新质生产力系列③：固态电池拉开产业化大幕，看长三角如何把握机遇？
助理研究员
研究领域：未来产业和新兴产业、产业集群发展
原创：揭永琴
字数：5k+
新质生产力是未来相当长一段时期内引领和支撑我国经济高质量发展的重要驱动力量。目前，各地均在积极落实国家战略要求，加快布局新质生产力。新质生产力具有特定的内涵、特征以及内在的趋势规律，习总书记也强调各地要因地制宜发展新质生产力。新质生产力以新兴产业和未来产业为主体，但同时也包括了传统产业向新质生产力的转型和升级，传统与新兴互动融合、相互支撑，共同组成了现代化产业体系的核心内涵。为更深刻地认识新质生产力的重点产业领域，上海中创产业创新研究院推出新质生产力研究系列，围绕系列重点产业，把握产业规律、梳理产业链条、分析趋势格局、提出对策建议，为各地因地制宜发展新质生产提供参考和借鉴。本篇为系列文章第三篇，重点探讨固态电池的发展趋势以及长三角的发展机遇。
固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池，凭借其高安全性、高比能量优势，有望成为下一代动力电池技术突破的关键。中国在液态锂电池赛道中一骑绝尘，欧、美、日、韩全力押注固态电池，将其作为制胜点，试图弯道超车抢占新的竞争优势。长三角地区是我国新能源汽车企业集聚高地，下游应用的旺盛需求带动动力电池产业快速发展，而固态电池作为新质生产力的代表之一，除新能源汽车外，对新型低空飞行器、人形机器人等万亿级赛道产业化均具有至关重要作用，加速布局固态电池产业，对于长三角地区培育壮大新质生产力具有重要意义。
固态电池：多技术路线并行，优劣势并存
（一）固态电池分类
一般来说，固态电池可以按两种角度进行分类。一是按照电池中液态电解质的含量差异，固态电池可分为三类：全固态（不含任何液态电解质）、准固态/类固态（液态电解质质量百分比小于5%）、半固态（液态电解质质量百分比小于10%）。二是根据电解质材料的不同，固态电池可分为聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线，聚合物体系工艺最为成熟，但在室温下电导率低、安全性不高，制约其发展；氧化物体系分为薄膜和非薄膜类，前者开发重点在于容量的扩充与规模化生产，后者综合性能较好，是当前研发的重点方向，也是国内重点支持研发的方向；硫化物体系电导率最高，被视为终极解决方案，但当前技术水平有待完善，亟需解决安全与界面、成本等问题，日韩企业主要以此种技术路线为主，国内重点布局此路线的企业有宁德时代、比亚迪、华为等。当前，固态电池技术路线尚未确定，超过60%的企业在技术选择上采取多元化策略，以提高技术成熟度和市场适应性。
资料来源：沃泽周期
（二）固态电池优劣势分析
1、优势：能量密度高，安全性能突出
固态电池在兼顾安全性的基础上，可实现能量密度的突破。能量密度方面，由于具备更稳定、更安全，电化学窗口宽（5V以上）等性质，因此可以兼容高比容量的正负极；固态电解质将电解液的隔膜功能合二为一，大幅缩小正负极间距，从而降低电池厚度，提升电芯能量密度；固态电解质的非流动性，可以实现电芯内部的串联、升压，从而提升体积能量密度，其中，半固态电池可达350Wh/kg+，准固态可实现400Wh/kg+，全固态可突破500Wh/kg。安全性方面，固态电解质具有不可燃、无腐蚀、无挥发等特性，可在更高倍率和更高温度运行，内部无液体不流动，能够大幅降低热失控风险；同时，固态电解质具备高机械强度，锂枝晶生长缓慢且难刺透，进而提升电池安全性能。
2、劣势：循环寿命差，设备工艺成本较高
当前受技术水平等制约，固态电池仍存在一些不足。一是电极与电解质之间的界面接触由固-液接触变为固-固接触，接触面积更小，界面电阻更高；晶界电阻往往高于材料本体电阻，不利于锂离子在正负极之间传输，且固-固接触为刚性接触，循环过程中容易造成电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质接触变差，从而影响快充性能和循环寿命。二是固态电池制造与现有液态锂电池产线不兼容，需要更换、升级或增加设备以适应新的生产工艺，设备投资较大；此外，固态电池制造工艺较为复杂，部分技术路线制备过程包括高温烧结、界面优化等步骤，增加了生产成本。
未来趋势研判：固态电解质产业化应用进程加速，固态电池市场前景广阔
1、出货量不断攀升，市场前景广阔
近年来，在新能源汽车市场的推动下，全球固态电池出货量正持续增长。GGII数据显示，2024年固态电池出货量预计将达7GWh，2027年将是固态电池产业从市场发展初期迈向快速上升期的转折点，固态电池将进入快速增长期。中商产业研究院分析师预测，2030年固态电池出货量将超过65GWh。据中商产业研究院分析师预测，2024年中国固态电池市场空间将达到17亿元，2030年将增至200亿元，市场前景广阔。
