低空飞行器、人形机器人等新兴应用场景的兴起推动固态电池发展

  固态电池是采用固态电解质的锂离子电池。固态电解质耐热性和电化学稳定性优于常见的电解液,使其理论上可适配更高单位体积内的包含的能量的正负极材料体系,并实现更高的本征安全性,因此,固态电池有望突破现有液态锂电池材料体系的性能瓶颈。根据固态电解质的不同,固态电池技术路线可分为硫化物/氧化物/聚合物/卤化物等路线;其中氧化物和聚合物路线存在“半固态”的过渡方案。固态电池前景广阔,我国政策端重视固态电池路线发展,国内电池企业在硫化物全固态电池、氧化物全固态和半固态电池方面均有布局。

  目前,动力与消费电子领域仍是主要潜在市场,其高能量密度特性在电动车、高端消费电子领域有明确替代价值。同时,低空经济与人形机器人等新兴领域为固态电池带来新机遇,eVTOL对电池轻量化与续航能力有一定的要求严苛,人形机器人产业爆发也对高安全、高单位体积内的包含的能量电池有刚性需求。

  固态电池产业链各环节紧密相连。上游,赣锋锂业、天齐锂业主导锂矿开采提炼,华友钴业在钴技术领先;硫化物电解质成主流,赣锋锂业、江苏国泰积极布局,另有氧化物等路线;德福科技、紫江企业及深圳天奈科技提供关键辅助材料,先导智能、利元亨提供重要生产设备。中游,宁德时代、赣锋锂业、国轩高科等在电芯设计制造领先,科森科技提供先进封装技术,还有固态电解质成膜等设备生产。下游,新能源汽车、储能系统、消费电子以及新兴科技领域,如低空飞行器、人形机器人等,因固态电池优势获得发展助力。

  固态电池在动力、消费以及新兴领域展现出显著的应用潜力。相较于传统的液态锂离子电池,固态电池在单位体积内的包含的能量和本征安全性方面取得了显著进步,尽管其循环寿命有所减少。因此,在对单位体积内的包含的能量和安全性有较高要求的动力和消费领域,固态电池的推广前景尤为广阔。另外,随着低空飞行器、人形机器人等新兴应用场景的逐渐兴起,这些领域对能量密度的需求更高,而对价格的敏感度相比来说较低,因此也有望成为固态电池应用的理想场景。

  全球固态电池产业主要分布于中国、日本、韩国、欧洲以及美国等国家和地区。其中,日本和韩国的固态电池产业起步较早,其布局路线多以硫化物为主;欧洲在推动聚合物固态电池商业化应用方面起步最早,不同国家的企业在布局路线上各有特色,欧洲的汽车企业主要是通过与美国的电池初创企业合作,共同开发全固态电池技术。美国的固态电池参与者则以初创公司为主,对各类技术路线均有涉足,选择氧化物路线进行发展的公司数较多。

  中国是全球锂电池产业链中的重要参与者,锂电池的生产规模位居全球前列,产业链布局完备。国内格外的重视锂电池新技术路线的发展,政策层面也多次提及固态电池产业的发展。2024年5月,中国储能网等多家媒体引用中国日报的报道称,我国或将投入约60亿元用于全固态电池的研发,宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源以及吉利这六家企业有望获得基础研发方面的支持。

  中国企业的布局路线呈现多样化特点,对氧化物半固态过渡路线也有相应布局。从固态电解质路线的角度来看,中国企业对三种固态电解质路线均有布局,涵盖硫化物和氧化物领域;在开发全固态电池的同时,也在积极发展半固态电池,并将其作为过渡路线。

  固态电池行业正处于技术革新与市场拓展的关键时期,未来在技术突破、产业化进程、市场应用等方面呈现出一系列重要发展趋势:

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