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深度 ! 固态电池关键材料全拆解,附龙头标的清单(下一代锂电革命)

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01 产业链全景图


02 行业趋势发展

硫化物全固态电池是当前国内外的核心攻关方向,就像智能手机起步时大家抢攻触控屏技术一样。

先看发展路线:2025-2027 年,重点攻克石墨 / 低硅负极的硫化物全固态电池技术链,目标长寿命、快充,像给手机电池升级,既要续航长又要快充给力;2027-2030 年,主攻高容量硅碳负极,为下一代乘用车装更强 “能量心脏”;2030-2035 年,突破锂负极,同时推进复合电解质和高电压高比容正极(高镍、富锂、硫等),给电池 “能量仓库” 扩容增压。


再看瓶颈,宁德时代认为:固态电池核心科学原理已搞懂,就像知道造火箭的原理,但工程问题还没解决,离含供应链的商业化还有距离。

最后看市场规模,据 EVTank:2027 年全固态电池小规模量产,半固态是主力,像新口味饮料先小批量试卖,主流还是经典款;2030 年全球固态电池出货量达 614GWh,其中全固态约 180GWh(占近 30%),正式进入规模化量产,好比新口味卖爆开始大规模铺货。


03 原材料-固态电解质

固态电池电解质分三类,核心特点很明确:无机物电解质(硫化物、氧化物等)离子电导率高、电化学窗口宽,像电流跑起来顺畅又兼容多场景,其中硫化物路线是当前热点;

聚合物电解质柔韧性好,能贴紧正负极改善界面接触,像软壳适配性强,但室温离子电导率低,电流跑起来不够顺;

复合物电解质直接结合前两者优势,取长补短,长远看有望成为最佳路线,像全能方案满足多需求。


03-1、硫化物电解质

硫化锂降本是产业化关键:据 GGII,其成本降到 50 万元 / 吨是拐点,对应硫化物电解质能落到 30 万元 / 吨、全固态电芯 0.6 元 / Wh。我们测算,此时电解质占电芯 BOM 成本约 34%。

制备路线各有优劣:厦钨新能气相法完成中试送样,降本空间大;上海洗霸(收有研稀土资产)用硫化氢中合法,做出≥99.99% 高纯度且低成本的硫化锂;高能球磨法低温无溶剂,突破量产瓶颈就是强竞争力路线;碳热还原法卡壳在除杂,液相法难在安全。


黏结剂方面:当前干法制膜常用 PTFE,但粘结性差、界面电化学不稳;海辰药业与欧阳明高院士团队合资研新黏结剂,中科深蓝汇泽用热塑性聚酰胺 TPA 做黏结剂。


03-2、卤化物电解质

卤化物固态电解质的核心价值很明确:对正极的稳定性远胜硫化物,能扛住 4V 以上高电压,可同步提升全固态电池的能量密度、首效与循环稳定性。但它有个短板 —— 离子导电率普遍不高,所以产业里要么给正极做改性,要么和硫化物电解质搭伙用,来弥补这一问题。

再看厂商布局:宁德时代、比亚迪、清陶能源等锂电企业,以及三祥新材、信宇人这类材料设备厂商,都在积极推进卤化物固态电解质的复合应用,合力推动该技术加速产业化落地。


最后说锂金属负极的适配难题:锂金属负极和硫化物电解质搭配会生锂枝晶,和卤化物电解质在一起又会持续发生还原反应致电池失效。但国内已有团队的多功能复合硫化物电解质,既能显著提升界面稳定性与电化学性能,还能降低堆叠压力,正好解决了这个适配问题。


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04 原材料-正极材料

全固态电池的正极,现在主要靠高镍三元材料,但得先给它做 “改造” 才能适配,核心就两大方向:

第一类是优化 “形态”,重点改造成 “单晶款”。原来的高镍三元是 “多晶款”,像拼起来的积木,跟硫化物电解质压在一起容易散,高电压下还会变形;改成单晶款后,就像整块结实的积木,压着不散、高压下也不变形,能一直跟电解质贴紧。要是把单晶再做小一点,效果更优 —— 充电放电快(好比水管水流大)、储电还多(像大水箱),用着更耐用。


第二类是解决 “衔接问题”。高镍越多,它跟固态电解质的 “接触面” 越容易出毛病,就像劣质插头接触不良。这时候有两个办法:要么加铝这类元素 “补一补”,相当于给接触面加层保护垫,让接触更稳、用得更久;要么给高镍三元包一层 “缓冲膜”,像给手机贴钢化膜,避免它跟电解质直接 “硬碰硬”,减少损耗。

