2024年中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)研究報(bào)告 -革新電池行業(yè)引領(lǐng)下一代能源存儲(chǔ)技術(shù)

資料來(lái)源：行行查研究中心資料來(lái)源：行行查研究中心資料來(lái)源：iFinD，公開資料整理，行行查研究中心www.hanghangcha.聚合物電解質(zhì)材料氧化物固態(tài)電池硫化物固態(tài)鋰離子電池正負(fù)極材料固態(tài)鋰金屬電池聚合物電解質(zhì)材料氧化物固態(tài)電池硫化物固態(tài)鋰離子電池正負(fù)極材料固態(tài)鋰金屬電池輕——能量密度高使用了全固態(tài)電解質(zhì)后，鋰離子電池的適用材料體系也會(huì)發(fā)生改變，負(fù)極使用金屬鋰，明顯減輕負(fù)極材料的用量，使得整個(gè)電池的能量密度有明顯提高。薄——體積小傳統(tǒng)鋰離子電池中，需要使用的隔膜和電解液占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量。而若用固態(tài)電解質(zhì)取代，正負(fù)極之間的距離可以縮短到甚至只有幾到十幾個(gè)微米。柔性化全固態(tài)電池在輕薄化后柔性程度也會(huì)有明顯的提高，通過使用適當(dāng)?shù)姆庋b材料制成的電池可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減。更安全傳統(tǒng)鋰電池在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致短路破壞；電解液為有機(jī)液體，在高溫下發(fā)生副反應(yīng)、氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒的傾向都會(huì)加劇。采用全固態(tài)電池技術(shù)，以上兩點(diǎn)問題就可以直接得到解決。）：8μm65μm20μm65μm12μm8μm20μm20μm65μm12μm20世紀(jì)70年代20世紀(jì)90年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代以來(lái)20世紀(jì)70年代20世紀(jì)90年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代以來(lái)負(fù)極，制成首個(gè)鋰電池;?Sony公司發(fā)明商業(yè)化液態(tài)鋰離Tarascon）和法國(guó)教授多米尼Guyomard）組裝了第一個(gè)石明LiMn204作為有前景低成本和美國(guó)固體物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的負(fù)極Thackeray）和Goodenough發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)?多米尼克·居約馬和讓-馬利·塔拉斯孔提出了一種基于LiPF6的E?法國(guó)科學(xué)家米歇爾·阿曼德提出固態(tài)聚合物電解質(zhì)基固態(tài)電池概念；提出用于固態(tài)電池的新型酰亞胺基鹽、鉀遷移、鉀負(fù)極保護(hù)方法固態(tài)電池技資料來(lái)源：Solid-SolutionElectrodesandtheRocking-ChairConcepttoToday'sBatteries，行行查研究中心www.hanghangcha.資料來(lái)源：行行查研究中心www.hanghangcha.正極材料負(fù)極材料涂布機(jī)攪拌機(jī)注液機(jī)疊片機(jī)鋰礦正極材料負(fù)極材料涂布機(jī)攪拌機(jī)注液機(jī)疊片機(jī)鋰礦錳礦鈷礦鎳礦電池管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)輔助材料氧化物固態(tài)電池氧化物固態(tài)電池硫化物固態(tài)電池硫化物固態(tài)電池聚合物固態(tài)電池聚合物固態(tài)電池 