固态电解质行业概况及行业竞争格局
思瀚产业研究院 上海洗霸    2023-09-08

1、固态电解质行业概况

当下新能源电池类型以液态锂离子电池为主，即所使用的电解质为液态电解质，但传统的液态锂电池能量密度已接近技术天花板，且存在一定的电池爆炸燃烧等安全性缺陷，相关材料体系的升级也已接近理论极限。

固态电解质是实现锂离子电池高安全性、能量密度、循环寿命性能的关键。目前全球多国政府及各大车企及电池厂商均在积极倡导和布局固态/半固态锂电池，相比液态锂电池，固态/半固态锂电池是将电解质从液态逐步转变为固态/固液混合电解质，使锂电池在安全性、低温可靠性和能量密度三个方面实现突破性提升，兼具高能量密度和高安全性两大优势，能量密度可突破 500Wh/kg。

根据电解质的种类，固态电解质可分为聚合物、硫化物及氧化物三条技术路线。聚合物优点为易于加工、生产工艺兼容、界面相容性好、机械性能好，缺点为常温离子电导率低、电化学窗口略窄、热稳定性和能量密度提升有限，制约了其大规模应用；硫化物被认为发展潜力大，优点为电导率高、兼具强度与加工性能、界面相容性好，缺点为与正极材料兼容度差、对锂金属稳定性差、对氧气和水分敏感、存在潜在污染问题、生产工艺要求高且成本较高，目前仍处于研发阶段。

氧化物综合性能最好，优点为电化学窗口宽、热稳定性好、机械强度高，锂离子导电率高、成本适中，缺点为难以加工、固—固界面相容性差。

氧化物电解质是含有锂以及其他成分（磷、钛、铝、镧、锗、锌、锆）的化合物，可分为晶态和非晶态两类，非晶态主要为 LiPON 型，晶态类可分为钙钛矿型（LLTO）、 反钙钛矿型（LOC）、石榴石型（LLZO/LLZTO）、快离子导体型（LATP/LZG）等几类。

根据多个国家制定的固态电池发展目标和产业技术规划，2020-2025 年着力提升电池能量密度并向固态电池转变，预期在 2030 年将研发出可商业化使用的全固态电池。固态电解质作为液态锂电池向固态/半固态锂电池转变的基础和核心材料，在固态电池梯次渗透和逐步产业化过程中，均会被应用于固态电池的研发和技术革新，因此其规模化应用将早于固态电池的全面产业化，预期将在2025-2030 年实现规模化应用。

2、固态电解质行业竞争格局

整体来看，欧美日韩等发达国家布局固态电池较为领先，通过大额补贴抢先押注全固态电池技术。其中日本主要押注硫化物路线，研发布局最早，技术和专利全球领先，打造车企和电池厂共同研发体系，政府资金扶持力度超 2 千亿日元（约 100 亿元人民币），力争 2030 年实现全固态电池商业化，能量密度目标 500Wh/kg。

韩国选择氧化物和硫化物路线并行，政府提供税收抵免政策支持固态电池研发，叠加动力电池巨头联合推进，目标于 2025-2028 年开发出能量密度 400Wh/kg 的商用技术，2030 年完成装车；欧洲以聚合物路线为主，同时布局硫化物路线，其中德国研发布局投入最大；美国全路线布局，由能源部出资，初创公司主导研发，并与众多车企达成合作，目标在 2030 年达到能量密度 500Wh/kg。

国内固态电池布局以市场驱动为主，行业基本选用可量产的半固态路线，电解质选用聚合物+氧化物、聚合物、凝聚态或氧化物等路线，正极仍选用高镍三元体系，负极升级为预锂化的硅基负极，实现能量密度 360Wh/kg。电池端企业主要有宁德时代、比亚迪、卫蓝新能源、清陶能源、亿纬锂能、赣锋锂业、辉能科技、国轩高科、孚能科技、蜂巢能源等；固态电解质布局企业主要有天目先导、蓝固新能源、赣锋锂电等。

目前，固态电解质商业化技术路线尚未最终明晰，各公司均在持续加大研发投入，以期在行业初现规模效应时抢占战略先机。