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本篇主要从技术角度去探讨固态电池的发展。对技术不是很感兴趣的小伙伴可以直接跳到文末看结论。

目前的根据固态电池中电解液含量的不同，可以分为半固态电池和全固态电池。

一般来讲，电解液含量超过10%就是液态电池；半固态电池中的电解液含量占比在5-10%，电解液的添加能够提升电池内部的界面浸润性，降低电池阻抗，是目前产业化进展较快的固态路线；全固态电池是电池完全由固态物质组成，不含任何液态成分。

按照技术路线的不同可以分为三种：聚合物、氧化物、硫化物3种固态电池。

同时沃泽会分析固态电解质的优缺点，对比不同电解质固态电池的产业化进程和难点，预测技术迭代路径。

一 聚合物电解质

聚合物电解质机械性能优异，粘弹性好，易于合成加工，可用于柔性电子产品或非常规形状电池，且生产工艺与液态电池部分兼容，界面相容性较好，价格较低，产业化潜力较大。

常见的固态电解质聚合物材料包括聚环氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚（PVDF-HFP）、甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。各种聚合物电解质在性能方面存在差异，如离子电导、热稳定性等。

其中PEO是一种热塑性结晶水溶性聚合物，其解离锂盐的能力强,而且与锂金属相容性好,稳定性强,价格也比较低廉,所以是研究较为广泛的一类聚合物电解质，但由于其结晶度很高,抑制了锂离子在电解质中的传输；PAN是由丙烯腈单体自由基聚合而成的一种稳定性好、耐热性强、阻燃性好的聚合物。

其缺点就是强度太低,很脆,易破碎,不能单独用来成型作为聚合物电解质的基体材料；PMMA聚合物的溶剂保持能力和室温离子电导率更高,与锂电极界面相容性好,但机械强度较差。

聚合物固态电解质膜的优势和劣势均较为明显，优势方面，其安全性好、易于制备加工，且不会发生液态电解液的漏液等问题，但同时，其也具有室温离子电导率低等问题，因此，聚合物固态电解质一般不会单独使用。

聚合物的黏弹性和可塑性赋予聚合物电解质加工便捷性，加工成型成本低，能设计成任意形状，具有较好的加工和形状灵活性。此外，聚合物合成条件较为简易，对温度、压力等环境要求不苛刻，适宜规模化生产。

PVDF-HFP有望获得规模化应用。PVDF作为聚合物电解质材料之一，由于分子结构规整，不利于锂离子传导。

为了解决这个问题，可以将偏氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)共聚,得到P(VDF-HFP)共聚物。PVDF-HFP不仅保留了PVDF良好的机械强度、化学稳定性、电化学稳定性、热稳定性和对电解液的亲和性，而且还降低了PVDF的结晶度，减弱了氟离子的反应活性，有利于吸收更多的电解液和改善电极与电解质之间的界面稳定性，是比较理想的聚合物电解质材料。

二 氧化物电解质

氧化物电解质按晶体结构可以大致分为三种类型。

氧化物电解质在微观水平上形成结构稳定的锂离子传输通道，其具有机械强度高、空气稳定性好、电化学窗口宽等优点，受到产业的重点关注。根据电解质晶体结构，氧化物电解质可以分为钙钛矿结构型（如LLTO）、石榴石结构型（如LLZO）、快离子导体型（LISICON、NASICON）等。

其中，钙钛矿型LLTO电解质材料的本征离子电导较高，但稳定性相对较差；石榴石型LLZO电解质离子电导较高，稳定性好，受到广泛关注；钠快离子导体结构的LATP的电化学窗口较高，被认为是高电压固态电池的理想电解质；锂快离子导体结构电解质通过硫代方式得到的LGPS具有接近于液态电解质的电导率。

氧化物电解质产业化相对易行。氧化物电解质粉体材料的制备方法相对较为成熟。

根据氧化物固态电解质专利中所述，通过高温加机械球磨法工艺合成氧化物固态电解质粉体，借助机械球磨法配合外温加热能量为电解质合成反应提供驱动能量，同时在同一设备内实现产品高效冷却收集，设备内即可实现高效冷却至室温，即可获得成分、粒径均一，表面活性高的电解质粉体。

