在此背景下，全固態(tài)電芯規(guī)?；慨a(chǎn)的必要性和產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)不斷加強(qiáng)。尤為值得一提的是，低空經(jīng)濟(jì)對(duì)全固態(tài)電池的成本接納程度較高，這為全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)從0到1的規(guī)?；瘧?yīng)用突破提供了有力支撐。

01. 為何固態(tài)電池值得關(guān)注

固態(tài)電池作為一種創(chuàng)新技術(shù)，通過利用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，顯著提升了鋰離子電池的安全性、穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。根據(jù)電解質(zhì)的不同狀態(tài)，固態(tài)電池可分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三類，其液體含量分別為5-10wt%、0-5wt%及0wt%。

近年來，政策層面持續(xù)推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)的商業(yè)化應(yīng)用。自2023年12月起，低空經(jīng)濟(jì)被提升至戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)地位。中央層面，工業(yè)和信息化部等四部門聯(lián)合發(fā)布了《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案(2024-2030年)》，明確了低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)。地方層面，如北京市也出臺(tái)了相關(guān)行動(dòng)方案，進(jìn)一步促進(jìn)eVTOL(電動(dòng)垂直起降飛行器)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)新場(chǎng)景的應(yīng)用。

低空經(jīng)濟(jì)涵蓋消費(fèi)與工業(yè)兩大場(chǎng)景，市場(chǎng)設(shè)備數(shù)量快速增長(zhǎng)。在居民消費(fèi)場(chǎng)景中，無人機(jī)注冊(cè)用戶及無人機(jī)數(shù)量均大幅增加。在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中，傳統(tǒng)通用航空企業(yè)和使用民用無人機(jī)的通用航空企業(yè)數(shù)量也顯著增多。

固態(tài)電池作為eVTOL飛行器的核心動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵需求，其性能直接影響飛行器的安全性和飛行性能。固態(tài)電池具有高能量密度、高充放電倍率和高安全性等優(yōu)勢(shì)，完全滿足eVTOL飛行器的需求。業(yè)內(nèi)眾多公司也在積極合作，共同推動(dòng)eVTOL技術(shù)的發(fā)展，如億航智能的EH216-S已成功完成全球首次搭載固態(tài)電池的eVTOL飛行試驗(yàn)。

此外，固態(tài)電池在高端汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。其高續(xù)航能力、長(zhǎng)循環(huán)壽命和高能量密度等優(yōu)勢(shì)為新能源汽車帶來了諸多益處。已有多款車型采用了固態(tài)電池技術(shù)，如蔚來汽車ET7就搭載了150度半固態(tài)電池。

市場(chǎng)前景方面，根據(jù)EVTank最近發(fā)布的《2024年中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書》預(yù)測(cè)，到2030年，全球固態(tài)電池出貨量將達(dá)到614.1GWh，在整體鋰電池市場(chǎng)的滲透率約為10%。預(yù)計(jì)全固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化將于2030年左右實(shí)現(xiàn)，固態(tài)電池的市場(chǎng)規(guī)模前景廣闊。

02. 固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈解析

近年來，海外頻繁宣布全固態(tài)電池的后續(xù)量產(chǎn)計(jì)劃，這引發(fā)了國(guó)內(nèi)的危機(jī)意識(shí)。為此，2024年政府加大了對(duì)全固態(tài)電池相關(guān)研發(fā)的支持力度，加速了國(guó)內(nèi)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

目前，全固態(tài)電池的材料體系已經(jīng)基本確定，主流技術(shù)路線為采用高鎳、鋰磷硫氯和鋰金屬體系，這一體系在安全性上有了大幅提升，能量密度可達(dá)到400-500wh/kg。然而，由于工藝和設(shè)備尚不成熟，目前電芯尺寸較小(不超過20Ah)，循環(huán)次數(shù)有限(600-700次)，快充性能也相對(duì)較低(低于2C)，且成本較高(4-5元/wh)，這些因素共同制約了全固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程。

在發(fā)展節(jié)奏上，半固態(tài)電池技術(shù)將先行一步，預(yù)計(jì)在2023-2024年開始小批量裝車發(fā)布。而全固態(tài)電池則預(yù)計(jì)將在2027年開啟小批量量產(chǎn)，主要以示范運(yùn)營(yíng)為主，規(guī)模約為0.5GWh。目標(biāo)是在未來降低成本至2元/wh，并隨著規(guī)模效應(yīng)的釋放和成本的持續(xù)下降，預(yù)計(jì)到2030年規(guī)模有望達(dá)到3-5GWh，到2035年規(guī)模更是有望突破300GWh。

在電解質(zhì)路線選擇上，硫化物路線被認(rèn)為未來潛力最大，頭部電池廠商均在此領(lǐng)域重點(diǎn)布局。硫化物電解質(zhì)因其離子電導(dǎo)率最高、質(zhì)地軟易加工而成為主流廠商的重點(diǎn)研發(fā)方向。其中，鋰磷硫氯因其成本優(yōu)勢(shì)已成為量產(chǎn)的主流選擇，目前報(bào)價(jià)在1-4萬元/公斤之間。降低硫化物電解質(zhì)成本的關(guān)鍵在于前驅(qū)體硫化鋰，但目前其價(jià)格昂貴，報(bào)價(jià)在500萬元/噸以上。未來隨著工藝和設(shè)備的突破，成本有望大幅降低。

此外，全固態(tài)電池的工藝難點(diǎn)在于前道成膜環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)對(duì)固態(tài)電解質(zhì)膜的厚度、材料分散的均勻性和負(fù)極的平整度都有極高的控制要求，需要達(dá)到微米甚至納米級(jí)別。目前生產(chǎn)設(shè)備尚不成熟，無法達(dá)到量產(chǎn)要求，需要定向開發(fā)相關(guān)設(shè)備和技術(shù)以確保電池性能的一致性。