固態(tài)電池專(zhuān)題研究報(bào)告：下一代高性能鋰電池

第一章、固態(tài)電池是新一代高性能鋰電池候選者

1.1 百尺竿頭更進(jìn)一步，固態(tài)電池前景廣闊

固態(tài)電池有望成為新一代高性能鋰電池候選者。傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池具有一定的缺陷。

1）傳 統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的安全性有上限。有機(jī)易燃電解液在劇烈的撞擊等條件下會(huì)引起一定的安 全隱患，且液態(tài)電池隔膜的耐熱極限約為 160 度，超過(guò)此溫度后聚合物會(huì)轉(zhuǎn)化為流動(dòng)態(tài)， 導(dǎo)致正負(fù)極直接短路。

2）當(dāng)前液態(tài)鋰電池的材料體系逐漸達(dá)到上限。當(dāng)前液態(tài)鋰電池能量 密度上限約為 350Wh/kg，目前基于氧化物正極與石墨負(fù)極的傳統(tǒng)鋰離子電池的能量密度越 來(lái)越接近其理論上限。固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。 固態(tài)電池可以極大緩解液態(tài)電池的問(wèn)題?？梢源钆涓弑饶懿牧?，大幅減重，能量密度提升， 能量密度有望達(dá)到 500Wh/kg 甚至更高。在安全性方面，固態(tài)電池具有高強(qiáng)度、高電化學(xué)穩(wěn) 定性以及高燃點(diǎn)。在工信部裝備工業(yè)司對(duì)《中國(guó)制造 2025》的解釋中也明確提出了“建立 和健全富鋰層氧化物正極材料/硅基合金體系鋰離子電池、全固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電 池、鋰硫電池等下一代鋰離動(dòng)力電池和新體系動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)鏈”。

固態(tài)電池分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)三種類(lèi)型。半固態(tài)（Half solid）液體電解質(zhì)質(zhì)量百 分比

g），而固態(tài)電池能量密度有望達(dá)到 500Wh/kg 甚至更高。2、高安全性：固態(tài)電 池將液態(tài)電解質(zhì)替換為固態(tài)電解質(zhì)，大大降低了電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)。熱穩(wěn)定性通常指聚合物 抵抗熱分解的能力，不同成分的固態(tài)電解質(zhì)耐熱極限差異較大（400 度-1800 度不等），但 均顯著高于液態(tài)電池不超過(guò) 60 度的最高工作溫度。半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池仍存在一定的可燃 風(fēng)險(xiǎn)，但安全性?xún)?yōu)于液態(tài)鋰電池。很多無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)材料不可燃（如氧化物固態(tài)電解質(zhì)熱穩(wěn)定性高達(dá) 1000 度）、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)且不存在漏液?jiǎn)栴}。

全固態(tài)電池的投用尚需時(shí)日，半固態(tài)電池是由液態(tài)電池向全固態(tài)電池過(guò)渡的中間方案。全 固態(tài)電池具有能量密度高、安全性能好的優(yōu)勢(shì)，但是現(xiàn)在實(shí)施全固態(tài)電池會(huì)遇到很大的阻礙， 主要包括以下三個(gè)方面：

1）固-固界面接觸導(dǎo)致電池內(nèi)阻較大；

2）離子電導(dǎo)率不高，現(xiàn)有 的固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電率相較液態(tài)電解質(zhì)低 1-2 個(gè)數(shù)量級(jí)；

3）當(dāng)前由于未產(chǎn)業(yè)化，全固態(tài)電解 質(zhì)成本較高。

半固態(tài)電池是向全固態(tài)電池過(guò)渡的中間方案，1）半固態(tài)電池保留一定量電解液，循環(huán)性能 及倍率性能優(yōu)于全固態(tài)電池；2）半固態(tài)電池電極材料浸潤(rùn)在電解液中，可以改善固態(tài)電池 導(dǎo)電率低的問(wèn)題；3）半固態(tài)電池目前成本比傳統(tǒng)鋰電池略高，相較全固態(tài)電池處于較低位 置。

1.2 固態(tài)電池三種路線(xiàn)，各有優(yōu)劣

聚合物、氧化物、硫化物是固態(tài)電池主流的路線(xiàn)，三種路線(xiàn)各有優(yōu)劣。對(duì)于固態(tài)電池來(lái)說(shuō)， 其電池正極的材料與路線(xiàn)和液態(tài)鋰電池并沒(méi)有很大的區(qū)別，不同的技術(shù)路線(xiàn)主要由不同的電 解質(zhì)進(jìn)行區(qū)分。按照電解質(zhì)不同，固態(tài)電池路徑可分為三類(lèi)：聚合物、氧化物（薄膜或非薄 膜）、硫化物，三大體系各有優(yōu)劣。

1、聚合物：聚合物的優(yōu)點(diǎn)是易加工，與現(xiàn)有的液態(tài)電解液的生產(chǎn)設(shè)備、工藝都比較兼容， 機(jī)械性能好。其缺點(diǎn) 1）電導(dǎo)率太低，需要加熱到 60 度高溫才能正常工作；2）穩(wěn)定性較差， 不能適配高電壓的正極材料，且在高溫下也會(huì)發(fā)生起火燃燒的現(xiàn)象；3）電化學(xué)窗口窄，電 位差太大時(shí)（》4V）電解質(zhì)易被電解。

