2020中國固態電池產業商業化分析企業市場布局現狀行業研究報告（34頁）.docx

1、2020 年深度行業分析研究報告目錄1、 技術革新無休止，攻堅固態電池是關鍵41.1、 固態電池有望成為下一代高性能鋰離子電池41.2、 電解質和界面雙管齊下，構建高性能固態電池92、 政府扶持、企業角逐，固態電池商業化提速142.1、 政府引導，推動固態電池領域快速發展142.2、 企業積極布局，固態電池領域陷入“混戰”163、 技術和成本雙制約，全固態電池量產仍需十年213.1、 三星率先實現技術突破，全固態電池量產仍有難點213.2、 固態電池的工藝路線尚不成熟，產業化仍需時間233.3、 固態電池的成本拆分以及未來的降本路徑2420世紀90年代液態鋰離子電池商業化1、技術革新無休止，攻

2、堅固態電池是關鍵1.1、固態電池有望成為下一代高性能鋰離子電池鋰離子在正負電極間可逆嵌入是鋰離子電池的電化學基礎，其發展實際上是 基于上世紀 70 年后一系列的創新理念和關鍵發現。對于固態電解質鋰離子電池的理論研究可以追溯到 1972 年在 Belgirate（意 大利）召開的北約“固體中的快速離子輸運”會議上，Steele 討論了合適的 固態電解質的基本標準，并指出了過渡金屬二硫化物作為電池正極材料的潛 力。同年，Armand 將 Li|TiS2 應用于以固態-氧化鋁為電解質的三元石墨正 極中的 Na+擴散，這是關于固態電池的第一份報道。在科研過程中，實際上對于正負材料、電解質的材料選擇都是

3、在探索中不斷 推進的。1978 年，“搖椅電池”模型清楚地闡述了鋰離子電池基本化學原 理，為后續研究打下堅實的基礎。1978 年，Armand 提出開創性的固態聚合物固態電池的概念；同時他的研究重心轉移至對石墨作為嵌入負極適用性的研究；在 1979-1980 年， Goodenough 等發現了層狀氧化物-鈷酸鋰（LiCoO2），GoOrdulet 等發現 另一種錳酸鋰（LiMn2O4）正極材料。1983 年，Yoshino 等提出了以軟碳為 負極、碳酸鹽溶液為電解液、LiCoO2 為正極的電池，這是當今鋰離子電池的 基本組成部分。20世紀70年代固溶電極和”搖椅電池”概念誕生20世紀80年代

4、選擇合適的電極和電解液圖 1：鋰電池簡要發展歷程Whittingham提出并開始研究鋰離子電池Whittingham采用硫化鈦作正極、金屬鋰作負極，制成首個鋰電池 Armand提出“搖椅電池”概念Goodenough發現鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料貝爾實驗室制成首個可用的鋰離子石墨電極 Manthiram和Goodenough發現采用聚合陰離子的負極能產生更高電壓 Thackeray和Goodenough發現錳尖晶石是優良的正極材料Sony公司發明商業化液態鋰離子電池Tarascon和Guyomard組裝了第一個石墨|LiMn2O4”搖椅電池”，證明LiMn2O4作為有前景低成本鋰離子電池

5、正極的可行性Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽如磷酸鐵鋰比傳統的正極材料更安全、耐高溫、耐充電Guyomard和Taeascon提出了一種基于LiPF6的EC/DMC電解質，是今天電池 制造的標準電解液配方高比容量（vs.LiCoO2）、高電壓（ vs.LiFePO4 ）的NMC成為最普遍的正極Armand提出固態聚合物電解質基固態電池概念Armand提出用于固態電池的新型酰亞胺基鹽、鋰遷移、鋰負極保護方法 固態電池技術不斷改進，法國Bollore集團首次使用裝載固態電池的電動汽車20世紀90年代以來改進液態鋰離子電池 固態電池興起資料來源：From solid-sol

