与液态锂离子电池相比，固态电池在材料端的核心变量为固态电解质，当前其研发进展和供货状况备受关注。
前文我们介绍了固态电池产业链格局 固态电池产业链全景解析，本文重点梳理固态电解质三大主流技术路线的产业进展以及市场格局，供大家学习参考。
资料来源：公开资料、国联证券、行行查
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固态电解质行业概览
固态电解质是固态电池的关键组成部分，其核心功能是为锂离子在正负极之间的传输提供通道，用于提升电池安全性能。与液态电解质相比，固态电解质中离子间的相互作用更为强烈，导致离子迁移所需的能量壁垒显著增加，高达液态电解质的十倍之多，进而影响离子电导率的表现。固态电解质具有高离子导率、宽泛的电化学窗口、出色的锂离子传输效率等特性，满足固态电池对于高性能的严苛要求。
资料来源：《固态电池技术发展现状综述》，张春英等在关键材料的研发上，已有部分企业成功研制出固态电解质，并处于不同的产业化阶段。部分厂商已完成中试并送样至客户，小部分实现了小批量供货。尽管目前固态电解质的整体产业规模相对较小，但已初步具备规模化发展的基础。02
固态电解质三大技术路线
固态电池的技术多样性主要体现在不同类型的固态电解质上。当前业界主要聚焦三大技术路线：聚合物、氧化物和硫化物电解质。整体来看，氧化物固态电池的研发在当前阶段较为领先，成本相对较低；硫化物路线被看作是未来最具发展潜力的，成本相对较高；而聚合物路线的性能表现则相对有限。
数据来源：IDTechEx氧化物电解质
氧化物电解质能够耐受高电压，稳定性表现突出，且综合性能优秀。其具有较高的离子电导率和出色的热稳定性同时拥有超过5V的高电压窗口，更能适配高压正极材料体系。从成本角度来看，氧化物电解质的成本明显低于硫化物电解质。适中的成本使其更适合大规模的生产和应用，因此也吸引了众多新进入者和国内企业选择这一路线。当前国内主流路线以氧化物为主，在半固态电池中实现率先规模化应用。进展较为领先的企业主要有天目先导、蓝固新能源、清陶能源、卫兰新能源、赣锋锂业等。
卫蓝新能源是中国科学院物理研究所固态电池产学研孵化企业，成立于2016年，是国内领先的氧化物固态和半固态电池厂商，公司深度绑定蔚来汽车，获得吉利、岚图等整车厂的定点。
天目先导和蓝固新能源二者与卫蓝新能源同样具有中科院物理所的技术背景。清陶能源成立于2016年，由中科院院士、清华大学教授南策文团队领衔创办，是全球固态锂电池产业化的领跑者，率先建成投产了固态动力锂电池规模化量产线。
清陶能源选择以氧化物电解质为主的半固态电池路线，其设计采用了升级的正极材料，从NCM532、NCM622升级到高镍单晶NCM811，固态电解质则选用了NaSICON型LATP氧化物电解质，并结合了孔洞高分子膜。
近期上汽集团发布的旗下“智己”汽车为全球首次搭载量产“超快充固态电池”的车型，清陶能源是此次智己L6的动力电池供应商。
资料来源：清陶能源赣锋锂业通过引进宁波材料所的许晓雄博士团队进入固态电池领域。目前赣锋锂业正在研发第二代半固态电池产品，该产品计划采用NCM633或高性能的单晶NCM811作为正极材料，而电解质方案则选用公司自研的陶瓷氧化物PEO薄膜，主要类型为GARNET型和LISICON型氧化物。
资料来源：固态电池SSBIP
硫化物电解质
硫化物固态电池理论上能够提供更高的能量密度和更快的充电速度，在电动汽车领域适用性极高，具备较大的商业化潜力。其缺点包括电化学窗口相对较窄，容易与锂金属及潮湿空气发生反应。此外，有可能产生有害的硫化氢气体，以及界面稳定性欠佳，需要通过掺杂、涂层、包覆等技术手段来解决，从而增加了研发难度和成本。硫化物电解质目前仍处于研发阶段，由于其昂贵的原材料成本，目前仍未实现产业化。但一旦在工艺上取得突破，有望成为未来的主流技术路线。三星明确选择了硫化物作为固态电池的发展方向。2020年三星在权威杂志Nature Energy上首次展示了其硫化物全固态电池，其采用了NCM811高镍正极、硫化物固态电解质以及银-碳复合负极的先进结构，电池能量密度超过了400Wh/kg。
资料来源：三星官网宁德时代技术路线选择选择凝聚态、硫化物双重材料体系，凝聚态电池最高能量密度可达500Wh/kg，已推出凝聚态电池的车规级应用版本，重点布局硫化物全固态路线，目前已有高能量密度的固态电池样品。蜂巢能源正在积极开发半固态短刀电池，并同时布局硫化物全固态电池路线。公司与宁波材料所展开了深度合作，共同研发果冻电池和硫系全固态电池。
聚合物电解质聚合物电解质兼具柔性与低成本，率先在欧洲实现商业化运用，已开始小规模量产。
聚合物电解质采用高分子聚合物为电解质基体，添加导电锂盐，构成离子传导网络，具备柔性与易加工的特点，界面接触相对较好。但其电导率低、电化学窗口窄，仅能和铁锂正极匹配且性能上限较低，也制约了其大规模应用。
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固态电解质产业格局
整体来看，全球固态电池的研发主要划分为中国、日韩和欧美三大阵营。在技术路径的选择上，日韩企业更倾向于硫化物体系，我国以及欧美企业则更多选择氧化物电解质路线。日韩企业布局固态电池起步较早，目前在技术上处于领先地位，全球前10的固态电池专利都被日韩企业所包揽。丰田、三星、松下、出光兴产和住友等都是该领域的代表企业，丰田主导了硫化物全固态电池的量产推进。欧美更多地选择了氧化物固态电解质路线，并且都在直接开发锂金属负极的应用。欧美企业相对独立，各大车企如大众、福特、奔驰等主要通过投资专业化的固态电池企业来进行研发，代表企业包括QuantumScape、SolidPower和SolidEnergySystems等。
资料来源：公开资整理：东吴证券我国企业在固态电池的研发路线上更为多样化。除了固态电池企业自身的研发与生产外，当前固态电解质主要供应商为天目先导和蓝固新能源，两家企业均已开发出成熟的产品，并具备千吨级以上的生产能力。
数据来源：公司官网，公司公告，东方证券当前国内固态电池产业化步伐正在迅速加快。以卫蓝新能源、清陶能源和恩能动力等为代表的初创公司，以及宁德时代、比亚迪、赣锋锂业、鹏辉能源、国轩高科、孚能科技等传统锂电巨头，都在积极推进加速固态电池的研发工作。当下节点由于半固态电池能够充分利用现有液态锂产业链的优势，因此率先在国内实现落地并开始了小批量的装车应用。目前国内主要汽车厂商都通过自主研发或与电池厂商紧密合作的方式，提前布局固态电池技术。蔚来、赛力斯、上汽、东风等知名车企都已经与电池厂商建立了合作关系，部分车型已经实现了固态电池的装车应用，或者已经有了明确的装车计划。比亚迪、长安、广汽等车企在自主研发固态电池技术方面也取得了显著进展，预计最早在2025年就能开始大规模量产。整体而言，固态电池电解质的综合性能难以平衡，每一类固态电解质路线都有其独特的性能特点，在技术方面都存在不足尚难以做到全方位的优化。随着未来产业链各环节技术路线不断优化和突破将迎来广阔的发展机遇。
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