固态电池：安全、体系、工艺上的三重迭代
安全性能迭代：本征安全问题的解决，软包电池鼓包、胀气，极耳焊接处漏液，和热失控问题，存在液态组分，在极耳焊接处容易发生漏液，造成生产良率低 和安全隐患大； 电解液在电池使用过程中发生反应分解，产生气体，造成内部 内部结构形变（如极片间距扩大），影响电池性能和寿命； 存在可燃有机成分，闪点低，由内部短路产生的热量、火星， 易引发连锁反应，造成热失控。全固态电池结构：摒弃液相组分，固态电解质充当隔膜、电解液的功能，隔离正 负极，传导离子； 电池结构不含有任何低闪点、易燃的有机溶剂； 固态电解质具备一定的厚度和机械强度，对枝晶的产生存在一 定的遏制作用。
化学体系迭代方向：传统锂电池体系 vs 全固态电池体系，固态电池化学体系Roadmap（Solid Power），随着本征安全性能的提高，全固态体 系，正极材料可以从传统的中、高镍 三元材料，替代为无钴、富锂正极， 和高电压磷酸锂镍正极（LiNiPO4， 5.2V，170mAh/g），能量密度天花 板进一步被突破； 由于液相组分的去除，负极可以由传 统的石墨负极（330～370 mAh/g）， 过 渡 到 金属 锂 负极 （ 1500～ 3500 mAh/g），比容量显著提高；在全固 态体系，传统三元正极搭配金属锂负 极，电芯能量密度超过400Wh/kg； 界面化学：可通过构建高界面能、低 电子电导以及具备自修复功能的人工 界面层，改善锂枝晶造成的潜在问题。
工艺迭代方向：半固态工艺路线与现有软包工艺兼容，半固态路线1：隔膜涂覆固态电解质层；正极掺混固态电解质；电解液用量降低 ，工艺路线与现行软包电池工艺一致，成熟度高，产线兼容，无需增设产线设备。 半固态路线2：增加原位固化工艺，即电解液凝胶化，降低液相组分 ，工艺上的主要把控点，包括固化时间、压力和温度，以及固化与化成等工序的顺序； 固化时间接近2-3小时，对生产效率造成一定影响； 设备上面，工艺分为热固化、电化学固化、紫外线固化，热固化设备与传统锂电产线的热压工艺设备兼容，后者需要调整化成工艺、增 加对应设备，影响小。
固态电池开发路径-锂电终极形态
固态电池开发路径，本征安全性能的提升，电池可以适配更极端的化学体系、Pack层级，可适配空间利用率的软包形态，同时缩减液冷系统配置； 化学体系方面，随着正负极主材向高克容量体系迭代，材料的单耗显著下降，加之锂回收产业的成熟，电池单位成本有望降低； 生产制造方面，干电极等高效生产工艺的使用，进一步摊低了制造成本，提高生产效率，为电动车的全面渗透营造条件。
固态电池的关键环节：固态电解质
固态电解质的应用场景：半固态路线，固态电解质作为添加剂与正极主材进行掺混、 包裹，或做为涂层材料涂覆于隔膜上，以此增加离子电导 效率，并缩减液态电解液的用量。全固态电池，固态电解质粉体被制造成固态电解质膜，夹 在正负极之间，起到隔离正负极，防止短路、导通离子的 功能。
固态电解质：三种主要路线：固态电池的技术重心围绕电解质的开发展开：固态电解质的电导率相对液体电解液低1-2个数量级，获得解决液态水平（10-2~10-1S/cm） 的固态电解质，制作难度大、成本高。
固态电解质的性能对比：当前，氧化物固态电解质在产业化应用和量产节点上，都走在最前，典型的氧化物固态电解质： 石榴石型（LLZO）的优点是具有较宽的电化学稳定性窗口，在锂金属阳极存在下的化学稳定性强，热稳定性亦是最高。缺点是镧 源相对受限，同时超过1000°C的烧结温度造成较高的成本； NASICON型（LATP 钠超离子导体）电解质制备工艺简单，易于加工处理，空气稳定强。但对锂金属阳极呈现化学不稳定性。
复合电解质应用前景： 氧化物刚性大，脆度高，充放电循环过程中体积发生变化，由于缺乏弹性界面接触降低，存在形成裂缝的隐患。与聚合物材料复合使用， 可以降低该材料的刚性和脆度； 氧化物的离子电导率作为电解质材料偏低，除了与凝胶态、液态电解液的混合，制备硫化物/氧化物复合材料亦是一种解决方案。
跟踪点1：硫化物固态电解质批量工艺的简化、降本
优化固相法工艺，降低能耗，或开发新型硫化物批量生产工艺：固相法涉及机械球磨混合，粉末压片，惰性气氛、真空条件下烧结，时间长，烧结温度高，能耗大且效率不高。液相法和气相法硫化物 制备工艺有望简化制备工艺，实现低能耗高效生产。液相法：首先将硫化物前驱体，例如Li2S和P2S5，与THF等有 机溶剂混合，在室温下持续搅拌，产生沉淀；其次通过离心，和 中温加热，两部分离得到产品Li3PS4；相较固相法，免除了高温淬火和球磨工艺的高能耗，在大规 模量产具备成本优势； 产品形貌和粒度可通过溶剂参数调控，粒度可达纳米级别； 缺点是残留反应物、副产品和溶剂不易排除，造成材料性能 损失。
气相法：首先将Li，M源（Sn、Sb、As、P的化合物）混合置 于加热炉；S源加入硫源气体发生装置，对加热炉完成洗气后， 在以设定通气速率通入含S源的气体的环境下，加热炉升温至 200℃-800℃，保持一定温度保温反应生产硫化物固态电解质。气相法一步合成，工艺步骤简化且操作简单，易于实现规模 化生产； 无需在真空环境或惰性气氛保护条件下进行合成，生产设备、 产线建设投入成本大幅降低。
