固态电池专题报告：固态电池正负极&集流体发展方向
——固态电池专题报告 本报告导读： 动力锂电《上汽半固态装车10万级，半/全固态或情绪联动》2025.07.26动力锂电《海外固态电池进展积极，产品性能持续突破》2025.07.08动力锂电《固态电池产业迭代开启，0到1加速迈进》2025.06.30动力锂电《全固态电池正进入从0到1》2025.06.23动力锂电《产业化进程加速，催化密集落地》2025.06.04 固态电池由于高能量密度和高安全性，为下一代锂电池。正负极往高电压高比容量方向发展，集流体往抑制锂枝晶和防止硫化物电解质腐蚀的方向发展。 投资要点： 正极：短期高镍三元仍适用，未来往高电压高比容量方向发展。伴随着固态电池安全性和电化学窗口提高，正极往高电压高比容量方向，初期主要为高镍三元，未来看富锂锰基、超高镍和镍锰酸锂等材料。富锂锰基（LMR）理论克容量可达320mAh/g，电压平台3.7V-4.6V，克容量和电压平台均显著高于传统三元和磷酸铁锂正极材料，是全固态电池可选用的理想正极材料。在成本上，富锂锰基原材料成本比三元低约15-20%，瓦时成本接近磷酸铁锂。 负极：硅碳负极先行，锂金属负极或为下一代负极材料。我们认为，短期（在电池能量密度在400Wh/kg之前）负极主要看硅碳负极，此后，锂金属负极或为主流。锂金属负极的理论比容量（3860mAh/g）远高于传统石墨负极（372mAh/g），同时，其有最低的电化学势（-3.04V相对于标准氢电极）和较小的密度（0.534g/cm3），可使电池的能量密度进一步提升。锂金属负极制备方法有压延法、液相法和气相沉积法，目前，压延法为主流，但其厚度现阶段仍较厚。未来，蒸镀工艺（气相沉积法用）或助力锂金属负极落地。 集流体：多孔铜箔及镍基集流体，适配固态电池体系。固态电池未来发展方向或为锂金属负极和硫化物。针对锂金属负极的锂枝晶问题，多孔铜箔抑制锂枝晶生长，提升固态电池安全性和循环寿命。针对硫化物腐蚀铜箔现象，镍基集流体和不锈钢集流体或为合适的替代方案。 风险提示：技术进步不及预期、行业竞争加剧等。 目录 1.投资建议..........................................................................................................32.高安全性+高能量密度，固态电池为下一代电池技术................................42.1.传统液态锂电池三大痛点制约产业升级................................................42.2.固态电池安全性和能量密度优势突出，突破现有液态电池瓶颈.........52.3.政策与需求双重驱动，固态电池技术落地势在必得............................72.4.半固态电池已量产，产业往全固态推进................................................83.正极：往高电压高比容量正极发展............................................................113.1.高镍三元仍沿用，未来往高电压高比容量正极发展..........................113.2.未来富锂锰基或为主流，镍锰酸锂等其他材料或有一席之地...........114.负极：硅碳负极先行，锂金属负极或为下一代负极材料.........................144.1.硅基负极比容量高于石墨，固态电池中掺硅比例提升是趋势...........144.2.锂金属负极或为下一代负极材料，工艺研发不断推进......................154.3.辅材：是更优的导电剂材料..................................................................175.集流体：多孔铜箔及镍基集流体，适配固态电池体系.............................195.1.多孔铜箔高能量密度+快充性能优异+抑制锂枝晶，适配锂金属负极195.2.硫化物固态电池路线催生镍基和不锈钢集流体需求..........................206.风险提示........................................................................................................22 1.投资建议 我们认为，固态电池的能量密度和安全性较液态电池性能更佳，未来或为下一代锂电池，预计2027年全固态电池会有小批量量产。目前，固态电解质主要是氧化物、聚合物、卤化物和硫化物，硫化物或为全固态电池的主要电解质选择。 正极：伴随着固态电池安全性和电化学窗口提高，正极往高电压高比容量方向，初期主要为高镍三元，未来看富锂锰基、超高镍和镍锰酸锂等材料。我们推荐标的厦钨新能、容百科技和当升科技，相关标的振华新材。 负极：根据欧阳明高教授，在固态电池能量密度400Wh/kg之前，主要看硅基负极，此后，锂金属负极或为主流。相关标的有布局锂金属负极的天铁科技、英联股份、道氏技术和中一科技。 集流体：固态电池用铜箔需具备多孔、雾化等特殊结构，以抑制锂枝晶生长，且多孔铜箔提升固态电池安全性和循环寿命。若固态电解质采用硫化物，硫化物会腐蚀铜箔，未来或会采用镍基和不锈钢集流体。相关标的有：布局镍基集流体的远航精密，以及布局固态电池用铜箔的嘉元科技、诺德股份和中一科技。 2.高安全性+高能量密度，固态电池为下一代电池技术2.1.传统液态锂电池三大痛点制约产业升级 电池当前瓶颈之一：能量密度局限，直接影响续航。锂离子电池能量密度定义为电池单位质量可释放的电能。受限于当前材料体系的物化性质，传统的锂电池能量密度已逐步逼近上限。