固態(tài)電池電解質的分類及性能對比

固態(tài)電池與現今普遍使用的鋰電池不同的是：固態(tài)電池使用固體電極和固體電解質。固態(tài)電池的核心是固態(tài)電解質，主要分為三種：聚合物、氧化物與硫化物。與傳統(tǒng)鋰電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)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(tài)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(fā)展。氧化物路線主要包含薄膜型，非薄膜型，主要發(fā)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(tài)電池能量密度大

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

固態(tài)電池資本開支與傳統(tǒng)鋰電持平，制造成本較高

固態(tài)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(tǒng)鋰電池以及固態(tài)電池所依賴的固態(tài)電解質等成本顯著上升。

固態(tài)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(fā)展不及預期，下游需求不及預期。

1 固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電對比：能量密度更大

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

圖1： 固態(tài)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(tài)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(fā)展。氧化物路線主要包含薄膜型，非薄膜型，主要發(fā)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(tài)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(tài)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(tǒng)鋰電池。相比傳統(tǒng)鋰電池250Wh/kg的能量密度，固態(tài)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(yōu)勢。

圖2： 固態(tài)電池與鋰電池電芯設計對比

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

圖3： 固態(tài)電池與鋰電池資本開支對比

將固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電制造成本做對比可以看出，固態(tài)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(tǒng)鋰電池。固態(tài)電池所依賴的固態(tài)電解質等成本顯著上升。

圖4： 固態(tài)電池與鋰電池制造成本對比

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

審核編輯：郭婷