自2025年起,固態電池技術持續革新。在能量密度方面,國內頭部企業已實現全固態電池能量密度突破400Wh/kg。在充放電倍率方面,部分廠商和科研團隊已攻克高倍率充電的技術瓶頸,產業整體發展在2024年快速推進的基礎上更上一層樓。
高工鋰電(GGII)分析稱,固態電池仍處于發展初期,目前半固態電池已實現10GWh級別出貨,全固態電池有望于2028年進入GWh級應用階段。
作為下一代電池技術的關鍵方向,固態電池被視為破解電池低成本、高安全性、高能量密度這一“不可能三角”的“終極解決方案”。近日,時代周報記者專訪了方正證券研究所電力設備與新能源行業首席分析師郭彥辰,探討了固態電池從技術路徑到供應鏈的顛覆性變革;從高端車型市場的激烈競爭,到儲能、消費電子領域的潛在爆發——固態電池如何叩開商業化的大門,以及它能否真正開啟新能源產業的“下一個黃金十年”。
方正證券研究所電力設備與新能源行業首席分析師 郭彥辰
技術攻堅——路線博弈與材料革新
時代周報:在全球范圍內,哪種固態電池技術進展最為迅速?各技術路線的優勢和劣勢分別是什么?您更傾向于哪條技術路徑的商業化前景?
郭彥辰:目前硫化物和氧化物固態電池技術進展相對較快。從技術路線來說,硫化物固態電解質理論性能最優;氧化物固態電池電化學和化學穩定性好,安全性高;聚合物固態電池柔韌易加工,但離子電導率低;鹵化物電解質性能均衡,結合了氧化物和硫化物的優點,但存在高電壓穩定性和濕度敏感性問題。
我認為,硫化物和氧化物路線都有較好的商業化前景,聚合物目前則更多地被作為輔助材料。硫化物路線若能解決穩定性和成本問題,憑借高離子電導率可在對能量密度和充放電速度要求高的電動汽車領域占據優勢。氧化物路線憑借良好的穩定性,更易在早期實現產業化,可先應用于對安全性要求高、對充放電速度要求相對不高的領域,如儲能、低速電動車等,因此,引用歐陽明高院士的那句話“最終勝出的或許不是單一路線,而是特定場景下的最優技術組合。”
時代周報:未來1~2年,哪些材料方面的突破可能顛覆現有的技術格局?一旦固態電池實現規模化量產,對整個鋰電產業鏈,尤其是產業鏈上游將產生哪些影響?
郭彥辰:未來新型復合固態電解質材料可能是關鍵,如將不同類型電解質的優勢相結合,開發出兼具高離子電導率和良好穩定性的材料。另外,高性能的電極材料,如新型富鋰正極材料、高容量硅基負極材料等,若能在界面兼容性和穩定性上取得突破,也可能顛覆現有技術格局。
固態電池如果能夠量產,對上游鋰等金屬原材料的需求總量可能繼續增加,但另一方面,由于固態電池能量密度更高,單位電量所需的原材料可能會減少。對于鋯、鑭等用于氧化物等固態電解質的金屬,需求將顯著增加。
產業進階——商業角逐與供應鏈重塑
時代周報:目前哪些企業在固態電池商業化方面處于領先地位?
郭彥辰:寧德時代作為鋰電行業龍頭,在固態電池領域投入大,具備強大的研發實力和產業整合能力、開發的硫化物全固態電池指標優異;清陶能源亦是國內固態電池領域的重要企業,在固態電池技術研發和產業化方面進展較快,已與多家車企合作開展固態電池裝車測試;另外,豐田在硫化物固態電池領域布局早,專利眾多,技術成熟度較高。
固態電池目前仍處于百家爭鳴階段,并未有哪個團隊或者哪家企業具備絕對的優勢,我們仍期待之后有更多優秀的電池和材料廠商的量產產品能夠脫穎而出。
時代周報:目前全球及國內主要整車廠商在固態電池上的布局情況如何?哪些車企有望率先實現固態電池的量產裝車?如豐田計劃2027年量產,國內哪些車企最有可能跟進?
