（原标题：固态电池---新能源的二次革新来了吗？）
如果你想在股票市场投资些新能源行业的标的，与其等待行业大周期拐点，不如先主动出击，寻找一些细分领域的投资机会，其中固态电池就是一大热点。
今年上半年，半固态电池装车，相关概念迎来一波炒作。今年下半年，宁德、华为小作文，就又炒作了一波。赚钱效应是有的。
而站在当前时点，固态电池到底有真东西，还是纯概念炒作？不同的技术路线又有什么门道呢？今天咱们就通俗易懂的聊聊固态电池行业的内在逻辑。
目前大家熟知的锂电池，内部是有大量液体的，这些液体就是电解液，它们作为锂离子在正极与负极之间迁移的媒介。
而固态电池，则是把电解液换成了固态的电解质。不管这个固态电解质用什么材料，只要不是液态的，都属于固态电池。
通过上面两张图，很直观的展现了固态电池与液态电池结构的差异。
相同的，是液态电池与固态电池都包含集流体、正极、负极。不同的是电解液换成了固态电解质，同时取消掉了隔膜。
如果锂电池中没有任何液体，那是标准的固态电池。但如果有固态成分，又有一些液态成分呢？业内也把它归集到了固态电池范畴，起名叫半固态电池。
如上图所示，按照电池内部液态含量划分，液体含量25%以上的是纯液态电池，就是咱们现在主流的锂电池。
当液体含量降低到10%左右，就可以叫做半固态电池了。换句话说，液体含量低于10%的锂电池，都统称为固态电池，进一步区分就是半固态和全固态。
全固态是固态电池的终极形态，那半固态算是固态电池的一个过渡形态吧。为什么这么搞，是因为纯固态技术难度大，就先弄出个半固态电池出来先用着。
身处2024年，也仅仅是半固态电池装车的元年，至于全固态商用化还有不小的距离。后面会展开讲到。
固态电池这么炒作，相比液态电池，到底好在哪了？这里大致列举如下这么几个优势：
1能量密度高
相比于现在的液态电池体系，固态电池有更高的能量密度上限，可以通过两个层面来解释。
首先，我们知道电池的能量密度跟正负极材料的克容量与电压平台正相关。选克容量大、电压平台高的正负极材料，电池包的能量密度就高。
但是，电解质必须能承载住高克容量的正负极材料。这就好比木桶原理，能装多少水，取决于最低的那块板子高度。
液态电解质的电化学窗口较窄，要是配套高压高比容量的材料，会导致电池不稳定。
更别说要是用高比容量的锂金属作为负极，会出现锂枝晶刺穿隔膜的情况。
而固态电解质电化学窗口宽，可以兼容高克容量正负极材料。
目前液态锂电池从材料角度基本开发到头了。正极使用811高镍三元，负极采用石墨掺硅。可以说已经逼近液态电池的能量密度极限300-350Wh/kg。
而如果使用固态电解质后，正极可以用富锂锰基，负极可以用锂金属，克容量会大大提高。理论上固态电池的能量密度达到400-500Wh/kg是轻轻松松的。这是第一个层面。
第二个层面，固态电池通过固态电解质替代电解液并取消隔膜，减少了电池内部非活性材料的用量。
同时，电芯内部可实现先串联后封装，电池结构精简，封装材料用量也减少了。固态电池用的材料比原先少了，这也就变相增加了电池的能量密度。
2安全性好
固态电池由于电解质变成了固态的，安全性上自然要好于液态电池。
一方面电池没有液体泄露的风险。一方面没有隔膜，排除了刺穿隔膜导致正负极接触短路的风险。
如上图所示，不同路线的固态电解质都能带来远超液态电解质的电池热稳定性与安全性。
其实在固态电池研发之初，业界最大的初衷不是为了提升能量密度，而是为了解决液态电池的安全性问题。
虽然现在液态电池的一致性，热稳定性优化了不少，但未来动力电池可不止装在车上，车着火了，人可以跑。是要装到无人飞行器，装到人形机器人上呢。因此安全性高是固态电池发展的核心因素。
3低温性能强
新能源车冬季续航衰减明显，这是大家都知道的缺陷。标称600续航的电车，北方冬天也就跑个300。
究其原因是由于电解液在低温下会变稠，导致电池内阻上升，锂离子电导率降低。
而固态电池电解质本身就是固态的，这就避免了液态电池低温容量衰减的问题。
上图我们可以看到，全固态电池理论工作温度区比汽油都宽，半固态电池也有较好的温区表现。
如果未来寒冷天气下，新能源车的续航没有影响，那将刺激一大部分消费者的购买需求。
总结说，固态电池的核心优势是温区宽、安全性好、能量密度高、体积小。
如果全固态电池可以普及，纯电动车真实续航达到1000km不是问题，而且不挑天气，没有起火风险，听上去是不是很香。
所以说固态电池板块的想象空间是比较大的。但究竟何时量产，何时放量呢？后面咱们再聊这个话题。
电解质只要是固态的，都叫固态电池。元素周期表里那么多元素，固态电解质材料也不止一种。
目前主流的固态电解质有三种路线，分别是聚合物、氧化物以及硫化物。咱们分别展开讲一讲。
氧化物路线：
氧化物电解质是含有锂、氧以及其他成分（如磷、铝、铜、锆）的化合物。氧化物电解质指的也是一个大类，其中还有不同的分子结构类型。
