行业看好，固态电池

1】锂离子电池及液态/固态电池历程

自1985年锂离子电池问世以来，大幅推进了可移动电子设备的规模化应用，不断推动着社会朝着智能化和清洁化方向发展。从1991年索尼公司将含有液态电解质的锂离子电池带入电子设备的应用至今，液态锂电池已经成为目前最为成熟、使用最广泛的技术路线之一。

在2010年，丰田就曾推出过续航里程可超过1000KM的固态电池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在试图用固态电池来取代传统的液态锂电池。

传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。

锂离子电池本身也一直在往体积小、质量轻、安全性高、能量密度高和循环寿命长等更优的方向进化，对正负极、电解质等材料体系和电池本身的形状进行迭代。

但是当前的液态锂离子电池体系，逐步发展到了本身材料体系所能达到的瓶颈：1）能量密度难以突破350Wh/kg的极限；有机物液态电解质带来的安全性问题。电池服役过程中电解液的挥发、干涸、泄露等现象，影响电池寿命。液体电解质成为了锂离子电池进一步发展最大的制约因素。

采用固态电解质代替液体电解质，有望使用更高比容量的正、负极材料，同时可彻底解决电池的安全性问题，是获得高能量密度、安全性和长循环寿命的全固态锂电池的根本途径。因此固态电池将会是锂离子电池升级的方向。

2021年1月9日，蔚来汽车发布全新150kWh固态电池包，搭载这项技术的蔚来电动车预计于2022年第四季度交付，续航里程有望超过1000公里。

2】固体电解质三大特点

全固态电池相比于液态电池，采用固态电解质取代液态电解质，是实现固态锂电池高能量密度、高循环稳定性和高安全性能的关键。作为固态电池的核心组件，固态电解质主要由氧化物、硫化物、聚合物三大类。其中氧化物目前进展较快，硫化物未来潜力最大，聚合物性能上限较低。

氧化物：优点：离子电导率居中、有最好的电化学、力学及热稳定性、可适配高电压正极材料、可适配金属锂负极等。缺点：易碎、长期运行中可能会形成裂纹等。

硫化物：优点：离子电导率最高、晶界电阻小、延展性较好等。缺点：电化学窗口较窄、会与锂金属发生反应、易与潮湿空气发生反应等。

聚合物：安全性好、具备良好的柔韧性和界面接触性、易成膜等。缺点：室温下离子电导率低。

3】液态电池的致命缺点

固态电池优势：高安全性、高能量密度、高循环次数、温度适应性好、电池模组设计简化。

（低温不是事了！从南走到北）

固态电解质电池则不存在电解质低温凝固问题，同时高温状态受影响小、安全性高，因而具有更大工作温度范围，可达40°C~150°C，显著优于液态电池。

4】当前难点

§ 界面接触问题

§ 电极体积膨胀

§ 稳定性低

固态电池在充电/放电循环过程中电极体积会发生巨大变化，因此容易开裂。而液态电解质由于具有流动性，它们可以适应电极结构的微小体积变化，并缓解由此产生的应力，从而使液态电解质电池对体积变化相对不敏感。

5】固态电池的发展与材料发展密不可分

材料市场空间：正负极/电解质材料未来材料体系正极材料负极材料正极材料除了现有成熟的磷酸铁锂和三元材料，可选富锂锰基材料；而负极材料方面，除现有体系广泛应用的石墨负极，会逐步转向硅基负极材料，未来锂金属凭借其极高的能量密度或将大放异彩。

碳硅负极未来已来：宁德时代麒麟电池23年4月量产首发极氪009其5C版本9月初官宣搭载理想MEGA；海外，“负极掺硅”的产业化推进同样进展迅速：特斯拉全力推进应用硅基负极的4680电池，奔驰、宝马、保时捷、沃尔沃等车企也在积极推进“负极掺硅”电池装车。

6】谁在赛道上

固态锂电池体系有着显著优于当前液态锂电池的安全性、能量密度等性能优势。但当前还面临着许多的科学技术挑战，还需要从材料/界面/电极等层面取得技术突破。待这些难点逐一突破后，固态电池行业有望得到快速发展，使电池企业、正负极材料企业、固态电解质企业等上下游产业链共同受益。

a. 率先布局（半）固态电池产能的企业，如宁德时代、比亚迪、赣锋锂业、亿纬锂能等。

b. 正极材料领域，生产高镍三元、富锰锂基等企业，如中伟股份、华友钴业、容百科技等。

c. 负极材料领域，生产硅碳、金属锂负极等企业，如赣锋锂业、贝特瑞、杉杉股份等。

d. 固态电解质领域，如杉杉股份、东方锆业等。

7】未来不可预

若当前能源技术出现革命性突破，如核电、氢能等，或导致对锂电池需求减少。

核能制氢技术就是将核反应堆与采用先进制氢工艺的制氢厂耦合,进行氢的大规模生产。

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