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[导读]在全球能源转型与科技飞速发展的浪潮中,固态电池作为极具潜力的新一代电池技术,正站在从研发走向大规模应用的关键节点。根据 TrendForce 集邦咨询最新研究,固态电池为具备商业化潜力的下一代电池技术,欧美等全球厂商正致力于开发大规模生产技术,加速车用固态电池性能验证。目前 Factorial Energy、QuantumScape 和 SES AI 等新兴企业开发半固态、准固态电池已进入样品交付和中试样品验证阶段,预估最快于 2026 年左右将逐步量产第一代产品。这一进展预示着电动汽车及相关行业即将迎来一场重大变革。

在全球能源转型与科技飞速发展的浪潮中,固态电池作为极具潜力的新一代电池技术,正站在从研发走向大规模应用的关键节点。根据 TrendForce 集邦咨询最新研究,固态电池为具备商业化潜力的下一代电池技术,欧美等全球厂商正致力于开发大规模生产技术,加速车用固态电池性能验证。目前 Factorial Energy、QuantumScape 和 SES AI 等新兴企业开发半固态、准固态电池已进入样品交付和中试样品验证阶段,预估最快于 2026 年左右将逐步量产第一代产品。这一进展预示着电动汽车及相关行业即将迎来一场重大变革。

固态电池的技术优势

固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池,其在工作原理上,与传统的锂电池并无区别。固态电池的核心是固态电解质,相较于液态锂电池,其安全性能更高,不存在漏液、挥发等问题,且具备不易燃、耐高温、耐腐蚀等特性,能大幅度降低电池燃烧、爆炸的风险。同时,在能量密度、循环稳定性、高低温性能以及寿命等性能方面表现优异。全固态电池的能量密度则有望达到 500Wh/kg 以上,循环使用寿命在万次以上,要远大于三元锂电池和磷酸铁锂电池。这种高能量密度意味着电动汽车能够在相同电量下行驶更远的距离,有效缓解消费者的里程焦虑。

全球研发与应用现状

2010 年代中期法国业者 Blue Solutions 率先在欧洲将聚合物固态电池推向商业化,但主要应用面向为电动大巴和港口送货车等商用车,在面向大众市场的乘用车领域并未取得商业上的成功。除了 Blue Solutions,至今未有欧美厂商推出使用固态电池的量产车型。不过近年来,情况发生了显著变化。在美国能源部 (DOE)、欧盟 Horizon Europe 等电池相关项目计划资助下,欧美固态电池技术研发进展迅速,部分厂商已将研发成果扩大到中试规模,并与整车厂商合作进行装车测试。例如,美国的 Factorial Energy 已交付样品给 Stellantis 和 Mercedes - Benz 等客户,执行原型车辆道路测试。国内方面,比亚迪、广汽、长安等车企也纷纷公布全固态电池装车时间表,国内外主流车企的固态电池装车时间集中在 2026 - 2030 年,2027 年成为全固态电池量产的关键时间节点。

技术路线与挑战

目前,固态电池主要存在三大主流技术路线,分别是聚合物、氧化物和硫化物。聚合物路线与现有的液态电解液生产工艺具有较高的兼容性,在技术层面相对成熟,便于大规模制备薄膜,已成功实现小规模量产。然而,其也存在明显的缺陷。氧化物路线的研发成本和难度相对较低,国内的卫蓝新能源、清陶能源、宁波锋锂、宁德时代等企业在氧化物电解质技术研发方面处于领先地位。但这一技术也面临着诸多严峻的挑战,如制备难度大,生产成本高,硫化锂前驱体价格昂贵,界面副反应需解决等问题。在全球范围内,丰田、LG、松下、宁德时代、三星等企业都在积极开展硫化物电解质技术的研发工作。

尽管固态电池前景广阔,但在商业化初期仍会面临多项挑战。首先是产能扩充问题,要实现大规模量产,现有的生产设施和产能远远不够,企业需要投入大量资金用于建设新的生产线和工厂。其次是生产成本控制,目前固态电池的生产成本显著高于传统锂电池,这使得其在市场推广中面临价格劣势。最后是供应链建立,固态电池所需的一些原材料和零部件供应链尚不完善,需要企业与供应商紧密合作,共同构建稳定可靠的供应链体系。此外,由于性能符合车用标准的全固态电池有多项技术瓶颈待突破,尚未实现量产,含有少量液态电解质的半固态、准固态电池方案,将成为欧美企业的过渡选项。

市场前景展望

固态电池未来市场空间主要来自于应用场景拓展,目前处在风口上的几个赛道都是固态电池的重要应用场景,比如新能源汽车、eVTOL、人形机器人、储能系统等。在新能源汽车方面,随着技术的进步和成本的降低,固态电池有望逐步替代传统锂离子电池,占据新能源汽车市场的较大份额,推动新能源汽车行业快速发展。众多车企如广汽集团、长安汽车、上汽集团、比亚迪以及现代汽车等都在积极布局固态电池,预计全固态电池将在 2027 年上车,2030 年后将大规模上车。eVTOL 产业处于起步阶段,对电池性能要求高,固态电池的优势使其成为 eVTOL 的首选动力源。预计 2026 年 eVTOL 市值空间将达 95 亿元,2031 年 eVTOL 电池市场有望达到百亿级。随着 eVTOL 技术的成熟和市场的扩大,固态电池在该领域的应用空间将不断拓展。随着人工智能和机器人技术的发展,人形机器人市场需求将不断增加,固态电池作为关键技术之一,将为人形机器人的大规模应用提供有力支持,市场空间广阔。宁德时代、欣旺达等企业已经在固态电池与人形机器人的结合上取得了不错的进展。随着可再生能源的快速发展,储能系统的需求日益增长。固态电池以其高安全性、长寿命、高能量密度等优势,在储能市场具有巨大的发展潜力。尽管目前面临制造成本高、规模化生产能力不足等问题,但随着技术的进步,有望在未来成为储能系统的重要组成部分。综合来看,固态电池市场规模的增长潜力巨大,预计在未来几年内将实现快速增长,根据中商产业研究院预测,2023 年中国固态电池的市场空间达到约 10 亿元,并预计到 2024 年将达到 17 亿元,到 2030 年将增至 200 亿元。此外,EVTank 预测到 2030 年全球固态电池的出货量将达到 614.1GWh,市场规模有望超过 2500 亿元。根据中商产业研究院预计,2030 年全球固态电池出货将超过 600GWh,出货量渗透率达到 10%。2030 年中国固态电池市场空间有望超过 200 亿元。

随着欧美企业在固态电池技术验证方面的加速推进,2026 年逐步实现量产的目标越来越近。尽管面临诸多挑战,但固态电池凭借其显著的技术优势,一旦实现大规模商业化应用,将对全球能源格局、电动汽车产业以及众多相关领域产生深远的影响,开启一个全新的能源应用时代。

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