按照晶体结构可以把氧化物电解质大致分为四类。分别是钙钛矿结构型（如LLTO）、石榴石结构型（如LLZO）、快离子导体型（LISICON、NASICON）以及硫代磷酸盐（如LGPS）型。
不同的材料体系由于具有不同的晶体结构，作为电解质，它们的特性也有所不同。上图有各种体系的性能比较，这里就不展开说了，咱们捡重点捞。
目前主流的两个氧化物电解质材料是锂镧锆氧LLZO，以及磷酸铝钛锂LATP。前者属于石榴石结构，后者属于钠快离子导体结构。
石榴石结构的锂镧锆氧，具有离子电导率较高，稳定性好的优势。
而钠快离子导体结构的磷酸铝钛锂，有较高的电化学窗口，被认为是高电压固态电池的理想电解质。
总体说，锂镧锆氧LLZO材料，目前作为氧化物电解质使用最广泛，但这个材料有个问题是含有稀有金属镧和锆，成本高一些，同时中国缺锆，存在受制于人的可能性。而磷酸铝钛锂是不含上述稀有金属的。
氧化物电解质具有一些共性特征。
先说优势。其一，氧化物是三种主流固态电解质中结构最硬的，因此具有比较高的机械强度，能够很好防止正负极短路，同时也能更好的抑制负极锂枝晶问题。
其二，氧化物电解质化学稳定性强，不易与空气中的水和氧气发生化学反应，这就减少了电池制造过程中的密封难度，也不易与锂金属发生反应。
其三，氧化物电解质热稳定性好，能够在1000℃高温下不发生分解，这就降低了电池的热失控风险。
其四，氧化物的电化学窗口比较宽，可适配高压正极材料，提高电池的能量密度。
再来说说氧化物电解质的劣势。
首先，氧化物电解质的离子电导率一般，低于硫化物，这就影响了电池的充放电速度。因此对于氧化物电解质，往往配合添加一些液态电解液，来提升离子电导率。
其次，虽然氧化物材质比较硬，但随之而来的问题是比较的脆，电池受到冲击或弯折时候容易碎裂。
最后，由于氧化物材质的刚性特征，正极材料和固态电解质的界面接触会比较差。这应该是氧化物电解质最大的短板。
上图所示，最左边是氧化物电解质的接触情况，正极与电解质呈现点对点接触的模式，这种接触显然面积小。而后面的硫化物与聚合物，由于它们的材质更软，电解质与正极的界面接触效果就好很多。
界面接触越差，会影响电池的长期稳定性与电化学性能。解决的办法也是在氧化物电解质中添加一些聚合物或电解液，改善界面接触问题。
聚合物路线：
说完氧化物，再说聚合物。
聚合物电解质是由聚合物基体和锂盐组成的结构。常用的聚合物基体有聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
目前国内外对聚合物电解质研究最多、最广泛的是聚氧化乙烯（PEO）类聚合物电解质。
聚合物电解质的主要优势在两个方面。
一是聚合物材质由长链分子组成，这些分子链之间存在一定的空间与柔性，因此聚合物电解质表现出柔软的特性。这与氧化物电解质是完全相反的。
由于材质柔软，聚合物电解质具有良好的界面接触性能，同时也具有较高的弹性模量，能够从容应对电池循环充放电过程中的电极材料体积变化。
二是聚合物电解质制造技术成熟、材料成本低，以目前的技术水平适宜大规模生产。因此聚合物是最早实现实际应用的固体电解质。
但聚合物电解质是个问题学生，短板很明显，主要有这么几个。
首先是离子电导率很低。在大于60℃情况下为10-6 S/cm，随着温度下降，电导率会不断衰减，室温下为10-7～10-8 S/cm。要是温度再低，聚合物材质会出现结晶情况，电导率会显著下降。这电导率水平跟液态电解液根本没法比。
其次聚合物电解质的电化学窗口低，不适宜高压正极材料。材质柔软，机械强度低，无法抑制负极锂枝晶，无法适配金属锂负极。同时热稳定性也不好，高温会发生分解。
虽然聚合物电解质易于生产，但由于短板明显，导致聚合物电解质基本丧失了商业化的潜质。不过基于他的柔性优势，可以与其他固态电解质搭配使用。
硫化物路线：
最后说硫化物。硫化物固体电解质是一种无机固体电解质，主要由硫、氧、氢等元素组成。按照结晶形态，硫化物固态电解质可分为玻璃态、玻璃陶瓷态和晶态3种。
玻璃态与玻璃陶瓷态的离子电导率相对低一些，目前主流硫化物电解质采用晶态结构。
晶态的硫化物固态电解质按晶体结构又分为thio-LISICON型、Liargyrodite 型和LGPS型。
thio-LISICON型硫化物固态电解质以Li3.25Ge0.25P0.75S4为代表，离子电导率较低，商业化前景不明朗。
LGPS型电解质，以Li10GeP2S12为代表。优点是具有极高的离子电导率，但缺点也突出，含有高成本锗，商业化降本难度大。
最后是Li-argyrodite型固态电解质，如Li6PS5X（X=Cl,Br,I），硫银锗矿型电解质。具备较好的力学延展性和较高的离子导电性，同时避免了使用贵金属，应该是目前最被看好的硫化物材质。
总的来说，硫化物的优点特别突出。一个是离子电导率特别高，甚至可以媲美液态电解液（10 -2 S/cm）。
主要原因得益于硫离子半径大，使晶体结构中锂离子的传输通道更宽，这就有利于锂离子的移动。
