固态电池：具有技术颠覆潜力的新技术

2024年06月06日

评级领先大市

评级变动：维持

行业涨跌幅比较

%	1M	3M	12M
新能源电池	-0.14	-2.26	-31.72
沪深300	-0.27	1.52	-6.91

杨鑫分析师

执业证书编号:S0530524050001

yangxin13@hnch asing.com

新能源电池新技术之五

重点股票	2023A		2024E		2025E		评级
重点股票			EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍）				评级
宁德时代	10.03	20.35	11.25	18.14	13.41	15.22	买入
中科电气	0.06	162.50	0.47	20.74	0.75	13.00	买入
科达利	4.45	22.13	5.38	18.31	6.48	15.20	买入

资料来源：iFinD，财信证券

投资要点：

固态电池具有技术颠覆的潜力：传统液态电池体系成熟，但难以出现大幅性能突破。从兼顾高能量密度和本征安全性两方面出发，以锂金属作为负极，使用稳定、不易燃烧的固态电解质的全固态锂离子电池将成为未来最有技术颠覆潜力的电池。双极堆叠的可能性、锂金属负极的使用能保证其具备大幅领先的能量密度，其能量密度可以轻松突破400Wh/kg，固态电解质则能够保证优秀的安全性能。

固态电解质是固态电池成功应用的关键：理想的固态电解质应该具有小到可以忽略不计的电子电导率、优良的Li+电导率、良好的化学兼容性、宽的电化学稳定窗口、优异的热稳定性以及能够低成本的大规模生产等特点。通常来说，具有代表性的固态电解质包括硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、金属卤化物固态电解质和聚合物固态电解质。

固态电解质各有特点，复合固态电解质可以实现优势互补，是最具发展潜力的方向：聚合物电解质具有良好的界面相容性和机械加工性，但室温离子电导率低，限制其应用温度；无机氧化物电解质电导率较高，但存在刚性界面接触的问题以及严重的副反应，且加工困难；硫化物电解质电导率高，但化学稳定性差，可加工性不良。针对这些问题，目前复合固态电解质是最具发展潜力的体系，一方面，可以在聚合物电解质中引入惰性无机纳米粒子，改善聚合物电解质性能；另一方面，可以通过氧化物陶瓷或硫化物与聚合物进行复合，实现优势互补。复合固态电解质具有更高的离子电导率和力学性能，同时与电极具有更好的兼容性。

》离子运输机制、锂枝晶生长机制、固-固界面问题是固态电池面临的三大问题：明确高离子电导率的实现条件是发展高性能固态电解质、提高全固态电池充放电速度的关键，目前主要通过掺杂、开发纳米尺度结构以及界面工程等手段来改善离子电导率，但目前业界对于离子运输机制的理解程度还不够，这对于充放电速度提升是一个挑战；此外，固态电解质虽然具有高机械强度，但仍然难以完全抑制锂枝晶的生长和实现锂金属的均匀沉积，锂金属可能在负极表面形成枝晶，甚至在固态电解质内部成核，导致电池短路，从而引发安全风险，这对固态电池的安全是一个较大的挑战；同时，由于缺少电解液的浸润，固-固界面问题直接影响固态电池的循环寿命等性能，尽管目前在工艺和材料维度有一些改进措施，但界面问题仍是固态电池最大的挑战。

》全固态电池有望2027年开始量产装车：2022年以来，固态电池的研发和产业化取得了明显的进展，尤其是以卫蓝新能源和赣锋锂电等为代表的中国企业的半固态电池量产装车，标志着半固态电池已实现了产业化。我们预计固态电池的大规模生产和装车应用将在2027年左右开始到来。

2030年固态电池市场规模超2500亿元：预计到2030年全球固态电池的出货量将达到614.1GWh，在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右，其市场规模将超过2500亿元，主要出货电池仍然是半固态电池。作为固态电池最重要的组成部分，固态电解质在2030年的需求将超6万吨，市场规模超过60亿元。

》投资建议：固态电解质方面，建议关注固态电解质及其原料厂商【三祥新材】、【上海洗霸】、【东方锆业】等；正极材料方面，建议关注三元材料厂商【当升科技】、【容百科技】等；负极材料方面，建议关注【璞泰来】、【中科电气】等；电池方面，建议关注【宁德时代】、【金龙羽】、【鹏辉能源】、【赣锋锂业】等。维持行业“领先大市”评级。

》风险提示：固态电池技术攻关不及预期；半固态电池技术替代风险;上游原材料价格波动风险；半固态/固态电池产能释放不及预期。

内容目录

1 固态电池：理想的电池形态.
1.1传统液态电池体系成熟，但难以出现大幅性能突破 ..5
1.2 固态电池具有技术颠覆的性能潜力. ..6
2 固态电解质：固态电池成功应用的关键，复合电解质是最具潜力的发展方向.. ....7
2.1氧化物固态电解质：综合性能最优，加工性能差. ...9
2.2硫化物电解质：性能优异，稳定性差.. ...1
2.3 金属卤化物电解质：低成本，低电导率. ..12
2.4 聚合物电解质：加工简单，室温下离子传输效率低 ..3
3固态电池发展面临的问题及解决策.. ...15
3.1 离子运输机制：制约充放电速度的关键.. ...16
3.2 锂枝晶生长机制：固态电池安全性挑战. ..7
3.3 固-固界面问题：固态电池性能及安全性关键挑战 ..18
4产业化进展及市场空... ... 20
4.1 固态电池技术成为热门概念，多元化发展. ...200
4.2半固态已经量产装车，全固态2027年有望开始量产装车， ..23
4.3市场空间：预计2030年出货超600GWh，市场超2500亿元. .24
5重点企业.... .. 25
5.1卫蓝新能源.. ..25
5.2清陶能源... .26
5.3赣锋锂电... ..28
5.4 宁德时代... ..29
5.5辉能科技.. ..30
6投资建议.... .. 30
7风险提示... .31

