1、2020 年深度行业分析研究报告目录1、 技术革新无休止，攻坚固态电池是关键41.1、 固态电池有望成为下一代高性能锂离子电池41.2、 电解质和界面双管齐下，构建高性能固态电池92、 政府扶持、企业角逐，固态电池商业化提速142.1、 政府引导，推动固态电池领域快速发展142.2、 企业积极布局，固态电池领域陷入“混战”163、 技术和成本双制约，全固态电池量产仍需十年213.1、 三星率先实现技术突破，全固态电池量产仍有难点213.2、 固态电池的工艺路线尚不成熟，产业化仍需时间233.3、 固态电池的成本拆分以及未来的降本路径2420世纪90年代液态锂离子电池商业化1、技术革新无休止，攻

2、坚固态电池是关键1.1、固态电池有望成为下一代高性能锂离子电池锂离子在正负电极间可逆嵌入是锂离子电池的电化学基础，其发展实际上是 基于上世纪 70 年后一系列的创新理念和关键发现。对于固态电解质锂离子电池的理论研究可以追溯到 1972 年在 Belgirate（意 大利）召开的北约“固体中的快速离子输运”会议上，Steele 讨论了合适的 固态电解质的基本标准，并指出了过渡金属二硫化物作为电池正极材料的潜 力。同年，Armand 将 Li|TiS2 应用于以固态-氧化铝为电解质的三元石墨正 极中的 Na+扩散，这是关于固态电池的第一份报道。在科研过程中，实际上对于正负材料、电解质的材料选择都是

3、在探索中不断 推进的。1978 年，“摇椅电池”模型清楚地阐述了锂离子电池基本化学原 理，为后续研究打下坚实的基础。1978 年，Armand 提出开创性的固态聚合物固态电池的概念；同时他的研究重心转移至对石墨作为嵌入负极适用性的研究；在 1979-1980 年， Goodenough 等发现了层状氧化物-钴酸锂（LiCoO2），GoOrdulet 等发现 另一种锰酸锂（LiMn2O4）正极材料。1983 年，Yoshino 等提出了以软碳为 负极、碳酸盐溶液为电解液、LiCoO2 为正极的电池，这是当今锂离子电池的 基本组成部分。20世纪70年代固溶电极和”摇椅电池”概念诞生20世纪80年代

4、选择合适的电极和电解液图 1：锂电池简要发展历程Whittingham提出并开始研究锂离子电池Whittingham采用硫化钛作正极、金属锂作负极，制成首个锂电池 Armand提出“摇椅电池”概念Goodenough发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料贝尔实验室制成首个可用的锂离子石墨电极 Manthiram和Goodenough发现采用聚合阴离子的负极能产生更高电压 Thackeray和Goodenough发现锰尖晶石是优良的正极材料Sony公司发明商业化液态锂离子电池Tarascon和Guyomard组装了第一个石墨|LiMn2O4”摇椅电池”，证明LiMn2O4作为有前景低成本锂离子电池

5、正极的可行性Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐如磷酸铁锂比传统的正极材料更安全、耐高温、耐充电Guyomard和Taeascon提出了一种基于LiPF6的EC/DMC电解质，是今天电池 制造的标准电解液配方高比容量（vs.LiCoO2）、高电压（ vs.LiFePO4 ）的NMC成为最普遍的正极Armand提出固态聚合物电解质基固态电池概念Armand提出用于固态电池的新型酰亚胺基盐、锂迁移、锂负极保护方法 固态电池技术不断改进，法国Bollore集团首次使用装载固态电池的电动汽车20世纪90年代以来改进液态锂离子电池 固态电池兴起资料来源：From solid-sol

6、ution electrodes and the rocking-chair concept to todaysbatteries, Heng Zhang1991 年索尼公司推出商业化液态锂离子电池，随后液态锂离子电池进入快 速发展阶段。由于对更高能量密度和更高安全性电池的追求，固态电池重新 引起了人们的关注。20 世纪 90 年代，Armand 先后提出 Li+迁移原理、锂负 极保护等理论，固态电池不断得到改进，2011 年 Bollore 集团首次使用装载 固态电池的电动汽车，证明了固态电池应用的可行性。动力电池市场是锂电的重要应用领域，对长续航动力电池的追求不断推动锂 电市场发展。在全球