另一个是硫化物电解质电化学窗口高，可以达到5V以上，可以适配高电压平台的正极材料。
这么一来，硫化物固态电池既有高能量密度，又有好的倍率性能，可以说是目前最理想的固态电解质之一。
但硫化物电解质也有自身的问题，包括这么几个方面。其一，硫化物电解质属于晶态，达不到聚合物电解质那么柔软，因此与正极和负极接触中存在界面问题。
比如在不断的电池充放电过程中，正极材料与硫化物电解质的体积膨胀系数差距较大，在电解质与正极界面会形成接触失效,使得电池阻抗增加电池容量衰减。
其二，硫化物属性比较活泼，与空气接触会形成硫化氢，降低电池性能不说，如果释放出来会毒死人的。
其三，是硫化物电解质目前的材料成本特别高，罪魁祸首是制备硫化物电解质需要的原料硫化锂。
根据上图，目前所用的三元锂电池，成本最高的是高镍三元正极，占比61%，而电解液占比只有4%。但在硫化物固态电池中，硫化物固态电解质将占到成本近80%，其中硫化锂占所有材料的成本达到77%。
根据TrendForce集邦新能源测算，当硫化锂的成本为430万元/吨时，硫化物固态电池的BOM成本将达到2.29元/wh，现在三元锂电的成本也就才3毛多，差距很大。
未来硫化锂的成本要降到几十万/吨的水平，才具备大规模上量的基础。
总的来说，硫化物电解质具备理想中固态电解质的特性，但需要解决的难点也不少。
目前一些思路比如说正极包覆解决界面接触，电解质掺杂抑制水气吸收，尝试摆脱高价硫化锂，改用其他原料合成硫化物电解质等等。
比如中科大马骋团队发表文章，尝试用氧硫化磷锂（成本仅 14.42 美元/kg）替代成本高昂的硫化锂（不低于 650 美元/kg）。
总之，大家知道，硫化物电解质是固态电池的希望之星就行了。近期宁德与华为的小作文，都是围绕着硫化物电解质来的，未来这条技术路线具备轮番炒作的基础。
我们了解了三种主流固态电解质各自的特点，下面来做个综合性的总结，这样大家能有个全面的认识。
氧化物电解质：稳定性好、机械强度大、适配高压材料。但问题是电导率一般、界面接触差、比较脆。综合看属于想想办法，还是能用的类型。
聚合物电解质：电导率太低，基本就被pass了。但也有别人没有的优势，就是软。
硫化物电解质：具备高电导率与高电压平台，底子非常好，虽然有诸多问题，但有理由去慢慢的攻克。
对于氧化物电解质，破解自身缺陷的一个简单方法是添加少许的电解液与导电剂，提高电导率，改善界面接触问题。这就让氧化物电解质成为了半固态电池的首选材料。
目前半固态电池技术已经较为成熟，正处在大规模量产的前夕阶段。智己L6光年版，搭载清陶123度半固态电池，即将交付。这款车CLTC续航1002km，售价只有33万，比100度液态电池版本只高出10%。
蔚来150度电池包的半固态电池，也处于少量交付的状态。这两家车企的固态电池都采用氧化物电解质路线。
对于聚合物电解质，本身不具备自成一派的实力，但是可以与其他电解质搭配使用。
比如一种开发路线是复合电解质，将氧化物与聚合物电解质混合使用，氧化物以隔膜涂覆形成陶瓷层，聚合物以框架网络形式填充，硬软结合，克服单一电解质的缺陷，提高电池包的性能。
这种复合电解质应该是下一代半固态电池的研发方向，这样可以进一步降低电解液的用量。
对于硫化物电解质，这么好的底子，自然直接奔着全固态电池方向去了。因此，硫化物电解质想象空间更大，但目前还处于研发阶段，短期看不到量产的预期。
固态电池中，除了固态电解质替换电解液，其他部分是否也有变化呢？变化越大，投资机遇也就越多。
隔膜：
除了电解质外，电池内部主要还分正极、负极、隔膜、集流体这些部分。变化最明显的是隔膜，固态电解质将不需要隔膜。
而半固态电池，目前还是需要隔膜的，不过未来也会逐步取消掉。太蓝已经发布了无隔膜半固态电池。
因此我们看到，很多隔膜企业早就开始布局固态电池相关产品，被动转型。
正极：
固态电池正极材料相较于传统液态锂离子电池变化是比较小的，或者可以说，之前液态电池用的正极材料，在固态电池上都可以沿用。
但是固态电池被研发的主要目的是提高能量密度，而能量密度是由正负极材料决定的。那么固态电池的正极材料一定要往高里拔，不可能使用什么磷酸铁锂这类低比容量的正极材料了。
目前液态锂电池正极采用磷酸铁锂LiFePO4或三元材料NMC、NCA。
三元材料能量密度更高，同时伴随镍比例的提高，能量密度是不断提升的。未来固态电池不但适配8系三元正极材料，甚至要做到9系。
再往下，就要找更高电压平台的正极材料了，比如富锂正极材料。三元材料平均的电压等级3.6V左右，而富锂锰基可以做到4.5V。
富锂锰基正极的加入，可以让电池的能量密度提升到400wh/kg以上，上图紫色图标位置。不过富锂锰正极材料还有一些难题需要攻克，目前还处于研发阶段。
负极：
在固态电池中，负极与正极类似，虽然传统材料可以继续使用，但为了追求高能量密度，需要开发新的负极材料。