总的来说,改好的高镍三元会是未来全固态电池正极的首选,厦钨新能、容百科技这些老牌厂商,已经做出适配的材料,开始小批量供货了。


05 原材料-负极材料

05-1、硅碳负极:

CVD 硅碳负极是硅碳负极第三代工艺,迭代后首效、循环及生产效率显著提升,兼具性能与成本优势,有望成为全固态电池长期首选负极。

其规模化关键在高性能低成本多孔碳(树脂基多孔碳孔径均匀,后续降本后优势更突出)和硅烷 —— 生产 1 吨需 0.5 吨多孔碳、0.7 吨硅烷,据 GGII,2025 年初硅烷将跌至 10 万元 / 吨以下,生物质多孔碳跌至 15 万元 / 吨以下,对应原材料成本较 2024 年初降 40% 至 20 万元 / 吨,可推动产品放量。

目前头部消费电子、电动工具加速应用,2025 年头部动力电池厂将加速验证;GGII 预计 2024-2030 年中国锂电硅基复合材料出货量从 2.1 万吨增至 30 万吨以上,6 年 CAGR 超 56%,建议关注送样较快的 CVD 硅碳负极企业及原材料供应商。


05-2、锂金属负极

锂金属负极潜力大(理论储电和能量密度高,配固态电解质安全),但存充放电体积变、锂枝晶、电解质兼容差等问题待解。

制备上,赣锋锂业、天铁科技(天铁与欣界签 4 亿 100 吨单)压延法做铜锂复合带,英联股份蒸镀法搞一体化材料(2026 年 6 月前交付),道氏技术熔融法研自支撑超薄锂负极带材(合作至 2027 年底);电解质里,欣界能源氧化物电解质稳定,性能好且已量产,硫化物电解质需包覆 LiIFSI 改性;体积膨胀问题靠模组弹簧结构缓解。


06 原材料-集流体

固态电池集流体就像内部的 “隐形电线 + 电的汇总站”:电池正负极的 “发电材料” 导电弱、电很分散,没法直接供设备用,而集流体是比保鲜膜还薄的金属箔(正极用铝箔、负极用铜箔),贴在材料上收集正电、负电,再传到电池接口稳定供电。它不自己 “造电”,却是 “电的搬运工 + 集中器”,没它固态电池就没法工作。


06-1、镀镍&多孔铜箔

硫化物固态电池是当下主流,但传统铜集流体和硫化物电解质界面 “怕水” 易腐蚀,像手机充电口怕进液损坏,需在铜箔表面镀镍加 “防腐膜”;硅碳负极充放电体积膨胀大,多孔铜箔能像给气球套弹性网一样缓解应力,延长电池寿命。


双面镀镍铜箔的镍层像 “防锈铠甲”,能抗硫化物腐蚀、防界面分离,高温下还不易氧化,且比直接用不锈钢或镍箔划算,诺德股份、嘉元科技已推出适配耐高温款并送样。多孔铜箔除缓膨胀,还像空心轻砖般轻量化、电流走宽马路似的低电阻,还能阻锂枝晶乱长,诺德股份、德福科技、三孚新科已布局送样,不过适配硫化物体系,制孔后仍需镀镍。


06-2、镍集流体

泡沫镍有 90-98% 的高通孔率,还能高效导电,就像海绵一样多孔隙又不挡电流,所以在镍氢电池负极集流体里一直是主流。而且镍和硫化物不容易起反应,这让它有机会成为硫化物固态电池的可选负极;尤其是纳米多孔镍,弹性特别好,像有韧性的防护层能拦住锂枝晶乱长,让硫化物电解质和锂金属负极搭配使用成为可能。


关键是,多孔镍集流体还能解决锂金属与硫化物电解质的适配难题:锂金属和硫化物电解质的界面不稳定,容易发生不可逆反应,导致电池阻抗升高、容量下降,甚至短路,核心问题就是锂枝晶没控制住乱长。相关研究发现,多孔镍集流体能在电池高压制造时,像支撑骨架一样缓解硫化物电解质的横向裂纹,还能在电池循环时进一步抑制锂枝晶生长,有效延长电池寿命。

公司方面,远航精密是镍基导体材料的龙头,很可能受益于镍基集流体方案的应用;东方电热是国内唯一能量产动力类预镀镍材料的供应商,能开发对应产品用于固态电池集流体。


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