2024年中国固态电池产业趋势报告二零二四年一月Page1目录01固态电池产业进展02固态电池产业障碍CONTENTS03固态电池产业预测Page2电解液含量比例越来越低，固态电池电解质主流技术路线尚未清晰➢按照电池中液态电解质的含量差异，锂电池可分为液➢根据电解质，分为聚合物，氧化物，硫化物。根据目前研究态、半固态、全固态三类。进展，尚未明显迹象表明，那类电解质技术路线将成为主流。锂电池液体含量能量密度工作温度电解质类型正极负极代表公司氧化物液态锂电池250-300Wh/Kg55℃硫化物三元卫蓝新能源，清陶能源，赣锋三元锂电，辉能科技，太蓝新能源，（液体含量：25wt%）欣视界，创鲁先进，万向123，LG新能源，SKOn，半固态锂电池350Wh/Kg80-150℃硅基负极QuantumScape锂金属（液体含量：1wt%-15wt%）恩力动力，合壹新能，高能时代，马车动力，三星SDI，松下，日立造船，SolidPower，CATL、武汉睿意全固态锂电池400Wh/Kg-大于150℃聚合物三元硅基负极卫蓝新能源，清陶能源，赣锋（液体含量：0wt%-1wt%）500WHkg锂电，太蓝新能源，LG新能源，SKOn，SES、武汉睿意Page3国内外固态电池企业技术路线及研发进展国内：初创公司以卫蓝新能源、清陶能源，恩能动力日本侧重于选硫化物；韩国氧化物与硫化物并行发为代表，传统锂电巨头以宁德时代、赣锋锂业、孚能展；美国则全面推动各类路线的发展。科技为代表均加快固态电池研发进度。企业产品技术路线单体能量密度国家企业产品技术路线单体能量密度（Wh/kg）（Wh/kg）宁德时代凝聚态电池—三星SDI全固态电池硫化物聚合物固态锂金属电池聚合物500氧化物、硫化物900Wh/L亿纬锂能硫化物300韩国SK全固态电池聚合物、硫化物—硫化物固态电池氧化物、硫化物—蜂巢能源半固态软包电池卤化物500LG新能源全固态电池硫化物650Wh/L全固态薄膜软包电池聚合物350氧化物390国轩高科硫化物230SolidPower全固态电池聚合物372中创新航方形半固态硫化物350-400硫化物350孚能科技硫系全固态原型电芯360美国QuantumScape全固态电池硫化物—台湾辉能—450—半固态电池—330FactorialEnergy全固态电池清陶能源半固态电池氧化物270Page4半固态电池氧化物、聚合物368松下全固态电池卫蓝新能源半固态电池氧化物、卤化物、聚合物400-500太蓝新能源第一代半固态电池氧化物、聚合物360日本恩力动力第二代半固态电池氧化物350领新新能源半固态电池硫化物300日产全固态电池马车动力半固态电池聚合物180-380赣锋锂业全固态电池硫化物250聚合物半固态电池氧化物400全固态电池半固态电池数据来源：动力电池应用分会研究中心、电池中国网固态电池正负极材料发展方向基本确定➢正极：短期内将沿用传统锂电池正极材料，理论比容量（mAh/g）富锂锰基材料高镍层状材料磷酸铁锂长期看为了追求更高的能量密度以及工作电压平台（V）电位，高镍层状氧化物、富锂锰基将是发成本300280170展方向。安全性2-4.82.4-4.22-3.6较低较高较高低较低高➢负极：中短期由石墨材料向硅基材料发展，理论比容量（mAh·g-1）金属锂负极硅基材料负极石墨负极长期转向锂金属。由于锂金属负极的安全电压平台（V）性问题仍没有解决，目前的发展趋势以硅成本38604200372基材料为主。安全性-3.04＜0.40.01-0.2较低较高一般低低高数据来源：动力电池应用分会研究中心、电池中国网Page5政策推动下固态电池技术持续提升，吸引车企入局各国顶层规划推动固态固态电池性能优势显著车企布局固态电池车型中美日韩等国家均将固态电池作为•高能量密度。液态锂电池能量密•丰田、日产、大众、宝马、上汽、重点的研发方向，并提出加速产业化的目标。度300Wh/Kg以内，半固态广汽、东风、蔚来等车企均提出300~400Wh/Kg左右，全固态则量产固态电池车型的计划。《新能源汽车产业发展可达500Wh/Kg。丰田岚图智己蔚来固态车型规划(2021—2035年)》•工作温度范围广。Page6《NationalBlueprintforLithiumBatteriesQuantumScape固态电池-40~-2021-2030》80℃能够正常运作。《蓄电池产业战略》•高安全性。固液共存电池，如北《K-Battery京卫蓝、江苏清陶、赣锋锂业、DevelopmentStrategy》台湾辉能的固态电池电解液含量10%-11%，大幅降低安全风险。