固態電池憑借高能量密度、高安全性等優勢,成為下一代電池技術方向。國內外企業積極布局,技術路線分化,新能源汽車、儲能與低空經濟成核心賽道。預計未來幾年市場規模將持續擴大,商業化進程加速,但需克服成本、技術等挑戰。
一、引言
在全球能源轉型和“雙碳”目標的驅動下,固態電池作為下一代動力電池的終極解決方案,正逐步從實驗室走向市場,成為科研界與產業界共同關注的焦點。固態電池具有高能量密度、高安全性和長壽命等顯著優勢,有望在新能源汽車、儲能系統、消費電子等領域實現廣泛應用,對推動能源革命和可持續發展具有重要意義。
二、固態電池行業現狀
2.1 全球市場規模
根據EVTank聯合伊維經濟研究院發布的《中國固態電池行業發展白皮書(2025年)》,2024年全球固態電池出貨量達到5.3GWh,同比大幅增長4.3倍,全部為半固態電池,主要為中國企業生產。EVTank預計全固態電池將在2027年實現小規模量產,到2030年將實現較大規模的出貨。預計到2030年全球固態電池出貨量將達到614.1GWh,在整體鋰電池市場的滲透率約為10%。
2.2 中國市場規模
據中研普華產業研究院的《2025-2030年中國固態電池行業全景調研與發展趨勢預測報告》數據顯示,2023年中國固態電池的市場空間達到約10億元,預計2024年中國固態電池市場空間將達到17億元,2025年將達到29億元,同比增長70%。出貨量方面,2023年中國固態電池出貨量約2.50GWh,2024年增長至7.00GWh,2025年達到10.00GWh。
2.3 企業競爭格局
固態電池行業吸引了眾多企業的布局。國內方面,寧德時代、比亞迪等頭部電池廠商憑借強大的技術實力和市場占有率,在固態電池領域占據領先地位。寧德時代在凝聚態電池和硫化物電解質路線方面取得了顯著進展;比亞迪則在硫化物電解質路線方面進行了深入研發。此外,衛藍新能源、清陶能源等新興企業也在固態電池領域嶄露頭角。衛藍新能源聚焦半固態電池,與蔚來合作推進裝車驗證;清陶能源在氧化物電解質方面取得突破,產能達2000噸/年。國際方面,日本豐田、美國QuantumScape等企業在全固態電池領域技術領先。
2.4 產業鏈競爭
固態電池產業鏈包括上游原材料供應、中游電池制造和下游應用領域。在上游原材料方面,鋰、鎳、鈷等金屬礦產以及正極材料、負極材料、固態電解質等企業之間的競爭激烈。下游應用領域,新能源汽車、儲能系統、消費電子等企業對固態電池的需求不斷增加,推動了固態電池市場的發展,同時也促使電池企業不斷提升產品性能和降低成本,以滿足不同應用領域的需求。
三、固態電池技術路線分析
3.1 硫化物電解質路線
硫化物電解質離子電導率高達5×10⁻²S/cm,接近液態電解液水平,但硫化鋰原料成本超300萬元/噸,被稱為“白色黃金”。豐田、寧德時代押注該路線,計劃通過干法電極技術將成本降低60%。贛鋒鋰業已實現硫化物電解質千噸級量產,為固態電池規模化鋪路。
3.2 氧化物電解質路線
氧化物電解質熱穩定性強,熱失控溫度超800℃,但界面阻抗高導致倍率性能受限。清陶能源采用LATP(磷酸鈦鋁鋰)材料,與理想汽車合作推出續航1000公里車型,循環壽命超2000次。據中研普華產業研究院的《2025-2030年中國固態電池行業全景調研與發展趨勢預測報告》顯示,氧化物路線2030年市場份額將突破60%。
3.3 聚合物電解質路線
聚合物電解質柔韌性佳,但導電率僅10⁻⁶S/cm,需在60℃以上工作。衛藍新能源開發原位固化聚合物技術,與小米合作推出能量密度400Wh/kg的固態電池手機,充電15分鐘續航8小時。該路線在可穿戴設備、無人機等領域滲透率已達12%。
四、固態電池行業競爭格局
4.1 中國市場競爭格局
中國固態電池產業鏈呈現“啞鈴型”結構:上游材料端以贛鋒鋰業、杉杉股份為主導,掌控鋰礦資源和固態電解質核心技術;中游制造環節由寧德時代、比亞迪領跑,其氧化物/硫化物全固態電池技術路線覆蓋60%以上產能;下游應用端則依托蔚來、廣汽等車企的需求牽引,形成“車規級電池 - 整車”協同開發模式。國際巨頭如三星SDI、LG化學則通過合資建廠加速本土化,加劇技術路線競爭。
4.2 國際市場競爭格局
日本豐田手握1331項固態電池專利,硫化物路線能量密度達420Wh/kg。本田計劃2025年試生產全固態電池,日產聯合NASA開發NASICON型電解質, - 30℃容量保持率超90%。LG化學投資15億美元建設全固態電池中試線,采用卷對卷干法電極工藝,設備投資強度較濕法降低40%。三星SDI與Stellantis合資建廠,2027年量產能量密度500Wh/kg的硫化物電池。