郭彥辰:?從全球整車廠商布局來看,豐田大力研發硫化物固態電池,計劃 2027 年量產;寶馬與 Solid Power 啟動全固態電池聯合研發,并將采用其提供的全固態電池中試生產線。本田也試生產純電車使用的全固態電池。
從國內整車廠商布局來看,比亞迪通過專利申請和與科研機構合作布局固態電池;廣汽集團公布了全固態電池技術進展,并預計將在 2026 年搭載在昊鉑車型上;上汽集團旗下智己汽車推出了行業內首款應用于量產車型的“超快充固態電池1.0”及“準 900V超快充固態電池”,奇瑞希望在2026年實現面向定向運營的全固態電池上車等。
目前進度看,國內車企中,廣汽、上汽、比亞迪、奇瑞等車企有較大可能較早實現固態電池量產裝車。
時代周報:當前行業普遍認為固態電池成本難以下探至1元/ Wh,您怎么看這一成本預估?哪些關鍵成本構成最具挑戰?何時能實現固態電池與液態電池的成本平價?
郭彥辰:目前固態電池成本高主要是由于原材料制備成本高、生產工藝復雜、產線規模小等原因。隨著技術進步和規模化生產,成本有較大下降空間,但要達到1元/ Wh 仍面臨挑戰。
其中,電解質成本是主要挑戰,特別是硫化物電解質成本占比超50%,原材料昂貴且制備需無水無氧環境,難以降低成本。工藝上,固態電池電極與電解質界面處理要求高,現有工藝難以保證良好接觸和穩定性,增加了生產成本。產線建設方面,由于技術不成熟和專用設備缺乏,建設成本高且生產效率低,也導致固態電池成本居高不下。
全固態電池可能在5~10年內實現成本平價,但若技術進展緩慢或規模化生產受阻,則需更長時間。
時代周報:在與上市公司交流的過程中,了解到當前國內設備可能還無法完全滿足企業生產需要,另外整個產業鏈還不夠完善,這一點是否有解決途徑?供應鏈何時形成完整閉環?是否仍存在瓶頸問題?
郭彥辰:對于國內設備無法滿足生產需要的問題,我認為,一方面需要國內設備廠商加大研發投入,與固態電池生產企業合作,根據生產需求開發專用設備,提高設備的精度和生產效率。另一方面,可適當引進國外先進設備和技術,進行消化吸收再創新。
對于產業鏈不完善的問題,我認為需要加強上下游企業之間的合作,建立產業聯盟,促進原材料供應、電池生產、設備制造等環節的協同發展,同時政府應出臺相關政策,引導資源向固態電池產業鏈傾斜,支持產業鏈關鍵環節的發展。預計在 3-5 年內,隨著技術的成熟和市場規模的擴大,固態電池供應鏈有望形成完整閉環。
時代周報:最近小米汽車車禍案引發大眾對動力電池安全性的探討,請問固態電池對于電動汽車安全性方面的影響或改觀有哪些?搭載固態電池就可以減少電動車碰撞起火事故的發生頻率嗎?固態電池因無液態電解質,被認為能減少熱失控風險。但在現實應用中,哪些因素仍可能導致固態電池安全隱患?
