全固态资深专家聊产业化进展|正极|电池|电芯|聚合物|负极

来源：市场资讯

（来源：纪要头等座）

全固态资深专家聊产业化进展

全文摘要

1、凝聚态电池技术分析

·凝聚态产品参数：宁德时代2023年发布第一代凝聚态电池，能量密度达500Wh/kg，拟用于电动飞机场景，当时已完成试飞。该产品为固液混合路线，含液量极低，通过原位固化匹配离子液体，使电解质呈凝胶半固化状态，电解液交联后无渗液问题。近期发布的第二代凝聚态电池能量密度为350Wh/kg，采用高镍九系以上正极、1500-1600mAh/g硅碳负极搭配凝聚态电解质体系。

·凝聚态量产难点：凝聚态电池目前仍处于PPT阶段，暂不具备量产条件。其量产核心难点为制程工艺要求极高，需保证交联密度达88%且交联点均匀一致，电芯层级一致性较难实现，是当前核心攻关方向。

2、硫化物全固态技术进展

·电解质性能与成本进展：硫化物全固态电池近年技术突飞猛进，电解质性能实现多重突破。离子电导率方面，此前接近10mS/cm，当前部分厂家通过掺杂改性，文献报告最高水平可达26mS/cm，常规生产无需特殊管控粒径也能达到10+mS/cm的高离子电导率。成本方面，硫化物电解质及核心原材料成本大幅下降：早期实验室级别硫化物电解质成本接近1亿元/吨，后逐步降至2000万元/吨，当前已低至100万元/吨；核心原料硫化锂成本呈指数级下降，其余原料五硫化二磷、氯化锂为常见大众原料，成本较低。耐水氧性能方面，硫化物电解质原本存在水氧不稳定的致命缺陷，此前操作环境露点要求需达-60℃，现阶段通过包覆、掺杂等改性手段，可有效提升电解质抗水氧能力，放宽操作环境露点要求，为电芯层级应用提供可行性。

·制程与电芯性能进展：硫化物全固态电池的制程与电芯性能也取得显著进展。制程端，此前生产多局限于实验室级别或小型手套箱环境，近年国内头部企业加大固态电解质、电芯生产设备投入，多条小试、中试线已陆续落地，具备实际生产电芯的能力。全流程设备布局持续完善，针对电芯固固界面接触改善需求，包括等静压机在内的大量设备厂商介入，覆盖前端生产、电芯压制到化成分容全环节，相关投入规模持续扩大。电芯性能方面，核心参数稳步提升：循环寿命可达四五百圈，头部企业水平更高；倍率性能从此前的0.几C提升至1C以上；为适配工信部装车需求，头部企业正布局60Ah及以上大容量电芯。应用验证层面，比亚迪全固态电池已通过中汽研车规级认证，覆盖电芯安全性能、热安全、针刺、挤压、长续航里程等核心维度验证，为后续装车应用奠定基础。

3、全固态电池技术路线

·三类技术路线对比：全固态电池主流技术路线可分为三类，核心特点、优劣势与适配场景差异显著：

a. 硫化物路线：是当前国内布局企业最多、进展最大的技术方向，但其电化学窗口较窄，适配含锰系等高电压正极材料时无法实现高压充放电，硫化物电解质易被氧化。

b. 氧聚复合（氧化物+聚合物）路线：氧化物与聚合物通常搭配使用，该体系是半固态电池中应用最广泛的技术路线。

c. 卤化物路线：核心优势为耐高电压，可完美适配高压正极材料，但成本高于硫化物，且对水氧更为敏感，当前以科研层面研究为主。

·路线落地节奏：不同技术路线的落地节奏存在明显差异：氧聚复合半固态路线落地最快，可应用于半固态或原位固化场景，国内青陶、卫蓝等企业已有成品电芯下线，部分产品已配套蔚来等车型装车应用。纯全固态技术方向中，硫化物是最具应用前景、现阶段厂商布局最多的路线，产业化进展领先，宁德时代、比亚迪等头部企业对硫化物电解质的需求较大。