制图：上海中创研究院
2、半固态氧化物电解质即将实现大规模产业化应用
半固态氧化物电解质是固态电池的过渡技术路线，有望在短期内实现大规模产业化应用，应用领域包括消费电子、电动汽车等。目前半固态氧化物电解质的制造工艺与传统电池电解液的制造工艺相似，已在混浆、原位固态化等关键环节取得了重要的技术突破，我国有望推动半固态氧化物电解质的全面产业化应用。国内的半固态电池开发商龙头卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业等企业已有规模化产线布局及投产，半固态电池产业快速发展，预计2025年进入量产装车阶段。
3、全固态硫化物电解质是未来主流技术路线之一
硫化物固态电解质表现出的高离子电导率，可与液态电解液离子电导率相媲美，被认为是未来固态电池的重要形态。硫化物全固态电池体系下，结合预锂化硅基负极/锂金属负极，匹配高容量/高电压正极（硫、硒、高镍和高压钴酸锂正极等），电池能量密度有望实现进一步突破，已有企业研制出720wh/kg的产品。全固态硫化物电解质路线预计2027年进行小批量试产，2030年大规模量产，优先应用于中高端新能源汽车动力。
4、卤化物电解质技术路线极具潜力
卤化物全固态电池在安全性以及电化学性能等方面展现出的优势已超越硫化物全固态电池，卤化物电解质具备化学稳定性更好，对氧气等敏感度低，也不会产生硫化氢气体等优势，未来卤化物电解质有望取代部分硫化物电解质的应用。但因其开发时间较短，大量参数不清晰，仍处于验证评估阶段。当前企业主要将卤化物与聚合物、氧化物复合使用，如清陶能源第二代固态电池为氧化物、卤化物加聚合物的路径。
资料来源：《新型储能技术创新路线图》
长三角固态电池：引领之势逐步形成
近年来，在新能源汽车及储能市场需求驱动下，长三角已形成了锂电池完整产业链条，涵盖上游电池原材料制备、中游电池系统集成、下游电池应用等产业链环节，涌现了一批关键原材料、电芯、模组、电池管理系统等优质企业，为固态电池领域的发展奠定了良好的基础。
1、上海市：固态电池研发重要阵地
在材料生产环节，拥有杉杉科技、翔丰华、璞泰来、恩捷股份、上海洗霸、瑞逍科技等一批负极材料、电解质等领域的重点企业，其中杉杉科技开发出的高容量、高首效的硬碳材料解决了市场上硬碳负极材料量产难、容量低等难题，性能处于全球领先地位；上海洗霸均孔碳基已建成产能10吨/年，锂离子电池氧化物固态电解质（LLZTO）粉体已在松江建成产能20吨/年，公司锂离子电池固态电解质粉体与浆料、新型硅碳负极材料覆盖数十家行业头部客户，通过了材料、电芯和终端三个层级客户的验证。在电芯研制环节，拥有上汽、屹锂科技、上海清陶等领先企业。其中，其中屹锂科技已成功研发并制备出2Ah及5Ah的全固态电池软包电芯，实现能量密度达到410Wh/kg，充放电循环寿命达到2000次以上，固态电池核心材料硫化物电解质离子电导率达到17ms/cm；上汽表示其全固态电池基于聚合物-无机物复合电解质技术路线将于2026年实现量产，能量密度超过400wh/kg，是当前锂电池的2-3倍。
2、江苏省：电芯制造领先优势明显
在材料生产环节，苏州市拥有华盛锂电、国泰华荣、瑞泰新能源等电解质领域代表企业，其中国泰华荣是全球仅少数能批量生产用于固态电池的双三氟甲基磺酰亚胺锂产品的企业。常州市拥有中科固能、天目先导、蓝固新能源等为代表的固态电解质企业，其中中科固能已建成并开始调试年产百吨级硫化物固态电解质材料生产线。在电芯研制环节，苏州市拥有合源锂创、力神、正力新能等领先企业。其中，合源锂创成功研制出固态锂离子电池，其综合指标处于国内领先水平；力神成功开发402Wh/kg半固态电池在能量密度上达到了业内领先水平。常州市拥有中创新航、中科深蓝汇泽等龙头企业，其中，中创新航计划在2027年实现该款全固态电池的小批量装车验证；中科深蓝汇泽解决了硫化物全固态锂电池难以兼顾高能量密度和长循环寿命的行业痛点，攻克了超薄电解质膜批量化制备、固固接触阻抗大等技术难题。无锡蜂巢能源、南京中汽创智、南通中天科技、盐城耀宁新能源等在固态电池领域均有布局。
3、浙江省：材料生产优势突出
