固态电池产业链全景深度解析

发布时间:2025-11-13 13:14  浏览量:4

11月12日至13日,2025世界动力电池大会在四川省宜宾市举办。

世界动力电池大会已连续举办4年,累计发布新技术、新产品、新应用600余项,签约重大项目200余个、总投资近3000亿元。

本次大会期间,将发布全固态电池关键材料等一批最新技术成果,集中签约一批动力电池产业链上的重大项目。

固态电池是全球下一代电池技术竞争的关键制高点,从液态到半固态乃至全固态的发展路径中,产业链各环节价值量明显提升。

随着材料创新与工艺迭代加速,全固态电池技术路线持续收敛,产业化进程进一步加快。

在之前的文章中,我们梳理了锂电池产业链核心材料深度解析、储能产业链核心赛道解析等等。

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从锂电池发展趋势来看,固态电池被认为是最具潜力的下一代锂电技术。

固态电池是使用固态电解质取代传统锂离子电池中的电解液的新型电池。

相较传统液态电池,固态电池在能量密度和安全性方面的优势明显,并具有更高的机械强度与稳定性。

根据电解质的不同,锂电池技术体系可分为:液态电解质电池、混合固液电解质电池(半固态电池)、全固态电解质电池。

半固态电池

在全固态电池正式进入商业化阶段之前,半固态电池是理想的过渡技术解决方案。半固态电池材料体系较液态电池变化较小,工艺设备与液态电池的重合度较高,可继承现有的成熟产业链,正在率先实现产业化落地。

国内企业当前大多以半固态方案作为过渡的中间路线,率先实现装车应用进入产业化阶段。

太蓝新能源:业内首家实现量产半固态电池的企业,22年一期工厂首条0.2GWh产线实现半固态锂电池产品量产,且是国内首条实现量产的半固态锂电池产线。全固态电池25年原型验证体系开发顺利,预计2026年将实现小批量生产验证,计划2027年实现批量生产。

卫蓝新能源:早在23年6月就向蔚来交付360Wh/kg锂电池半固态产品,是中国科学院物理研究所固态电池技术唯一产业化平台,拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博四大基地。今年8月,蔚来ET9搭载的150kWh半固态电池正式量产交付,该电池采用卫蓝新能源的最新技术,能量密度达到360Wh/kg,CLTC工况下续航突破1000公里。

清陶能源:建成国内首条0.1GWh固态锂电池产线,在宜春、昆山等地建设多个固态电池产业化项目,规划产能超数十GWh。今年乌海项目加速推进,构建全链条产业生态。

孚能科技:在固态电池领域的技术路线以“软包+叠片”为核心,通过软包叠片工艺解决极片膨胀与固-固界面接触难题。。第三代半固态电池(400Wh/kg)引入高电导率固态电解质、快离子环技术、超高镍正极及负极材料表面固态化技术,计划于2026年量产。

蜂巢能源:推出了全球首款方形半固态电池-二代果冻电池,24年宣布其短刀叠片半固态电池能量密度达350Wh/kg,已通过针刺、200℃热箱等实验,搭载该电池的车型续航可达1000公里以上。

全固态电池

全固态电池是使用固态电解质完全替代传统液态电解质的锂电池技术。

具有能量密度高、充电速度快、工作温度范围宽等优点。

在2025世界动力电池大会上,中国汽车工程学会理事长、国家智能网联汽车创新中心执行主任张进华表示,全固态电池将实现技术突破和产业化示范应用。

全固态电池以其本征安全与超高能量密度特征,已成为全球着力布局的焦点领域,当前正处于基础科学问题突破和产业化技术攻关的关键阶段。

随着界面调控技术等关键技术的重大突破,有望推动无外部加压的全固态电池走向现实。

预计到2030年前后,全固态电池将完成中试验证和小批量装车应用。

固态电池时间进程

2024年下半年起,固态电池迎来持续催化。

当前固态电池技术验证与量产节奏提速,进入产业化关键窗口期。

预计今年四季度起,设备及材料企业进入定点关键期,工艺路线也将逐步明确。根据供应链消息,头部电池厂和车厂年底前预计开启量产线招标,将确定相关设备和材料的供应商。

当前全球下游车厂和电池厂规划明确时间进程,2025-2026年为固态电池中试线落地关键期,全球多家厂商将量产时间提前至2026-2027年。

我国在政策端对固态电池重点支持,产业化大趋势确定。目标2026年中建成gwh级量产线,并且下半年开启密集路试,2027年开启示范性运营,细分场景开启规模应用,30年大规模商业化,行业预计开启万亿级市场。