五、固態電池應用領域分析
5.1 新能源汽車
新能源汽車市場是固態電池的重要應用領域。固態電池憑借其高能量密度和高安全性等優勢,能夠解決新能源汽車續航里程短、充電時間長和安全隱患等問題。蔚來ET7就搭載了150度半固態電池,實際續駛里程突破1000km。隨著技術的不斷進步和成本的降低,固態電池在新能源汽車領域的應用將越來越廣泛。
5.2 儲能系統
隨著全球能源轉型的加速推進,儲能系統在電力調峰、調頻、備用電源等方面的作用日益凸顯。固態電池的高安全性和長循環壽命使其成為儲能領域的理想選擇。特別是海外市場需求持續放量,美國、中東等地區的大規模儲能項目增長確定性較高,有望為固態電池需求貢獻新的增量。
5.3 消費電子
智能手機、平板電腦等便攜式電子設備對電池的能量密度和壽命要求極高。固態電池的低自放電率和長循環壽命將成為這些設備的理想選擇。2024年底,VIVO將半固態電池應用到了2000元 - 4000元價位的中端機S20上,進一步擴大了半固態電池在消費電子市場的應用范圍。
5.4 低空經濟
eVTOL(電動垂直起降飛行器)等低空飛行器對電池的能量密度和安全性要求極高,固態電池完全滿足其需求。隨著低空經濟被提升至戰略性新興產業地位,固態電池在低空飛行器領域的應用前景廣闊。
5.5 人形機器人
人形機器人產業蓬勃發展,“充電一小時,工作兩小時”的續航困境成為其規模化應用的瓶頸。傳統鋰電池在能量密度與安全性上的雙重局限,使得行業將目光聚焦于固態電池技術。固態電池憑借高能量密度、高安全性及長循環壽命等特性,被視作破解人形機器人續航難題的“終極方案”。
六、固態電池行業發展趨勢預測
6.1 技術路線收斂
2030年硫化物路線在動力電池市場份額將達68%,氧化物路線在儲能領域占比29%。聚合物路線因高溫性能缺陷,市場份額將萎縮至3%。
6.2 商業化進程加速
寧德時代推出“巧克力換電”品牌,固態電池包支持2分鐘換電,單站日服務能力提升5倍。蔚來與寧德時代合作BaaS 2.0,用戶支付電池租金即可升級固態電池,殘值率提升20%。
6.3 成本下降
鋰價波動對固態電池成本影響降至10%以下,固態電解質、鋰金屬負極等技術壁壘企業估值溢價超300%。
6.4 產業集群崛起
中科院物理所孵化衛藍新能源、清陶能源等12家獨角獸,總估值超2000億元。中國憑借完整的鋰電產業鏈、持續的技術迭代和龐大的內需市場,有望在2030年前誕生3 - 5家全球龍頭。
七、固態電池行業投資風險分析
7.1 技術風險
固態電解質與電極界面阻抗高達10³Ω·cm²,是液態電池的1000倍。寧德時代通過原位聚合技術將阻抗降低至10⁻¹Ω·cm²,但仍需突破 - 20℃低溫性能。鋰枝晶穿刺固態電解質導致短路風險未完全消除,豐田采用AI模擬優化鋰沉積形態,將枝晶生長速度降低80%。
7.2 成本風險
全固態電池成本是液態電池的3倍,硫化物電解質量產成本約300元/kg。比亞迪通過干法電極工藝將材料利用率從60%提升至90%,贛鋒鋰業開發鋰同位素分離技術,使Li⁶成本降低70%。據中研普華產業研究院的《2025-2030年中國固態電池行業全景調研與發展趨勢預測報告》顯示,2025 - 2027年良率提升將推動成本年均下降18%。
7.3 專利風險
豐田、QuantumScape持有全球83%固態電池核心專利,寧德時代在固態電解質成膜技術專利族規模是日立化學的2.3倍。2024年中國企業申請固態電池專利1.2萬件,但海外布局僅占15%,需警惕“專利地雷”。
八、固態電池行業投資策略建議
8.1 押注電解質材料
硫化鋰與LATP雙雄并立。贛鋒鋰業硫化鋰產能達2000噸/年,成本較日企低40%;天目先導納米硅負極使電池容量提升50%,已獲小米、華為訂單。
8.2 關注制造設備
先導智能干法電極設備良率達92%,較日韓設備效率高30%;利元亨推出4680固態電池疊片機,速度達1200PPM,獲特斯拉上海工廠訂單。
8.3 重視回收體系
格林美開發固態電池金屬解離工藝,鋰回收率從60%提升至92%,2025年規劃退役電池處理能力10GWh,對應營收超50億元。
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