锂离子电池是一类以锂离子在正负极之间迁移,实现电能与化学能相互转化的电化学储能装置。凭借较高的能量密度、良好的能量存储与释放能力以及较强的工程化适配性,锂离子电池已成为广泛应用于储能系统、电动汽车及新兴行业的领先能源解决方案。
根据电池正负极之间传递离子的电解质种类,锂离子电池通常分为液态电池、固液混合电池和全固态电池。液态电池採用电解液作为主要离子传导介质。固态电池为电解液的比例下降到电芯质量的10.0%以内,且固体电解质在电解质总量中的质量佔比达到10.0%以上的锂离子电池。
固液混合电池使用固体电解质部分替代电解液,以提高电池的安全性、稳定性和性能。全固态电池只採用固体电解质,完全替代电解液作为离子传导介质,在热稳定性及能量密度方面具备潜在优势。
全球锂离子电池市场规模
全球锂离子电池市场出货量由2020年的262.7GWh增至2025年的1,944.6GWh,复合年增长率为49.2%;预计2026至2030期间将以23.4%的复合年增长率增长,至2030年达到6,054.8GWh。
自2022年开始统计固液混合电池及全固态电池出货量以来,到2025年,这些电池的全球出货量已从约0.4GWh提升至6.0GWh,在整体锂离子电池出货量中的渗透率由0.1%提升至0.3%,2022–2025年期间复合年增长率约143.3%,处于导入及示范应用阶段。
随后,随著商业化进程推进逐步进入规模化放量阶段,固液混合及全固态电池出货量预计将快速增至2030年的745.2GWh,其市场渗透率预计提升至约12.3%。中长期来看,固液混合及全固态电池出货量预计将提升至2040年的3,935.6GWh,对应渗透率预计将提升至50.0%。
锂离子电池行业发展趋势
多元化的应用推动电池性能提升。在电动化应用不断扩展的背景下,续航能力已成为制约新能源汽车及多类新兴移动应用范围的重要因素。全球新能源乘用车销量从2020年的约290万台增加至2025年的约2,080万台,2020年至2025年的复合年增长率约为48.3%。预计从2026年至2030年,销量将继续以约15.3%的复合年增长率增长,到2030年达致约4,230万台。
全球机器人市场规模从2020年的455亿美元增至2025年的910亿美元,复合年增长率为14.8%。预计到2030年将达致1,974亿美元,2026年至2030年的复合年增长率为16.1%。不同的应用场景对电池性能的要求愈来愈严格及多元化,其中能量密度、安全性及系统可靠性已成为关键考虑因素。
电池系统的演进推动材料变化。现有液态锂离子电池技术经过多年发展,在材料体系及电池结构设计方面已较为成熟,其能量密度提升空间有限,难以平衡安全、循环寿命。固态电池通过採用固体电解质,在电极材料选择和电池结构设计上提供了更多可能性,有助于提升电池在单位重量或单位体积条件下的能量存储能力。从技术发展方向看,固态电池为延长续航里程、降低系统重量以及满足高机动性应用场景的需求,提供了一种新的解决思路。
材料体系进步带来的系统稳定性与安全性升级。固液混合及全固态锂离子电池在增强安全性维度上具备不同的材料和结构基础。固体电解质替代电解液后,电池内部易燃、易挥发成分显著减少,从材料源头上降低了泄漏、燃烧等风险。同时,固态体系下电池内部反应环境相对稳定,即便在高温或异常工况下,也不易诱发大规模副反应和气体生成。
从系统层面看,固态锂离子电池通过材料体系的改变,使安全性更多建立在材料本身的稳定性基础之上,为动力、储能及其他对安全性要求较高的应用场景提供了更高的安全潜力和工程优化空间。
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