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固态电池产业链包括上游金属材料和矿资源供应,主要进行锂、镍、钴等金属矿产的开采、电池材料包括正极、负极、固态电解质等关键材料;中游聚焦固态电池材料生产,包括电芯设计和制造以及相关设备;下游是固态电池制造环节以及动力、消费、储能等各领域应用场景。

固态电池产业链与传统锂电池大致相似,最大区别在于原材料的迭代升级。

产业链关键变化环节为固态电解质>新型负极>新型正极。

主流厂商按照半固态到全固态的发展路径布局,核心变化在于引入固态电解质,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。

固态电池产业链:

“固-固界面问题”和“离子电导率提升”是固态电池当前待解决的两大方向,聚焦于等静压工艺与材料/制程创新两大路径。

等静压工艺

等静压工艺是解决固-固界面致密化难题的优选方案。

该工艺通过三维均匀加压,消除固态电解质与电极间的孔隙和裂纹,提升界面接触质量,从而降低内阻和延长循环寿命。由此延伸出等静压的瓶颈工位和全制程的系统界面工程。

国内宁德时代、比亚迪等已启动等静压路径验证,推动设备选型与工艺工程化。例如,宁德时代采用温等静压技术,在500MPa压力、85℃温度下实现电极与电解质的致密结合,使离子电导率提升30%以上,内部电阻率降低20%以上,循环寿命延长40%。

海外三星SDI通过等静压工艺将电极密度提升至95%以上,显著改善界面接触与结构完整性。

传统等静压设备厂商:如瑞典Quintus、国内川西机器、钢研昊普、四川力能等,依托超高压技术壁垒,加速向固态电池场景转化设备。

锂电设备跨界玩家:利元亨推出自动化立式等静压方案,通过装载效率、自动化集成等突破推动产业化;先导智能推出卧式等静压设备;纳科诺尔近期发布投资者关系活动记录表,当前固态电池行业仍处于技术迭代与产业化准备阶段,部分相关设备已陆续出货,自主研发的等静压设备,主要用于解决全固态电池中固-固界面接触的关键工艺难题,等静压设备已完成设计并进入验证测试阶段,设备设计压力达600MPa。

纳科诺尔全固态电池等静压示意图:

材料体系创新

通过材料体系创新和生产制程迭代有望有效解决固固界面结合难题。

诸如添加碘离子实现自愈式界面、ALD设备包覆界面缓冲层、单轴高压化成分容等方向。

现有锂电池生产线只需小幅改造即可适配。

电解质掺碘:在硫化物固态电解质中引入碘离子,形成“富碘界面层”,主动填充电极与电解质间的缝隙,降低界面阻抗。碘离子添加量

碘化锂核心原料碘化氢(HI)属特种产品,全球碘化物原材料高度依赖SQM等外企。国内仅少数企业具备规模化生产资质,审批周期超3年,形成天然护城河。

以博苑股份为例,目前碘化物纯度实现4个9水平,匹配电池级别需求。通过长期协议锁定智利碘矿供应,确保原料稳定性,新玩家难以突破采购资质限制。10月份,博苑股份与当升科技签署协议,围绕碘化锂、硫化锂等关键原材料及硫化物固态电解质展开深度合作。荣旗科技参股四川力能+碘专利合作布局。

中国科学院物理研究所团队通过在硫化物固态电解质中引入碘离子,利用电场驱动其迁移至电极界面,形成“富碘界面层”。中科院物理研究所已与宁德时代、比亚迪等企业对接,原型电池中试线预计启动。

ALD设备包覆界面缓冲层:ALD(原子层沉积)技术通过交替沉积不同化学前驱体,在电极表面形成纳米级均匀薄膜,可有效隔离电解质与电极的直接接触,减少副反应并提升界面稳定性。

宁德时代采用ALD预沉积技术,降低等静压环节工艺难度;微导纳米的ALD技术通过交替引入前驱体气体,在基底表面逐层沉积单原子膜,实现亚纳米级厚度控制(1-5nm)。

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硫化物电解质

从产业端来看,硫化物电解质是当前全固态电池领域的研究重点,也是降本的重要路径。

相比氧化物电和聚合物电解质,硫化物路线在能量密度和循环寿命上更具潜力。

离子电导率高,适配高镍正极和硅碳负极,被视为全固态电池的主流技术路线。

当前全固态电池向硫化物路线聚焦,以比能量400Wh/kg、循环寿命1000次以上为性能目标,确保2027年实现轿车小批量装车,2030年实现规模量产。

该路线全球头部企业已有较深技术积累,当前硫化物电解质主要绑定日企(出光、三井)或国内技术合作。

国内以宁德时代、蜂巢能源、恩力动力、高能时代、中科固能、国轩高科等为代表的厂商选择硫化物线路作为主要技术路径。

国轩高科发布采用硫化物技术路线的金石全固态电池,目前已实现装车应用,首款搭载车型为星纪元ET。此外,金龙羽、道氏技术、恩捷股份、容百科技、东方锆业等也在该领域积极布局。