7、范围内，汽车电动化的趋势已不可避免，而新能源车近 几年在我国快速发展，也将逐步成为我国未来重要的支柱产业，为锂电池的 发展提供了重要的基础。此外，对长续航、高安全性动力电池的追求将推动 研发的持续投入和技术的不断革新。图 2：中国锂电池三大终端应用出货量604020020001720182019资料来源：GGII，单位：GWh动力电池消费电池储能电池依靠现有动力电池体系，2025 年后电池能量密度难以达到国家要求。目前， 我国动力电池采用的正极材料已由磷酸铁锂转向三元体系，逐渐向高镍三元 发展，负极材料当前产业化仍集中于石墨、硅

8、基等材料领域。据一些电池供 应商推测，未来五年锂离子动力电池的单体能量密度有望提高至 300Wh/kg 以上，但依靠已有的三元体系难以实现电池单体能量密度高于 350Wh/kg 的 目标。图 3：国内乘用车动力电池系统能量密度图 4：动力电池单体能量密度发展要求乘用车电池能量密度变化2019年国内主要车型电池能量密度600传统锂电难以实现150.7100.1+51%几何A1825002017年第1批次 2019年第7批次 动力电池能量密度小鹏汽车G3 广汽Aion LX 广汽Aion S 蔚来ES6 广汽丰田iA5 比亚迪 唐161能量密度00100

9、020030国内量产水平中国制造2025汽车产业中长期发展规划资料来源：工信部，单位：Wh/kg资料来源：工信部，单位：Wh/kg固态电池或将被上升至国家战略层面，核心技术研发进程将加速。2019 年 12 月，工信部发布新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）（征求意见 稿），在“实施电池技术突破行动”中，加快固态动力电池技术研发及产业 化被列为“新能源汽车核心技术攻关工程”。锂电池理论能量密度主要取决于正负极材料克容量和工作电压（电势差）。（1）正负极之间电势差越大，工作电压越高，电池能量密度越高。目前基 于液态锂离子电池的材料和使用安全性的需要，实际使用的正

10、负极之间的电 势差不能超过 4.2V。（2）电极材料克容量越大，电池能量密度越高。正极材料克容量提升有限， 传统的石墨负极材料也远远无法满足新一代高能量密度电池的设计需求，硅 材料虽然比容量高，但是嵌锂过程中体积膨胀大，导致循环寿命较差；因此 负极材料改进的空间较大，金属锂负极克容量约为石墨的 10 倍，理论能量 密度可大幅提升。（3）提升能量密度时，同时要考虑安全性。磷酸铁锂电池安全性好、成本 低，但能量密度不高，耐低温性能差，目前比亚迪采用刀片电池改进；三元 电池能量密度高，耐低温，但存在安全性差，成本高的缺点。由于对能量和 续航的更高要求，在小型乘用车领域，目前三元电池已占据过半市场份额

11、， 但三元电池带来的安全隐患不容忽视。图 5：电极材料的克容量与电化学势钴酸锂LCO 锰酸锂LMO 三元镍钴锰NCM 三元镍钴铝NCA磷酸铁锂LFP石墨Li电化学势（V vs. Li+/Li）004000理论克容量 （mAh/g）资料来源：Reducing the interfacial resistance in all-solid-state lithium batteries based onoxide ceramic electrolytes, Zhouyang Jiang液态锂离子电池存在安全隐患，矛头指向液态电解质。据不完全统计，截至2019 年 10 月，我