郭彥辰:動力電池安全性一直是大家關注的重點。搭載固態電池確實能在較大程度上減少電動車碰撞起火事故的發生頻率,但不能完全杜絕。由于固態電池無液態電解質,可減少漏液風險,且固態電解質的熱穩定性和電化學穩定性更好,能有效降低熱失控的概率,提高電池在過充、過放、短路等情況下的安全性。同時,固態電池的機械強度較高,能更好地承受碰撞和擠壓,減少因外力作用導致電池內部短路而引發火災的風險。但在嚴重碰撞等極端情況下,仍可能導致電池結構損壞,引發內部短路,進而產生熱量,若熱量無法及時散發,仍有起火的可能。
現實應用中,界面問題仍是主要隱患之一,電極與固態電解質之間的界面接觸不良或在循環過程中產生界面阻抗增大、鋰枝晶生長等問題,可能導致電池局部過熱,引發安全事故。此外,固態電池在高溫環境下,固態電解質可能會發生分解或與電極材料發生副反應,降低電池的安全性;而在低溫環境下,離子傳導速率降低,可能導致電池充放電不均勻,也會產生安全隱患。
所以,固態電池理論上能夠在較大程度上減少電動車碰撞起火事故的發生頻率,但需要結合實際的技術成熟度和真實的使用場景。
市場瞭望——前景預判與投資抉擇
時代周報:您如何看待固態電池未來10年的發展前景?目前主流觀點認為固態電池將在2028—2030年實現商業化,您是否認同?是否可能提前?
郭彥辰:預計未來10年,固態電池將逐步從實驗室走向大規模產業化,市場規模將呈現爆發式增長,成為推動新能源產業發展的重要力量。主流觀點認為固態電池將在2028-2030年實現商業化,這種觀點有一定的合理性,也存在提前實現的可能性。但固態電池在技術、成本、產業鏈等多方面還不夠完善,目前尚未有根本性的突破。
存在困難的同時,同樣存在提前商業化的積極因素。第一,眾多車企和電池企業紛紛公布固態電池量產計劃,企業的大力投入和積極推進,有望加快固態電池的商業化進程。第二,借助人工智能技術,固態電池的研發效率得到大幅提升。全固態電池 AI大模型可實現材料體系智能匹配、設計參數智能選優等研發服務,能讓電池研發效率提升1至2個數量級,這有助于加快解決固態電池的技術難題,推動其早日實現商業化。第三,新能源汽車市場對高性能電池的需求日益增長,傳統液態鋰電池的能量密度已接近上限,且存在安全隱患,難以滿足市場需求。最后,低空飛行器、人形機器人等新興場景的崛起,也為固態電池創造了更為廣闊的市場空間,市場的需求將有可能倒逼企業加快固態電池的商業化步伐。
時代周報:當前固態電池發展中可能遇到的最大挑戰是什么?是否有未被市場充分關注但可能帶來重大突破的技術方向?
郭彥辰:當前固態電池發展中可能遇到的最大挑戰仍是成本和技術的雙重制約。
技術方面,新型固態電解質材料的研發是一個可能帶來重大突破的技術方向,例如開發兼具高離子電導率、良好化學穩定性和機械性能的復合電解質材料,或者探索新的電解質體系,有望從根本上解決固態電池的界面問題和離子傳導問題。另外,納米技術和3D打印技術在固態電池中的應用也值得關注,通過納米技術可以優化電極材料的結構和性能,提高電池的充放電效率和循環壽命;3D打印技術則可以實現固態電池的定制化生產,優化電池的內部結構,提高電池的能量密度和整體性能。
此外,除了界面穩定性,低溫性能或快充能力也是固態電池商業化難點。所以我們仍需要從結構優化和材料創新兩方面著手來幫助解決相關難點。
時代周報:目前A股市場上,哪些上市公司在固態電池領域具備較強投資價值?對于普通投資者,是否建議關注固態電池相關ETF或長期持有相關個股?
郭彥辰:?我認為,目前A股市場中,有不少深度布局固態電池研發的電池廠商、固態電池相關的設備、材料廠商都是極具潛力的。對于普通投資者,建議謹慎關注固態電池相關ETF或長期持有相關個股。固態電池領域毫無疑問具有較大發展潛力,但目前仍面臨技術不成熟、成本高、產業化進度不確定等風險。相關ETF可作為一種分散投資的方式,幫助投資者參與固態電池行業的發展,但由于目前固態電池相關標的在ETF中的權重可能較小,且行業發展初期波動較大,難以獲得穩定收益。
對于長期持有相關個股,投資者需要深入研究企業的技術實力、市場競爭力、財務狀況等因素,選擇具有核心競爭力和良好發展前景的企業,并且要有長期投資的耐心和承受股價波動的能力。
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