固態(tài)電池的海內(nèi)外政策推動(dòng)，固態(tài)電池的應(yīng)用與空間分析

• 楊興杰 2023年8月18日 來(lái)源：中研網(wǎng) 495 26
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國(guó)內(nèi)以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主，短期聚焦半固態(tài)電池技術(shù)，同時(shí)布局硫化物路線。2020年起，我國(guó)首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，2023年進(jìn)一步提出加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究，目前尚未出臺(tái)補(bǔ)貼政策，仍以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主。因此國(guó)內(nèi)短期聚焦于更具兼容性

一、國(guó)內(nèi)政策：市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主，短期聚焦半固態(tài)電池技術(shù)

國(guó)內(nèi)以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主，短期聚焦半固態(tài)電池技術(shù)，同時(shí)布局硫化物路線。2020年起，我國(guó)首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，2023年進(jìn)一步提出加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究，目前尚未出臺(tái)補(bǔ)貼政策，仍以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主。因此國(guó)內(nèi)短期聚焦于更具兼容性、經(jīng)濟(jì)性的聚合物+氧化物的半固態(tài)路線，2020年實(shí)現(xiàn)首次裝車突破，但能量密度在260Wh/kg水平，性能提升有限，2023年實(shí)現(xiàn)360Wh/kg+裝車發(fā)布，成為產(chǎn)業(yè)化元年，2024年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)規(guī)模放量。

二、海外政策：搶先研發(fā)布局全固態(tài)電池，資金補(bǔ)貼大力推進(jìn)技術(shù)落地

海外整體布局領(lǐng)先，大額補(bǔ)貼搶先押注全固態(tài)電池技術(shù)。日本押注硫化物路線，研發(fā)布局最早，技術(shù)和專利全球領(lǐng)先，打造車企和電池廠共同研發(fā)體系，政府資金扶持力度超2千億日元（約100億元人民幣），力爭(zhēng)2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，能量密度目標(biāo)500Wh/kg。韓國(guó)選擇氧化物和硫化物路線并行，政府提供稅收抵免支持固態(tài)電池研發(fā)，疊加動(dòng)力電池巨頭聯(lián)合推進(jìn)，目標(biāo)于2025-2028年開(kāi)發(fā)出能量密度400Wh/kg的商用技術(shù)，2030年完成裝車。歐洲以聚合物路線為主，同時(shí)布局硫化物路線，其中德國(guó)研發(fā)布局投入最大。美國(guó)全路線布局，由能源部出資，初創(chuàng)公司主導(dǎo)研發(fā)，并與眾多車企達(dá)成合作，目標(biāo)在2030年達(dá)到能量密度500Wh/kg。

三、車企布局：綁定電池廠共同研發(fā)，卡位下一代電池技術(shù)

車企綁定電池廠，提前布局固態(tài)電池技術(shù)，海外車企處于領(lǐng)先地位。海外車企為卡位下一代電池技術(shù)，紛紛入局，其中日系車企布局較早，受政策驅(qū)動(dòng)，攜手電池企業(yè)共同研發(fā)，歐美車企則通過(guò)投資初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)行布局。國(guó)內(nèi)車企同樣積極合作固態(tài)電池新秀，如蔚來(lái)合作衛(wèi)藍(lán)新能源，北汽、上汽、廣汽投資清陶能源等。車企入局為固態(tài)電池企業(yè)提供了資金、技術(shù)、客戶多重保障，有助于推進(jìn)固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程。

四、應(yīng)用：率先切入高端消費(fèi)領(lǐng)域，24年開(kāi)啟規(guī)?；b車

固態(tài)電池高安全與高比能優(yōu)勢(shì)顯著，率先于無(wú)人機(jī)等成本敏感度低的高端消費(fèi)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小批量產(chǎn)。相較液態(tài)電池，固態(tài)電池作為輕量化高比能電源更適配無(wú)人機(jī)長(zhǎng)續(xù)航要求，此外作為高安全便攜式電源已在可穿戴設(shè)備、兒童消費(fèi)電子等對(duì)安全性要求較高的消費(fèi)電子產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。頭部固態(tài)電池廠商均率先于高端消費(fèi)領(lǐng)域出貨，輝能科技/衛(wèi)藍(lán)新能源首條40MWh/200MWh半固態(tài)產(chǎn)線用于無(wú)人機(jī)等高端消費(fèi)品。

