相較于傳統(tǒng)的鋰離子電池，固態(tài)電池能供應(yīng)更好的續(xù)航能力和安全性，但目前而言，固態(tài)電池迫于技術(shù)和成本的雙重制約，距離產(chǎn)業(yè)化仍然要很長(zhǎng)時(shí)間。

光大證券認(rèn)為，固態(tài)電池有望成為下一代高性能鋰離子電池。目前我國(guó)大部分的汽車廠商和新能源廠商也在參與固態(tài)電池的研發(fā)。

固態(tài)電池的不同技術(shù)路徑

2019年十二月，工信部公布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見(jiàn)稿)，在執(zhí)行電池技術(shù)突破行動(dòng)中，加快固態(tài)動(dòng)力鋰電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為新能源汽車核心技術(shù)攻關(guān)工程。這意味著固態(tài)電池有望上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。

固態(tài)電池是以固體材料來(lái)代替現(xiàn)有鋰離子電池中使用的液體成分，固態(tài)電解質(zhì)的厚度僅3~4微米，非常輕薄，不僅減小了體積，也降低了重量。

固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展采用逐步顛覆策略，液態(tài)電解質(zhì)含量逐步下降，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。依據(jù)電解質(zhì)分類，鋰離子電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)四大類，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。

不過(guò)，固態(tài)電池的技術(shù)路線目前仍有很大分歧。

固體電解質(zhì)可大致分為三類：無(wú)機(jī)電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)、復(fù)合電解質(zhì)。目前業(yè)內(nèi)比較看好的材料包括固態(tài)聚合物、硫化物、氧化物、薄膜等。

光大證券認(rèn)為，聚合物固態(tài)電解質(zhì)將率先實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，但存在高成本和低電導(dǎo)率兩個(gè)致命問(wèn)題。

目前主流的聚合物固態(tài)電解質(zhì)是聚環(huán)氧乙烷(PEO)電解質(zhì)及其衍生材料。相比之下，氧化物固態(tài)電解質(zhì)綜合性能好，進(jìn)展最快。硫化物固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率最高，研究難度最大，開(kāi)發(fā)潛力最大，但如何保持高穩(wěn)定性是一大難題。高能聚合物體系仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，LiPON薄膜型全固態(tài)電池已小批量生產(chǎn)，非薄膜型已嘗試打開(kāi)消費(fèi)電子市場(chǎng)。

近年來(lái)多家我國(guó)公司建立氧化物固態(tài)電池生產(chǎn)線。

蘇州清陶新能源在江蘇昆山建成投產(chǎn)的固態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)線，單體能量密度達(dá)400Wh/kg以上，擬于2020年進(jìn)入動(dòng)力鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域。

輝能科技與南都電源合作建立的國(guó)內(nèi)首條1GWh規(guī)模的固態(tài)電池生產(chǎn)線也將于2020年建成，公司今年四月剛完成D輪融資，用于加速固態(tài)電池商業(yè)化落地和廠建設(shè)，輝能在氧化物固態(tài)電池方面取得了一定的成果。

日韓和歐洲公司則投入了大量資金進(jìn)行硫化物固態(tài)電解質(zhì)的研究。

2020年日本豐田計(jì)劃推出搭載硫化物固態(tài)電池的新能源汽車，計(jì)劃于2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。十幾年前豐田已開(kāi)展固態(tài)電池研發(fā)工作，不僅獲得了固態(tài)電解質(zhì)材料、固態(tài)電池的制造技術(shù)等方面的專利，還研發(fā)了一整套的正極材料和硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料回收的技術(shù)路線和回收工序。三星和寶馬也都在研發(fā)硫化物固態(tài)電池的技術(shù)。我國(guó)的寧德時(shí)代(300750.SZ)也在這一方向上發(fā)力。

全固態(tài)電池商業(yè)化還要5~10年

今年三月初，三星高等研究院(SAIT)與三星日本研究中心(SRJ)在《自然-能源》介紹了其在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展，稱已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種高性能全固態(tài)電池。這種電池的循環(huán)壽命超過(guò)1000次，可以讓電動(dòng)汽車在單次充電的情況下行駛800公里。

