报告日期
2025年9月18日
液态锂电池能量密度接近上限，固态电池成为下一代技术方向。国内半固态电池已进入量产前夜，部分车型实现装车；全固态电池预计2027年实现千辆级示范装车，2030年规模化应用。届时固态电池总出货量有望达826GWh（半固态670GWh，全固态156GWh）。全固态电池单GWh用锂量为液态电池的1.75-2.4倍，在低空经济、人形机器人等新兴领域具备性能优势，将成为动力系统首选方案。
- 硫化物全固态电池因高离子电导率和易加工性被宁德时代、比亚迪等重点布局，2025年9月将开展中试线验收；氧化物与硫化物电解质的半固态电池已率先尝试量产装车，作为向全固态过渡的技术路径。
- 影响固态电池用锂量的关键因素包括：电解质技术路线、是否为全/半固态、是否采用锂金属负极。半固态电池相较液态磷酸铁锂用锂量提升1.09-1.15倍；硫化物全固态电池因可匹配高镍三元正极与锂金属负极，单位GWh用锂量达液态电池的1.75-2.36倍。
- 预计2026年半固态电池开启产业化进程，2027年全固态电池示范装车，2030年实现规模化应用。2030年后，随着全固态电池降本放量，叠加eVTOL、人形机器人爆发式增长，锂需求将迎来新一轮高峰。
- 风险提示：技术研发进展不及预期、装车规模低于预期。
一、 固态电池产业化逻辑拐点与研发进展
（一） 全固态电池的特点及性能优势
全固态电池以固态电解质替代传统液态电解液和隔膜，具备更高能量密度与本质安全性（抗热失控、抑制锂枝晶），被视为下一代动力电池核心技术。当前多数企业处于A样阶段，受限于技术、工程及商业化瓶颈，预计2027年实现千辆级示范装车，2030年量产。
主要挑战包括：
- 技术层面：固-固界面接触差导致高阻抗，离子传导效率低；
- 工程层面：工艺不成熟，需解决锂枝晶生长、多场耦合失效等问题；
- 商业化层面：产线投入大，原材料成本高，尤其硫化锂电解质依赖进口，价格昂贵。
半固态电池保留部分液态电解液，引入固态电解质，在性能与成本间取得平衡，是国内迈向全固态的过渡路径。其能量密度高于液态电池，热稳定性更好，但对锂金属负极兼容性弱，仍需使用隔膜。目前清陶能源、卫蓝新能源等企业已完成中试，蔚来ET7、智己L6等高端车型已实现小批量装车。
（二） 海外研究布局较早，在电解质领域拥有专利壁垒
日本、韩国在固态电池领域起步早，集中攻关硫化物全固态路线，并组建产业联盟协同研发。欧美车企则通过投资方式参与布局，欧洲倾向聚合物路线，美国侧重氧化物路线。
- 日本丰田掌握LPS、LGPS等核心硫化物配方专利，国内企业若采用相关技术需支付高额授权费或绕道研发；
- 美国QuantumScape持有LLZO氧化物薄膜制备专利，制约国内氧化物路线发展。
（三） 国内半固态电池率先量产：示范性装车向规模量产过渡
中国在氧化物、硫化物、聚合物三条路线均有布局，头部企业聚焦硫化物电解质研发。由于半固态电池与现有液态电池产线兼容度超70%，改造成本约2000万元/GWh，远低于全固态电池（超3亿元/GWh），因此成为优先落地的技术路径。
产业化进程如下：
- 2023年前：实验室验证阶段，卫蓝新能源350Wh/kg样品通过针刺测试；
- 2024–2025年：中试线投产，清陶能源建成1GWh中试线；
- 2025–2026年：小规模量产（1–10GWh），目标成本降至1元/Wh以内。
当前半固态电池成本约为0.8–1.2元/Wh，高于液态电池，故初期主要搭载于蔚来ET7、智己L6等高端车型。随着产线扩张与材料降本，预计2026年后逐步渗透至15–20万元主流市场。
