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转载自:新材料行业研报
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原文链接：https://www.valuelist.cn/791033.html
本文将对固态电解质、正极材料、负极材料、集流体等固态电池材料概况进行梳理，以供参考。
一、固态电池综述
（一）全固态电池：锂电池终极形态，兼顾安全性和能量密度
全固态电池采用固态电解质替代传统电解液，可大幅降低电池内部短路的风险，具备本征安全性与极高能量密度，将成为动力电池的终极技术路线。
本征安全性： 固态电解质替代传统电解液， 解决锂枝晶生长和穿透问题，进而避免热失控。
高能量密度： 固态电解质电化学窗口宽，能够兼容高电压正极、 Li金属负极等高能量材料。
（二）落地节奏：2027年系技术实现节点，2030年或迈向产业化
硫化物全固态电池为国内外当前最重视路线， 2027年突破电解质技术链，后续先后优化负极和正极， 2030年迈向规模化。
发展路线： 欧阳明高院士提出， 2025-2027年重点攻克石墨/低硅负极硫化物全固态电池技术链， 向长寿命大倍率方向发展； 2027-2030年重点攻关高容量硅碳负极 ，面向下一代乘用车电池； 2030-2035年重点攻关锂负极， 逐步向复合电解质（主体电解质+补充电解质）、高电压高比容量正极发展（高镍、富锂、硫等）。
当前瓶颈： 宁德时代认为，固态电池的科学问题已基本解决，还有一些工程问题，离包括供应链在内的商业化还有一段距离。
市场规模： 据EVTank ， 2027年预计小规模量产全固态电池， 半固态占主导； 2030年全球固态电池出货量达到614GWh，其中全固态比例接近30%，出货量约180GWh，实现规模化量产。
（三）发展紧迫性：全球竞跑，政策支持，稳固我国锂电产业优势
全固态电池作为最具前景的新一代电池技术，中国及欧美日韩纷纷布局，若海外率先突破或削弱我国锂电产业优势。
海外： 据TrendForce，近年来在美国能源部、 Horizon Europe等资助下， 部分欧美电池厂商已推进至中试和装车测试阶段。
国内： 25年8月， 工业和信息化部、市场监督管理总局印发《电子信息制造业2025—2026年稳增长行动方案》 ，提出支持全固态电池等前沿技术方向基础研究。
（四）国内布局：产业化持续推进，电池和新能车龙头全面布局
国内头部电池厂和整车厂争相布局， 产业层面也多认为2027年为小规模生产节点；技术路线上多线推进但硫化物为重点。
二、固态电解质
（一）路线：各具优劣，硫化物为当前热点，远期看好复合电解质
无机物（硫化物、氧化物、卤化物）电解质具备高离子电导率和宽电化学窗口优势， 尤其硫化物路线为当前热点；
聚合物电解质柔韧性好，可改善界面接触， 但室温离子电导率较低；
复合物电解质可结合无机和有机物电解质两者优势。
（二）硫化物电解质：规模化难点在硫化锂降本，干法粘结剂待优化
硫化锂降本： 据GGII，硫化锂成本降低至50万元/吨是实现产业化的关键拐点，对应硫化物电解质的成本有望降至30万元/吨区间， 全固态电芯成本也将降至0.6元/Wh。测算硫化物固态电解质成本30万元时， 占电芯BOM成本比重约34%。