在材料生产环节，宁波市拥有容百科技、宁波富理、杉杉股份等正、负极材料领域领先企业，其中容百科技半固态电池正极材料已实现批量稳定出货，公司拥有湿法、干电极制备固态电解质膜技术储备，已开发多种固态电解质材料，硫化物系固态电解质计划2024年实现中试，今年进行试生产。桐乡市拥有华友钴业等正极材料龙头企业，2024年华友钴业启动了高安全高比能固态电池用正极材料研发及产业化项目，致力于攻关高压实、长寿命、高倍率固态电池用正极材料关键技术，突破现有固态电池发展技术瓶颈，在搭建固态电池用正极材料研制平台的基础上，建设万吨级固态电池正极材料先进生产线。在电芯研制环节，浙江省拥有杭州金羽新能、万向一二三股份公司，湖州天能股份，温州冠盛东驰等优势企业，其中万向一二三股份公司拥有超级纳米磷酸铁锂全球专利以及独创的7系三元材料技术；天能股份自主研发的类固态电池能量密度达到了511Wh/kg，并且已经通过了国家第三方检测认证。
4、安徽省：龙头企业积极布局
在材料生产环节，蚌埠凯盛科技高纯电熔氧化锆产品连续多年继续稳居全球电熔锆市场首位；2024年9月推出了最新的固态电池技术，能量密度高达500Wh/kg。在电芯研制环节，拥有国轩高科、盟维科技、安瓦科技、蔚来控股等重点企业，其中国轩高科30Ah全固态电芯可实现350Wh/kg的质量能量密度，800Wh/L的体积能量密度，电芯体系循环次数则可达3000次以上，其全固态电池预计会在2027年进行小批量上车试验，2030年瞄准350Wh/kg全固态进行量产；安瓦科技投产的GWh级别新型固态电池产线，预计将于今年一季度实现量产，能量密度比超过280Wh/kg，同时还将于今年推出能量密度比超过400Wh/kg的第二代产品，2027年推出超过500Wh/kg的第三代固态电池产品；蔚来汽车150kWh超长续航电池包步入量产阶段，并且首块150kWh量产电池包已经下线装车。
以协同联动推动长三角未来固态电池发展
1、产业链整合布局
立足长三角地区各城市发展实际，推进协同布局、联动发展，共同提升长三角固态电池产业发展水平。一是聚焦固态电池产业链细分环节，依托宁波、嘉兴、常州等城市重点布局电解质、正负极材料等固态电池基础材料，重点依托上海、苏州、合肥、常州等城市大力发展电池研制及系统集成环节，依托上汽、蔚来、吉利、理想等龙头企业，着力发展固态电池集成与应用。二是支持企业技改升级，面向固态电池需要，通过优化工艺流程和自动化生产线建设，提高固态电池的生产效率与一致性，降低制造成本。
2、创新链协同攻关
聚焦创新强基、技术攻关，强化固态电池领域创新资源的布局，提升产业创新策源能力。一是支持高校联合开展技术攻关。引导上海、南京、杭州、合肥等高等院校、科研院所会同企业，联合开展固态电池固—固界面接触性和稳定性增强、离子传输效率提升、高比容量电极材料的稳定性提升等关键核心技术攻关。二是增强企业自主创新能力。以企业需求为导向，依托链主企业三省一市联合发布“揭榜挂帅”项目清单，突破大规模产业化关键技术、工艺。支持长三角企业跨区域联合高校院所共建固态电解质、正负极材料等专业领域创新联合体、产业技术创新战略联盟。
3、搭建供需对接平台
推动行业内资源共享、合作共赢，加强产业链上下游协作配套，助力企业开拓市场融通发展。一是联合搭建产业链供需对接平台，推动长三角电池材料相关企业与电芯制造企业对接，提升长三角本地配套率，以需求规模扩大，降低产业化成本。同时，支持液态锂离子电池材料企业面向电芯制造企业需求，转型升级研发固态电池相关产品，提升企业竞争力。二是强化生产设备供需对接，充分发挥长三角在电池制造设备领域优势，支持现有设备企业研发匹配固态电池生产工艺的设备，加速固态电池量产进程，形成行业标准，降低设备成本。
4、强化商业应用推广
加快培育打造示范应用场景，推动新技术、新产品有效衔接和精准应用，助力固态电池加速产业化进程。一是加强固态电池研制企业与新能源汽车制造商合作，将固态电池作为新能源汽车的动力进行推广应用，政府给予高端车型一定购车补贴，并在公务用车领域优先采购固态电池新能源汽车。二是探索固态电池在储能领域的应用，与太阳能、风能等可再生能源相结合，为智慧能源系统提供解决方案，对城区独立储能电站优先采用固态电池，对工商业储能采用固态电池项目，政府提高补贴比例。
参考文献：
[1]中商产业研究院，《2024年中国固态电池市场现状及行业发展前景预测分析》
[2]新型储能技术创新路线图编委会,《新型储能技术创新路线图》
[3]慧博智能投研，《固态电池行业深度:技术优势、发展困境市场空间、技术路线及相关公司深度梳理》
[4]SMM新能源，《一文详解固态电池性能优劣势》
[5]银创智库，《固态电池3大技术路线，及日韩/欧美/中国最新研发进展一览！》
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作者：揭永琴
指导人：李光辉
审稿人：丁国杰
编辑：龙彦霖
2025年1月7日 09:00
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