固态电池企业受到资本青睐，红衫，中金等知名基金纷纷入局企业名称轮次投资机构金额（元）企业名称轮次投资机构金额（元）天使轮荷塘创投，武岳峰资本等数千万元A轮峰瑞资本数百万元A轮B轮峰瑞资本千万元三峡资本，天齐锂业，陆石C轮A+投资数亿元人民币D轮清控银杏，首业资本，渝商投资数千万元E轮未披露B轮武岳峰资本，光跃投资，允峰瑞资本，中银投资，北汽产业未披露泰资本等E+轮投资C轮华为，小米ID集G资团本，等蔚来资本，5亿峰瑞资本，昆山国科创投，北汽股权融资产业投资D轮宁波吉利蓝色计划企业管理未披露尚颀资本，恒旭资本，上汽投资，5~10亿元Pre-A轮合伙企业（有限合伙），小昆山国科创投，淮上英才创投A轮未披露A+轮米集团等15亿E+轮广汽资本亿元未披露A++轮淄博景能科技有限公司，国未披露F轮峰瑞资本，上海科创基金，科森5~10亿元Pre-B轮汽智联，中科创星未披露科技，新鼎资本等G+轮27亿中国诚通，中信建投证券，A轮上海汽车集团股份有限公司超亿元光跃投资，合创资本等A+轮势能资本，博润资本等战略融资宁波继联基金，君联资本股权融资红杉中国，广汽资本等两江资本中金资本，欣旺达等橡果资本，海岚投资等碧桂园创投超两千万美元中金资本，招商局创投等数亿超5000万未披露正奇控股，中金资本等数亿Page7行业处于发展早期，25%属于产业战略协同融资➢根据不完全的统计数据显示，固态电池相关的企业融资事➢融资轮次的数据显示，目前多数企业处于早期的融件逐年提升。目前这一类的企业多数处于产品研发或者中资阶段，进入C轮及之后的轮次公司数量较少，显示试的状态，但依然能在资本市场上收获越来越多的关注，该行业依然处于早期的发展阶段，尚无清晰得市场这在一定程度上意味着行业看好该技术在未来的发展。格局。2019-2023年固态电池企业发生融资数量近5年企业处于的融资轮次占比（%）（笔）19%253%3%202225%5%12%6%181510109%12%520213A轮B轮C轮D轮E轮F轮3202020222023G轮Pre-A轮Pre-B轮股权融资天使轮战略融资02019Page82024或是固态电池量产加速年，中国汽车自主品牌率先装车主要电池企业固态电池量产年份主要车企汽车装载固态电池年份20302028202920272028202720272026202720262026202520252024202520242025202420252023202420242024Page9目录01固态电池产业进展02固态电池产业障碍CONTENTS03固态电池产业预测Page10固态电池成本过高，循环寿命尚未达标制约商业化推广固态电池的产业化瓶颈在于性能方面尚未能达到应用的标准，与液态电池相比，其倍率性能以及循环寿命都相对较差。其主要原因：➢界面处，机械稳定性较差（硅基负极的膨胀问题，以及锂枝晶现象）；➢界面处，电化学稳定性差（固-固接触,接触面积小导致的高电阻）；➢成本高，固态电池总成本普遍比液态电池高3~7倍。电解质界面接触处电阻循环寿命总成本倍率性能液态/低高（3000-4000次）低（0.3-0.4元/wh)2C-6C半固态氧化物/聚合物中等偏低（700-1000次）偏高（1.1-1.4元/wh）1-1.2C全固态硫化物高低（300-500次）高（2元/wh以上）-大规模商业化条件尚不完备Sources:案头研究，大东时代智库（TD）调研Page11初创公司选择更易量产的氧化物/聚合物电解质作为切入口➢硫化物电解质拥有较低的界面电阻，较好的物理性能；但同时，在产业化的角度上考虑，1）由于其容易产生有毒物质，且对水分要求很高，因此对生产工艺的要求较高，2）至少40%产线设备与液态电池不适配，因此，其早期的设备投入成本高，难以大规模推广应用。➢氧化物、聚合物电解质的离子导率小，内阻大；界面接触差，但易于规模化制备。➢基于以上特性，初创型公司一般选择氧化物与聚合物电解质，而传统大型公司选择硫化物或多种路线布局。类型室温离子导率优点缺点研究方向氧化物（S/cm）聚合物高化学与电化学稳定性界面接触差替换元素或掺杂同种异硫化物10^-5～10^-3机械性能好价元素来提升电导率电化学窗口宽离子导电率低10^-5左右氧化电压低（<4V)将PEO与其他材料共混对金属锂电极稳定性好共聚或交联，形成有机10^-4～10^-2剪切模量低化学与电化学稳定性一般-无机杂化体系，提升对水分敏感性能灵活性好易大规模制备薄膜与电极相容性差提高电解质稳定性，降离子导率高低生产成本，元素掺杂有较好的机械强度和柔性发挥各元素协同作用低界面电阻Page12固态电池产业化需克服界面和正负极颗粒膨胀的技术挑战固固界面问题正负极颗粒体积膨胀由于固态电池的电解质和电极都是固体，因此，其应用的在循环过程中，正负极颗粒会发生显著的体积膨胀收所面临的主要挑战是界面物理接触差、界面反应产生不利缩，在这一过程中，固态电解质与电极的固固界面接离子传输的界面层，导致界面巨大的离子传输阻抗以及部触可能会变差。