固態(tài)鋰電池深度報(bào)告：2030 年全球市場(chǎng)空間有望超千億

核心觀點(diǎn)：

• 固態(tài)鋰電池采用固體電解質(zhì)替代電解液和隔膜。一方面，固體電解質(zhì)具 備離子導(dǎo)電性，能夠替代傳統(tǒng)電解液，起到在正負(fù)極之間傳輸鋰離子的 作用;另一方面，固體電解質(zhì)同時(shí)具備電子絕緣性，可以替代隔膜，隔 絕正負(fù)極，防止短路。

• 液態(tài)鋰電池的安全性能和能量密度存在隱憂。液態(tài)鋰電池的溶劑具有易 揮發(fā)、低閃點(diǎn)的特點(diǎn)，導(dǎo)致電解液的易燃性;負(fù)極表面容易形成枝晶， 刺穿隔膜，造成正負(fù)極短路，導(dǎo)致電池起火，安全隱患不容忽視。在能 量密度重要性日益提升的背景下，350Wh/kg 或?qū)⒔咏簯B(tài)鋰電池的極 限，能量密度瓶頸凸顯。

• 固態(tài)鋰電池的比較優(yōu)勢(shì)突出，安全性能和能量密度更高。全固態(tài)鋰電池 采用固體電解質(zhì)，大部分材料不可燃，解決了電解液的易燃性;同時(shí)， 固體電解質(zhì)薄膜致密無孔，機(jī)械強(qiáng)度較高，有效抑制負(fù)極鋰枝晶刺穿造 成短路的問題;在熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性方面也比電解液更好，極大 地提升了鋰電池的安全性能。全固態(tài)鋰電池可采用金屬鋰做負(fù)極(金屬 鋰比容量接近石墨負(fù)極的 10 倍)，相同正極體系下能量密度有望提升 50%以上，同時(shí)提升電池 PACK 能量密度，降低電池成本。

• 固體電解質(zhì)是固態(tài)鋰電池的核心材料。固體電解質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高能量密度、 高循環(huán)穩(wěn)定性和高安全性能的關(guān)鍵材料，其種類較多，目前市場(chǎng)研究主 流是聚合物電解質(zhì)(離子電導(dǎo)率低是主要瓶頸)、硫化物電解質(zhì)(對(duì)空 氣敏感，界面相容性差是主要瓶頸)、LiPON 薄膜電解質(zhì)(離子電導(dǎo)率 低，制備成本高是主要瓶頸)。

• 固態(tài)鋰電池市場(chǎng)潛力巨大，全球巨頭著手研究布局。根據(jù)我們的測(cè)算， 全球固態(tài)鋰電池的需求量在2020 年、2025 年、2030 年分別有望達(dá)到 1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh，2030 年全球市場(chǎng)空間有望達(dá)到 1500 億元 以上。全球企業(yè)開始加大固態(tài)鋰電池方面的研究布局，包括海外巨頭大 眾、寶馬、豐田等，以及國內(nèi)巨頭寧德時(shí)代、贛鋒鋰業(yè)等，有望加快固 態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

報(bào)告內(nèi)容：

固態(tài)鋰電池:采用固體電解質(zhì)替代電解液和隔膜

液態(tài)鋰離子電池中電解液體系為鋰離子在正負(fù)極之間傳輸提供通道。傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池，構(gòu)成部 分有正極、負(fù)極、電解液、隔膜。正、負(fù)極材料是能夠可逆嵌入和脫出鋰離子的化合物，同時(shí)保證 在脫嵌過程中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。正極材料提供鋰離子，很大程度上決定電池能量密度，負(fù)極材料作為 鋰的載體。電解液起到的作用是具備離子導(dǎo)電性，作為正負(fù)極之間傳輸鋰離子的通道。隔膜作為電 子絕緣體，起到隔離正負(fù)極，防止電池短路的作用，同時(shí)隔膜具有微孔結(jié)構(gòu)，為電解液和鋰離子正 常穿梭提供通道。液態(tài)鋰離子電池的工作原理是鋰離子隨著充放電過程的進(jìn)行，在正負(fù)極間的電解 質(zhì)中來回穿梭，并可逆地在電極上脫嵌，電子在外電路中傳遞，形成充放電電流。

固態(tài)鋰電池采用固體電解質(zhì)替代電解液和隔膜。一方面，固體電解質(zhì)具備離子導(dǎo)電性，能夠替代傳 統(tǒng)電解液，起到在正負(fù)極之間傳輸鋰離子的作用;另一方面，固體電解質(zhì)同時(shí)具備電子絕緣性，可 以替代隔膜，隔絕正負(fù)極，防止短路。此外，根據(jù)負(fù)極材料的不同，又可以分為固態(tài)鋰離子電池和 固態(tài)金屬鋰電池，前者負(fù)極材料主要是石墨基、硅碳材料等可以嵌鋰的材料，后者負(fù)極材料主要是 指金屬鋰。

液態(tài)鋰電池:安全性能和能量密度存在隱憂

液態(tài)鋰電池的安全隱患不容忽視

鋰電池未來的聚焦主要在于兩方面，安全性能和能量密度。首先，安全問題可能成為未來液態(tài)鋰電 池發(fā)展道路上最大的障礙，其安全隱患主要來自兩方面:

溶劑具有易揮發(fā)、低閃點(diǎn)的特點(diǎn)，導(dǎo)致電解液的易燃性。液態(tài)鋰離子電池采用的基本都是碳酸酯溶 劑，主流溶劑有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等，基本都有揮發(fā)性 強(qiáng)、閃點(diǎn)低的特點(diǎn)。在較高溫度下易燃易爆，有一定毒性(碳酸酯溶劑有一定的致癌性)，同時(shí)液 體狀態(tài)在暴力沖擊下容易漏液。電解液溶劑的性質(zhì)，決定了一般常規(guī)鋰電池長(zhǎng)時(shí)間工作溫度需要低 于 55°C-60°C，即使是采用特殊配方的高溫電解液，使用溫度一般也不超過 65°C。