4、全固态电池行业玩家

·海外布局玩家：海外全固态电池布局玩家主要集中在日本、韩国、美国、荷兰四国。日本代表企业为丰田、本田；韩国头部玩家是三星、LG；美国布局企业有索尼Energy；荷兰企业Dubunt号称已在全固态电池领域实现重大突破。

·国内布局玩家：国内全固态电池布局按技术路线划分，核心玩家及特点如下：a. 硫化物路线：聚焦硫化物电芯的企业包括B公司、C公司、国轩、蜂巢等，电解质供应商有南固、四川全固态、显霸等，还有布局膜领域的恩捷；b. 氧化物路线：代表企业包括卫蓝、清陶、辉能、台湾灰蓝，该路线电解质离子电导率仅零点几个毫西，倍率性能差，在动力电池、飞行器等场景应用较少；c. 聚合物路线：纯聚合物全固态电池布局极少，离子电导率低于氧化物，多作为加工添加剂与其他路线搭配，改善全固态电池加工性能；d. 毒化物路线：目前大多处于实验室或科学研究阶段。

5、全固态产业化展望

·产业化节奏与待解问题：全固态电池领域已有比亚迪实现技术突破，待相关工艺及关键要点完全摸透后，各厂商进展不会存在天差地别，今明两年将有全固态电池陆续装车，后续需关注动力电池领域的应用落地，其倍率性能仍需开展相关科学研究。硫化物全固态电池仍存在多项待解决的科学问题，包括固固接触、界面化学反应/电化学反应、界面能垒、循环过程中固固脱出等。产业化节奏与行业内大佬预判基本一致，预计2024年小批量上车，2030年实现陆续出货。

6、受访企业研发进展

·研发进展与待解问题：全固态电池研发已取得多方面进展：产线端已拉通全固态电池连续产线，可实现电芯批量产出，产线量产问题已初步摸通，良率尚未达最优水平，后续需针对电芯结构设计、设备及前端各环节工艺持续升级迭代。性能端，10Ah以上大容量全固态电芯循环寿命可达百圈级以上，容量已从此前的1安时、几安时级别向10Ah以上的大容量方向拓展。当前研发仍存两类待解问题：一是长循环下的容量跳水问题，固固接触不良会导致阻抗骤增，引发电芯性能下降；二是高倍率充放电下容量发挥不足，快速充放电过程中脱簇问题突出。行业内其他电芯研发企业的进展也多围绕倍率、循环、容量/能量密度三大维度展开，已有高规级上车电池的企业如比亚迪已推进至成组、pack环节，公司自身也在陆续开展相关尝试。

7、商业化参数要求

·电芯性能参数要求：全固态电池商业化的电芯性能参数需按不同应用场景设定对应标准：

a. 车用动力电池场景：循环寿命需达800圈以上，对应1200-1500公里续航时，800圈可覆盖约100万公里使用需求，倍率达2C-3C即可满足要求；

b. 低空经济/无人机场景：放电倍率要求达10C，现有倍率性能仍需大幅提升；

c. 储能场景循环寿命要求高于动力电池，落地节奏更晚。

此外，需优化硫化物电解质耐水氧性能，目标可在-40℃露点环境下操作，匹配液态电芯生产环境要求。

·配套体系要求：全固态电池商业化需完善配套体系支撑，核心要求包括：

a. 成本优化：当前硫化物电解质成本仍高于液态电芯体系，需通过规模化应用进一步降本；

b. 材料体系稳定：需提升正负极与硫化物电解质的化学/电化学稳定性，减少充放电过程中因界面副反应、相纯度不足等导致的电芯性能衰减；

c. 成组工艺适配：全固态电芯等静压压缩后需保证尺寸收缩一致性，才能实现较好的Pack成组效果，需与设备厂商共同开发专用的全固态电芯模组Pack工具。

当前60安时的电芯容量已可满足动力电池、低空经济等场景需求，能量密度、倍率及循环性能适配性较好；若用于对充放电倍率要求不高的异形一次性电池场景，现有性能已可落地应用。