12、国一共发生了 79 起电动汽车的安全事故，涉及车辆达到了 96 辆。引发电动汽车安全事故的主要原因是热失控导致电池爆炸或自燃。 电池自燃的原因是在过充电、低温或高温环境下动力电池发生短路，短时间 内电池释放大量热量，点燃电池内部的液态电解质，最终导致电池起火。图 6：电池热失控原因资料来源：车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理，冯旭宁与液态锂离子电池不同，固态电池中的固态电解质替代了液态锂离子电池的 液态电解质、隔膜。固态电池潜力巨大，有希望获得安全性更高、单体能量 密度更高（350 Wh/kg）和寿命更长（5000 次）的动力电池。图 7：液态锂离子电池与固态电池性能对比铜集流器多孔正极材

13、料 液态电解质 多孔负极材料铝集流器负极固态电解质正极/固态电解质复合材料铝集流器液态锂离子电池固态电池电池结构正极、负极、电解液、隔膜、 集流器等正极、负极、电解质、集流器等电解质LiPF6， PVDF-HFP，EC-DMC，等无机电解质：LiPON， Thio-LISICON ，LATP，等聚合物电解质：PEO，等工业化、自动化程度较高；电极与电解液的界面接触好； 优点充放电循环过程重电极膨胀相对可控；单位面积的导电率较高；能量密度高；电化学窗口可达5V以上，可匹配高电 压材料；只传输锂离子，不传导电子；热稳定性好；缺点有机电解液易挥发易燃烧，电池体系的热稳定性差；依赖形成的SEI膜保护电

14、池；锂离子与电子可能同时传导；持续的界面副反应；界面电阻高，与空气稳定性差；单位面积离子电导率较低，常温下比功率密度较差；成本高；循环过程中物理接触变差；资料来源：全固态锂电池技术的研究现状与展望，许晓雄（1）安全性高，降低电池自燃、爆炸风险。固态电池将液态电解质替换为 固态电解质，大大降低了电池热失控的风险。半固态、准固态电池仍存在一 定的可燃风险，但安全性优于液态锂电池。（2）能量密度高，有望解决新能源汽车里程焦虑问题。固态电池电化学窗 口可达 5V 以上，高于液态锂离子电池（4.2V），允许匹配高能正极，提升理 论能量密度。固态电池无需电解液和隔膜，缩减电池包重量和体积，提高续 航能力。

15、电池负极可以采用金属锂，正极材料选择面更宽。（3）固态电池可简化封装、冷却系统，电芯内部为串联结构，在有限空间 内进一步缩减电池重量，体积能量密度较液态锂离子电池（石墨负极）可提 升 70%以上。液态锂离子电池以并联结构相接，封装复杂且体积庞大；固态 电池无漏液风险，可简化冷却系统，电池以多电芯串联结构相接，优化电池 封装，电池的体积能量密度大幅提升。图 8：液态锂离子电池与固态电池制备工艺对比传统锂离子电池固态电池单体电芯并联叠加集流体需焊接接头串联叠加致密堆积电池模组串联连接冷却系统封装后不需冷却电池PACK资料来源：All-solid-state lithium-ion and lith

16、ium metal batteries paving the way tolarge-scale production, Joscha Schnell固态电池的技术发展采用逐步颠覆策略，液态电解质含量逐步下降，全固态 电池是最终形态。依据电解质分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和 全固态四大类，其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。固态电 池的迭代过程中，液态电解质含量将从 20wt%降至 0wt%，电池负极逐步替 换成金属锂片，电池能量密度有望提升至 500Wh/kg，电池工作温度范围扩 大三倍以上。预计在 2025 年前后，半固态电池可以实现量产，2030 年前后 实现全固态电

17、池的商业化应用。图 9：固态电池发展策略半固态准固态25wt%10wt%5wt% 1wt% 0wt% 电池中液体含量液态凝胶全固态0wt% 5wt%30wt%50wt%80-100% 负极金属锂含量石墨负极预锂化负极富锂负极金属锂负极250Wh/Kg55300Wh/Kg350Wh/Kg400Wh/Kg 500Wh/Kg 能量密度80 150 工作温度资料来源：全固态锂电池技术的研究现状与展望，许晓雄1.2、电解质和界面双管齐下，构建高性能固态电池（1）构建高性能固态电解质，固态电解质和液态电解质的核心要求一致：1）电导率高，一般商业化电解质电导率范围在 310-3210-2S/cm；2）化学稳

