固态电池产业化尚处早期，未来有望超速发展【图】

    能量密度是动力电池性能的第一指标，随着中国电动车市场由“政策驱动”向“政策助跑”转换，政策对于锂电池能量密度提升的导向已经明确。

    同时，随着电动车销量的增长，自燃爆炸等安全事故频次也明显增加，这背后传统锂电采用的可燃性液态电解质难辞其咎。在能量与安全性能上，当前锂电池技术还有巨大的提升空间，传统的液态电池绝不会是技术的终点。

当前动力电池单体能量密度与各项政策指标仍有较大差距

数据来源：公开资料整理

    中国正位于第二代向第三代锂电发展的过程中。正极材料的选择上，中国已由磷酸铁锂转向三元，并逐渐向高镍三元发展。负极材料当前产业化仍集中于石墨材料，未来也在向硅碳负极进行过渡。

    新能源汽车销量逐年增长却伴随着安全事故的增加，电池自燃占比事故原因的31%。自燃的原因是由于锂电池发生内部或者外部短路后，短时间内电池释放出大量热量，温度极剧升高，导致热失控。而易燃性的液态电解液在高温下会被点燃，最终导致电池起火或者爆炸。

国内新能源汽车起火事故原因分布图

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    零自燃风险，将是未来电动车实现燃油车全面替代需要迈出的关键一步。

现有动力电池安全问题解决路径图

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    未来，能量与安全需求与传统锂电技术的矛盾将越来越凸显，在下一代锂电技术中，固态电池获得了最高的关注度，已引发全球范围的企业进行提前卡位。

    固态电池是采用固态电解质的锂离子电池；固态电解质不可燃烧，极大提高电池安全性；更宽的电化学窗口，更易搭载高电压正极材料；兼容金属锂负极，提升能量密度上限。

锂金属负极体系能量密度远超传统锂电

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固态电解质对锂金属负极兼容性更好

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固态电池封装更加灵活

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2010-2030年固态电池是动力电池必经之路

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    按照材料的选择，固态电解质可以分为聚合物、氧化物、硫化物三种体系，而无论哪一种类别，均无法回避离子传导的问题。电解质的功能在于电池充放电过程中为锂离子在正负极之间搭建锂离子传输通道来实现电池内部电流的导通，决定锂离子运输顺畅情况的指标被称为离子电导率，低的离子电导率意味着电解质差的导锂能力，使锂离子不能顺利在电池正负极之间运动。

三大体系固态电解质离子电导率高低顺序

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    低离子电导率与高界面阻抗导致了固态电池的高内阻，锂离子在电池内部传输效率低，在高倍率大电流下的运动能力更差，直接影响电池的能量密度与功率密度。

    固态电池的三大体系各有优势，其中聚合物电解质属于有机电解质，氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质。纵览全球固态电池企业，有初创公司，也不乏国际厂商，企业之间独踞山头信仰不同的电解质体系，未出现技术流动或融合的态势。

固态电解质界面阻抗高于传统液态电解质

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    固态电池正负极与传统电极的最大区别在于：为了增加极片与电解质的接触面积，固态电池的正负极一般会与固态电解质混合。

    现阶段的大部分固态电池企业的产品仍需添加少量液态电解液以缓解电极界面问题、增加电导率，因此隔膜仍然存在与电池中以用来阻隔正负极，避免电池短路。而随着技术推进，未来电解液用量会越来越少，当过渡到完全不含液体或液体含量足够小时，电池将取消隔膜设计，体系已能满足安全需求。

    展望未来发展趋势，技术上步步为营，应用上梯次渗透，固态电池阶段发展之路已经明晰，结构上，现阶段电池体系包含部分液态电解质以取长补短。而技术发展过程中将逐渐减少液体的使用，从半固态电池到准固态电池，最终迈向无液体的全固态电池。

    应用领域上，有望率先发挥安全与柔性优势，应用于对成本敏感度较小的微电池领域，如RFID、植入式医疗设备、无线传感器等；技术进步后，再逐渐向高端消费电池渗透；随着产品的成熟，最终大规模踏入电动车与储能市场，从高端品牌往下渗透，实现下游需求的全面爆发。

2022-2025年固态电池市场空间预测图

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    相关报告：智研咨询发布的《2019-2025年中国蓄电池行业市场发展模式调研及投资趋势分析研究报告》