想要提升电池能量密度，负极材料的克容量要尽可能高。
目前液态电池广泛使用碳族负极，材质是石墨，它的理论容量仅372mAh/g，制约了电池的能量密度。
硅基与金属锂负极是未来主流的发展方向，两者克容量都很高。
硅基负极导电率高，稳定性好，能量密度可达到 4200mAh/g。但它有个最大的问题是充放电过程中体积会大幅膨胀，可达到300%。这就会影响到电池寿命和性能。
目前主要通过与石墨复合制备硅碳负极材料来解决。说白了就是纯用硅负极行不通，那就往石墨负极里面添加一些硅，抑制膨胀水平，同时拉高负极整体克容量水平。
硅碳负极中，目前掺硅的比例在10%以内，可以满足400wh/kg的半固态电池使用。但如果未来要推出600、700wh/kg甚至更高的全固态电池，就需要使用锂金属负极了。
锂金属与电解液会发生副反应，因此在液态电池时代，是无法使用锂金属负极的。但对于全固态电解质，这个问题就解决了。
但锂金属负极不是那么好伺候的。锂枝晶问题、与电解质界面接触问题、循环的体积变化问题都是事。
不过现在全固态电池电解质、正极材料也都在研发攻关过程中，锂金属负极慢慢去研发就好了。现在很多企业都把目光锁定在锂金属负极上进行攻关。
目前还有一种前卫的技术路线，叫无负极技术，简单科普下。
它的原理不是说电池取消负极了，那是不可能的。而是在初始充电时，正极的锂离子会迁移到电解质另一侧，在铜箔上沉积形成负极。等放电时，这些作为负极的锂又会回到正极。
本质上，无负极技术也是金属锂负极技术的一种衍生。美国的QS固态电池公司就在前瞻性的研发无负极技术。
总结来说，半固态电池时代，使用碳硅负极是够用的，技术也相对成熟了。而全固态电池，需要金属锂负极的加持，商业化还需时日。
铜箔：
在锂电池中，负极集流体采用铜箔。在固态电池中一样需要集流体，不过出现了泡沫铜的新概念。
泡沫铜其实就是在铜箔上开很多小孔，也叫多孔铜。在固态电池中使用多孔铜有几个好处。
一是孔隙可以增加固态电解质与电极材料的接触面积，改善锂离子的传输效率。二是多少可以抑制枝晶生长，缓解电极在充放电过程中的体积变化。三是减重，提高电池能量密度。
固态电解质成膜工艺：
液态锂电池中，电解液是注入到电池中的。但固态电池的电解质是固体的，就不能采用注入方式，而是将电解质涂覆成膜。因此电解质成膜是与液态锂电池最大的区别。
固态电池的电解质在展示图里看似很厚，其实只是很薄的一层。比如氧化物电解质层只有10-15微米厚，就像膜一样。
固体电解质成膜工艺的难点就在于控制好电解质层的厚度，过厚会增加内阻，过薄机械性能变差。
目前固态电解质成膜有湿法跟干法两种技术。
湿法工艺是把电解质做成溶液涂上去再烘干。优点操作简单，工艺成熟。但缺点是溶剂残留会影响电解质电导率，同时成本高一些。
干法工艺直接将固体电解质和粘结剂混合压到正负极或隔膜上去，没有溶剂残留，成本也低。但技术难点在于怎么把厚度压薄。
这种从液态到固态电解质制造工艺上的变化，直接利好的是设备企业，比如干法工艺的辊压设备。锂电设备商有望通过与电池企业合作研发，切入到固态电池供应链。
叠片工艺：
锂电池的电芯制造工艺是把正极、负极、隔膜、集流体叠到一起，面积很大。
那怎么把它高效的放到电池盒里面呢？有两种工艺，一个是卷绕，好比是卫生间卷纸，卷好后压扁了放到电池盒里。
一个是叠片工艺，好比是纸巾，折叠摞起来放到电池盒里。目前宁德主要用的是卷绕工艺，比亚迪刀片电池用的是叠片工艺。
在液态锂电池时代，两种方式都可以。但是到了固态电池时代，尤其是全固态电池，由于固态电解质是硬的，采用卷绕方式电解质层会断掉，因此对于叠片工艺的需求会明显的增加。那么叠片工艺设备商，有需求增加的逻辑。
包装方式：
锂电池按照包装方式分为三种，方形、圆柱以及软包。综合成本最低的应该是方形。同时通过电池车身一体化，把方形电池包封到底盘里面，还能一定程度增强车身刚性。方形是目前大部分电池厂采用的包装方式。
圆柱电池主要是特斯拉在用，它的优势是圆柱壳体更坚固，更适配一些高能量密度材料，同时安全性更好一些。
软包电池目前用的很少了，主要是成本比较高。以前油改电时代，电池包往往是异型的，因此对软包电池有需求。现在的电动车都是纯电架构，I留给电池包的空间是方方正正，用方形就可以了。
而对于固态电池，思路有些不一样了。液态锂电池核心关注的是成本与安全性，而固态电池关注的是能量密度。
软包材质比方形与圆柱壳体都要轻，因此给电池包带来的能量密度提升效果最好。虽然软包方案贵一些，但跟固态电池的成本增加比起来，也算不了什么。
此外固态电池没有液体，不用担心软包材质漏液风险，在包装工序上也更精简。
未来固态电池的商业化有望提升软包电池占比，带动铝塑膜需求。
而对于圆柱电池，由于电池壳受力能力强，能一定程度上抑制硅基负极体积膨胀。从这个角度出发，适合搭配硅碳负极的半固态电池，利于提升电池能量密度。
对锂的需求：
固态电池相比于液态锂电池，对锂的需求量有明显增加。主要体现在三个方面。