18、定性好，不与电池内部材料发生反应；3）电化学窗口宽，在稳定的前提下电化学窗口越宽越好，以适配高能电极；4）高锂离子迁移数，离子迁移数达到 1 是最理想的状态。氧化物固态电解质各方面性能较为均衡，其他类型固态电解质普遍存在性能 短板，尚不能达到大规模应用的要求。固态电解质是固态电池的核心部件， 在很大程度上决定了固态电池的各项性能参数，如功率密度、循环稳定性、 安全性能、高低温性能以及使用寿命。固态电池距离高性能锂离子电池系统 仍有差距，聚合物、氧化物、硫化物三类固态电解质的性能参数各有优劣。图 10：不同固态电解质性能雷达图氧化物固态电解质硫化物固态电解质氢化物固态电解质锂离子迁移数还原稳定性

19、锂离子迁移数还原稳定性锂离子迁移数还原稳定性电子 电导率离子 电导率制备工艺加工成本氧化 稳定性化学 稳定性热稳定性 机械性能电子 电导率离子 电导率制备工艺加工成本氧化 稳定性化学 稳定性热稳定性 机械性能电子 电导率离子 电导率制备工艺加工成本氧化 稳定性化学 稳定性热稳定性 机械性能卤化物固态电解质薄膜固态电解质聚合物固态电解质锂离子 迁移数还原 稳定性锂离子 迁移数还原 稳定性锂离子 迁移数还原 稳定性电子 电导率离子 电导率制备工艺加工成本氧化 稳定性化学 稳定性热稳定性 机械性能电子 电导率离子 电导率制备工艺加工成本氧化 稳定性化学 稳定性热稳定性 机械性能电子 电导率离子 电导

20、率制备工艺加工成本氧化 稳定性化学 稳定性热稳定性 机械性能资料来源：Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes, ArumugamManthiram聚合物固态电解质率先实现应用，但存在高成本和低电导率两个致命问题。 目前主流的聚合物固态电解质是聚环氧乙烷（PEO）电解质及其衍生材料。 2011 年法国 Bollore 公司推出固态电池为动力系统的电动车，聚合物固态电 池率先实现商业化。聚合物电解质在室温下导电率低，能量上限不高，升温 后离子电导率大幅提高但既消耗能量又增加成本，增大了商业化的难度。氧化物固态电

21、解质综合性能好，LiPON 薄膜型全固态电池已小批量生产，非 薄膜型已尝试打开消费电子市场。LLZO 型富锂电解质室温离子导电率为 10-4 S/cm、电化学窗口宽、锂负极兼容性好，被认为是最有吸引力的固态电 解质材料之一，制约其发展的重要因素是电解质和电极之间界面阻抗较大， 界面反应造成电池容量衰减。硫化物固态电解质电导率最高，研究难度最高，开发潜力最大，如何保持高 稳定性是一大难题。LGPS 电解质的离子电导率高达 1.2x10-2 S/cm，可与液 态电解质相媲美。虽然硫化物电解质与锂电极的界面稳定性较差，但由于离 子电导率极高、电化学稳定窗口较宽（5V 以上），受到了众多企业的青睐，

22、尤其是日韩企业投入了大量资金进行研究。表 1：三大固态电解质体系及特点固态电解质类型主要研究体系离子电导率优点缺点研究方向聚合物固态电解质PEO 固态聚合物体系室温：-7-510 -10 S/cm；65-78：-410 S/cm灵活性好 易大规模制备薄膜 剪切模量低 不与锂金属反应离子电导率低 氧化电压低（4V）将 PEO 与其他材料共 混共聚或交联，形成 有机-无机杂化体系， 提升性能聚碳酸酯体系聚烷氧基体系聚合物锂单离子导体基体系氧合物固态电解质非薄膜：钙钛矿型；石榴石型NASICON 型；LISICON 型；-6-310 -10 S/cm化学、电化学稳定性高 机械性能好 电化学氧化电位高

