相較于傳統(tǒng)的鋰離子電池，固態(tài)電池能供應更好的續(xù)航能力和安全性，但目前而言，固態(tài)電池迫于技術和成本的雙重制約，距離產(chǎn)業(yè)化仍然要很長時間。

光大證券認為，固態(tài)電池有望成為下一代高性能鋰離子電池。目前我國大部分的汽車廠商和新能源廠商也在參與固態(tài)電池的研發(fā)。

固態(tài)電池的不同技術路徑

2019年十二月，工信部公布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見稿)，在執(zhí)行電池技術突破行動中，加快固態(tài)動力鋰電池技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化被列為新能源汽車核心技術攻關工程。這意味著固態(tài)電池有望上升至國家戰(zhàn)略層面。

固態(tài)電池是以固體材料來代替現(xiàn)有鋰離子電池中使用的液體成分，固態(tài)電解質(zhì)的厚度僅3~4微米，非常輕薄，不僅減小了體積，也降低了重量。

固態(tài)電池的技術發(fā)展采用逐步顛覆策略，液態(tài)電解質(zhì)含量逐步下降，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。依據(jù)電解質(zhì)分類，鋰離子電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)四大類，其中半固態(tài)、準固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。

不過，固態(tài)電池的技術路線目前仍有很大分歧。

固體電解質(zhì)可大致分為三類：無機電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)、復合電解質(zhì)。目前業(yè)內(nèi)比較看好的材料包括固態(tài)聚合物、硫化物、氧化物、薄膜等。

光大證券認為，聚合物固態(tài)電解質(zhì)將率先實現(xiàn)應用，但存在高成本和低電導率兩個致命問題。

目前主流的聚合物固態(tài)電解質(zhì)是聚環(huán)氧乙烷(PEO)電解質(zhì)及其衍生材料。相比之下，氧化物固態(tài)電解質(zhì)綜合性能好，進展最快。硫化物固態(tài)電解質(zhì)電導率最高，研究難度最大，開發(fā)潛力最大，但如何保持高穩(wěn)定性是一大難題。高能聚合物體系仍處于實驗室研究階段，LiPON薄膜型全固態(tài)電池已小批量生產(chǎn)，非薄膜型已嘗試打開消費電子市場。

近年來多家我國公司建立氧化物固態(tài)電池生產(chǎn)線。

蘇州清陶新能源在江蘇昆山建成投產(chǎn)的固態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)線，單體能量密度達400Wh/kg以上，擬于2020年進入動力鋰電池應用領域。

輝能科技與南都電源合作建立的國內(nèi)首條1GWh規(guī)模的固態(tài)電池生產(chǎn)線也將于2020年建成，公司今年四月剛完成D輪融資，用于加速固態(tài)電池商業(yè)化落地和廠建設，輝能在氧化物固態(tài)電池方面取得了一定的成果。

日韓和歐洲公司則投入了大量資金進行硫化物固態(tài)電解質(zhì)的研究。

2020年日本豐田計劃推出搭載硫化物固態(tài)電池的新能源汽車，計劃于2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。十幾年前豐田已開展固態(tài)電池研發(fā)工作，不僅獲得了固態(tài)電解質(zhì)材料、固態(tài)電池的制造技術等方面的專利，還研發(fā)了一整套的正極材料和硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料回收的技術路線和回收工序。三星和寶馬也都在研發(fā)硫化物固態(tài)電池的技術。我國的寧德時代(300750.SZ)也在這一方向上發(fā)力。

全固態(tài)電池商業(yè)化還要5~10年

今年三月初，三星高等研究院(SAIT)與三星日本研究中心(SRJ)在《自然-能源》介紹了其在固態(tài)電池領域的最新進展，稱已經(jīng)開發(fā)出一種高性能全固態(tài)電池。這種電池的循環(huán)壽命超過1000次，可以讓電動汽車在單次充電的情況下行駛800公里。

豐田也在聯(lián)手松下開發(fā)固態(tài)電池領域技術寶馬于2017年開始牽手SoildPower開發(fā)固態(tài)電池，福特和三星也于去年投資了SolidPower大眾也表示將在歐洲建廠生產(chǎn)固態(tài)電池，有望在2024~2025年間實現(xiàn)量產(chǎn)。

另一家瞄準動力鋰電池市場的是戴森。戴森創(chuàng)始人詹姆斯middot戴森表示，向其他車企出售固態(tài)電池是一個進入汽車行業(yè)的選項。

光大證券稱，固態(tài)電池領域已經(jīng)進入軍備競賽階段，各公司期望搶占先機以贏得市場份額。固態(tài)電池領域市場參與者眾多，車企、電池公司、投資機構、科研機構等在資本、技術、人才三方面進行博弈。隨著越來越多的公司加入，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程不斷加速，按照目前的發(fā)展情況，2021~2025年固態(tài)電池將實現(xiàn)初步應用。

不過全固態(tài)電池的商業(yè)化還要很長時間。去年底，寧德時代一位電池開發(fā)負責人曾表示，全固態(tài)電池實現(xiàn)商品化要到2030年以后。

光大證券研報顯示，固態(tài)電池的工藝路線尚不成熟，降本仍需過程，全面產(chǎn)業(yè)化預計要5~10年。例如三星的固態(tài)電池雖然能夠達到長續(xù)航，但生產(chǎn)環(huán)境要求苛刻，銀碳層大規(guī)模生產(chǎn)所需的貴金屬納米銀成本較高，短時間產(chǎn)業(yè)化并不現(xiàn)實。

國內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程正在不斷加速。

國軒高科2019年推出了半固態(tài)電池的試生產(chǎn)線贛鋒鋰業(yè)年產(chǎn)億瓦時級第一代固態(tài)鋰離子電池研發(fā)中試生產(chǎn)線已建成試產(chǎn)，不久將正式投產(chǎn)比亞迪也曾表示正在積極推進固態(tài)電池項目商用寧德時代的全固態(tài)電池還在開發(fā)中，預計2030年后實現(xiàn)商品化。

此外，天齊鋰業(yè)2018年開始布局固態(tài)電池，其參股公司美國SolidEnergy重要開發(fā)和生產(chǎn)具有超高能量密度、超薄鋰金屬電池，開發(fā)電解液和負極材料。2018年宣布與中科院等機構進行固態(tài)電池技術合作，目前尚處于實驗試制階段。鵬輝能源固態(tài)電池處于研發(fā)階段，計劃在未來2~3年內(nèi)推出固態(tài)電池產(chǎn)品。

近兩年內(nèi)固態(tài)電池生產(chǎn)線迎來一輪不小的投產(chǎn)潮，清陶、衛(wèi)藍新能源、輝能科技等公司將建固態(tài)電池生產(chǎn)線，雖然目前各公司均未公布固態(tài)電池成本，但此前已有預測，固態(tài)電池成本將遠高于鋰離子電池，未來固態(tài)電池若想實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，降本則成必然。

光大證券認為，固態(tài)電池的生產(chǎn)可組合傳統(tǒng)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池電芯制備不存在革命性創(chuàng)新，只是電極和電解質(zhì)制造環(huán)境要求更高，要在惰性氣體保護下或在干燥間內(nèi)進行，這與制造超級電容器、鋰離子電容器等空氣敏感儲能器件的生產(chǎn)環(huán)境相似。