01 產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
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02 固態(tài)電池概念
現(xiàn)在常見的液態(tài)鋰電池,其實已經(jīng)差不多把原有材料能榨的潛力都榨干了,發(fā)展到了瓶頸:
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如果把液體電解質(zhì)換成固態(tài)的,就好像給電池裝上了“能量升級引擎”。它不僅能讓電池用上更大容量的正負極材料,還像給電池加了一層“智能安全防護網(wǎng)”,把液態(tài)電池里那些容易出問題的安全隱患直接解決掉。
這種材料的升級,其實就是拿到打造下一代電池的“鑰匙”:能量更高、更安全、壽命更長。固態(tài)電解質(zhì)像是搭了個新平臺,讓正負極材料突破原本液態(tài)條件下的限制;而界面更穩(wěn)定,也相當(dāng)于把潛在的“安全引信”拆除了。這樣電池在釋放能量和保證安全之間,終于能找到一個理想的平衡點,這也是未來電池技術(shù)突圍的關(guān)鍵。
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從成本角度看,固態(tài)電解質(zhì)有幾條路線,各有特點:硫化物像“性能貴族”,原料貴、成本高,但它的導(dǎo)電率和能量密度都很強,想追求極致性能就得付出這個代價。聚合物復(fù)合電解質(zhì)就像在做納米級工藝品,分子設(shè)計和加工都很精細,但越精細越貴,所以制造成本被拉高。氧化物比較均衡,材料成本和工藝難度都處在中間位置,性能和經(jīng)濟性都兼顧,因此現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化里更受青睞。
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03 上游產(chǎn)業(yè)鏈--固態(tài)電解質(zhì)及原材料
固態(tài)電解質(zhì)和它的原材料,就像是固態(tài)電池的“心臟”,能不能匹配更高能量的正負極材料,決定了這項技術(shù)能走多快、多遠。
現(xiàn)在有幾條技術(shù)路線在并行,每種都有優(yōu)缺點:離子傳導(dǎo)、機械強度、成本、界面配合度、化學(xué)穩(wěn)定性等等,都不一樣。
短期來看,氧化物更容易規(guī)模化;但從中長期看,鹵化物和硫化物更有潛力。
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04 上游產(chǎn)業(yè)鏈——固態(tài)電池設(shè)備
固態(tài)電池在制造上和液態(tài)電池有一些相似點,但在成膜、電極和封裝這些環(huán)節(jié)更復(fù)雜。
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要走向量產(chǎn),光有材料還不夠,設(shè)備是關(guān)鍵橋梁。因為材料特性不同,電極制備、電解質(zhì)成型、封裝等環(huán)節(jié)都需要重新設(shè)計,其中電解質(zhì)膜的精度和效率決定了商業(yè)化能不能跑通:
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新趨勢——等靜壓設(shè)備
固態(tài)電池的等靜壓工藝,通過多向均勻加壓,把電芯壓得更致密,解決界面空隙問題,提高離子傳導(dǎo)和循環(huán)穩(wěn)定性。
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相比傳統(tǒng)單軸壓制,它能避免材料破裂和層間滑移,讓結(jié)構(gòu)更穩(wěn)、更高效。溫等靜壓可實現(xiàn) 95% 以上致密度,適應(yīng)不同尺寸電芯,無需換模具就能一致化壓制。
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寧德在固態(tài)電池上研發(fā)和產(chǎn)線建設(shè)同步推進,政策支持助力落地。公司采用“硫化物+鹵化物復(fù)合電解質(zhì)”雙路線,實驗室硫化物樣品能量密度已達 500Wh/kg。2025 年中試 20Ah 產(chǎn)線預(yù)計年底貫通,目標(biāo)良率 65%,2027 年實現(xiàn)全固態(tài)小批量上車。
寧德在等靜壓工藝上專利布局完善,國產(chǎn)設(shè)備配套導(dǎo)入,截至 2025 年 8 月已公開 10 件相關(guān)專利,覆蓋設(shè)備結(jié)構(gòu)、自動化、參數(shù)控制和安全設(shè)計,技術(shù)高度自主可控。
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05 上游產(chǎn)業(yè)鏈--新型正極材料
固態(tài)電池的正極方向就是要更高比能和更高能量密度。跟液態(tài)電池比,正極材料差別不大,關(guān)鍵在于能不能和固態(tài)電解質(zhì)配合好。就像精密儀器里的齒輪,只有咬合得準(zhǔn),系統(tǒng)才能順暢運轉(zhuǎn)。固態(tài)電解質(zhì)能承受更高電壓,相當(dāng)于給正極材料搭了個“高壓安全區(qū)”,讓它能在更高電壓下穩(wěn)定工作,從而把能量裝得更密。
現(xiàn)在研究的正極路線主要有高鎳三元、鎳錳酸鋰和富鋰錳基。富鋰錳基算是理想選擇:電壓高、容量大、成本低,但它的問題是效率不高、容量和電壓衰減快、倍率性能差,需要通過摻雜、包覆、表面處理等辦法改進:
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富鋰錳基正極材料兼具高容量和低成本,有望成為下一代鋰電池的主力正極。它放電容量超過 250mAh/g,電壓高于 4.8V,同時安全性好、價格低,是很有潛力的新型材料。
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06 上游產(chǎn)業(yè)鏈--新型負極材料