負(fù)極表面容易形成枝晶，刺穿隔膜，造成正負(fù)極短路，導(dǎo)致電池起火。液態(tài)鋰離子電池普遍采用石 墨作為負(fù)極，當(dāng)負(fù)極表面不均勻時(shí)，在多次充放電循環(huán)過程中容易導(dǎo)致多余的鋰在負(fù)極表面富集堆 積，形成樹枝狀的鋰枝晶。鋰枝晶生長(zhǎng)到一定的程度，可能刺穿具有微孔結(jié)構(gòu)的隔膜，連接到正極 極片，造成正負(fù)極短路。另一方面，新暴露在電解液中的鋰枝晶會(huì)不斷被電解液腐蝕，消耗電解液， 降低電池循環(huán)壽命和容量。

液態(tài)鋰電池在 3C、動(dòng)力電池等領(lǐng)域頻繁發(fā)生起火爆炸等安全事故。由于液態(tài)鋰電池具備以上因素帶 來的安全隱患，小到手機(jī)、筆記本電腦等 3C 電池，大到動(dòng)力電池，均出現(xiàn)過起火爆炸等安全事故。 主要引起安全事故的原因有過充、不恰當(dāng)使用等導(dǎo)致電池溫度過高，受到外部猛烈的碰撞、擠壓導(dǎo) 致電解液外溢，電池內(nèi)部短路導(dǎo)致起火，電池脹氣、電解液外溢等。

固態(tài)鋰電池的比較優(yōu)勢(shì):安全性能和能量密度更高

安全性能高:固體電解質(zhì)具備高熱穩(wěn)定性和致密性

固態(tài)鋰電池可從根本上解決液態(tài)的安全隱患。全固態(tài)鋰電池采用固體電解質(zhì)，固體電解質(zhì)一般由有 機(jī)、無機(jī)化合物合成，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)均較高，大部分材料不可燃，不含有任何低閃點(diǎn)、易燃易爆的有 機(jī)溶劑，解決了電解液的易燃性。

同時(shí)，固體電解質(zhì)薄膜致密無孔，機(jī)械強(qiáng)度較高，有效抑制負(fù)極鋰枝晶刺穿造成短路的問題。在熱 穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性方面也比電解液更好，能夠承受住實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的極端情況，比如碰 撞、擠壓等，極大的提升了鋰電池的安全性能。

能量密度高:可采用金屬鋰做負(fù)極，有望提升 40%-50%能量密度

金屬鋰比容量高，接近石墨負(fù)極的 10 倍。鋰金屬具備極高的容量，理論值達(dá)到 3860mAh/g;石墨的 理論容量只有 372mAh/g，目前能實(shí)現(xiàn)的可逆容量有 365mAh/g，高容量的硅基負(fù)極材料容量能達(dá)到 1000-1500mAh/g，但在脫嵌過程中會(huì)發(fā)生較大的體積膨脹和收縮，實(shí)際中很難有效發(fā)揮出來，僅能達(dá) 到 420-450mAh/g。金屬鋰即使只發(fā)揮出 50%的有效容量，也遠(yuǎn)高于石墨和硅基負(fù)極。雖然真正決定電 池容量的材料是正極，但負(fù)極容量越高，越可以有效減少單位Wh 負(fù)極材料的使用量，提升體積和質(zhì) 量能量密度。

金屬鋰負(fù)極不適用于液態(tài)鋰電池。金屬鋰本身可以充當(dāng)“鋰源”，是非常理想的負(fù)極材料。最早在 20 世紀(jì) 60 至 70 年代，學(xué)術(shù)界便開始研究金屬鋰做負(fù)極的鋰電池。但由于采用電解液，存在較大問 題難以解決，即循環(huán)過程中會(huì)形成鋰枝晶，刺穿隔膜導(dǎo)致短路，同時(shí)鋰枝晶與電解液反應(yīng)，循環(huán)壽 命衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致學(xué)術(shù)界轉(zhuǎn)而研究比容量更低的碳作為嵌鋰的負(fù)極材料。

固態(tài)鋰電池可以使用金屬鋰作負(fù)極，相同正極體系下能量密度有望提升50%以上。在使用固體電解 質(zhì)的同時(shí)，可以采用目前的正負(fù)極材料體系，由于固體電解質(zhì)較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，以及致密的 薄膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可以直接采用金屬鋰做負(fù)極，有效防止電解液對(duì)金屬鋰的腐蝕，鋰枝晶刺穿隔膜 導(dǎo)致短路的問題，有望在當(dāng)前正極材料體系下，進(jìn)一步提升電芯能量密度。

固態(tài)鋰電池提升電池 PACK 能量密度，降低電池成本。傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池由于內(nèi)部含有流動(dòng)的電解液， 在電芯生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，需要將多個(gè)正極/隔膜/負(fù)極片并聯(lián)后，注入電解液，封裝，焊接集流體接頭。下 一步電池 PACK 生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，再將已封裝好的多個(gè)電芯串聯(lián)，同時(shí)由于高溫下易燃易爆的電解液存 在，需要額外添加冷卻系統(tǒng)。

全固態(tài)鋰電池制備過程中，由于不存在流動(dòng)的電解液，電芯生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以多層正極/固體電解質(zhì) /負(fù)極材料致密堆積，串聯(lián)疊加之后再封裝焊接，節(jié)省電池內(nèi)部空間，提高單體電芯的電壓和能量密 度。在電池 PACK 生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，將單體電芯外部并聯(lián)。由于固體電解質(zhì)熱穩(wěn)定性較高，甚至在高溫下 電導(dǎo)率更優(yōu)異，因此不需要額外添加冷卻系統(tǒng)，在能量密度和成本上都具備一定的優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用范圍寬:固體電解質(zhì)可用溫度范圍更為寬泛

液態(tài)鋰電池的工作溫度主要受限于電解液閃點(diǎn)低、隔膜的融化溫度低，一般最高使用溫度只能到65 °C左右。固體電解質(zhì)的分解溫度普遍較高，聚合物有機(jī)固體電解質(zhì)一般使用溫度超過150°C，無機(jī)固 體電解質(zhì)最高溫度有望提升到 300°C，較大的拓寬了鋰電池在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用，未來有望在航空航 天、石油勘探、地下鉆井等極端環(huán)境下采用鋰電池替代當(dāng)前的一次原電池。此外，由于固體電解質(zhì) 的低溫離子電導(dǎo)率普遍較低，目前大量的研究集中在低溫電導(dǎo)率的改進(jìn)上，未來有望實(shí)現(xiàn)對(duì)液態(tài)鋰 電池寬溫度范圍內(nèi)的全面替代。

