一、固态电池概述
1、固态锂电池成未来趋势
固态电池能量密度和热稳定性能显著优于液体锂离子电池，具有远期商业化前景。固态锂电池主要由正极、负极、固态电解质构成，相对于液态锂电池，固态电池的优势：（1）使用固态电解质替代液体电解质和隔膜，固态电解质燃点非常高，提高电池热稳定性能；（2）固态电池的电压平台是5V，高于液态电池的4.3V，能够匹配高压电极材料，电池能量密度和比容量优于液态电池；（3）固态电解质不具有流动性，因此不存在漏液现象，简化电池成组设计，降低电池的重量和体积，能量密度有望突破300Wh/kg。
资料来源：公开资料整理
近年来，下游应用领域的不断革新对锂电池行业提出了愈来愈高的要求，锂电池技术也由此不断进步，向更高的比能与安全性进发。从锂电池技术发展的路径来看，液态锂电池能够实现的能量密度已经逐渐接近了它的极限，固态锂电池将是锂电发展的必经之路。
锂电池技术发展路径
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2、生产工艺
界面问题、加工工艺难度大和生产成本高制约着硫化物固态电池的产业化发展，预计5-10年内全固态电池无法实现商业化。1）固态电池存在固-固界面接触难题，内阻较大，循环性能、倍率性能差。2）加工工艺难度大：硫化物固态电解质对生产环境要求苛刻，需要隔绝水和氧气，同时涉及薄膜沉积等与现有液态锂电池完全不同的生产工艺，大规模量产技术尚未解决。3）生产成本高：根据国际新能源网数据显示，固态电池生产制造成本占比超50%，而液态锂离子电池生产成本仅为20%-30%。
固态电池生产工艺流程
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二、固态电池发展背景
1、新能源汽车行业快速发展
固态电池主要应用于新能源汽车等，受国家政策推动影响，新能源汽车行业快速发展。根据中国汽车工业协会数据显示，我国新能源汽车在2011-2018年之间高速发展，销售呈现爆发式增长，7年间销量增长超150倍，2019受补贴大幅度滑坡等影响，销量有所下降，2020年疫情逆势上升，达到了136.73万辆的新高，同比2019年增长13.4%。随着下游新能源汽车需求规模快速增长，固态电池行业发展前景广阔。
资料来源;中国汽车工业协会，华经产业研究院整理
2、储能行业需求上升
全固态电池被公认有望突破电化学储能技术瓶颈，满足未来发展需求的新兴技术方向之一。在电化学储能方面，目前锂电池占电化学储能比重达80%。根据CNESA数据显示，2020年电化学储能累计装机规模为3269.2MV,同比2019年增长91%,而结合国家对能源发展的指导方针，电化学储能在用户侧、可再生能源并网配套等领域的需求有望迎来快速增长，固态电池发展前景明朗。
资料来源：CNESA，华经产业研究院整理
三、固态电池行业现状
1、产业链状况
固态电池产业链与液态锂电池大致相似，两者主要的区别在于中上游的负极材料和电解质不同，在正极方面几乎一致，若完全发展至全固态电池，隔膜也完全被替换。下游应用领域主要为消费电子、新能源汽车、储能等新兴领域。
固态电池产业链图谱
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2、成本架构
固态电池整体成本主要由电池材料成本及电池生产成本构成，其中材料成本占据了大部分的份额。材料成本包括正极、负极材料、隔膜（如需）、电解质、集电器、壳体等组成，而生产成本则包括工厂设计/厂房、能源及人员/生产工序三大板块。
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3、技术路线
在19年发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）征求意见稿》中提出了加强固态电池研发与产业化进程的目标。全固态锂离子电池根据电解质材料可以分为三类：聚合物固态电池、硫化物固态电池、氧化物固态电池。聚合物固态电池安全性能好，硫化物固态电池易于加工，而氧化物固态电池导电率最高。目前，固态电池还存在部分技术瓶颈亟需突破，例如单位面积离子电导率较低、难以开发大容量动力电池或储能电池等。
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四、企业布局
各大车企和动力电池企业纷纷布局固态电池。各大车企也积极参与固态电池的研发布局中，努力争取掌握在固态电池领域的主动权。蔚来于21年初发布了一块单体能量密度达到360Wh/kg的150kWh的固态电池包，并定于2022年第四季度对外交付。丰田与松下合作成立合资公司共同研发生产固态电池，并计划于2025年之后正式量产首款固态电池汽车。大众与固态电池汽车Quantum Scape合作，预计于2025年销售固态电池。现代也预计于2030年大规模生产固态电池汽车。
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五、固态电池前景分析
1、预测规模
目前，全球企业开始加大固态锂电池方面的研究布局，加上各国政策的推动下，固态锂电池产业化进程有望加快。预计2021-2025年全球固态电池出货量将逐步出现并有所提升，随着市场的逐步成熟和技术的稳定，预计2025-2030年市场出货量将以59.4%的年复合增长快速发展，到2030年出货量将超过250GKh。
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2、发展趋势
综合锂电池技术的发展路径、我国各类规划、以及各企业固态电池布局来看，固态电池行业的发展将成为大势所趋。未来，我国固态电池行业的相关技术将不断进步，固态电池也将呈现更高的能量密度，更优秀的安全性以及更低的成本，其实现规模化生产和商业化发展的时日已并不遥远。