豐田也在聯(lián)手松下開(kāi)發(fā)固態(tài)電池領(lǐng)域技術(shù)寶馬于2017年開(kāi)始牽手SoildPower開(kāi)發(fā)固態(tài)電池，福特和三星也于去年投資了SolidPower大眾也表示將在歐洲建廠生產(chǎn)固態(tài)電池，有望在2024~2025年間實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

另一家瞄準(zhǔn)動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的是戴森。戴森創(chuàng)始人詹姆斯middot戴森表示，向其他車企出售固態(tài)電池是一個(gè)進(jìn)入汽車行業(yè)的選項(xiàng)。

光大證券稱，固態(tài)電池領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入軍備競(jìng)賽階段，各公司期望搶占先機(jī)以贏得市場(chǎng)份額。固態(tài)電池領(lǐng)域市場(chǎng)參與者眾多，車企、電池公司、投資機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)等在資本、技術(shù)、人才三方面進(jìn)行博弈。隨著越來(lái)越多的公司加入，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加速，按照目前的發(fā)展情況，2021~2025年固態(tài)電池將實(shí)現(xiàn)初步應(yīng)用。

不過(guò)全固態(tài)電池的商業(yè)化還要很長(zhǎng)時(shí)間。去年底，寧德時(shí)代一位電池開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人曾表示，全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商品化要到2030年以后。

光大證券研報(bào)顯示，固態(tài)電池的工藝路線尚不成熟，降本仍需過(guò)程，全面產(chǎn)業(yè)化預(yù)計(jì)要5~10年。例如三星的固態(tài)電池雖然能夠達(dá)到長(zhǎng)續(xù)航，但生產(chǎn)環(huán)境要求苛刻，銀碳層大規(guī)模生產(chǎn)所需的貴金屬納米銀成本較高，短時(shí)間產(chǎn)業(yè)化并不現(xiàn)實(shí)。

國(guó)內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在不斷加速。

國(guó)軒高科2019年推出了半固態(tài)電池的試生產(chǎn)線贛鋒鋰業(yè)年產(chǎn)億瓦時(shí)級(jí)第一代固態(tài)鋰離子電池研發(fā)中試生產(chǎn)線已建成試產(chǎn)，不久將正式投產(chǎn)比亞迪也曾表示正在積極推進(jìn)固態(tài)電池項(xiàng)目商用寧德時(shí)代的全固態(tài)電池還在開(kāi)發(fā)中，預(yù)計(jì)2030年后實(shí)現(xiàn)商品化。

此外，天齊鋰業(yè)2018年開(kāi)始布局固態(tài)電池，其參股公司美國(guó)SolidEnergy重要開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)具有超高能量密度、超薄鋰金屬電池，開(kāi)發(fā)電解液和負(fù)極材料。2018年宣布與中科院等機(jī)構(gòu)進(jìn)行固態(tài)電池技術(shù)合作，目前尚處于實(shí)驗(yàn)試制階段。鵬輝能源固態(tài)電池處于研發(fā)階段，計(jì)劃在未來(lái)2~3年內(nèi)推出固態(tài)電池產(chǎn)品。

近兩年內(nèi)固態(tài)電池生產(chǎn)線迎來(lái)一輪不小的投產(chǎn)潮，清陶、衛(wèi)藍(lán)新能源、輝能科技等公司將建固態(tài)電池生產(chǎn)線，雖然目前各公司均未公布固態(tài)電池成本，但此前已有預(yù)測(cè)，固態(tài)電池成本將遠(yuǎn)高于鋰離子電池，未來(lái)固態(tài)電池若想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，降本則成必然。

光大證券認(rèn)為，固態(tài)電池的生產(chǎn)可組合傳統(tǒng)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池電芯制備不存在革命性創(chuàng)新，只是電極和電解質(zhì)制造環(huán)境要求更高，要在惰性氣體保護(hù)下或在干燥間內(nèi)進(jìn)行，這與制造超級(jí)電容器、鋰離子電容器等空氣敏感儲(chǔ)能器件的生產(chǎn)環(huán)境相似。