6、ution electrodes and the rocking-chair concept to todaysbatteries, Heng Zhang1991 年索尼公司推出商業化液態鋰離子電池，隨后液態鋰離子電池進入快 速發展階段。由于對更高能量密度和更高安全性電池的追求，固態電池重新 引起了人們的關注。20 世紀 90 年代，Armand 先后提出 Li+遷移原理、鋰負 極保護等理論，固態電池不斷得到改進，2011 年 Bollore 集團首次使用裝載 固態電池的電動汽車，證明了固態電池應用的可行性。動力電池市場是鋰電的重要應用領域，對長續航動力電池的追求不斷推動鋰 電市場發展。在全球

7、范圍內，汽車電動化的趨勢已不可避免，而新能源車近 幾年在我國快速發展，也將逐步成為我國未來重要的支柱產業，為鋰電池的 發展提供了重要的基礎。此外，對長續航、高安全性動力電池的追求將推動 研發的持續投入和技術的不斷革新。圖 2：中國鋰電池三大終端應用出貨量140120100806040200201120122013201420152016201720182019資料來源：GGII，單位：GWh動力電池消費電池儲能電池依靠現有動力電池體系，2025 年后電池能量密度難以達到國家要求。目前， 我國動力電池采用的正極材料已由磷酸鐵鋰轉向三元體系，逐漸向高鎳三元 發展，負極材料當前產業化仍集中于石墨、硅

8、基等材料領域。據一些電池供 應商推測，未來五年鋰離子動力電池的單體能量密度有望提高至 300Wh/kg 以上，但依靠已有的三元體系難以實現電池單體能量密度高于 350Wh/kg 的 目標。圖 3：國內乘用車動力電池系統能量密度圖 4：動力電池單體能量密度發展要求乘用車電池能量密度變化2019年國內主要車型電池能量密度600傳統鋰電難以實現150.7100.1+51%幾何A1825002017年第1批次 2019年第7批次 動力電池能量密度小鵬汽車G3 廣汽Aion LX 廣汽Aion S 蔚來ES6 廣汽豐田iA5 比亞迪 唐161能量密度170170170180180400300200100

9、02019202020252030國內量產水平中國制造2025汽車產業中長期發展規劃資料來源：工信部，單位：Wh/kg資料來源：工信部，單位：Wh/kg固態電池或將被上升至國家戰略層面，核心技術研發進程將加速。2019 年 12 月，工信部發布新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）（征求意見 稿），在“實施電池技術突破行動”中，加快固態動力電池技術研發及產業 化被列為“新能源汽車核心技術攻關工程”。鋰電池理論能量密度主要取決于正負極材料克容量和工作電壓（電勢差）。（1）正負極之間電勢差越大，工作電壓越高，電池能量密度越高。目前基 于液態鋰離子電池的材料和使用安全性的需要，實際使用的正

10、負極之間的電 勢差不能超過 4.2V。（2）電極材料克容量越大，電池能量密度越高。正極材料克容量提升有限， 傳統的石墨負極材料也遠遠無法滿足新一代高能量密度電池的設計需求，硅 材料雖然比容量高，但是嵌鋰過程中體積膨脹大，導致循環壽命較差；因此 負極材料改進的空間較大，金屬鋰負極克容量約為石墨的 10 倍，理論能量 密度可大幅提升。（3）提升能量密度時，同時要考慮安全性。磷酸鐵鋰電池安全性好、成本 低，但能量密度不高，耐低溫性能差，目前比亞迪采用刀片電池改進；三元 電池能量密度高，耐低溫，但存在安全性差，成本高的缺點。由于對能量和 續航的更高要求，在小型乘用車領域，目前三元電池已占據過半市場份額

11、， 但三元電池帶來的安全隱患不容忽視。圖 5：電極材料的克容量與電化學勢鈷酸鋰LCO 錳酸鋰LMO 三元鎳鈷錳NCM 三元鎳鈷鋁NCA磷酸鐵鋰LFP石墨Li電化學勢（V vs. Li+/Li）01000200030004000理論克容量 （mAh/g）資料來源：Reducing the interfacial resistance in all-solid-state lithium batteries based onoxide ceramic electrolytes, Zhouyang Jiang液態鋰離子電池存在安全隱患，矛頭指向液態電解質。據不完全統計，截至2019 年 10 月，我