設(shè)計(jì)多樣化:固態(tài)制備工藝簡(jiǎn)化，可設(shè)計(jì)為柔性電池

由于電解液具有流動(dòng)性，在電池的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，都會(huì)受到一定的限制。固體電解 質(zhì)減少了注液的步驟，制備工藝簡(jiǎn)化，電池設(shè)計(jì)多樣化，可以卷對(duì)卷生產(chǎn)，同時(shí)可設(shè)計(jì)為柔性電池， 在未來可穿戴設(shè)備時(shí)代，將有較大的空間。

固態(tài)鋰電池未來有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用

America LUX Research 預(yù)測(cè)固體鋰電池有望在 2020-2030 年期間實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。由于液態(tài)鋰離子電池面 臨安全性能和能量密度方面的雙重瓶頸限制，固體鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池已經(jīng)成為下一代 電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。America LUX Research 研究數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，固體鋰電池在經(jīng)歷 2013-2020 年期間相對(duì) 平穩(wěn)的基礎(chǔ)理論研究之后，2020-2030年有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)上較大突破，商業(yè)價(jià)值潛力有望快速提升。(注: 固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化路徑，將在后續(xù)報(bào)告中詳細(xì)闡述。)

固體電解質(zhì):固態(tài)鋰電池的核心材料

固體電解質(zhì)是全固態(tài)鋰電池的核心組成部分，是實(shí)現(xiàn)高能量密度、高循環(huán)穩(wěn)定性和高安全性能的關(guān) 鍵材料，固體電解質(zhì)又稱為快離子導(dǎo)體，或者是超離子導(dǎo)體。

影響固體電解質(zhì)性能的關(guān)鍵指標(biāo)分析

目前學(xué)術(shù)界對(duì)固體電解質(zhì)的研究熱度迅速提升，固體電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化道路之所以還停留在科研-中試 階段，關(guān)鍵在于以下幾個(gè)指標(biāo)還有望進(jìn)一步提升。

離子電導(dǎo)率:固體電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低，是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸之一。電解質(zhì)作為正負(fù)極之 間傳導(dǎo)鋰離子的介質(zhì)，傳導(dǎo)鋰離子的速度成為關(guān)鍵。離子電導(dǎo)率的高低直接影響了電池的整體阻抗和 倍率性能，聚合物固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率普遍較低，硫化物無機(jī)固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率相對(duì)比較高。

鋰離子遷移數(shù):與有機(jī)電解液類似，聚合物電解質(zhì)也存在雙離子(鋰鹽中的陰離子和陽離子)同時(shí)傳 導(dǎo)的問題，離子電導(dǎo)率并不全部由鋰離子的遷移來貢獻(xiàn)。而對(duì)電池循環(huán)和倍率性能起到關(guān)鍵作用的是 鋰離子遷移數(shù)量的大小，因此離子電導(dǎo)率x 鋰離子遷移數(shù)，才是最終決定鋰離子在電解質(zhì)中傳導(dǎo)能力 的關(guān)鍵指標(biāo)。聚合物電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù)往往低于 0.5，無機(jī)固體電解質(zhì)的鋰離子遷移數(shù)接近 1。

固固界面相容性:固體電極與固體電解質(zhì)界面接觸性差，界面阻抗大是制約固態(tài)鋰電池循環(huán)性能的 主要瓶頸之一。電解質(zhì)及電極間的界面相容性是決定界面反應(yīng)電阻及電池循環(huán)穩(wěn)定性的重要因素， 分為化學(xué)相容性和物理相容性兩部分。在全固體鋰離子電池中，良好的化學(xué)相容性表現(xiàn)在電池工作 過程中電解質(zhì)與電極間無電化學(xué)副反應(yīng)的發(fā)生。良好的物理相容性則表現(xiàn)在電解質(zhì)與電極間的潤(rùn)濕 性較好，界面接觸充分、緊密且穩(wěn)定。目前固體電解質(zhì)與固體電極之間的固/固界面接觸阻抗值是電 解質(zhì)本體阻抗的 10 倍以上，嚴(yán)重影響離子的傳輸，導(dǎo)致電池的循環(huán)壽命、倍率性能差。

機(jī)械性能與韌性:機(jī)械性能的測(cè)試主要針對(duì)無機(jī)固體電解質(zhì)，大部分無機(jī)固體電解質(zhì)屬于陶瓷電解 質(zhì)，機(jī)械性能相對(duì)較差，較脆易碎。聚合物電解質(zhì)由于高分子有機(jī)物基體具備較好的柔韌性，機(jī)械 強(qiáng)度遠(yuǎn)高于無機(jī)電解質(zhì)。近期學(xué)術(shù)界在研究將 PEO、聚醚類高分子聚合物電解質(zhì)與無機(jī)陶瓷電解質(zhì) 復(fù)合，或者制備聚合物、陶瓷雙層薄膜電解質(zhì)，一方面改善無機(jī)電解質(zhì)的機(jī)械性能，另一方面，無 機(jī)電解質(zhì)的高離子電導(dǎo)率有效改善聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性。

電化學(xué)穩(wěn)定性:電解質(zhì)的電化學(xué)氧化電位需高于正極材料的充電截止電壓，電化學(xué)還原電位需低于 負(fù)極材料的放電截止電壓，在電池的正常工作電壓范圍內(nèi)，電解質(zhì)需要保持較高的電化學(xué)穩(wěn)定性， 不會(huì)出現(xiàn)在電池充放電過程中出現(xiàn)電解質(zhì)被分解的情況，一般要求電解質(zhì)的電化學(xué)窗口高于 4.5V， 無機(jī)電解質(zhì)的電化學(xué)性能普遍相對(duì)更好。

聚合物固體電解質(zhì):有望最早突破商業(yè)化瓶頸的電解質(zhì)

聚合物固體電解質(zhì)和無機(jī)固體電解質(zhì)，是目前全球主流的兩大固體電解質(zhì)體系研究體系。聚合物電 解質(zhì)主要有三大體系，其中最早發(fā)現(xiàn)可以導(dǎo)鋰，研究相對(duì)成熟的是 PEO 基固體電解質(zhì)體系，其次， 聚合物電解質(zhì)還包括聚碳酸酯基體系、聚硅氧烷基體系以及聚合物鋰單離子導(dǎo)體基體系。