23、界面接触差提升电导率：替换元 素或掺杂同种异价元 素薄膜：LiPON 型硫化物固态电解质Thio-LiSICON 型-7-210 -10 S/cm电导率高 机械性能好 晶界阻抗低易氧化 水汽敏感提高电解质稳定性， 降低生产成本，元素 掺杂发挥各元素协同 作用LGPS 型Li-aegyrodite 型资料来源：Recent progress of the solid-state electrolytes for high-energy metal-based batteries, Lei Fan我们认为，目前氧化物体系进展最快，硫化物体系紧随其后，高能聚合物体 系仍处于实验室研究阶段，硫化物和聚

24、合物体系都已取得长足进展。1）近年多家中国企业建立氧化物固态电池生产线。2018 年 11 月苏州清陶 固态锂电池生产线在江苏昆山建成投产，单体能量密度达 400Wh/kg 以上， 拟于 2020 年进入动力电池应用领域。江苏卫蓝新能源电池有限公司也计划 于近期尝试进一步探索。2019 年 4 月辉能科技宣布与南都电源合作，计划 建立国内首条 1GWh 规模的固态电池生产线，2019 年底，辉能科技宣布将 于 2020 年建成固体电池生产线，2020 年 4 月辉能科技完成 D 轮融资，本 轮融资将用于加速固态电池商业化落地和工厂建设。2）2020 年日本丰田计划推出搭载硫化物固态电池的新能源

25、汽车，并于 2022年实现量产。十几年前丰田已开展固态电池研发工作，不仅获得了固态电解质材料、固态电池的制造技术等方面的专利，还研发了一整套的正极材料和 硫化物固态电解质材料回收的技术路线和回收工序。3）美国 Sakti3 宣布研发出超高能量密度聚合物固态电池。2019 年 12 月， Sakti3 号称开发出了能量密度超 1000 Wh/kg 的固态电池，但该电池至今还 未在实验室之外进行过测试，绝大多数技术细节并未公开。图 11：不同企业选择的电解质技术路线 聚合物固态电解质路线硫化物固态电解质路线氧化物固态电解质路线资料来源：宁德时代、辉能科技、LG 等公司官网，研究所（2）提高界面相容

26、性和稳定性构建良好的界面接触是提高固态电池电化学性能的有效策略。固相界面间无 润湿性，难以充分接触，形成更高的接触电阻，在循环过程中发生元素互扩 散及形成空间电荷层等现象，影响电池性能。晶态电解质中存在大量晶界， 高晶界电阻不利于锂离子在正负极间的传输。图 12：固态电池界面问题反应与电阻界面:复合正极内部界面稳定高速离子、电子通道能量密度界面:倍率性能电解质内部界面离子电导率循环寿命锂枝晶锂金属/合金负极高效稳定温度特性资料来源：固态锂电池界面问题的研究进展，毕志杰固态电解质晶界晶界电阻决定材料的总离子电导率。提高致密度、降低晶界数量是降低电解 质内阻、提高电导率的有效途径。复合型无机固态电

27、解质的绝缘部分可以通过影响空间电荷区的载流子浓度进而影响材料的电导率。非晶型无极固态电 解质结构中无晶界存在，但制备工艺会影响离子电导率。表 2：无机固态电解质分类、制备及改进措施电解质类型分类典型代表提高电导率的方法制备方法晶型钙钛矿型；NASICON 型；Thio-LISICON 型；添加烧结助剂 改变烧结气氛热压法溶胶-凝胶法 熔融淬冷法无机固态电解质复合型AL2O3-LiI；掺杂-非晶型LiPON 型；晶化热处理熔融冷却法机械球磨法资料来源：全固态锂电池界面的研究进展，张强电极/固态电解质界面1） 电极/无机固态电解质界面有效抑制固态电解质中空间电荷层的出现、元素互扩散及电极在充放电过