（四） 国内全固态电池进程加速：头部企业集中攻克硫化锂电解质，电池安全新规加速产业进程
国内全固态电池研发聚焦硫银锗矿相Li₆PS₅X（X=Cl,Br,I）体系，旨在绕开丰田LPS/LGPS专利壁垒，实现技术自主可控。工信部专项支持宁德时代、比亚迪等攻关硫化物技术，并设定2025年9月中试线验收、2027年千辆级示范装车目标。
2024年工信部投入60亿元专项资金，推动全固态与半固态电池技术突破。《新能源汽车产业发展规划（2021–2035）》明确提出“加快固态动力电池技术研发及产业化”。
2026年7月起实施的新版《电动汽车用动力蓄电池安全要求》强制规定电池“不起火、不爆炸”，取消“逃生时间”概念，新增底部撞击与快充循环后安全测试。该标准将淘汰约30%无法达标的低端液态电池产能，推动行业集中度提升至CR3≥80%。在此背景下，兼具安全与性能优势的半固态电池渗透率将快速提升。
二、 全固态电池商业化核心：固态电解质的技术挑战及产业进展
（一） 硫化物、氧化物、聚合物固态电解质特性及量产挑战
固态电池核心技术在于固态电解质的制备与成膜。主要分为聚合物与无机类（硫化物、氧化物）两大体系。
- 硫化物：室温离子电导率接近液态电池，机械性能好（类似“橡皮泥”），适配高压正极，适用于高能量密度场景，是全固态最优路径；
- 氧化物：离子电导率较高，成本可控，但界面相容性差，主要用于半固态电池；
- 聚合物：柔性好、安全性高，但室温离子电导率低，适合消费电子、穿戴设备等小动力市场。
1. 硫化物：全固态电解质最优路径，国内头部企业集中攻克方向
硫化物电解质化学通式为LiₐMₓSᵧ（M=P、Si、Ge等），主要包括二元、三元及卤素掺杂体系。其优势在于：
- 室温离子电导率高，接近液态水平；
- 质地柔软，可通过冷压成型改善固-固界面接触；
- 电化学窗口宽，支持500Wh/kg以上高能量密度设计。
量产障碍主要来自：
- 安全性：硫化锂（Li₂S）遇水生成剧毒H₂S，需全流程惰性气体保护；
- 原材料：高端5N级硫化锂依赖日本住友化学、三井金属进口，价格高达500万元/吨；
- 专利壁垒：日本掌握LPS/LGPS核心配方，国内需绕行开发如气相法、液相提纯等新技术。
成本下降路径：
- 2025年：厦钨新能、上海洗霸实现4N级Li₂S量产，成本降至200万元/吨以下；
- 2027年：赣峰锂业实现5N级Li₂S量产，硫化物电池成本有望降至1元/Wh以下；
- 2030年：Li₂S成本低于50万元/吨，硫化物全固态电池市占率预计超30%。
2. 氧化物：适用于半固态电池，已搭载部分车型，实际提升电池能量密度和续航里程
氧化物电解质含锂、氧及其他元素（如锆、钛、铝），常见类型为LLZO、LATP。其优点为离子电导率高、机械强度好，缺点是界面相容性差，适合用于保留液态电解液浸润的半固态电池。
国内企业普遍布局氧化物路线，清陶能源、卫蓝新能源已有产品实现装车，显著提升能量密度与续航能力。
降本关键在于替代高价稀土元素镧（La）。氧化镧价格50–80万元/吨，占LLZO材料成本30%以上。通过钽（Ta）、铌（Nb）替代可有效降低材料成本。
3. 聚合物：适用于可穿戴设备等消费电子
聚合物电解质由高分子基体（如PEO、PAN）、锂盐（如LiTFSI）及添加剂构成，具有轻薄、柔韧、安全性高等特点，但室温离子电导率偏低，循环寿命和快充性能有限，更适合消费电子、穿戴设备等小功率场景。
（二） 全固态产业发展共识收敛：预计27年实现千辆级别装车验证，2030年实现全面产业化
行业共识认为：2026年半固态电池量产起量，2027年全固态电池小批量装车（数千辆），2030年实现全面产业化。降本核心在于固态电解质原材料国产化与规模化生产。