首先，是锂金属负极。负极采用锂金属，可以大幅提高负极克容量，提升电池能量密度。
其次，是固态电解质中含有锂元素，这也增加了锂的用量。
最后，锂电池存在首次库伦效率，需要进行预锂化，固态电池能量密度高，需要补充更多的锂。
简单普及下什么是首次库仑效率，又叫首效效应。指的是锂电池在首次充放电过程中，放电容量与充电容量的比值。
如上图，全电池正极有12个锂离子，在首次进入负极再回到正极时候，就剩下8个锂离子了。损失的3个是由正极结构坍塌以及形成SEI膜导致的，那么这个电池的首次库伦效率为8/11=72%。
首次库仑效率直接影响电池的循环衰减与使用寿命，理论上越高电池越好。预锂化就是提高首效的方式，通过在电池制造过程中预先向负极材料中添加额外的锂源，以补偿首次充放电过程中的不可逆锂损失。说白了就是锂丢了不要紧，我给你补回来。
固态电池能量密度高，就需要补更多的锂进去。
综上所述，如果固态电池渗透率快速提高，对锂的需求量会增加不少，这会影响锂资源的供求关系。
如果用两组数字表示，投资一个新技术或新产品的最好阶段是“0到1”与“1-10”。“0到1”是概念炒作阶段，“1-10”是业绩放量阶段。往往新产品的商业化量产，标志着是从“0到1”向“1-10”转变的变盘阶段。
对于固态电池，何时量产装车就是这个标志性阶段。固态电池，我们要分成半固态与全固态来看。
首先对于半固态电池，2025年大概率进入批量交付阶段。国内跟进比较快的有上图中的三家车企。
上汽与清陶合作，2024年发布搭载半固态的电池的智己L6光年版，搭载130度半固态电池，CLTC续航1000km，官方指导价34.5万。预计25年开始批量交付。
蔚来与卫蓝合作，开发150度半固态电池，目前已经可以在换电站换到。
东风与赣锋锂业合作，在23年就推出了第一代搭载半固态电池的车型，岚图追光，不过电池包容量只有82度。目前第二代半固态电池也即将量产。
智己L6半固态电池版本的售价只比液态电池版本高10%，在售价上已经一定程度具备了放量的基础。如果伴随规模效应与生产技术的成熟，未来半固态电池的售价有望进一步降低。因此25-27年有望成为半固态电池渗透率快速提升的时间阶段。
其次再来说全固态电池。前面提到，全固态电池目前还有很多技术难点没有攻克，可以说当前时间点，全固态电池还处于实验室研发阶段，离量产阶段还需较长的时间。
今年9月，宁德董事长表达观点，如果把全固态电池技术和制造成熟度按1-9级划分，目前宁德的水平只处于4级。
宁德预计在2027年实现全固态电池量产。对于一项新技术的研发进展，企业往往会给出相对乐观的目标。同时全固态电池也确实存在诸多技术难点。个人估计全固态电池具备量产能力要到2030年了。
固态电池的两大核心优势是高能量密度与高安全性。
首先想到的就是用在新能源车上，固态电池可以提高续航里程，避免起火自燃的悲剧。但固态电池售价较高，未来还是用在中高端车型中。
插电式混动车型，由于空间压缩，电池包体积小，目前车型的纯电续航里程只有2-300km，成为消费者普遍认为的痛点。
而如果插混车型配备固态电池，将纯电续航里程拉升到4-500km，这将补齐插混车型短板，也许能彻底终结纯燃油车型。
除了车子，固态电池的应用场景还有很多。
首先是国内大力发展的低空经济，低空飞行器对于电池的能量密度要求比车可大的多。目前的飞行器纯电续航也就30分钟，制约商用场景。此外，飞行器对于安全性的要求比汽车也高的多。
因此，未来低空飞行器，大概率是都要配备固态电池的。
其次是人形机器人。人行机器人既要保持身形，又要控制载荷，电池仓的空间是比较有限的。如果电池的能量密度不够高，就得频繁充电，影响机器人的工作效能。高能量密度的固态电池也更适配人行机器人中。
最后就是消费电子领域，比如手机未来折叠屏渗透率越来越高。VR、AR眼镜等智能穿戴设备，也有提升电池能量密度的需求。
虽然消费电子产品对于固态电池的需求没有前述几项那么迫切，但只要固态电池成本下来了，经济性突显出来了，渗透率应该会快速提升。算是对固态电池的助攻项。
根据券商预测，到2030年，如果固态电池在动力电池领域渗透率达到10%，3C电子+小动力电池渗透率为20%情况下，固态电池出货量有望接近400GWh。
进一步拆分，半固态电池从25年开始放量，一直到28年都维持较高的增长速度，到30年出货量预测为310GWh。
全固态电池从27年开始完成量产，其后以逐年翻倍的速度增长，到30年出货量预测为85GWh。
从目前全球主要固态电池企业的产能规划上，也能够支撑远期的出货量预测。国内外企业合计有超过550GWh的产能规划。
当然，站在当前时点做固态电池的出货量预测基本属于拍脑袋，具体数字缺乏意义，趋势到有一定参考价值。固态电池大概率在未来几年内经历出货量快速增长的阶段。
但这个变盘点到底在何时？未来渗透率到底能达到多高？还是要看固态电池技术的性能、成本与成熟度了。
