固態電池是下一代鋰電池升級方向

1、固態電池產業概述

固態電池主要由固態電解質、正負極活性物質組成。傳統鋰離子電池的電解質為液態電解質，液態電解質存在易泄漏、熱穩定性差、電池內部短路引起起火爆炸等一系列安全隱患，固態電解質相比傳統液態電解質具有安全性高、能量密度大、循環性能好、工作溫度范圍寬、回收方便等優點，固態電解質鋰離子電池是當今儲能領域的研究熱點之一。

根據中研普華產業研究院撰寫的《2025-2030年中國固態電池行業運營態勢及未來投資方向咨詢報告》顯示：

按照電解質材料的選擇，固態電池可以分為聚合物、氧化物、硫化物三種體系電解質，其中，聚合物電解質屬于有機電解質，氧化物與硫化物屬于無機陶瓷電解質。按照正負極材料的不同，固態電池分為固態鋰離子電池與固態鋰金屬電池，其中固態鋰離子電池沿用當前鋰離子電池材料體系，使用石墨或硅碳材料作為負極、使用復合材料作為正極，而固態鋰金屬電池則以金屬鋰為負極。

圖表：固態電池分類

資料來源：中研普華產業研究院整理

2、行業發展歷程

固態電池行業迄今主要經歷三個發展階段。

1.早期探索：追溯到20世紀70年代，全球能源危機促使科研人員積極尋找新型儲能技術，固態電池的概念由此誕生。當時，科學家們主要聚焦于固態電解質材料的研究，如聚氧化乙烯(PEO)基固態電解質的首次合成，為后續固態電池的發展奠定了理論基礎，但由于材料性能限制，并未取得實質性突破。

2.技術突破階段：隨著材料科學的迅猛發展，21世紀初迎來了固態電池技術的關鍵轉折點。新型固態電解質材料不斷涌現，如硫化物固態電解質憑借其超高的離子電導率，在提升電池性能方面展現出巨大潛力;氧化物固態電解質則以其良好的化學穩定性和高電壓耐受性，成為固態電池研發的熱門方向。這些材料的突破，使得固態電池的能量密度、循環壽命等關鍵性能指標得到顯著提升。

3.商業化探索期：近年來，固態電池技術逐漸從實驗室走向市場。多家知名企業紛紛布局固態電池生產線，開啟小批量生產和市場驗證工作。例如，豐田汽車在固態電池研發上投入大量資源，并計劃在未來幾年內推出搭載固態電池的量產車型;國內的孚能科技也在半固態電池領域取得重要進展，實現了部分產品的量產供貨，標志著固態電池正式邁向商業化應用的新階段。

3、政策支持固態電池行業發展

近年來，國家出臺了一系列產業政策指引和股利固態電池發展。2020年10月國務院發布《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》，首次將固態電池研發上升到國家戰略層面，將其列為行業重點發展對象;2023年工業和信息化部等六部門發布《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，提出加快固態電池研發和標準體系研究;2024年2月工信部進一步提出固態電池新要求，單體能量密度要在300Wh/kg以上，循環壽命超過1000次。

圖表：固態電池行業相關政策

資料來源：中研普華產業研究院整理

4、固態電池是下一代鋰電池升級方向

從性能對比來看，理論上，固態電池在離子電導率、能量密度、耐高壓、耐高溫、循環壽命等各項指標均優于液態電池，兼顧了傳統液態鋰電池無法兼顧的高能量密度和高安全特性，成為電動汽車的理想電池。固態電池具有高能量密度和高安全性兩大顯著優勢，有望成為下一代高性能電池。

固態電池的優勢，主要體現在：

（1)高安全性：高安全性是固態電池的首要優勢。傳統液態電池在大電流下工作負極有可能出現鋰枝晶，從而刺破隔膜導致內部短路;液態電池采用有機電解液，當電池在溫度過高或內部短路等異常情況下，存在自燃甚至爆炸的危險。固態電池采用固態電解質，固態電解質具有不易燃、耐高溫、化學活性低等特性，且能夠有效抑制鋰枝晶生長。因此，固態電池能夠大幅提升電池的安全性。

(2)高能量密度：傳統液態電池的能量密度已經接近350Wh/kg的理論極限。固態電池的電化學窗口寬，能夠承受更高的電壓(5V以上)，材料可選擇的范圍更廣。因此，可以通過采用高比容量的正極、負極材料，使得能量密度達到500Wh/kg甚至更高。

(3)體積小：傳統液態電池需要使用隔膜和電解液，二者占據了電池中近40%的體積和25%的質量。固態電池使用固態電解質取代液態電池的隔膜和電解液，正負極之間的距離可以縮短到只有幾到十幾個微米，從而大幅降低電池的厚度。因此，同樣的電量，固態電池的體積將變得更小。

(4)寬溫區運行：目前的電動車在冬季續航里程下滑明顯，主要原因在于液態電解質在冬季流動性下降。固態電池可以在更廣泛的溫度范圍內(-30℃至100℃)穩定工作，尤其是在低溫環境下，其性能表現更為優異，成為解決電動車冬季續航里程的利器。

欲了解更多行業的市場數據及未來行業投資前景，請點擊查看中研普華產業研究院報告《2025-2030年中國固態電池行業運營態勢及未來投資方向咨詢報告》。