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1.1. 定義
固態電池指使用固態電解質代替電解液的鋰電池。根據固態電解質用量的關系，可以將其細分為半固態電池和全固態電池兩大類： 1） 半固態電池：電解質采用固液混合形態，電池中液體（電解液）質量占比5-10%左右。本質上是液態鋰電池和全固態電池的折中方案。 2）全固態電池：完全使用固態電解質代替電解液。 一般將“電池內液體質量占比10%”作為半固態電池和液態電池的分界線。
1.2. 驅動因素 從液態電池向固態電池的轉化，從長期來看是電池技術發展的大趨勢。推動這一轉化的原因主要有安全性、能量密度兩點。我們認為車企采用固態電池替代液態電池，安全性為短期驅動因素，能量密度為中長期驅動因素。 安全性主要包括熱穩定性和鋰枝晶兩大問題。
1）熱穩定性：即隔膜熔化導致正負極短路的問題。液態鋰電池隔膜材料PP/PE聚合物的玻璃化轉變溫度約為140-160度，經過涂覆處理后可提升至160-180度。但超過此溫度后，聚合物會轉化為流動態，導致正負極直接短路。
2）鋰枝晶：即鋰枝晶刺穿隔膜導致電池短路起火的問題。鋰離子在充放電過程中會部分還原，沉積在極片上形成鋰枝晶，鋰枝晶生長到一定程度將刺穿隔膜，導致電池短路起火。 短期來看，安全性是車廠采用半固態/固態電池的主要考量因素。液態鋰電池由于短路起火概率較高，在威脅車內乘客安全的同時，也增加了車輛因安全問題召回的概率，為車廠帶來額外成本負擔。
能量密度指固態電池通過引入新型負極材料（硅基負極、金屬鋰負極）及正極材料（鎳錳氧LNMO，層狀富鋰錳等）實現能量密度提高。目前應用高鎳三元+硅碳負極的液態電池（例如4680）能量密度約為300wh/kg，但固態電池在應用新型材料后，能量密度可提升至500wh/kg以上。但新型材料的電壓較高，超出電解液適配的極限，因此必須配合固態電解質才能應用于電池中。 短期來看，能量密度并非車廠的主要考量。目前高能量密度的811/NCA三元正極由于安全性較差、原料價格高等原因，尚未占據主導地位，因此液態電池的平均能量密度仍有提升空間。且目前金屬鋰負極等新材料仍有較多技術問題尚未解決，我們預計第一代半固態/固態動力電池仍將采用現有的三元+石墨（或硅碳）材料體系。 需要注意的是，安全性和能量密度之間也存在聯系，例如應用金屬鋰負極后，鋰枝晶問題更加嚴重，對電池安全性也提出更高的要求。
1.3. 技術迭代路徑 從液態電池到固態電池的技術迭代路徑大致遵循“固態電解質--》新型負極--》新型正極”的順序，如下表所示： Step 1： 引入固態電解質，保留少量電解液，正負極仍為三元+石墨（或硅碳），但可能采用負極預鋰化技術提高能量密度。 Step 2： 用固態電解質完全取代電解液，正負極仍為三元+石墨（或硅碳），但可能采用負極預鋰化技術提高能量密度。 Step 3： 在Step 2的基礎上，用金屬鋰取代石墨負極，正極仍為三元材料。 Step 4： 在Step 3的基礎上，用硫化物/層狀碳/層狀富鋰錳等材料取代正極。
表：固態電池技術迭代路徑 圖：不同階段固態電池技術示意
2. 和液態電池的比較
2.1. 結構方面
和液態電池相比，半固態/固態電池最大的特點在于引入了固態電解質。以取代現有的電解液+隔膜的電池構成。但半固態電池和固態電池的結構又有所不同： 半固態電池：保留部分電解液和隔膜結構。半固態電池出于提高導電能力的需求，在加入固態電解質的同時，仍保留了少量電解液，也因此需要隔膜作為分隔正負極的結構。另外根據不同的技術路線，固態電解質也有顆粒狀和膜狀等多種結構。
全固態電池：不保留電解液，隔膜不確定。在全固態電池中，電解液將被固態電解質完全替代。隔膜是否被替代，要視不同技術路線而定。在一些固態電池技術方案中，隔膜被保留作為支撐極片的架構；而另外一些方案中，隔膜則被完全取消。
圖：固態、液態鋰電池對比
半固態、固態電池對電池各類主材及輔材需求的影響如下：