8、电解质改性与能量密度

·碘掺杂改性技术：碘掺杂是硫化物电解质改性的重要技术方向，行业观点认为其可减少剖刻端加压需求，核心作用与目的主要包括两方面：一是提升电解质耐水氧能力，降低环境因素对性能的负面影响；二是提高电解质电化学窗口，增强正极侧耐氧化性，避免硫化物电解质在高压工况下被氧化。此外，碘掺杂还可提升电解质稳定性，改善展磨加工性能，优化后续生产工序可操作性。目前相关企业已针对该技术方向开展研发，技术路径参考了已有文献报告的研究成果。

·高能量密度体系参数：当前全固态电池的能量密度水平与材料体系参数如下：

a. 能量密度表现：实验室条件下头部企业最高能量密度可达400Wh/kg，20Ah电芯能量密度接近400Wh/kg，具体企业名称不便披露。

b. 核心材料体系：电解质由企业自主生产，高能量密度电池采用高镍正极搭配硅碳负极，配套使用薄电解质膜，其中硅碳负极克容量需达到1600mAh/g以上，硅碳与石墨的掺杂比例根据目标克容量调整，常规石墨克容量为3300mAh/g，可结合目标克容量估算掺杂比例，行业内暂无法获取各企业实际掺杂参数，多通过电芯容量、极片厚度等公开参数反向估算。

c. 材料选型逻辑：正极材料优先选择全国产化布局的头部企业；硅碳负极领域暂无企业各项性能指标均突出，部分产品克容量表现较好但循环性能偏弱，材料选型采用综合评判标准，需同时满足克容量、循环性能、倍率性能、抗压性能等设计要求，从多家供应商中遴选适配产品。

9、半固态与全固态出货预期

·近一年出货预期：全固态电池当前及近一年出货量较少，核心用于满足头部企业自身装车需求与工信部项目要求，基本不对外售卖；2025年全固态电芯对外出货仅几千只，整体对外流通规模（更多实时纪要加微信：jiyao19）极低。半固态（固液混合）电池已实现批量出货，概念覆盖范围较广，添加氧化物或氧化物涂层的产品均属于该范畴，当前主要应用于无人机、3C等高能量密度场景，蔚蓝、蜂巢等企业均有相关产品出货，正逐步向车用动力电池领域渗透，可有效提升整车能量密度。

·长期渗透预期：根据新能源车续航相关政策要求，小型电动车若要符合新能源车型准入标准，需搭载更高能量密度电芯，普通磷酸铁锂、6系三元电池无法满足对应续航要求。半固态电池能量密度优势突出，随着产能规模扩大，相关添加剂等成本有望逐步下降，2030年半固态电池在新能源车领域的装车量将明显提升。全固态电池的渗透节奏取决于今明两年的装车验证效果，若验证效果理想，后续将主要配套高端车型应用。

10、宁德供应链进展

·中试线供应链情况：宁德全固态相关项目招标即将开标，各供应链环节参与情况如下：a. 电解质材料环节，多家企业参与竞标，具体中标信息暂不便披露，受访企业反馈自身竞标情况较好；b. 设备环节，国内头部设备企业普遍有相关布局，先导、利元亨、德龙激光等设备厂商已有设备在宁德工厂应用，设备进入形式包括送样或采购，目前各厂商设备的实际使用反馈暂不明确，已有多家设备厂商在推进宁德全固态设备相关业务。

11、铌氧掺杂技术逻辑

·掺杂改性技术原理：铌氧双掺杂是硫化物电解质的改性技术，核心围绕提升正极与电解质兼容性、优化电解质性能两大逻辑。铌掺杂分两类应用逻辑：此前铌酸锂作为正极重要包覆材料，可降低正极与硫化物电解质之间的空间电荷层，减少阻抗，提升全固态电芯中正极材料的循环及倍率性能；目前可将铌掺入硫化物电解质，进一步提升与正极的兼容性。氧掺杂是将氧掺入电解质，可固定零硫四面体的氧空位，提升电解质空气稳定性。此外，掺杂还可提高抗氧化性能与正极活性，其中碘为弱酸，可借助弱酸弱碱平衡理论提升电解质耐水氧性能。目前该技术仍处于科研阶段，铌元素成本较高，相关实验材料多从实验级供应商采购，仅用于小型研究，尚未规模化采购。