图表目录

图1：动力电池技术路线图. 5
图2：全固态锂电池的构造图. .6
图3：不同种类固态电解质性质图.. ..8
图4：几种典型的氧化物电解质结构. ...9
图5：四方相LLZO 晶体结构、锂离子分布、立方相LLZO 晶体结构及锂离子分布....10
图6：LGPS 晶体结构图.. .. 12
图7：以LiYCl 为例的P3m1 结构，(c)以LiYBr6为例的 C2/m 结构. . 13
图8：单离子导体化学结构式. . 14
图9：固态电池发展面临的应用层面问题 .15
图10：全固态电池发展面临的核心科学问题. .16
图11：PVDF-LATP复合固态电解质离子传输示意图. .17
图12：复合电解质中锂离子扩散路径示意图. . 17
图13：固态电解质内部锂枝晶生长示意图.. .18
图14：固态电池内部结构及阻抗来源. .19
图15：液态电解质SEI膜. .19
图16：固态电解质界面反应示意图. .20
图17：固态电池论文发表数量.. .. 21
图18：各国固态电池论文及专利数量占比 .. 21
图19：各国/地区内公司的固态电池产业化现状和未来计划. .. 24
图20：固态电池出货量预测（Gwh) .. 25
图21：卫蓝新能源生产基地... .. 26
图 22：清陶能源目前主要产品.. .. 27
图23：智己L6搭载的固态电池... .. 28
图24：超级半固态“新锋”电池 .. 29
图25：“新锋”电池性能表现... .. 29
图26：宁德时代凝聚态电池.. .. 29
图27：辉能科技主要产品. .30
表1：固态电池与液态电池特性比较 .7
表2：主流电解质优缺点对比及改进策略.. ...8
表3：不同类型硫化物固态电解质优缺点比较， ..11
表4：以结构划分的聚合物性能对比， .. 14
表5：改善固态电解质离子传输速率技术手段， ..17
表6：抑制锂枝晶生长手段.. .18
表7：各国政府固态电池发展政策及计划， .. 22
表8：企业固态电解质三大技术路线总结 .23
表9：卫蓝新能源主要产品及参数.. .26

1固态电池：理想的电池形态

1.1传统液态电池体系成熟，但难以出现大幅性能突破

锂离子电池已经得到广泛应用，体系成熟：锂离子电池是一种在储能领域、动力电池及便携式电子设备中均得到广泛应用的一种储能器件，具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应、无污染及自放电小等优点，是目前综合性能最好的电池产品，也是可适用范围最广的电池产品。锂离子电池体系成熟，由正极、负极、电解液、隔膜等部分组成，其工作原理为：锂离子电池在充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入和脱出，同时伴随着电子在外电路中进行移动而形成外部电路的电流。充电时，电池正极生成锂离子，经过电解液移动到负极并嵌入到负极碳层的微孔中。放电时，嵌在负极的锂离子经过电解液移动回到正极。

传统液态锂离子电池无法同时满足安全和更高能量密度的要求：电动汽车和储能等领域对电池的需求日益增长，这对电池能量密度和安全性能也提出了越来越高的要求。根据工信部2020年制定的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，单体电芯比能量要在2025年达到400Wh/kg，2030 年达到500Wh/kg。尽管目前电池的研究和工业化已经取得了阶段性的成功，但是锂电池的能量密度仍不满足需求；目前行业内通常采用高镍正极和掺硅负极的搭配来提升能量密度。然而，一方面高镍体系会带来安全性能的降低，另一方面即使采用高镍体系，传统的液态锂离子电池体系也难以满足400Wh/kg的单体电芯能量密度需求。此外从安全性能的角度来看，常规的液态有机电解质具有易燃、易泄漏等缺点，容易引发起火、爆炸等安全问题。

图1：动力电池技术路线图

资料来源：锂电派，德勤，财信证券

1.2固态电池具有技术颠覆的性能潜力

锂金属负极是打破能量密度瓶颈的关键：提高电池系统的能量密度可以通过提升成组效率和电芯单体能量密度来实现，宁德时代的CTP方案和比亚迪的刀片电池方案即通过提升成组效率来提升能量密度，而提高电池单体能量密度极具前景的策略之一就是使用质量更轻的锂金属（相对原子质量为6.941，密度为0.534g/cm-）作为负极材料。锂金属作为负极材料具有高达3860mAh/g的理论比容量，是石墨负极的10倍，同时还具有最低的电极电势（-3.04Vvs．Li/Li+），是下一代可充电电池最有前景的电极材料。然而，极度活跃的锂金属化学稳定性差，且在循环过程中锂金属不均匀沉积和剥离可能形成锂枝晶，进一步刺穿隔膜从而造成电池内短路引发安全问题。

使用固态电解质才能从根本上解决安全问题及提升对锂金属的兼容性：使用液态电解液的锂离子电池，不可避免地存在热失控问题，这也是近年来大多数纯电动汽车发生严重自燃、爆炸事故的罪魁祸首。一方面，目前商用锂离子电池使用的电解液一般由有机碳酸酯类有机溶剂与锂盐组成，这些有机溶剂包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸乙烯酯(EC)等，在使用时均存在氧化分解、挥发和泄漏的风险;另一方面，若采用锂金属负极，活泼的锂金属在循环过程中容易与电解液发生副反应，持续消耗电解液和电极材料，在电池容量下降的同时诱生锂枝晶，进而造成严重的安全问题。目前电池单体的热失控难以杜绝，而电池系统级别的防止热扩散设计也仅能防止单体电芯热失控蔓延。如果要从根本杜绝安全问题，则要用新的材料替代当前的液态有机电解液，而使用不可燃且坚固的固态电解质来代替有机液态电解液不仅可以消除燃烧爆炸的风险，同时也可以大幅提升对锂金属的兼容性和电池的能量密度。

固态电池兼顾能量密度和安全性，具有技术颠覆的潜力：从兼顾高能量密度和本征安全性两方面出发，以锂金属作为负极，使用稳定、不易燃烧的固态电解质的全固态锂离子电池将成为未来最有技术颠覆潜力的电池。双极堆叠的可能性、锂金属负极的使用能保证其具备大幅领先的能量密度，固态电解质则能够保证优秀的安全性能。

图2：全固态锂电池的构造图

资料来源：《全固态锂电池技术的研究现状与展望》，财信证券

表1：固态电池与液态电池特性比较

类别	全固态电池		传统锂离子电池
电池结构
			正极	充电	正极
			充电放电	固体电解质负极	放电	隔膜（凝胶聚合物）电解液负极
电解质				高分子聚合物材料有机电解液（PC等聚聚合物浸润有机电解
		全无机类材料 (硫化物、氧化物等）安全性极高	（PEO基等）	碳酸酯+LiPF6等）	液
优点		循环寿命长适合长时间储存能量密度高高温适应性好	安全性较高可卷对卷生产具有柔性加工特性	储能领域有示范应用	广泛使用于3C产品在小型电子产品有应用
缺点		功率密度偏低成本偏高	功率密度偏低成本偏高温度适应性不佳	含有电解液，高温下有挥发与燃烧可能因有电化学位窗口限制，放电电压无提升空间

资料来源：《全固态锂电池技术的研究现状与展望》，财信证券

2固态电解质：固态电池成功应用的关键，复合电解质是最具潜力的发展方向

固态电解质是全固态电池成功应用的关键因素。一般来说，理想的固态电解质应该具有小到可以忽略不计的电子电导率（<10-10S·cm-1）、优良的Li+电导率(>lmS·cm-1)、良好的化学兼容性、宽的电化学稳定窗口、优异的热稳定性以及能够低成本的大规模生产等特点。通常来说，具有代表性的固态电解质包括硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、金属卤化物固态电解质和聚合物固态电解质。