PEO 基固體電解質(zhì)是主流研究方向之一

聚環(huán)氧乙烯(PEO)是最早被研究的聚合物電解質(zhì)基膜，可類比于電解液中的溶劑。1973 年，聚環(huán) 氧乙烯基聚合物(PEO)被發(fā)現(xiàn)可以進(jìn)行離子傳導(dǎo)，奠定了聚合物固體電解質(zhì)發(fā)展的基礎(chǔ)。1979 年 開始，以聚合物(PEO/PVDF/PAN 等，以 PEO 為代表)作為電解質(zhì)基膜，加上鋰鹽作為溶質(zhì)，來制備 聚合物固體電解質(zhì)(PEO+LiX)，成為國內(nèi)外主流研究的方向之一。

PEO 基固體電解質(zhì)優(yōu)點(diǎn)在于:1)原材料充足，價(jià)格低廉，制備工藝簡(jiǎn)單;2)PEO 薄膜具備較好的 機(jī)械性能和韌性，安全性能較好，適用于柔性電池的制備;3)相對(duì)目前液態(tài)鋰電池的制備，PEO 基 固體電池的制備工藝流程簡(jiǎn)化;4)PEO 薄膜柔性特征，與正負(fù)極的界面相容性比無機(jī)固體電解質(zhì)更 好，有利于提高電池循環(huán)性能。PEO 基固體電解質(zhì)研究技術(shù)相對(duì)成熟，目前最大的問題在于如何解 決室溫離子電導(dǎo)率低的問題，未來有望突破成為新一代的固體鋰電池電解質(zhì)。

PEO 薄膜在常溫階段處于結(jié)晶區(qū)，離子電導(dǎo)率低是主要問題。PEO 在不同溫度下會(huì)呈現(xiàn)出不同的形 態(tài)結(jié)構(gòu)，按照溫度范圍來區(qū)分，PEO 傳導(dǎo)鋰離子分為:結(jié)晶區(qū)導(dǎo)鋰和無定形區(qū)導(dǎo)鋰。當(dāng)溫度低于 60 °C，PEO 主要形態(tài)為結(jié)晶區(qū)，呈現(xiàn)出圓柱型“隧道”結(jié)構(gòu)，鋰離子在“隧道”中定向遷移實(shí)現(xiàn)導(dǎo)鋰， 該形態(tài)下的 PEO 離子電導(dǎo)率普遍較低;在室溫 25°C下，離子電導(dǎo)率普遍低于 10-7S/cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常 規(guī)電解液的離子電導(dǎo)率(10-2S/cm 左右)，離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有較大的差距。如何提高常溫離子 電導(dǎo)率，成為 PEO 基固體電解質(zhì)的主要研究方向之一。

PEO 的“無定形區(qū)”導(dǎo)鋰機(jī)理，是目前機(jī)構(gòu)的主要研究對(duì)象。PEO 另一種形態(tài)稱為無定形區(qū)，主要 在 60°C以上呈現(xiàn)，此時(shí)的 PEO 具備一定“鏈段運(yùn)動(dòng)”的能力，其傳導(dǎo)鋰離子的過程分兩步走:1) 通過 PEO 上帶有負(fù)電位的醚氧鍵，與電解質(zhì)中帶正電位的鋰離子形成絡(luò)合配位，對(duì)游離的鋰離子形 成聚集效應(yīng);2)通過“無定形區(qū)”形態(tài)的“鏈段運(yùn)動(dòng)”，對(duì)已經(jīng)聚集的鋰離子形成定向遷移，完成 鋰離子在循環(huán)過程中在正負(fù)極之間的傳導(dǎo);并且隨著溫度升高，無定形區(qū)占比越大，“鏈段運(yùn)動(dòng)” 越激烈，鋰離子遷移速度越快，離子電導(dǎo)率越高。在 60°C左右，PEO 基電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率能達(dá)到 10-4S/cm 左右;到 120°C以上，PEO 基電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率能達(dá)到 10-3S/cm 數(shù)量級(jí)以上。

增加“無定形區(qū)”在常溫下的占比，是目前學(xué)術(shù)界改善 PEO 基電解質(zhì)離子電導(dǎo)率的主流路徑。目前 學(xué)術(shù)界有兩種方法來提高 PEO 基電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率:1)化學(xué)性混合，采用其他的聚合物與 PEO 基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，通過嫁接、共聚或者交聯(lián)，形成梳型化或者枝化結(jié)構(gòu)，能夠有效的打亂 PEO 結(jié) 晶，提高無定型區(qū)的比例，得到電導(dǎo)率較高的 PEO 衍生物基電解質(zhì)材料。2)物理填充納米粒子，降 低相同溫度下結(jié)晶區(qū)所占的比例，同時(shí)加速鋰鹽的分解，不但能夠?qū)﹄娊赓|(zhì)的電導(dǎo)率有較大的提高， 還能進(jìn)一步改善電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及機(jī)械性能，目前已經(jīng)成為聚合物電解質(zhì)研究 的一個(gè)重要分支，一般稱為 PEO 基復(fù)合固體電解質(zhì)(室溫離子電導(dǎo)率到 10-5S/cm~10-4S/cm)。

從學(xué)術(shù)成果進(jìn)程角度看聚合物電解質(zhì)未來趨勢(shì)

研究機(jī)構(gòu)對(duì)聚合物電解質(zhì)研究熱度不斷攀升，有望加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。學(xué)術(shù)界對(duì)于聚合物電解質(zhì)性能 的研究有望加速完善。離子電導(dǎo)率低是目前制約聚合物電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化最大的瓶頸，我們以離子電導(dǎo) 率為研究指標(biāo)，檢索海外鋰電池學(xué)術(shù)界專業(yè)期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)(主要檢索鋰電池領(lǐng)域知名海外期刊與數(shù) 據(jù)庫 Springer link，以及國內(nèi)知名學(xué)術(shù)網(wǎng)站中國知網(wǎng)(CNKI)、萬方數(shù)據(jù)庫)，國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫檢索關(guān) 鍵詞分別為聚合物電解質(zhì)和polymer electrolyte。

