寫在前面的話

隨著全球電動車浪潮席卷，關(guān)于固態(tài)電池的新聞越來越多：從Fisker宣稱開發(fā)充電1分鐘行駛500公里的固態(tài)電池，到寶馬已與SolidPower進行合作開發(fā)下一代電動車用固態(tài)電池，再到豐田又宣稱將在2025年前實現(xiàn)全固態(tài)電池的實用化。作為下一代電池技術(shù)的代表，固態(tài)電池引發(fā)市場高度關(guān)注。

固態(tài)電池具有發(fā)展的必然性。固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替換了可燃性的有機液態(tài)電解質(zhì)，大幅提升了電池系統(tǒng)的安全性，同時能夠更好適配高能量正負極并減輕系統(tǒng)重量，實現(xiàn)能量密度同步提升。在各類新型電池體系中，固態(tài)電池是距離產(chǎn)業(yè)化最近的下一代技術(shù)，這已成為產(chǎn)業(yè)與科學(xué)界的共識。

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化階段尚處早期，但有望在未來超速發(fā)展。我們對固態(tài)電池各體系的開發(fā)進度進行了詳細的梳理并比較了不同的技術(shù)路徑現(xiàn)狀。當前已實現(xiàn)小部分商業(yè)化的固態(tài)電池產(chǎn)品對比傳統(tǒng)鋰電暫未形成足夠的競爭優(yōu)勢，而未來固態(tài)電池將走階段發(fā)展的路線，從特殊領(lǐng)域逐漸往動力電池過渡，并且隨著國際巨頭的加速布局，固態(tài)電池將進入發(fā)展的快速軌道。

2018年，政策持續(xù)調(diào)整，新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈正逐漸進入比拼硬實力的健康成長通道。新能車的出現(xiàn)，一開始便是作為替代者的身份存在，支撐它發(fā)展是其足夠與傳統(tǒng)行業(yè)競爭的商品屬性。固態(tài)電池，則是新能車發(fā)展藍圖上的必經(jīng)階段，它將作為一項關(guān)鍵技術(shù)為行業(yè)的未來保駕護航，他的產(chǎn)業(yè)化進程也值得我們重點跟蹤關(guān)注！

本篇報告作為鋰電行業(yè)前瞻技術(shù)深度報告，對固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)進行了深度研究，旨在為鋰電行業(yè)發(fā)展方向理清思路，感謝實習(xí)生莫斯嘉為本文做出的重要貢獻。
 

眾所周知，動力電池直接對應(yīng)新能車產(chǎn)品的性價比，而能量密度是動力電池的關(guān)鍵指標。我國電動車市場正經(jīng)歷由“政策驅(qū)動”向“政策助跑”的轉(zhuǎn)換，政策對于鋰電產(chǎn)業(yè)能量密度提升的導(dǎo)向已經(jīng)明確，補貼直接與能量密度掛鉤并不斷提高門檻。工信部頒布的《中國制造2025》指明：“到2025年、2030年，我國動力電池單體能量密度分別需達到400Wh/kg、500Wh/kg。”指標分別對應(yīng)當前乘用車動力電池單體平均水平170Wh/kg的2-3倍。

為了理清400-500Wh/kg對于動力電池能量密度的概念，我們對鋰離子電池技術(shù)的迭代路徑進行了梳理，我國正位于第二代向第三代鋰電發(fā)展的過程中。正極材料的選擇上，我國已由磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向三元，并逐漸向高鎳三元發(fā)展。負極材料當前產(chǎn)業(yè)化仍集中于石墨材料，未來也在向硅碳負極進行過渡。據(jù)推算，當前采用的高電壓層狀過渡金屬氧化物和石墨作為正負極活性材料所組成的液態(tài)鋰離子動力電池的重量能量密度極限約為280Wh/kg左右。引入硅基合金替代純石墨作為負極材料后，鋰離子動力電池的能量密度有望做到300Wh/kg以上，其上限約為400Wh/kg。