选择固态电池的原因很简单,锂元素比较活跃,锂遇水、遇火反应都很剧烈,液态有机电解质本身易燃,锂枝晶穿透隔膜内部短路,热管理失控就容易炸。
既然液态的电解质这么多问题,那就把液态电解质变成固态的,这就是固态电池,氧化物、硫化物等就是固态的电解质,这些电解质通常不可燃,坚硬致密的固态电解质也可以物理阻挡锂枝晶的生长和穿透。
固态电解质主流有氧化物、硫化物。
材料示例:LLZO(锂镧锆氧)、LATP(锂铝钛磷酸盐)等陶瓷材料
优势:化学稳定性高,耐高温(可达1000°C以上),不易与空气/水分反应。机械强度高,可有效物理阻挡锂枝晶穿透。
劣势:室温离子电导率较低(需通过掺杂或纳米化改善)
优势:离子电导率接近液态电解质,适合室温应用。延展性较好,易与电极形成紧密接触。
劣势: 对空气敏感,遇水分解产生有毒硫化氢(H₂S),需严格封装。机械强度较低,抗锂枝晶能力弱于氧化物。
当前硫化物的应用比较多。
1GWh锂电池需消耗约700–900吨纯锂(对应3,700–4,800吨碳酸锂),具体取决于技术路线。2023年评估锂探明储量,2600万吨锂金属≈1.38亿吨 LCE经济可开采量。2025年预计需求150万吨锂,供应120万吨锂。
LLZO(锂镧锆氧)中锆(Zr)质量占比约21.7%。在主流参数(300 Wh/kg + 30%占比)下,1GWh电池需约1,000吨LLZO。锆元素消耗量约170–260吨。地球不缺锆,但缺高性价比的锆。固态电池的锆需求不会引发资源危机,但可能推高特种锆材料价格。
硫化物固态电池(如Li₂S-P₂S₅、Li₆PS₅Cl等体系)的材料组成和量产工艺数据,1GWh硫化物固态电池的硫消耗量约为3,400–5,100吨(典型值4,000吨)。即使2030年硫化物固态电池达1TWh产量,仅需硫400万吨,占当前供应量的4.9%(化肥需求波动影响更大)。高纯度的硫化锂值钱。
东方锆业:做“锆”以及用“锆”制造的各种高科技材料的公司(占总营收88%左右)。从上游锆矿资源(锆英砂)→基础锆化学品(氯氧化锆、二氧化锆)→传统锆制品(硅酸锆、电熔氧化锆)→高端新材料(复合氧化锆、核级锆材)的完整产业链。拥有自己的锆矿资源,但并非完全自给自足,它采取的是“资源+加工”相结合的战略。
三祥新材:核心业务集中在锆系材料(占总营收84%左右)、先进陶瓷材料和镁铝合金材料三大板块。三祥新材不是一家拥有锆矿资源的矿业公司,而是一家以先进加工技术为核心竞争力的锆基新材料制造商。
粤桂股份:硫铁矿开采及化工产品(占总营收37%左右),硫铁矿开采、硫酸、磷肥等生产销售。拥有自己的硫矿资源,而且这个矿还是中国最大、最重要的硫铁矿之一。截至2025年9月,粤桂股份尚未直接生产硫化锂,但已通过硫磺供应深度参与新能源产业链,并在硫化物固态电池材料领域布局。
材料研发:电解质/电极材料创新。
相关企业:三祥新材(LLZO)、赣锋(金属锂)、卫蓝(硫化物)
基础原料:硫化锂、锆英砂。
电解质膜制造:成膜工艺(干法/湿法/气相沉积)。
相关企业:辉能科技、清陶能源
电芯制造:界面工程、堆叠封装
相关企业:宁德时代
干法设备、烧结炉、手套箱,固态电池设备厂通过攻克材料适配、工艺精度和效率等核心问题,推动固态电池从实验室走向量产。
先导智能:全固态整线设备、干法电极,全球唯一实现全段交付。
利元亨:硫化物整线设备、高压化成分容,国内硫化物设备市占率超30%。清陶能源核心设备供应商,国内少数掌握硫化物电池封装技术的厂商。
曼恩斯特:唯一实现“湿法+干法”双工艺布局的国产设备商。专攻电解质膜片制备。获比亚迪半固态电池订单。
赢合科技:国内唯一实现干法搅拌-电极成型一体化设备量产的企业。干法搅拌设备龙头,首台设备已交付头部客户,同步开发等静压设备。与宁德时代合作研发固态电解质材料。