新能源車新能源車消費(fèi)電子消費(fèi)電子儲(chǔ)能儲(chǔ)能飛行器飛行器電動(dòng)工具電動(dòng)工具其他其他228差中中差中好好差中中好中差差好差2.4好差中好好中差好差差差差資料來(lái)源：GGII，《固態(tài)電池研究及產(chǎn)業(yè)化》張銳，中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)，云奇新材料，行行查研究中心熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性01電化學(xué)活性抑制鋰枝晶、提升電池能量03輕薄化02粘合劑粘合劑粘合劑鋁塑膜鋁塑膜資料來(lái)源：恩捷股份公司公告，《揭示鋰離子電池石墨陽(yáng)極電解質(zhì)在提高鋰離子電池石墨陽(yáng)極性能中的作用》，行行查研究中心資料來(lái)源：新能源創(chuàng)新材料，公開資料整理，行行查研究中心www.hanghangcha.由高分子量的聚合物和鋰鹽組成的體系。目前商業(yè)領(lǐng)域主要適配的材料體系為PEO（聚環(huán)氧乙烷）。在電場(chǎng)作用下，PEO鏈段中的氧原子和鋰離子可以連續(xù)的進(jìn)行配位和解離過程，實(shí)現(xiàn)鋰離子的遷移，同時(shí)PEO對(duì)鋰鹽有較高室溫下PEO易結(jié)晶，導(dǎo)致其室溫離子電導(dǎo)率僅10-6-10-8S/cm（一般實(shí)用除可用在薄膜電池中的鋰磷氧當(dāng)前商用化主要聚焦在晶態(tài)電解質(zhì)材料的研究，主流的晶態(tài)電解質(zhì)材料體系有：石榴石電化學(xué)窗口寬、化學(xué)穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度存在燒結(jié)溫度較高和機(jī)械加工容易脆按結(jié)晶形態(tài)分為晶態(tài)、玻璃態(tài)及玻璃陶瓷電解質(zhì)。晶態(tài)固體Thio-LISICON體系室溫離子電導(dǎo)率最高達(dá)高電壓正極都具良好的兼容性。玻璃態(tài)及玻璃陶瓷電解質(zhì)以Li2S-P2S5體系為主要代表，組成變化范圍寬，離子電導(dǎo)率可達(dá)硫化物遇空氣會(huì)迅速水解生成H2S氣化，硫化物電解質(zhì)在高電壓下更易氧類鹵化物，前兩類的離子電導(dǎo)相較于氧化物及硫化物，一價(jià)鹵素陰離子更大，極大提高電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率。同時(shí)，鹵化物一般具有較高的氧化還原電位，與高壓正極材料具有更好的兼容性，鹵化物電解質(zhì)在不同溫度下易發(fā)生相轉(zhuǎn)變從而影響電導(dǎo)率，并且在空氣中過渡金屬與鋰金屬反應(yīng)導(dǎo)致鋰負(fù)極兼無(wú)機(jī)固態(tài)-氧化物優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械和熱穩(wěn)定性好;缺點(diǎn)：離子電導(dǎo)率低、界面問題嚴(yán)重。無(wú)機(jī)固態(tài)-硫化物優(yōu)點(diǎn)：離子電導(dǎo)率高，高柔韌性;缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差、成本高，電化學(xué)窗口窄。無(wú)機(jī)固態(tài)-鹵化物優(yōu)點(diǎn)：高柔韌性，容易加工，氧化電位較高;缺點(diǎn)：還原電位不夠低、材料成本高。聚合物電解質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：高柔韌性，容易加工，良好的界面接觸；缺點(diǎn)：離子電導(dǎo)率低（需要高溫）、電化學(xué)窗口窄、高壓下會(huì)被氧化。界面兼容性界面兼容性 ——Polycarbonate——PEO 非晶態(tài)硫化物電解質(zhì)硫化物電解質(zhì)資料來(lái)源：《全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望》，高工鋰電，行行查研究中心www.hanghangcha.比比循環(huán)壽命：3,000-45,000?應(yīng)用范圍廣，可適用于小型及?技術(shù)相對(duì)成熟，產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)?當(dāng)前制備成本高且生產(chǎn)效率低，仍主要處于?