SMM:液态到固态——下一代三元材料的技术突破与市场重塑【亚洲电池材料合作沙龙】 ...

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在由SMM组织的CLNB2025亚洲电池材料合作沙龙·韩国站-三元电池技术路线专题论坛上,SMM 咨询研究项目经理 王永杰围绕“液态到固态 下一代三元材料的技术突破与市场重塑”的话题展开分享。她表示,SMM预计,2025年全球固态电池的渗透率在0.1%左右,预计2030年全固态电池渗透率有望达到4%左右,2035年,SMM预计全球固态电池的渗透率或将逼近10%。分不同的消费领域来看,新能源汽车行业,预计到2030年,固态电池的渗透率有望达到5%左右;消费(e.g. 3C数码, eVOTL)板块,预计到2030年固态电池的渗透率有望达到12%左右。

锂电池技术变革趋势-从液态到固态

锂电池未来发展方向在哪里?- 从液态电池到固态电池,能量密度再升级

固态电池未来发展增速如何?(1/2)- 全球全固态2035年渗透率逼近10%

全球锂离子电池需求量方面,SMM预计,2024年到2030年电动车所需的锂离子电池需求量年均复合增长率在11%左右,储能所需锂离子电池需求量年均复合增长率在27%左右,消费电子所需的锂电池的需求量年均复合增长率在10%左右。

2025年全球固态电池的渗透率在0.1%左右,预计2030年全固态电池渗透率有望达到4%左右,2035年,SMM预计全球固态电池的渗透率或将逼近10%。

固态电池未来发展增速如何?(2/2)- 消费场景率先突破,EV潜力最大

分不同的消费领域来看,新能源汽车行业,预计到2030年,固态电池的渗透率有望达到5%左右。主要是因为高端电动汽车对于高安全性和高续航里程的需求,但长期渗透率进一步提升在于规模化及降本逻辑。

储能板块,预计到2030年,固态电池在储能领域的渗透率或在2%左右,主因储能市场对电芯成本敏感度较高,仅部分价格敏感度较低且极度注重安全性的场景使用固态电芯,短期内需求量有限。

消费(e.g. 3C数码, eVOTL)板块,预计到2030年固态电池的渗透率有望达到12%左右,主因3C数码消费电池由于体积限制,对于能量密度要求更高,叠加用户体验升级等因素,成为固态电池商业化落地的试验田,渗透率先突破10%。

…固态电池材料体系如何搭配

固态电池各材料体系如何搭配?- 正极以高镍三元及富锂锰基为主

正极 | 预计富锂锰基材料2030年开始放量,突破万吨级市场规模

市场预测:2025年,富锂锰基市场规模预计增长至3,000吨;2030年,市场规模将增长至16,000吨,增速达40%

2030年增量:

•小动力应用:富锂锰基材料与锰酸锂掺混使用,弥补锰酸锂高温存储性能差和循环性能差的缺点

•EV-液态电池应用:预计2027年起,优先与三元材料掺混,降低三元材料成本,同时提高能量密度

•EV-固态电池应用:预计2030年起,富锂锰基材料可作为单一材料,用于全固态电池,成为富锂锰基材料市场主要增量。

负极 | 预计CVD硅碳2025年开始放量,突破千吨级市场规模

市场预测:2025年,CVD硅碳市场规模将大幅增长至1,500吨,增速超过300%;2030年,市场规模将增长至80,000吨

2025年增量:

•3C应用:荣耀、华为、VIVO、OPPO等手机应用进一步商业化,渗透率扩大;电动工具逐渐配套

•EV应用:46系电池、固态电池研发持续推进,实验规模放大使得用量增长

•掺杂比例提升:目前整体CVD硅碳掺杂比例为5%-10%,预计2025年提升至15%。

负极 | CVD硅碳产业链进一步完善是关键因素,原料、工艺成熟度持续提升

原料:硅烷气持续降本,多孔碳一致性持续提升

硅烷主要应用于光伏组件、半导体行业,CVD硅碳为新兴增量应用;

硅烷大幅降价主要因为供应大量过剩,预计2025年将延续降价。

多孔碳:

多孔碳性能(孔径、孔容、孔隙率)直接决定硅碳产品性能,目前为非标准品,占CVD硅碳生产成本的 35-45%

考虑到一致性要求,多孔碳由生物质向树脂基转变。生物质多孔碳(如椰壳)的天然孔隙结构使其在形貌、孔结构、一致性方面表现较差,但树脂基多孔碳由于树脂成本更高,价格较高

设备:流化床规格持续增大

中级流化床:

工艺重点在于生产参数控制(温度、时间、气流速率);中试级20KG流化床设备基本成熟,目前约65万元/台,持续降价中

商业级流化床:

大装置(100KG、250KG)预计2025-2026年可逐步落地,目前可能导致硅烷沉积不均匀,且也存在安全性问题,良率、硅烷利用率、安全性等仍待解决。

负极 | 锂金属负极包括纯锂箔、锂铝复合箔、及复合集流体解决方案,厚度是关键

厚度为金属锂负极的关键指标

2种潜在方案:锂金属负极+锂金属及集流体复合解决方案;

技术领先锂金属负极企业产品厚度更薄;

二三梯队企业仅能生产复合型锂金属负极(如锂+铝复合箔),为减弱纯锂带的不稳定性困难点。

负极 | 锂金属厚度与挤压、轧制、覆合等工艺息息相关

固态电解质 | 硫化物综合表现最佳,但需突破成本问题

…固态电池发展仍面临重重挑战

固态电池目前面临哪些挑战?- 供应链

固态电池目前面临哪些挑战?- 材料及生产制备

材料及生产制备方面,固态电池面临固态电解质成膜问题、硫化物电解质反应(与硅基负极)问题、硫化物固态电解质高温分解H2S问题、固固界面接触问题、生产环境控制问题、压力设备控制问题、运行压力控制(装车运行压力控制)问题、锂金属:充电过程不均匀沉积导致枝晶的问题以及硅基负极:膨胀等问题。

因此,为什么我们说固态电池还没有那么快?

固态电池:从材料角度的颠覆式创新

So, where are we? – 全固态电池目前仍处于发展早期阶段

展望未来,固态电池的发展需要全产业链通力协作

展望未来,SMM认为,固态电池的发展需要上游原材料企业、电池材料企业、固态电池企业、生产设备企业以及终端车企全产业链的通力协作!


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