自從 1973 年發(fā)現(xiàn)聚合物具備導(dǎo)電性能以來，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)聚合物電解質(zhì)的研究熱度不斷提升。 Springer Link 檢索結(jié)果表明，在 1973-1980年期間，沒有相關(guān)論文發(fā)表;1981-1991年期間，每年發(fā)表論 文數(shù)逐漸上升，但仍處于較低狀態(tài);1991-2006年期間，論文數(shù)量呈現(xiàn)快速爬升態(tài)勢(shì);從 1992 年的 19 篇上升到 2006 年的 74 篇，年均復(fù)合增速達(dá)到 10%;經(jīng)過 2007-2008年小幅回調(diào)后，2008-2017 年維持 更高的發(fā)表速度，從 2008 年的 49 篇上升到 2017 年的 170 篇，年均復(fù)合增速達(dá)到 15%;截止到 2017 年，Springer Link 發(fā)表論文數(shù)合計(jì)為 1745 篇，目前還沒有達(dá)到峰值水平。

國內(nèi)期刊對(duì)聚合物電解質(zhì)的學(xué)術(shù)論文相對(duì)較少，2017 年中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫的論文數(shù)量分別為 136 篇、98 篇。一方面，國內(nèi)研究時(shí)間相對(duì)更晚;另一方面，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)優(yōu)秀的學(xué)術(shù)結(jié)果會(huì)選擇在海 外知名期刊投稿發(fā)表，導(dǎo)致國內(nèi)數(shù)據(jù)庫論文數(shù)量遠(yuǎn)小于海外知名數(shù)據(jù)庫。未來隨著知名研究機(jī)構(gòu)及 企業(yè)的研究深度不斷加大，有望加速聚合物電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

研究熱度攀升加快離子電導(dǎo)率改善，有望加速推進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程。隨著新能源汽車市占率逐步提升， 動(dòng)力電池的需求量將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，液態(tài)鋰電池的安全問題也逐步引起社會(huì)的關(guān)注，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè) 界對(duì)聚合物電解質(zhì)的研究熱度持續(xù)提升，離子電導(dǎo)率有望得到進(jìn)一步的改善，以PEO 或類 PEO 為基 膜的聚合物固體電解質(zhì)有望加速推進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程。

無機(jī)固體電解質(zhì):硫化物、石榴石型、LiPON 是主要方向

無機(jī)固體電解質(zhì)的比較優(yōu)勢(shì)較多。無機(jī)固體電解質(zhì)相對(duì)聚合物電解質(zhì)而言，最大優(yōu)勢(shì)在于離子電導(dǎo) 率高。除此之外，無機(jī)電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)還有:1)幾乎可以忽略的電子導(dǎo)電率，可以充當(dāng)隔膜的角色; 2)制備過程大多要進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，具備較高的熱穩(wěn)定性;3)電化學(xué)窗口寬，適用于高電壓的電極 材料體系;4)接近 1 的鋰離子遷移數(shù)，遠(yuǎn)高于聚合物固體電解質(zhì)。

無機(jī)固體電解質(zhì)導(dǎo)鋰機(jī)理與聚合物電解質(zhì)不同。無機(jī)固體電解質(zhì)主要是通過電解質(zhì)結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)缺 陷和空位缺陷來形成導(dǎo)鋰空位，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子的定向遷移。其導(dǎo)鋰能力更多與電解質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu)、 分子鍵合力以及鋰離子濃度有關(guān)。

無機(jī)固體電解質(zhì)的研究方向集中在硫化物、石榴石型、LiPON 電解質(zhì)。無機(jī)固體電解質(zhì)體系龐大， 按照其物質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為晶體型固體電解質(zhì)和非晶體(玻璃態(tài))固體電解質(zhì)兩種。其中晶體型電解質(zhì) 可分為鈣鈦礦型、NASICON 型、石榴石型、層狀 Li3N 以及磷酸鹽類;非晶型固體電解質(zhì)主要包括LiPON 氧化物玻璃態(tài)和硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)，以及其它元素?fù)诫s得到的玻璃態(tài)電解質(zhì)三類。目前市場(chǎng)研究 度比較高的是硫化物電解質(zhì)、石榴石型無機(jī)電解質(zhì)、LiPON 電解質(zhì)。

硫化物電解質(zhì):電導(dǎo)率可媲美電解液的固體電解質(zhì)

硫化物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率可媲美電解液，最具商業(yè)化潛力。晶體型固體電解質(zhì)研究相對(duì)較少，電導(dǎo) 率普遍較低，同時(shí)對(duì)金屬鋰不穩(wěn)定、導(dǎo)電性各向異性，在循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生不可逆性。非晶態(tài)中的 硫化物電解質(zhì)，室溫離子電導(dǎo)率較高，可與電解液媲美。2011 年，日本豐田汽車及東京工業(yè)大學(xué)課 題組合成 Li10GeP2S12 電解質(zhì)，室溫離子電導(dǎo)率達(dá)到 1.2x10-2S/cm;2016 年，同樣具備 LGPS 結(jié)構(gòu)的 Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3 材料，電導(dǎo)率達(dá)到 2.5x10-2S/cm，已經(jīng)達(dá)到電解液的電導(dǎo)率水平。

對(duì)空氣、金屬鋰穩(wěn)定性差，界面阻抗值高是制約硫化物電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸。1)硫化物本身是 硬度較高的無機(jī)粉末，在與電極接觸時(shí)界面形容性較差，使得電池界面?zhèn)髻|(zhì)電阻較大，對(duì)電池的倍 率性能產(chǎn)生了很大影響。此外，氧化物正極材料會(huì)吸引鋰離子，造成硫化物電解質(zhì)貧鋰，形成空間 電荷層，增大界面阻抗。即使電解質(zhì)本體阻抗與電解液相當(dāng)，但由于空間電荷層導(dǎo)致界面阻抗增大， 電池性能仍不能與液態(tài)鋰電池相比。2)硫化物與空氣中的水分反應(yīng)生成有毒的硫化氫氣體，生產(chǎn)過 程必須在惰性氛圍下進(jìn)行。3)目前制備硫化物電解質(zhì)采用冷壓技術(shù)，微觀層面仍有空隙和晶界空格， 無法做到完全致密，循環(huán)過程中鋰枝晶在會(huì)空隙中生成，最終導(dǎo)致電解質(zhì)破碎，電池短路。4)硫化 物易與金屬鋰反應(yīng)生成 SEI 層，負(fù)極界面阻抗較高;同時(shí)與現(xiàn)有正極材料體系的化學(xué)勢(shì)相差較大， 形成空間電荷層，增大正極界面阻抗值。

