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固態(tài)電解質(zhì)行業(yè)概況及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 上海洗霸    2023-09-08

1、固態(tài)電解質(zhì)行業(yè)概況

當(dāng)下新能源電池類型以液態(tài)鋰離子電池為主，即所使用的電解質(zhì)為液態(tài)電解質(zhì)，但傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池能量密度已接近技術(shù)天花板，且存在一定的電池爆炸燃燒等安全性缺陷，相關(guān)材料體系的升級(jí)也已接近理論極限。

固態(tài)電解質(zhì)是實(shí)現(xiàn)鋰離子電池高安全性、能量密度、循環(huán)壽命性能的關(guān)鍵。目前全球多國(guó)政府及各大車企及電池廠商均在積極倡導(dǎo)和布局固態(tài)/半固態(tài)鋰電池，相比液態(tài)鋰電池，固態(tài)/半固態(tài)鋰電池是將電解質(zhì)從液態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)/固液混合電解質(zhì)，使鋰電池在安全性、低溫可靠性和能量密度三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)突破性提升，兼具高能量密度和高安全性兩大優(yōu)勢(shì)，能量密度可突破 500Wh/kg。

根據(jù)電解質(zhì)的種類，固態(tài)電解質(zhì)可分為聚合物、硫化物及氧化物三條技術(shù)路線。聚合物優(yōu)點(diǎn)為易于加工、生產(chǎn)工藝兼容、界面相容性好、機(jī)械性能好，缺點(diǎn)為常溫離子電導(dǎo)率低、電化學(xué)窗口略窄、熱穩(wěn)定性和能量密度提升有限，制約了其大規(guī)模應(yīng)用；硫化物被認(rèn)為發(fā)展?jié)摿Υ?，?yōu)點(diǎn)為電導(dǎo)率高、兼具強(qiáng)度與加工性能、界面相容性好，缺點(diǎn)為與正極材料兼容度差、對(duì)鋰金屬穩(wěn)定性差、對(duì)氧氣和水分敏感、存在潛在污染問(wèn)題、生產(chǎn)工藝要求高且成本較高，目前仍處于研發(fā)階段。

氧化物綜合性能最好，優(yōu)點(diǎn)為電化學(xué)窗口寬、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高，鋰離子導(dǎo)電率高、成本適中，缺點(diǎn)為難以加工、固—固界面相容性差。

氧化物電解質(zhì)是含有鋰以及其他成分（磷、鈦、鋁、鑭、鍺、鋅、鋯）的化合物，可分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩類，非晶態(tài)主要為 LiPON 型，晶態(tài)類可分為鈣鈦礦型（LLTO）、 反鈣鈦礦型（LOC）、石榴石型（LLZO/LLZTO）、快離子導(dǎo)體型（LATP/LZG）等幾類。

根據(jù)多個(gè)國(guó)家制定的固態(tài)電池發(fā)展目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)規(guī)劃，2020-2025 年著力提升電池能量密度并向固態(tài)電池轉(zhuǎn)變，預(yù)期在 2030 年將研發(fā)出可商業(yè)化使用的全固態(tài)電池。固態(tài)電解質(zhì)作為液態(tài)鋰電池向固態(tài)/半固態(tài)鋰電池轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)和核心材料，在固態(tài)電池梯次滲透和逐步產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，均會(huì)被應(yīng)用于固態(tài)電池的研發(fā)和技術(shù)革新，因此其規(guī)模化應(yīng)用將早于固態(tài)電池的全面產(chǎn)業(yè)化，預(yù)期將在2025-2030 年實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

2、固態(tài)電解質(zhì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

整體來(lái)看，歐美日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家布局固態(tài)電池較為領(lǐng)先，通過(guò)大額補(bǔ)貼搶先押注全固態(tài)電池技術(shù)。其中日本主要押注硫化物路線，研發(fā)布局最早，技術(shù)和專利全球領(lǐng)先，打造車企和電池廠共同研發(fā)體系，政府資金扶持力度超 2 千億日元（約 100 億元人民幣），力爭(zhēng) 2030 年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，能量密度目標(biāo) 500Wh/kg。

韓國(guó)選擇氧化物和硫化物路線并行，政府提供稅收抵免政策支持固態(tài)電池研發(fā)，疊加動(dòng)力電池巨頭聯(lián)合推進(jìn)，目標(biāo)于 2025-2028 年開(kāi)發(fā)出能量密度 400Wh/kg 的商用技術(shù)，2030 年完成裝車；歐洲以聚合物路線為主，同時(shí)布局硫化物路線，其中德國(guó)研發(fā)布局投入最大；美國(guó)全路線布局，由能源部出資，初創(chuàng)公司主導(dǎo)研發(fā)，并與眾多車企達(dá)成合作，目標(biāo)在 2030 年達(dá)到能量密度 500Wh/kg。

國(guó)內(nèi)固態(tài)電池布局以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主，行業(yè)基本選用可量產(chǎn)的半固態(tài)路線，電解質(zhì)選用聚合物+氧化物、聚合物、凝聚態(tài)或氧化物等路線，正極仍選用高鎳三元體系，負(fù)極升級(jí)為預(yù)鋰化的硅基負(fù)極，實(shí)現(xiàn)能量密度 360Wh/kg。電池端企業(yè)主要有寧德時(shí)代、比亞迪、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、輝能科技、國(guó)軒高科、孚能科技、蜂巢能源等；固態(tài)電解質(zhì)布局企業(yè)主要有天目先導(dǎo)、藍(lán)固新能源、贛鋒鋰電等。

目前，固態(tài)電解質(zhì)商業(yè)化技術(shù)路線尚未最終明晰，各公司均在持續(xù)加大研發(fā)投入，以期在行業(yè)初現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)時(shí)搶占戰(zhàn)略先機(jī)。