28、程 中的体积变化是降低界面电阻、提高固态锂电池高倍率放电性能的核心。常 见的界面问题包括空间电荷层、界面反应和界面接触，正极/无机固态电解质 界面对电池容量和高倍率性能有重大影响，界面稳定性是影响固态锂电池电 化学性能的关键因素之一。表 3：正极/无机固态电解质界面问题及解决方法界面类型常用正极材料界面存在的问题及解决方法空间电荷层电解质改性、正极包覆正极/硫化物固态电解质LiCoO2;界面反应电解质改性、正极包覆LiFePO4;体积效应球磨法、制备复合电极NCM 系列；空间电荷层效应不明显正极/氧化物固态电解质NCA 系列；界面反应电解质改性、正极包覆体积效应球磨法、制备复合电极资料来源：基

29、于硫化物固体电解质全固态锂电池界面特性研究进展，吴敬华有效阻止金属锂与电解质间发生化学反应是解决固态电池负极稳定性差的 关键。金属锂具有低的氧化还原电位（-3.04V，vs.标准氢电极）和极高的理 论比容量（3860mAh/g），是下一代高能锂电池负极材料的最佳选择，但金 属锂过于活泼，易与电解质发生化学反应后造成电池失效。界面接触差、锂枝晶也是困扰锂负极应用的难题。固态电解质只能在一定程 度上抑制锂枝晶的生长并防止其穿透造成电池短路，对界面进行改性或制备 一层固态电解质界面膜（SEI）能有效削弱锂枝晶的影响。引入缓冲层填补 界面间的空隙，可以改善界面接触，同时避免界面反应的发生。表 4：负极

30、/无机固态电解质界面问题及解决方法界面类型常用负极材料界面存在的问题及解决方法负极/硫化物固态电解质Li;Li-In 合金；Li-Sn 合金；锂枝晶生长人造 SEI 膜、减少界面缺陷界面反应电解质改性、引入缓冲层 接触不良表面改性、引入缓冲层负极/氧化物固态电解质资料来源：基于硫化物固体电解质全固态锂电池界面特性研究进展，吴敬华图 13：固态电解质界面膜（SEI）保护作用示意图图 14：缓冲层改善界面接触示意图首圈循环多圈循环沉积首圈循环多圈循环沉积集流器SEI保护层沉积的锂负极空隙电解质缓冲层负极电解质资料来源：Thin film as a stable interfacial layer

31、forhigh-performance lithium-metal battery anodes, B Zhu资料来源：Negating interfacial impedance in garnet-basedsolid-state Li metal batteries, X G Han2）电极/有机固态电解质界面提高有机固态电解质化学稳定性是改善固态电池循环性能的可行方法。传统 有机固态电解质材料（如 PEO、PPC 等）高压条件下在界面易氧化分解， 使电导率降低、界面阻抗增大，通过电解质改性能改善这一问题。表 5：电极/有机固态电解质界面问题及解决方法界面类型常用电极材料界面存在的问题及

32、解决方法正极/聚合物固态电解质正极：LiCoO2;LiFePO4;负极：Li;界面衍化电解质改性 电解质机械性能差紫外固化法负极/聚合物固态电解质资料来源：固态电池研究进展，李杨2、政府扶持、企业角逐，固态电池商业化提速2.1、政府引导，推动固态电池领域快速发展各国政府近年来陆续出台政策措施，扶持新能源汽车行业发展。电动车的发 展主要受政策和补贴驱动，各国出台的电动车鼓励措施涵盖了生产、购置、 使用、基础设施、产业化支持等多个环节。表 6：主要国家推广新能源汽车措施国家主要政策措施税收减免激励措施美国2019 年 12 月，国会颁布2019 年可再 生能源增加和能效法案草案购置电动汽车时联邦税

