度上的優(yōu)勢，固態(tài)鋰電池已成為未來鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。未來，技術(shù)一旦突圍成功，行業(yè)成長曲線料將獲指數(shù)級增長。

2021-2023年固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2021-2023年中國固態(tài)電池行業(yè)市場規(guī)模

據(jù)高工鋰電不完全統(tǒng)計，截止2023年底，國內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃累計超過298GWh，落地產(chǎn)能接近15GWh;同期半固態(tài)電池出貨突破GWh級別，有望在2024年實現(xiàn)5GWh級別出貨。2022年我國固態(tài)電池出貨量2.9GWh，預(yù)計2025/2030年將達到24.4/251.1GWh，2022-2030年CAGR達到74.6%。

近幾年國家不斷重視固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展，各大高校單位已開始對固態(tài)電池進行研發(fā)。盡管目前我國固態(tài)電池行業(yè)正處于起步階段，隨著技術(shù)進步，固態(tài)電池有望實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

2021-2023年中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展分析

2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進展，尤其是伴隨著以衛(wèi)藍(lán)新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業(yè)的半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，標(biāo)志著半固態(tài)電池在2023年實現(xiàn)了經(jīng)濟學(xué)意義上的產(chǎn)業(yè)化。

預(yù)計，固態(tài)電池將率先在動力電池、消費電池、儲能等領(lǐng)域得到應(yīng)用。到2030年，固態(tài)電池在上述三大領(lǐng)域的整體滲透率將達到8.8%左右。

2021-2023年中國固態(tài)電池行業(yè)重點企業(yè)發(fā)展分析

我國大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)生產(chǎn)商都專注于氧化物路線。

在氧化物電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，中國臺灣輝能科技是領(lǐng)軍企業(yè)。自2006年起輝能科技成功研發(fā)了Ceramion、Microcell和Logithium三項技術(shù)，并率先推出了第一代固態(tài)氧化物基礎(chǔ)電解質(zhì)技術(shù)平臺。

目前市場上的氧化物電解質(zhì)主要生產(chǎn)商采用的工藝路線存在顯著差異。

天目先導(dǎo)采用的是二次水熱法來生產(chǎn)納米級的氧化物電解質(zhì)(LATP);而贛鋒鋰業(yè)則通過噴霧干燥與固相法相結(jié)合的方式生產(chǎn)球形含鋰氧化物電解質(zhì)(LLZO)，這種多孔形貌的電解質(zhì)可以與聚合物復(fù)合，從而提高離子電導(dǎo)率、降低剛性，更好地與正極材料包裹或共混，在固液混合電池中應(yīng)用時具有更佳的適配性。

目前，LiPON薄膜型全固態(tài)電池已進入小批量生產(chǎn)階段，而非薄膜型固態(tài)電池則已開始嘗試進軍消費電子市場。LLZO型富鋰電解質(zhì)以其室溫下高達10-4S·cm-1的離子電導(dǎo)率、寬廣的電化學(xué)窗口，以及與鋰負(fù)極的良好兼容性，被業(yè)界視為最具吸引力的固態(tài)電解質(zhì)材料之一。

國內(nèi)目前規(guī)劃生產(chǎn)固態(tài)電解質(zhì)的廠商有一體化布局的固態(tài)電池企業(yè)，如清陶能源和贛鋒鋰業(yè);也有與固態(tài)電池領(lǐng)先企業(yè)緊密合作的初創(chuàng)公司，如藍(lán)固新能源和天目先導(dǎo);正負(fù)極材料生產(chǎn)商如當(dāng)升科技、容百科技、璞泰來、翔豐華能;此外上海洗霸、金龍羽、奧克股份等通過與科研團隊合作轉(zhuǎn)型至固態(tài)電解質(zhì)。

國內(nèi)代表廠商中，清陶能源得益于院士技術(shù)團隊的支持，成功攻克了固態(tài)電解質(zhì)的核心技術(shù)。目前該公司已經(jīng)突破了LLTO和LLZO等固態(tài)電解質(zhì)材料的生產(chǎn)技術(shù)，并能通過流延成型等多種工藝制備出氧化物-聚合物復(fù)合全固態(tài)電解質(zhì)膜。清陶能源選擇了以氧化物電解質(zhì)為主的半固態(tài)電池發(fā)展路徑，其產(chǎn)品能量密度高達320Wh/kg和850Wh/L，且能經(jīng)受超過1000次的循環(huán)使用。