表2：主流电解质优缺点对比及改进策略

类型	优点		缺点		离子电导率 (s/cm)	改进方向	主要布局企业
聚合物						枝晶：人造 SEI Energy、	①抑制锂SEEO、Solid
	①低成本		①离子电导率低 ②氧化电压低	10-7~10-4		膜、薄锂电极 ②提高电1	SolidPower、
		②易加工 ③高灵活性		③难以抑制锂枝晶形成	流电压耐受力：电	Bollore
					解质复合化、单离子异体
	氧化物		①机械稳定性	1	高烧结温度		①提高材卫蓝新能源、辉料韧性：与聚合物能科技、清陶能
②		化学稳定性	② 材料脆性	复合正极离子电导率低106~10-3		复合、添加剂或元源、赣锋锂业、
③		温度稳定性	③		素掺杂	SONY、
④		氧化电位高	④	薄膜制备困难	②提高离	SAKTI3、
			⑤ 锂金属稳定性低		子电导率：添加剂（或元素掺杂，与凝	Quantum Scape
硫化物		①高离子电导率 ②加工性能较好	① 较高	）高压正极材料兼容性差 ②敏感易氧化，制备难度10-4~10-2		胶电解质混用解质稳定性：涂层化学、出光兴和表面处理 ②　降低成宁德时代本：扩大规模	①　提高电丰田、松下、LG 产、日立造船、

资料来源：《固态电池发展现状综述》，财信证券

图3：不同种类固态电解质性质图

资料来源：《固态电池研究进展》，财信证券

2.1氧化物固态电解质：综合性能最优，加工性能差

氧化物固态电解质性能最全面，但刚性不足：氧化物固态电解质由于具有较高的热稳定性和离子电导率在固态电池中具有显著的优势。然而，为了实现商业化应用，还需要解决界面阻抗、加工难度和成本等问题。氧化物固态电解质根据形态不同可以分为晶态和非晶态。晶态氧化物根据结构不同主要分为钙钛矿型、反钙钛矿型、钠超离子导体型和石榴石型。

图4：几种典型的氧化物电解质结构

资料来源：《Solid-state lithium bateries-from fundamental researchto industrial progress》，财信证券注：a)钙钛矿型；b)反钙钛矿结构；c)NASICON；d)Lisicon 型；e)Garnet 型；f)Li2.94PO3.5N0.31

钙钛矿型：钙钛矿型结构固态电解质的结构与CaTiO3的结构相同，其结构式为ABO3（A=Li，La；B=Ti）。典型的钙钛矿型 LixLa(2/3)-x(l/3)-2xTiO3（LLTO，口为空位）具有高体积Li+电导率（室温下为1×10S·cm），而高晶界电阻导致其总Li+电导率低（2X10-5S·cm），LLTO的晶界电导率可以通过添加材料或优化Li含量和熔炼温度来提高。虽然这种材料具有适当的电化学窗口和高氧化稳定性，但其会由于Ti4+的还原而与锂金属发生反应。

反钙钛矿型：2012年，分子式为X+B²A的富锂反钙钛矿(LiRAPs）(例如：LiOC1)被研究人员发现，反钙钛矿的阴离子亚晶格呈体心立方（bcc）堆积模式，Li离子占据立方晶面中心位置，形成八面体单元，而这种结构恰好可以提升离子迁移率。因此，LiRAPs通常具有约10-S·cm-1的高Li+电导率。通过卤素混合，LiOCl.5Br0.5的Li+电导率可达

1.94mS·cm¹。此外，通过二价阳离子掺杂LiOCl，Lij-2xMxOCl（M=Mg、Ca、Sr 或Ba）玻璃电解质Li+电导率在25℃时可达到25mS·cm1。除了相当高的Li+电导率外，LiRAPs还具有对锂金属等低电位阳极的高稳定性。然而，LiRAP对水分敏感，难以在大气中合成。

钠超离子导体型（NASICON型）：钠超离子导体型锂离子电解质的化学通式为AxMM(XO4)，其中A代表Li、Na、K、Mg等碱金属和碱土金属元素，M和M'代表Fe、Ti、Zr等过渡金属元素，X 代表S、P、Si等非金属元素，研究较为广泛的主要有Li1+xAlxTiz-x(PO4)（LATP）等。NASICON型化合物的晶体结构如图4所示，其主要由M/M'与O组成的[MO6]和[M'O6]八面体，以及X和O组成的[XO4]四面体组成。

石榴石型：另一种研究较多的氧化物固态电解质材料具有石榴石构型，目前研究最常见的是锂镧锆氧LiLa3Zr2Oi2（LLZO）。LLZO晶体结构较为复杂，其存在两种相态，室温下为四方相，在100\~150℃会发生相变，形成立方相。在两种相态的LLZO 中，锂离子在相应的位点之间不断迁移，实现高效运输。如图 4(a)、(b)所示，在四方相LLZO中，红、橙、黄色的球分别代表处于Li1（8a）位、Li2（16f）位、Li3（32g）位的锂离子，这些锂离子两两相距较远，且锂离子所处的三种位置被完全占据。而如图 4(c)、(d)所示，在立方相LLZO中，红、橙两色分别代表处于Lil（24d）位、Li2（96h）位的锂离子。由于这些锂离子相距较近，传输距离短，且锂离子所处的两种位置并未被完全占据，所以立方相LLZO具有更高的锂离子迁移率，导电性能更加优异。

图5：四方相LLZO晶体结构、锂离子分布、立方相LLZO晶体结构及锂离子分布

资料来源：《全固态锂离子电池的研究进展与挑战》，财信证券

2.2硫化物电解质：性能优异，稳定性差

硫化物电解质性能最优异，但稳定性不足：硫化物电解质因其离子电导率高、电化学窗口宽、机械性能好、晶界抗阻低等优异性能，被认为是目前极具发展潜力的固态电解质，相比氧化物固态电解质，硫化物固态电解质有着更好的离子电导率，这使得其在固态电池的应用中能表现出更优异的倍率性能，此外某些硫化物电解质与锂的电化学窗口在10V以上，对高压正极材料兼容性强。但由于硫化物空气稳定性差，在空气中遇水反应生成有毒气体HS，导致电解质结构被破坏和电化学性能衰减，这使得其制备条件较为苛刻，制造成本高。硫化物电解质的第二个困境在于其热稳定性较差，在高温下易发生相变，影响其稳定性和离子电导率。目前主流研究的硫化物电解质主要有三类：玻璃陶瓷态电解质、硫代锂快离子导体(Thio-LISICON)、硫银锗矿型 LisPS5X(X=CI,Br,I),其性能各异。