能量密度已經(jīng)接近理論極限，低溫環(huán)境下電池性能無(wú)法發(fā)揮，?安全性低，含有電解液，溫度傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池全固態(tài)鋰電池硫化物/鎳錳酸鋰/液態(tài)電解質(zhì)液態(tài)電解質(zhì)混合固液電解質(zhì)全固態(tài)電解質(zhì)石墨負(fù)極預(yù)鋰化負(fù)極富鋰負(fù)極金屬鋰負(fù)極石墨負(fù)極硅碳負(fù)極硅碳負(fù)極鋰金屬電極三元材料、磷酸鐵鋰、高鎳三元高鎳三元資料來(lái)源：《全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望》，中粉固態(tài)電池，中國(guó)科學(xué)院物理研究所，F(xiàn)orceInstitute，《Solid-StateBatteryRoadmap2035+》，行行查研究中心資料來(lái)源：中國(guó)粉體網(wǎng)，《全固態(tài)鋰離子和鋰金屬電池》，行行查研究中心www.hanghangcha./質(zhì)/質(zhì)固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合負(fù)極 合布 合布 切割一 鋰正極 一資料來(lái)源：搜狐網(wǎng)，高端碳材料，知乎，恩捷股份，行行查研究中心www.hanghangcha.型前段工藝流程 -涂布-裝熨燙/后段工藝流程 型前段工藝流程 -涂布-裝熨燙/后段工藝流程 卷繞工藝流程疊片工藝流程注液段工藝流程裝料溶劑混合涂覆與干燥壓延2170060-120m/min卷繞25ppm300ppm鋁殼541489160-120m/min卷繞6ppm12ppm軟包5501010960-120m/min疊片6ppm15ppm前道后道前道后道激光模切/極耳成型/模切機(jī)激光模切分切輥激光模切/極耳成型/模切機(jī)激光模切分切輥壓涂布模切合漿系統(tǒng)合漿系統(tǒng)真空攪拌機(jī)涂布機(jī)輥壓機(jī)分條機(jī)疊片制片卷繞卷繞注液封口入殼疊片制片卷繞卷繞注液封口入殼注液封裝入入殼注注液清洗清洗化成分容化成分容檢測(cè)出庫(kù)檢測(cè)出庫(kù)資料來(lái)源：L.A.Román-Ramiez，《面對(duì)應(yīng)用的固態(tài)電池研究》李泓，贏合科技，行行查研究中心低高?????×××??××Si/c?????×軟包形態(tài)能量密度高能夠更好的發(fā)揮固態(tài)電池材料的優(yōu)勢(shì)。固態(tài)電池安全性高、不易脹氣，能夠較好解決軟包電池的潛在安全隱患。固態(tài)電池材料整體相對(duì)缺乏彈性，采用軟包封裝形態(tài)能夠在入殼時(shí)更好地保護(hù)其結(jié)構(gòu)。資料來(lái)源：高端碳材料，舍得低碳頻道，《固態(tài)電池2035+：面向更好的電池》，QuantumScape，贛鋒鋰業(yè)官網(wǎng)，天奈科技官網(wǎng)，行行查研究中心分段疊片工藝負(fù)極固體電解質(zhì)正極集流體固體電解質(zhì)正極集流體正極集流體一體化疊片工藝"成組""成組"過程,通過串聯(lián)式的致密堆積可以大大提升空間利用率,實(shí)現(xiàn)更低的內(nèi)阻、更高的能量密度化,生產(chǎn)工藝極致簡(jiǎn)化,量產(chǎn)提效空間、降本空間都潛力巨大。單體電芯電池模組K資料來(lái)源：《全固態(tài)電池生產(chǎn)工藝分析》，《全固態(tài)鋰離子和鋰金屬電池:為大規(guī)模生產(chǎn)鋪平道路》，行行查研究中心美國(guó)宇航局SABERS固態(tài)電池美國(guó)宇航局SABERS固態(tài)電池基于HyperS固態(tài)電池、HyperA2高壓風(fēng)冷和HyperL2液冷系統(tǒng)的山東儲(chǔ)能示范電站。資料來(lái)源：環(huán)球零碳，美國(guó)宇航局官網(wǎng)，寧德時(shí)代官網(wǎng)，公開資料整理，海博思創(chuàng)官網(wǎng)，衛(wèi)藍(lán)新能源官網(wǎng)，行行查研究中心資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，公開資料整理，行行查研究中心www.hanghangcha.