锂电池在技术创新和材料迭代方面持续演绎，基于高能量密度和高安全性的显著优势，固态电池是全球公认的下一代锂电池。随着低空eVTOL兴起，固态电池需求更显迫切。2024年尤其下半年以来多家企业公布最新进展与技术突破，固态电池产业化进程有加速之势，将驱动材料体系迭代升级需求，在固态电解质、新型负极、新型正极等领域有领先布局的公司将受益。

　　固态电池是全球公认的下一代锂电池。目前传统液态锂电池技术已经相对成熟，其能量密度已接近 350Wh/kg 的理论极限。并且液态电池仍然存在电池热失控等安全隐患。随着新能源汽车规模快速扩大、低空 eVTOL 兴起，动力电池对于高能量密度与高安全性的迫切需求推动固态电池发展。固态电池是全球公认的下一代锂电池，被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略。固态电池成为下一代电池技术竞争的关键制高点。

　　固态电池与液态电池的核心区别在于固态电解质。传统液态电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。固态电池是一种使用固态电极和固态电解质的电池。固态电池使用固态电解质取代传统液态电池中的电解液和隔膜。

　　固态电池的高能量密度与高安全性优势显著。固态电池相对液态电池的优势主要体现在：

　　必一运动

　　（1）高安全性：固态电解质具有不易燃、耐高温等特性，有效防止燃烧事故，高安全性是固态电池的首要优势。（2）高能量密度：固态电池的电化学窗口宽，材料可选择范围广。可以通过采用高比容量的正负极材料，使得能量密度达到 500Wh/kg 甚至更高。

　　（4）宽温区运行：固态电池可以在更广泛的温度范围内（-30℃至 100℃）稳定工作，尤其是在低温环境下的性能表现依然优异。

　　半固态电池量产先行。随着液态电解质含量逐步下降，固态电池的发展路径可以分为半固态（5-10wt%）、准固态（0-5wt%）、全固态（0wt%）等阶段。目前全固态电池总体还处于研发阶段，仍面临一系列的科学难题，行业普遍认为全固态电池距离大规模产业化至少还需要 3-5 年时间。半固态电池作为过渡技术，使用混合固液电解质，其电化学原理与液态电池相同，基本可以沿用现有成熟的电池制造工艺，生产难度小于全固态电池。而相比液态电池，半固态电池在性能上又可以有大幅提升。因此，国内率先推广了半固态电池。

　　国内固态电池产业化进程提速。近年国内主流电池厂商及专注固态电池的新势力企业，不断推进固态电池的研发与应用。根据 GGII 数据显示，截至 2023 年末，国内半固态电池的产能规划累计接近 300GWh，落地产能约 15GWh，出货量突破 1GWh。预计 2024 年国内搭载（半）固态电池上市的新车型将超过 5 款，出货量有望迈向 5GWh 级别。2024 年尤其下半年以来多家企业公布最新进展与技术突破，固态电池产业化进程有加速之势。

　　主流车企逐步启动量产固态电池车型。根据 GGII 不完全统计，目前国内外已有 20 多家车企公布了固态电池的上车计划。2023 年，蔚来 ES6、ET7、东风 E70、岚图追风、赛力斯 SERES5 等车型已搭载半固态电池，上汽、广汽、长安等车企计划于 2024-2026 年上市搭载半固态电池车型。丰田、本田、大众、宝马等日本、欧洲车企计划启动搭载固态电池车型量产上市的时间在 2026-2030 年。部分车企计划将于 2027 年前后开始上市搭载全固态电池的车型。

　　未来随着固态电池技术不断进步，成本逐渐呈下降趋势，尤其是国内半固态电池产业化进程已开启，固态电池的市场规模将得以快速增长。根据 EVTank 发布的《中国固态电池行业发展白皮书（2024 年）》，预计 2025 年全球固态电池出货量将超 10GWh，2030年全球固态电池出货量将超 600GWh，在整体锂电池中的渗透率预计在 10%左右，市场规模将超过 2500 亿元，其中主要为半固态电池。

　　固态电池的核心在于采用固态电解质取代传统液态锂电池易燃、易爆的有机电解液和隔膜，因此，固态电解质是固态电池相对液态电池在材料体系端最大的变化所在，是固态电池的最关键材料。在正极、负极材料方面，固态电池可沿用液态锂电池的材料体系，并且材料迭代升级的空间大。固态电池对于材料体系的变革影响依次为固态电解质＞新型负极＞新型正极。