1.電解液：短期需求將有所抑制，長期將被顯著替代，更換為固態電解質。短期來看，我們預計半固態電池商業化應用的概率更大，因此電解液仍將有一定的應用；但長期（5年以上）隨著全固態電池的滲透率提升，電解液將被顯著替代。
2.隔膜：短期不會被替代，長期視主流技術路線而定。短期來看，在半固態電池率先產業化的前提下，隔膜仍是電池至關重要的核心材料。長期來看，隨著全固態電池的普及，隔膜是否被取代要看哪種技術路線占優。
3.三元/石墨正負極：短期替代效應不大，長期將被取代。現有的三元/石墨正負極結構可兼容固液混合/固態電解質結構，鑒于正負極新型材料應用仍需時間，三元/石墨正負極仍將有廣泛應用。長期來看，其將被金屬鋰/層狀富鋰錳等取代。
4.結構件：固態電池封裝技術以軟包為主，方形、圓柱構型較為少見，對結構件的需求不大，但會增加鋁塑膜的需求。
5.銅箔、鋁箔：和正負極的更新換代保持一致。
6.導電劑等輔材：會更新換代，但不會被替代。
2.2. 優劣勢
2.2.1. 優勢：
1.能量密度：固態電池能量密度相較液態電池是否有提升，要視不同的正負極材料而定。
1）我們預計第一代固態電池由于繼續采用傳統三元/石墨正負極材料，其能量密度相較液態電池提升并不顯著。由于固體密度大于液體，若用同等體積的固態電解質取代電解液，電池的重量將會增加，導致以重量計算的電池能量密度（wh/kg）下降。而短期內，由于金屬鋰等材料實用化仍面臨較大瓶頸，首代固態電池仍會采用三元/石墨正負極材料。雖然可以配合負極預鋰化等技術提升一定的能量密度，但和電解質增重后的能量密度降低相對沖，總體能量密度提升幅度較小。
2）后續固態電池由于采用新型正負極材料，能量密度將有顯著提升。隨著金屬鋰、層狀富鋰錳、硫化物正極等新型材料的應用，固態電池的能量密度將顯著突破液態電池300wh/kg能量密度的上限。
2.安全性：半固態/全固態電池采用固態電解質，安全性相較液態電池顯著提升，其中全固態電池的安全性更高。
1）鋰枝晶方面，固態電解質可抑制鋰枝晶生長速度，且鋰枝晶較難穿透固態電解質造成正負極短路；2）可燃性方面，固態電解質的燃點高于電解液，電池不易起火；3）熱穩定性方面，不同成分的固態電解質耐熱極限差異較大（400度-1800度不等），但均顯著高于液態電池隔膜的耐熱極限（160度）。半固態電池由于保留少量電解液，安全性稍差于全固態電池，但仍舊大幅優于液態電池。
2.2.2. 劣勢： 性能：全固態電池由于固態電解質導電率差，電極和電解質界面接觸不良，使得內阻較大，循環性能及倍率性能差。半固態電池由于保留電解液，上述性能相較固態電池稍好一些。1）導電率上，現有的固態電解質導電率（即鋰離子遷移速率）相較液態電解質低1-2個數量級，電導率低導致電池內阻大。2）界面接觸上，固態電池面臨固-固界面接觸難題：電極材料會隨著充放電過程膨脹及收縮，液態電池由于電極材料浸潤在電解液中，二者可長期保持穩定接觸；而固態電池隨著正負極膨脹收縮，容易和電解質顆粒之間產生縫隙，導致界面接觸變差，長期充電循環會加大固態電解質破裂或和電極分離的可能。半固態電池由于保留少量電解液，可以部分彌補導電率低、界面接觸差的問題。
其他技術問題：鋰枝晶可能會折斷，導致“死鋰”情況發生，降低電池容量；金屬鋰循環過程中出現多孔，體積無限膨脹。
成本：電解質成本顯著高于現有電解液，顯著提高半固態/固態電池成本。【核心在于找出半固態電解質的成本】
3. 技術路線
3.1. 電解質 按照電解質化學成分劃分，固態電池可分為聚合物、氧化物、硫化物電解質三種類型。
1）聚合物電解質：易加工，耐受高電壓，制備成本低，技術較成熟，已實現小規模量產，產品性能與電解液類似。但離子電導率和循環壽命有待提高，界面電阻高，容易脆裂。
2）氧化物電解質：導電率高于聚合物，耐受高電壓，但界面電阻高，固-固接觸會持續變差，且對空氣較敏感。
布局企業包括清陶、衛藍、輝能、贛鋒、寧德等。
3）硫化物電解質：導電率和能量密度最高，接觸性好，且容易加工。但溫度范圍較窄（60-85°C）。
