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固態(tài)電池作為有望提高電池本征安全性和能量密度的下一代技術(shù)，已被美國(guó)、歐盟、中國(guó)及日韓主要國(guó)家列入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略范疇，并將成為支撐各國(guó)二次電池能量密度到2030年后突破500Wh/kg目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。
Source:TrendForce集邦咨詢
盡管前十年已有QuantumScape、Solid Power、SES、Factorial Energy等創(chuàng)業(yè)企業(yè)致力于固態(tài)電池的商業(yè)化，但由于工藝和制造成本等因素，固態(tài)電池的商業(yè)化充滿挑戰(zhàn)，至今還未達(dá)到規(guī)?；慨a(chǎn)，當(dāng)前仍面臨包括成本高、工藝復(fù)雜、缺乏成熟的供應(yīng)鏈支持等挑戰(zhàn)。
但前十年的基礎(chǔ)研究和原型電芯開發(fā)的實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)已完成對(duì)固態(tài)電池技術(shù)可行性的探索和判斷，本十年內(nèi)將成為固態(tài)電池產(chǎn)品商業(yè)落地的關(guān)鍵期。此階段在產(chǎn)業(yè)資本和社會(huì)資本的助推下，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)以及產(chǎn)、學(xué)、研之間的協(xié)同合作變得活躍，多數(shù)成熟的電池制造商和初創(chuàng)企業(yè)都制定了固態(tài)電池商業(yè)化路線圖。目前豐田、日產(chǎn)、三星SDI等全球領(lǐng)先制造商的全固態(tài)電池已進(jìn)入試制階段，TrendForce集邦咨詢預(yù)計(jì)，隨著全球各廠商量產(chǎn)競(jìng)速，全固態(tài)電池有望在2027年前達(dá)到GWh級(jí)量產(chǎn)。
Source:TrendForce集邦咨詢
目前半固態(tài)電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)GWh級(jí)小規(guī)模應(yīng)用，電芯能量密度300-360 Wh/kg，但電芯價(jià)格仍高于1元RMB/Wh。全固態(tài)電池正處于從樣件電芯向工程化轉(zhuǎn)化的階段，量產(chǎn)初期（2027-2028年）預(yù)計(jì)成本較高，電芯價(jià)格將落在1-3元RMB/Wh，EV市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)?！?GWh。2030年后當(dāng)全固態(tài)電池形成一定規(guī)模時(shí)（≥10GWh），預(yù)計(jì)電芯價(jià)格將降至1元RMB/Wh左右，到2035年經(jīng)過(guò)市場(chǎng)大規(guī)模的快速推廣后，TrendForce集邦咨詢預(yù)計(jì)全固態(tài)電芯價(jià)格有望降至0.6-0.7元RMB/Wh。
Source:TrendForce集邦咨詢
- 01 -半固態(tài)進(jìn)入量產(chǎn)，遠(yuǎn)期成本將低于0.4元RMB/Wh
半固態(tài)電池目前已擴(kuò)大到GWh級(jí)別量產(chǎn)，但量產(chǎn)初期綜合成本偏高，主要在于量產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)不足，尤其是電解液的原位固化工藝環(huán)節(jié)難以有效控制固化的均勻性，導(dǎo)致生產(chǎn)良品率較低（行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)良品率僅50%-80%），另一方面與半固態(tài)電池生產(chǎn)規(guī)模小，尚未形成規(guī)模效應(yīng)有關(guān)。
目前半固態(tài)電池出貨規(guī)模正在擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2025年將超過(guò)10GWh。隨著技術(shù)成熟度的提升，中期（2030年）當(dāng)半固態(tài)電池制造良率高于90%，同時(shí)隨著制造規(guī)模的擴(kuò)大，預(yù)計(jì)電芯綜合成本將降至0.6元RMB/Wh以下，遠(yuǎn)期（2035年）成本有望低于0.4元RMB/Wh。
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- 02 -聚合物：相對(duì)成熟且有成本優(yōu)勢(shì)，但性能需提升
聚合物固態(tài)電池制造工藝發(fā)展較早，相對(duì)成熟，和現(xiàn)有的鋰電池制造工藝較為接近，其生產(chǎn)制造具有較大成本優(yōu)勢(shì)，尤其以PEO基聚合物最為常見，以PEO基聚合物鋰金屬固態(tài)電池為例，其電芯總成本（不含稅）約0.5元RMB/Wh，與液態(tài)電池相當(dāng)，法國(guó)Blue Solutions已在前十年（2011-2020年）將此路線固態(tài)電池在歐洲地區(qū)推向商業(yè)化應(yīng)用。