12、國一共發生了 79 起電動汽車的安全事故，涉及車輛達到了 96 輛。引發電動汽車安全事故的主要原因是熱失控導致電池爆炸或自燃。 電池自燃的原因是在過充電、低溫或高溫環境下動力電池發生短路，短時間 內電池釋放大量熱量，點燃電池內部的液態電解質，最終導致電池起火。圖 6：電池熱失控原因資料來源：車用鋰離子動力電池熱失控誘發與擴展機理，馮旭寧與液態鋰離子電池不同，固態電池中的固態電解質替代了液態鋰離子電池的 液態電解質、隔膜。固態電池潛力巨大，有希望獲得安全性更高、單體能量 密度更高（350 Wh/kg）和壽命更長（5000 次）的動力電池。圖 7：液態鋰離子電池與固態電池性能對比銅集流器多孔正極材

13、料 液態電解質 多孔負極材料鋁集流器負極固態電解質正極/固態電解質復合材料鋁集流器液態鋰離子電池固態電池電池結構正極、負極、電解液、隔膜、 集流器等正極、負極、電解質、集流器等電解質LiPF6， PVDF-HFP，EC-DMC，等無機電解質：LiPON， Thio-LISICON ，LATP，等聚合物電解質：PEO，等工業化、自動化程度較高；電極與電解液的界面接觸好； 優點充放電循環過程重電極膨脹相對可控；單位面積的導電率較高；能量密度高；電化學窗口可達5V以上，可匹配高電 壓材料；只傳輸鋰離子，不傳導電子；熱穩定性好；缺點有機電解液易揮發易燃燒，電池體系的熱穩定性差；依賴形成的SEI膜保護電

14、池；鋰離子與電子可能同時傳導；持續的界面副反應；界面電阻高，與空氣穩定性差；單位面積離子電導率較低，常溫下比功率密度較差；成本高；循環過程中物理接觸變差；資料來源：全固態鋰電池技術的研究現狀與展望，許曉雄（1）安全性高，降低電池自燃、爆炸風險。固態電池將液態電解質替換為 固態電解質，大大降低了電池熱失控的風險。半固態、準固態電池仍存在一 定的可燃風險，但安全性優于液態鋰電池。（2）能量密度高，有望解決新能源汽車里程焦慮問題。固態電池電化學窗 口可達 5V 以上，高于液態鋰離子電池（4.2V），允許匹配高能正極，提升理 論能量密度。固態電池無需電解液和隔膜，縮減電池包重量和體積，提高續 航能力。

15、電池負極可以采用金屬鋰，正極材料選擇面更寬。（3）固態電池可簡化封裝、冷卻系統，電芯內部為串聯結構，在有限空間 內進一步縮減電池重量，體積能量密度較液態鋰離子電池（石墨負極）可提 升 70%以上。液態鋰離子電池以并聯結構相接，封裝復雜且體積龐大；固態 電池無漏液風險，可簡化冷卻系統，電池以多電芯串聯結構相接，優化電池 封裝，電池的體積能量密度大幅提升。圖 8：液態鋰離子電池與固態電池制備工藝對比傳統鋰離子電池固態電池單體電芯并聯疊加集流體需焊接接頭串聯疊加致密堆積電池模組串聯連接冷卻系統封裝后不需冷卻電池PACK資料來源：All-solid-state lithium-ion and lith

16、ium metal batteries paving the way tolarge-scale production, Joscha Schnell固態電池的技術發展采用逐步顛覆策略，液態電解質含量逐步下降，全固態 電池是最終形態。依據電解質分類，鋰電池可分為液態、半固態、準固態和 全固態四大類，其中半固態、準固態和全固態三種統稱為固態電池。固態電 池的迭代過程中，液態電解質含量將從 20wt%降至 0wt%，電池負極逐步替 換成金屬鋰片，電池能量密度有望提升至 500Wh/kg，電池工作溫度范圍擴 大三倍以上。預計在 2025 年前后，半固態電池可以實現量產，2030 年前后 實現全固態電

