固态电池行业深度报告：硫化物未来潜力最大，开启电池发展新纪元
固态电池行业深度报告：硫化物未来潜力最大，开启电池发展新纪元
固态电池作为下一代电池技术的重要发展方向，其安全性高、能量密度大的特点使其成为行业关注的焦点。本文将从技术原理、行业发展现状及未来趋势等多个维度，为您全面解析固态电池这一前沿科技。
全固态电池大幅提升安全性，突破后有望替代液态电池
固态电池采用固态电解质替代传统液态电解质，这种技术革新相当于将易燃的"汽油"替换为安全的"沙子"。液态电池由正极、电解液、隔膜和负极组成，是目前主流的电池结构；半固态电池则在隔膜上涂覆固态电解质，作为液态电池向全固态电池过渡的技术；全固态电池则完全采用固态电解质，形成三明治结构，被认为是电池技术的终极形态。
固态电池通过使用固态电解质，显著提升了电池的安全性，打破了能量密度的限制。然而，这种技术革新也带来了一些不可避免的劣势，如循环次数减少和快充性能下降。因此，固态电池的商业化应用需要在保持其核心优势的同时，解决循环和快充性能的问题。
海外抢先押注全固态电池，国内加快引导行业发展
在固态电池领域，海外国家的布局相对领先。日本、韩国、欧洲和美国都投入了大量资金，支持固态电池的研发。其中，日本在硫化物路线上的技术和专利全球领先，韩国则选择氧化物和硫化物路线并行发展，欧洲以聚合物路线为主，同时布局硫化物路线，美国则全路线布局。
中国此前主要以市场驱动为主，短期聚焦于更具兼容性和经济性的半固态电池技术。2024年5月，中国政府首次投入约60亿元用于全固态电池研发，相关项目由政府相关部委牵头实施，聚焦硫化物和聚合物等不同技术路线，加快全固态电池的商业化进程。
硫化物未来潜力最大，为主流厂商重点布局路线
在固态电池的三种主要技术路线中，聚合物、氧化物和硫化物各有优劣。聚合物易于合成和加工，但常温电导率低，整体性能提升有限；氧化物稳定性最好，但加工性能最差；硫化物电导率最高，兼具加工性能，未来潜力最大，但仍处于研发阶段。
硫化物路线存在诸多难点，带来材料/工艺/设备全新变化
硫化物固态电解质体系主要有四种，其中锂磷硫氯(LPSCl)因成本优势和良好的锂金属兼容性成为量产主流选择。在生产工艺上，固相法因离子电导率高而成为主流，但设备精度要求极高，目前仍无法完全满足需求。
全固态电池取消隔膜/电解液，新增固态电解质/锂金属
无论是半固态电池还是全固态电池，想要提升能量密度，必然要更换正负极材料，或改变相关材料电压。全固态电池取消原有电解液，选用聚合物/氧化物/硫化物体系作为固态电解质，以薄膜的形式分割正负极，从而替代隔膜的作用。锂金属是固态电池最理想的负极材料，但需解决锂枝晶生长、循环时体积膨胀等问题。
国内、海外相关公司近况更新
宁德时代在固态电池领域布局全面，推出了凝聚态电池，并布局硫化物全固态路线，目标在2027年实现小批量量产。卫蓝新能源则凭借原位固态化工艺，在2023年底已实现360Wh/kg能量密度的动力电芯量产交付。