固态电池 (Solid-State Battery)

深度行业研究报告

北京价值前沿科技有限公司 AI投研agent:“价小前投研”

核心观点摘要

固态电池正处于从半固态产业化(从1到N)向全固态技术攻坚(从0到1)过渡的关键阶段。其核心驱动力源于现有液态电池体系在能量密度与安全性上的瓶颈,叠加全球新能源产业竞争和国家战略政策的强力推动。当前市场正经历从主题炒作向基本面验证的转变,设备先行关键材料的产业逻辑已初步兑现,但全固态电池的商业化仍面临成本和工艺两大核心挑战,蕴含着巨大的机遇与不确定性。

市场认知与核心逻辑

核心驱动力:技术迭代与场景拓宽

  • 技术迭代的内生需求:液态电池能量密度逼近 350Wh/kg 理论天花板,高镍化安全问题凸显。固态电池是实现 500Wh/kg 以上能量密度和本质安全的唯一清晰路径。
  • 下游应用的场景拓宽:不仅是电动汽车的终极解决方案,更是 eVTOL、人形机器人等新兴领域对高安全、高能量密度电池的“入场券”,这些低成本敏感度领域有望率先商业化。
  • 国家层面的战略推动:中国将固态电池视为保持全球领先的关键技术,约 60亿元 产业支持计划、工信部中期审查等政策强力背书,提供确定性保障。

市场热度与情绪

市场情绪极高乐观,但夹杂对技术路径和落地节奏的谨慎分歧。半固态落地(如智己L6)提振信心,但对全固态(尤其硫化物路线)2027-2030年的商业化时间表存疑,导致板块内部分化。

预期差分析:认知、成本与价值

  • 认知混淆:市场易将半固态的产业化进展(改良)等同于全固态的技术成熟(革命)。全固态仍面临固-固界面、锂枝晶等根本性科学难题,跨越速度可能被高估。
  • 成本低估:核心材料硫化锂(Li₂S)价格高达300-400万元/吨,是商业化的“卡脖子”环节,市场可能未充分定价此成本障碍及其对产业化时间的拖累。
  • 价值漂移:真正增量和格局重塑机会在上游。设备先行(干法、等静压)、纯增量材料(硫化物)、价值量提升环节(硅基负极、新型集流体)的投资逻辑比电池制造更纯粹。

潜在风险与挑战

  • 技术风险:固-固界面是核心瓶颈;硫化物路线对生产环境要求极高,成本和技术门槛高。
  • 商业化风险:当前成本(1-2元/Wh)远高于液态电池(<0.6元/Wh),需在性能上展现压倒性优势。
  • 竞争风险:技术路线不确定性,国际竞争(日韩、欧美)加剧,专利战激烈。
  • 信息交叉验证风险:关于QS进展、60亿补贴等信息存在矛盾,需审慎看待。

发展路径与关键催化剂

近期催化剂 (3-12个月)

  • 技术发布:2024.11.7 长安&太蓝“无隔膜固态电池技术”发布会。
  • 政策落地:2025.09 工信部补贴项目中期审查,或迎第二轮补贴。
  • 中试验证:2025年 宁德、比亚迪等硫化物全固态中试线建成,关键数据将出炉。
  • 市场验证:智己L6、蔚来ET7等半固态车型销量与口碑。

长期发展路径

产业动态与技术路线精粹

半固态产业化开启,全固态竞赛加速

国内进展(半固态领先):2024年被视为“元年”,智己L6(清陶)、蔚来ET7(卫蓝)等车型实现半固态电池装车。金龙羽、欣旺达、孚能科技等均已实现半固态产品交付或获得订单。整车厂规划密集,长安(2027年量产)、上汽(2027年)、奇瑞(2026年)等纷纷公布全固态上车时间表。

国际动态(全固态追赶):丰田计划2027-28年商业化;三星SDI计划2027年量产;宝马已启动路测;QuantumScape (QS) C样已交付,但量产仍有距离,与国内差距较大;辉能科技锂陶瓷电池出货超240万颗。

新兴应用:eVTOL成重要落地场景,孚能科技获eVTOL订单;合源锂创交付建筑机器人固态电池包。

技术路线 核心优势 主要难点/劣势 代表企业
硫化物 离子电导率最高 (可达10⁻² S/cm),接近电解液,能量密度潜力最大(>500Wh/kg),被视为终极路线。 空气/水分敏感(产生剧毒H₂S),需干法工艺;核心原料硫化锂成本极高;界面稳定性差。 丰田、三星、宁德时代、比亚迪、QS、上海洗霸
氧化物 化学稳定性高,对空气稳定,电化学窗口宽,技术成熟度相对较高,已实现半固态上车。 离子电导率较低 (约10⁻³ S/cm),材料脆性大,界面阻抗高,制备需高温烧结,能耗高。 清陶能源、卫蓝新能源、辉能科技、赣锋锂业、三祥新材
聚合物 加工性好,与现有设备兼容性高,界面接触好,成本潜力最低。 室温离子电导率最低 (10⁻⁶~10⁻⁴ S/cm),通常需加热工作(60-80°C),能量密度和循环寿命有限。 欧洲(Bolloré)、国轩高科、星源材质
卤化物/复合 [卤化物] 离子电导率较高,与高压正极兼容性好。
[复合] 结合各路线优点,如改善界面、提升电导率,是当前半固态主流方案。
成本高,易吸水潮解。复合路线工艺复杂。 三祥新材 (卤化物),多数半固态厂商 (复合路线)