17、池的商業化應用。圖 9：固態電池發展策略半固態準固態25wt%10wt%5wt% 1wt% 0wt% 電池中液體含量液態凝膠全固態0wt% 5wt%30wt%50wt%80-100% 負極金屬鋰含量石墨負極預鋰化負極富鋰負極金屬鋰負極250Wh/Kg55300Wh/Kg350Wh/Kg400Wh/Kg 500Wh/Kg 能量密度80 150 工作溫度資料來源：全固態鋰電池技術的研究現狀與展望，許曉雄1.2、電解質和界面雙管齊下，構建高性能固態電池（1）構建高性能固態電解質，固態電解質和液態電解質的核心要求一致：1）電導率高，一般商業化電解質電導率范圍在 310-3210-2S/cm；2）化學穩

18、定性好，不與電池內部材料發生反應；3）電化學窗口寬，在穩定的前提下電化學窗口越寬越好，以適配高能電極；4）高鋰離子遷移數，離子遷移數達到 1 是最理想的狀態。氧化物固態電解質各方面性能較為均衡，其他類型固態電解質普遍存在性能 短板，尚不能達到大規模應用的要求。固態電解質是固態電池的核心部件， 在很大程度上決定了固態電池的各項性能參數，如功率密度、循環穩定性、 安全性能、高低溫性能以及使用壽命。固態電池距離高性能鋰離子電池系統 仍有差距，聚合物、氧化物、硫化物三類固態電解質的性能參數各有優劣。圖 10：不同固態電解質性能雷達圖氧化物固態電解質硫化物固態電解質氫化物固態電解質鋰離子遷移數還原穩定性

19、鋰離子遷移數還原穩定性鋰離子遷移數還原穩定性電子 電導率離子 電導率制備工藝加工成本氧化 穩定性化學 穩定性熱穩定性 機械性能電子 電導率離子 電導率制備工藝加工成本氧化 穩定性化學 穩定性熱穩定性 機械性能電子 電導率離子 電導率制備工藝加工成本氧化 穩定性化學 穩定性熱穩定性 機械性能鹵化物固態電解質薄膜固態電解質聚合物固態電解質鋰離子 遷移數還原 穩定性鋰離子 遷移數還原 穩定性鋰離子 遷移數還原 穩定性電子 電導率離子 電導率制備工藝加工成本氧化 穩定性化學 穩定性熱穩定性 機械性能電子 電導率離子 電導率制備工藝加工成本氧化 穩定性化學 穩定性熱穩定性 機械性能電子 電導率離子 電導

20、率制備工藝加工成本氧化 穩定性化學 穩定性熱穩定性 機械性能資料來源：Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes, ArumugamManthiram聚合物固態電解質率先實現應用，但存在高成本和低電導率兩個致命問題。 目前主流的聚合物固態電解質是聚環氧乙烷（PEO）電解質及其衍生材料。 2011 年法國 Bollore 公司推出固態電池為動力系統的電動車，聚合物固態電 池率先實現商業化。聚合物電解質在室溫下導電率低，能量上限不高，升溫 后離子電導率大幅提高但既消耗能量又增加成本，增大了商業化的難度。氧化物固態電

21、解質綜合性能好，LiPON 薄膜型全固態電池已小批量生產，非 薄膜型已嘗試打開消費電子市場。LLZO 型富鋰電解質室溫離子導電率為 10-4 S/cm、電化學窗口寬、鋰負極兼容性好，被認為是最有吸引力的固態電 解質材料之一，制約其發展的重要因素是電解質和電極之間界面阻抗較大， 界面反應造成電池容量衰減。硫化物固態電解質電導率最高，研究難度最高，開發潛力最大，如何保持高 穩定性是一大難題。LGPS 電解質的離子電導率高達 1.2x10-2 S/cm，可與液 態電解質相媲美。雖然硫化物電解質與鋰電極的界面穩定性較差，但由于離 子電導率極高、電化學穩定窗口較寬（5V 以上），受到了眾多企業的青睞，

22、尤其是日韓企業投入了大量資金進行研究。表 1：三大固態電解質體系及特點固態電解質類型主要研究體系離子電導率優點缺點研究方向聚合物固態電解質PEO 固態聚合物體系室溫：-7-510 -10 S/cm；65-78：-410 S/cm靈活性好 易大規模制備薄膜 剪切模量低 不與鋰金屬反應離子電導率低 氧化電壓低（4V）將 PEO 與其他材料共 混共聚或交聯，形成 有機-無機雜化體系， 提升性能聚碳酸酯體系聚烷氧基體系聚合物鋰單離子導體基體系氧合物固態電解質非薄膜：鈣鈦礦型；石榴石型NASICON 型；LISICON 型；-6-310 -10 S/cm化學、電化學穩定性高 機械性能好 電化學氧化電位高