制备路线： 硫化锂量产工艺多元但都各有利弊， 厦钨新能通过独家气相法工艺已完成中试送样，但降本空间较大；上海洗霸（收购有研稀土相关资产）采用硫化氢中合法实现了硫化锂的高纯度(≥99.99%）与低成本制备； 高能球磨法可在较低温度制备硫化锂且无需溶剂，突破量产瓶颈将是强竞争力路线； 碳热还原法瓶颈在除杂； 液相法难在安全性。
黏结剂： 目前硫化物电解质干法制膜工艺常用的粘结剂是PTFE（聚四氟乙烯） ，但存在粘结性不佳、界面电化学不稳定等劣势。 海辰药业与欧阳明高院士团队合资成立四川洛辰共研粘合剂； 中科深蓝汇泽采用热塑性聚酰胺TPA作为粘结剂。
（三）卤化物电解质：正极改性或硫卤电解质复合，拓宽电化学窗口
核心作用： 卤化物固态电解质具有远优于硫化物的正极稳定性(兼容4V以上电压)，从而实现全固态电池能量密度、首效和循环稳定性的同步提高。但卤化物固态电解质的离子导电率普遍不高， 因此产业通过正极改性或与硫化物复合进行应用。
布局厂商： 目前宁德时代、比亚迪、清陶能源、中创新航、 一汽、恩捷股份等锂电企业均已积极布局卤化物固态电解质复合应用， 三祥新材、信宇人等材料和设备企业也延伸布局，推动该技术路线加速产业化落地。
电解质复合以适配锂金属负极： 锂金属负极与硫化物固态电解质存在锂枝晶生长问题，与卤化物固态电解质会持续发生还原反应致电池失效。中科院吴凡团队设计多功能复合硫化物电解质，显著提升界面稳定性和电化学性能， 并降低堆叠压力。
三、正极材料
（一）高镍三元：单晶高镍/小尺寸/元素掺杂/表面包覆为改性方向
单晶高镍： 相比多晶高镍三元， 1）与硫化物电解质冷压组合时保持结构完整， 2）高电压下体积应变小，保持界面接触；
小颗粒尺寸单晶： 1）兼具高倍率和高容量， 2）缓解体积应变， 增强固-固界面接触，提高高压循环稳定性；
超高镍元素掺杂：超高镍三元与固态电解质界面更易失效，需引入铝(Al)等实现高熵元素掺杂，提升界面接触和循环稳定性;
表面包覆： 通过正极包覆形成缓冲层，来防止高电压三元正极材料和硫化物固态电解质直接接触， 并限制界面副反应。
高镍三元将是未来较长时间内全固态电池的正极首选，材料改性将是核心能力 ；厦钨新能、容百科技、当升科技等老牌三元正极厂商已推出适配固态电池的改性高镍三元正极材料， 实现小批量出货。
（二）富锂锰基：突破能量密度木桶效应，头部正极公司加速送样
电池能量密度上限取决于正极和负极中容量较低者，富锂锰基放电比容量有望超过250mAh/g，有效延伸木桶短板。
兼具能量密度和成本优势： 富锂锰基的独特结构使其能量密度超过1000Wh/kg，且减少镍钴含量有效实现降本和高安全；
持续攻克短板迈向产业化： 富锂锰基正极材料低首效、寿命短、倍率差、结构脆弱等问题， 正通过ALD表面包覆、电化学退火、单晶化等技术逐步解决，当前迈向产业化节点。
富锂锰基是正极材料圣杯，正处实验室向产业化的0-1节点，预计2030年后规模化应用；头部正极公司前瞻布局，积极送样全固态电池开发， 容百科技、当升科技、厦钨新能开发进度领先。
四、负极材料
（一）硅碳负极：技术收敛、成本下降， CVD路线有望成主流
第三代工艺-CVD硅碳负极兼具性能和成本优势， 有望成为全固态电池未来较长时间的首选负极材料；高性能低成本的多孔碳是CVD硅碳负极规模化应用关键。建议关注送样较快的CVD硅碳负极企业、以及原材料供应商。