布局企業包括松下、三星；寧德、清陶，SolidPower等。 圖：全固態電池電解質技術路線
3.2. 正負極 正極：目前半固態電池正極以三元高鎳為主，全固態電池以氧化物正極作為主要路線，未來工藝成熟后，可能切換到尖晶石。 負極：短期內以石墨負極和硅碳負極為主，長期有望切換至金屬鋰。
圖：固態電池正負極種類
4. 制造工藝 4.1. 半固態電池
半固態電池仍需要電解液，其制造工藝和液態電池相差不大。不同的地方在于混漿，以及負極預鋰化，原位固態化（將部分電解液轉化為固態電解質）幾個環節。
圖：衛藍新能源半固態電池制備工藝
4.2. 全固態電池
4.2.1. 成膜工藝 固體電解質的成膜工藝是全固態電池制造的核心。不同的工藝會影響固體電解質膜的厚度和離子電導率，固體電解質膜過厚會降低全固態電池的質量能量密度和體積能量密度，同時也會提高電池的內阻；固體電解質膜過薄機械性能會變差，有可能引起短路。 成膜工藝可分為濕法工藝、干法工藝和氣相沉積工藝三種。 濕法工藝操作簡單，工藝成熟，易于規模化生產，但成本高，且采用的溶劑可能具有毒性，殘留的溶劑會降低固體電解質膜的離子電導率。按照載體不同，濕法工藝可分為模具支撐成膜、正極支撐成膜以及骨架支撐成膜。模具支撐成膜常被用于制備聚合物電解質膜及復合電解質膜，將固體電解質溶液傾倒在模具上，隨后蒸發溶劑，從而獲得固體電解質膜，通過調節溶液的體積和濃度來控制膜的厚度。正極支撐成膜常用于無機電解質膜及復合電解質膜的制備，將固體電解質溶液直接澆在正極表面，蒸發掉溶劑后，在正極表面形成固體電解質膜。與模具支撐相比，正極支撐可以獲得更薄的固體電解質膜和更好的界面接觸。骨架支撐成膜常用于復合電解質膜的制備，將固體電解質溶液注入骨架中，蒸發掉溶劑后，形成具有骨架支撐的固體電解質膜。
圖：制備工藝
干法工藝不需采用溶劑，成本低，成品膜電導率高，但成膜厚度偏大。干法工藝將固體電解質與聚合物粘結劑分散成高粘度混合物，然后對其施加足夠的壓力使其成膜。干法工藝的優點是不采用溶劑，成膜無溶劑殘留，離子電導率高，直接將固體電解質和粘結劑混合成膜，不需要烘干；成本低。干法工藝的缺點是形成的固體電解質膜通常厚度偏大，會降低全固態電池的能量密度。
氣相沉積法成本較高，應用較窄。氣相法包括化學氣相沉積，物理氣相沉積，電化學氣相沉積和真空濺射沉積等固體電解質膜制備工藝。這些方法是在電極上形成超薄電解質膜。氣相方法的成本較高，只適用于薄膜型全固態電池。
4.2.2. 裝配工藝 固態電池通常采用軟包的方式集成。可按照裁片與疊片的先后順序將疊片工藝分為分段疊片和一體化疊片。
分段疊片（圖a）沿用液態電池疊片工藝，將正極、固體電解質層和負極裁切成指定尺寸后按順序依次疊片后進行包裝； 一體化疊片（圖b）是在裁切前將正極，固體電解質膜和負極壓延成3層結構，按尺寸需求將該3層結構裁切成多個“正極-固體電解質膜-負極”單元，并將其堆疊在一起后進行包裝。 圖：固態電池疊片工藝
為解決界面接觸問題，對于聚合物全固態電池，可以通過加熱解決聚合物電解質膜同正負極間的界面電阻；對于氧化物和硫化物電解質膜，則需要進行壓制處理改善固體電解質與電極之間的機械接觸。
4.3. 不同技術路線固態電池制備工藝比較
聚合物全固態鋰電池制備工藝的特點是通過干法和濕法工藝均可制備復合固態正極和聚合物電解質層；電池組裝通過電極與電解質間的卷對卷復合實現；干法和濕法都非常成熟，都易于制備大電芯；易于制備出雙極內串電芯。其問題是成膜均一性難以控制；難以兼容高電壓正極材料，導致能量密度不高；受醚類聚合物電解質材料限制，電池往往在高溫下才能工作。 薄膜全固態電池的正極集流體、正極、LIPON、負極集流體、金屬鋰負極、外包裝保護層均通過真空鍍膜技術制備，成本不低，詳見4.2.1節。 硫化物全固態鋰電池干法工藝的特點是節省去溶劑工藝制備成本及節約制備周期；無其他物質（溶劑）對電解質的影響；干法電池性能更穩定。其問題是制備大容量電池困難；電解質層厚度較厚，阻抗較高；粉末壓實需要較高平壓壓強（10t/cm2）。 氧化物全固態鋰電池的制備過程是正極和固態電池電解質材料的制備通過球磨的方式分別進行；使用高頻濺射法，將固態電池濺射到正極材料表面；將復合好的正極-電解質材料進行高溫燒結；通過電子束蒸發法將負極分布到電解質材料上。