23、界面接觸差提升電導率：替換元 素或摻雜同種異價元 素薄膜：LiPON 型硫化物固態電解質Thio-LiSICON 型-7-210 -10 S/cm電導率高 機械性能好 晶界阻抗低易氧化 水汽敏感提高電解質穩定性， 降低生產成本，元素 摻雜發揮各元素協同 作用LGPS 型Li-aegyrodite 型資料來源：Recent progress of the solid-state electrolytes for high-energy metal-based batteries, Lei Fan我們認為，目前氧化物體系進展最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體 系仍處于實驗室研究階段，硫化物和聚

24、合物體系都已取得長足進展。1）近年多家中國企業建立氧化物固態電池生產線。2018 年 11 月蘇州清陶 固態鋰電池生產線在江蘇昆山建成投產，單體能量密度達 400Wh/kg 以上， 擬于 2020 年進入動力電池應用領域。江蘇衛藍新能源電池有限公司也計劃 于近期嘗試進一步探索。2019 年 4 月輝能科技宣布與南都電源合作，計劃 建立國內首條 1GWh 規模的固態電池生產線，2019 年底，輝能科技宣布將 于 2020 年建成固體電池生產線，2020 年 4 月輝能科技完成 D 輪融資，本 輪融資將用于加速固態電池商業化落地和工廠建設。2）2020 年日本豐田計劃推出搭載硫化物固態電池的新能源

25、汽車，并于 2022年實現量產。十幾年前豐田已開展固態電池研發工作，不僅獲得了固態電解質材料、固態電池的制造技術等方面的專利，還研發了一整套的正極材料和 硫化物固態電解質材料回收的技術路線和回收工序。3）美國 Sakti3 宣布研發出超高能量密度聚合物固態電池。2019 年 12 月， Sakti3 號稱開發出了能量密度超 1000 Wh/kg 的固態電池，但該電池至今還 未在實驗室之外進行過測試，絕大多數技術細節并未公開。圖 11：不同企業選擇的電解質技術路線 聚合物固態電解質路線硫化物固態電解質路線氧化物固態電解質路線資料來源：寧德時代、輝能科技、LG 等公司官網，研究所（2）提高界面相容

26、性和穩定性構建良好的界面接觸是提高固態電池電化學性能的有效策略。固相界面間無 潤濕性，難以充分接觸，形成更高的接觸電阻，在循環過程中發生元素互擴 散及形成空間電荷層等現象，影響電池性能。晶態電解質中存在大量晶界， 高晶界電阻不利于鋰離子在正負極間的傳輸。圖 12：固態電池界面問題反應與電阻界面:復合正極內部界面穩定高速離子、電子通道能量密度界面:倍率性能電解質內部界面離子電導率循環壽命鋰枝晶鋰金屬/合金負極高效穩定溫度特性資料來源：固態鋰電池界面問題的研究進展，畢志杰固態電解質晶界晶界電阻決定材料的總離子電導率。提高致密度、降低晶界數量是降低電解 質內阻、提高電導率的有效途徑。復合型無機固態電

27、解質的絕緣部分可以通過影響空間電荷區的載流子濃度進而影響材料的電導率。非晶型無極固態電 解質結構中無晶界存在，但制備工藝會影響離子電導率。表 2：無機固態電解質分類、制備及改進措施電解質類型分類典型代表提高電導率的方法制備方法晶型鈣鈦礦型；NASICON 型；Thio-LISICON 型；添加燒結助劑 改變燒結氣氛熱壓法溶膠-凝膠法 熔融淬冷法無機固態電解質復合型AL2O3-LiI；摻雜-非晶型LiPON 型；晶化熱處理熔融冷卻法機械球磨法資料來源：全固態鋰電池界面的研究進展，張強電極/固態電解質界面1） 電極/無機固態電解質界面有效抑制固態電解質中空間電荷層的出現、元素互擴散及電極在充放電過