2、硫化物：電導(dǎo)率最高，并且電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬（5V 以上），最具有發(fā)展?jié)摿?。其缺點(diǎn) 主要為 1）熱動(dòng)力穩(wěn)定性較差，熱反應(yīng)起始溫度范圍為 400?500°C；2）制備工藝比較復(fù)雜， 且容易與空氣中的水、氧氣反應(yīng)產(chǎn)生硫化氫劇毒氣體。

3、氧化物：具有較好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，離子電導(dǎo)率比聚合物更高，熱穩(wěn)定性高達(dá) 1000 度，機(jī)械穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性非常好。其缺點(diǎn)為 1）相對(duì)于硫化物電導(dǎo)率偏低；2）存在 剛性界面接觸問(wèn)題。

在性能方面，氧化物電解質(zhì)各方面性能較為均衡，其他類(lèi)型固態(tài)電解質(zhì)普遍存在性能短板。 氧化物電解質(zhì)的還原穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等性能指標(biāo)都較為優(yōu)秀；硫化物電解質(zhì) 的化學(xué)穩(wěn)定性較差，易發(fā)生反應(yīng)；聚合物電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù)、氧化穩(wěn)定性等性能都亟待 提升。

廠商布局技術(shù)路線(xiàn)各有不同，國(guó)內(nèi)廠商側(cè)重氧化物固態(tài)電解質(zhì)。氧化物體系因研發(fā)成本和 難度相對(duì)較低，較多新進(jìn)廠商和國(guó)內(nèi)企業(yè)選擇這一路線(xiàn)，也有望在半固態(tài)池中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化上 車(chē)。目前，中國(guó)幾家頭部固態(tài)電池公司如北京衛(wèi)藍(lán)、江蘇清陶、寧波鋒鋰、臺(tái)灣輝能，都是 以氧化物材料為基礎(chǔ)的固液混合技術(shù)路線(xiàn)為主。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，硫化物固態(tài)電解質(zhì)雖然 研發(fā)難度高，但因其優(yōu)異的性能和較大的潛力吸引實(shí)力和資本雄厚的電池企業(yè)不斷投入研發(fā)， 諸多巨頭（豐田、LG、松下等）選擇其為主要技術(shù)路徑，頭部企業(yè)已有十幾年的技術(shù)積累， 一旦實(shí)現(xiàn)突破將形成高技術(shù)壁壘。

1.3 技術(shù)和成本，固態(tài)電池的難題

當(dāng)前固態(tài)電池的廣泛運(yùn)用還存在難題，主要包括固態(tài)電解質(zhì)在室溫條件下的離子電導(dǎo)率不高、 固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間界面阻抗比較大、全固態(tài)電解質(zhì)成本較高等問(wèn)題。 固-固界面接觸導(dǎo)致內(nèi)阻較大，離子電導(dǎo)率不高，影響電池性能。固體電解質(zhì)存在大量的晶 界，晶界電阻不利于鋰離子輸運(yùn)。同時(shí)，固態(tài)鋰電池中電極與電解質(zhì)之間的界面由固液界面 轉(zhuǎn)變?yōu)楣坦探缑妫駶?rùn)性較差），具有更高的接觸電阻，難以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的接觸，電池內(nèi) 阻較大。

目前固態(tài)電池的成本高于傳統(tǒng)鋰離子電池，且產(chǎn)品良率較低。根據(jù) Schnell， Joscha 等人 2020 年在《Energy Technology》上發(fā)表文章的測(cè)算，在使用金屬鋰負(fù)極之前，以硫化物作 為電解質(zhì)、以石墨作為負(fù)極的固態(tài)電池成本為 158.8$KWh-1，使用石墨負(fù)極的傳統(tǒng)鋰電池總 成本為 118.7$KWh-1。另外，目前半固態(tài)電池的產(chǎn)品良率較低，實(shí)際上總成本相對(duì)較高。

第二章、固態(tài)電池給現(xiàn)有電池產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)的變化

2.1 生產(chǎn)工藝情況

半固態(tài)鋰電池制備工藝流程可兼容傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)工藝。半固態(tài)電池可以最大程度兼容現(xiàn) 有工藝、設(shè)備及材料，具備快速落地的可能。衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電池之所以能快速推向市場(chǎng)， 就是因?yàn)楸M可能地借用現(xiàn)有液態(tài)電池裝備和工藝，其中僅有 10%-20%的工藝設(shè)備要求不同， 主要包括固態(tài)電解質(zhì)膜引入、原位固化工藝、負(fù)極一體化工藝等。

全固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰離子電池生產(chǎn)工藝有一定區(qū)別。目前主流的電池制備工藝有疊片工 藝和卷繞工藝，全固態(tài)鋰電池對(duì)現(xiàn)有電池制備工藝可以部分兼容，但在部分環(huán)節(jié)也需要進(jìn)行 一定的調(diào)整。

1）正、負(fù)極材料的制備可以兼容液態(tài)鋰電池的現(xiàn)有工藝流程，電極極片制備保持現(xiàn)有工藝不變；2）電解質(zhì)溶液采用溶膠-凝膠混合物，需要烘烤蒸發(fā)溶劑，得到固體電 解質(zhì)薄膜，需要增加電解質(zhì)涂覆、紫外照射烘烤工藝；3）由于沒(méi)有電解液，不需要注液工 序；4、）如果采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線(xiàn)，由于硫化物電解質(zhì)易與水分、氧氣發(fā)生反應(yīng)，對(duì) 生產(chǎn)環(huán)境要求較高，最好能在充滿(mǎn)惰性氣體的全封閉室內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。