蔚來(lái)360Wh/蔚來(lái)360Wh/kg鋰電池電芯動(dòng)電解質(zhì)、超高鎳三元正極材料，能量密度為ET7等三款車型成為蔚來(lái)首批續(xù)航破1000km的智己L6首搭超快充固態(tài)電池寶馬固態(tài)電池智己L6首搭超快充固態(tài)電池寶馬固態(tài)電池相較于傳統(tǒng)鋰離子電池節(jié)省15%-35%的電池組嵐圖采用行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)裝車的半固態(tài)電池嵐圖采用行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)裝車的半固態(tài)電池嵐圖追光的580Km標(biāo)準(zhǔn)版、580Km旗艦版及730Km長(zhǎng)續(xù)航旗艦版三款車型，電池容量分別為82.11/82.11/108.73kWh，均采用寧德時(shí)代的三元鋰電，前兩款是半固態(tài)，730Km長(zhǎng)續(xù)航峰值充電功率可達(dá)230kW，充電10分鐘就可以智能手機(jī)固態(tài)電池的能量密度（可達(dá)傳統(tǒng)鋰電池的2-3倍）可顯著延智能手機(jī)固態(tài)電池的能量密度（可達(dá)傳統(tǒng)鋰電池的2-3倍）可顯著延助力手機(jī)進(jìn)一步輕量化或騰出空間用于其他功能（如更大攝像頭模組）?？纱┐髟O(shè)備），移動(dòng)電源固態(tài)電池的高能量密度和安全性使其成為移動(dòng)電源的三固電池量產(chǎn)半固態(tài)電池三固電池企業(yè)已經(jīng)完成3C消費(fèi)類電芯的量產(chǎn)及交付，其產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于充電寶、智能門鎖和穿戴類產(chǎn)品中，且具有“針刺不起火不爆炸”的安全特性。贛鋒鋰業(yè)的超級(jí)半固態(tài)“新鋒”電池贛鋒鋰業(yè)推出的超級(jí)半固態(tài)“新鋒”電池可以實(shí)現(xiàn)10萬(wàn)公里無(wú)衰減、3000+次循環(huán)壽命等性能提升，與中科院寧波材料所共建“固體電解質(zhì)材料工程中心”，積極探索固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)。紫建電子專注于提升固態(tài)電池的充放電速率紫建電子與太藍(lán)新能源合作，專注于半固態(tài)電池的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，并在重慶建成了國(guó)內(nèi)首條半固態(tài)電池生產(chǎn)線。資料來(lái)源：鋰電池百科，格瑞普電池，廣州高勝電子科技，行行查研究中心www.hanghangcha.··廣汽集團(tuán)的GOMate是一款集高科技、智能化于一身的專業(yè)級(jí)人形機(jī)器人。種模式間自由切換?！ご钶d廣汽自研的純視覺自動(dòng)駕駛算法和FIGSSLAM算法架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了從平面到空間智能的突破?？沙?,2001,0008004000凝聚態(tài)電池500Wh/kg半固態(tài)電池360Wh/kg半固態(tài)電池半固態(tài)電池半固態(tài)電池260-400Wh/kg二代果凍電池（方形半固態(tài)）300-350Wh/kg20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯350-400Wh/kg固液混合的半固態(tài)軟包電池330Wh/kg基于鹵化物電解質(zhì)的全固態(tài)500Wh/kg資料來(lái)源：衛(wèi)藍(lán)新能源官網(wǎng)，清陶能源官網(wǎng)，上海有色網(wǎng)，EVTank，動(dòng)力電池聯(lián)盟，公開資料整理，行行查研究中心www.hanghangcha.資料來(lái)源：EnergyTechnologies，行行查研究中心www.hanghangcha.60-65%正極固態(tài)電解質(zhì)（隔膜）固態(tài)電解質(zhì)（正極）鋁箔負(fù)極其他石墨負(fù)極（LIB）硅碳負(fù)極（LIB）石墨負(fù)極（SLIB）電池材料成本（$/KWh）80左右電池生產(chǎn)成本（$/KWh）25-3020左右20左右10-15電池總成本約120100左右100左右資料來(lái)源：鉅大鋰電，各政府官網(wǎng)，行行查研究中心www.hanghangcha.