12、粘结剂技术研发进展

·两类粘结剂研发情况：企业在粘结剂领域布局两类研发方向：a. 高硅负极粘结剂：带有极性官能团与特殊网络结构，可缓解硅碳负极体积膨胀对电芯性能的影响，低压下克容量发挥表现较好；b. 电解质膜粘结剂：主打高韧性，适配自支撑电解质膜，可使电解质膜具备类似传统隔膜的自支撑性，无需转印或涂覆工艺。当前行业存在共性技术难点：粘结剂添加及制浆过程均会降低电解质离子电导率，目前行业内电导率降幅在50%-60%区间，各厂商均在探索如何在成膜过程中保留硫化物电解质的高离子电导率。

·粘结剂应用延伸：粘结剂可向电极场景延伸，改善充放电孔隙率问题。具备韧性或弹性的粘结剂可适配充放电过程中电极材料的体积变化：膨胀时同步延展避免破裂，收缩时适配材料向内收拢，可一定程度减少充放电过程中的孔隙率提升，类似自适应粘结剂的相关技术已有较多学术报道。

13、生产设备与工艺进展

·等静压设备迭代：等静压设备当前有两大技术迭代方向，性能提升明显：一是腔体尺寸逐步扩大，长度可达2-3米，直径可达400-500mm，单批次可压制更多电芯，产能空间显著提升；二是加压程序优化，支持梯度加压/泄压模式，替代传统一步升压、泄压工艺，避免电芯因应力骤变影响致密化效果，例如可在0-100兆帕阶段先保压20秒，再缓慢升压至300兆帕保压，泄压时从300兆帕降至150兆帕再保压20秒，大幅改善电芯压制质量。工艺参数方面，硫化物电解质质地柔软、杨氏模量小，升温环境下致密化效果更好、固-固接触更优，但电芯等静压无需超过100℃，既规避水介质气化问题，也大幅降低设备密封件性能要求，利于产业快速落地。效率层面，当前部分企业采用2-3次压制、单批次耗时约半小时的工艺，现有优化工艺下电芯仅需1次等静压，保压时间为分钟级（约10分钟），升压、泄压均在分钟级完成，效率较多次压制方案大幅提升。等静压并非产能瓶颈，单台国产大型等静压设备价格约百万元，以400×1400的腔体容积为例，单批次可压制数百至数千个电芯，可通过增加设备数量匹配产能需求。当前设备端技术已基本走通，仅需优化电芯结构设计提升等静压良率，即可实现全流程连续出电芯。

·干法工艺进展：干法工艺性能优势显著，因无溶剂破坏电解质，倍率性能与克容量发挥更优。设备水平方面，当前行业头部干法设备幅宽接近1米，线速可达40米/分钟，已满足产业化需求，其中滚压设备环节已较为成熟。干法工艺核心瓶颈在于混料均匀性不足：搅拌时间过短会导致物料混合不均，过长则会打断已纤维化的PTFE粘结剂，影响后续连续成膜性能，目前行业干法混料均匀性仍弱于传统液态匀浆工艺。纤维化设备现有行星式、双螺杆等多种构型，据了解行星式/艾里许型设备表现相对更优，后续需设备厂商与粘结剂供应商协同优化方案，重点突破纤维化环节痛点，提升干法工艺的产业化适配性。

14、pack设计与供应商格局

·pack设计与车规要求：全固态电池目前仅可实现工程化连续生产，从前端电芯制造到后端pack生产的全流程各环节仍有较大优化空间。前端匀浆环节需解决熔融过程中溶剂损伤电解质离子电导的问题，涂布环节需避免纳米级电解质在烘干时发生团聚，中后端极片处理工艺也待进一步打磨；材料端还需提升抗水氧性能、降低电芯内阻、减少界面副反应，整体为系统性优化工程。当前全固态电池上车测试逐步推进，比亚迪已通过中汽研车规认证，但该认证并非量产电芯装车的正式标准，测试要求相对较低。全固态电池与传统液态电芯的核心差异在于运行过程中需持续保持预紧力，压强范围为几兆帕到十几个兆帕，需配套专用紧固结构，紧固力可根据电芯面积与目标压强换算得出，目前pack结构件的具体材质与结构形式仍在研发阶段。