2.2 材料體系變化

半固態(tài)電池對(duì)現(xiàn)有材料體系沖擊較小。1）正極材料方面：目前現(xiàn)有的磷酸鐵鋰、錳酸鋰、 鈷酸鋰、三元 NCM 等正極材料仍可延續(xù)使用；2）負(fù)極材料方面：目前主流的石墨系、以 及未來(lái)的硅碳系均可使用，由于半固態(tài)電池中仍然存在一定量的液態(tài)電解質(zhì)，所以鋰金屬負(fù) 極目前尚不適用；3）電解液方面：目前仍需要少量的有機(jī)溶劑浸漬，現(xiàn)有主流的鋰鹽 LiPF6 以及 LiTFSI、LiFSI 等新型鋰鹽仍然需要添加；4）隔膜方面：由于半固態(tài)電池中仍然存在 一定量的液態(tài)電解質(zhì)，仍然需要隔膜隔絕正負(fù)極防止短路，而且在一些情況下隔膜仍然要被 用作骨架支撐，但是對(duì)隔膜的技術(shù)要求可能會(huì)發(fā)生變化。 全固態(tài)電池或?qū)?duì)傳統(tǒng)液態(tài)電池四大材料體系造成較大的沖擊。正極材料未來(lái)更可能使用 高比能材料；負(fù)極材料中金屬鋰有望應(yīng)用；電解質(zhì)體系中液態(tài)溶劑將被完全取代；隔膜將被逐步替代。

1、正極材料體系：目前市場(chǎng)主流的磷酸鐵鋰、NCM811、NCA 等正極體系理論上均可用于 全固態(tài)鋰電池。后期可能開(kāi)發(fā)高鎳層狀氧化物、富鋰錳基正極等。

2、負(fù)極材料體系：由于固體電解質(zhì)具備致密性和高穩(wěn)定性，以及足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠 有效阻擋鋰枝晶的穿透，能量密度更高的金屬鋰負(fù)極有望應(yīng)用。

3、電解質(zhì)體系：全固態(tài)電池中，液態(tài)電解質(zhì)將被完全取代。固態(tài)電解質(zhì)是全固態(tài)鋰電池的 核心部件，其進(jìn)展直接影響全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，目前固態(tài)電解質(zhì)的研究重要集中在 聚合物、氧化物和硫化物三類(lèi)。

1）聚合物固態(tài)電解質(zhì)，由聚合物基體（如聚酯、聚醚和聚胺等）和鋰鹽（如 LiClO4、LiAsF6、 LiPF6 等）構(gòu)成，自從 1973 年 WRIGHTPV 在堿金屬鹽復(fù)合物中發(fā)現(xiàn)離子導(dǎo)電性后，聚合 物材料由于其質(zhì)量較輕、彈性較好、機(jī)械加工性能優(yōu)良的固態(tài)電化學(xué)特性而受到廣泛關(guān)注。 它也是最早實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的固體電解質(zhì)，早在 2011 年法國(guó)公司博洛雷就開(kāi)始向巴黎投送 Autolib 電動(dòng)汽車(chē)，該車(chē)就是采用基于聚合物固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池系統(tǒng)。

2）氧化物固態(tài)電解質(zhì)，按照物質(zhì)結(jié)構(gòu)可以分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩類(lèi)，其中晶態(tài)電解質(zhì)包括鈣 鈦礦型、反鈣鈦礦型、石榴石型、NASICON 型、LISICON 型等，非晶態(tài)氧化物的研究熱點(diǎn) 是用在薄膜電池中的 LiPON 型電解質(zhì)和部分晶化的非晶態(tài)材料。 鋰鑭鋯氧有望成為主要的氧化物固態(tài)電解質(zhì)。

氧化物固態(tài)電解質(zhì)是目前的主流技術(shù)應(yīng)用最為 廣泛的有以下三種：1）鈣鈦礦型：代表材料為 LLTO（鋰鑭鈦氧，Li0.33La0.56TiO3）；2）石 榴石型：代表材料為 LLZO （鋰鑭鋯氧， Li7La3Zr2O12）；3）NASICON 型：代表材料為 LATP （磷酸鈦鋁鋰，Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3）。氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料中 LLZO 離子電導(dǎo)率最高，能 夠達(dá)到 10-3。因此我們認(rèn)為，在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中， LLZO 有望成為主要的固態(tài)電 解質(zhì)的選擇。 3）硫化物固體電解質(zhì)，由氧化物固體電解質(zhì)衍生而來(lái)，電解質(zhì)的氧化物機(jī)體中氧元素被硫 元素所取代。硫化物晶態(tài)固體電解質(zhì)最為典型的是 Thio-LISICON，由東京工業(yè)大學(xué) KANNO 教授最先在 Li2S-GeS2-P2S 體系中發(fā)現(xiàn)，室溫離子電導(dǎo)率最高達(dá) 2.2x10-3S/cm，且電子電 導(dǎo)率可忽略。電解液的離子電導(dǎo)率約為 10-2 S/cm，硫化物電解質(zhì)的電導(dǎo)率有所接近。硫化 物玻璃固體電解質(zhì)通常由 P2S5、SiS2、B2S3等網(wǎng)絡(luò)形成體以及網(wǎng)絡(luò)改性體 Li2S 組成，體系 主要包括 Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3。組成變化范圍寬，室溫離子電導(dǎo)率高，同時(shí)具 有熱穩(wěn)定高、安全性能好、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬的特點(diǎn)，在高功率以及高低溫固態(tài)電池方面優(yōu) 勢(shì)突出，是具備潛力的固態(tài)電池電解質(zhì)材料。 4、隔膜：隔膜的功能是隔絕鋰電池正負(fù)極材料，防止電池短路。固體電解質(zhì)具備電子絕緣 性和離子導(dǎo)電性，可以逐步替代現(xiàn)有體系下的隔膜。