表3：不同类型硫化物固态电解质优缺点比较

材料	优点	缺点	离子电导率（S.cm-1)
玻璃-陶瓷态电解质	离子电导率较高	合成步骤复杂	>10-3
Thio-LISICON型电解质	合成简单，热稳定性好，电子电导率小	离子电导率相对较低	>10-3
硫银锗矿型	电化学稳定性好	空气稳定性较差	>10-3

资料来源：《“双碳”背景下固态锂电池用硫化物固态电解质的发展趋势》，财信证券

玻璃-陶瓷态硫化物：玻璃陶瓷态硫化物电解质是一类具有独特结构和性能的固态电解质，通过热处理非晶态的玻璃态前驱体使得部分材料发生结晶，从而在非晶态的玻璃基体中形成分散的纳米尺度的晶体相，形成的晶体相能提供更多的离子传输通道，这使得玻璃陶瓷态硫化物的离子电导率更高，但由于在制备过程中需要额外的热处理步骤来形成晶体相，其制备工艺更复杂。

Thio-LISICON型（LGPS）：在LiS-GeS2、LiS-GeS2-Ga2S和LiS-GeS2-ZnS 体系中发现的Thio-LISICON结构来自LISICON型的γ-LiPO4氧化物电解质，通过用S取代O得到，由于S的电负性比O低，半径更大，可降低Li+结合能，拓宽Li迁移通道。因此硫化物Thi-LISICON电解质通常具有比氧化物LISICON电解质更高的离子电导率；2011年报道了一种超离子固体电解质LioGePSi2（LGPS），其离子导电率高达1.2×10²S·cm-1，甚至超过了传统的电解液（1.0×10-²S·cm-1）。LGPS较高的离子电导率得益于其具有三维框架结构,LGPS 由(Geo.5Po.5)S4四面体、PS4四面体、LiS4四面体和LiS6八面体组成。但是由于合成需要的Ge成本昂贵，研究者于是用更丰富的Si及Sn取代锗，合成出成本更低廉Li4SiS4及Li4SnS4,发现Li4SiS4在常温下的离子电导率仅为≈10-8S/cm,相对较低,Li4SnS4的离子电导率在100℃时为3×10-4S/cm,在 20℃时下降到7×10-5S/cm,

电化学稳定性较差。

图6：LGPS晶体结构图

资料来源：《硫化物基固态电解质及其与正极界面的基础研究》，财信证券

硫银锗矿型硫化物：硫银锗矿型硫化物因其低成本和高室温Li+电导率(>10-S/cm)等特性，被认为是另一种有前途的硫化物固态电解质；硫银锗矿型硫化物电解质主要有LiPS6和LiPS5X(X=Cl,Br,I)两类。其中LiPS6以高温相和低温相存在(分别为LT-LiPS6和 HT-LiPS6）,两相的离子电导率均极低(LT-LiPS的电导率为1.6×10-S/cm,HT-LiPS6的电导率为3.0×10-5S/cm）；另一种结构的硫银锗矿LiPS5X(X=Cl,Br,I)具有立方F43m面中心对称(FCC)结构，具有优良的Li+离子传输效率。

2.3金属卤化物电解质：低成本，低电导率

金属卤化物电解质电化学窗口宽，但电导率低：金属卤化物电解质兼顾了高氧化稳定性和宽电化学窗口的同时有部分材料兼顾了离子电导率。作为一类新兴的无机固态电解质材料，卤化物基固态电解质在室温下的离子电导率能达到10-3Scm-1，且理论离子电导率可达10-2Scm-1量级，理论模拟结果表明，相比其他固态电解质，卤化物一般具有较高的氧化还原电位，与高压正极材料具有更好的兼容性，可以实现在高电压窗口下的稳定循环。尽管目前卤化物电解质的研究进展较快，但是其低离子电导率、正极材料兼容性、空气/潮湿环境稳定性等问题还有待进一步改善，常见的卤化物电解质一般有三类：1)Lia-M-X6;2)Lia-M-X4及3)LiaM-X8类卤化物(M=过渡金属元素)其中，电导率达到10-3Scm-1的卤化物电解质多为Lia-M-X6类电解质以及部分Liz-M-X4类电解质。

Lia-M-X6类：Lia-M-X6电解质通常由IIIB族金属离子构成，具有较高的室温离子电

导率。它们的锂离子传导特性主要受过渡金属离子和Li+离子共同占据的八面体点位影响。
典型的晶体结构包括三方晶系(hcp-T)、正交晶系(hcp-O)以及立方晶系(ccp)。

图7：以LiYCl6为例的P3ml结构，(c)以Li3YBr6为例的C2/m结构

资料来源：《卤化物固态电解质研究进展》，财信证券

Lia-M-X4类：由二价金属离子M构成的正尖晶石相，如LiMnCl4等以及由三价及其他价态金属离子M形成的卤化物电解质。这类电解质的离子电导率较低，且部分在常温下无法稳定存在。

LiaM-X类：以suzuki晶格为主，MX6结构中的八面体相互分离，所有八面体空隙都被Li+占据，因为金属M的取代量低，提供的Li+传输空位较少，所以这类电解质的离子电导率一般不高。

2.4聚合物电解质：加工简单，室温下离子传输效率低

聚合物固态电解质技术成熟，室温下电导率低：固态电解质与电极界面接触良好，通常具有良好的柔韧性和可塑性，这使得其加工简单，它们可以适应不同的电池设计，包括柔性和可穿戴电池；此外复合聚合物电解质材料可以提供比液态电解质更宽的电化学稳定窗口，对高压正极材料的兼容性更强。由于聚合物基材料易于加工，在实现高比能固态锂电池产业化方面具有明显优势，因此研发高性能聚合物固态电解质也成为研究人员关注的焦点。但不得不提及的是许多聚合物固态电解质在室温下的离子导电率较低，这限制了电池在低温下的性能；此外在电池充放电过程中，聚合物固态电解质可能会发生体积变化和膨胀，这可能导致电解质层的破裂或与电极的分离，这严重影响了电池的循环性能和安全性；根据聚合物的结构特性，聚合物电解质通常被分为三种主要类型：固态聚合物电解质（SPEs）、凝胶聚合物电解质（GPEs）和复合聚合物电解质（CPEs）。

表4：以结构划分的聚合物性能对比

聚合物种类	固态	凝胶态	复合态
主要成分	聚合物基体+锂盐		聚合物基体+液态增聚合物基体+无机填
性能		塑剂	料
	优点：机械性能优异，1	优点：电导率优异	优点：高电导率，宽电
	便于加工	缺点：基体与增塑剂	化学窗口
	低，电化学窗口窄	性差	缺点：室温下电导率相容性差，界面稳定缺点：界面阻抗高，机械强度差