不过由于不稳定性和电压窗口低且成本高,限制了规模化生产,降本为重点推进方向。

此外,鹏辉能源、上海洗霸、赣锋锂业、天目先导、蓝固新能源、东方锆业、三祥新材等众多厂商在氧化物路线进行布局。

硫化锂

硫化锂是硫化物电解质的最大成本项,约占硫化物固态电解质总成本的50%-70%。

当前硫化锂价格较高,是制约硫化物固态电池大规模量产的主要瓶颈。

行业壁垒:硫化锂的合成壁垒高于硫化物电解质成型工艺,导致电池厂自研较少,且供应商格局相对集中,优于电解质环节,国内厂商占比约60%。

该环节主要布局厂商包括厦钨新能、上海洗霸、国瓷材料、恩捷股份、光华科技、华盛锂电、有研新材、容百科技、天赐材料、天华新能(江苏宜锂)等具备高纯硫化锂合成技术,部分已进入中试或小批量供应阶段,以及中科固能、瑞逍科技及湖南恩捷(恩捷股份控股子公司)、雅化集团等均有所布局。

厦钨新能全球最大硫化锂供应商市占率约35%,采用“氢气还原法”实现规模化生产,纯度达99.99%;国瓷材料通过“液相法+连续结晶”技术,将硫化锂合成周期缩短50%,成本降低30%;华盛锂电突破固态电池电解质及硫化锂生产工艺关键技术,高纯硫化锂制备采用液相法。

天赐材料以硫化物电解质为核心,开发出基于硫化锂的固态电解质;恩捷股份聚焦硫化物电解质,开发超纯硫化锂、高电导固态电解质膜等核心材料,离子电导率达10 mS/cm以上。

雅化集团近期表示,在固态电解质核心原材料硫化锂的合成工艺与量产技术上取得重要进展,成功开发出气固法合成硫化锂新工艺,该技术路径基于公司新型高比表多孔锂盐开发,该特种锂盐化合反应更加迅速彻底,在材料成本、纯度、颗粒细度及工艺可控性等方面具备较大优势。

正极材料

正极材料是制约电池能量密度提升的重要因素之一。

固态电池正极材料体系与液态电池高度重叠。

正极路线升级方向:高镍三元→富锂锰基(LRMO)→LMNO(锂锰镍氧化物)→高电压钴酸锂→无锂正极(如硫正极、空气正极)。

当前单晶高镍三元为较长时间内首选,单晶化、元素掺杂、表面包覆等材料改性将是正极厂的差异化能力,中长期将展望富锂锰基应用。

正极环节布局厂商包括容百科技、当升科技、湖南裕能、三祥新材、振华新材、杉杉、丰元等。

氟聚醚方向:近期清华大学化工系张强教授团队提出的“富阴离子溶剂化结构”设计新策略,成功开发出一种新型含氟聚醚电解质。可匹配4.7V高电压富锂锰基正极,实现了单一电解质对高电压正极与金属锂负极的同步兼容。新宙邦主导含氟溶剂开发,已推出适用于高电压体系的氟代碳酸乙烯酯(FEC)等添加剂。 天赐材料通过收购江苏国润布局氟化物产业链,间接支持氟聚醚研发。

负极材料

负极材料是决定电池能量密度、安全性和循环寿命的关键材料。

目前固态电池的负极材料主要有碳族负极、硅基负极和金属锂负极三类。

石墨负极能量密度已经达到极限,硅基材料的理论比容量高于石墨负极,被视为新一代锂电负极材料,而中长期将聚焦锂金属负极材料。

CVD硅碳有望成为主流,高性能低成本的多孔碳是CVD硅碳负极规模化关键。

传统负极企业:目前在硅基负极领域进展比较快的企业主要为传统锂电负极生产企业。贝特瑞全球硅基负极出货量第一,已批量供应松下、三星等。杉杉股份硅碳负极产能达5000吨/年,配套宁德时代、LG化学。 璞泰来通过江西紫宸布局硅碳负极,中试线已投产;以及翔丰华、尚太科技、中科电气等。

中科电气近期表示,在面向固态电池的硅碳负极和锂金属负极等方面均有开发和产品布局,其中硅碳负极材料目前已建设完成中试产线,且有产品在多家客户测评通过,准备进入量产导入阶段。

