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2024年中国固态电池深度研究报告!

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锂电那些事今日头条2025年02月11日 星期二


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1.1 研究背景:“碳中和”目标推动新能源产业发展

从工业时代开始,人类活动导致的温室气体排放量持续增加,对气候产生了显著影响,引发了极端天气等现象,严重威胁到人类的生存环境。为了应对这一挑战,减少交通运输领域的碳排放变得尤为重要。因此,发展高效、环保的动力电池技术,如全固态电池、氢燃料电池,成为推动电动汽车普及、降低温室气体排放的关键举措,从而助力实现更加可持续的未来。
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1.2 研究背景:中国明确固态电池为重要发展目标

我国高度重视先进电池技术创新及产业发展。“十四五”时期,我国启动了新能源汽车重点专项、储能与智能电网重点专项等重大项目,支持固态电池技术开发,明确固态电池为重要发展目标。
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1.3 研究目的:固态电池对液态锂电池存在替代性

液态锂电池仍有能量密度存在上限、锂枝晶引起的安全风险、SEI膜增厚影响循环寿命、低温性能不足限制场景应用等不足,相比之下,固态电池凭借其优异的性能,能够有效克服液态锂电池的局限性。
因此,发展固态电池不仅是解决现有技术瓶颈的关键路径,也是满足未来多样化应用需求的重要方向。
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2.1.1 固态电池概述:定义
固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。液态锂电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主材组成,固态电池则是将电解液、隔膜替换成固态电解质。固态电解质本身不可燃、且热分解温度高,固态特性完全避免了电解液腐蚀、挥发、漏液等问题,安全性能大幅提高。
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2.1.2 固态电池概述:工作原理与特点
固态电池、锂离子电池工作原理都基于1972年提出的“摇椅式”可充电电池模型:充电时锂离子从正极脱嵌,经过电解液/固态电解质的运输,再嵌入负极;放电则相反。与传统锂电池相比,全固态电池突出的特点有高安全性、轻量化、长循环寿命等。
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2.1.3 固态电池概述:发展历程
从电池技术变革层面来看,锂离子电池技术过去几十年中迅速发展,传统液态电池体系成熟,但难以出现大幅性能突破,这为新的技术路径提供了发展机会。固态电池由于具有较高理论能量密度和高安全性,是最有技术颠覆潜力、最具产业发展前景的下一代电池技术。随着研发持续投入,新技术新材料的加速升级,预计固态电池在未来几年内会有更多商业化应用落地。
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2.1.4 固态电池概述:主要技术路线
依据固态电解质材质及特性,固态电池技术路线主要可以分为以下几大类别。
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2.2 产业结构:固态电池产业链与液态锂电池有所相似

固态电池产业链与液态锂电池大致相似,上游包括原料矿产、机械设备以及基础材料,两者主要的区别在于负极材料和电解质的种类,正极材料方面几乎一致。
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2.3.1 全球市场现状:2030年市场规模达到1163亿元
2022年以来,固态电池的研发和产业化取得了明显进展,但是目前仍然面临着尚未完全解决的离子电导率问题、固固界面问题和循环性能问题等,预计其产业化时间节点将在2030年左右。预计到2030年,全球固态电池出货量将达到614.1GWh,全固态电池市场规模将达到172亿元。
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2.3.2 全球政策布局:海外前瞻布局固态电池领域
美国、欧盟、日本等海外地区大力支持固态电池产业发展,早在2018年,欧盟与日本就已发布相关政策,欧盟发布《电池2030+》,日本发布《日本汽车电动化的基本政策和具体行动》,对产业做出发展规划。
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2.3.3 全球区域格局:全球可分为中国、日韩及欧美三个阵营
在技术方向上,日韩起步最早并选择了硫化物固态电解质路线;欧美选择聚合物、氧化物固态电解质路线居多;中国三种固态电解质路线均有布局,较为关注氧化物领域,在开发全固态电池的同时也在大力发展对现有产业更友好的半固态电池。
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2.3.4 全球企业格局:日韩企业最领先,联盟式研发推进
从日韩企业布局来看,日韩企业较早就进行了固态电池产业研究,且研发多以联盟方式推进
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2.3.5 全球企业格局:欧美大型车企投资专业主体进行开发
与日韩联盟式研发相反,欧美企业主要采取自主研发,大型车企通过投资入局。欧美主要参与玩家有通用、福特、大众、宝马等车企以及Solid Power、Solid Energy Sys tems、Quantum Space等专业化企业。
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2.4.1 中国市场现状:多家企业相继展开固态电池产业化布局
2023-2024年,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、昊威新能源、辉能科技等多家企业已相继展开固态电池项目布局,推动固态电池产业化发展进程
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2.4.2 中国区域格局:深圳市固态电池产业竞争力较强
根据《中国固态电池产业城市竞争力十强研究报告(2024年)》披露的信息,2024年,深圳市、上海市与广州市固态电池产业竞争力较强,产业配套更完善。
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2.4.3 中国投融资情况:数量呈增长趋势,轮次仍处于初级阶段
从数量来看,2019-2023年,中国固态电池企业融资数量呈现上升趋势。目前这一类企业多数处于产品研发或中试状态,但依然能在资本市场上收获较多关注。从轮次来看,截至2024年9月多数企业处于早期的融资阶段,进入C轮及之后的公司数量较少,可看出该行业依然处于早期发展阶段,尚无清晰的市场格局。
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2.4.4 中国投融资情况:资本竞相入局,抢滩固态电池领域
自2021年起,国内固态电池赛道开始受到市场关注,至今仍在持续升温,多家固态电池企业在一级市场获得投资,包括柔荷新能、索理德等。投资方有创投机构,政府投资机构,也不乏车企/电池企业等产业投资者。
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2.5 场景需求:下游应用场景较多,应用空间广阔