资料来源：《聚合物基固态电解质研究进展》，财信证券

固态聚合物电解质：SPEs是由固态聚合物基体和溶解在其中的锂盐或其他离子盐组成，与液态电解质（LEs）相比，固态聚合物电解质挥发性更低，机械性能更优异，电解质泄露的风险更低，此外柔性SPEs相对于无机固态电解质，其与电极界面接触良好，成本更低，便于加工，更容易实现大规模生产。然而几乎所有SPEs在室温下的Li+电导率都非常有限（10-7—10-Scm-1），锂离子迁移数低（tLi+<0.5），并且电化学窗口狭窄，这限制了其在固态电池的广泛应用。

图8：单离子导体化学结构式

资料来源：《固态聚合物电解质/高电压正极界面构筑及固态电池性能研究》，财信证券

凝胶聚合物电解质：GPEs是一种介于液态和固态之间的电解质，其中聚合物链形成了一个三维网络，而电解质盐则溶解在这个网络中。GPEs中的液态增塑剂负责提供离子传输通道，而聚合物基质则起到提供结构支撑和抑制液态泄漏的作用，这种结构使得GPEs 既保持了聚合物的高机械强度，又具有较高的离子电导率。GPEs 拥有高室温Li+电导率（超过10-³Scm-1），然而液态成分仍然会引起一定的安全问题，在这方面使用不易燃且热稳定的离子液体的离子凝胶电解质在一定程度上能提高电池的安全性，此外聚合物基质和液态增塑剂之间的相容性较差、GPEs与电极材料的界面稳定性等问题也可能影响以GPEs作电解质的固态电池的长期性能。

复合聚合物电解质：复合聚合物电解质（CPEs）是由聚合物基体和无机填料组成的。CPEs 结合了聚合物和无机SEs的优点，向SPEs中添加无机填料（特别是无机SEs）可以显著提高其室温Li+电导率（σ>104Scm-1）。此外，无机填料还可以提升电池的机械性能阻止电池内部的短路和燃烧等安全问题。具有更宽电化学稳定窗口的CPEs可以更好地抵抗高压阴极和Li阳极接触时的自降解，更重要的是，由于CPEs（通常为PEO/PVDF(HFP)/PTFE）的优异延展性和加工性，它们易于被加工成薄 SE 膜，这使得其大规模生产和应用在柔性电子设备中处于有利地位，但界面问题（无机填料可能影响电解质与电极的界面接触导致界面阻抗增加）及机械性能问题（虽然其柔韧性较好，但CPEs 的机械强度不如纯SPEs）也成为目前的技术痛点。

3固态电池发展面临的问题及解决策略

离子运输机制、锂枝晶生长机制、固-固界面问题是固态电池面临的三大问题：尽管固态电池能量密度与安全性占优，然而固态电池内部固-固界面能垒高导致锂离子传输速率低、锂枝晶生长、界面反应、以及锂金属和固体电解质(SE)之间的物理接触等仍然存在问题，导致成品固态电池充放电速度差，循环寿命低于传统液态电池，加之当前固态电池制造工艺不成熟等挑战可能会限制固态电池整体性能，阻碍全固态电池的广泛实际应用。

图9：固态电池发展面临的应用层面问题

资料来源：《下一代动力电池技术：固态锂离子电池前景几何？》，财信证券

图10：全固态电池发展面临的核心科学问题

资料来源：《全固态电池的研究进展与挑战一一以表征技术和理论机制的突破推动固态电池的原始创新》，财信证券

3.1离子运输机制：制约充放电速度的关键

高离子电导率是提高全固态电池充放电速度的关键：固态电解质的离子电导率和固态电池多尺度界面性质共同决定固态电池的电化学性能，相比之下，离子在固态电池界面的迁移相对缓慢，这也是提高电化学性能的关键所在。当前固态电池面临的主要应用瓶颈包括较慢的充放电速度和较快的容量衰减，这与固态电解质的物理化学性质密切相关。与液态电解质不同，固态电解质中离子间相互作用力强，离子迁移能垒高（是液体的10 倍以上），其导致离子电导率低。因此明确高离子电导率的实现条件是发展高性能固态电解质、提高全固态电池充放电速度的关键。

离子输运性能取决于在表界面的输运速度：固态电解质中的离子输运性能由离子在相、表界面中的输运过程共同决定，在多晶固态电解质中，表界面离子输运（晶界和跨晶界离子输运）被认为是离子输运过程中的限速步骤。但目前对表界面的结构组分以及输运机理的研究尚不充分，需要业界继续发展更为先进的表征技术和计算方法以深入研究晶格动力学和表界面的离子传输机理。

图11：PVDF-LATP复合固态电解质离子传输示意图

资料来源：《固体核磁共振技术解析固态电池离子运输机制研究进展》，财信证券

图12：复合电解质中锂离子扩散路径示意图

资料来源：《固体核磁共振技术解析固态电池离子运输机制研究进展》，财信证券

目前主要通过掺杂、开发纳米尺度结构以及界面工程等手段来改善离子电导率：目前主要通过掺杂、开发纳米尺度结构以及界面工程等手段来改善离子电导率，近年来也有研究发现体相中电导率的优化可以通过调控晶体结构特点实现，比如晶格体积、输运瓶颈尺寸、晶格畸变、缺陷等。总体来说，目前业界对于离子运输机制的理解远远不够，不同固态电解质体系的离子输运机制也存在较大的差异，仍需要对离子输运过程进行详尽且全面的研究，从而揭示可在各类固态电解质体系中使用的离子输运机制。

表5：改善固态电解质离子传输速率技术手段

掺杂/合金化	纳米结构化	界面工程
	通过掺杂或合金化来增加固态开发具有纳米尺度结构的固态通过界面涂层或改性技
电解质中的离子浓度和晶格缺	电解质，以缩短离子的传输路径术，减少电极与固态电解
陷，从而提高离子传输效率	和增加晶格缺陷，促进离子传输质之间的界面阻抗，提高
		离子传输效率

资料来源：《固态电解质锂离子输运机制研究进展》，财信证券

3.2 锂枝晶生长机制：固态电池安全性挑战

锂枝晶在电池内部生长易引发安全风险：固态电解质虽然具有高机械强度，但仍然难以完全抑制锂枝晶的生长和实现锂金属的均匀沉积。锂金属可能在负极表面形成枝晶，甚至在固态电解质内部成核，导致电池短路，从而引发安全风险。

根据著名的Monroe 和Newman 模型，在基于聚合物电解质的锂金属电池体系中，当固态电解质的剪切模量高于锂金属剪切模量的两倍时，可以抑制锂枝晶的生长。基于此理论，高剪切模量的无机固态电解质被认为能有效解决锂金属负极的枝晶问题。然而，对于剪切模量较高的无机固态电解质，其在有限的电流密度下循环时却也容易形成锂枝。