CVD硅碳负极： 硅碳负极历经三次迭代，从纳米硅到硅氧+碳包覆到最新的CVD硅碳负极， 首效、循环、生产效率大幅改善。据GGII，头部消费电子和电动工具正加速CVD硅碳负极应用， 2025年头部动力电池厂加速CVD硅碳负极材料验证；GGII预计， 2024-2030年中国锂电硅基复合材料出货量预计从2.1万吨增长至30万吨以上， 6年CAGR超过56%。
多孔碳和硅烷： 生产单吨CVD硅碳负极消耗约0.5吨多孔碳及0.7吨硅烷 ，据GGII ， 2025年初硅烷跌至10万元/吨以下 ，生物质类多孔碳跌至15万元/吨以下 ，生物质基CVD硅碳负极原材料成本相比2024年初已降低40%至20万元/吨 ，推动产品起量。多孔碳方面 ，树脂基多孔碳孔径分布均匀且一致性更好 ，规模化和工艺改善降本后更具优势。
（二）锂金属负极：负极材料终局，锂负极为核有望诞生新机会
锂金属负极具有超高理论比容量(3860mAh/g)和能量密度，结合固态电解质本征安全性， 有望成为固态电池的终极负极。目前，锂金属负极还面临充放电过程体积变化过大、锂枝晶生成、电解质兼容性差等问题 ， 尚需科学和工程界共同解决。
锂金属负极制备： 1）压延法： 赣锋锂业、天铁科技路线，制备铜锂复合带负极材料，如天铁股份与欣界能源签订价值4亿 元的100吨材料采购框架协议； 2）蒸镀法：英联股份路线，开发锂金属/复合集流体一体化材料， 与头部汽车公司技术合作，预期1年内交付(2026年6月)； 3）熔融法： 道氏技术路线， 开发自支撑超薄锂负极带材(合作期限至27年12月)。
固态电解质选择： 1）氧化物电解质—对锂金属具备化学和电化学稳定性： 欣界能源路线，具备显著代际优势，能量密度 450~550Wh/kg ，800-1000次循环， 4C倍率，航空级安全，已经实现了量产交付； 2）硫化物电解质+界面改性：锂金属与硫化物电化学稳定性差，存在界面阻抗高、锂枝晶生长不可控等问题， 因此需进行界面改性，包覆LiIFSI是一种有效策略。
模组设计优化： 针对锂金属负极体积膨胀率过大的问题， 在模组中引入弹簧结构能够缓解膨胀压力，延长电池使用寿命。
五、集流体
（一）镀镍&多孔铜箔：应对腐蚀与膨胀，传统铜箔升级
硫化物固态电池是目前主流，但传统铜集流体与硫化物电解质界面易遇水腐蚀，需在铜箔表面镀镍进行防腐；针对硅碳负极充放电过程体积膨胀率大的问题， 多孔铜箔能够缓解膨胀应力，延长固态电池循环寿命。
双面镀镍铜箔： 镀镍层可抵御硫化物腐蚀， 有效缓解界面分离， 且在高温下的抗氧化能力大大提升；此外，相较于直接使用不锈钢或镍作为金属箔，镀镍铜箔更具成本优势。 诺德股份和嘉元科技推出适配固态电池的耐高温双面镀镍铜箔并送样。
多孔铜箔： 除缓解膨胀外，多孔铜箔还具备轻量化、电阻低、抑制锂枝晶生长等特性。诺德股份、德福科技和三孚新科均有布局，进入小批量送样测试阶段。 多孔铜箔为适配硫化物体系， 仍需在制孔后进行表面镀镍处理。
（二）镍集流体：有效缓解锂枝晶生长，适配硫化物+锂金属负极体系
泡沫镍依托90–98%通孔率及高导电性 ，在镍氢电池负极集流体中稳居主流。 由于镍与硫化物难反应 ，有望成为硫化物固态电池的可选负极；纳米多孔镍弹性柔度高 ，能有效缓解锂枝晶生长 ，使得硫化物+锂金属负极成为可能。
多孔镍集流体使得硫化物电解质与锂金属负极能够适配： 锂金属与硫化物电解质界面稳定性差 ，易发生不可逆化学和电化学反应 ，导致阻抗上升、容量衰减 ，甚至短路 ，核心原因是锂枝晶的不可控生长。相关研究发现，多孔镍集流体可以在电池极高压制造条件下缓解硫化物电解质横向蠕变裂纹 ，并进一步在电化学循环时缓解锂枝晶生长 ，有效延长电池循环寿命。