清陶能源與上汽集團緊密合作，共同推進產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。此外公司還與當(dāng)升科技、翔豐華、利元亨等企業(yè)在正負(fù)極材料和生產(chǎn)設(shè)備方面達成了戰(zhàn)略合作協(xié)議。

衛(wèi)藍(lán)新能源依托于中科院物理所的技術(shù)支持，與蔚來汽車聯(lián)手研發(fā)半固態(tài)電池，還與當(dāng)升科技、容百科技以及天齊鋰業(yè)在正負(fù)極材料領(lǐng)域簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議。

贛鋒鋰業(yè)是全球領(lǐng)先的金屬鋰生產(chǎn)商，自2017年引入中科院團隊后，便開始在固態(tài)電池領(lǐng)域進行布局。目前已經(jīng)在固態(tài)電池氧化物電解質(zhì)技術(shù)上取得了成果，成功研制出LISCON氧化物粉體和Garnet氧化物粉體，并已實現(xiàn)了電解質(zhì)膜的批量生產(chǎn)。

2024-2029年中國固態(tài)電池行業(yè)面臨的困境及對策

中國固態(tài)電池行業(yè)面臨的困境分析

盡管固態(tài)電池?fù)碛性S多優(yōu)勢，但這并不意味著液態(tài)電池將會在短時間內(nèi)被完全替代。固態(tài)電池面臨的最大挑戰(zhàn)，便是其生產(chǎn)成本和制造工藝的問題。一方面，固態(tài)電池的生產(chǎn)成本仍相對較高。這其中主要是由于固態(tài)電池所使用的電解質(zhì)材料和制造工藝相對復(fù)雜，使得其成本難以降低。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，固態(tài)電池的成本有望逐步降低。根據(jù)一些預(yù)測，固態(tài)電池的成本可能會比現(xiàn)在的液態(tài)電池要低，估計會有10%-20%的跌幅。另一方面，固態(tài)電池的制造工藝也相對復(fù)雜。固態(tài)電解質(zhì)雖然在理論上具有眾多優(yōu)點，但在實際制造過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，液態(tài)電解質(zhì)可以很好地把電極包裹起來，貼合度相當(dāng)好，而固態(tài)電解質(zhì)要做到這一點卻相對困難。此外，固態(tài)電池的生產(chǎn)過程要求非常精細(xì)，對生產(chǎn)設(shè)備的要求也較高，這些都是固態(tài)電池需要面臨的難題。然而，盡管面臨這些挑戰(zhàn)，但由于固態(tài)電池的巨大優(yōu)勢，全球各大電池制造商和電動車廠商都在積極研發(fā)和推進固態(tài)電池技術(shù)。

據(jù)統(tǒng)計，全球已有超過100家公司和研究機構(gòu)在研發(fā)固態(tài)電池，且這個數(shù)字還在不斷增加。事實上，一些公司已經(jīng)在商業(yè)化生產(chǎn)固態(tài)電池，并開始為電動車提供電池。例如，中國的清華大學(xué)和寧德時代聯(lián)合開發(fā)的固態(tài)電池已經(jīng)開始進入小規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)階段，而日本的豐田也在積極研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，計劃在2025年前后將其用于電動車?？偟膩砜?，盡管固態(tài)電池還存在一些挑戰(zhàn)，但其巨大的優(yōu)勢使得全球各大公司都在積極投入研發(fā)，預(yù)計未來幾年，隨著技術(shù)的進步和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，固態(tài)電池有望在電動車市場中占據(jù)重要地位，成為電動車電池的主流技術(shù)。在這個過程中，液態(tài)電池的上限，確實有可能成為固態(tài)電池的下限。

國內(nèi)固態(tài)電池企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略分析

我國在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上呈現(xiàn)出了政府引導(dǎo)、科研院校協(xié)助、企業(yè)資本發(fā)力的特點，充分突出了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的優(yōu)勢。2020年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》。其中明確指出，要加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，這為我國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了堅實的政策后盾。