图13：固态电解质内部锂枝晶生长示意图

资料来源：《Solid-state bateries encounter chalenges regarding the interface involving lithium metal》,财信证券

添加剂及结构设计可抑制锂枝晶的生长：对于聚合物固态电解质而言，其柔软的特性很难阻止枝晶的形成，但是也可以通过提高离子导电性、添加无机填料、添加额外的聚合物等方式来改善锂枝晶的形成；而对应无机固态电解质而言，可以通过改变微观结构缺陷、提高相对密度、降低电子导电率、管理电流密度等方式来抑制锂枝晶的形成。

表6：抑制锂枝晶生长手段

聚合物	无机物（氧/硫化物）
添加剂和涂层：在固态电解质中添加	多层电解质结构：研究多层固态电解质结构，通过不
特定的化学添加剂或在电极表面施加	同材料的组合来抑制锂枝晶的穿透
保护涂层，以抑制锂枝晶的生长	电池设计：采用电池设计策略，如控制充放电速率和
界面工程：通过改善固态电解质与电	电池内部压力，以减少锂枝晶的形成
极之间的界面接触，减少界面缺陷，	电场调控：通过设计电池内部结构或使用外部电场调
可以降低锂枝晶形成的风险	控技术，实现电池内部电场的均匀分布

资料来源：《锂枝晶的成核、生长与抑制》，财信证券

3.3固-固界面问题：固态电池性能及安全性关键挑战

固-固界面问题直接影响固态电池的循环寿命等性能：固态电池固固界面接触大部分情况下，接触方式为点接触，接触面积小。部分电池体系下，界面初始可能是面接触，但是随着电池的循环，电极材料不可以避免地发生体积膨胀，使得原本良好的接触恶化，从而增加界面阻抗，电池性能持续恶化。同时持续应力累积也可能导致正极和固态电解质层中产生微米级裂纹，正极与电解质之间的接触恶化，加剧电池性能衰减。

图14：固态电池内部结构及阻抗来源

资料来源：《固态金属锂电池关键界面问题研究》，财信证券

固态电解质与金属锂在外加电位下会发生电化学反应，固态电解质与锂金属之间的接触界面通常比较脆弱，接触电阻可能比较大，如果界面不稳定，可能会引发剧烈的界面反应，导致界面性能迅速退化。而在液态电解质系统中，锂金属表面会形成动态SEI，SEI 层能够在一定程度上缓解电解质与锂金属之间的副反应，同时保持锂离子的导通性。此外，液态电解质具有良好的接触性和润湿性，可以在一定程度上自我修复或重新形成SEI层，从而适应锂金属沉积过程中表面形态的变化，并使锂枝晶的形成和生长更容易控制，因为在液态电解质的作用下，锂可以更均匀地沉积。

图15：液态电解质SEI膜

资料来源：《Solid-state batteries encounter chalenges regarding the interface involving lithium metal》，财信证券

固态比液态更容易由于界面问题出现热失控：固态电解质一旦形成裂缝或与锂金属接触不良，就不像液态电解质那样能形成SEI膜并具有自愈性，更容易导致锂离子传输通道断裂，形成锂枝晶，枝晶持续生长可能穿透电解质，造成电池短路大量产热、温度升高。而高温可能会引起正极发生分解，高比容三元正极材料在热分解时可能产生氧气，与锂金属负极反应，引发放热反应，导致电池温度进一步升高和热失控。

图16：固态电解质界面反应示意图

资料来源：《Solid-state batteies encounter chalenges regarding the interface involving lithium metal》，财信证券

界面工程与改性能有效解决固固界面问题：针对固态电池存在的固固界面问题，目前主流通过界面工程与改性来改善，通过材料与工艺两个维度实现改善。1）材料维度：选择体积变化更小的Li金属负极和包覆复合正极。2)工艺维度:宏观界面问题，通过增大制备过程中的压力，以消除孔隙、增强界面接触。

4产业化进展及市场空间

4.1固态电池技术成为热门概念，多元化发展

技术飞速发展，政策催化固态电池产业化：过去二十年中锂固态电解质和固态锂电池相关研究的进展可以大致分为三个阶段。从2000 年到2010年，年度文章发表和专利申请数量保持在较低水平。从2011年到2015年，文献数量的稳步增长表明该领域的逐渐发展。2015年之后，文章和专利的数量实现了爆炸性增长，并且今天仍在迅速增加。显然，固态锂电池技术已成为学术界和工业界的热门概念，并受到全球科学家和工程师的广泛关注。

图17：固态电池论文发表数量

资料来源:《Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress》,财信证券

中国专利领先：在文章发表数量和比例方面，中国、美国、日本、德国和韩国排名前五，分别占35.5%、16.1%、10.2%、7.5%和6.3%。显然，在文章发表方面，中国目前在固态锂电池领域处于领先地位。此外，专利申请数量和比例显示，中国（39.5%）、日本（21.4%）、美国（14.8%）、韩国（5.7%）和德国（2.6%）排名前五。

图18：各国固态电池论文及专利数量占比

资料来源：《Solid-state lithium bateries-from fundamental research to industrial progress》，财信证券

中日韩欧美技术领先：中国、日韩、欧洲和美国在固态电池技术方面具有较强的研发能力和自主创新能力，并且现在是该领域的主要研发国家，除了各国当前在科研方面取得的显著进展以外，固态电池产业发展迅速也与相关政策和计划有着深刻的关系。