5. 產業端發展情況
5.1. 電池供應商
目前國內的半固態電池開發商主要有衛藍新能源、贛鋒鋰業、孚能科技、國軒高科、清淘能源幾家，均已實現半固態電池產業化。下表為各公司產品簡要對比：
圖：主要半固態電池廠商產品對比
5.1.1. 衛藍新能源 概況：公司背靠中科院物理所，是物理所在固態電池領域的唯一產業化平臺。
競爭優勢： 1）與物理所合作（全固態電池這塊有40多年的技術積累），繼承核心專利 2）掌握原位固化技術等八大核心技術，縮短上線時間，壓縮成本（公司和國內幾家公司相比最核心的不同，在于用原位固態化的技術來施行固液和全固態電池的開發）； 圖：衛藍新能源核心技術
3）研發投入大，處于國內領先地位； 4）提前布局專利，防范未來風險 （截止21年7月，相關專利200多項，21年突破300項，國際專利目前申請完4項，正在申請3項）； 5） 產業聯盟廣泛，平臺客戶多 圖：衛藍新能源電池性能 產能：目前公司已經規劃了北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博4大生產基地。 1）山東淄博基地：22年2月開工建設，項目一期投資102億元，規劃年產能20GWh。 2）浙江湖州基地：21年10月啟動湖州基地車規級固態動力電芯產業化工程項目建設，產能2GWh，22年6月全面建成投產，22年11月基地正式下線第一顆固態動力電芯；22年11月湖州基地簽約20GWh固態電池項目，總投資139億，項目達產后預計實現年銷售收入200億元。 3）房山基地：規劃產能8GWh，預計23年建成。 4）江蘇溧陽基地：21年7月已建成0.2GWh產能（中試線） 圖：衛藍新能源研發及產業化布局（截止22年1月，部分數據已更新） 來源：衛藍新能源交流會 產品：衛藍新能源已經開發了150Wh/kg的針對大規模儲能的本質安全的固液混合儲能電池、270Wh/kg針對無人機的高比能混合固液電池、300Wh/kg混合固液的動力電池。22年推出350wh/kg以上的半固態電池產品，24~25年會推出400wh-500wh的產品。 圖：衛藍新能源電池開發技術路線 成本：電解質300元/公斤，氧化物電解質厚度10um左右，如果能實現10GWh產能，制造成本可以和液態電池持平。
上下游布局：
1）公司目前專注電芯制造：不涉及上下游材料產業鏈。pack需交給第三方廠商完成（例如蔚來ET7配套的半固態電池由國軒進行pack）
2）產業鏈合作： 21年11月，恩捷、北京衛藍、天目先導攜手共建固態電解質涂層隔膜項目，總投資13億元。 22年4月，與容百科技簽訂協議，計劃在全/半固態電池和材料領域展開全面深度合作的同時，還與容百科技約定三年購入不低于3萬噸的固態鋰電正極材料訂單。 22年8月，與天齊鋰業共同投資成立天齊衛藍固鋰新材料，經營范圍包括電池回收及梯次利用、電子專用材料銷售研發、資源再生利用技術研發等。
產品：NIO 150KWh電池包：蔚來汽車在1月9日的2020蔚來日（NIO Day 2020）發布會上，發布了由衛藍新能源研制的150KWh半固態電池包，并宣稱其能量密度可達360Wh/kg，搭載該電池包的ET7車型可實現1000km+的續航。衛藍新能源創始人曾于22年3月表示，該款電池包預計于22年末或23年上半年量產。該款半固態電池包的核心創新點為采用原位固化（in-situ solidification）技術，通過在電池內部加入液態電解液，進行加熱后，一部分和極片接觸緊密的電解液轉化為固態電解質，和隔膜構成“正極/固態電解質/隔膜/固態電解質/負極”的結構。原位固化技術使得固態電解質能和正負極顆粒緊密結合，改善正負極界面性能。隔膜仍是該電池的關鍵材料，且電解液用量不變。為提升能量密度，該款電池還采用納米包覆高鎳正極，以及無機預鋰化技術的硅碳負極。倍率性能方面，該款電池可以實現3C的連續放電，最大放電倍率可達到7C。