固態(tài)電池動(dòng)力儲(chǔ)能領(lǐng)域仍受性能、成本制約，半固態(tài)預(yù)計(jì)24年開(kāi)啟規(guī)?；b車，30年前后規(guī)?；瘧?yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。動(dòng)力方面，固態(tài)電池提升安全和續(xù)航，并有利于打造高電壓平臺(tái)、更高效的CTC技術(shù)和熱管理系統(tǒng)。預(yù)計(jì)短期由安全性驅(qū)動(dòng)，長(zhǎng)期由能量密度驅(qū)動(dòng)，但目前技術(shù)尚不成熟，22年前以示范運(yùn)營(yíng)裝車為主，衛(wèi)藍(lán)、清陶、鋒鋰、國(guó)軒、孚能半固態(tài)電池均配套商業(yè)化車型，預(yù)計(jì)23年開(kāi)啟小批量裝車發(fā)布，24年預(yù)計(jì)開(kāi)啟規(guī)模化裝車。儲(chǔ)能方面，固態(tài)電池具備本征安全，契合儲(chǔ)能電池高安全要求，但循環(huán)壽命、性價(jià)比受限，當(dāng)前應(yīng)用以示范性儲(chǔ)能項(xiàng)目為主，需技術(shù)突破成本降低后，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

五、空間：半固態(tài)23年開(kāi)始放量，全固態(tài)30年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

半固態(tài)先行，23年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，全固態(tài)預(yù)計(jì)30年開(kāi)始放量。半固態(tài)電池23年起開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，但技術(shù)、產(chǎn)品仍不成熟，預(yù)計(jì)23年出貨量小于1GWh，24年達(dá)5GWh左右，25年近20GWh，30年超100GWh，滲透率提升至約1.2%+，35年預(yù)計(jì)超300GWh，滲透率提升至2%+；全固態(tài)電池預(yù)計(jì)量產(chǎn)還需5-10年，30年開(kāi)始放量，預(yù)計(jì)出貨2-3GWh，35年有望超100GWh，滲透率提升至近0.7%。

六、變化：減少/取締電解液的使用，增加固態(tài)電解質(zhì)用量

半固態(tài)電池：相比液態(tài)電池，半固態(tài)電池減少電解液的用量，增加聚合物+氧化物復(fù)合電解質(zhì)，其中聚合物以框架網(wǎng)絡(luò)形式填充，氧化物主要以隔膜涂覆+正負(fù)極包覆形式添加，此外負(fù)極從石墨體系升級(jí)到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極/鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級(jí)到了高鎳高電壓/富鋰錳基等，隔膜仍保留并涂覆固態(tài)電解質(zhì)涂層，鋰鹽從LiPF6升級(jí)為L(zhǎng)iTFSI，封裝方式主要采用卷繞/疊片+方形/軟包的方式，能量密度可達(dá)350Wh/kg以上。

全固態(tài)電池：相比液態(tài)電池，全固態(tài)電池取消原有電解液，選用聚合物/氧化物/硫化物體系作為固態(tài)電解質(zhì)，以薄膜的形式分割正負(fù)極，從而替代隔膜的作用，其中聚合物性能上限較低，氧化物目前進(jìn)展較快，硫化物未來(lái)潛力最大，負(fù)極從石墨體系升級(jí)到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極/鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級(jí)到了超高鎳/鎳錳酸鋰/富鋰錳基等，封裝方式采用疊片+軟包的方式，能量密度可達(dá)500Wh/kg。

七、電解質(zhì)：氧化物目前進(jìn)展最快，硫化物發(fā)展?jié)摿ψ畲?/div>

固態(tài)電解質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高安全性、能量密度、循環(huán)壽命性能的關(guān)鍵。根據(jù)電解質(zhì)的種類，可分為氧化物、硫化物、聚合物三種路線。聚合物體系率先在歐洲商業(yè)化，優(yōu)點(diǎn)為易于加工、生產(chǎn)工藝兼容、界面相容性好、機(jī)械性能好，缺點(diǎn)為常溫離子電導(dǎo)率低、電化學(xué)窗口略窄、熱穩(wěn)定性和能量密度提升有限，因此制約了其大規(guī)模應(yīng)用；氧化物綜合性能最好，優(yōu)點(diǎn)為電化學(xué)窗口寬、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)為難以加工、界面相容性差、電導(dǎo)率一般。整體看，氧化物體系制備難度適中，較多新玩家和國(guó)內(nèi)企業(yè)選取此路線，預(yù)計(jì)采用與聚合物復(fù)合的方式，在半固態(tài)電池中率先規(guī)?；b車；硫化物發(fā)展?jié)摿ψ畲?，?yōu)點(diǎn)為電導(dǎo)率高、兼具強(qiáng)度與加工性能、界面相容性好，缺點(diǎn)為與正極材料兼容度差、對(duì)鋰金屬穩(wěn)定性差、對(duì)氧氣和水分敏感、存在潛在污染問(wèn)題、生產(chǎn)工藝要求高。硫化物目前處于研發(fā)階段，但后續(xù)發(fā)展?jié)摿ψ畲螅に囃黄坪?，可能成為未?lái)主流路線。

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