- 宁德时代：Li₆PS₅Cl电解质用于20Ah软包电池，能量密度达400Wh/kg，通过针刺与热失控测试，目标2027年小批量装车；
- 中科固能：全球首创Li₆.₈Si₀.₈As₀.₂S₅I，解决硫化物氧化分解问题；
- 天赐材料：液相法电解质兼容现有液态产线，降低转型成本。
三、固态电池用锂测算
（一） 电解质：全固态硫化物电解质对锂需求是液态的8.7倍，半固态氧化物为1.8倍
不同电解质路线用锂量差异显著：
- 硫化物全固态 > 氧化物全固态 > 液态锂电 > 聚合物全固态。
以Li₆PS₅Cl为例，硫化物电解质用锂达413吨LCE/GWh，是液态磷酸铁锂电池（47吨LCE/GWh）的8.7倍；半固态氧化物（LLZO）+5%电解液合计用锂85吨LCE/GWh，为液态电池的1.8倍。
（二） 正负极：正极材料用锂略有增长，锂金属负极对锂需求拉动显著
正极：固态电解质电压窗口更宽（>5V），支持高镍三元（694吨LCE/GWh）、富锂锰基（498吨LCE/GWh）等高压材料应用。
负极：长期看锂金属负极最具潜力，能量密度可达450–500Wh/kg，但循环寿命仅300–500次，成本高。一旦成熟，单GWh用锂量将达389吨LCE/GWh，拉动效应显著。
（三） 预计2027年开始初步装车全固态电池，全固态硫化锂电池将有1.75-2.36倍单GWh用锂量提升
2027年初步产业化的全固态电池多采用高镍三元+硫化物+硅碳/锂金属方案，以Li₆PS₅Cl计算，用锂量达1107–1496吨LCE/GWh，相较液态磷酸铁锂（633吨LCE/GWh）提升1.75–2.36倍。
四、固态电池下游需求、出货量及用锂测算
（一） 人形机器人：固态电池的体积小、重量轻可显著优化机械设计
人形机器人对电池提出三大要求：长续航、轻量化、高安全。当前液态电池难以满足连续作业需求，且体积占比过高。固态电池凭借高能量密度、紧凑结构和热稳定性，成为理想电源。
特斯拉Optimus迭代版采用固态电池后，整机减重15%，腾出空间用于提升关节灵活性与传感器密度。
据GGII预测，中国人形机器人销量将从2025年7300台增至2030年16.25万台，2035年有望达200万台，市场规模近1400亿元，2025–2030年复合增长率超100%，将成为锂电池增速最快的应用领域之一。
（二） 低空经济eVTOL：全/半固态电池满足飞行电池对能量密度、功率密度的更高要求
eVTOL（电动垂直起降飞行器）依赖纯电驱动实现垂直起降，广泛应用于城市交通、物流、救援等领域。其电池需满足：
- 功率密度：起降阶段瞬时充放电倍率需达5C以上；
- 能量密度：商用门槛达400Wh/kg，未来目标1000Wh/kg，远超当前车用电池水平。
固态电池因其高能量密度与本质安全性，成为eVTOL动力系统的首选。2025年CIBF展会上，多家企业发布面向低空经济的动力电池方案，强调轻量化、高倍率与冗余安全设计。
（三） 预计半固态电池优先量产，2030年固态电池出货达826GWh
综合判断：
- 全固态电池是eVTOL、人形机器人发展的技术基础，性能全面优于半固态，长期发展潜力巨大；
- 半固态电池依托现有产线优势，改造成本低，降本路径清晰，预计2026年起量；全固态电池需先解决技术与工程难题，2027年示范装车；
- 2025–2027年锂需求仍由新能源车与储能主导；2027–2030年半固态电池出货提升带动需求小幅上修；2030年后，随着全固态电池量产及eVTOL、人形机器人放量，锂需求将因单GWh用锂量大幅增加而迎来爆发式增长。