評價：NIO 150KWh電池包仍屬于半固態電池的范疇，仍需使用電解液和隔膜。其核心創新點為原位固化技術形成的固態電解質，相比初級半固態電池改善了界面層接觸性能和熱穩定性、安全性。但成本相較液態電池應有顯著增加，且不具備高技術壁壘（頭部電池企業基本已掌握納米包覆高鎳正極及無機預鋰化等技術）。
5.1.2. 贛鋒鋰業 研發主體：贛鋒鋰業的固態電池研發主要通過下屬子公司——江西贛鋒鋰電有限公司進行。
技術路線： 1）半固態電池：目前已完成兩代的產品開發。采用氧化物電解質，一代產品能量密度235-280Wh/kg，能量密度提升不顯著，但安全性增加；二代產品采用高鎳三元正極+含金屬鋰負極的材料，能量密度達400Wh/kg，循環次數400+（紀要數據600+）；此外能量密度超過420Wh/kg的金屬鋰負極固態電芯已在特殊領域應用。 2）全固態電池：采用硫化物體系，技術尚不成熟，預計5-6年后量產。 *公司21年報提到正進行”高安全長壽命LFP-Li固態電池開發“，可能也在探索鐵鋰+固態電解質的方案？但并未查到其他公開資料。
專利儲備：公司在固態電池及相關材料領域已布局國內專利150余項，國際專利5項，獲授權專利近80項，在國內固態電池排名前列。
產業化情況：一代半固態電池已經量產（搭載東風E70車型）；二代技術已經成熟，2021年一季度完成B樣開發，2022年一季度完成C樣開發，預計2023年一季度完成SOP階段。
產能： 多個基地布局固態電池產線 1）第一代半固態電池中試線產能0.3GWh。 2）重慶兩江新區基地：21公司年報披露在重慶建設年產10GWh鋰電池產業園和先進電池研究院項目（研究院針對固態電池），22年7月該基地開工建設；22年8月公司公告披露該項目產能擴大至20GWh，預計24年內投產，項目產品包括第二代固態電池、磷酸鐵鋰電池等。 3）江西基地：一期規劃產能5GWh，22年1月投產，22年8月公司公告披露該項目產能擴大至10GWh，其中新增5GWh 年產能包括新型鋰電池項目和高比能固液混合鋰動力電池研發產業化項目，預計23年內投產。
4）東莞基地：公司23年1月公告稱將在東莞市投資建設年產 10GWh新型鋰電池及儲能總部項目，項目建設內容包括磷酸鐵鋰、半固態電芯、輕型動力電池、戶外便攜儲能電源、戶用儲能、工商業儲能系統等研發基地及生產線。 5）重慶涪陵高新區基地：公司23年1月公告稱，將于重慶涪陵建設年產 24GWh動力電池項目，產品規劃包括磷酸鐵鋰電池、三元鋰電和固態電池、BMS電源管理系統開發、電池研發及測試中心等
22年規劃產能：2GWh， 用于第一代固態電池產品 （22年5月公司在投資者調研中表示，預計規劃的2GWh第一代固態電池產能在22年逐步釋放）
成本：材料成本比液態電池減少，因為電解液用量減少+增加的材料價格便宜；制造成本短期較高，長期上規模后可能下來，但不確定。
上下游布局：目標是覆蓋整個電池產業鏈，實現正負極、電解質的自產。公司2021年擴產7000噸金屬鋰及鋰材料項目，包括金屬鋰冶煉、鋰系列合金、固態鋰電池負極材料等生產線。同時年報披露在建宜春贛鋒年產1000 噸固態電池負極材料項目，產業鏈布局使得公司內部可以形成很好的固態電池技術的生態鏈。
合作客戶：主要是東風汽車。二者從2018年開始共同開發半固態電池，2022年1月首批搭載半固態電池的50輛東風E70車型實現交付，將作為示范運營車輛開展運營。
戰略合作： 1）與東風汽車：2021年7月，贛鋒鋰電就與東風公司技術中心簽約，雙方就固態電池示范運營合作進行洽談，并簽訂固態電池E70車型示范推廣協議。 2）與廣汽埃安：2022 年 8 月，公司與廣汽埃安簽署戰略合作協議，廣汽埃安承諾支持公司在新型電池領域（如 固態電池）的開發工作。 圖：贛鋒鋰業固態電池開發歷史 產品：東風E70固態電池系統，續航里程500km+。模組采用鋁合金框架+上下高精度拼縫激光焊接技術，減少冗余結構設計，提升整體成組率至86%以上，領先于軟包模組行業平均水平。 圖：東風E70固態電池模組 來源：鋰電產業通
