一、產業鏈:半固態-全固態迭代,電解質-負極-正極梯次升級
固態電池技術迭代基于液態體系,順序遵循固態電解質-新型負極-新型正極。主流廠商按照半固態到全固態的發展路徑布局,核心變化在于引入固態電解質,電解質預計從聚合物+氧化物的半固態路線,向氧化物半/全固態路線,再向硫化物全固態路線迭代;負極從石墨,向硅基負極、含鋰負極,再向金屬鋰負極升級;正極從高鎳三元,向高電壓高鎳三元、超高鎳三元,再向尖晶石鎳錳酸鋰、層狀富鋰錳基等新型正極材料迭代;隔膜從傳統隔膜,向氧化物涂覆隔膜,再向固態電解質膜升級。
產業鏈方面,電池端企業主要有寧德時代、比亞迪、衛藍新能源、清陶能源、億緯鋰能、贛鋒鋰業、輝能科技、國軒高科、孚能科技、蜂巢能源等;固態電解質企業主要有天目先導、藍固新能源、奧克股份、上海洗霸、金龍羽、瑞泰新材等;固態電解質前驅體鋯源/鍺源企業有東方鋯業、三祥新材、云南鍺業、馳宏鋅鍺等;負極企業有蘭溪致德、貝特瑞、翔豐華等;正極企業有容百科技、當升科技等;隔膜企業有恩捷股份等;此外整車企業以自研或增資入股等方式積極入局,代表公司有豐田、日產、本田等。
圖表:固態電池產業鏈全景圖

數據來源:中研普華產業研究院整理
二、國內:半固態電池率先落地,23年開始小批量裝車
半固態電池國內率先量產,23年開始小批量裝車,24年實現規模放量。國內以市場驅動為主,行業基本選用可量產的半固態路線,電解質選用聚合物+氧化物復合路線,正極仍選用高鎳三元體系,負極升級為預鋰化的硅基負極,實現能量密度360Wh/kg。代表廠商為衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技等,已在高端無人機、航天、軍工等高端領域實現應用,23年實現360Wh/kg以上裝車發布,如蔚來、上汽、賽力斯、高合等,成為產業化元年,但仍需規模效應降本,24年實現小規模放量,24-25年迎來商業化轉折點。
三、寧德時代:推出凝聚態電池,開啟下一輪創新節奏的里程碑
推出凝聚態電池,兼具高比能與高安全,可快速實現量產。寧德時代2023年4月19日推出凝聚態電池,兼具高比能和高安全,并且可以快速實現量產,是開啟寧德時代下一輪創新節奏的里程碑,能量密度可高達500Wh/kg。該電池采用高動力仿生凝聚態電解質,構建納米級別自適應網絡結構,調節鏈間相互作用力,在增強微觀結構穩定性的同時,提高電池動力性能,提升鋰離子運輸效率。此外凝聚態電池還聚合了包括超高比能正極、新型負極、隔離膜以及新工藝等一系列創新技術,使之既具備優秀的充放電性能,又具備高的安全性能。
2023年內具備車規級量產能力,同時進行航空級合作開發。公司正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發,執行航空級別標準與測試,滿足航空級別安全與質量要求。同時,寧德還將推出凝聚態電池的車規級應用版本,可在2023年內具備量產能力。凝聚態電池的問世將會對實現碳中和產生積極深遠的影響,為追求清潔環保的未來提供有力支持。
重點布局硫化物全固態路線,但距離商業化仍需5年以上。與日韓企業路線相似,寧德時代直接布局最具潛力的硫化物全固態電解質。寧德時代自13年起申請固態電池相關專利,具有多年技術儲備,其中9項專利內容中含有硫化物固態電解質,專利內容包含基于硫化物的固態電解質、正極極片、固態電池、電池材料回收等方面。公司目前已有高能量密度的固態電池實驗室樣品,但距離實現商業化仍需5年以上。
以全固態鋰金屬電池為發展目標,不斷提升能量密度與安全性。針對高端市場,寧德時代將持續投入全固態鋰金屬等新材料技術的研發,以鋰金屬負極材料為發展方向,正極材料由傳統三元向高壓三元、無金屬材料迭代升級,通過不斷攻關工藝難題與關鍵技術,爭取到2030年前后實現真正意義上的超長續航、安全及具成本競爭力的鋰電池技術。
四、比亞迪:專利數量多覆蓋范圍廣,技術儲備豐富
深耕固態電解質多年,專利數量眾多。公司于11年起申請
固態電池相關專利,截止23年3月已申請50余項,獲30余項專利授權,申請中專利10余項,專利儲備豐富。
研發涵蓋多種路線,技術不斷更新迭代。公司技術路線包含聚合物、氧化物、硫化物和復合固態電解質,其中聚合物路線主要包括PEO和聚烯酸酯類,氧化物、硫化物和復合固態電解質路線研究范圍廣泛,多種路線同步進行,不斷升級迭代。此外,公司不斷優化正/負極材料,對三元正極包覆硫化物電解質、鉬酸鹽等以改善離子傳輸和循環性能;負極采用硅基核殼結構、銻/鉍鋰合金以提高離子/電子電導性和電化學性能。
技術儲備豐富,后續或升級固態+短刀+CTC體系。公司申請固態電解質相關的專利覆蓋固態電解質材料、正/負極材料修飾與改性、電池結構、電池包與模組設計等,專利覆蓋范圍廣泛,技術儲備豐富,符合公司發展戰略,結合傳統電池包向CTC路線發展的趨勢,推測第三代刀片電池可能使用固態軟包。
五、衛藍新能源:承接物理所核心專利,工藝技術全面領先
脫胎于中科院物理所,掌握原位固態化核心工藝。衛藍新能源于2016年成立,由中科院院士陳立泉、研究員李泓、原北汽總工俞會根共同創辦,是中科院物理所固態電池唯一的產業化平臺,承接所有相關專利,研發實力全面領先,獲小米集團、蔚來資本、華為哈勃、天齊鋰業、吉利控股等入股。公司主打半固態路線,采用聚合物+氧化物(LATP為主)復合路線,首創原位固態化等八大核心工藝,改善固-固界面接觸,并與液態電池工藝基本兼容,鑄造產品護城河。
與蔚來、吉利等眾多車企達成合作,23年下半年裝車上線。20年8月,公司溧陽基地中試線投產(0.2gwh),針對無人機、AGV等消費領域,能量密度達275Wh/kg,支持7C高功率放電。22年6月,公司湖州基底投產(2gwh),針對動力領域,能量密度達360Wh/kg,23年上半年開始規模量產,預計下半年搭載蔚來ET7的150kwh電池包上線,續航里程突破1000km,成本較為昂貴,仍需規模效應和研發突破,進一步降本。此外公司已開發鐵鋰儲能電芯,具備本征安全屬性,能量密度150Wh/kg,已開始示范應用(4MWh)。全固態電池方面,公司計劃24、25年推出400、500Wh/kg產品,量產進度較為領先。
遠期規劃產能超50gwh,形成完善產業鏈布局。公司22年底產能2.2gwh,遠期產能規劃超50GWh。公司電解質與天目先導、藍固新能源、盟固利合作,正極與容百、當升簽訂戰略合作協議,負極與天目先導、貝特瑞、天齊鋰業合作,隔膜與恩捷股份簽約,形成完善產業鏈布局。