但此類固態(tài)電池存在固態(tài)電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率低、電壓窗口窄的缺點(diǎn)，較難適配高電壓型正極材料（如NMC、LCO、尖晶石鎳錳酸鋰等），不利于高比能電芯的設(shè)計(jì)。其次是PEO基聚合物電解質(zhì)需要在50 ~ 80 ℃溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，限制了其大規(guī)模商業(yè)化推廣，因此還需設(shè)計(jì)電化學(xué)窗口更寬、離子電導(dǎo)率更高的聚合物電解質(zhì)復(fù)合材料，以提升電池性能。
- 03 -硫化物：性能潛力大，但成本高，降本空間大
硫化物電解質(zhì)是離子電導(dǎo)率最接近且有望超越液態(tài)電解質(zhì)的一類固態(tài)電解質(zhì)，加上硫化物材料質(zhì)地柔軟，易于機(jī)械加工，制備電極時(shí)能與活性材料保持良好的固固接觸，因此基于硫化物路線的固態(tài)電池性能潛力大，被豐田、日產(chǎn)、三星SDI、LGES、SK On等日韓企業(yè)以及中國(guó)的CATL、比亞迪、國(guó)軒高科等多家企業(yè)選擇。
但硫化物電解質(zhì)面臨材料成本偏高等劣勢(shì)，目前硫化物固態(tài)電解質(zhì)及其前驅(qū)體硫化鋰材料尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量制備，且硫化物電解質(zhì)空氣穩(wěn)定性差、對(duì)水分非常敏感，因此對(duì)電池制造的環(huán)境要求較高，最終導(dǎo)致硫化物基固態(tài)電池成本高，預(yù)估硫化物基固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化初期電芯BOM成本在1-2元RMB/Wh，當(dāng)硫化物電解質(zhì)規(guī)模量產(chǎn)后，中期（2030年）電芯BOM成本預(yù)計(jì)在1元RMB/Wh以內(nèi)，遠(yuǎn)期（2035年）當(dāng)固態(tài)電解質(zhì)成本降至30萬(wàn)元RMB/噸以內(nèi)時(shí)，電芯BOM成本有望降至0.4元RMB/Wh以下。
Source:TrendForce集邦咨詢
- 04 -氧化物：成本居中，穩(wěn)定性好，但固固接觸挑戰(zhàn)大
整體上，氧化物固態(tài)電解質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性好、電化學(xué)窗口寬，可適配高容量的正負(fù)極材料，但固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極活性材料的固固界面接觸差，導(dǎo)致電池的內(nèi)阻偏高，因此電池設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)在正/負(fù)極側(cè)添加電解液浸潤(rùn)，改善界面接觸。
成本方面，相比之下其綜合成本介于聚合物和硫化物基固態(tài)電池之間，但氧化物固態(tài)電解質(zhì)也存在加工難度大等缺點(diǎn)，尤其是超薄型氧化物固態(tài)電解質(zhì)隔膜（＜30μm），因此其隔膜厚度通常較厚，不利于電池能量密度的提升和單位瓦時(shí)成本的降低。其次，目前常用的幾種氧化物電解質(zhì)，如LLTO、LATP、LLZO等，雖然已有部分企業(yè)具備千噸級(jí)量產(chǎn)能力，但市場(chǎng)應(yīng)用層面該材料還未規(guī)?；帕浚牧蠈?shí)際售價(jià)接近其金屬總成本的10倍左右，未來(lái)還有較大降本空間。
Source:TrendForce集邦咨詢
總體而言，固態(tài)電池技術(shù)正謹(jǐn)慎且樂(lè)觀的前行，現(xiàn)階段固態(tài)電池在充放電倍率和循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能指標(biāo)上還未展現(xiàn)其真正的商業(yè)潛能，同時(shí)在成本方面還難與液態(tài)鋰電池競(jìng)爭(zhēng)。但在各國(guó)政策大力支持和資本的推動(dòng)下，對(duì)固態(tài)電池量產(chǎn)初期成本偏高而難以推廣應(yīng)用的擔(dān)心還為時(shí)過(guò)早，隨著2027-2028年全固態(tài)電池小規(guī)模裝車示范應(yīng)用，相關(guān)量產(chǎn)工藝技術(shù)將逐步打通，同時(shí)低空飛行（eVTOL/UAM）、軍工等對(duì)電池成本敏感度相對(duì)較低的領(lǐng)域?qū)⒊掷m(xù)提供固態(tài)電池市場(chǎng)需求，固態(tài)電池成本也將隨生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而顯著改善。
以上分析數(shù)據(jù)均出自TrendForce集邦咨詢最新報(bào)告《全球固態(tài)電池市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告（2025）》，以下是報(bào)告目錄。如有意購(gòu)買報(bào)告，請(qǐng)與我們聯(lián)系。
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