5.1.3. 孚能科技 技術路線： 1）半固態電池：第一代產品：引入半固態凝膠電解質，顯著降低針刺過程電池溫度，可通過100%SOC刺穿測試。此外循環壽命顯著提升（常溫循環可達2000次，容量保持率85%以上，同等條件下普通液態電池循環1200次，容量保持率只在80%左右）。
第二代產品：將對固態電解質材料和電解質膜進行優化，優化的電解質膜成膜性好，200℃無明顯的熱收縮，遇火只冒煙不起火，能通過電芯針刺實驗，同時電池能量密度、高低溫、倍率性能、循環壽命等性能不受影響。公司還計劃推出第三代半固態電池產品，但具體性能未透露。
2）全固態電池：采用硫化物電解質，公司未公布具體進度。
第一代產品性能：能量密度330Wh/Kg，高鎳電池達到了NO TP的安全目標，使電池產品同時實現了高安全、高能量密度、快速充電和長循環；產品充電時間由之前的42min縮短到18min（充70%電量），產品的功率特性與循環壽命（》3000次）表現優異。 產品應用：22年9月孚能科技正式推出全新動力電池解決方案——SPS（SuperPouch Solution），包括半固態電解質的大軟包電芯產品，與搭載4680 圓柱電池的車型相比，電池包體積利用率高出 12%，擁有 3 倍循環壽命，還具備 10 分鐘補能 400km 的快充能力。
產業化情況：公司第一代半固態電池22年1月已送樣客戶，獲得了良好反饋，22年9月已量產裝車，第二代半固態技術進入產業化開發階段。此外，裝備該公司產品的奔馳EQS在歐洲市場也開始接受訂單。公司鎮江一期產線稍加調整后即可適用于生產未來330Wh/Kg產品。未來公司建設類似285Wh/Kg產線，從產能爬坡開始到目標值至少縮短30%以上時間。
5.1.4. 國軒高科 技術路線： 1）半固態電池：22年5月發布首款半固態電池產品，尺寸為580mm*120mm*9mm，重量為1341g，容量為136Ah，單體能量密度達360Wh/kg。同時，400Wh/Kg的三元半固態電池目前在公司實驗室已有原型樣品。
2）全固態電池：公司未來還將通過技術創新落地硅基負極迭代，鋰金屬負極和預鋰技術，加速液態電池向半固態過渡，最終實現全固態。目前公司尚未研發出全固態電池產品，預計2025年后將生產出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環800次的全固態電池。
產業化情況：據公司公告，公司360Wh/kg高比能半固態電池通過新國標安全測試，已經進入產業化階段，首批電池已獲得某高端新能源汽車企業的量產定點，配套車型的電池包電量達160KWh，續航里程超過1000km。產品22年底實現裝車，預計23年批量交付。
5.1.5. 寧德時代 技術路線：以硫化物為主，對于硫化物體系的開發，寧德時代給出的主要策略包括：改善正極和固態電解質的界面相容性、開發混合工藝、硫化物的摻雜改性、開展全固態電池制造工藝（如均勻涂覆、熱壓）等等。
專利儲備：公司研發固態電池多年，自2013年起已有相關專利儲備。
表：寧德時代固態電池相關專利
產業化情況：據投資者調研，寧德時代在固態電池研發方面深耕多年，目前處于第一梯隊，公司21年5月已經可以做出固態電池樣品，但是距離實現固態電池商業化還有很遠的路要走，寧德預計固態電池至少2030年才能實現量產。
5.1.6. 清淘能源 概況：公司以實現固態鋰電池的產業化為核心戰略，率先實現了固態鋰電池的產業化，建有國內首條固態鋰電池產線和全球首條固態動力鋰電池規模化量產線。公司先后獲得了北汽、上汽、廣汽、中銀投和上海科創等機構的戰略投資，目前公司估值超百億，正抓緊籌備登陸科創板。 研發團隊：清華大學南策文院士團隊領銜創辦