工艺流程简单，有效降低反应温度，生产成本低，可实现连续化、自动化生产，减少对环境氛围接触。

目前，主要通过保留约5%的电解液弥补纯氧化物电解质电导率较低、界面问题较重等缺陷。

三 硫化物电解质

硫化物电解质室温电导率最高，是最接近电解液电导率的技术路线，机械性能好、界面问题少、延展性高，可适配掺杂、包覆改性等手段。在硫化物技术路线方面国外较为领先。

硫化物电解质相比于氧化物和聚合物电解质具有更高的导离子率，室温下可达到10-3S/cm。根据晶体结构，硫化物固态电解质可以分为玻璃态、玻璃陶瓷态和晶态。晶态电解质按照晶体结构又可以分为硫代超快离子导体型（LATP）、硫银锗矿型和LGPS型。

其中，LGPS的电导率到达了1.2×10-2S/cm，这一数值已经可以与有机电解液的离子电导率相比。但是，由于金属Ge（锗）的使用，提高了LGPS的成本，严重阻碍其实际应用。与电极的界面稳定性弱，且对水敏感，与空气中的微量水接触即可发生反应并释放有毒气体硫化氢。

因此，硫化物电解质的生产、运输、加工对环境要求较高，加工成本高、难度大。目前，中国精细化工车间对有关生产流程的把控能力有限，日本、韩国等在硫化物技术路线上的研发水平更领先。硫化物电解质原料含贵金属，原料成本和加工成本高。

四 固态电池两个重要时间节点

固态电池受技术驱动，产业化进程存在较强不确定性，着重分析锂电池市场占有率最高的动力电池领域，初步锚定2025下半年和2027年2个关键时间节点。

（1）2025下半年及以后：随着半固态电池陆续向整车厂送样、试产、装车，预计2025年将迎来半固态电池反馈期。

此阶段液态电池仍有迭代空间，宁德时代等液态电池龙头厂商仍将在充放电倍率、能量密度等方面不断迭代，半固态电池和液态电池之间形成竞争关系，纯固态电池尚处于技术积累阶段。若半固态电池反馈良好，则2025—2027年有望实现量产，固态电池产业化进程加快；若反馈不佳，液态电池仍将占据主导地位，半固态、固态电池发展进程延后。

（2）2027年及以后：固态电池龙头厂商丰田曾宣布，新一代硫化物全固态电池将于2027年投产，续航是现有电池的2.4倍。若落地成功，将打破现有市场格局，使处于观望状态的市场参与者跟进技术研发，带动固态电池发展；反之，则会对市场发展造成负面影响。液态、半固态电池作为固态电池的替代品，其市场需求将视固态电池的发展情况而定，应及时跟进，调整预期并适配策略。

最后，对三种技术路线做简单小结：

1.聚合物电解质产业化难度低，率先实现投产，但常温下电导率低，电化学窗口较窄，且稳定性不佳，多与其他无机物混合使用。

2.氧化物电解质热分解温度高，化学性质稳定，但界面问题严重，电导率低，通常保留约5%的电解液，以半固态形式投入使用。

3.硫化物电解质常温下电导率最高，是3种技术路线中最接近液态电池电导率的电解质，但需隔绝空气加工，研发难度高，产业化难度大。

五 相关标的（不完全统计）

宁德时代：全固态电池硫化物路线进展较快，并已建立10Ah级全固态电池验证平台。国轩高科：已发布公司自主研发的全固态电池产品“金石电池”，采用硫化物电解质路线。恩捷股份：硫化锂、硫化物固态电解质粉体和全固态电解质膜产品均处于送样阶段。新宙邦：参股公司新源邦氧化物电解质已经达到量产阶段，硫化物和聚合物电解质处于小批量供应阶段。

当升科技：已系统布局氧化物、硫化物等固态电解质和双相复合高能量固态正极材料关键技术路线。

天赐材料：在硫化物、氧化物电解质上均有技术布局，氧化物及硫化物全固态电解质均处于中试阶段。

南都电源：公司固态电池以氧化物技术路线为主，硫化物也有布局。固态电池业务对2024年度业绩不产生较大影响。

固态电池，值得期待！