固态电池发展趋势展望

核心观点摘要

—固态电池具备高安全性、长寿命及高能量密度等理论优势，成熟后适用于对能量密度要求较高的动力电池场景，预计2030年左右在乘用车领域实现量产。但在储能场景，受限于高成本、集成复杂、安全性争议等因素，短期难以替代液态锂电池。

—当前固态电池成本显著高于液态磷酸铁锂电池，其中硫化物固态电池整体成本在1.5元/Wh以上，氧化物固态电池成本超2.5元/Wh，聚合物固态电池维持在0.8-1.5元/Wh，远高于液态锂电的0.3元/Wh。预计2030年后，聚合物固态电池可率先进入商业化阶段，但成本依旧是液态锂电池的3倍以上。储能电站中电池成本占比超30%。

—固态电池虽节省占地面积，但土地成本在储能系统总投资中占比极低（3%–5%），无法抵消其投资成本的增加。此外，固态电池采用的三元材料安全争议未消，电芯容量小带来的集成难度较高，短期内不具备在电力系统规模化部署的条件。

一、固态电池发展态势

（一）固态电池理论技术优势

固态电池最核心的理论优势是安全性高、寿命长、能量密度大。一是采用固态电解质降低了液体电解液副反应和燃爆风险，热失控概率较同体系液态电池降低95%，且高机械强度降低了碰撞和挤压等外力导致内部短路风险。二是固态结构有效抑制锂枝晶生长，理论上循环寿命可提升2倍以上。三是固态电解质可兼容金属锂负极和高性能正极材料（如高电压富锂基正极），能量密度比液态锂电池高30—50%。

（二）当前技术瓶颈与攻关方向

固态电解质来带的导电率不足、界面接触不充分、制备工艺复杂问题仍是核心技术瓶颈。一是固态电解质离子导电率不足，其对离子的束缚度高于液态物质。二是固体电极与固态电解质界面接触问题，电解液改为固态电解质后，与电极间的界面接触阻抗较大，且固态电解质在充放电过程中可能产生应力，诱发材料-界面-电极的变形、疲劳、断裂等机械失效问题。三是制备工艺复杂，大规模制备适配性差，且与现有液态锂电池生产设备相差较大，重构生产线投资大。

（三）当前技术发展状态

当前固态电池仍处于实验室攻关突破阶段，电解质体系、制备工艺均未确定，实际寿命较短。固态电解质体系方面，目前有硫化物、氧化物和聚合物三大主流技术路线，尚未形成类似液态锂电池六氟磷酸锂电解液一统天下的局面。制备工艺方面，湿法和干法制备工艺各有优势，也没有形成液态电池那样统一高效的制备方法。循环寿命方面，目前各家实测寿命均在1000次左右，远低于固态电池10000次的理论寿命，也低于目前液态锂电池6000次左右的实际寿命。

（四）主要研发生产企业

固态电池的商业化进程由车用场景率先推动，头部企业量产计划集中于2024-2030年。从国外看，美国Solid Power计划2027年小批量生产硫化物全固态电池，能量密度突破500Wh/kg；日本丰田计划2027年量产硫化物全固态电池，其全固态电池专利全球第一；韩国三星SDI和LG新能源计划2027年量产硫化物固态电池；美国QuantumScape硫化物固态电池，正在与大众合作推进车用电池。从国内看，清陶能源2026年将实现全固态电池量产；纯锂新能源公司在2024年10月正式投产了国内首条全固态锂电池量产线，采用聚合物技术路线；宁德时代计划2027年小批量生产硫化物全固态电池，能量密度突破500Wh/kg；卫蓝新能源计划2026年试点聚合物全固态储能。

需要说明的是，国内出现了一种半固态电池概念，本质上是液态电池的改良，不是实质上的固态电池。半固态电池核心原理是在液态锂电池电解液中加入一部分固态物质，其原理类似液态电池，如清陶能源于2024年量产氧化物半固态电池并装车智己L6，能量密度368Wh/kg，比普通液态三元锂电池高20%，比普通液态磷酸铁锂电池高60%，距离真正的固态电池500Wh/kg尚有差距。

二、固态电池在电力系统应用趋势

（一）成本下降趋势

从当前看，固态储能电池在成本上显著高于液态磷酸铁锂电池。液态磷酸铁锂电池价格已经降到0.3元/Wh以下。硫化物固态电池由于硫化锂等电解质材料昂贵及对无水无氧制造环境的高工艺要求，整体成本在1.5元/Wh以上；氧化物固态电池因材料稀缺、制造环节需高温烧结，成本普遍超过2.5元/Wh；聚合物固态电池材料端成本相对可控且制备工艺与液态电池类似，但仍受限于锂金属负极与热管理需求，成本维持在0.8–1.5元/Wh。三类固态电池均处于中试或试产阶段，制造与系统集成成本远高于主流磷酸铁锂电池，短期内难以形成有效的成本竞争力。

从未来看，电池材料成本占比高达60%-75%，固态电池材料成本高于液态电池，即使大规模发展后对电力应用来说，仍然价格太高。到2030年，预估液态锂电池价格会下降到0.25元/Wh以下。聚合物固态电池在材料、工艺及系统端的优化潜力更大，预计到2030年有望将成本控制在0.75-1.5元/Wh之间，率先实现初步商业化。硫化物固态电池成本有望降至1.3-2.1元/Wh，氧化物固态电池受限于工艺成本居高不下，成本还会超过2.0元/Wh，均显著高于液态锂电池。

（二）电力储能应用发展

固态电池较难在电力储能中得到大规模应用。一是电池价格太高，电力系统提供均一化产品，所有的电力价格是一样的，不会因为是固态电池而获得高价，固态电池的成本不能像车企一样通过高端车型进行疏导。二是能量密度大的优势难以变为造价优势，尽管固态电池系统更紧凑，占地面积有望比液态锂电池节省30%—50%，但储能电站占地面积成本一般只占总成本的3%–5%，节约的土地难以抵消固态电池投资的增加。三是安全认可度方面，为了达到高能量密度，固态电池很多采用三元锂材料，而三元锂液态电池在韩国曾引发26起储能电站火灾事故，国内几乎全部选择了更加安全的磷酸铁锂系统，三元材料在电力系统的认可度存疑。四是集成便利性方面，固态电池散热性差，电芯规格普遍较小，目前约20Ah，需要多级串并联组成储能系统，增加集成的危险因素，而液态锂电池电芯可以做的很大，目前主流是314Ah，已经实现只串不并，正在向500Ah以上发展，大大提高了集成的安全性。