氧化物固體電解質(zhì):電導(dǎo)率較低且界面接觸阻抗大，仍處于早期研究階段

氧化物電解質(zhì)分為晶態(tài)和非晶態(tài)，晶態(tài)氧化物電解質(zhì)電導(dǎo)率低，近期有所提升。晶態(tài)氧化物電解質(zhì) 研究較多的是石榴石氧化物電解質(zhì)，另外還有鈣鈦礦型電解質(zhì)、NASICON 電解質(zhì)等類型。2003 年， 最早報(bào)道傳統(tǒng)石榴石型氧化物固體電解質(zhì)(A3B2(XO4)3)能導(dǎo)電時(shí)，其室溫離子電導(dǎo)率僅為 10-6S/cm 層級(jí)。截至 2015 年，學(xué)術(shù)界通過采用異價(jià)金屬離子摻雜，大幅提升石榴石氧化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo) 率，其中 LiLaZrTaO(LLZO)材料，達(dá)到 1.6x10-3S/cm 的電導(dǎo)率。氧化物晶態(tài)固體電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性高， 部分樣品可以在 50C 倍率下工作，循環(huán) 45,000次后，容量保持率達(dá) 95%以上。

相比硫化物電解質(zhì)對(duì)水分和金屬鋰的敏感度較高，石榴石型氧化物電解質(zhì)對(duì)空氣和水分相對(duì)更加穩(wěn) 定，與金屬鋰的界面穩(wěn)定性也更強(qiáng)。LLZO 氧化物電解質(zhì)的低室溫電導(dǎo)率是主要障礙，目前改善方法 主要是元素替換和異價(jià)元素?fù)诫s;界面接觸差的問題，實(shí)驗(yàn)室主要嘗試的方式有在電解質(zhì)片上原位 生長(zhǎng)電極層、電極材料與電解質(zhì)材料粉末共燒結(jié)、利用濺射等技術(shù)沉積電極層等。

薄膜 LiPON 電解質(zhì):柔性薄膜全固態(tài)鋰電池的主要原材料

ON 電解質(zhì)屬于非晶態(tài)氧化物電解質(zhì)，性能穩(wěn)定，目前被認(rèn)為是全固態(tài)薄膜電池的標(biāo)準(zhǔn)固體電解 質(zhì)。LiPON 電解質(zhì)是氮氧化物型非晶態(tài)電解質(zhì)材料，最早是 1992 年由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室利用射 頻濺射裝臵，在高純 N2 氣氛中濺射高純 Li3PO4 靶材得到的。該材料在 27°C下的離子電導(dǎo)率為 2× 10-6S/cm，電化學(xué)窗口為 5.5V，且熱穩(wěn)定性較好，循環(huán)性能優(yōu)異，50C 倍率下循環(huán) 45,000 次，容量 仍保持在 95%以上。此外，LiPON 電解質(zhì)其他性能在固體電解質(zhì)體系中都相對(duì)比較優(yōu)異:1)電化學(xué) 窗口達(dá)到 5.5V，可配套高電壓材料;2)與傳統(tǒng)正極材料錳酸鋰、鈷酸鋰、三元等，負(fù)極金屬鋰都有 較好的界面相容性;3)與金屬鋰接觸穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生副反應(yīng);4)機(jī)械強(qiáng)度高，在循環(huán)中防止枝晶、 裂化、粉末化等現(xiàn)象。

LiPON 電解質(zhì)的主要問題在于制備工藝復(fù)雜、造價(jià)昂貴、單體電芯容量低。由于電解質(zhì)非常薄，電極 材料同樣需要制備成薄膜狀，需要采用到磁控濺射、脈沖激光沉積、化學(xué)氣相沉積等方法，制備工 藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求高;因此目前薄膜全固態(tài)鋰電池雖然在性能上已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，但由于 造價(jià)昂貴，并沒有得到廣泛運(yùn)用。其次，由于電極片超薄，單體電池的容量受到限制。因此在應(yīng)用 領(lǐng)域方面，多用于小微型電池體系，逐步走向手機(jī)等中型電池。在容量改善方面，主要方式包括:1) 制備結(jié)構(gòu)，采取多個(gè)薄層堆垛結(jié)構(gòu)，多個(gè)電芯并聯(lián)，提升容量;2)制備正極超厚膜，提高單體電芯 容量;3)磁控濺射制備速率慢，開發(fā)新的制備方法。

從學(xué)術(shù)成果進(jìn)程角度看無機(jī)固體電解質(zhì)未來趨勢(shì)

從檢索結(jié)果來看，在 1973-1994年期間，Springer link 發(fā)表論文數(shù)量處于震蕩上行階段，整體發(fā)展速度 相對(duì)較慢;1994-2017 年期間，論文發(fā)表速度有所加快，未來增速仍有不斷提升的趨勢(shì)。國內(nèi)無機(jī)電 解質(zhì)研究較晚，文獻(xiàn)發(fā)表進(jìn)展相對(duì)緩慢;從中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫的檢索數(shù)據(jù)來看，2000 年后研究 熱度有所提升。

無機(jī)固體電解質(zhì)電導(dǎo)率可媲美電解液，對(duì)全固態(tài)鋰電池循環(huán)性能、倍率性能有較大的提升，未來運(yùn) 用于動(dòng)力電池領(lǐng)域的潛力巨大。隨著學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究力度不斷加深，在機(jī)械強(qiáng)度、制備工藝、 界面相容性差等“短板”方面的問題將有望加速得到解決方案。

不同固體電解質(zhì)對(duì)比:產(chǎn)業(yè)化道路上各有優(yōu)劣

通過對(duì)不同電解質(zhì)的各項(xiàng)性能雷達(dá)圖對(duì)比來看:聚合物電解質(zhì)的加工成本低、制造工藝簡(jiǎn)單，具備 較大的商業(yè)化應(yīng)用潛力，但是材料端離子電導(dǎo)率、鋰離子遷移數(shù)較小，還需要進(jìn)一步改進(jìn);硫化物 電解質(zhì)材料性能最優(yōu)越，但在材料穩(wěn)定性和制備工藝方面還需要有所改進(jìn)，未來運(yùn)用于固態(tài)動(dòng)力電 池的潛力最大;氧化物電解質(zhì)中晶態(tài)氧化物電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率處于硫化物和聚合物電解質(zhì)之間， 但制備工藝、加工成本、機(jī)械性能差是當(dāng)前面臨的主要問題;氧化物電解質(zhì)中的非晶態(tài) LiPON 薄膜 電解質(zhì)，電導(dǎo)率低和制備工藝成本高是其主要障礙，在小微型電池中具備較大的商業(yè)化潛力。

