安全与性能要求日益提高，固态电板应时而生

新能源汽车销量快速增长，鼓励锂离子电板行业需求爆发。凭证EVSales数据统计，2012-2022年寰球新能源汽车销量从12.5万辆增长至1052.2万辆，CAGR55.4%，渗入率从0.2%耕种至13%。末端销量的坚硬增长带动寰球能源电板装机量快速攀升，2022年寰球装机范畴达到517.9GWh，同比增长71.8%。

依据电解液液体含量分类，锂电板可分为液态、固态搀和态和全固态三大类。固态锂离子电板的职责旨趣与液态锂离子电板同样,固态锂离子电板主要由正极、负极以及固态电解质构成，最本色区别是将液态电板的电解液与隔阂替换成固态电解质，完满无须省略少用隔阂及电解液。

电板能量密度执续攀升，液态锂电板性能安宁达到上限。跟着新能源汽车产业的赶快发展，汽车续航智力要求耕种，从而鼓励对能源电板能量密度的追求执续攀升。凭证我国汽车产业中永恒发展计较，2025年电板系统将完满300Wh/ke的卤莽，而对于传统改态锂电电板表面能量密度上限约350Wh/kg，安宁接近上限。研发和应器具备更高能量密度的能源电板算作传统锂电板的替代品成为势必趋势。

与主流液态锂电板比拟，固态电板主要体现为:

a)固态电解质本人不成燃，扼制锂枝晶滋长提高安全性。1)液态电板常见液体溶剂如EC和DMC皆是易蒸发易爆的化学物，而固态电板使用固态电解质，本人不具备可燃性，不错无须省略少用有机溶剂，灵验减少副响应发生，漏液风险小;2)固态电板的固态电解质本人绝缘不错充任隔阂作用;3)锂枝晶在固态电解质中降速滋长，大大裁减了电板短路和自燃的风险。

b)固态电板可搭配更高能正负极活性材料，极大耕种能量密度上限。1)液态锂电板电解液在高电压下极易氧化概念，且易与负极发生响应，固态电板电化学赋闲性窗口宽，可能搭配负载5V电压，适配硅基(4200mAh/g)、金属锂(3860mAh/g等负极材料;2)液态锂离子电板中隔阂和电解液系数占据了电板近40%体积和20%质地，固态电板对其使用的减少完满减重。3)固态电板电芯不错完满先串联后并联拼装的面貌一次拼装成型，固态电解质的安全性不错减少系统热惩办系统需求，成组效果大幅耕种，更灵验诓骗空间。

c)回收便捷。由于固态电板本人莫得省略仅有极少液体，在回收时处理相对便捷。

赣锋锂电发布搀和固态电板产物，开启固态电板国内车端贸易化程度。全固态电板从20世纪50年代就运转推敲，已历时半个多世纪。2011年10月，法国博洛雷集团运转在其自主研发的电动汽车“Bluecar”和电动巴士“Bluebus”上搭载由子公司Batscap制造的固态电板，以聚氧化乙烯(PEO)算作电解质，磷酸铁锂算作正极，是宇宙上初度用于EV的贸易化固态电板。2020年，清陶能源建成寰球首条固态能源锂电板范畴化量产线，计较固态电板将于2023年领先应用于上汽自主品牌新款车型。2022年1月，东风风神E70 50台搭载赣锋锂业搀和固液电板示范运营车崇敬发布，首批50辆新车将在江西、广州、浙江、江苏四个省份开启示范运营，开启了国内固态电板应用实施的贸易程度。2023年头，卫蓝新能源告示和蔚来汽车配合，将其半固态电板产物应用于ET7车型，单体能量密度达360Wh/kg。

固态电解质为中枢材料，四种材料体系并行发展

固态电解质是固态锂离子电板的中枢构成部分，可同期算作电板的隔阂以及电板的电解质。电解质的中枢作用是起着在正负极之间传输Li+的作用。理念念的固态电解质应知足离子电导率高、界面阻抗低、结构赋闲安全性高、机械强度高、价钱便宜等特色。现在来看，凭证电解质的不同，主要可分为团聚物固态电解质和无机固态电解质。前者代表性的体系是PEO聚环氧乙烷;后者是氧化物、硫化物和卤化物体系。

固体电解质材料主要的问题市欢在离子电导率偏低、固体电解质/电极间界面阻抗大，界面相容性较差、充放电经由中的材料体积扩张收缩导致界面庞易别离等，从而平直影响电板的低温性能、快充性能、能量密度与功率密度，具体来看:

1)固态电解质室温离子电导率偏低，收尾充放电速度。传统液态电解质的分子结构较为松散，离子不错更解放地走漏，比拟之下固态电解质的晶体结构经常比较赋闲，离子的走漏需要克服晶格的位移和能垒，导致离子电导率受限。因此液态电解质室温离子电导率约为10-2S/cm，但固态电解质离子电导率经常比电解液低10倍以上。低离子电导率会收尾电板的充放电速度，导致电板的功率输出受限，裁减电板在高功率需求下的能量密度。因此固态电板在贸易化之前需卤莽离子电导率的瓶颈。

