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2025年有色金属行业分析:固态电池对上游金属需求梳理

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全固态电池:2027年装车,2030年大规模商用

全固态电池装车预期收敛至2027年,共识逐渐凝聚

宁德时代在2024年4月CIBF上表示2027年可实现全固态电池小批量 生产;比亚迪电池CTO孙华军在2025年2月15日的CASIP年度会议 上表示比亚迪的全固态电池将在2027年批量示范应用,2030年实 现“固液同价”并大规模商用。

2025年2月25日的电动汽车百人会上,欧阳明高院士表示全固态电 池预计在2027年实现批量装车,2030年实现大规模量产装车。

2027年小批量/示范性装车,2030年大规模商用已成为业界和学界 共识和目标。

2025年5月17-18日,国轩高科首次发布金石全固态电池,宣布已 建成首条0.2GWh中试线,核心设备100%国产化,已开启装车路 测。

国内外电池厂全固态电池研发进程或规划

2024 年尤其是下半年以来主流电池厂商密集公布其在固 态电池领域的最新进展与技术突破。

具体来看,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂电、辉能科技 等专注于固态电池的国内初创企业已经率先实现半固态电 池的量产。卫蓝新能源、清陶能源、太蓝新能源等电池初 创企业普遍计划将于 2027 年实现全固态电池小批量生产。 而宁德时代、比亚迪、国轩高科、中创新航等国内主流电 池厂商则聚焦于全固态电池,这些企业均计划将于 2027 年实现全固态电池小批量生产。

相对于国内企业率先量产半固态电池,海外企业聚焦于全 固态电池。LGES、SK On、三 星 SDI 等韩国主流电池厂 商,以及 Quantum Scape、Solid Power 等美国电池初 创企业, 计划于 2026 年-2030 年期间实现全固态电池量 产。

半固态电池已经开始装车

高端车型:半固态已实现落地应用,为后续全固态奠定应用基础。

半固态电池已经实现应用落地。目前多家车企布局固态电池车型,包括比亚迪、上汽、宝马、奔驰等,且半固态 电池已经实现上车应用,从目前部分搭载半固态电池的车型来看,基本集中在车型级别在C级,售价在30万元区 间的高端车型。 

我们认为,由于高端车型对于成本相对敏感度低,未来从半固态到全固态电池的应用也有望率先在高端车型上展 开;此外,半固态电池已经实现产业端落地,说明技术上在逐步成熟,为后续全固态的进一步发展奠定良好的技 术和应用基础,有望加速推进全固态电池的产业化。

eVTOL:固态电池有望解决发展关键瓶颈

eVTOL,即电动垂直起降飞行器(Electric Vertical Take-Off and Landing),是一种无需依赖传统跑道,可以通过电力驱动 实现垂直起降的飞行器,在城市交通、物流配送旅游、医疗救援、应急响应等领域,eVTOL可以发挥优势作用。

高性能、轻量化、安全性为eVTOL动力源的核心诉求。高性能电池是eVTOL实现长距离飞行的重要部件,同时轻量化有助于降 低能耗以及提升性能,使得eVTOL的长距离表现更佳。目前eVTOL也是多家电池厂实现产品应用的重要领域之一,以宁德时代 为首的动力电池厂纷纷布局下游的应用落地。

能量密度极大提升,降本是关键

全固态电池安全性、能量密度大幅提升

高安全性是固态电池的首要优势。传统液态电池存在电池热失控等安全隐 患,在大电流下工作负极有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致内部短路。 液态电池采用有机电解液,当电池在温度过高或内部短路等异常情况下, 存在自燃甚至爆炸的危险。而固态电池采用固态电解质,固态电解质具有 不易燃、耐高温、化学活性低等特 性,且能够有效抑制锂枝晶生长。

全固态电池能量密度相比液态电池大幅提升。从能量密度看,液态电池可 达250Wh/kg+,半固态可达350Wh/kg+,准固态可实现400Wh/kg+, 全固态可突破500Wh/kg,主要由于:

材料端看:固态电解质具备更稳定、更安全,电化学窗口宽(5V以上)等 性质,因此可以兼容高比容量的正负极,比如高电压正极、富锂锰基、硅 负极、锂金属负极等材料,进而大幅提升电芯能量密度。

结构端看:固态电解质将电解液的隔膜功能合二为一,大幅缩小正负极间 距,从而降低电池厚度,因此提升电芯能量密度。

Pack端看:固态电解质的非流动性,可以实现电芯内部的串联、升压,可 以降低电芯的包装成本,并提升体积能量密度。固态电解质的安全性,可 以减少系统热管理系统需求,成组效率大幅提升,从而提升Pack能量密度。

全固态电池不足:离子电导率低,成本较高

全固态电池中的界面问题是制约电池性能的重要因素。与液态电池中的固-液界面不同,固态电解质与电极之间的固–固界面主要 是:1)物理接触,电极和电解质之间为点接触,容易产生裂缝和气孔,限制界面处锂离子传输;2)化学接触,界面处的(电)化学 副反应导致固–固界面稳定性降低,增大界面阻抗。

当前全固态电池成本是液态电池的4-5倍。固态电解质目前难以轻薄化,用到的部分稀有金属原材料价格较高,全固态对生产工 艺、成本和质量控制也提出了更严苛的要求,生产设备替换率大,全固态电池成本预计明显高于现有液态电池。目前主流三元电 芯成本约0.4-0.5元/Wh,根据清陶能源、卫蓝新能源等企业半固态电池项目环评书,测算半固态成本约0.85元/Wh,全固态电 池成本约为 1.5-2.5 元 /wh。远期看,根据TrendForce预测,经过市场大规模快速推广,全固态电池搭载锂金属负极、电解液 也将全部被替换为固态电解质,2035年电芯价格将有机会降至0.6-0.7元人民币/Wh。

电解质:固态电池降本主要路径

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