·各环节国内供应商水平：全固态电池各环节国内供应商技术水平与应用情况如下：

a. 前道搅拌环节：宏工、软控、上水智能等企业的技术水平暂不明确；

b. 等静压设备环节：川西机械、四川力能技术表现较好，利通科技已推出相关样品；此前宁德时代曾使用包头科发的设备，但其数显压力设备的压强准确性曾受质疑，近年川西机械产品表现更突出；

c. 激光设备环节：德龙激光、联赢激光已有设备在宁德时代工厂应用，海目星应用情况暂不明确；

d. 后道设备环节：泰坦已有产品供应宁德时代，提及的华自科技（或华智）应用情况暂未确认。

Q&A

Q: 宁德时代凝聚态电池的最新技术进展如何？

A: 宁德时代于2023年首次发布凝聚态电池，能量密度达500瓦时/公斤，计划用于电动飞机，采用固液混合技术。近期发布第二代产品，能量密度约350瓦时/公斤，推测采用高镍九系以上正极与1500–1600毫安时/克硅碳负极匹配凝聚态电解质体系。该技术在电芯层级面临交联密度均匀性控制难题，制程工艺要求高，量产难度较大，目前仍以技术验证为主。

Q: 硫化物全固态电池在电解质性能、成本及工艺方面取得哪些关键进展？

A: 硫化物电解质离子电导率显著提升，常规水平达10余毫西门子/厘米，文献最高报告26毫西门子/厘米；成本大幅下降，硫化物电解质从约2000万元/吨降至100万元/吨，硫化锂成本同步指数级降低；通过包覆、掺杂等改性手段，耐水氧性增强，操作环境露点要求从-60℃以上放宽；电芯工艺实现突破，多家企业建成可下线电芯的小试/中试线，循环寿命达400–500圈以上，倍率性能提升至1C以上，容量向60安时及以上发展；设备端在等静压、界面处理等环节投入增加，支撑工程化推进。

Q: 全固态电池的主要技术路线有哪些？各自特点与产业化现状如何？

A: 主要分为三类：硫化物路线离子电导率高、应用前景广，为国内研发主流，但电化学窗口窄，高电压下易氧化；氧化物路线在半固态电池中成熟应用，卫蓝、清陶等企业已有电芯装车，但离子电导率较低，倍率性能受限；卤化物路线耐高电压性能突出，适配高电压正极，但成本高于硫化物且对水氧更敏感，目前以孙学良院士团队等科研探索为主。聚合物路线离子电导率最低，多作为加工助剂使用。

Q: 全固态电池领域的国内外主要参与企业有哪些？

A: 国际方面包括日本丰田、本田，韩国三星、LG，美国Solid Energy及荷兰Dubunt等；国内硫化物路线企业有比亚迪、宁德时代、国轩高科、蜂巢能源；电解质材料企业包括南固、四川全固态、显霸等；氧化物路线企业有卫蓝、清陶、辉能；材料环节正极以当升科技为代表，硅碳负极涉及杉杉股份、贝特瑞、璞泰来等；设备领域先导智能、利元亨、德龙激光等已提供全固态相关设备解决方案。

Q: 全固态电池的产业化时间表与市场展望如何？

A: 依据工信部项目要求，2024–2025年将实现小批量装车示范，预计2024–2025年小批量上车，2030年逐步规模化出货。半固态电池因技术门槛较低、能量密度提升显著，已应用于无人机、3C及部分车型，出货量远高于全固态；全固态电池在高端车型、低空经济领域具潜力，但需持续攻克循环寿命、界面稳定性、成本及科学机理问题。

Q: 与2023年5月相比，公司在全固态电池产线与关键性能参数上有哪些提升？

A: 产线已初步拉通，具备批量出电芯能力；循环性能方面，10安时以上大容量电芯实现百圈级以上循环；电芯容量从此前1–几安时小容量提升至10安时以上级别。待解决问题包括长循环下因固固接触导致的阻抗增加与性能衰减，以及高倍率充放电时容量发挥不足。