　　（一）固态电解质：主要在于提升电池安全性能，对锆镧锗等金属有新需求。固态电解质主要有三大技术路线：聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质，硫化物电解质在全固态电池中最具有发展潜力。对固态电解质的关键问题实现技术突破，有望加速固态电池产业化进程。目前家企业已经成功研发出固态电解质，从出货情况看，有些已实现小批量供货，有些处于中试、送样阶段，预计 2025 年有望迎批量订单。整体来看，固态电解质的产业规模尚小，但具备一定的产业化基础。

　　（二）新型负极材料：中短期向硅基负极发展，长远向金属锂负极迭代。固态电池对高能量密度的要求，促使负极材料从石墨负极向硅基负极发展，长远将向金属锂负极迭代。目前锂电池的负极材料主要为人造石墨，其具有电导率高和稳定性好的优势，但石墨材料的比容量理论值较低，当前石墨负极的比容量约 360mAh/g，已接近理论最大值372mAh/g。

　　硅基负极理论比容量约为石墨负极的 10 倍，已初步实现产业化。无定型碳材料具有良好的寿命和循环性能。硅具有超过石墨材料 10 倍的理论比容量（4200 mAh/g）和略高于石墨的嵌锂电压平台。因此，硅碳材料是短期内最有可能替代石墨材料成为负极材料的新方向。

　　据鑫椤资讯数据，截至 2024 年 11 月，全球已有超过 50 万吨硅基负极规划产能。包括贝特瑞、璞泰来、杉杉股份、翔丰华等头部负极企业，同时，包括天目先导、凯金股份、兰溪致德、索理德等一批聚焦于硅碳材料的创新企业也正在硅基负极产业化痛点上重点攻关。据 GGII 数据，2023 年我国硅基负极出货量已近 6 万吨，同比增长 88%。

　　金属锂负极在全固态电池的应用潜力大。金属锂负极具有高比容量（3860mAh/g）、低电位及导电性优异的优点，能够极大地提升电池的能量密度，可实现 1000Wh/L 的能量密度，续航里程可以超过 1000km，可以应用于全固态电池，是未来最具潜力的负极材料之一。但目前尚不成熟，应用于半固态/固态电池中仍面临锂枝晶的威胁，有待技术上取得突破。

　　（三）新型正极材料：主要在于提高能量密度，将向高电压材料迭代升级。固态电池可以沿用传统液态电池的正极材料体系，但由于固态电池具有更宽的电化学窗口，因此可以兼容更高电压的正极材料，从而提高电池能量密度。在固态电解质、金属锂负极等材料技术逐步成熟后，未来固态电池正极材料将向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石镍锰酸锂等高能量密度的新型材料迭代升级。

　　富锂锰基为一种新兴正极材料，多家企业已有布局。中高镍（5 系、6 系）和高镍（8系、9 系）的比容量上限分别达到 205mAh/g 和 220mAh/g。富锂锰基为一种新兴正极材料，具有更高的比容量和高电压的特点，在约 2.0V-4.8V 区间内具有超过 250mAh/g 的比容量。目前，国内已有多家企业储备了富锂锰基正极材料的相关生产技术。

　　镍锰酸锂正成为正极材料研究热点之一。高压尖晶石型镍锰酸锂具有高能量密度、高安全及低成本优势。镍锰酸锂材料的理论比容量为 146.7mAh/g，锂电压上限高达 5V，电压平台高达 4.7V，具有超高的能量密度（650Wh/kg）及功率密度。当固态电解质与高压镍锰酸锂电极相匹配时，能够进一步提高固态电池的能量密度。目前正成为锂电池正极材料研究热点之一。

　　上市公司中，当升科技、容百科技等正极材料头部企业均提前布局了针对固态电池使用的新型正极材料研发。当升科技固态电池正极材料已累计出货数百吨，已导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户，并成功装车。容百科技的 9 系超高镍三元材料出货大幅增加，在富锂锰基、镍锰酸锂等新材料领域不断取得技术突破，全固态正极在部分客户端已进入中试验证阶段。

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