固态电池下游应用场景包括消费电子市场、新能源汽车市场等。随着车企积极推动固态电池产业化,并在2025-2030年陆续推动固态电池车型量产;同时无人机、储能等场景对于长续航高安全电池需求持续提升,固态电池进入发展快车道,到2030年下游市场渗透率将达到8.8%。
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2.6.1 重点企业布局:清陶能源
清陶能源持续完善产业布局,现已建成“新能源材料—固态锂电池—自动化装备—锂电池资源综合利用—科研成果孵化—产业投资”的完整产业生态链,与多家主流车企建立了长期合作关系。清陶整合关键材料,核心装备,固态电池工艺,三位一体,技术自主可控,成功开发性能优异的固态锂电池并建设固态电池量产线,占据产业化先发优势。
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2.6.2 重点企业布局:卫蓝新能源
卫蓝新能源是一家专注于全固态锂电池研发与生产、拥有系列核心专利和技术的国家高新技术企业,产品主要应用领域涵盖新能源汽车、储能、低空经济三大部分。
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2.6.3 重点企业布局:赣锋锂业
2017年赣锋锂业通过引进宁波材料所许晓雄博士团队,正式切入固态电池板块。固态电池产品的研发将是赣锋锂电未来重点之一,公司正积极进行产能规划。
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3.1.1 成本挑战:固态电池成本高于传统锂离子电池
目前固态电池的成本高于传统锂离子电池。以硫化物作为电解质、以石墨作为负极的固态电池成本为158.8美元/KWh,使用石墨负极的传统锂电池总成本为118.7美元/KWh。另外,目前固态电池的产品良率较低,总成本相对较高。
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3.1.2 性能挑战:固态电池技术上存在痛点
固态电解质离子输运机制、充放电体积膨胀问题、多场耦合体系失控失效机制为固态电池发展面临的三大核心技术问题,解决这些问题是创制新型固态电解质材料、优化固态电池物理化学性能、推动固态电池发展的必经之路。
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3.1.3 配套挑战:产业链体系仍在逐步构建中
目前固态电池材料变革与技术挑战大,固态电池或将对传统液态电池四大材料体系造成较大的冲击。此外,固态电池作为新型电池,工艺制造缺乏标准化生产设备,产品标准测试尚不统一。
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3.2.1 应对策略:加强技术研发,聚力突破固态电池技术瓶颈
针对固态电池存在的固态电解质离子输运机制、充放电体积膨胀问题、多场耦合体系失控失效机制三大核心技术问题,最主要的应对策略是加强技术研发力度,实现突破,关键在于材料、电解质的研发创新,以及生产工艺的优化。
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3.2.2 应对策略:强化产业配套,推动应用拓展
同时,需要在新能源汽车等领域培育典型应用示范,营造开放生态,加速产品落地。并且要促进固态电池产业协同,建立标准体系,深化对外开放合作,提升市场认知度。
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4.1 降本趋势:长期来看全固态电池成本有望降至0.78元/Wh

在假设产线良率为80%的情况下,目前半固态电芯的单位总成本为0.85元/Wh,中期,半固态电芯的单位总成本约降至0.50元/Wh,远期来看,全固态电池有望搭载锂金属负极、电解液也将全部被替换为固态电解质,全固态电芯单位总成本将达到0.78元/Wh。
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4.2 量产趋势:多家固态电池企业宣布了其量产计划

固态电池产业化建设已取得实质进展,多家固态电池企业宣布了其量产计划,例如,中创新航全固态电池技术能量密度达430wh/kg,预计2028年量产、鹏辉能源预计2026年将正式建立产线并批量生产。
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4.3.1 应用趋势:到2030年,消费电池领域渗透率将达到12%
相较于其他方面的应用,固态电池会最先在消费电子领域推广与应用,主要原因在于固态电池的高能量密度优势能带来更长的待机时间,同时,相对于动力电池与储能电池,消费电子更换电池的成本更低,从而对循环寿命的敏感度更低。预计到2030年,消费电池领域的固态电池渗透率将达到12%。
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4.3.2 应用趋势:到2030年,动力电池领域渗透率将达到10%
根据2024年1月发布的《中共中央 国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》,到2027年,新增汽车中新能源汽车占比力争达到45%。未来,新能源汽车在全球汽车市场中的地位将越来越重,而固态电池的需求也将增长,预计到2030年动力电池领域固态电池渗透率将达到10%。
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4.3.3 应用趋势:到2030年,储能领域渗透率将达到1.5%
固态电池被公认有望突破电化学储能技术瓶颈,满足未来发展需求的新兴技术方向之一。储能系统对电池的要求非常严格,包括高能量密度、长循环寿命、高安全性和可靠性等,固态电池的生产技术尚未完全成熟,还需进一步改进。预计未来储能领域固态电池渗透率会呈现上升趋势,但是速度会相对较缓慢,到2030年渗透率将达到1.5%。
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中国固态电池产业七项“十大”榜单

固态电池产业化布局十大领先企业

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固态电池赛道布局十大上市企业

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固态电池研发生产十大潜力企业

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固态电池负极材料十大竞争力厂商

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固态电池电解质十大竞争力厂商

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固态电池专利十大领先企业

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固态电池领域十大投资主体

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首次发布时间:2025-02-20
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