第三章、固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化之路

3.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政策先行

政策的推動(dòng)促進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1）《中國(guó)制造 2025》提出，2025 年電池能量密度達(dá) 到 400Wh/kg，2030 年電池能量密度達(dá)到 500Wh/kg；《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》提出， 2025 年動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到 350Wh/kg。固態(tài)電池體系符合未來(lái)高能量密度趨勢(shì)。2） 《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035 年）》、《工業(yè)和信息化部等六部門(mén)關(guān)于推動(dòng)能源 電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》都明確提出加快固態(tài)電池的研發(fā)應(yīng)用，我們認(rèn)為，大量相關(guān)政策 的出臺(tái)將會(huì)對(duì)固態(tài)電池的發(fā)展產(chǎn)生積極影響，推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

3.2 固態(tài)電池科研成果突飛猛進(jìn)

2014 年后國(guó)內(nèi)固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量大幅上升。從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局“高級(jí)檢索”欄目 以“固態(tài)電池”為關(guān)鍵詞進(jìn)行查找，共出現(xiàn) 1358 項(xiàng)專(zhuān)利。近十年，國(guó)內(nèi)關(guān)于固態(tài)電池的專(zhuān) 利申請(qǐng)保持上升勢(shì)頭，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 40.74%，從 2013 年的 10 項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)到 2021 年的 305 項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)，2014 年之后國(guó)內(nèi)固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量占總申請(qǐng)量的 96.8%。

國(guó)內(nèi)固態(tài)電池專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)跀?shù)量上與國(guó)外有所差距。1）國(guó)內(nèi)情況：根據(jù)前文從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán) 局的查詢(xún)，國(guó)內(nèi)固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)前十名的申請(qǐng)人有四家是中國(guó)本土企業(yè)，韓國(guó)五家， 日本一家，其中韓國(guó)的現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社以 59 項(xiàng)專(zhuān)利成為國(guó)內(nèi)固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)第一。2）全球情況：根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞與專(zhuān)利調(diào)查公司 Patent Result 合作進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查， 從 2000 年至 2022 年 3 月為止全球已公開(kāi)的固態(tài)電池專(zhuān)利件數(shù)中，第一名是握有 1331 件 專(zhuān)利的豐田汽車(chē)，第二名的 Panasonic HD 則有 445 件，第三名出光興產(chǎn)則有 272 件。日 本企業(yè)獨(dú)占前三名，十強(qiáng)中有六家是日本企業(yè)，其余則皆韓國(guó)企業(yè)。

大批科研團(tuán)隊(duì)投入對(duì)固態(tài)電池相關(guān)領(lǐng)域的研究，通過(guò)與相關(guān)企業(yè)合作或自行成立公司的方 式推動(dòng)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，做到產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。1）國(guó)內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上的優(yōu)秀企業(yè)也紛 紛開(kāi)展自主研發(fā)或者與科研團(tuán)隊(duì)合作，促進(jìn)固態(tài)電池的投產(chǎn)，如許曉雄與贛鋒鋰業(yè)合作、張 濤與上海洗霸合作等。2）還有一些科研團(tuán)隊(duì)利用研發(fā)出來(lái)的先進(jìn)技術(shù)成立了自己的公司， 推動(dòng)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，其中的典型代表就是陳立泉、李泓團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立衛(wèi)藍(lán)新能源，以及 南策文團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立清陶能源。

3.3 產(chǎn)能擴(kuò)張迅猛，產(chǎn)業(yè)化加速

目前國(guó)內(nèi)外眾多企業(yè)加速推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)開(kāi)始投入固態(tài)電池相關(guān)研 究，主要可以分為以下三種類(lèi)型：1）將固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化作為主營(yíng)業(yè)務(wù)的企業(yè)，典 型代表如衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源等；2）原傳統(tǒng)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)進(jìn)軍固態(tài)電池相關(guān) 業(yè)務(wù)，典型代表如贛鋒鋰業(yè)、比亞迪、寧德時(shí)代等企業(yè)；3）主營(yíng)業(yè)務(wù)與固態(tài)電池差距較大、 看好固態(tài)電池的發(fā)展前景從而通過(guò)技術(shù)合作等多種方式開(kāi)拓相關(guān)業(yè)務(wù)的企業(yè)，典型代表如上 海洗霸（原先業(yè)務(wù)為水處理業(yè)務(wù)）、金龍羽（原先業(yè)務(wù)為線(xiàn)纜業(yè)務(wù)）、高樂(lè)股份（原先業(yè)務(wù)為 玩具和互聯(lián)網(wǎng)教育）等。