此外如果负极采取锂金属负极，则需分材料体系中的界面空间电荷层存在影响离子输运。解决枝晶，粉化问题。Page13固态电池技术难题主要解决路径正负极颗粒体积膨胀解决路径固固界面问题解决路径硅基负极膨胀解决方法1加入改善层-采用蒸镀金属界面层，或者涂覆石墨、1负极预锂化-电池工作前向电池内部补充锂离子提磷酸等界面改善层，以此改进金属锂负极与电解质高首充效率与循环寿命。表面的润湿性，降低界面阻抗。2使用硅基复合材料-使用纳米化加碳包覆，以及加2加压-直接施加足够大的压力即可让金属锂与电解入碳纳米管、石墨烯等新型导电剂材料质界面接触良好。锂枝晶解决方法原位固态化-在电芯制造过程中引入可以发生聚合1使用人工SEI膜抑制枝晶生长32使用石墨烯基锂负极3锂负极中间层设计反应的液体，先通过注液保持液体与电极材料之间良好的物理接触，再通过化学或者电化学反应，将Page14液体部分或者全部转化为固态。4在固态电解质表面引入吸附分子或者化学修饰键来调节界面的化学性质和电荷状态。固态电池企业普遍处于中试阶段，综合成本偏高➢固态电池产业化初期，多数企业处于中试阶段，产线自动化程度不高，加之需采用定制化设备，；材料则采用相对成熟的正负极、电解液等材料。因此，现阶段固态电池成本集中于制造端。➢固态电池随着规模化，成本结构将与液态电池趋同，主要由材料构成。➢从成本下降趋势看，综合研发，制造损耗，过程控制等因素，固态电池将从目前2.4元/Wh下降至2030年0.8元/Wh，与液态电池仍然存在较大的成本差异。2023固态电池成本结构（2.4元/wh)2025固态电池成本结构(1.5元/wh）2030固态电池成本结构（0.8元/wh）8.6%制造与人工成本10.1%29.5%制造与人工成本5%5%制造与人工成本3.6%正极材料5.2%正极材料10%正极材料9.4%负极材料负极材料负极材料固态电解质24.0%固态电解质30%50%固态电解质11.5%电解液电解液其他材料其他材料其他材料65.5%30.0%Page15固态电池降本空间大，但2030年仍难与液态电池成本接近设备投入下降+规•工序更少-无电解液可以去成本预测（Wh/元）模化生产掉干燥工序，以及注液工3序等2.5•固定资产的投入可随着规量产后，规模化生产带来的成本模化的生产摊薄极速下降2工艺成熟度提高•目前良率偏低（60%-1.580%），随着工艺成熟的1提升，良率提升空间较大。0.5材料成本下降•相关电解质的大规模投产，0无隔膜的设计，有利于最20232024202520262027202820292030终的bom成本下降。固态电池成本液态电池成本自动化程度提升•当前由于工艺不成熟，部产业化后期，固态电池设备投入上会更少（全固态工序更少）。同时材料上可以不使用隔膜，使用更少的电解液，且单位能量密Sources:①中报告分工段需人工完成，改进度更高，均摊到单位成本会更低，预计2028年将实现1元/Wh。空间多、Page16固态电池材料体系选择与优化，是固态电池突破的关键正负极材料体系决定高能量密度固态电池的高能量密度本质上是由于全固态电池不使用电解液可搭配锂金属负极，因此能获得更高的克容量，从而带来更高的能量密度。决定低循环次数当前固态电池的低循环寿命，其主要原因是受限于目前搭配固态电池的硅基负极容易发生体积膨胀。电解质共同决定低倍率性能当前固态电池的低倍率性能主要原因是受限于正负极材料体系固态电解质以及硅基负极的导电性较差。电解液/电解质决定安全性电解质的不可燃特性使固态电池更安全本质上，对固态电池性能的讨论不能局限于电解质本身，其搭配的正负极材料体系也是影响性能的关键，相关材料体系下的性能达标，固态电池的大规模商业化才能实现Page17目录01固态电池产业进展02固态电池产业障碍CONTENTS03固态电池产业预测Page182025是固态电池量产时间点，2030年或迎来快速增长循环次数半固态三元硅基三元全固态300-320Wh/kg循环次数锂金属2500次以上300-320Wh/kg循环次数2500次300-320Wh/kg循环次数2000次以上350-360Wh/kg循环次数2000次以上300-320Wh/kg循环