28、程 中的體積變化是降低界面電阻、提高固態鋰電池高倍率放電性能的核心。常 見的界面問題包括空間電荷層、界面反應和界面接觸，正極/無機固態電解質 界面對電池容量和高倍率性能有重大影響，界面穩定性是影響固態鋰電池電 化學性能的關鍵因素之一。表 3：正極/無機固態電解質界面問題及解決方法界面類型常用正極材料界面存在的問題及解決方法空間電荷層電解質改性、正極包覆正極/硫化物固態電解質LiCoO2;界面反應電解質改性、正極包覆LiFePO4;體積效應球磨法、制備復合電極NCM 系列；空間電荷層效應不明顯正極/氧化物固態電解質NCA 系列；界面反應電解質改性、正極包覆體積效應球磨法、制備復合電極資料來源：基

29、于硫化物固體電解質全固態鋰電池界面特性研究進展，吳敬華有效阻止金屬鋰與電解質間發生化學反應是解決固態電池負極穩定性差的 關鍵。金屬鋰具有低的氧化還原電位（-3.04V，vs.標準氫電極）和極高的理 論比容量（3860mAh/g），是下一代高能鋰電池負極材料的最佳選擇，但金 屬鋰過于活潑，易與電解質發生化學反應后造成電池失效。界面接觸差、鋰枝晶也是困擾鋰負極應用的難題。固態電解質只能在一定程 度上抑制鋰枝晶的生長并防止其穿透造成電池短路，對界面進行改性或制備 一層固態電解質界面膜（SEI）能有效削弱鋰枝晶的影響。引入緩沖層填補 界面間的空隙，可以改善界面接觸，同時避免界面反應的發生。表 4：負極

30、/無機固態電解質界面問題及解決方法界面類型常用負極材料界面存在的問題及解決方法負極/硫化物固態電解質Li;Li-In 合金；Li-Sn 合金；鋰枝晶生長人造 SEI 膜、減少界面缺陷界面反應電解質改性、引入緩沖層 接觸不良表面改性、引入緩沖層負極/氧化物固態電解質資料來源：基于硫化物固體電解質全固態鋰電池界面特性研究進展，吳敬華圖 13：固態電解質界面膜（SEI）保護作用示意圖圖 14：緩沖層改善界面接觸示意圖首圈循環多圈循環沉積首圈循環多圈循環沉積集流器SEI保護層沉積的鋰負極空隙電解質緩沖層負極電解質資料來源：Thin film as a stable interfacial layer

31、forhigh-performance lithium-metal battery anodes, B Zhu資料來源：Negating interfacial impedance in garnet-basedsolid-state Li metal batteries, X G Han2）電極/有機固態電解質界面提高有機固態電解質化學穩定性是改善固態電池循環性能的可行方法。傳統 有機固態電解質材料（如 PEO、PPC 等）高壓條件下在界面易氧化分解， 使電導率降低、界面阻抗增大，通過電解質改性能改善這一問題。表 5：電極/有機固態電解質界面問題及解決方法界面類型常用電極材料界面存在的問題及

32、解決方法正極/聚合物固態電解質正極：LiCoO2;LiFePO4;負極：Li;界面衍化電解質改性 電解質機械性能差紫外固化法負極/聚合物固態電解質資料來源：固態電池研究進展，李楊2、政府扶持、企業角逐，固態電池商業化提速2.1、政府引導，推動固態電池領域快速發展各國政府近年來陸續出臺政策措施，扶持新能源汽車行業發展。電動車的發 展主要受政策和補貼驅動，各國出臺的電動車鼓勵措施涵蓋了生產、購置、 使用、基礎設施、產業化支持等多個環節。表 6：主要國家推廣新能源汽車措施國家主要政策措施稅收減免激勵措施美國2019 年 12 月，國會頒布2019 年可再 生能源增加和能效法案草案購置電動汽車時聯邦稅