大量車(chē)企宣布半固態(tài)電池預(yù)計(jì)搭載時(shí)間，半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化即將到來(lái)。當(dāng)前，已有大量下 游車(chē)企宣布了半固態(tài)電池的預(yù)計(jì)搭載時(shí)間，主要集中于 2024-2025 年，屆時(shí)有望迎來(lái)半固 態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化浪潮。

1、東風(fēng)：2018 年起，東風(fēng)公司成立固態(tài)電池項(xiàng)目組，開(kāi)展固態(tài)電池、固態(tài)電池系統(tǒng)技術(shù)研 究。2019 年 7 月，第一代固態(tài)電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成。2020 年 6 月，成功開(kāi)發(fā)第一代固態(tài)電池 系統(tǒng)的整車(chē)。2022 年 1 月，由東風(fēng)公司與贛鋒鋰業(yè)合作開(kāi)發(fā)高比能固態(tài)電池成功在東風(fēng) E70 搭載。截至 2022 年 12 月，東風(fēng)公司已完成小批量固態(tài)電池整車(chē)開(kāi)發(fā)、試制及運(yùn)營(yíng)，50 臺(tái) 搭載固態(tài)電池的東風(fēng)風(fēng)神 E70 已開(kāi)展示范運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)里程超 50 萬(wàn)公里。2022 年 12 月 30 日到 2023 年 1 月 8 日舉行的廣州車(chē)展上，東風(fēng)汽車(chē)表示，目前正在研發(fā)第二代固態(tài)電池， 預(yù)計(jì)將在 2024 年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)搭載，屆時(shí)整車(chē)?yán)m(xù)航里程可達(dá) 1000 公里以上。

2、蔚來(lái)：2023 年 2 月，蔚來(lái)聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪表示，蔚來(lái) 150kWh 電池包預(yù)計(jì) 2023 年暑期上線(xiàn)。蔚來(lái) 150kWh 固態(tài)電池于 2021 年初發(fā)布，從固液電解質(zhì)、負(fù)極、正極材料到 制造工藝，進(jìn)行全面創(chuàng)新，突破了原位固化，高性能硅碳負(fù)極和納米級(jí)包覆、超高鎳正極等 多項(xiàng)核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 360Wh/kg 的超高能量密度。全新的蔚來(lái) ES8 續(xù)航可達(dá)到 850km，ES6 續(xù)航可達(dá)到 900km，而 ET7 續(xù)航里程突破 1000km。

3、賽力斯：賽力斯董事長(zhǎng)張正萍在布魯塞爾車(chē)展上表示，賽力斯旗下 SERES 5 純電版車(chē) 型將分別搭載 90kWh 半固態(tài)電池和 80kWh 磷酸鐵鋰電池，最大續(xù)航里程 530km，并于 2023 年 3 月開(kāi)啟交付，進(jìn)軍歐洲市場(chǎng)。2 月 7 日，贛鋒鋰業(yè)控股子公司贛鋒鋰電在其官方微信公 眾號(hào)上宣布，搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動(dòng) SUV 賽力斯-SERES-5 規(guī)劃 于 2023 年上市。

第四章、產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)公司

4.1 衛(wèi)藍(lán)新能源

衛(wèi)藍(lán)新能源專(zhuān)注于固態(tài)電池領(lǐng)域。北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司成立于 2016 年，是一家專(zhuān) 注于全固態(tài)鋰電池研發(fā)與生產(chǎn)、擁有系列核心專(zhuān)利與技術(shù)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，是中國(guó)科學(xué) 院物理研究所清潔能源實(shí)驗(yàn)室固態(tài)電池技術(shù)的唯一產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)。公司由中國(guó)工程院院士陳立 泉、中科院物理所研究員李泓、原北汽新能源總工俞會(huì)根共同發(fā)起創(chuàng)辦，在北京房山、江蘇 溧陽(yáng)、浙江湖州和山東淄博擁有 4 大生產(chǎn)基地。

公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，有雄厚的技術(shù)背景，大量國(guó)家專(zhuān)利。1）陳立泉為中國(guó)工程院院 士，2004 年至今任中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。曾獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2007 年獲國(guó)際 電池材料協(xié)會(huì)終身成就獎(jiǎng)。2）李泓為中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員，北京市科委固態(tài)電池 重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委固態(tài)電池重點(diǎn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。3）公司已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利 400 余 項(xiàng)，授權(quán) 100 余項(xiàng)。目前，衛(wèi)藍(lán)新能源已經(jīng)開(kāi)發(fā)了 150Wh/kg 的針對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能的本質(zhì)安 全的固液混合儲(chǔ)能電池、270Wh/kg 針對(duì)無(wú)人機(jī)的高比能混合固液電池、300Wh/kg 混合固 液的動(dòng)力電池。

公司產(chǎn)品系列豐富。衛(wèi)藍(lán)新能源目前擁有 22Ah、23Ah、27Ah、30Ah 四種固態(tài)鋰離子電芯 產(chǎn)品，以及 7 種不同規(guī)格的固態(tài)鋰離子電池包。其中 16000mAh 的 6S 鋰離子固態(tài)電池包 主要運(yùn)用于巡檢、安防、攝影航拍等功率需求時(shí)間長(zhǎng)、倍率要求小的行業(yè)，22000mAh 的 6S 鋰離子固態(tài)電池包主要運(yùn)用于植保無(wú)人機(jī)、智能機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)施設(shè)備等領(lǐng)域。

