一场席卷全球的固态电池竞赛已经打响,谁掌握核心技术,谁就将主宰未来新能源产业格局。
想象一下,电动汽车续航里程轻松突破1000公里,充电仅需10分钟,而且再也不用担心电池起火问题——这不再是科幻小说中的场景,全固态电池的商业化正在将这一愿景变为现实。
近日,中国科学院金属研究所宣布在固态锂电池领域取得突破,为解决固态电池界面阻抗大、离子传输效率低的关键难题提供了新路径。这则消息让整个新能源产业为之振奋。
随着2025年《全固态电池判定方法》团体标准的发布,以及产业链各环节技术的突破,固态电池产业正从实验室快步走向商业化。
01 技术路线:三大电解质材料竞争,硫化物暂占上风
固态电池的核心在于使用固态电解质替代传统锂离子电池中的液态电解液,这在根本上解决了安全性问题并提升了能量密度。目前固态电解质主要分为聚合物、氧化物和硫化物三大技术路线。
聚合物电解质柔韧性好,成本低,但室温离子电导率较低。氧化物电解质化学稳定性高,但界面接触问题突出。硫化物电解质则具有最高的离子电导率,被视为全固态电池的主流技术路线。
从产业布局来看,硫化物路线正成为国内外企业攻关的焦点。欧阳明高院士指出,全固态电池逐渐聚焦到硫化物技术路线,投入持续增加。
宁德时代、比亚迪、国轩高科等国内电池巨头都在这一领域积极布局。
业内专家普遍认为,复合电解质可能成为最终的解决方案,它结合了无机物和聚合物电解质的优势,有望同时解决安全性和界面接触问题。
02 材料体系:正负极材料全面升级,硅碳负极与高镍三元正极成主流
全固态电池对材料体系提出了全新要求,正极、负极和电解质材料都需要全面升级。
在正极材料方面,高镍三元材料将成为未来较长时间内的首选。厦钨新能、容百科技、当升科技等老牌三元正极厂商已推出适配固态电池的改性高镍三元正极材料,实现小批量出货。
更长远来看,富锂锰基正极材料潜力巨大,其放电比容量有望超过250mAh/g,有效提升电池能量密度。
在负极材料方面,固态电池将经历从石墨/低硅到高硅硅碳,最终向锂金属负极发展的路径。硅碳负极因其平衡的性能和成本,有望成为全固态电池未来较长时间的首选负极材料。
锂金属负极虽然具有超高的理论比容量(3860mAh/g),但仍面临充放电过程体积变化过大、锂枝晶生成等问题。
03 产业链格局:“半固态过渡”与“全固态终局”并存
从产业发展阶段来看,目前正处于 “半固态先行、全固态蓄力” 的历史拐点。半固态电池已在高端车、无人机和机器人领域率先商用,而全固态电池仍需2-3年才能实现量产。
据EVTank预测,2027年将小规模量产全固态电池,但半固态仍占主导;到2030年,全球固态电池出货量将达到614GWh,其中全固态比例接近30%,出货量约180GWh,实现规模化量产。
企业层面,国内呈现“八雄五区”的竞争格局。宁德时代、比亚迪、国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能等电池企业均在积极布局,各建10G级中试线。
欧阳明高院士预测了硫化物全固态电池的量产时间表:2025-2027年,石墨/低硅负极硫化物全固态电池将以200-300Wh/kg为目标;2027-2030年,高硅负极硫化物全固态电池将以400Wh/kg为目标;
2030-2035年,锂负极硫化物全固态电池以500Wh/kg为目标。
04 成本瓶颈:硫化锂降本是产业化关键
全固态电池目前成本高昂,约2-4元/Wh,降本成为产业化的关键前提。硫化锂作为硫化物固态电解质的核心原料,占据成本的近80%,其价格下降直接决定产业化进程。
数据显示,硫化物电解质成本正快速下降,从去年的7-8万元/公斤降至今年的1-2万元/公斤,预计明年到6000-7000元/公斤,2030年有望达到几百元每公斤。
据GGII分析,硫化锂成本降低至50万元/吨是实现产业化的关键拐点,对应硫化物电解质的成本有望降至30万元/吨区间,全固态电芯成本也将降至0.6元/Wh。
比亚迪孙华军表示,虽然当前硫化物电解质成本较高,但规模化生产后,固态三元电池有望与液态三元电池实现同价,这将是固态电池商业化的重要里程碑。
05 设备竞赛:新工艺要求催生新设备需求
固态电池的核心瓶颈之一在于设备放大与工艺优化。全固态电池与传统液态电池产线设备存在显著差异,产业正面临从工艺到设备全面重构。
干法电极设备成为争夺焦点,它可避免溶剂使用,简化生产过程,提高能量密度。国内在干法电极领域,先导智能、纳科诺尔、利元亨等厂商已布局。
等静压设备是解决固-固界面接触的关键,通过对固态电池施加超过400MPa的压力,改善离子传输效率。纳科诺尔、利元亨、中国钢研等企业在此领域有深入布局。
叠片设备在中段工艺中有望取代卷绕机,因为叠片方式生产的电池能量密度更高且内部结构更稳定。先导智能、利元亨、海目星等在叠片设备领域深入布局。
06 标准化竞争:中国为全球固态电池产业设定规则框架
标准的制定不仅是技术规范,更是产业生态的顶层设计。2025年,工信部将全固态电池与智能制造、工业互联网并列纳入重点领域,意味着固态电池已从企业研发项目跃升为国家战略工程。
《全固态电池判定方法》团体标准明确规定了全固态电池的定义,要求离子传递必须完全通过固体电解质实现,并通过真空加热测试失重率,当样品目视无液体且失重率低于1% 时,才判定为全固态电池。
这一标准的出台,将从技术路线的纯粹性、产业化进程的加速性、市场竞争的规范性三个维度,重塑新能源产业竞争格局。
随着头部企业携技术与产能双重优势率先突围,行业也将避免重蹈锂电池低端产能无序竞争的覆辙。
从产业链角度观察,材料企业、电芯企业、车企与学界正凝聚力量共同开发攻关全固态电池量产难题。预计到2027年,我们将看到小批量的全固态电池开始装车应用。
2030年之后,全固态电池将逐步走向大规模商业化,电动航空、长效储能、极速快充将成为现实。
全球固态电池竞争已全面展开,这场关乎未来能源格局的竞赛,谁掌握了核心技术与标准,谁就将主导下一代动力电池的市场格局。
更新时间:2025-10-06
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