氧化物固態電解質行業分析：能量密度提升 2027年復合固態或成產業化拐點

2025-05-03 09:09

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1、氧化物+聚合物復合固態電解質優勢明顯

根據觀研報告網發布的《中國氧化物固態電解質行業現狀深度分析與投資趨勢預測報告（2025-2032）》顯示，固態鋰電池相比液態鋰電池，改進的部分主要是固態電解質替代電解液。根據液態電解質占電芯材料混合物的質量分數分類，電池可細分為液態性能（25％）、半固態（5%-10%）、準固態（0%-5%）和全固態（0%）四大類，其中半固態、準固態和全固態三種統稱為固態電池。固態電池電解質主要選用氧化物、硫化物、聚合物，電解質以薄膜的形式分割正負極，從而替代隔膜。負極從石墨體系升級到了預鋰化的硅基負極或者鋰金屬負極，正極從高鎳升級到超高鎳、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等正極，能量密度可達500Wh/kg以上。

半固態/準固態/全固態對比

種類	定義	變化
半固態	液體電解質質量百分比<10%	減少液態電解質的用量，增加氧化物和聚合物的復合電解質；電解質：氧化物主要以隔膜涂覆和正負極包覆形式添加，聚合物以框架網絡形式填充；負極：從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極、鋰金屬負極；正極：從高鎳升級到了高鎳+高電壓、富鋰錳基等正極；隔膜：仍保留并涂覆固態電解質涂層鋰鹽：從六氟磷酸鋰升級為LiTFSI
準固態/類固態	液體電解質質量百分比<5%
全固態	不含有任何液體電解質	選用氧化物、硫化物、聚合物等作為固態電解質，以薄膜的形式分割正負極，從而替代隔膜的作用負極：從石墨體系升級到預鋰化的硅基負極、鋰金屬負極正極：從高鎳升級到超高鎳、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等正極

資料來源：觀研天下數據中心整理

然而，使用的鋰電池液態電解液存在泄漏、揮發、易燃或爆炸的風險。此外，液體電解液由于低電化學窗口特性導致選擇正極材料受限，同時負極持續生長的固態電解質界面（SEI）會影響電池庫倫效率，且能量密度存在上限，因此發展固態電解質成為當前主流方向。

目前，主流的固態電解質主要包含有機固態電解質、無機固態電解質以及復合電解質。而聚合物電解質根據其結構和組成可分為固態聚合物電解質（SPEs）、凝膠聚合物電解質（GPEs）、復合聚合物電解質（CPEs）、單離子導體聚合物電解質、離子液體聚合物電解質等類型。其中，固態聚合物電解質通常依靠聚合物鏈段運動傳導離子；凝膠聚合物電解質則是通過聚合物網絡包裹液態電解質形成的半固態體系；復合聚合物電解質在聚合物中引入無機填料以提升機械強度和離子導電性；單離子導體聚合物通過化學結構設計實現僅陽離子遷移，提高電化學穩定性。

2、氧化物固態電解質主要制備方法有物理方法和化學方法

在固態電解質的早期制備中，傳統的球磨混合與熱壓成型等工藝因其流程簡單、設備通用而被廣泛采用，但也存在填料團聚和分散不均、能耗高、操作復雜且易造成聚合物流動性損失等諸多問題。隨著新一代高性能復合電解質材料的提出，越來越多企業研究出溶液共混、原位聚合、靜電紡絲、3D打印等多種物理法、化學法與創新設計方法。

目前，聚合物基復合固態電解質（CSEs）主要制備方法有物理方法和化學方法以及新興創新型制備方法。其中，物理方法主要包括溶液共混、粉體混合和熔融共混等技術，操作簡便、設備要求低、易于規?；茝V；化學方法主要包含原位聚合法、溶膠-凝膠法、化學氣相沉積法，能改善界面結合強度，形成連續且穩定的鋰離子遷移通道。