公司具有較為明確的固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃。1）溧陽(yáng)：2020 年 7 月，溧陽(yáng) 1 億瓦時(shí)固態(tài)電池 產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)。2）湖州：2022 年 11 月 22 日，衛(wèi)藍(lán)湖州基地第一顆半固態(tài)動(dòng)力電芯正式下線(xiàn)， 同日，總投資 139 億元的年產(chǎn) 20GWh 固態(tài)電池項(xiàng)目在湖州順利簽約。3）淄博：2022 年 2 月，公司在山東淄博 100GWh 固態(tài)鋰電池項(xiàng)目正式開(kāi)工，總投資 400 億元，其中一期投資 102 億元，年產(chǎn)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)電池 20GWh。 公司與蔚來(lái)汽車(chē)深度合作。2021 年 7 月至 2022 年 3 月，蔚來(lái)高級(jí)副總裁曾澍湘出任衛(wèi)藍(lán) 新能源董事。2022 年 3 月 27 日，在中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇上，衛(wèi)藍(lán)新能源首席科學(xué)家、創(chuàng)始人李泓透露，衛(wèi)藍(lán)新能源正在與蔚來(lái)汽車(chē)合作。蔚來(lái)聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪表示，蔚 來(lái) 150kWh 電池包預(yù)計(jì) 2023 年暑期上線(xiàn)。

4.2 贛鋒鋰業(yè)（有色）

公司利用自身優(yōu)勢(shì)，積極布局固態(tài)電池領(lǐng)域。自 2016 年以來(lái)，贛鋒鋰業(yè)結(jié)合自身在電池產(chǎn) 業(yè)鏈中積累的各方面優(yōu)勢(shì)，斥巨資提前進(jìn)行固態(tài)電池布局。

公司重視固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)研發(fā)，與中科院寧波所深度合作，聘請(qǐng)?jiān)S曉雄博士為公司董事、 首席科學(xué)家。2016 年，公司成立固態(tài)電池研發(fā)中心，并建設(shè)全自動(dòng)聚合物鋰電池生產(chǎn)線(xiàn)， 兼顧固態(tài)技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化。2017 年，許曉雄博士擔(dān)任公司首席科學(xué)家（許曉雄博士是 科技部“十二五”新能源領(lǐng)域“全固態(tài)鋰離子儲(chǔ)能電池”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人）。 公司重視固態(tài)電池產(chǎn)品的持續(xù)研發(fā)與性能提升。贛鋒鋰業(yè)第一代混合固液電解質(zhì)電池產(chǎn)品采 用 NCM 三元正極材料體系，能量密度達(dá) 235-280Wh/kg。第二代固態(tài)鋰電池采用高鎳三元 正極、固態(tài)隔膜和含金屬鋰負(fù)極材料，能量密度已經(jīng)超過(guò) 350Wh/kg，循環(huán)壽命接近 400 次。 另外，能量密度超過(guò) 420Wh/kg 的金屬鋰負(fù)極的固態(tài)電芯已在特殊領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用。

公司固態(tài)電池相關(guān)產(chǎn)能加速擴(kuò)張。隨著公司在第一代、第二代固態(tài)電池技術(shù)方面趨于成熟， 2022 年開(kāi)始，公司加大了在固態(tài)電池領(lǐng)域的投資。目前，公司已建成以及擬建設(shè)固態(tài)電池 產(chǎn)能如下：1）江西新余生產(chǎn)基地 2GWh 固態(tài)電池產(chǎn)能；2）重慶兩江新區(qū)的重慶贛鋒鋰電 科技有限公司年產(chǎn) 20GWh 新型鋰電池研發(fā)及生產(chǎn)基地項(xiàng)目，產(chǎn)品包括第二代固態(tài)鋰電池； 3）2023 年 1 月，贛鋒鋰電與重慶市涪陵區(qū)人民政府、三峽水利、東方鑫源共同簽署投資協(xié) 議，由贛鋒鋰電控股，在重慶市涪陵高新區(qū)投資建設(shè)年產(chǎn) 24GWh 動(dòng)力電池項(xiàng)目，產(chǎn)品規(guī)劃 包括固態(tài)電池；4）2023 年 1 月，公司在東莞市投資建設(shè)年產(chǎn) 10GWh 新型鋰電池及儲(chǔ)能總 部項(xiàng)目，產(chǎn)品包括半固態(tài)電芯。 公司與下游車(chē)企深度合作，推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。公司與多家車(chē)企達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同 開(kāi)發(fā)固態(tài)電池，推動(dòng)固態(tài)電池裝車(chē)運(yùn)行。2019 年 4 月，公司與德國(guó)大眾簽訂了戰(zhàn)略合作備 忘錄，在電池回收和固態(tài)電池等未來(lái)議題上進(jìn)行合作。2022 年 1 月，首批搭載贛鋒固態(tài)電 池的東風(fēng) E70 電動(dòng)車(chē)正式完成交付。2022 年 8 月，公司與廣汽埃安簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，廣 汽埃安支持贛鋒鋰電在新型電池領(lǐng)域（如固態(tài)電池）開(kāi)發(fā)工作，優(yōu)先引入贛鋒鋰電新型電池方案。2023 年 2 月，贛鋒鋰電宣布公司與賽力斯集團(tuán)將圍繞固態(tài)電池裝車(chē)應(yīng)用展開(kāi)深度合 作，搭載贛鋒鋰電三元固液混合鋰離子電池的純電動(dòng) SUV 賽力斯-SERES-5 計(jì)劃于 2023 年上市。

