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一、液态电池已死?固态直接破局:能量密度翻倍,安全、低温全面碾压
当前主流液态锂电池,能量密度上限约 300Wh/kg,即便不断优化正负极,也难以突破物理瓶颈,同时液态电解液易燃易爆炸,高温、穿刺、过充场景下风险极高,-30℃低温环境容量保持率仅 50%,极端场景完全无法适配。
固态电池直接打破这一困局:
能量密度越级:全固态方案轻松实现 350–400Wh/kg,宁德时代 500Wh/kg 级凝聚态电池更是直接登顶,整车续航直奔 1200 公里,15 分钟快充至 80%,彻底消灭里程焦虑;
安全性质变:无可燃液态电解质,不燃不爆,从根源杜绝电池起火爆炸;
低温性能吊打:-30℃低温下容量保持率高达 80%,远超液态电池,北方冬季、高寒地区出行不再受限。
行业早已明确固态电池的发展阶梯:半固态→准固态→全固态,三步渐进,步步落地。半固态电池保留 5–10% 液态成分,采用 “固态电解质涂覆 + 凝胶 / 聚合物”方案,可沿用现有产线,成熟度最高、量产最快,卫蓝新能源、清陶能源早已通过 “氧化物 + 聚合物” 复合体系实现装车,蔚来 ET7 搭载的 150kWh 半固态电池,就是最好的商业化证明。
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二、三大电解质路线决战!中日韩欧砸钱死磕,中国产业链全线突围
固态电池的核心,是固态电解质,它直接决定离子传导效率、电池性能和量产成本。目前全球形成氧化物、硫化物、聚合物三大技术路线,各有优劣,巨头们多路下注,没有任何一家敢赌单一路线。
1. 氧化物电解质:成熟度最高,国内企业率先装车氧化物代表体系有 LLZO 石榴石、LATP,化学稳定性拉满,不燃不爆,对湿度不敏感,材料来源广泛,是初创企业的首选路线。
美国 QuantumScape 牵手大众,专攻氧化物陶瓷隔膜;国内辉能科技全球首条氧化物固态电池量产线 2024 年投产,绑定奔驰;卫蓝新能源 2023 年向蔚来交付半固态电池,计划 2027 年量产全固态。
氧化物路线成熟度最高、推进最快,是当前商业化的主力,但需要通过掺杂、纳米化提升离子电导率,满足大电流充放需求。上海洗霸率先实现 LLZO 氧化物电解质吨级量产,良品率 98%,成本比进口低 60%,成为比亚迪半固态刀片电池独家供应商,彻底打破国外垄断。
2. 硫化物电解质:性能天花板,日韩巨头死守,中国紧追不舍硫化物电解质室温离子电导率10⁻³~10⁻²S/cm,无限接近液态电池,界面接触极佳,是业内公认性能最优、潜力最大的路线,但攻关难度堪称地狱级:对水分极度敏感,易产生有毒气体,原材料硫化锂成本高达 100 万元 / 吨,制备环境要求苛刻。
3. 聚合物电解质:易量产、柔性好,沦为过渡配角聚合物电解质以 PEO、PAN 为代表,柔性好、易加工、安全性高,可兼容现有工艺,是最早小规模应用的路线,欧洲 Bolloré 曾用于电动公交。但室温离子电导率仅 10⁻⁵~10⁻⁴S/cm,高倍率充放拉胯,上限太低,只能作为半固态、复合电解质的过渡材料,难以独挑大梁。
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三、上游材料全面升级,正负极、辅材彻底重构,龙头卡位新赛道
固态电池不是简单替换电解液,而是上游材料的全方位革命,正负极、导电剂、锂盐全部迭代,新的龙头正在崛起。
1. 负极:从石墨到硅碳,再到金属锂,终极形态已定石墨负极理论容量见顶,硅碳负极凭借 4200mAh/g 的超高容量,成为中短期主流,可提升能量密度 10%-20%,但体积膨胀 300%,需要固态电解质缓冲。
2. 正极:高镍三元当下主力,富锂锰基未来称王现阶段高镍三元(NCM811、Ni≥95% 单晶)是固态电池正极主力,高比容、高电压,配合包覆改性,循环寿命超 2500 次,当升科技与卫蓝合作,攻克正极 - 电解质界面难题。
3. 辅材与资源:碳纳米管刚需,锂资源价值重估液态电池消失,导电剂的作用被无限放大。碳纳米管(CNT)可构建高效导电网络,完美适配硅基负极,成为固态电池必备辅材,天奈科技等企业直接受益。
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四、中游制造颠覆传统!干法 + 叠片 + 高压化成,设备厂商先吃肉
固态电池制造,彻底抛弃液态电池 “浆料 - 涂布 - 烘干” 的湿法工艺,转向干法为主、湿法为辅,前段、中段、后段全流程重构,设备投资爆发式增长。
前段:干混、干涂、高压辊压,不用溶剂、不烘干,节能 40% 以上,空间大幅节省,宏工科技、纳科诺尔等在干法设备领先;
中段:卷绕变叠片,新增胶框印刷、等静压,消除空隙、优化界面,先导智能等布局整线方案;
后段:化成压力从 3-10 吨飙升至 60-80 吨,对设备精度、耐压要求极高,杭可科技等率先突破。
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五、下游应用全面爆发!汽车、储能、低空经济、机器人全被激活
固态电池的高比能、高安全、宽温域,直接打通无数应用场景,下游市场迎来爆发期。
1. 新能源汽车:最大主战场,2027 年高端上车全球车企集体下注:丰田2027-2028年商业化,10分钟充电续航1000公里;大众+QuantumScape规划40GWh 产能;宝马、奔驰、福特、现代全部锁定 2026-2030年量产。固态电池先上高端,再下探中端,2030 年渗透10%,彻底改写车企与电池厂的议价权,产业格局重新洗牌。
2. 低空出行 eVTOL:刚需匹配,率先落地eVTOL 要求≥400Wh/kg、高安全、长寿命,固态电池完美契合。赣锋锂业 2025 年交付 500Wh/kg 全固态样品,宁德时代凝聚态电池直指载人飞行器,2025 年深圳低空出行大会,固态样机将集中亮相。
3. 储能、人形机器人、军工:增量无限储能:2030 年后打开市场,高安全、长寿命适配电网调峰、极端环境;
人形机器人:-40℃至 60℃宽温运行,不漏液、轻量化,广汽 GOMATE 已测试,特斯拉 Optimus 未来必用;
军工航天:高安全、高可靠,示范意义极强。
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六、终局已定:2025-2030 年决战,固态时代全面到来
新能源汽车告别续航与安全焦虑,长途电动化全面普及;储能安全性跃升,支撑新型电力系统;低空经济、人形机器人摆脱电池束缚,加速落地;传统锂电巨头不转型即被淘汰,掌握固态核心技术的企业,实现跨越式成长。
把液态换成固态,从来不是换一种电解液,而是重建材料 — 工艺 — 设备 — 应用的全栈体系。上游纯度与标准重构,中游制造精度升级,下游应用场景爆发,一条更厚、更长、更安全的固态产业链,正在形成。