33、收抵免 7500 美元-日本2021 年起实施新燃油效率标准 根据购买和安装成本提供充电基础设施 补贴2019 年 10 月 1 日起，废止汽车购置税引入环保性能优惠税，2019 年 10 月 1 日-2020年 9 月 30 日期间实施临时减免政策 下调汽车税税率 依据重量征收重量税BEV 按照里程补贴，最高补贴40 万日元PHEV 定额补贴 20 万日元 FCEV 按车价和同类基础车价的 三分之二差额补贴，最高补贴 225 万日元德国2009 发布国家电动汽车发展规划2011 年发布电动汽车政府方案2012 年发布国家电动汽车平台计划第 三次评估报告2010 年成立德国国家电动汽车平台（N

34、PE）首次注册于 2009 年 7 月 1 日至 2011 年 5 月 17日的纯电动汽车免征 5 年机动车税2011 年 5 月 18 日至 2020 年 12 月 31 日期间注册的纯电动汽车免征 10 年机动车税2021 年起，依据重量分段对纯电动汽车征税 (11.2512.78 欧/200kg)，为继续鼓励节能减排， 减免 50%税额BEV4 万欧，补贴 6000 欧 4BEV6 万欧，补贴 5000 欧 BEV6 万欧，不补贴PHEV 补贴 4500 欧2018 年，颁布自动化和电动汽车法案，政府补助（通过经销商）：该法案要求英格兰、威尔士和苏格兰加BEV 单车补贴金额，最高 300

35、0英国油站安装电动汽车充电桩BEV 和排放低于 50g CO2/km 的车辆免购置税英镑2020 年宣布电动车购买补贴延长至价格超 50000 英镑的电动汽车2023 年不享受补贴2018 年出台提升新能源汽车充电保障BEV 续航里程 250-400 公里，补能力行动计划贴 1.8 万元；续航里程400 公中国2019 年更新能源补贴政策，补贴退坡，EV 和 PHEV 免征 10%的车辆购置税里，补贴 2.5 万元于 2020 年 12 月 31 日结束补贴PHEV 续航里程50 公里，补贴2020 年 3 月，宣布补贴政策延长两年1 万元资料来源：各国政府网站，研究所整理为实现节能减排目标，

36、国家乘用车碳排放政策不断收紧，促使车企电动化转 型。欧盟提出最严苛要求，2025 年后欧盟新登记汽车碳排放量比 2021 年减 少 15%，2030 年要求比 2021 年减少 37.5%。严苛的碳排放标准驱动车企 进一步转型，电动车升级势在必行。图 14：乘用车碳排放法规00908070探讨阶段2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025欧盟日本中国美国资料来源：ICCT，研究所，单位：g CO2/km多个国家明确固态电池发展目标和产业技术规划，现阶段发展之路明晰， 2020-2025

37、 年着力提升电池能量密度并向固态电池转变，2030 年研发出可 商业化使用的全固态电池。美国能源部的部署着重于电池正负极材料的革 新、电芯优化和降低成本或者解脱电池对重要材料如钴的依赖，以及回收利 用动力电池材料；德国政府的策略是加大资金扶持；日本为应对多元化的市 场需求、保持在世界市场上的竞争力、降低技术发展的不确定性，汽车技术 没有集中在某一领域；中国着力于固态电解质的研发，2020 年或将固态电 池研发上升至国家战略层面，加快固态电池发展。表 7：主要国家固态电池研究目标国家性能目标未来发展目标美国正极材料降钴或去钴，着力降低成本2016 年，发布 Battery500 计划，计划用 5

38、 年时间、投资 5 百万美元，打造能量密度 500Wh/kg，循环命 1000 次的电芯，到 2022 年 9 月，电池包成本降至 150/kWh，比 2018 年成本降低约 25%从三元体系转向低钴、无钴的正极材料 和锂金属负极体系发展日本NEDO 研究机构技术路线图指出，2025 年之前，日本动力电池体系为锂电池体系 此后进入全固态电池阶段，锂硫电池也会成为主流，从三元体系向全固态电池、锂硫电池发 展，同时紧抓氢燃料电池2020 年电池包（非电芯）能量密度 250wh/kg，成本降到 20000 日元/kWh 以下， 循环次数 1000-1500 次2030 年电池包密度达到 500wh/