能量密度直接决定电池的轻量化水平和续航能力——因此更高的能量密度意味着在同等质量或体积下可存储更多电能，从而显著优化终端应用使用体验（如电动交通工具减重降耗、消费电子轻薄化）。在未来，电动交通工具和消费电子对电池续航的要求将会进一步提升，能量密度将成为电池市场应用的长期关注点。 能量密度优化路径分电极材料和结构优化两条路径。根据《Strategies towardthe development of high-energy-density lithium batteries》报告，提升电池能量密度意味着电池质量体积减少，同时储存电能增大。因此，优化能量密度的两条路径为：1.提升电极的比容量，比容量定义为单位质量的活性材料能放出的最大容量，提升电极比容量可提升电极单位质量的容量，因此电池在相同的质量的情况下，电极可放出的电量将有效提升，从而实现电池能量密度的提升。例如采用硅碳负极、高镍三元正极是当前比较有效的提升电池体系能量密度的措施。2.优化电池结构，合理优化电池内部组分的结构占比，例如采用固态电解质优化掉隔膜和电解液，合理调控各个组分的重量和厚度，可以使电池在有限的质量下放出更多的能量。当前固态电解质+硅碳/锂金属负极+高镍三元是锂电行业向高能量密度技术迭代的首选方案。 电池当前瓶颈之二：安全性痛点凸显，液态电解质体系成风险根源。锂离子电池的电解液的主要成分为可燃烧的有机物碳酸酯类（一般包括EC、PC、DMC等），在较高温度会发生热失控，碳酸酯类电解液的燃点通常较低，在小于200℃下很容易发生燃烧，电池在发生碰撞、使用老化等情况下，液态电解质体系的隔膜将会被机械外力或者锂枝晶刺穿，导致电池短路热失控，电解液发生泄露、燃烧。动力电池有更多的活性物质的质量和更高的充放电功率，且电池包处在相对密封环境，发生内部燃烧容易导致剧烈爆炸等危害，受到重点关注。 电池当前瓶颈之三：快充性能不足，影响使用效率。锂电应用场景中，消费领域和动力领域对快充要求较高。充电速率决定了电池的使用效率，锂电池的充电倍率提升意味着短时间可以充电更多的电量。根据《Fast ChargingLithium Batteries: Recent Progress and Future Prospects》报告，电池存在活化阻抗、欧姆阻抗、扩散阻抗，这体现在电化学反应动力学机理层面，对快充性能起决定作用的是电池的内部阻抗。电池在大功率充电时，锂离子大量插层、迁移，需要电池体系较小的阻抗保证锂电池容量的相对稳定。《Solidelectrolyte interphases in lithiummetal batteries》报告指出，在快充时，锂离子迁移速率受电解液扩散阻抗和电极界面阻抗限制，易导致负极析锂和SEI膜损伤。正极和负极扩散阻抗、负极过电位析锂风险及电解液SEI膜界面损伤演化是快充性能的主要制约，需通过材料改性和工艺优化等方向缓解，核心在于降低电池的欧姆阻抗、电化学阻抗、扩散阻抗。 2.2.固态电池安全性和能量密度优势突出，突破现有液态电池瓶颈 固态电池指的是锂电池中采用固态电解质的电池。电池中电解质的主要作用是传输锂离子，同时隔绝电子的通过。在充放电过程中，锂离子在不同电位下表现为穿过电解质和隔膜对正极和负极的嵌入/脱嵌的趋势来实现能量的 存储和释放。固态电池采用固态的电解质替换了传统的液态电解质，作为传输锂离子的介质，固态电池和传统液态电池具有相同的电化学原理。 固态电池可提升电池安全性。当前电池的安全问题主要集中在电解液的易燃、泄露等问题。液态电解液的主要成分为可燃烧的有机物碳酸酯类（一般包括EC、PC、DMC等，在较高温度会发生热失控，碳酸酯类电解液的燃点通常较低，在小于200℃下很容易发生燃烧，电池在发生碰撞、使用老化等情况下，液态电解质体系的隔膜将会被机械外力或者锂枝晶刺穿，导致电池短路热失控，电解液发生泄露、燃烧。由于固态电解质的燃点高、固态电解质不流动，因此固态电解质有着穿刺不起火、不泄露电解质、不燃烧的优势，固态电解质可从根本上解决电解液带来的安全性问题，大幅提升电池安全性。 固态电池在能量密度可超500+Wh/kg，远超液态极限。固态电解质替换了传统的电解液和传统隔膜，可以使电芯更加轻薄。因此在相同质量的电池中，可以放入更多的活性电极材料，固态电池能量密度可以突破当前的液态电池极限（300Wh/kg），已有企业制成能量密度500+Wh/kg的电池样品，固态电池的应用有望大幅提升电动的续航水平并降低充电频率。 当前固态电池在快充方面有一定缺陷，但有着明确的优化路径。固态电解质和电极间是固-固接触界面，容易产生接触不良、电池阻抗不均匀、界面反应不均匀的情况，当前在固态电池技术中采用加压、纳米化分散等工艺可以有效改良这种界面问题，技术突破路径较为明晰，未来固态电池的快充性能有望得到提升。 2.3.政策与需求双重驱动，固态电池技术落地势在必得 电池安全将成为未来电池发展的的重点方向。近期发布的GB38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》强调电动汽车电池的安全性。新国标将于2026年7月正式实施。新国标首次将“不起火、不爆炸”设为强制要求。传统锂离子电池由于有电解液问题，较难满足规定，下一代更加安全的电池技术落地迫在眉睫。应用固态电解质可以更好地满足新国标对于安全性的要求。 国家层面资金扶持，加速行业发展。工信部和财政部牵头，或投入60亿元鼓励全固态电池相关技术研发，有望显著加速固态电池行业发展进程，刺激材料和设备放量。 动力电池市场规模逐年快速攀升。根据EVTank，2024年全球锂离子电池出货达1545.1GWh，其中动力电池1051.2GWh。根据中汽协乘联会，2025年第一季度中国新能源车的产量和销量分别为318.2万辆和307.5万辆，同比分别增长50.4%和47.1%，依旧保持较快增长。固态电池技术符合新能源汽车对于长续航、高安全性的需求，潜