远航精密是镍基导体材料龙头 ，或受益镍基集流体方案的应用潜力。东方电热是国内唯一量产动力类预镀镍材料的供应商，可开发相应产品用于固态电池集流体。
六、其他材料
（一）单壁碳纳米管：硅碳负极的绝佳搭档，改善电解质界面接触
单壁碳纳米管具备卓越的导电性和柔性网络结构， 可显著提升硅碳负极循环、倍率及首效， 以及改善固态电池界面接触。
对于硅碳负极： 单壁碳管具备强柔性和强导电性，形成的导电网络一方面可以缓解硅碳负极的体积膨胀， 另一方面在膨胀时也能保持维持良好接触，因此能够显著改善循环和倍率性能。 据微纳视界， 经宁德时代、松下等企业验证，在硅基负极中添加0.1wt%单壁碳管即可提升20%容量保持率，同时降低界面阻抗40%。
对于固态电解质： 添加碳纳米管核心逻辑是以最小的性能牺牲(电解质导电性提高)换取关键短板(界面接触差)的改善 ， 目的是填充电极与电解质间的空隙从而降低界面阻抗， 碳纳米管的添加量与产品代际随固态电池性能需求提升。
据GGII ， 2024年中国单壁碳纳米管浆料出货突破10吨级； 据SPIR，单壁碳管大规模生产需解决性能稳定性问题，目前全球实现吨级生产的只有OCSiAl、天奈科技及道氏技术，其他企业多在中试或小试阶段。
（二）UV胶：胶框印刷路线之一，效率和性能驱动UV打印渗透提速
等静压的衍生问题： 硫化物固态电池生产工艺中， 为确保固态电解质膜与电极膜之间紧密贴合， 采用等静压工艺进行压合处理，但压合过程中固态电解质膜与电极膜之间会发生偏移，导致阳极膜和阴极膜边沿处发生弯折接触进而造成短路；
解决方案： 目前解决方案是在极片边缘处增设一个回形胶框，起到支撑和绝缘作用。可行的胶框打印技术路线包括钢网印刷、 UV打印、预制胶框打印、点胶工艺、 3D打印等。路线各有利弊，其中UV打印精度和效率提升空间大，业内关注度高。
激光刻槽+ UV胶： 据GGII ， UV打印工艺首先用激光在极片上制造凹槽， 然后在槽内注入可通过紫外光快速固化的绝缘胶（UV胶）。 设备方面，德龙激光的极片制痕绝缘设备已获得行业头部客户订单； 材料方面，松井股份的材料、工艺设备一体化电芯绝缘UV喷墨打印样板工程已成功交付， 其UV绝缘油墨/UV胶产品拓展至极片绝缘从技术上存在可行性。
（三）骨架膜：工艺迭代中，有望大幅提升电解质膜生产效率
产品： 基于骨架膜的固态电解质膜类似“钢筋混凝土” ，在预先制备好骨架膜(钢筋)中填充固态电解质(水泥) ，然后通过原位聚合等技术制成电解质膜。 目前星源材质、长阳科技、恩捷股份等已布局骨架膜产品 ，和星源材质合作的中科深蓝汇泽已发布融合刚性骨架与柔性导电电解质的聚合物固态电池。
优势： 骨架膜能够缓解锂枝晶生长和硅碳负极膨胀产生的应力从而增强界面接触 ， 同时我们认为若将骨架膜四周制成无孔，或可省略胶框印刷工序加快生产节拍。
工艺难点： 核心是平衡孔隙和强度 ， 骨架膜的孔隙率和孔隙尺寸不宜太小 ，需保证电解质的离子电导率 ， 同时又不宜过大，保证一定的支撑强度。 目前可行的工艺包括干法/湿法拉伸工艺、静电纺丝技术、激光打孔等 ，相关设备也需迭代。
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