跨界布局企业:硅宝科技依托有机硅产业链,开发硅基负极粘结剂。 道氏技术通过收购佳纳能源布局硅氧负极前驱体。 石大胜华利用电解液溶剂优势,开发硅基负极用碳酸酯类添加剂。新安股份、鹿山新材、滨海能源等企业也依托自身产业链优势布局硅基负极。

锂金属负极:锂金属凭借高比容量+低电极电势,有望成为负极材料的长期迭代方向。赣锋锂业、天铁科技、英联股份、中一科技等在该方向重点布局。

集流体:传统铜集流体与硫化物电解质界面易遇水腐蚀,业界在铜箔表面镀镍进行防腐,镍集流体也有望成为可选负极;多孔铜箔具备轻量化、弹性大等特性,适配硅碳负极。嘉元科技、诺德股份、远航精密等在该领域均有所布局。

其他材料:与硅碳负极搭配的单壁碳纳米管:天奈科技、道氏技术、捷邦科技等;松井股份(适配胶框印刷工艺的UV胶);提高生产效率、工艺迭代中的骨架膜:星源材质、恩捷股份、长阳科技等;海辰药业(电解质粘结剂);ST威尔(铝塑膜)等。

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固态电池的核心瓶颈之一在于设备放大与工艺优化。

设备是固态电池量产的关键,重点在于解决固态电解质与电极材料的界面接触和高效制备等难题。

全固态电池与传统液态电池产线设备存在显著差异且产业价值量显著提升,产业正面临从工艺到设备全面重构。

等静压设备

固态电池工艺上,选用等静压设备解决固固界面问题。

等静压机主要分为冷等静压机、温等静压机、热等静压机三类。其中,冷等静压是目前最常用的等静压成型技术。

由于对固态电池进行等静压操作时压力一般需要超过400MPa,因此对等静压设备要求比较高。

高端等静压设备领域存在对进口设备的依赖,国内企业正逐步突破技术壁垒,但均匀性待改进。

布局等静压设备的企业主要有纳科诺尔、利元亨、中国钢研等。

目前国内宁德时代、比亚迪、纳科诺尔、先导智能、利元亨、科新机电、中国钢研等企业均在等静压工艺上有深入布局。

全固态电池制备工艺流程图,等静压为中道新增工艺:

数据来源: 《全固态电池生产工艺分析》(翟喜民等)

干法电极设备

国内在核心工艺干法电极领域拥有领先优势的代表厂商包括具备全固态电池整线设备解决方案能力的先导智能、在干法电极设备领域拥有先发优势的纳科诺尔、已交付国内头部企业首条全固态电池整线设备的利元亨、已布局干法前段整线成膜技术的曼恩斯特、推出了第三代全固态干法电极工艺的赢合科技以及宏工科技(干法混料)、曼恩斯特(干法电极设备)、先惠技术(干法电极涂布)、软控股份(干法混料)等。

激光绝缘制痕设备

激光绝缘制痕设备通过超快激光(皮秒/飞秒级),在极片边缘精确刻蚀微槽或痕道,形成绝缘胶注入路径。随后填充UV胶并固化,最终形成封闭的胶框结构。

该环切要求激光刻蚀实现微米级控制,以适配固态电池对极片边缘绝缘的严苛要求。

德龙激光、赢合科技和先导智能等在该领域重点布局。例如,德龙激光聚焦极片制痕绝缘、干法电极激光预热、超快激光极片制片等关键技术;赢合科技掌握湿法涂布和干法成膜双路径设备;先导智能在固态电池领域以全工艺链覆盖为核心,激光复合转印和高速叠片均有所布局。

叠片设备

在固态电池中段设备中,叠片机有望取代卷绕机占据主导地位。

采用叠片方式生产的电池能量密度更高且内部结构更稳定。

当前叠片工艺是全固态电池的主流装配方案,叠片设备将正负极片与固态电解质层叠片成电芯。

海外丰田、QuantumScape等头部企业均以叠片工艺为核心推进全固态电池量产。

国内包括海目星、科瑞技术、先导智能、利元亨、奥特维等在叠片设备深入布局。

从电池端来看,当前宁德时代、比亚迪、国轩高科等多家锂电产业链头部企业对固态电池给出明确积极的指引,技术路线收敛,预计年内将有百MWh级中试线投产及固态电池上车验证。

装车验证加速推进,比亚迪固态电池已装车海豹EV进入测试阶段,官方CLTC工况续航1875公里;国轩高科"金石电池"获得大众MEB+平台认证,计划2025年启动装车验证;广汽集团宣布2026年量产搭载全固态电池车型。车企的积极参与形成市场需求牵引,加速固态电池商业化进程。

目前固态电池产业链已进入产业化阶段,从性能体系、材料选择、工艺及上市进度看,后续产业化加速催化有望推动产业链各环节高速发展。