固態電池電解質的分類及性能對比

固態電池與現今普遍使用的鋰電池不同的是：固態電池使用固體電極和固體電解質。固態電池的核心是固態電解質，主要分為三種：聚合物、氧化物與硫化物。與傳統鋰電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發的特性。

聚合物、氧化物和硫化物三種主流技術路線各有其特點

聚合物路線：PEO固態聚合物、聚碳酸酯體系、聚丸氧基體系與聚合物鋰單離子導體基體系，其主要提升空間在混合多種材料、更新材料等方式發展。氧化物路線主要包含薄膜型，非薄膜型，主要發展方向是參雜同種異價元素。硫化物主要分為Thio-LiSIN型、LiGPS型與Li-aegyrodite型。

固態電池能量密度大

相比傳統鋰電池250Wh/kg的能量密度，固態電池能量密度目前已經接近400Wh/kg。分子結構決定固態電池在能量密度上具有天然優勢。

固態電池資本開支與傳統鋰電持平，制造成本較高

固態電池制造成本大于鋰電池的制造成本，主要原因是原材料成本高于傳統鋰電池以及固態電池所依賴的固態電解質等成本顯著上升。

固態電池粘結劑變動較大，或將由PVDF轉向NBR等其他粘結劑

風險提示

技術發展不及預期，下游需求不及預期。

1 固態電池與傳統鋰電對比：能量密度更大

固態電池與現今普遍使用的鋰電池不同的是：固態電池使用固體電極和固體電解質。固態電池的核心是固態電解質，主要分為三種：聚合物、氧化物與硫化物。與傳統鋰電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發的特性。

圖1： 固態電池與鋰電池原理分析

資料來源：murata、浙商證券研究所

聚合物、氧化物和硫化物三種主流技術路線各有其特點，聚合物路線：PEO固態聚合物、聚碳酸酯體系、聚丸氧基體系與聚合物鋰單離子導體基體系，其主要提升空間在混合多種材料、更新材料等方式發展。氧化物路線主要包含薄膜型，非薄膜型，主要發展方向是參雜同種異價元素。硫化物主要分為Thio-LiSIN型、LiGPS型與Li-aegyrodite型。

固態電池的另一個重要特點是其能量密度大。我們從電芯設計來看，固態電池由于沒有液體電解質和隔膜的存在，可供儲能空間更大。因此能量密度顯著高于傳統鋰電池。相比傳統鋰電池250Wh/kg的能量密度，固態電池能量密度目前已經接近400Wh/kg。在能量密度上具有天然優勢。

圖2： 固態電池與鋰電池電芯設計對比

同時，細分固態電池種類：固態電池根據其電解質不同還可分為半固態電池和全固態電池。主要區別在于，固態電池的電解質和電極全部由固態物質組成，而半固態電池則由。我們認為，半固態電池主要是固態電池與鋰電池之間的過渡態。

圖3： 固態電池與鋰電池資本開支對比

將固態電池與傳統鋰電制造成本做對比可以看出，固態電池制造成本大于鋰電池的制造成本。主要原因是原材料成本高于傳統鋰電池。固態電池所依賴的固態電解質等成本顯著上升。

圖4： 固態電池與鋰電池制造成本對比

對比鋰電池與固態電池，除固態電解質之外，粘結劑發生較大變化，粘結劑從PVDF替換為NBR。負極材料發生較大變化。

審核編輯：郭婷