固態(tài)鋰電池市場(chǎng)潛力巨大，全球巨頭著手研究布局

固態(tài)鋰電池市場(chǎng)潛力巨大，全球千億市場(chǎng)空間可期

全球新能源汽車銷量假設(shè)條件:

1)2017 年工信部發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，稱國內(nèi) 2020 年、2025 年汽車產(chǎn)量預(yù)計(jì)分別達(dá) 到 3000 萬輛、3500 萬輛。新能源汽車方面，我們假設(shè) 2020 年國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量為 206 萬輛;2025 年新能源汽車產(chǎn)銷量占比達(dá)到 20%以上，國內(nèi)新能源汽車總量達(dá)到 700 萬輛。

2)假設(shè) 2020-2030 年之間，全球汽車產(chǎn)銷年均復(fù)合增速為 2%。

3)根據(jù)彭博社發(fā)布的《2018 電動(dòng)汽車展望》報(bào)告預(yù)測(cè)，2025 年全球新能源汽車有望超過 1100 萬輛，

2030 年超過 3000 萬輛，我們預(yù)計(jì) 2025 年、2030 年全球新能源汽車銷量分別為 1400 萬輛、3000 萬輛。

固態(tài)鋰電池滲透率假設(shè)條件:

1)預(yù)計(jì)固態(tài)電池在 2025 年實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)，分別對(duì)動(dòng)力、消費(fèi)、儲(chǔ)能三大領(lǐng)域滲透率進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2)在動(dòng)力電池領(lǐng)域，假設(shè) 2020 年、2025 年、2030 年固態(tài)電池滲透率分別為 0.5%、5%、20%。

3)在消費(fèi)電池領(lǐng)域，小型電池的固態(tài)化對(duì)材料和制備工藝的門檻相對(duì)較低，預(yù)計(jì)滲透率增長(zhǎng)相對(duì)較 高，2020 年、2025 年、2030 年固態(tài)鋰電池的滲透率分別為 1%、10%、35%。

4)在儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)預(yù)測(cè)，至 2030 年全球電化學(xué)裝機(jī)量規(guī)模達(dá)到 250GW，未來 13 年的年均復(fù)合增速達(dá)到 40.9%。中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)指出，2017 年全 球電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池累計(jì)裝機(jī)量規(guī)模占比達(dá)到 75%。假設(shè) 2020-2030年期間儲(chǔ)能鋰電池 年均復(fù)合增速為 40.9%，2020 年、2025 年、2030 年的固態(tài)電池滲透率分別為 0.5%、5%、20%。

預(yù)計(jì) 2030 年的全球固態(tài)動(dòng)力電池需求有望超過 350GWh。預(yù)計(jì) 2025 年、2030 年，全球動(dòng)力電池需求 分別有望達(dá)到 678.4GWh、1837.0GWh。按照假設(shè)條件，全球固態(tài)動(dòng)力電池需求量在 2020 年、2025 年、 2030 年的滲透率分別為 0.5%、5%、20%，則需求量分別有望達(dá)到 1.1GWh、33.9GWh、367.4GWh。

預(yù)計(jì) 2030 年全球固態(tài)鋰電池需求有望接近 500GWh，市場(chǎng)空間千億以上。按照上述假設(shè)條件，全球 固態(tài)鋰電池的需求量，在2020 年、2025 年、2030 年分別有望達(dá)到 1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh。即 使假設(shè) 2030 年產(chǎn)品價(jià)格下降至 0.3-0.5元/Wh(不含稅)左右，全球固態(tài)電池市場(chǎng)空間也有望達(dá)到 1500 億元以上。

全球企業(yè)開始加大固態(tài)鋰電池方面的研究布局

固態(tài)電池有望成為下一代動(dòng)力電池主導(dǎo)技術(shù)路線，全球企業(yè)加大布局固態(tài)鋰電池領(lǐng)域。中國工程院 院士陳立泉表示“如果能量密度進(jìn)一步提高，大于 500Wh/kg 的話，一定從現(xiàn)在開始就要考慮固態(tài)鋰 電池，以及鋰空氣電池、鋰硫電池等新的電化學(xué)體系探索研究。”

寧德時(shí)代(300750)關(guān)于固態(tài)鋰電池的研發(fā)布局

寧德時(shí)代在全固態(tài)鋰電池的研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備上具備一定的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。自2012 年開始，寧德時(shí)代開始申請(qǐng)全固態(tài)鋰電池相關(guān)專利，在聚合物全固態(tài)鋰電池、硫化物全固態(tài)鋰電池方面均有相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備。

公司設(shè)計(jì)制作了 325mAh的聚合物全固態(tài)鋰電池電芯。目前最具備量產(chǎn)潛力和條件的是 PEO 基全固 態(tài)鋰電池，據(jù)中國儲(chǔ)能網(wǎng)資料顯示，寧德時(shí)代主要對(duì)其導(dǎo)電性、加工性能各方面進(jìn)行了一些改進(jìn)， 并設(shè)計(jì)制作了容量為 325mAh的聚合物電芯，表現(xiàn)出較好的高溫循環(huán)性能;同時(shí)也驗(yàn)證了聚合物基固 態(tài)鋰金屬電池在安全性能方面的優(yōu)異表現(xiàn)，不僅在穿釘、剪切、彎折等濫用條件下不冒煙不起火， 而且還能繼續(xù)放電。未來仍需解決的問題還是離子電導(dǎo)率低，以及 PEO 基電解質(zhì)工作溫服在 60°C -85°C，這類電池元件需要一個(gè)加熱元件，對(duì)電池整體的能量密度有一定影響。