4.3 清陶能源

清陶能源是由南策文院士創(chuàng)立的固態(tài)電池企業(yè)，技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。清陶能源成立 于 2016 年，由中科院院士、清華大學(xué)教授南策文團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜創(chuàng)辦，公司率先實(shí)現(xiàn)了固態(tài)鋰電 池的產(chǎn)業(yè)化，建有固態(tài)動(dòng)力鋰電池規(guī)模化量產(chǎn)線(xiàn)。公司目前已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利 400 多項(xiàng)，獲 得授權(quán)近 300 項(xiàng)。

公司具有多元產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。公司的產(chǎn)品不僅包括固態(tài)鋰電池，還包括許多相關(guān)的材料和設(shè)備。 1）固態(tài)鋰電池：主要包括各種規(guī)格的電芯產(chǎn)品，兩款電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池電芯 Long VDA 電 芯和 Short VDA 電芯循環(huán)壽命均突破 2000 次；動(dòng)力電池產(chǎn)品，涵蓋 590、390、355 等多 個(gè)模組；不同用途的數(shù)碼電池產(chǎn)品（如消費(fèi)電子類(lèi)和通信電子類(lèi)）；特種儲(chǔ)能產(chǎn)品。2）新材 料：主要包括固態(tài)電解質(zhì)材料（分為氧化物固態(tài)電解質(zhì)粉體和復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜）；復(fù)合隔 膜材料，包括納米陶瓷纖維膜、離子導(dǎo)體膜、陶瓷顆粒膜等多種產(chǎn)品；凹土新材料。3）自 動(dòng)化設(shè)備：主要包括鋰電池自動(dòng)化設(shè)備（主要為各種涂布機(jī)）；非標(biāo)定制化設(shè)備。 目前，清陶能源已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)出三代電池。第一代半固態(tài)電池在已經(jīng)量產(chǎn)的基礎(chǔ)上持續(xù)優(yōu)化，360Wh/kg 車(chē)規(guī)級(jí)半固態(tài)電池產(chǎn)品循環(huán)壽命超過(guò) 1200 次，300Wh/kg 車(chē)規(guī)級(jí) 4C 快充固態(tài)電 池項(xiàng)目完成客戶(hù)驗(yàn)收，240Wh/kg 半固態(tài)電池產(chǎn)品循環(huán)壽命超過(guò) 5000 次。第二代固態(tài)電池 產(chǎn)品能量密度可達(dá) 400-500Wh/kg，已進(jìn)入中試準(zhǔn)備階段。第三段全固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度 ＞500Wh/kg，正在全力推進(jìn)突破工藝設(shè)備創(chuàng)新，完成可量產(chǎn)性及可靠性論證。

公司深入各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行市場(chǎng)開(kāi)拓。2020 年 7 月，搭載清陶固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動(dòng)樣車(chē)在北 汽新能源完成調(diào)試，成功下線(xiàn)，這是國(guó)內(nèi)首次公開(kāi)的可行駛的固態(tài)電池樣車(chē)。2022 年 7 月， 公司與上汽集團(tuán)共建“固態(tài)電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，并已在魔方電池系統(tǒng)匹配、輕量化節(jié)能降耗、 動(dòng)力電池及系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)等方面形成創(chuàng)新成果。2022 年 11 月，與北汽福田聯(lián)合開(kāi)發(fā)的首套 量產(chǎn)商用車(chē)固態(tài)電池系統(tǒng)完成調(diào)試、正式下線(xiàn)。2022 年 8-12 月，清陶能源固態(tài)能量艙產(chǎn)品 成功交付昆山市第一人民醫(yī)院新院區(qū)（昆山東部醫(yī)療中心）和蘇州昆山奧體中心（昆山足球 場(chǎng)）項(xiàng)目等。

公司在固態(tài)電池相關(guān)產(chǎn)能布局方面擴(kuò)張加速。根據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，目前公司固態(tài)電池已建、在建 和擬建的產(chǎn)能合計(jì)達(dá)到 35GWh。1）江西宜春年產(chǎn) 10GWh 固態(tài)鋰電池生產(chǎn)基地：總投資 55 億元，項(xiàng)目一期投資 5.5 億元，建設(shè)年產(chǎn) 1GWh 固態(tài)鋰電池生產(chǎn)基地，已于 2020 年 7 月投產(chǎn)；二期將進(jìn)一步增加投資，擴(kuò)大產(chǎn)能，目前項(xiàng)目正在建設(shè)中。2）江蘇昆山 10GWh 固態(tài)動(dòng)力電池項(xiàng)目：主要面向新能源汽車(chē)領(lǐng)域，總投資 50 億元，2022 年 2 月開(kāi)工建設(shè)， 預(yù)計(jì) 2023 年 5 月完成土建施工，2023 年年內(nèi)投產(chǎn)。3）四川成都年產(chǎn) 15GWh 動(dòng)力固態(tài)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目：2023 年 2 月 14 日，在“投資四川·成都都市圈全球投資推介會(huì)”上， 清陶能源動(dòng)力固態(tài)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地正式簽約落地成都郫都區(qū)，項(xiàng)目計(jì)劃投資 100 億元， 分兩期建設(shè)，首條生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)能 1GWh，目前正在調(diào)試，預(yù)計(jì)近期首批半固態(tài)電池將在郫 都工廠正式下線(xiàn)。