核心技术难点

  • 固-固界面问题(核心卡点):物理接触不良、化学副反应导致离子传输效率低、界面阻抗高、循环寿命差。解决方案包括材料包覆、人工SEI膜、等静压工艺等。
  • 锂枝晶问题:即使在固态电解质中,材料缺陷和不均匀界面仍可能诱发锂枝晶生长,导致短路。
  • 生产工艺变革:干法电极工艺是核心,适配硫化物体系,但对湿度控制(<0.1%)要求严苛。等静压设备是新增核心环节,用于提升材料致密性。

成本分析与降本路径

当前全固态电池成本极高,估算约1-2元/Wh,甚至更高(C样可达3-4元/Wh)。核心瓶颈是硫化锂,价格约300-400万元/吨,需降至50万元/吨以下才具经济性。

降本路径预测 (TrendForce):

  • 中期 (2030年): 预计降至 1元/Wh 以内。
  • 远期 (2035年): 随规模化和技术突破,BOM成本有望降至 0.4元/Wh 以下,与液态电池持平。

产业链图谱与核心公司

上游:核心材料与资源

固态电解质: 上海洗霸 厦钨新能 (硫化物); 三祥新材 (氧化物/卤化物)

正极材料: 当升科技 容百科技 (高镍/富锂锰基)

负极材料: 翔丰华 璞泰来 贝特瑞 (硅基)

新型集流体: 远航精密(镍铁合金) 诺德股份(多孔铜箔)

其他: 天奈科技(导电剂) 紫江企业(铝塑膜)

中游:核心设备与制造

核心设备: 纳科诺尔(干法) 科新机电(等静压) 先导智能(整线)

电池制造(巨头): 宁德时代 比亚迪

电池制造(新势力): 清陶能源 卫蓝新能源

电池制造(转型者): 国轩高科 孚能科技

下游:应用终端

整车厂: 上汽集团 蔚来汽车 长安汽车 广汽集团

新兴应用: 亿航智能 (eVTOL)

投资价值环节

1. 设备端: 逻辑最清晰,确定性最高。尤其是干法电极等静压设备,属纯增量市场。

2. 核心增量材料: 聚焦硫化物电解质及其核心原料硫化锂,是全固态瓶颈所在。

3. 路线领导者供应链: 关注清陶卫蓝的出货量及深度绑定的上游供应商。

核心关联公司梳理

股票名称 股票代码 产业链环节 核心逻辑/关联原因
宁德时代 300750 电池制造 全能型领导者。凝聚态电池已发布,硫化物路线目标2027年小批量生产。
三祥新材 603663 电解质 氧化物/卤化物路线核心。为清陶能源提供锆基材料,深度绑定半固态领军者。
上海洗霸 603200 电解质(硫化物) 材料破局者。聚焦硫化物电解质核心原料硫化锂,吨级产线,是全固态产业化关键隘口。
厦钨新能 - 电解质(硫化物) 硫化锂全球龙头,规划10吨产能,技术和成本突破潜力大。
当升科技 300073 正极材料 同时供货清陶、卫蓝新能源等固态电池客户,实现批量销售,深度绑定两大新势力。
容百科技 688005 正极材料 卫蓝新能源第一供应商,签订超3万吨固态锂电正极材料采购协议。
翔丰华 300890 负极材料 与清陶能源达成战略合作,供应固态/半固态电池高比容负极材料。
璞泰来 603659 负极&设备 新型硅碳负极可用于固态电池,同时具备固态电解质涂覆设备生产能力。
科新机电 - 核心设备 设备赋能者。等静压设备是全固态新增核心环节,公司技术突破,头部客户进展顺利。
纳科诺尔 920522 核心设备 设备赋能者。干法设备龙头,与欧阳明高院士工作站合作开发固态电池生产设备。
利元亨 688499 核心设备 为清陶能源提供化成分容、激光焊接等核心设备,已完成交付。
先惠技术 688155 核心设备 与清陶合作氧化物全固态干法电极设备,已向清陶中试线交付。
远航精密 - 集流体 镍铁合金集流体是硫化物体系下替代铜箔的主流方案,公司为核心标的。
紫江企业 600210 封装材料 铝塑膜供应商,与清陶合作,是软包电池关键材料。
国轩高科 002074 电池制造 发布能量密度360Wh/kg的半固态电池,年底计划上车。
孚能科技 688567 电池制造 半固态电池获eVTOL订单,2025年将交付硫化物体系全固态电池。