表7：各国政府固态电池发展政策及计划

国家	政策/计划
中国	1987年，中国科技部将SSLB列为“863”计划的第一个主要课题。2020年10月，国务院发布了《新能源汽车产业发展规划（2021-2035)》，强调了固态动力电池技术研发和工业化的重要性；2023年发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》开发安全经济的新型储能电池，加强新型储能电池产业化技术攻关，推进先进储能技术及产品规模化应用；加快研发固态电池，加强固态电池标准体系研究。
日本	2010 年在日本经济产业省、新能源与产业技术开发机构（NEDO）和产业技术综合研究所（AIST) 的支持下，成立LIBTEC研究中心，负责“下一代电池材料评估技术开发”项目，成员包括丰田、本田、日产、马自达、松下等35家企业。2018年NEDO宣布在未来5年内投资100亿日元，由丰田、本田、日产、松下等 23家企业，以及日本理化学研究所等15家学术机构联合研发全固态锂电池，到 2022年全面掌握相关技术。2022年，日本经济产业省发布《蓄电池产业战略》，目标在2030年实现全固态电池的正式商业化应用，确保卤代电池、锌负极电池等新型电池的技术优势，并完善全固态电池量产制造体系。
韩国	2018年LG化学、三星SDI、SK创新联合成立下一代1000亿韩元（9000万美元）电池基金，用于共同研发固态电池、锂金属电池和锂硫电池等下一代电池技术。2021年7月，贸易、工业和能源部宣布了K-Battery发展战略。韩国政府将把电池定位为国家战略技术，并通过允许研发投资高达50% 的减免和设施投资高达20%的减免来加强税收激励。此外还将启动一项1.5万亿韩元的特别财政支持计划。
美国	2021年6月，联邦先进电池联盟（FCAB）发布了《2021-2030年锂电池国家蓝图》，其中将SSLB的发展列为他们的五个目标之一。长期目标（2030年）是加速研发，实现革命性电池技术（包括无钴/ 镍固态和锂金属）的示范和大规模生产，生产成本低于60美元/千瓦时，比能量达到 500Wh/kg。德国政府在2018年11月投资了10亿欧元支持电池生产（包括固态电池技术），并且许多汽车领导
欧洲	者加入了联盟。此外，欧洲电池联盟（EBA）250在2020年3月发布了BATTERY2030+路线图，其中提到固态聚合物电解质可以启用不同的自我修复策略并开发智能/长寿命电池。2020年6月，欧洲汽车和工业电池制造商协会（EUROBAT）发布了2030年电池创新路线图。NMC和固态技术将在2030 年成为发展目标，届时能量密度将达到400Wh/kg。

资料来源：《Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress》，财信证券

各国技术路线各异：在技术方向上，日韩起步最早并选择了硫化物固态电解质路线；欧美选择氧化物固态电解质路线居多，且均在直接开发锂金属负极应用；中国三种固态电解质路线均有布局，在开发全固态电池的同时也在大力发展对现有产业更友好的半固态电池。

表8：企业固态电解质三大技术路线总结

电导率由低到高

资料来源：《下一代动力电池技术：固态锂离子电池前景几何？》，财信证券

4.2半固态已经量产装车，全固态2027年有望开始量产装车

半固态电池已经量产装车：2022年以来，固态电池的研发和产业化取得了明显的进展，尤其是伴随着以卫蓝新能源和赣锋锂电等为代表的中国企业的半固态电池的量产装车，标志着半固态电池在2023年实现了经济学意义上的产业化。

全固态2027年有望实现量产装车：尽管许多公司声称已经实现了性能非常好的固态电池制样和测试，但到目前为止，全固态电池仍处于实验室研究和开发阶段。综合工信部针对固态电池的专项计划和目前业内专家学者的观点，我们预计固态电池的大规模生产和装车应用将在2027年左右开始到来。

图19：各国/地区内公司的固态电池产业化现状和未来计划

资料来源：《Solid-state lithium bateries-from fundamental research to industrial progress》，财信证券

4.3 市场空间：预计 2030年出货超600GWh，市场超2500亿元

半固态率先产业化，预计2030年市场规模超2500亿元：2022年以来，固态电池的研究和产业化已经取得了较为明显的进展，尤其是清陶、卫蓝固态电池企业的半固态电池交付车企并实现装车。基于目前的现状，预计到2030年全球固态电池的出货量将达到614.1GWh，在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右，其市场规模将超过2500亿元，主要出货电池仍然是半固态电池。

图20：固态电池出货量预测（Gwh)

资料来源：EVtank，财信证券

预计2030年固态电解质需求超6万吨，市场规模超60亿元：作为固态电池最重要的组成部分，固态电解质的需求也将随着固态电池需求增长而增长。若按照平均每GWh需求固态电解质量为100吨来计算，预计2030年固态电解质的需求将超6万吨，市场规模超过60亿元（以价格10万元/吨进行计算）。

5重点企业

5.1卫蓝新能源

背靠中科院物理研究所，由陈立泉院士等专家共同发起创办：卫蓝新能源是中国科学院物理研究所固态电池产学研孵化企业，成立于2016年，位于北京房山窦店，主营固态锂离子电池，集研发、生产、市场、销售于一体，是国家级专精特新小巨人企业、独角兽企业，具有CNAS资质，具有40余年固态电池产业研究经验，在多个固态锂电技术领域实现“首次”突破。公司由中国工程院院士陈立泉、中国科学院物理研究所研究员李泓、教授级高级工程师俞会根共同发起创办，汇聚了电池材料、电芯、系统等领域的高精尖人才，公司现有人员超1100人，研发人员占比32%，其中博士20多人，硕士200多人。

产品应用领域覆盖广，已量产交付蔚来汽车：公司产品主要应用领域涵盖新能源汽车、储能、小动力三大部分，其中典型电芯产品包括：360Wh/kg 高能量密度动力电芯，具备超高能量密度，单次续航里程1000+km，已于2023年底量产交付蔚来汽车，并在多家知名整车厂获得定点；280Ah超高安全储能电芯，已于2023年下半年量产交付，为三峡、海博思创、国电投等多个储能项目供货；320Wh/kg高能量密度小动力电芯，目前已为国内外多家无人机、机器人、便携电源等客户供货。

表9：卫蓝新能源主要产品及参数

电芯产品	SHE360S汽车动力电	SHE360C汽车动力电	4695 SHP800L汽车动力电池
技术路线	池 NCM固液混合	池 NCM固液混合	NCM固液混合
			≥ 300Wh/kg @0.33C
质量能量密度体积能量密度	≥ 360Wh/kg @0.33C	≥ 350Wh/kg @0.33C ≥ 745Wh/L@0.33C	≥ 800Wh/L@0.33C
标称容量	≥ 775Wh/L@0.33C		35Ah
标称电压	111Ah	106Ah
充电时间	3.51V	3.35V	3.58
尺寸(长宽高)	≤60min(10%-80% Soc)	≤35min(10%-80% Soc)	≤20min(10%-80% Soc)
循环寿命	35911811.9mm ≥ 600cycles	35911811.9mm ≥ 1000cycles	Φ46*95mm ≥1200cycles @90%DOD

资料来源：卫蓝新能源官网，财信证券

公司规划有四大电池基地：卫蓝新能源目前规划江苏溧阳、浙江湖州、山东淄博和北京房山四大生产基地，目前总共有5.6GWh产能，规划产能超100GWh。公司溧阳基地于2020 年投产，湖州基地已于2022 年全面投产并成功交付产品，山东淄博一期于2023年投产。

图21：卫蓝新能源生产基地

资料来源：公司官网，财信证券

5.2清陶能源

固态产业化领跑者，由南策文院士领衔创办：清陶能源成立于2016年，由中科院院士、清华大学教授南策文团队领衔创办，专注于固态锂电池及相关配套产业链的研发生产，并已在固态电池核心材料、核心工艺、定制设备方面实现了自主可控。公司专注于新能源材料的产业转化，率先实现了固态锂电池的产业化，并建成了规模化固态动力锂电池量产线，着力打造整合“固态锂电池一关键材料一核心装备一综合利用”全产业链。