公司在硫化物全固態(tài)鋰電池方面做了較為深入的研究。據(jù)中國儲(chǔ)能網(wǎng)資料顯示，硫化物電解質(zhì)的離 子電導(dǎo)率高，電化學(xué)穩(wěn)定性高，此外還具有質(zhì)地較軟，容易加工等優(yōu)點(diǎn)，是公司選擇研究硫化物電 解質(zhì)的重要原因之一。在商業(yè)化進(jìn)程中，硫化物全固態(tài)鋰電池還有幾個(gè)問題需要解決:1)正極在充 放電過程中有較大的體積變化，會(huì)惡化與電解質(zhì)的界面接觸;2)正極一側(cè)由于空間電荷層效應(yīng)會(huì)導(dǎo) 致界面電阻增加;3)硫化物電解質(zhì)對(duì)空氣敏感、易氧化，遇水產(chǎn)生硫化氫有毒氣體;4)硫化物電 解質(zhì)本身穩(wěn)定性和可制造性也是非常大的挑戰(zhàn)。針對(duì)以上問題，公司通過正極材料表面包覆改性， 固態(tài)電解質(zhì)改性和引入界面緩沖層來改善界面性能;對(duì)于固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間由于有效接觸面 積小導(dǎo)致界面電阻較大，可考慮通過熱壓工藝和電解質(zhì)本身的摻雜改性來進(jìn)行改善。公司開發(fā)了較 為先進(jìn)的混合工藝，使鈷酸鋰正極內(nèi)部形成一個(gè)穩(wěn)定均勻的電子與離子輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到減小極 化提升循環(huán)性能的目的。此外，通過硫化物的摻雜改性，提高電解質(zhì)的空氣穩(wěn)定性，改性后的電解 質(zhì)在干燥房中放臵兩天左右仍能保持較穩(wěn)定的狀態(tài)，有望降低電池制造成本;將改性后的 LiCoO2/硫 化物電解質(zhì)/Li 電池，在 0.1C 倍率下，能做到 200 周以上，容量保持率在 80%以上。

公司對(duì)全固態(tài)鋰電池大規(guī)模生產(chǎn)工藝進(jìn)行了技術(shù)探索。據(jù)高工鋰電資料顯示，寧德時(shí)代探索的全固 態(tài)鋰電池基本制備工藝流程為:正極材料與離子導(dǎo)體的均勻混合與涂覆;經(jīng)過一輪預(yù)熱壓，形成連 續(xù)的離子導(dǎo)電通道;經(jīng)過二次涂覆硫化物電解質(zhì)之后，再進(jìn)行熱壓，全固態(tài)化之后可以去掉孔隙;再 涂覆緩沖層后與金屬鋰復(fù)合疊加，此工藝與傳統(tǒng)的鋰離子電池工藝差異較大。

贛鋒鋰業(yè)(002460)關(guān)于固態(tài)鋰電池的研發(fā)布局

攜手中科院許曉雄博士，設(shè)立全資子公司布局全固態(tài)鋰電池。贛鋒鋰業(yè)于2017 年底公告，擬設(shè)立全 資子公司浙江鋒鋰新能源科技有限公司，計(jì)劃以不超過 2.5 億元投資建設(shè)第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試 生產(chǎn)線，項(xiàng)目建設(shè)期 2 年。公司與中科院許曉雄博士合作，許曉雄博士至今已申請(qǐng)專利30 余項(xiàng)(國 際專利 6 項(xiàng)、中國專利 27 項(xiàng))，其中已授權(quán)專利 11 項(xiàng)。根據(jù)公司計(jì)劃，2018 年 12 月，億瓦時(shí)級(jí)第 一代固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)送樣，2019 年 12 月完成 3 億元銷售，且二代固態(tài)鋰電池技術(shù)成熟。同時(shí) 公司對(duì)浙江鋒鋰進(jìn)行項(xiàng)目考核和獎(jiǎng)勵(lì)管理，采取分期考核，分期現(xiàn)金和股權(quán)相結(jié)合的獎(jiǎng)勵(lì)兌現(xiàn)方式。

項(xiàng)目一期順利實(shí)施，后續(xù)項(xiàng)目有望持續(xù)推進(jìn)。根據(jù)公司2018 年 8 月 3 日投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表資料 顯示，公司項(xiàng)目一期中樣品電芯屬于混合固液電解質(zhì)類型的半固態(tài)鋰電池;按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求， 該款電池是綜合具備了較高比能量、優(yōu)異的功率特性及良好的循環(huán)壽命，同時(shí)易于規(guī)?；苽?。按 照現(xiàn)有循環(huán)測(cè)試數(shù)據(jù)推算，預(yù)計(jì)該類電池可循環(huán) 3000 次，容量保持 80%(1C 充電/1C 放電，100%DOD， 室溫條件)。同時(shí)，公司披露已經(jīng)建成了一條固態(tài)動(dòng)力鋰電池的自動(dòng)化生產(chǎn)線，用于各類固態(tài)鋰電 池的電芯設(shè)計(jì)、制備工程化等方面的研究工作，億瓦時(shí)的量產(chǎn)生產(chǎn)線也在建設(shè)當(dāng)中，預(yù)計(jì)后續(xù)項(xiàng)目 有望順利推進(jìn)。

樣品指標(biāo)符合要求，各項(xiàng)性能表現(xiàn)良好。經(jīng)過中汽研汽車檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，對(duì)浙江鋒鋰提供的固態(tài)鋰 電池樣品進(jìn)行了過放電、短路、跌落、加熱、加壓、針刺、海水浸泡、溫度循環(huán)、能量密度和倍率 測(cè)試等安全性檢驗(yàn)，符合 GB/T31485-2105《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及實(shí)驗(yàn)方法》的要求。1) 能量密度方面:2 個(gè)樣品在 25°C下的能量密度分別為 244.33Wh/kg、248.09Wh/kg;2)倍率性能方面: 2 個(gè)樣品在 25°C、5C 倍率下充放電，放電容量分別為 10.02Ah、10.22Ah，分別達(dá)到 0.1C 容量下的 77.1%、 77.4%;3)安全性能方面:以超標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池單體進(jìn)行了重物沖擊安全性試驗(yàn)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果符合 GB31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》的要求;4)循環(huán)性能方面:循環(huán)1010 次后，放電容量保持率分別為 90.1%、90.3%。

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（報(bào)告來源：中銀國際證券；分析師：朱凱 、沈成 ）

編輯：沃巴查芒