我们从电池商、材料商、设备商三个方面，盘一盘参与固态电池业务的企业。
电池商：
国内参与固态电池研发的电池商大概分三大类：1传统锂电池企业，2固态电池新势力企业，3跨界企业。
先来说传统锂电池企业。目前大部分传统电池厂都或多或少在布局固态电池技术。这里有大家熟知的宁德、比亚迪以及向国轩高科、孚能科技这种二三线电池厂。
先说宁德与比亚迪这对大哥和二哥吧。它们对于固态电池的研发前些年一直不温不火。
也就是今年4月份，由于工信部支持固态电池研发，给企业发了60亿补贴。宁德与比亚迪拿到了钱，才开始向外界输出对于固态电池研发的积极信号。
宁德时代布局的是硫化物固态电池路线。按1-9等级划分，认为当前固态电池研发处于水平4，目标2027年量产。
在正极方面，宁德研发了单晶正极多层级全包覆技术，增强界面结构的稳定性，并结合多功能复合粘接剂构建高效的极片导电网络。
针对硫化物电解质的环境稳定性问题，宁德时代采用了可逆双亲性分子疏水层包覆设计和新型合成路线，可提高电解质的空气稳定性并降低了成本。
面对锂金属负极存在的问题，公司通过相变自填充技术和亲锂性界面层设计，抑 制了锂枝晶的生长，提升了电池的安全性和性能。目前固态电池已进入20Ah样品试制阶段。
比亚迪在今年9月世界新能源汽车大会上表示，预计固态电池的广泛应用需要3到5年时间。
公司布局硫化物-卤化物复合电解质路线。有可能选用了高镍三元+硅基负极（低膨胀）+硫化物-卤化物复合电解质的全固态电池材料体系。电芯容量可以做到 60Ah以上，质量比能量密度达到400Wh/Kg。
量产时间表方面，弗迪电池计划2027年小批量生产，搭载于比亚迪高端车型，规模约1000台。到2030年为市场推广期，预计有4万辆车装载全固态电池。
我们发现，宁德与比亚迪对于固态电池的研发思路如出一辙，都是直接上硫化物全固态电池，都是27年量产，而不是着急走氧化物半固态电池路线。
深层次的逻辑很好理解，宁德与比亚迪在液态锂电池时代已经成为领导者，因此他们不会着急推广固态电池，自己革自己的命。
但对于固态电池，他们又不能不去研发，毕竟要居安思危，不想在新技术上被后来者逆袭。
又不差钱，又不着急，那就一步一步稳扎稳打的搞研发，拉长周期，实现现有业务与新业务的平稳过渡。
同时，在研发方向上也就跳过半固态的中间形态，直接上硫化物全固态电池技术，占领终极技术制高点。
说完宁德和比亚迪，再看看其他电池厂。
比较有代表性的比如孚能科技。本身具有较强的软包技术经验，跟固态电池匹配度高，产线可以无缝衔接。
2024年3月，公司与一汽解放签约合作，率先导入一汽解放商用车产品。公司第二代半固态电池已处于送样阶段，预计2025年投产。
再有是鹏辉能源。公司已发布第一代全固态电池，采用氧化物技术路线，量密度280Wh/kg，-20~85℃可稳定充放电循环，循环寿命600次。2025年，在材料端搭配使用更高比例硅基负极，固态电池能量密度将达300Wh/kg以上。
产业化进度方面，预计2025年启动中试研发并小规模生产，2026年将正式建立产线并批量生产。
还有赣锋锂业，虽然是材料供应商，但咱们也把它算在传统电池厂范畴。公司2016年就设立了固态电池研发中心，布局氧化物路线，与中科院宁波所合作。第一代半固态电池已于2023年初实现量产，能量密度在240和270Wh/kg之间。
第二代半固态电池目前还处于研发阶段，能量密度目标400Wh/kg以上，要求5C连续放电及通过针刺实验。
除了上述三家、还有国轩高科、蜂巢能源等其他企业也都在布局固态电池，这里就不展开了。
我们发现，上述三家企业主要布局的基本都是氧化物半固态电池路线，这也看出了它们与一线电池厂的区别。需要通过半固态电池尽快量产，抢宁德与比亚迪的市场份额。毕竟在新能源市场如此之卷的时代，二三线电池厂太难做了。
下面聊一聊固态电池新势力企业。主流企业包括清陶、卫蓝、太蓝。
清陶能源目前第一代半固态电池已经搭载于智己L6光年版车型，有望在明年实现交付。
第一代半固态电池采用氧化物+聚合物固态电解质，通过干法成型工艺，提高电解质压实密度，能量密度超300wh/kg。
清陶可以说是目前从技术成熟度到产品性能，综合优胜的固态电池新势力企业。同时上汽作为其第一大产业投资人，也不愁装车的规模。在未来一两年内，有望实现半固态电池的快速放量。
产能方面，一期年产10GWh，25年全面投产。二期在25年开始启动，预计达产后总能达20GWh。
卫蓝新能源与蔚来汽车深度捆绑，蔚来首款150度电池包采用的就是卫蓝的半固态电池。卫蓝采用氧化物电解质技术路线，通过原位固化技术，将注入的液态电解质转变为聚合态，在电解质与负极间形成离子传输通道。电池能量密度达360wh/kg。
但跟清陶不同，卫蓝采用磷酸钛铝锂技术路线，虽说相比锂镧锆氧材料成本低，但生产技术难度大，因此也拖累了卫蓝的量产进度。