聚合物/氧化物固態電解質物理制備過程與方法

類別	溶液共混	粉體混合（熱壓法）	熔融共混
過程	將聚合物（如PEO）溶解在揮發性有機溶劑（如乙腈、NMP）中，加入鋰鹽（LiTFSI等）和無機填料（如LLZO、LATP、SiO?），高速攪拌12小時以上，獲得均勻溶液；再通過流延、旋涂或刮涂成膜，置于60–80°C烘箱中干燥24小時以上以去除溶劑。	將聚合物粉末與預處理后的無機填料（球磨或干燥除水）和鋰鹽按照質量比混合，使用高速剪切機或球磨機進行干法均勻混合，再經過熱壓（80–120°C，20MPa）或冷壓成型成膜，可后續進行熱處理促進結合。	聚合物（如PEO、PVDF-HFP）和鋰鹽、無機填料在180°C左右熔融下共混，通過攪拌器充分混合（30–60分鐘），熔融均勻后冷卻于惰性氣氛中成膜。適用于熱穩定性高的聚合物體系。
常用無機填料	LLZO,LATP,SiO?
優點	工藝成熟，操作簡便，常溫成膜；膜厚可控，適配多種聚合物/填料體系；成膜均勻性較好，適合批量成型	無需使用溶劑，環保且易于規?；?；混合均勻度高，便于控制組分比例；熱壓/冷壓適配性強，可形成致密膜層	無溶劑過程，綠色環保；聚合物流動性好，有助于填料分散；膜層致密，機械強度高，適用于熱穩定體系（如PVDF）
缺點	有機溶劑殘留影響電化學穩定性；無機填料易團聚，界面接觸差，易形成高阻抗；需長時間干燥、耗能較高	粉體間界面結合力弱，缺乏化學連接；壓制過程對聚合物體系要求高（熱穩定/彈性）；成膜一致性受限，易產生缺陷	高溫操作需惰性氣氛保護，設備要求高；熔融溫度高，聚合物種類受限；柔性與離子傳導性下降，存在鏈段重排或結晶度上升問題

資料來源：觀研天下整理

聚合物/氧化物固態電解質化學制備過程與方法

類別	原位聚合法	溶膠-凝膠法	化學氣相沉積法
過程	先將聚合物單體（如PEGA、PUA）、鋰鹽（如LiTFSI）、無機填料（如LLZO納米粉）與光或熱引發劑（如Irgacure184）混合形成前驅溶液，注入電極片或模具間隙中；隨后在電池組裝后通過UV照射或加熱（60–80°C）進行聚合反應，原位形成三維交聯結構復合電解質，確保電極-電解質緊密貼合。	將金屬有機前驅體（如鈦酸異丙酯Ti(OCH(CH?)?)?）和鋰鹽溶于無水乙醇，滴加少量去離子水和酸性催化劑（如醋酸）使其在攪拌下水解縮合，同時加入聚合物溶液（如PEO、PVDF）共混，形成均一溶膠；該溶液在常溫下老化，再在60–150°C干燥處理得到無機-有機復合固態電解質膜。	將惰性氣體（如Ar）攜帶金屬有機蒸汽在反應腔中與聚合物基體（如PEO、PVDF）或其復合體系接觸，在高溫條件下誘導化學反應，使薄層無機材料在聚合物表面原子級沉積，形成包覆結構；此方法多用于界面調控和超薄改性膜構建。
協同機制	聚合物鏈在無機納米骨架中交聯生長，形成致密連續網絡結構，有效提升離子傳導路徑通暢。	無機骨架通過共價鍵或氫鍵交聯于聚合物網絡，提升熱穩定性、界面完整性與整體機械強度。	在聚合物表面形成均勻薄層保護膜，有效降低界面反應活性，提升界面穩定性與電化學性能。
優點	聚合物鏈原位“生長”于無機骨架內，界面結合強；可形成三維交聯網絡結構，提升離子通道連續性；有利于電極與電解質緊密接觸，循環穩定性好。	可在溫和條件下制備均勻復合網絡；形成共價或氫鍵結構，界面完整性好；有利于控制膜厚、提升熱穩定性與結構致密性。	可在聚合物表面構建原子級無機包覆層，精度高；有效抑制副反應、改善電化學穩定性；特別適合薄膜改性與界面保護。
缺點	工藝復雜，對光/熱引發劑、固化條件敏感；聚合反應需在裝配中進行，易受環境干擾；成膜過程不可逆，不易返工。	溶液體系敏感，水解與縮合反應速率難控；膜體干燥過程可能產生孔洞、裂紋等缺陷；剩余前驅體易影響電化學性能。	工藝溫度高，對聚合物體系要求高；設備復雜、成本高；常用于表面修飾，難以用于整體膜的制備。