39、kg，成本降到 10000 日元/kWh 以下，循环次数1000-1500 次德国2019 年教研部宣布，将在未来四年为“电池研究工厂”项目追加 5 亿欧元投资， 实现电池“德国制造”（Made in Germany）全固态电池为主，支持锂离子技术和新 概念电池2030 年电芯能量密度 400wh/kg，循环次数 2000 次，成本 75 欧元/kWh中国2025 年动力电池能量密度 400Wh/kg，材料体系应该是富锂锰基正极+高比能硅 碳负极着眼于固态电解质，关注正负极材料改 性2030 年能量密度目标是 500Wh/kg，材料体系方面，正负极仍是富锂锰基正极+高比能硅碳负极，液态电解质将

40、演变为固态电解质资料来源：各国政府网站，研究所整理2.2、企业积极布局，固态电池领域陷入“混战”中国提前布局，部分企业已进入固态锂离子电池（半固态电池）中试阶段， 2025 年前可能实现固态电池量产。中国早在十年前已着手布局固态电池产 业，多家电池厂商固态电池技术领先，越来越多的企业参与固态电池研究。表 8：国内企业布局企业布局进展2016 年，宁德时代正式宣布在硫化物固态电池上的研发路径。宁德时代目前容量为 325 mAh 的聚合物锂金属固态电池能量密度达 300Wh/kg，可实现 300 周循环以容量保持率 82%。全固态电池还在开发中，预计 2030 年后实现商品化。2017 年，着手研

41、发固态电池及固态电解质。2018 年 2 月，根据与国际一线整车品牌合作的产品要求，公司正在美国和日本分别开发下一代动力电池生产技术工艺国轩高科与生产设备，相关产品将使用半固态电池技术。对于包括固态电解质在内的上游关键原材料的研发与产业化进度公司方面也将密切关注。2018 年 3 月，宣布半固态电池技术目前已处于实验室向中试转换阶段。2019 年，推出半固态电池的试生产线。蜂巢动力2019 年 2 月，长城汽车旗下子公司蜂巢动力宣称开发出四元正极材料，并基于该材料发布了全球首款四元材料电芯通过 NCM 体系（镍钴锰）的基础上掺杂 Mx，兼顾能量密度与安全，并在此基础上正在秘密研发全新固态锂电池

42、，能 量密度将超过 300WH/kg。2013 年，实现了固态锂电池的商业化量产，早期应用于消费电子领域，近年来应用于新能源汽车领域。2014 年，与手机厂商 HTC 合作生产了一款采用了固态电池电源，给手机充电的手机保护皮套。2017 年，建成了 40MWh 的中试线，并实现自动化的卷式生产。2019 年，发布 Multi Axis BiPolar+（MAB）多轴双极封装技术的车用固态电池包。在相同的装车容量下，电池包体积只比传统电池包减小 50%，重量减少 30%，在模组层面，重量成组效率高达 87%，电池包重量成组效率高达 80%。2019 年，与蔚来合作，为其定制生产“MAB”固态电池

43、包。与爱驰、天际新能源汽车主机厂签署战略合作协议，并在 2020辉能科技年 D 轮融资后与一汽集团加强战略合作。产业化规划：2020 年完成 1GWh 固态电池产线的试产，2021 年固态锂离子电池（非全固态电池）达到 1GWH 的产能，2023 年全固态电池试产，2024 年全固态电池量产。电池能量密度：车载固态电池包能量密度已达 190Wh/kg（420Wh/L），第二代固态电池采用更高能量密度的正负极材料，如纳米硅或锂金属负极；高压 NMC 和 NCA 的正极材料。2021 年，电芯能量密度突破传统液态电池的密度平台，持续提升。电芯体积能量密度方面，2025 年达到 960Wh/L；系统体积能量密度达到 672Wh/L，比传统液态电池包高近乎一倍。长春劲能科技 集团2018 年 1 月，与加拿大魁北克水电集团签署中加全固态