固态电池与传统锂离子电池相比,它的优点是什么?

近日，宁德时代发布了新的电池技术——冷凝电池主要以高比能和高安全性为主，单体能量密度高达500Wh/hkg。

据宁德时代介绍，针对超高比能化学材料的电化学反应变化，冷凝电池采用高动力仿生冷凝电解质，可建立微米级自适应网结构，提高微结构稳定性，提高电池动力学性能。

值得注意的是，在固态电池和半固态电池中，一次又一次“跳票”在新闻发布会上，宁德时代首席技术官吴凯表示，宁德时代将在今年年底前形成大规模生产凝聚汽车电池的能力，并与民用飞机公司合作开发电机。

中金公司研究报告指出，预计多家汽车公司品牌将率先携带半固态电池进行大规模生产，建议关注固态电池产业链从0到1的投资机会。

那么什么是固态电池呢？与传统锂离子电池相比，它的优点是什么？

01

固态电池行业正处于从0到1的阶段

所谓固态电池，是指采用固态电解质的锂离子电池。

固体电池是一种电池技术。与锂离子电池和锂离子聚合物电池不同，固体电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。

由于科学界认为锂离子电池已经达到了极限，固态电池近年来被认为是一种可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术以锂和钠制成的玻璃化合物为传导材料，取代了以往锂电池的电解质，大大提高了锂电池的能量密度。

固体电池与主流传统锂离子电池最大的区别在于电解质。固体电池采用固体电解质代替传统锂离子电池的电解质和隔膜。传统锂离子电池主要由正负极材料、电解质和隔膜组成。正负极材料决定了电池的容量，电解质和隔膜作为传输锂离子的介质。这就是本质的区别。

固态电池可以考虑高安全性和高比容量，远期制造成本可以低于液态电池。固态电池可以考虑高安全性和高比容量电极材料，这是实现更高能量密度的必要路径。同时，由于理论模块空间利用率高，电池组装过程简化，理论成本低于液态电池。

从安全性的角度来看，固态电解质材料具有良好的热稳定性、不易燃烧和无电解质泄漏风险，具有更好的安全性。

从能量密度来看，固态电池与锂金属具有良好的负兼容性，模块空间利用率高，组装灵活，有望进一步提高能量密度。

虽然固态电池有很多优点，但是固态电池在应用上有很多困难，还是需要解决几个痛点。

一是供应链重塑：与现有成熟的液态锂电池相比，固态电池技术发生了巨大的变化。重塑锂电池供应链还有很长的路要走。

二是降低成本：预锂硅碳负极或远景金属锂负极、高镍正极、固态电解质等新技术材料的生产成本远高于目前相应的材料，降低成本的道路极其困难和漫长。

三是快速充电效率差，固态电解质导电率仅为电解质的十分之一，快速充电效率差，严重影响实际应用。

在工业化进程方面，光大证券预计2023年全球半固态电池渗透率为1%。蔚来ET7配备卫蓝新能源和赣锋锂业半固态电池、东风E70，赛力斯纯电动SUV，半固态电池、东风追光车已于2022-2023年/计划交付。此外，清陶能源、国轩高科技、富能科技生产的半固态电池也已于2022-2023年或计划装载。据估计，2023年全球半固态电池渗透率约为1%，需求约为8.8GWh， 从2023年到2030年，全球固态电池需求增长的CAGR为63.7%。

在市场规模方面，预计2025年中国固态电池规模将达到29亿元，2030年将超过200亿元。预计2022年至2030年复合增长率将达到55.01%。在出货量方面，预计2025年国内出货量将达到24GWh，2030年将超过250GWh，2022年至2030年复合增长率将达到74.66%。

02

固态电池对行业有什么影响？

半固态电池和固态电池主要影响电池的材料。其中，半固态电池对现有材料系统的影响较小。

信达证券指出正极材料：现有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元 NCM 等待正极材料仍然可以继续使用。负极材料：目前可以使用主流石墨系统和未来的硅碳系统。由于半固态电池中仍有一定量的液体电解质，锂金属负极不适用。

电解液：目前仍需浸泡少量有机溶剂，现有主流锂盐 LiPF6和 LiTFSI、LiFSI 新型锂盐仍需添加；隔膜：由于半固态电池中仍有一定量的液体电解质，隔膜仍需隔离正负极以防止短路，在某些情况下，隔膜仍需作为骨架支撑，但隔膜的技术要求可能会发生变化。

全固态电池可能会对传统的液体电池四种材料系统产生更大的影响。正极材料未来更有可能使用高比能材料；预计将使用负极材料中的金属锂；电解质系统中的液体溶剂将被完全取代；隔膜将逐渐被取代。

从应用节点来看，半固态电池可能在2023年至2025年小批量装载，而全固态电池可能在2030年左右迎来商业化转折点。

可关注上海洗霸、高乐股份、金龙羽、当升科技、赣锋锂业等半固态电池。

固态电池可关注宁德时代、比亚迪、国轩高科技、蜂巢能源、富能科技、卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业等。