負極材料的發(fā)展有一條很清晰的路:先是石墨,再到硅碳、硅氧,最后走向金屬鋰。
如果用金屬鋰做負極,電池能量密度能提升40-50%,性能會有明顯飛躍。
現(xiàn)在固態(tài)電池的負極路線主要有三類:碳系、硅基和金屬鋰。其中金屬鋰容量大、電位低、重量輕,被認為是最終目標(biāo)。
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07 中游產(chǎn)業(yè)鏈
2026-2028 年是全固態(tài)電池量產(chǎn)的關(guān)鍵階段,硫化物路線有望最早量產(chǎn),但各路線都要解決界面和工藝問題。到 2029 年后,隨著成本下降,行業(yè)進入成熟期,性價比將成為主導(dǎo),氧化物和聚合物可能逐步替代成本更高的硫化物。預(yù)計到 2030 年,全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超千億元,帶動整體突破 1800 億元。
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行業(yè)格局
從全球格局看,中國企業(yè)參與最多,涵蓋電池廠和車企;日本技術(shù)實力強,美國以初創(chuàng)企業(yè)為主,歐洲多與美企合作,韓國參與度相對較低:
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國內(nèi)來看,寧德時代、比亞迪占據(jù)約 60% 產(chǎn)能,專注氧化物和硫化物路線,定位高端車;衛(wèi)藍、清陶等第二梯隊聚焦半固態(tài)電池,面向消費電子和特種領(lǐng)域。
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目前固態(tài)電池正處在“產(chǎn)業(yè)化競速”階段。2024 年智己 L6 首次搭載準(zhǔn) 900V 快充固態(tài)電池,率先落地應(yīng)用。隨后廣汽、吉利、一汽、上汽等車企,以及鵬輝、中航、億緯、寧德、國軒等電池廠商紛紛加碼,加速從實驗室走向量產(chǎn)。整體上,聚合物、氧化物、硫化物三條路線并行,隨著工藝和成本逐步優(yōu)化,未來產(chǎn)業(yè)化路徑將越來越清晰:
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08 下游產(chǎn)業(yè)鏈
應(yīng)用舉例-低空經(jīng)濟
以 eVTOL 載人飛行器為例,對電池的能量密度和功率密度要求很高,同時電池成本占比大,所以性價比也很關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)看,2021 到 2023 年,我國 eVTOL 產(chǎn)業(yè)從 3.2 億元增長到 9.8 億元,就像坐高速電梯三級跳。按發(fā)展趨勢,2024 年產(chǎn)業(yè)迎來商業(yè)化爆發(fā),規(guī)模預(yù)計達到 32 億元,2026 年進一步擴大到 95 億元。近 97% 的復(fù)合增長率,讓行業(yè)像飛行器一樣沿陡峭上升通道快速擴張。
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應(yīng)用舉例-機器人
機器人電池要容量大、體積小、重量輕,還要充電快。
容量方面,要保證續(xù)航至少 2 小時以上,服務(wù)型機器人對續(xù)航要求更高。
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重量方面要盡量輕,人形機器人可以稍微重一些。
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充電方面,需要支持 3C 以上快充,1-3 小時就能充滿。
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09 核心公司介紹(舉例)
09-1清陶能源和上汽緊密合作
清陶能源自 2016 年成立以來發(fā)展迅速,在多地布局研發(fā)生產(chǎn)基地,并獲上汽、北汽、廣汽投資,上汽成為第一大股東,公司估值超 200 億。
2024 年 5 月,智己 L6 搭載清陶第一代半固態(tài)電池上市。這款電池采用聚合物-氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),保留少量液態(tài)電解質(zhì),延續(xù)成熟工藝,同時提升安全性和能量密度。正極包覆高鎳三元材料,負極為復(fù)合硅碳,封裝方形鋁殼兼顧安全和結(jié)構(gòu)強度。
上汽和清陶合作推進全固態(tài)產(chǎn)業(yè)化:2025 年貫通產(chǎn)線,2026 年量產(chǎn)和樣車測試,2027 年實現(xiàn)規(guī)模化裝車。合資公司上汽清陶將建設(shè)首條全固態(tài)量產(chǎn)線,一期產(chǎn)能 0.5GWh,為量產(chǎn)鋪路。
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09-2衛(wèi)藍新能源在動力電池和儲能電池兩條賽道同時發(fā)力
衛(wèi)藍新能源專注氧化物路線,2016 年由院士團隊創(chuàng)立,業(yè)務(wù)覆蓋新能源車、儲能和低空動力三大領(lǐng)域。
在新能源車方面,公司 360Wh/kg 高能量密度電芯像“動力心臟”,單次續(xù)航超 1000km,2023 年底已量產(chǎn)并交付蔚來,多家頭部車企已下訂單。儲能方面,280Ah 高安全電芯像“防護盾”,批量供貨三峽、國電投等大型項目。低空動力方面,320Wh/kg 高能量密度電芯為無人機、機器人等提供輕量化動力解決方案。
三大板塊像三輪驅(qū)動,依托氧化物材料特性,在動力和儲能賽道同步推進,展示技術(shù)轉(zhuǎn)化能力。
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