33、收抵免 7500 美元-日本2021 年起實施新燃油效率標準 根據購買和安裝成本提供充電基礎設施 補貼2019 年 10 月 1 日起，廢止汽車購置稅引入環保性能優惠稅，2019 年 10 月 1 日-2020年 9 月 30 日期間實施臨時減免政策 下調汽車稅稅率 依據重量征收重量稅BEV 按照里程補貼，最高補貼40 萬日元PHEV 定額補貼 20 萬日元 FCEV 按車價和同類基礎車價的 三分之二差額補貼，最高補貼 225 萬日元德國2009 發布國家電動汽車發展規劃2011 年發布電動汽車政府方案2012 年發布國家電動汽車平臺計劃第 三次評估報告2010 年成立德國國家電動汽車平臺（N

34、PE）首次注冊于 2009 年 7 月 1 日至 2011 年 5 月 17日的純電動汽車免征 5 年機動車稅2011 年 5 月 18 日至 2020 年 12 月 31 日期間注冊的純電動汽車免征 10 年機動車稅2021 年起，依據重量分段對純電動汽車征稅 (11.2512.78 歐/200kg)，為繼續鼓勵節能減排， 減免 50%稅額BEV4 萬歐，補貼 6000 歐 4BEV6 萬歐，補貼 5000 歐 BEV6 萬歐，不補貼PHEV 補貼 4500 歐2018 年，頒布自動化和電動汽車法案，政府補助（通過經銷商）：該法案要求英格蘭、威爾士和蘇格蘭加BEV 單車補貼金額，最高 300

35、0英國油站安裝電動汽車充電樁BEV 和排放低于 50g CO2/km 的車輛免購置稅英鎊2020 年宣布電動車購買補貼延長至價格超 50000 英鎊的電動汽車2023 年不享受補貼2018 年出臺提升新能源汽車充電保障BEV 續航里程 250-400 公里，補能力行動計劃貼 1.8 萬元；續航里程400 公中國2019 年更新能源補貼政策，補貼退坡，EV 和 PHEV 免征 10%的車輛購置稅里，補貼 2.5 萬元于 2020 年 12 月 31 日結束補貼PHEV 續航里程50 公里，補貼2020 年 3 月，宣布補貼政策延長兩年1 萬元資料來源：各國政府網站，研究所整理為實現節能減排目標，

36、國家乘用車碳排放政策不斷收緊，促使車企電動化轉 型。歐盟提出最嚴苛要求，2025 年后歐盟新登記汽車碳排放量比 2021 年減 少 15%，2030 年要求比 2021 年減少 37.5%。嚴苛的碳排放標準驅動車企 進一步轉型，電動車升級勢在必行。圖 14：乘用車碳排放法規170160150140130120110100908070探討階段2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025歐盟日本中國美國資料來源：ICCT，研究所，單位：g CO2/km多個國家明確固態電池發展目標和產業技術規劃，現階段發展之路明晰， 2020-2025

37、 年著力提升電池能量密度并向固態電池轉變，2030 年研發出可 商業化使用的全固態電池。美國能源部的部署著重于電池正負極材料的革 新、電芯優化和降低成本或者解脫電池對重要材料如鈷的依賴，以及回收利 用動力電池材料；德國政府的策略是加大資金扶持；日本為應對多元化的市 場需求、保持在世界市場上的競爭力、降低技術發展的不確定性，汽車技術 沒有集中在某一領域；中國著力于固態電解質的研發，2020 年或將固態電 池研發上升至國家戰略層面，加快固態電池發展。表 7：主要國家固態電池研究目標國家性能目標未來發展目標美國正極材料降鈷或去鈷，著力降低成本2016 年，發布 Battery500 計劃，計劃用 5

38、 年時間、投資 5 百萬美元，打造能量密度 500Wh/kg，循環命 1000 次的電芯，到 2022 年 9 月，電池包成本降至 150/kWh，比 2018 年成本降低約 25%從三元體系轉向低鈷、無鈷的正極材料 和鋰金屬負極體系發展日本NEDO 研究機構技術路線圖指出，2025 年之前，日本動力電池體系為鋰電池體系 此后進入全固態電池階段，鋰硫電池也會成為主流，從三元體系向全固態電池、鋰硫電池發 展，同時緊抓氫燃料電池2020 年電池包（非電芯）能量密度 250wh/kg，成本降到 20000 日元/kWh 以下， 循環次數 1000-1500 次2030 年電池包密度達到 500wh/