目前卫蓝新能源已拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博四大基地，规划产能超过100GWh。
太蓝新能源相比清陶与卫蓝卡位稍慢，不过技术团队功底深厚。今年4月，宣布研发出能量密度高达720wh/kg的全固态电池，刷新能量密度记录，当然这指是实验室产物。
今年11月，首先发布无隔膜电池技术，实现了半固态电池去隔膜化。这款电池计划于2026年装车验证，27年量产。
太蓝与长安达成合作，并且长安已成为太蓝间接股东，支持太蓝固态电池的成长。
这些固态电池新势力企业，不像宁德比亚迪，没有庞大的现金流支持，前期需要不断拿融资烧钱做研发，那就需要尽早让产品量产上市。因此新势力企业都会选择半固态电池作为切入点，先商业化生产，之后再不断优化迭代，出什么第二代、第三代固态电池。
但也正是这些新势力企业的生存紧迫性，推动了半固态电池的快速发展。
最后来说说跨界进军固态电池的企业。这些企业本身主营业务与电池不相关，之后通过联合研发或者收购的方式，进入固态电池产业链。这里面比如之前炒作过的上海洗霸、金鱼羽。
上海洗霸主业为水处理服务，后依托中科院系统布局固态电池业务，与中科院院士赵东元合作，开发介孔碳导电剂、硅碳负极。
公司又与上海硅酸盐研究所张涛合作，布局固态电池电解质材料等业务，通过设立合资公司，开展固态电解质粉体商业化工作。公司募资投建的50吨氧化物电解质粉体项目，预计2024年二季度进入设备安装调试阶段。
再有金龙羽，这家公司是与清华大学李新禄教授合作，2021年8月签署合作协议，一方出钱，一方出技术，一起实现固态电池及其关键材料的产业化推广。
双方在固态电解质、硅碳负极材料、正极材料、固态电芯等方面都有布局。截至2022年底，公司固态电解质、固态电芯中试线已建好，硅碳负极小试线已建好，正极材料研发已立项。
还有一家企业叫南都电源，传统业务为再生铅与储能电池。公司2017年就开始开展固态电池研发工作。
公司固态电池技术采用耐枝晶复合固态电解质膜，改善界面粒子传输性能，属于半固态电池。电解液占比降低30%，循坏寿命达2000次。产品主要应用于350Wh/kg高比能电池和690Ah大容量储能电池。
目前公司固态电池产品已经通过热箱、短路等安全项测试，预计将于近期完成项目验收工作。
12月19日，南都电源与重庆太蓝新能源签署了固态电池战略合作协议。能被太蓝看上，说明南都电源确实在技术上有点东西。
总体来说，对于这类跨界进军固态电池产业的公司，未来是否真的能做成存在诸多变数，赌长期价值风险不小。但作为题材股，在A股市场一定是游资轮番炒作的对象。
材料商：
对于固态电池材料供应商，我们分电解质材料、正极材料与负极材料展开聊一聊。
1电解质材料供应商：
先说固态电解质材料。固态电解质合成主要由中游的电池厂负责，掌握着核心技术，相关公司前面已经提到。这里咱们主要说说上游原材料。
固态电解质两个大方向，分别是氧化物与硫化物。
氧化物电解质目前主流方案是锂镧锆氧LLZO，此外还有锂镧钛氧LLTO、磷酸锗铝锂LAGP等路线。
比如以合成锂镧锆氧为例，大约需要20%的碳酸锂，15%的氧化锆，5%的氢氧化镧以及60%的氧化铝。
按上述三种氧化物方案来看，核心元素是锆、镧、锗、钛。
锆元素在国内储量很少，进口依赖度超过90%，因此也作为潜在制约锂镧锆氧路线的一个担忧。目前国内上市公司中，有锆产能的是东方锆业、三祥新材以及盛和资源。
镧属于稀土元素，在国内具有丰富储量，产量占全球70%。锂镧锆氧与镧锆钛氧都需要用到镧元素，一般原材料为氧化镧、硝酸镧、氢氧化镧。国内主要供应商为北方稀土、盛和资源。
锗元素在国内也是不缺的，我国是全球最大锗出产国，占全球产出68%，储量40%。锗是磷酸锗铝锂的原材料，以及硫化物中LGPS的原料。国内主要供应商为云南锗业，占国内50%的产能。
最后是钛元素，国内以钒钛精矿为主。镧锆钛氧LLTO中需要用到钛，原材料包括二氧化钛、焦磷酸钛等。国内上市公司龙佰集团与中核钛白有供应。
说完氧化物，再来说说硫化物。硫化物固态电解质的核心原料是硫化锂。目前硫化锂成本居高不下，制约了硫化物固态电池的产业化进程。
硫化锂制备容易，但用在固态电池上需要特别高的纯度，需要达到99.9%的纯度。提纯工艺有门槛，很多企业难以达到标准，尤其是去除氧杂质难点大。
国内上市公司中，有研新材在布局固态电解质中硫化锂产品的研发。目前，已具备在-45℃干燥间环境中制备30μm硫化物电解质膜的能力，可实现产品小批量稳定制备。
此外隔膜大厂恩捷股份，被动转型，也在布局硫化物固态电解质及相关核心材料。
2021年底公司成立湖南恩捷前沿新材料科技有限公司，主攻全固态电池核心原材料高性能硫化物固态电解质及其关键原材料硫化锂的低成本规模化制造技术。
目前湖南恩捷硫化锂小试产品纯度可达99.7%，同时具备全固态电解质吨级量产能力。
2正极供应商：