技術路線： 1）第一代產品：半固態（已量產），電解質以氧化物為主，體系中含有特殊配置的浸潤液體，正極和負極材料和目前液態鋰電池材料類似，目前產線70%的設備和目前的液態電池體系是共用的，有30%的設備是創新設備。預估能量密度上限為420Wh/kg。 2）第二代產品：固態（正在中試），浸潤液的含量降到5%以下，正極材料仍然采用高鎳的材料，同時嘗試高電壓的平臺，負極材料是含鋰的復合負極，與第一代產品較大的差別是沒有中間的隔膜材料，預計產線設備中60%為新創設備。公司總經理22年8月表示，第二代產品預計2年后實現量產。 3）第三代產品：全固態產品（規劃中，尚未有實驗室樣品）。這一代產品中間沒有任何的液體，目標解決能量密度突破500Wh/kg的問題，正極材料為無鋰或缺鋰，以無機材料為主制備固態電解質。預計整條產線上除了最后的分溶設備以外，其他的設備和目前的液態電池體系完全不兼容。
成本： 1）第一代產品通過滿負荷生產和規模化的應用，已經做到了和液態鋰電池成本相當。 2）第二代產品，由于制程的大幅縮短，且單體能量密度大幅提升，公司預計單位成本與液態電池相比有20%的下降空間。 3）第三代產品：由于完全沒有液體，制程進一步的縮短，公司預計單位成本與液態電池相比有40%的下降空間。
產品：已開發出四大類固態鋰電池產品，具體如下： 1）高安全便攜式設備電源，主要應用在智能穿戴裝備、兒童電子用品、異形空間等場景； 2）特種環境安全電源系統，主要應用在分布式設備電源系統、密閉環境電源系統等場景； 3）電動智能出行安全動力電源，主要應用在電動汽車、軌道交通、短途出行工具、特種車輛等場景； 4）輕量化高比能動力電源，主要應用在飛行類設備、高端乘用車等場景。 技術路徑：
產能： 1）達產：宜春清陶動力固態鋰電池項目（一期）投資5.5億元，21年達產，年產能1GWh。 2）在建：昆山清陶新能源固態鋰電池產業化項目22年2月開工，預計23年5月完成土建施工，23年年內投產，建筑面積約28萬平方米，總投資50億元，達產后預計新增產值100億元，新增產能10GWh。
戰略合作：公司與當升科技、利元亨、翔豐華、上汽、北汽新能源、合眾新能源等多家上下游企業達成戰略合作。其中，公司22年7月與上汽集團創新研究開發總院共同掛牌成立了固態電池的聯合實驗室，面向新一代的固態電池進一步合作開發。
產業化情況：
1）乘用車領域： 20年7月搭載清淘固態電池系統的純電動樣車在北汽新能源完成調試，成功下線。 搭載清淘固態動力鋰電池的哪吒U汽車20年下半年于工信部申報 21年初開始與上汽集團聯合開發，21年8月實現電池包的交付，21年11月完成實車測試，測試結果綜合續航1083公里。電池單體的能量密度368Wh/kg，電池包能量密度255Wh/kg，可量產，實車交付6輛。
2）特種應用領域： 大功率應用方面，一些特殊的大國重器上需要持續大電流的放電，通過固態電池可以減少武器裝備的體積。目前已有實際應用。
便攜式應用方面，在無人機、個人互動裝備等方面已有批量應用。
儲能方面，固態電池在儲能應用領域最大的核心特點是安全，清陶正在進行滲透和布局。
3）其他領域：21年固態能量艙產品在金融領域成功推廣，22年8-12月該產品成功交付昆山市第一人民醫院新院區（昆山東部醫療中心）和蘇州昆山奧體中心（昆山足球場）項目。
5.1.7. 輝能科技 技術路線：202210月巴黎國際車展上，輝能科技推出了新一代硅負極固態電池。據輝能科技介紹，硅基負極材料是新型動力電池發展的關鍵推動力之一。對于當前的液態型動力電池來說，由于硅基負極存在的膨脹難題，硅材料占負極成分的比例很難超過10%。輝能科技克服了這一難題，全球首發新一代100%硅氧負極的固態電池。此次發布的新電池產品能量密度可達到295-330Wh/Kg。
產業化情況：17年試產線開始投產，并已累積超過 4 千個質量控制點、99.9%的單層電芯良率及 94%的多層電芯良率，已提供超過8千顆由全自動試產線生產的固態電池樣品。規劃3GWh 產能的量產線預計23 年初投產，23年底達成；同時，22年10月發布的新一代電池產品預計于2023Q1送樣。
