铁镍集流体或将解决硫化物固态电池成本，推动量产落地
思瀚产业研究院    2025-08-27

1、降本趋势：远期全固态电芯单位总成本或将达到0.78元/Wh

目前固态电池的成本高于传统锂离子电池。根据《Energy Technology》、思瀚产业研究院信息，以硫化物作为电解质、以石墨作为负极的固态电池成本为158.8 美元/KWh，使用石墨负极的传统锂电池总成本为 118.7 美元/KWh。另外，目前固态电池的产品良率较低，总成本相对较高。

根据上海有色网、思瀚产业研究院数据，在假设产线良率为80%的情况下，目前半固态电芯的单位总成本为 0.85 元/Wh；中期，半固态电芯的单位总成本约降至0.50元/Wh；远期来看，全固态电池有望搭载锂金属负极、电解液也将全部被替换为固态电解质，全固态电芯单位总成本或将达到 0.78 元/Wh。

2、集流体：铁基集流体能有效“抑制硫化物的形成反应”，具备耐腐蚀性

复合集流体是一种“三明治”结构的电池材料，由内层的聚合物高分子层、中间的金属导电层和外层的陶瓷、塑料等耐腐蚀材料组成。其中，内层的高分子聚合物是电池的正极，金属导电层是电池的负极，而外层的陶瓷、塑料等耐腐蚀材料则提供了电池的隔离保护。

随着全球工业化程度的不断提高、新技术的不断出现，使得复合集流体的性能得到了进一步提升，从而进一步扩大了市场需求。目前，复合集流体可广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗等领域，这为市场的扩大规模提供了更多的机会。2023年全球复合集流体市场规模达到 18 亿元。预计 2025 年全球复合集流体的市场规模有望接近300 亿元。其中，复合铜箔市场规模预计为 206 亿元；复合铝箔市场规模预计为86亿元。

参考维科网（锂电解码）信息，复合集流体对动力电池的影响主要表现在高能量密度、快充兼容性和安全性提升。复合集流体有助于提升电动汽车续航里程，抑制锂枝晶生长，支持高倍率充放电（如复合铜箔减少快充时的析锂风险）。此外，还降低了碰撞/针刺工况下的热失控概率，从而使得动力电池符合车规级安全标准。复合集流体对储能电池的影响主要表现在长循环寿命、成本优势和环境适应性。

复合集流体有助于储能电池适应频繁充放电场景（如电网储能），减少维护成本。同时，低材料成本和规模化生产潜力降低了储能系统初始投资（如复合铝箔成本降低 67%）。此外，其高分子基材耐腐蚀性（如PP抗酸性电解液），延长电池在恶劣环境下的使用寿命。

参考面包板社区（锂电联盟会长）信息，目前可用作锂离子电池集流体的材料有铜、铝、镍和不锈钢等金属导体材料、碳等半导体材料以及复合材料。

铜集流体：铜是电导率仅次于银的优良金属导体，具有资源丰富、廉价易得、延展性好等诸多优点。但考虑到铜在较高电位下易被氧化，因此常被用作石墨、硅、锡以及钴锡合金等负极活性物质的集流体。常见的铜质集流体有铜箔、泡沫铜和铜网以及三维纳米铜阵列集流体。

铝集流体：虽然金属铝的导电性低于铜，但在输送相同电量时，铝线的质量只需要铜线的一半，使用铝集流体有助于提高锂离子电池的能量密度。此外，与铜相比，铝的价格更为低廉。在锂离子电池充/放电过程中，铝箔集流体表面会形成一层致密的氧化物薄膜，提高了铝箔的抗腐蚀能力，常被用作锂离子电池中正极的集流体。

镍集流体：镍属于贱金属，价格较为低廉，具有良好的导电性，且在酸、碱性溶液中较稳定，因此，镍既可以作为正极集流体，也可以作为负极集流体。与其匹配的既有正极活性物质磷酸铁锂，也有氧化镍、硫及碳硅复合材料等负极活性物质。镍集流体的形状通常有泡沫镍和镍箔两种类型。

由于泡沫镍的孔道发达，与活性物质之间的接触面积大，从而减小了活性物质与集流体间的接触电阻。而采用镍箔作为电极集流体时，随着充/放电次数增加，活性物质易脱落，影响电池性能。同样，表面预处理工艺也适用于镍箔集流体。如对镍箔集流体表面进行刻蚀后，活性物质与集流体的结合强度明显增强。

不锈钢是指含有镍、钼、钛、铌、铜、铁等元素的合金钢，具有良好的导电性和稳定性，可以耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等强腐蚀介质的化学侵蚀。不锈钢表面也容易形成钝化膜，可以保护其表面不被腐蚀，同时不锈钢可以比铜加工得更薄，具有成本低、工艺简单及大规模生产等优点。

不锈钢可以作为正极或负极的集流体，常见的不锈钢集流体有不锈钢网和多孔不锈钢两种类型。以碳材料作为正极或负极集流体时，可以避免电解液对金属集流体的腐蚀，且其具有资源丰富、易加工、低电阻率、对环境无危害、价格低廉等优势。除了单一集流体如铜集流体、铝集流体、镍集流体、不锈钢集流及碳集流体等受到广泛关注外，近年来，复合集流体也引起了学者们的研究兴趣，如导电树脂、覆碳铝箔及钛镍形状记忆合金等。

为应对腐蚀与膨胀，传统金属箔迎升级。参考高工锂电信息，硫化物固态电解质对铜的化学侵蚀，以及硅基、锂金属负极在充放电过程中的剧烈体积膨胀，构成了全固态电池技术突破的众多瓶颈之二。近期，诺德股份宣布于 2025 年推出其全球首款耐高温双面镀镍铜箔，引发市场高度关注。据其产品信息，这层厚度在 0.5-0.9μm 范围内的镀镍层，微观形貌致密、平整、无孔洞。

参考高工锂电信息，不锈钢或铁基材料为此提供了截然不同的解决方案。铁的表面能形成一层厚且稳定的天然氧化层，这层钝化膜能有效“抑制硫化物的形成反应”，从而避免了腐蚀。基于此特性，有实验室结果显示，采用铁基集流体的全固态电池，已实现超过1000次的卓越循环性能。除了耐腐蚀性，不锈钢在特定应用中还具备结构优势。例如，在锂金属电池中，采用多孔不锈钢集流体能够显著增加比表面积，从而降低局部电流密度，引导锂金属实现更均匀的沉积，抑制锂枝晶的产生。这一理论上的优势正逐步获得产业企业的验证与推动。

2024 年底，日本东洋钢板公司专为全固态电池开发的电解铁箔及铁镍合金箔产品，已通过日本经济产业省（METI）的电池供应保障计划认证。该产品在硫化氢曝露环境下高度稳定，性能和耐用性得到证实。三星的进展则更为瞩目。

美国劳伦斯伯克利国家实验室与三星的研究人员，共同验证了在不锈钢集流体上沉积银、锡、碳涂层以优化锂沉积的可行性。此前 2024 年 7 月，三星 SDI 直接展出了采用“不锈钢集流体”的固态电池成品。该电池结合了锂磷硫氯（LPSCl）电解质与银碳负极，实现了 900Wh/L 的能量密度和超千次的循环寿命，并计划在 2027 年前正式量产。