Q: 实现全固态电池商业化，各应用场景下关键参数需达到何种水平？

A: 车用动力电池需循环寿命800圈以上，倍率性能2C–3C；低空经济应用需更高倍率。电芯成组需解决等静压后尺寸一致性问题；材料端需提升硫化物电解质耐水氧性、降低成本，并优化正负极与电解质界面化学/电化学稳定性。60安时级电芯容量与能量密度已接近实用化门槛。

Q: 公司在电解质中掺碘的应用情况及技术目的为何？

A: 公司已开展电解质掺碘研发，主要目的为提升电解质耐水氧能力与电化学窗口，该方向源于文献报道，属于行业前沿技术探索。

Q: 在硅碳负极等核心材料环节，行业有哪些代表性供应商？

A: 正极材料方面，当升科技在全固态领域布局较早；硅碳负极供应商包括杉杉股份、贝特瑞、璞泰来等，各企业在克容量、循环、倍率等指标上存在差异化优势，需结合具体设计需求进行综合评估选择，暂无各项指标全面领先的单一供应商。

Q: 目前行业全固态电池实验室级别能达到的最高能量密度是多少？采用何种材料体系？

A: 实验室级别全固态电池能量密度可达400瓦时/公斤以上，通常采用高镍正极、高容量硅碳负极、薄层电解质膜的材料体系，具体企业信息未披露。

Q: 公司实现20–30安时单电芯容量时，能量密度、循环及倍率性能水平如何？

A: 在20–30安时大容量电芯下，能量密度约300余瓦时/公斤；循环寿命为百圈级；倍率性能测试条件因企业工艺而异，通常以0.6C–0.7C进行循环评估，高倍率下具体容量保持率数据未明确披露。

Q: 2024年全固态与半固态电池的出货量预期如何？2030年产业格局展望怎样？

A: 2024年全固态电池出货量有限，各企业产品主要用于满足自身装车需求，市场销售量较小；半固态电池出货量显著更高，已应用于无人机、3C及部分车型。预计2030年，半固态电池将因新能源汽车续航政策驱动及规模降本在动力电池领域加速渗透；全固态电池若2024–2025年装车验证效果良好，有望在高端车型逐步落地。

Q: 宁德时代全固态电池中试线招标中，设备与材料环节哪些企业进展较快？

A: 材料环节多家电解质企业参与竞标；设备环节，先导智能、利元亨、德龙激光等头部企业已有全固态相关设备在宁德时代产线应用，具体验证效果未披露。

Q: 中科固能开发的锂铌双掺杂硫化物电解质技术作用与原理是什么？

A: 该技术通过铌掺杂改善正极与硫化物电解质界面兼容性，氧掺杂提升电解质空气稳定性；逻辑与掺碘技术类似，旨在优化界面与耐水氧性，但铌元素成本较高。

Q: 公司在粘结剂方面的研发进展如何？能否缓解全固态电池关键瓶颈？

A: 公司开发两类粘结剂：一是面向高硅负极体系，通过极性官能团与网络结构缓解体积膨胀，提升低压克容量发挥；二是用于电解质膜，开发高韧性自支撑粘结剂，实现膜自主应用。但粘结剂添加会降低电解质离子电导率，属行业共性挑战，各企业均在优化降低幅度。

Q: 粘结剂材料能否解决充放电过程中孔隙率变化问题？是否可延伸至正极应用？

A: 具备弹性的粘结剂可随充放电过程自适应体积变化，缓解孔隙率波动问题，文献已有相关报道，理论上具备向正极体系延伸应用的潜力。

Q: 等静压设备在2024年相比2023年有哪些关键技术进步？

A: 进步主要体现在两方面（更多实时纪要加微信：jiyao19）：腔体尺寸显著增大，单批次压制电芯数量提升；程序控制实现梯度加压/泄压，减少电芯内部应力，改善致密化效果与良率。

Q: 干法电极设备的行业水平、产业化进展及主要瓶颈是什么？

A: 行业领先干法设备幅宽近1米，运行速度达40–50米/分钟，满足连续化生产节拍需求。主要瓶颈在于混料均匀性，纤维化环节需平衡搅拌时间与纤维结构完整性；滚压等后端设备已较成熟。