戰略合作： 1）與奔馳：22年1月，梅賽德斯-奔馳與輝能科技簽署了共同開發下一代電池的技術合作協議，奔馳投資金額達數百萬歐元。首款搭載全新的固態電池車型預計將在未來幾年推出，并將逐漸在未來五年搭載在一系列乘用車當中。 2）與FEV：22年6月，FEV宣布與輝能科技簽訂合作意向書，將基于輝能科技獨家的固態電池技術，結合雙方的專業知識攜手開發固態電池能源儲存方案。（FEV集團是一家獨立的國際領先、擁有自主整車及動力總成軟硬件開發能力的服務供貨商，總部位于德國亞琛）
5.2. 電解質及原材料供應商
5.2.1. 東方鋯業 產品：
1）氯氧化鋯：制造二氧化鋯、復合氧化鋯的主要原材料。
2）二氧化鋯：可用于三元系新能源電池正極材料添加劑，能夠起到增加電池循環壽命、提高能量密度等作用。公司在投資者調研披露稱，單位固態電池對二氧化鋯的需求相較單位三元系新能源電池的需求大幅提高，如果固態電池量產后，二氧化鋯的需求將爆發增長，該產品將顯著提升公司的業務規模和盈利水平。
3）氧化鋯、氧化鈧：可用于制作固態電池電解質材料，同時可作為固態電池正極添加劑。
產業化情況：據公司公告，鋯產品在固態電池上的應用仍處于試驗階段，需要3-5年才有投入生產計劃，公司已提供鋯產品樣品供下游廠家研發。
競爭優勢：1）鋯產業鏈完整，品種齊全。公司是全球品種最齊全的鋯制品專業制造商之一，公司產品涵蓋鋯英砂、鈦精礦、獨居石、硅酸鋯、氯氧化鋯、電熔鋯、二氧化鋯、復合氧化鋯、氧化鋯陶瓷結構件九大系列共一百多個品種規格。
2）把控上游資源，積極布局上游產業鏈。公司深耕澳大利亞鋯礦砂資源十余年，目前已形成了如下表所示采礦權證、保留許可權證布局。
表：東方鋯業采礦權證、保留許可權證布局 相關礦產相關資源的取得，能夠滿足未來開采的需要，奠定了公司未來持續健康發展的堅實基礎。
3）鋯相關工藝完善，制定多項行業標準。自成立以來，公司主持或參與《復合氧化鋯粉體》等二十余項國家或行業標準的制定，并已于2013年8月通過廣東省質監局的標準化良好行為企業的現場確認，獲得AAAA評價，并為全國有色金屬標準化技術委員會委員和全國化學標準化技術委員會無機化工分會委員。目前公司研發人員目前共計180余人，已主持或參與制訂20余項國家或行業標準，填補了部分產品國內無標準可依的空白。
4）已形成多個規模化生產基地，包括廣東汕頭的復合氧化鋯粉體、硅酸鋯、氧化鋯結構陶瓷生產基地；廣東樂昌的氯氧化鋯、二氧化鋯生產基地；河南焦作的氯氧化鋯、二氧化鋯、復合氧化鋯、氧化鋁、電熔氧化鋯、氧化鋯陶瓷結構件生產基地；湖南耒陽的電熔氧化鋯生產基地；以及在建的云南楚雄電熔氧化鋯生產基地等。
5.2.2. 上海洗霸
產品：鋰離子電池固態電解質粉體先進材料
技術路線：氧化物電解質
產業化情況：據公司微信公眾號，鋰離子電池固態電解質粉體先進材料噸級至拾噸級工業化標準產線建設于22年12月啟動，并已于23年1月中旬一次性試產成功，產品經硅酸鹽所測試，各項指標均達到設計標準，現已進入產線工藝優化階段。相關主體已與天津某電池企業達成初步合作意向，預計23年2月完成送樣檢測，后續擬率先投用于無人機等民用端應用場景。
研發合作：22年8月，上海洗霸與硅酸鹽所達成共建固態電池先進材料聯合實驗室。22年9月，雙方簽署固態電解質材料技術相關知識產權轉讓協議。22年11月，上海科源固能新能源科技有限公司（上海洗霸控股70%，硅酸鹽所張濤參股30%）成立。
1）硅酸鹽所方面，硅酸鹽所張濤團隊在固態電池電解質核心材料宏量制備和固固界面革新型技術成果，已被驗證可行，并已實施放大，正式開啟了固態電解質粉體先進材料產業化開發工作。
2）上海洗霸方面，上海洗霸內部設立先進材料事業部，支持固態電解質迭代、介孔硬碳等先進材料項目的研發工作。
編輯：黃飛
工商網監
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