固态电池技术路径解析

一、会议背景与主题

主办方：中信期货有限公司华南分公司

主题：固态电池技术路线、制备工艺、产业现状及对锂资源需求的影响

核心议题：

固态电池的技术优势（能量密度、安全性、寿命）及商业化进程。

对比液态电池与半固态/全固态电池的性能差异。

技术路线（硫化物、氧化物、聚合物等电解质）及材料创新（正负极、电解质）。

产业进展与量产时间表（2025-2030年）。

对锂、镍等资源需求的影响。

二、固态电池的核心优势

能量密度

液态电池：磷酸铁锂（180 Wh/kg）、三元（250 Wh/kg）已接近理论极限。

半固态电池：350-400 Wh/kg（初步量产）。

全固态电池：实验室突破500 Wh/kg，未来有望达800-1000 Wh/kg。

安全性

固态电解质不可燃，从根本上解决液态电解液漏液、热失控问题。

抑制锂枝晶生长，避免短路风险。

寿命

理论循环寿命达5000次（约20年），远超液态电池（通常1000-2000次）。

三、技术路线与材料创新

电解质路线

硫化物：主流选择，室温离子电导率高（接近液态电解质），适配高压正极（如高镍）和金属锂负极。

材料：硫化锂（Li?S）为核心，成本从500万元/吨降至300万元/吨，未来或降至30-50万元/吨。

制备工艺：硫化氢中和法（高纯度）、碳热还原法（低成本，需解决碳杂质）。

卤化物/氧化物/聚合物：各有优劣，卤化物潜力大但稳定性待提升。

正极材料

短期：高镍三元（与现有液态电池接近）。

长期：富锂锰基（高比容量、低成本），需解决库仑效率低等问题。

负极材料

硅碳负极：理论比容量4200 mAh/g，但体积膨胀问题需通过纳米硅+碳复合缓解。

金属锂负极：理想选择（3860 mAh/g），需抑制枝晶生长（表面镀膜技术）。

四、产业化进展与量产规划

国内企业

宁德时代：2027年全固态电池小规模量产。

国轩高科：2024年发布360 Wh/kg全固态电池，计划2025年装车。

孚能科技：2024年底交付60Ah硫化物全固态电池样品。

清陶能源：2026年量产半固态，2027年全固态装车。

海外企业

丰田计划2026年量产硫化物全固态电池。

商业化节奏

2024-2026年：半固态电池主导（电解液含量<10%）。

2027年后：全固态电池逐步放量，应用于高端电动车、储能、人形机器人等。

五、对锂资源需求的影响

用量测算

半固态电池：约850吨碳酸锂当量/GWh。

全固态电池：约1500吨碳酸锂当量/GWh（较液态提升140%）。

2030年预测：若固态电池渗透率达500GWh，锂需求增量约60万吨（需结合渗透率与带电量增长）。

关键变量

技术路线选择（硫化物/氧化物）、负极材料（金属锂用量）、产能爬坡速度。

六、问答环节重点

锂需求增长：2030年固态电池或贡献60万吨锂需求（需动态跟踪技术迭代）。

单车锂用量：全固态电池较液态提升140%-150%，半固态提升30%。

降本路径：硫化锂价格下降依赖规模化生产（目标30-50万元/吨）。

跟踪标的：国内关注宁德时代、国轩高科、孚能科技；海外关注丰田。

七、总结与展望

2024年为固态电池元年：从实验室走向初步量产，产业化进度可能超预期。

核心挑战：硫化物电解质规模化生产、金属锂负极稳定性、成本下降。

投资逻辑：短期关注半固态电池产业链（如高镍正极、硅碳负极），长期布局全固态技术领先企业。

风险提示：技术路线不确定性、量产进度不及预期、锂资源价格波动。