产能扩张积极：清陶能源总部位于江苏昆山，目前在江苏盱眙建有核心材料生产基地，在江苏昆山和江西宜春分别建成0.6GWh、1GWh 电池生产基地，在广东惠州和江苏盱眙分别建有电池相关设备生产基地，在贵州铜仁建有电池回收基地。同时，为了满足不断增长的市场需求，扩大生产规模，清陶能源已经布局并获批建设在江苏昆山的10GWh 固态动力电池生产基地、浙江台州的10GWh固态电池生产基地和四川成都的15GWh固态储能电池生产基地。

图22：清陶能源目前主要产品

资料来源：清陶能源官网，财信证券

深度绑定上汽：上汽集团分别于2020年和2022年通过基金方式参与投资清陶能源，2023年，上汽集团再次通过嘉兴创顾与嘉兴顾骏一号再向清陶能源追加投资不超过 27亿元。技术研发方面，上汽集团与清陶能源在2022年7月共同设立了固态电池联合实验室，推动固态电池材料、电芯与系统的联合开发，加快推进固态电池产品的量产装车。2024年4月，上汽旗下的智己汽车发布智己L6,搭载与清陶共同研发的第一代固态电池。

图23：智己L6搭载的固态电池

资料来源：智已汽车官微，财信证券

5.3赣锋锂电

依托锂资源优势，从事固态电池产业化：江西赣锋锂电科技股份有限公司是赣锋锂业的控股子公司，背靠赣锋锂业的品牌、技术、资源。赣锋在2016年便已着手固态电池布局，浙江锋锂新能源科技有限公司是固态电池及材料的核心研发、生产基地，产品包括固态锂离子电池、固态锂金属电池、固态锂电池模组、固态电解质材料等。公司在氧化物和硫化物固态电解质、半固态和锂金属负极固态电池均有储备，其中半固态电池已经进入了产业化的阶段。

实现固态装车，发布“新锋”电池：赣锋锂电选择锂金属负极体系作为公司固态电池技术路线的发展方向，该技术路线能量密度高，发展潜力大，第二代固态电池能量密度达到 400Wh/kg。2022年，赣锋-东风E70 固态电动车实现装车运营，2023年7月，由赣锋锂电重庆项目生产的首批固态电池开始交付。2023年9月，公司发布了半固态“新锋”电池，可以实现10万公里无衰减、3000+次循环寿命等性能提升。

图24：超级半固态“新锋”电池

资料来源：赣锋锂电官微，财信证券

图25：“新锋”电池性能表现

资料来源：赣锋锂电官微，财信证券

5.4宁德时代

传统锂电巨头布局固态电池：宁德时代是全球领先的锂离子电池研发制造公司，专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售。作为传统的锂电巨头，公司 2023年4月发布了凝聚态电池，能量密度最高可达500Wh/kg，目前正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准和测试，同时还将推出凝聚态电池的车规级应用版本。

图26：宁德时代凝聚态电池

资料来源：宁德时代官网，财信证券

5.5辉能科技

与梅赛德斯深度合作：辉能科技于2006年在中国台湾成立，是一家专注于固态电池研究、开发和制造的能源创新公司。通过多年的电池研究和开发，辉能的电池满足了包括极高的安全性、高能量密度和低成本等要求。凭借其自动化中试生产线，辉能已为全球汽车制造商提供了近8000个固态电池样品电池，用于测试和模块开发。2022年，公司与梅赛德斯-奔驰签署了就固态电池的技术合作协议，以开发下一代电池。2023年，公司宣布在法国建设48GWh超级工厂。

拥有坚实的技术护城河，商业模式独特：公司拥有超过17年的研发经验，并已取得超760项专利。公司具备独特的商业模式，可以直接以Inlay形式出货(正负极、电解质组成的薄片)，并具备三大核心技术：1）MAB：多轴向双极电池技术，采用CTP+内部串联方式，大幅提升封装效率；2）LCB：通过Ceramion内导技术降低内阻、Logithium 封装技术提升加工性能，进而解决氧化物电解质的导电性和脆性问题；3）ASM：主动隔断高温产热及释放，钝化正负极，提升安全性。

图27：辉能科技主要产品

资料来源：辉能科技官网，财信证券

6投资建议

固态电池具有技术颠覆能力，在能量密度、安全性等方面均拥有极高的潜力，在乘用车、航空等领域均拥有广泛的应用前景，近年来半固态电池已逐步商业化应用。随着未来固态电池产业化程度不断推进，我们认为全固态电池有望在2027年左右开启规模化应用，固态电池产业链各环节将充分受益。

固态电解质方面，建议关注固态电解质及其原料厂商【三祥新材】、【上海洗霸】、【东方锆业】等；正极材料方面，建议关注三元材料厂商【当升科技】、【容百科技】等；负极材料方面，建议关注【璞泰来】、【中科电气】等；电池方面，建议关注【宁德时代】、【金龙羽】、【鹏辉能源】、【赣锋锂业】等。维持行业“领先大市”评级。

7风险提示

固态电池技术攻关不及预期：半固态电池技术仍不成熟，循环次数、倍率性能较差，同时未形成规模量产，成本价格较高，固态电池多数仍处于实验室阶段，商用化时间存在较大不确定性。

半固态电池技术替代风险：半固态电池仍为全固态电池的过渡方案，企业大规模扩产，可能存在后续技术升级到全固态电池后，大量产线被淘汰的风险，此外存在其他电池新技术替代的风险，进一步影响固态电池的产业化进程。

上游原材料价格波动风险：固态电池产业链与技术尚未发展成熟，电解质、更高比能正负极等关键材料采用贵金属，其中锆、锗、锂等金属原材料价格较高，价格波动时，对下游需求影响较大，因此存在价格上涨后，下游需求放缓的风险。

半固态/固态电池产能释放不及预期：半固态与固态电池产能相比液态锂离子电池较小，尽管当前欧美、日韩、国内均有相关企业布局固态电池产能，但是若固态电池产能释放不及预期，将影响固态电池产业化发展速度。

投资评级系统说明

以报告发布日后的6一12个月内，所评股票/行业涨跌幅相对于同期市场指数的涨跌幅度为基准。

类别	投资评级		评级说明
股票投资评级	买入		投资收益率超越沪深300指数15%以上
	增持		投资收益率相对沪深300指数变动幅度为5%一15%
	持有		投资收益率相对沪深300指数变动幅度为-10%一5%
	卖出		投资收益率落后沪深300指数10%以上
行业投资评级		领先大市
		同步大市		行业指数涨跌幅相对沪深300 指数变动幅度为-5%一5%
	落后大市	行业指数涨跌幅落后沪深300 指数5%以上

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