节能减排专题之二：固态电池产业

2020年10月，国务院颁布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》提出，“加快全固态动力电池技术研发及产业化，是新能源汽车核心技术攻关工程”。同月，李骏院士在发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》指出，固态蓄电池的发展目标是能量密度显著提升，实现实用化和规模化应用。 

随着能源危机和环境问题的日益加剧，锂离子电池作为重要的可持续发展新能源已经被广泛应用到了3c产品、电动汽车、大规模储能和航空航天等领域。然而，锂离子电池所带来的安全隐患及因电池热失控引发的安全事故始终是痛点所在。近年来，随着下游新能源汽车需求规模快速增长，固态电池再一次引发了市场的高度关注。固态电池因其高安全性和长寿命备受青睐，长远来看，行业技术发展的方向是用固态电解质代替液态电解液，开发能量密度和安全性均有明显提升的固态锂电池。

01 固态电池的市场前景

固态锂电池指电解质部分采用固态材料的锂电池。以固态电解质替代了传统锂离子电池的电解液、电解质盐、隔膜。固态电池的应用场景通常包括动力电池、消费电池、储能领域等。固态电池在安全性、能量密度和循环寿命这三方面均具备优于传统锂离子电池的潜力，因此也被视为下一代电池技术。

具体而言，相较于传统锂离子电池，固态电解质具有以下主要优势：

• 高安全性能：不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题
• 高能量密度：固态锂电池负极可采用金属锂，没有液态电解质和隔膜，电池重量和体积大幅降低，能量密度达到300～400Wh/kg甚至更高
• 环寿命长：有望避免SEI膜和锂枝晶问题
• 全固态电池理论成本更低

2020-2021年将迎来全球固态电池商用元年，全球固态电池需求量将不断增加，市场规模也在不断扩大。预计2025年电池需求量将达到673.1GW，与此同时，固态电池占比将高达3.8%。

固态电池的应用场景包括了动力电池、消费电池、储能领域等。从2021年起，固态电池在全球新能源汽车、3C电子总带电量及全球储能带电量的占比将不断攀升，到2025年，其占比将分别达到2.1%、2.5%、2.5%。随着产业的成熟及成本降低，预计2025年市场规模将超过300亿元。

全球范围内，日韩在固态电池开发领域技术较为领先，暂无公司实现全面商业化。丰田仍然是全球固态电池研发龙头，公司规划2020年实现全固态电池商业化、到2022年电动车将使用快充固态电池。国内，清陶在固态电池研发方面较为成熟，截至2019年，公司已实现数码领域全固态小规模商业化，2021年已实现汽车半固态产线调通，逐步达产。

02固态电池的发展趋势

1）固态电池成为全球领先车企、电池厂的战略发展方向

随着新能源汽车产业的蓬勃发展，全球领先车企纷纷推进固态动力电池技术研发。为使锂电池具有更高的能量密度和更好的安全性，国外锂离子电池厂商和研究院所在固态锂电方面开展了大量的研发工作：以三星、三菱、宝马、现代、比亚迪、宁德时代为首的数家企业旨在通过独自研发或组合并购等方式加紧布局固态电池的储备研发；以宝马、丰田、博世、本田为代表的领先车企则选择通过合作的方式确立研究方向。

其中，丰田宣布与松下合作研发固态电池；宝马宣布与SolidPower公司合作研发固态锂电池；博世与日本著名的GSYUASA(汤浅)电池公司及三菱重工共同建立了新工厂，主攻固态阳极锂离子电池；而本田与日立造船合作建立的机构也已研发出Ah级电池。

日本更是将固态电池研发提升到国家战略高度，而我国也早将固态电池研发提上日程。2019年12月，工信部装备工业司发布了《 新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿），意见稿表明加快固态动力电池技术研发及产业化是新能源汽车核心技术的攻关工程之一。

2）未来液态、半固体、固态不同技术路线的格局将长期并存，共同扩大市场

由于新能源电池市场空间正在持续快速增大，液态锂电池目前供不应求，仍处于持续增加的阶段。相较于液态锂电池，半固态电池技术先进，产品优势明显，固态电池将以更快的速度扩大市场占有率。然而全固态电池尚存技术瓶颈，有待进一步突破才能广泛应用。

3）新能源汽车能量密度与安全要求不断提高，固态电池成为可能的解决方案

2015年，国务院发布的《中国制造2025》指明：“2020年、2025年和2030年电池能量密度达到300Wh/kg、400Wh/kg和500Wh/kg”。目前，主流电池的能量密度离《中国制造2025》的要求还存在较大差距，2020与2025年的目标可以依靠高镍三元正极材料与硅碳负极材料的组合以及实现，但基本到传统电池达极限密度。要实现2030年目标，固体电池是一条可能的技术路径。

恒旭观点

固态电池能量密度高，是节能减排电池的重要发展方向。从半固态锂电池到准固态锂电池，最终迈向全固态锂电池，固态锂电池在技术和性能方面的优势都极有可能成为液态电池之后电动车企的主流选择。尽管我国对固态电池的基础研究起步较早，但仍主要以科研机构或院校为支撑，产业化进程较慢。不同类别的固态电池都面临着较为棘手的问题，尚未有足够成熟化的市场产品。

固态电池的发展离不开包括科研单位、电芯企业、车企、材料和设备供应商在内的全产业链的通力协作。我们期望通过行业内产业链的共同努力让固态锂电池成为行业的新技术爆发点与关键性技术的新保障。恒旭基金依托在固态电池行业的理解，以及已投企业清陶能源，未来计划在上下游产业链，特别是固态电解质、电池制造设备等领域进行深度挖掘。