次数1800-2000次350-360Wh/kg循环次数1300-1800次三元硅基350-360Wh/kg循环次数1000-1500次450-500Wh/kg循环次数800次以上350-360Wh/kg循环次数700次450-500Wh/kg循环次数700次三元锂金属450-500Wh/kg循环次数600次450-500Wh/kg循环次数300-500次固态电池量半固态电池快速产时间点增长时间点20232024202520262027202820292030Page19预计固态电池将特殊的消费电子产品得到应用，动力尚难批量消费电子端固态电池在消费领域渗透率预计2%1.5%•相较于其他方面的应用端，半/全固态电池会最先在消费电子/无人飞机等领域推广与应用，主要原因在于固态电1%池的高能量密度优势能带来更长的待机时间，同时，相对于动力电池与储能电池，消费电子更换电池的成本更低，从而对循环寿命的敏感度更低，因而最先得到推广。1%1%动力电池端1%0.9%•在动力端上，最先得到先得到推广的半固态电池。其安全性，与能量密度的提升的特性是主要的吸引点。大东1%0.6%时代智库（TD）认为，全固态电池则预计需在2030年后，才能开始在动力端有所作为。0%0.4%0%0.0%0.1%0.2%2027202820292030202420252026储能电池端Page20消费电池0%•储能电池对循环寿命的要求较高，但在能量密度上的要求则相对其他需求端低，因此大东时代智库（TD）认为固态电池在储能领域的需求不大。Sources:案头研究，大东时代智库（TD）调研全固态电池的市场开拓漫长，2030年市场规模实现70亿元➢大东时代智库（TD）认为，全固态的市场开发应用在2030年前难以在二次电池市场成为主流，但在对能量密度要求高的无人机等特定市场，全固态将会有一定市场比例，其他市场难以渗透。➢但全固态电池依然具有深入研究开发的价值，待材料体系实现突破，将给行业带来颠覆影响。中国全固态电池出货量预测（单位：80中国全固态电池市场空间预测70.0470（单位：亿元）2030Gwh）3.4860Page2120303.5503403050.02.52021.941035.01.020281.50.160.340.741.196.512.023.0202920252026202720280202520262027120240.520290.0002024Sources:大东时代智库（TD）调研版权&免责声明◼本报告由大东时代智库（TD）发布，版权归属大东时代信息咨询有限公司，大东时代智库（TD）对此报告拥有唯一著作权和解释权。未经过大东时代智库（TD）的书面许可，任何组织和个人不得以任何形式复制、传播相关内容。任何未经授权使用本报告的相关商业行为，大东时代智库（TD）将依据《中华人民共和国著作权法》和其他法律法规以及有关国际公约的规定追求其法律责任。◼本报告所涉及的观点或信息仅供参考，不构成任何证券或基金投资建议。本报告中相关数据及观点为大东时代智库（TD）采用案头研究、访谈及其他研究方法获得，由于调研方法、样本量的限制，该数据与市场实际情况或存在一定偏差。在任何情况下，报告中的数据、信息及观点均不构成对任何单位或个人的投资建议。22Page22TD与时代卓越者同行大东时代智库（TD）在全球经济结构调整的大背景下，紧紧扣住能源和数字经济主线，着重研究产业发展初期、中期、成熟期、衰退期看不同阶段的不同特征；并以此为索引，深入分析企业的产业链、资金链、信息链、帮助企业确立战略方向，优化企业状态，及时掌握市场动态。以专业的服务，帮助企业不断增强核心竞争力。大东时代智库（TD）的首要方法是通过面对面访谈的方式，从产业专家里面获取一线的信息；其次通过行业上下游、竞争对手交叉的行业大数据，以科学的分析方法不断精确产业数据，寻找产业规律，建立产业预测模型；在深入研究，精确数据，科学预测的基础上，协助企业家做出正确的抉择。大东时代智库（TD）始终在新能源、新材料、数字经济等科技产业一线，把握产业发展最新动向，研究成果会随着产业发展、技术革新、竞争格局变化、政策法规颁布、市场调研深入，保持不断更新与优化。大东时代智库（TD）秉承“挖掘产业潜力，助力科学决策“的使命，通过市场调研，战略咨询等服务方式，真正帮助企业家利用有限资源，不断壮大发展企业。联系我们ContactUs大东时代智库工业数智时代Page23公众号公众号+8618957160600luohuanta@dadongtimes.comwww.dadongtimes.com