2)固固界面导致阻抗增大，裁减输出功率。在全固态锂电板中，电极与电解质之间的界面战斗由固液面战斗变为固固点战斗,由于固相无润湿性，因此固固界面将酿成更高的界面电阻，不利干锂离子在正负极之间传输，导致电板的功率输出智力消弱。充放电效果裁减。

3)固固材料在充放电中体积不断扩张收缩，导致界面庞易别离。固态电解质材料与正负极极片之间的阻抗增大，电板在轮回经由中由于正负极不断扩张和收缩，产生大皆的里面微裂纹，最终导致固态锂金属电板快速失效、寿命减少。

氧化物固态电解质由氧化物类无机盐构成，可分为晶态电解质和非晶态电解质。除可用在薄膜电板中的锂磷氧氮LiPON型非晶态电解质除外，现时商用化主要聚焦在晶态电解质材料的推敲，主流的晶态电解质材料体系有:石榴石(LLZ0)结构固态电解质、钙钛矿(LLTO)结构固态电解质、NASICON(Na[A2B3012])钠超离子导体型固态电解质(如Na3Zr2Si2PO12)等。

石榴石型电解质的通式为Li3+xA3B2012，主要材料体系为Li7La3Zr2012，现在使用较广;钙钛矿型电解质的通式为Li3x La2/3-xTi03，具有结构赋闲，制备工艺浅近，因素可变范围大等上风，但其离子电导率略低;NaSICON型电解质诓骗NASICON骨架结构通过锂钠替换不错制备高性能Li+固态电解质，现在主流材料有Li1+x Alx Ti2-x(PO4)3(磷酸钛铝锂LATP)体系。上述材料中LLZ0对于锂负极具有较高的兼容性;NaSICON型和钙钛矿型电解质对金属Li的电化学赋闲性较差。全体上，氧化物固态电解质室温离子导电率较高，达到10-5-10-3S/cm，况且电化学窗口宽、化学赋闲性高、机械强度较大，是理念念的固态电解质材料体系，但也存在烧结温度较高和机械加工容易脆裂风险。

固态电板产业化初探:氧化物配套搀和态有望领先量产

现时固态锂电板的应用大体还处于推行室阶段，贸易范围仍属于小批量制造。具体来看:

团聚物电解质现在有小批量坐蓐应用范围有限。由于团聚物固态电解质和传统液态锂电板接近，可诓骗现存开导通过蜕变坐蓐，况且工艺浅近、本钱较低，故较容易达到量产条目。现在团聚物薄膜电板也曾有小批量坐蓐，但只适用于袖珍器件，大容量的电芯比较难以制作。

氧化物电解质接近量产条目。氧化物电解质在国内发展较快，现在常用氧化物体系跟电解液或团聚物复合制成固液搀和电板，产业链基本熟识，初创公司也曾接近量产阶段，是国内搀和固液类型的固态锂电板安宁趋同的道路。

硫化物高本钱短期较难改善。硫化物电解质如硫化锂、硫化磷需要进行高压下的化合，制备难度较高，同期硫化锂本钱极高导致硫化物固态电板本钱远高于波态电板，据中国一汽估算现时350Wh/kg体系硫化物全固态电板本钱约40元/Wh，距离量产还尚为远方。

卤化物电解质表现赶快后劲强大。现在卤化物电解质的推敲表现较快，其离子电导率、正极材料兼容性、空气/湿气环境赋闲性等问题还有待进一步改善，但其低本钱、环境友好，比拟其他电解质具有更为优异的高电压正极赋闲性，相对较高的锂离子电导率等秉性适配合为一项私有的正极侧的电解质政策鼓励全固态电板走向实用化。

现在国内固态电解质侧重于氧化物体系，日韩侧重于硫化物体系。咱们以为，研讨到全固态电板研发和加工门槛较高，固液搀和电板算作中间步地电板决策有望领先大范畴坐蓐，成为液态锂离子电板体系的灵验补充。搀和固液锂电板中同期含有液体和固体电解质，相较全固态锂电板，固液搀和锂电板诚然在安全性、能量密度和电位上限有所折让，但工艺门槛更容易卤莽，因此搀和固态电板被视为液态电板向全固态电板迭代的一种蹙迫决策，短期内有望成为国内企业主要道路。

咱们以为，跟着对电板安全性和能量密度耕种的要求及下贱需求带动，固态电板迎来发展机遇，有望成为现时液态锂离子电板体系的补充。保举:1)固态电板布局较早的具有范畴化坐蓐教训企业:宁德期间，受益宗旨:国轩高科;2)固态氧化物电解质材料企业:当升科技。

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