資料來源：觀研天下整理

3、氧化物固態電解質離子電導率和能量密度提升，2027年復合固態有望迎產業化拐點

在企業研發進度方面，當前，我國氧化物固態電解質離子電導率和能量密度提升。例如，2025年3月，鵬輝能源第一代氧化物全固態電池產品完成開發，能量密度目標達300Wh/kg以上，預計2026年實現批量生產；2025年4月10日，南都電源發布離子電導率高達10-3S/cm的氧化物儲能固態電池。

氧化物固態電解質企業進展

企業	路線	最新進展
贛鋒鋰業	氧化物	氧化物固體電解質（LLZO及LATP）室溫離子電導率分別可達1.7mS/cm和1.4mS/cm。聚合物基固態電解質膜則實現了5V耐高壓和低于30微米厚度。
貝特瑞	氧化物	2024年已經開始噸級出貨，產品室溫離子總電導率達到5×10?4mS/cm以上。
鵬輝能源	氧化物	2025年3月17日，第一代全固態電池產品完成開發，采用氧化物技術路線，通過優化電解質層設計，提出三明治結構方案改善界面接觸問題，能量密度目標今年提升至300Wh/kg以上，預計2026年正式建立產線并批量生產。
金龍羽	氧化物	2025年4月公司公告擬在惠州投資建設固態電池關鍵材料量產線項目，建設周期預計12個月，不超過三年。
南都電源	氧化物	2025年4月10日發布783Ah超大容量儲能固態電池，該電解質電導率高達10-3S/cm。
上海洗霸	氧化物	鋰離子電池氧化物固態電解質（LLZTO）粉體已建成產能20噸/年（上海松江）。
中汽創智	氧化物	已具備電解質的公斤級制備能力，室溫離子電導率達到0.7-1.0mS/cm。

資料來源：觀研天下整理

此外，氧化物+聚合物復合固態發展正在提速。目前，采用氧化物+聚合物進行復合全固態研發廠商有上汽清陶、冠盛股份、孚能科技、中創新航、輝能科技和太藍新能源。

氧化物+聚合物復合固態電解質企業進展

企業名稱	技術路線	量產能量密度	產業化進展
上汽清陶	氧化物+聚合物	500Wh/kg	上汽清陶在固態電池研發中采用以氧化物為主、添加聚合物形成的復合電解質（IPC），全固態預計2026年實現量產，能量密度超400Wh/kg，2027年將提升至500Wh/kg。
孚能科技	氧化物+聚合物	400-500Wh/kg	公司采用聚合物/氧化物復合路線，全固態電池有望在2027年實現小批量量產裝車。
中創新航	氧化物+聚合物	＞400Wh/kg	半固態電池預計2025年量產，全固態電池預計2027年小批量裝車驗證。
衛藍新能源	氧化物+聚合物	360Wh/kg	2026年，衛藍新能源已實現半固態電池的量產，并通過針刺測試驗證其安全性。公司在北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博設有四大基地，規劃產能超過100GWh，預計2027年實現全固態電池量產。
輝能科技	氧化物+聚合物	480Wh/kg	2024年固態能量密度提升至350-390Wh/kg，2025年后逐步正負極采用富鋰錳基、鋰金屬/無負極替代，實現最高480Wh/kg能量密度。
蜂巢能源	氧化物+聚合物	/	目前已開發了第一二代果凍電池，二代果凍電池得到國際某知名OEM廠商高度好評，2024年7月，公司發布氧化物+聚合物復合固態電解質專利。
冠盛股份	氧化物+聚合物	450Wh/kg	2026年，冠盛東馳將繼續推進固態電池和半固態電池的研發。溫州廠房預計2026年年中達產，年底部分投產。公司積極布局海外市場，已與歐盟主要客戶開展前期送樣和測試工作。
太藍新能源	氧化物+聚合物	720Wh/kg	太藍新能源研究出世界首塊車規級120Ah氧化物+聚合物復合固態電池，能量密度達720Wh/kg，預計2025年完成原型驗證和體系開發、2026年通過小批量生產持續驗證、2027年實現批量生產和新能源汽車示范應用。
國軒高科	氧化物+聚合物	360Wh/kg	氧化物+聚合物半固態能量密度達360Wh/kg，配套車型實現續航里程超1000km。