39、kg，成本降到 10000 日元/kWh 以下，循環次數1000-1500 次德國2019 年教研部宣布，將在未來四年為“電池研究工廠”項目追加 5 億歐元投資， 實現電池“德國制造”（Made in Germany）全固態電池為主，支持鋰離子技術和新 概念電池2030 年電芯能量密度 400wh/kg，循環次數 2000 次，成本 75 歐元/kWh中國2025 年動力電池能量密度 400Wh/kg，材料體系應該是富鋰錳基正極+高比能硅 碳負極著眼于固態電解質，關注正負極材料改 性2030 年能量密度目標是 500Wh/kg，材料體系方面，正負極仍是富鋰錳基正極+高比能硅碳負極，液態電解質將

40、演變為固態電解質資料來源：各國政府網站，研究所整理2.2、企業積極布局，固態電池領域陷入“混戰”中國提前布局，部分企業已進入固態鋰離子電池（半固態電池）中試階段， 2025 年前可能實現固態電池量產。中國早在十年前已著手布局固態電池產 業，多家電池廠商固態電池技術領先，越來越多的企業參與固態電池研究。表 8：國內企業布局企業布局進展2016 年，寧德時代正式宣布在硫化物固態電池上的研發路徑。寧德時代目前容量為 325 mAh 的聚合物鋰金屬固態電池能量密度達 300Wh/kg，可實現 300 周循環以容量保持率 82%。全固態電池還在開發中，預計 2030 年后實現商品化。2017 年，著手研

41、發固態電池及固態電解質。2018 年 2 月，根據與國際一線整車品牌合作的產品要求，公司正在美國和日本分別開發下一代動力電池生產技術工藝國軒高科與生產設備，相關產品將使用半固態電池技術。對于包括固態電解質在內的上游關鍵原材料的研發與產業化進度公司方面也將密切關注。2018 年 3 月，宣布半固態電池技術目前已處于實驗室向中試轉換階段。2019 年，推出半固態電池的試生產線。蜂巢動力2019 年 2 月，長城汽車旗下子公司蜂巢動力宣稱開發出四元正極材料，并基于該材料發布了全球首款四元材料電芯通過 NCM 體系（鎳鈷錳）的基礎上摻雜 Mx，兼顧能量密度與安全，并在此基礎上正在秘密研發全新固態鋰電池

42、，能 量密度將超過 300WH/kg。2013 年，實現了固態鋰電池的商業化量產，早期應用于消費電子領域，近年來應用于新能源汽車領域。2014 年，與手機廠商 HTC 合作生產了一款采用了固態電池電源，給手機充電的手機保護皮套。2017 年，建成了 40MWh 的中試線，并實現自動化的卷式生產。2019 年，發布 Multi Axis BiPolar+（MAB）多軸雙極封裝技術的車用固態電池包。在相同的裝車容量下，電池包體積只比傳統電池包減小 50%，重量減少 30%，在模組層面，重量成組效率高達 87%，電池包重量成組效率高達 80%。2019 年，與蔚來合作，為其定制生產“MAB”固態電池

43、包。與愛馳、天際新能源汽車主機廠簽署戰略合作協議，并在 2020輝能科技年 D 輪融資后與一汽集團加強戰略合作。產業化規劃：2020 年完成 1GWh 固態電池產線的試產，2021 年固態鋰離子電池（非全固態電池）達到 1GWH 的產能，2023 年全固態電池試產，2024 年全固態電池量產。電池能量密度：車載固態電池包能量密度已達 190Wh/kg（420Wh/L），第二代固態電池采用更高能量密度的正負極材料，如納米硅或鋰金屬負極；高壓 NMC 和 NCA 的正極材料。2021 年，電芯能量密度突破傳統液態電池的密度平臺，持續提升。電芯體積能量密度方面，2025 年達到 960Wh/L；系統體積能量密度達到 672Wh/L，比傳統液態電池包高近乎一倍。長春勁能科技 集團2018 年 1 月，與加拿大魁北克水電集團簽署中加全固態