4.4 上海洗霸

上海洗霸核心業(yè)務(wù)包括水處理技術(shù)整體解決方案；全場(chǎng)景消毒與凈化健康服務(wù)；氣候科學(xué)技 術(shù)研究與開(kāi)發(fā)。上海洗霸與中科院系統(tǒng)、985 著名高?？茖W(xué)家團(tuán)隊(duì)積極拓展第二業(yè)務(wù)曲線(xiàn)， 包括鋰離子固態(tài)電池粉體及儲(chǔ)能電池制造工藝、介孔碳、硅碳負(fù)極、鈉離子電池負(fù)極等新能 源、新材料、新工藝領(lǐng)域。 公司鋰離子固態(tài)電池項(xiàng)目近期取得積極進(jìn)展。2023 年 1 月 17 日，公司發(fā)布 2023 年度非公 開(kāi)發(fā)行股票預(yù)案，將投入 4.7 億元募集資金用于生產(chǎn)基地建設(shè)項(xiàng)目，1.3 億元募集資金用于 研發(fā)基地建設(shè)項(xiàng)目，生產(chǎn)基地建設(shè)內(nèi)容包含固態(tài)電池電解質(zhì)廠房，研發(fā)基地未來(lái)研發(fā)方向包 括新材料領(lǐng)域。2023 年 1 月 28 日，公司官網(wǎng)公告，公司與中國(guó)科學(xué)院硅酸鹽所張濤研究 員團(tuán)隊(duì)合作建設(shè)的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)粉體先進(jìn)材料噸級(jí)至拾噸級(jí)工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)線(xiàn)已于 本月中旬一次性試產(chǎn)成功，產(chǎn)品經(jīng)硅酸鹽所測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已進(jìn)入產(chǎn)線(xiàn) 工藝優(yōu)化階段。

公司與國(guó)內(nèi)科研人員深度合作，共同開(kāi)發(fā)固態(tài)電池相關(guān)項(xiàng)目。公司以復(fù)旦大學(xué)趙東元院士 團(tuán)隊(duì)、中科院上海硅酸鹽研究所張濤研究員團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)性科研成果為基礎(chǔ)，以產(chǎn)出迭代性技術(shù) 和材料為近階段主要工作目標(biāo)，并嘗試推進(jìn)相關(guān)技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化（試產(chǎn)線(xiàn)）的建設(shè)工作。目 前初步業(yè)務(wù)意向包括：1）噸到十噸級(jí)/年固態(tài)鋰離子電池粉體材料；2）百?lài)嵓?jí)/年鋰離子電 池硅碳負(fù)極/硬碳負(fù)極材料、鈉離子電池軟碳硬碳復(fù)合負(fù)極材料及鋰電池級(jí)羧甲基纖維素鋰 （CMC-Li）。

4.5 當(dāng)升科技

公司較早開(kāi)始固態(tài)電池正極材料的研發(fā)。早在 2019 年，公司就加快了對(duì)固態(tài)鋰電等未來(lái)下 一代正極材料產(chǎn)品的相關(guān)研發(fā)工作， 完成了第一代固態(tài)電池體系建立及配套關(guān)鍵材料研究， 所研發(fā)正極材料固態(tài)電池體系中的部分充放電性能接近液態(tài)鋰電池水平。目前，公司在固態(tài) 鋰電正極材料領(lǐng)域加強(qiáng)戰(zhàn)略布局，產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)裝車(chē)。 公司加快與固態(tài)電池頭部企業(yè)建立戰(zhàn)略合作。目前，公司固態(tài)鋰電產(chǎn)品已完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，固 態(tài)鋰電材料成功導(dǎo)入贛鋒鋰電、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、輝能科技等固態(tài)電池客戶(hù)，并實(shí)現(xiàn) 批量銷(xiāo)售，奠定了公司在全球固態(tài)電池市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)地位。2021 年 12 月，公司與衛(wèi)藍(lán)新能源 簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，加強(qiáng)在固態(tài)鋰電材料領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作，實(shí)現(xiàn)批量銷(xiāo)售，并獲得了衛(wèi)藍(lán)新 能源總量不低于 2.5 萬(wàn)噸固態(tài)鋰電材料的意向訂單；2022 年 4 月，公司與力神電池簽訂戰(zhàn) 略合作協(xié)議，在固態(tài)鋰離子電池及其關(guān)鍵材料等鋰電前沿技術(shù)領(lǐng)域加強(qiáng)合作；2022 年 7 月， 公司與清陶能源簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，決定在固態(tài)及半固態(tài)電池技術(shù)開(kāi)發(fā)、固態(tài)鋰電正極材料 產(chǎn)品供貨等方面建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，清陶承諾 2022-2025 年向公司采購(gòu)總量不低于 3 萬(wàn)噸固態(tài)鋰電正極材料。

審核編輯 ：李倩