《鋰電池行業(yè)規(guī)范條件新增固態(tài)電池相關(guān)要求：固態(tài)單體電池能量密度《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》《科技支撐碳達(dá)峰碳中和《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》系電池的研究和工程化開發(fā)，2020年單體電池比能《中國(guó)制造2025》資料來(lái)源：公司公告，公司官網(wǎng)，行行查研究中心www.hanghangcha.為宇通開發(fā)客車動(dòng)力電池在德國(guó)設(shè)立全資子公司收購(gòu)邦普布局為宇通開發(fā)客車動(dòng)力電池在德國(guó)設(shè)立全資子公司收購(gòu)邦普布局略合作在法、美、加、日設(shè)立全資子公司在法、美、加、日設(shè)立全資子公司發(fā)布零碳戰(zhàn)略、凝聚態(tài)電池寧德工廠被評(píng)為燈塔工廠成立21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室設(shè)立國(guó)家工程發(fā)布零碳戰(zhàn)略、凝聚態(tài)電池寧德工廠被評(píng)為燈塔工廠成立21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室設(shè)立國(guó)家工程研究中心在深交所上市硅碳/金屬鋰技術(shù)特點(diǎn)：能量密度提升至210Wh/kg技術(shù)特點(diǎn)：能量密度提升至210Wh/kg+，填補(bǔ)高鎳與鐵鋰性能斷層瞄準(zhǔn)中端市場(chǎng)，低溫性能改善，長(zhǎng)期Wh成本可低于鐵鋰。技術(shù)特點(diǎn)：鐵鋰4C，20-80℃SOC十分鐘，成本微增主打走量產(chǎn)品，技術(shù)領(lǐng)先。鐵鋰技術(shù)領(lǐng)先，儲(chǔ)能出貨全球排名第一。技術(shù)特點(diǎn)：能量密度提升5%，長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性替代純金屬箔，顯著改善安全性能。技術(shù)特點(diǎn)：正極多技術(shù)路線并行，電芯160Wh/kg，-20℃容量90%保持，常溫下15min充滿80%。鈉離子電池在技術(shù)成熟后較鐵鋰具有更低單位成本，低溫性能改善，倍率性能更好，在儲(chǔ)能賽道有很強(qiáng)滲透潛力。凝聚態(tài)電池采用高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，并構(gòu)建微米級(jí)別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)鏈間相互作用力凝聚態(tài)電池采用高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，并構(gòu)建微米級(jí)別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)鏈間相互作用力，在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，提高電池動(dòng)力學(xué)性能，提升鋰離子運(yùn)輸效率。同時(shí)，凝聚態(tài)電池單體能量密度高達(dá)500Wh/kg，能夠?qū)崿F(xiàn)高比能與高安全兼得，亦神行超充電池全球首款4C磷酸鐵鋰電池，通過超電子網(wǎng)資料來(lái)源：芝能汽車，三星SDI，南方都市報(bào)，Pulse，行行查研究中心www.hanghangcha.陽(yáng)極功能層陽(yáng)極功能層SDI技術(shù)大大提高了循環(huán)壽命固體電解質(zhì)（不易燃）>新型陽(yáng)極：防止鋰枝晶>堆疊：高能量密度和電導(dǎo)率>新型陽(yáng)極：防止鋰枝晶>堆疊：高能量密度和電導(dǎo)率>硫化物固體電解質(zhì)：高離子電導(dǎo)率資料來(lái)源：公司公告，公司官網(wǎng)，豐田汽車，行行查研究中心www.hanghangcha.