由于固态电池正极材料与现有体系基本沿用，国内高镍三元正极材料供应商基本都在布局固态电池正极材料。
一方面延续原高镍路线，向超高镍方向进发。另一方面布局富锂锰基材料。代表企业如容百科技、当升科技。
容百科技的半固态用正极材料已经出货，一季度9系高镍正极材料出货近百吨，目前作为卫蓝新能源正极第一供应商。
技术上，公司通过正极材料表面快离子导体构筑技术，可显著改善了正极材料与电解质材料的界面兼容性。在高电压镍锰二元材料、富锂锰基正极材料研发上，性能亦保持行业领先水平。
当升科技2021年12月与卫蓝新能源达成战略合作拟在在2022-2025年期间向当升采购2.5万吨以上固态锂电材料。2022年7月与清陶能源达成战略合作，预计2022-2025年期间向公司采购不少于3万吨固态电池正极材料。
公司在持续研发超高镍无钴、新型富锂锰基等多款先进正极材料。
3负极供应商：
固态电池负极材料两个方向，一个是主要用在半固态电池中的碳硅负极，一个是固态电池远期形态的锂金属负极。
碳硅负极是往传统石墨负极中掺一定比例的硅，目前做的比较好的企业基本都是老牌锂电负极供应商。
在碳硅负极出货量排名中，第一是贝特瑞，第二是璞泰来，第三是杉杉股份。后面还有东莞凯金、中科电气等企业。
贝特瑞硅碳负极材料已开发至第五代产品。硅碳负极、硅氧负极比容量分别达 2000、1500mAh/g。2023年底已具备5000吨硅基负极产能
璞泰来新一代纳米硅碳产品已定型，可满足负极材料长循环、低膨胀性能需求。目前公司已启动1.2万吨硅基负极项目建设，预计2025年开始分期投产。
杉杉股份硅氧负极产品已披露供应海外客户并实现装车，其在宁波规划4万吨硅基负极一体化产能基地。新一代硅碳负极技术性能保持领先。
金属锂负极目前还处在实验室阶段，无法商业化。此外由于与传统负极材料没什么关系，布局玩家多样一些。国内参与者一般是锂矿企业或其他化工企业转型而来。
国内布局锂金属负极的企业包括赣锋锂业、天齐锂业，以及中盐化工、悦安新材等。
对于电解质、正极、负极材料供应商来讲，电解质材料是新东西，从分析公司角度属于纯增量部分。
而正负极材料企业呢，由于固态电池与液态电池在正负极材料上有通用性，因此单纯由固态电池带动的弹性就小一些，况且固态电池与液态电池还存在相互替代的竞争关系，在企业层面，有种左手倒右手的感觉。
设备供应商：
最后简单聊聊电池产线设备供应商。
目前半固态电池处于小批量生产阶段，全固态电池处于研发阶段。对于固态电解质生产设备，核心技术主要掌握在电池厂手里，第三方设备厂通过与电池厂合作研发的思路切入到供应链中。
未来如果半固态电池有快速放量的需求，电池厂才会将技术下放，第三方设备厂才能拿到较大半固态电池订单。
相比传统液态电池，半固态电池多了固态电解质涂布环节，这是最大的增量。
电解质层涂布与锂电正极涂布不同，需要做到很薄，大概10-15微米，对于设备精度要求高。同时为了增加电解质层的压实密度，需要辊压机压实。
目前上市公司中先导智能在半固态涂布机上做的比较好，纳科诺尔的辊压分切一体机做的不错。
如果我们把固态电池作为理想的新能源载体，那么固态电池或固态电解质应该具备这些特性：高能量密度、高离子电导率、宽电化学窗口、高安全性稳定性、低生产成本、原材料易得。
然而当前的技术水平与理想状态还有不小的距离。
半固态电池虽然已经量产，但在性能上还是要在能量密度与离子电导率之间做出权衡。
比如清陶量产的半固态电池，虽然能量密度可以做到300wh/kg以上，但充电倍率只有2C，循环次数800次，这是明显低于液态电池水平的。
此外，虽然半固态电池拥有固态电解质膜，但还是要添加液态电解液，安全性没有彻底消除。
至于全固态电池，目前还只是处在实验室阶段，仍有几大难题需要攻克。比如硫化物电解质的稳定性问题，固固界面相容问题，锂金属负极锂枝晶问题，以及高成本问题等。
因此我们要清醒的认识到，固态电池产业未来的发展不是一蹴而就的，目前扔处在萌芽期到成长期切换的过渡阶段。
对于固态电池产业的内在逻辑今天就聊到这里。
简单做个总结，半固态电池技术已经相对成熟，25年有望开启放量，属于1-10前期的投资逻辑。但放量节奏要重点关注规模化后的成本曲线下降速度。
半固态电池最大变化围绕在固态电解质，包括电池整包商、固态电解质材料商以及设备商。而其他材料基本沿用液态锂电池，增量弹性不大。
全固态电池目前还不具备量产能力，业内预计27-30年逐步商用，当前属于0-1的投资逻辑，题材炒作为主，技术路径变数也较大。但全固态电池是锂电最终形态，绝对比半固态有更大的想象空间。
全固态电池与传统液态电池在各方面变化较大，目前各细分赛道的玩家并不局限于传统锂电产业，从这些新进企业角度看，由于固态电池属于新的增量，这就给定了更大的炒作预期。但最终哪家企业能够在全固态电池产业中获得成功，不确定性是很高的。
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