跟踪点2：氧化物电解质的差异化方案
市场上氧化物电解质主要厂家的工艺路线，存在较大差异化：天目先导：二次水热法—纳米级氧化物电解质（LATP）水热法可解决固相法烧结过程晶粒尺寸/晶格结构变化大， 且杂质容易混入的问题。在此基础上，公司通过二次水热的 方式有效控制晶粒尺寸，提高离子扩散系数； 产品SEM图像显示，粒径在纳米级别（1-500nm），且均匀分 散。相较于一次水热工艺（右图），晶粒尺寸明显降低，且 粒径范围缩小； 离子电导率达到10-3 S.cm-1水平，相较一次水热法产品高出 一个量级。
赣锋锂业：喷雾干燥与固相法结合—球形含锂氧化物电解质 （LLZO）将前驱体混合物研磨混匀，以喷雾干燥方式获得球形微观形 貌的前驱体混合物，接着再对前驱体烧结，充分反应获得对 应的多孔球形LLZO粉体材料； 产品SEM图像显示，产品呈多孔球形形貌，颗粒尺寸0.3- 150μm，通过喷雾方式，粒径可控； 多孔形貌的存在，可与聚合物复合，提高离子电导、降低刚 性，与正极包裹、共混，应用于固液混合电池具备更佳适配 性。
跟踪点3：半固态安全性能在车辆层级的验证
半固态电池：2023-2025年，半固态电池有望获得大量的整车系统层级的试验数据，重点关注安全性能的验证。相较于圆柱和方形电池，软包电池的市场份额下滑趋势出现，主要原因是软包电池存在较大的安全隐患，半固态电池作为过渡路线，短 期的驱动因素为安全性能改善。电解液的减少使得外部加热、冲击，以及内部短路造成热失控风险降低，这在电芯层级得到了验证，但 是在系统、装车级别的安全性，仍需要大量数据支撑。
跟踪点4：半固态电池综合性能、成本情况
半固态电池：在安全性能得到验证之后，半固态电池在体系上，可以适配更激进的化学体系，在能量密度和综合成本上获得双重提升。过渡到半固态体系，沿用传统811体系，由于电解液的质量占比从15wt%缩减到10wt%，能量密度提升4%，对成本影响较小； 在体系上进一步提升到高镍NCA（220mAh/g）+石墨/硅氧体系（420mAh/g），能量密度提升19.5%，成本相较传统电池降低约4%。
固态电解质：上海洗霸
固态电池核心环节—固态电解质：技术来源：复旦大学 赵东元院士团队（钠电硬碳/硅基负 极）、上硅所 张涛团队（氧化物固态电解质）；差异化技术：通过表面锂供体反应修饰界面，构建表面活 性功能衍生层，提升LLZO空气稳定性和离子电导率，思路：利用LLZO表面层Li2CO3、LiOH（界面阻抗大）等 自发反应惰性层作为反应锂源，与特定金属氧化物反应 （Co3O4），生成LiCoO2包裹层（高速离子传输通道、且 正极内部颗粒间界面适配，在整个正极实现快离子传输） 核心工艺点：一次烧结反应合成LiCoO2； 补充额外锂源 （Li2O），通过二次烧结将锆酸镧缺锂相还原，消除杂相 （提纯）。
相关规划：年产1-10吨级固态电解质 粉体试产线试产成功，纯 度合格，XRD检测无杂项，主营业务表现/百万元 （2021年水处理业务占营收 比例85.4%）拟投资4.7亿，新建 50吨锂离子电池固态电解质粉体产线及研 发中心，建设期为 24 个月； 聚焦低成本氧化物（开发原料替换、水溶剂取代、废料回收技 术），并拓展开发高热稳定性隔膜、复合固态电解质、全固态 陶瓷电解质等电池部件。
固态电解质：金龙羽
固态电池核心环节—固态电解质：技术来源：重庆大学 李新禄教授团队；差异化技术：双层石墨烯包覆，内层包覆石墨烯纳米带、 外层包覆自支撑石墨烯（金属锂负极表面接触时表面电荷 分布均匀，免除锂枝晶的生长，保障循环，倍率和安全 性）相关规划：产学合作，研发成果归属 子公司和锦添翼（李新禄 教授为法人代表）线缆行业市场饱和，竞争激烈，计划进行产业升级转型， 2021年8月与重庆锦添翼签订协议，五年内投入不超过三亿 元，在重庆设立研发中心，建设固态电池及其关键材料的中试 线；聚焦氧化物，中试线已产出样品，内部测试。
固液混合电解质：瑞泰新材
半固态关键工艺：瑞泰新材控股子公司（国泰华荣）开发了固液混合电解质：针对聚合物电解质室温下存在离子电导率偏低、与正负极界面接触较差， 阻抗大的问题，将液态或凝胶态电解质加入聚合物骨架中，形成固液混合电解质，制备室温离子电导率高的复合型固态电解质。聚合物电解质为含有磺酸基的嵌段聚合物，具有多孔结构； 液态(LiPF6，EC/DMC/EMC)或凝胶态电解质（ LiTFSI， EMIMBF4）占聚合物电解质重量的1％～10％，主业持续增长，2021年电解液及添加剂业务占营收比例达 76%； 电解液添加剂产能：截止2022年Q3产能485.7吨/年，以新型锂 盐为主，部分产品已应用于固态锂离子电池，张家港基地和衢 州基地分别规划4000吨和2100吨产能； 电解液产能：截止2022年Q3产能11万吨/年，波兰基地4万吨/ 年达量产状态，宁德基地8万吨/年项目开始试生产。
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