一、固态电池性能优势突出，有望解决行业痛点
随着能源需求的持续增长，新型电池技术正日益受到关注。在众多电池类型中，液态电池、半固态电池、固态电池和凝聚态电池备受瞩目。
液态电池，这一历史悠久的电池类型，其内部构造包括正极、负极及电解液等关键组件，因而得名。电解液在液态电池中担任着传递离子的关键角色，从而促成正负极间的电荷流动。这种电池技术具备多项优势，包括高能量密度、低成本及易于制造等。
然而，液态电池也存在某些不足，主要包括：（1）存在泄漏风险，安全隐患不容忽视。（2）环保性能欠佳，电解液中包含有害物质。
（3）使用寿命相对较短，需要定期更换电解液。尽管如此，液态电池在汽车、船舶等大型动力设备以及军事领域等方面仍有着广泛的应用。
图表1：传统液态电池目前存在的问题
相比传统液态电池，固态电池具有能量密度高、安全性高、应用场景广等优势：
1）固态电池通过优化电解质和正负极材料，能量密度可轻松达到400Wh/kg，甚至500Wh/kg以上。
2）酯类及醚类液体电解质存在化学稳定性差、易燃性、易泄漏等问题，而固态电解质通常有较高机械强度（杨氏模量），且相对锂金属稳定，可有效抑制锂枝晶生长，克服电解液泄漏和易燃性问题，同时使高理论比容量的金属锂(3860mAh/g)作为负极成为可能，进而大幅提升电池能量密度。
3）相较于在低温下发生液-固相变的有机电解液，固体电解质在高温和低温环境下保持稳定，这使得固态电池能在较宽的温度范围内可靠工作。
4）固体电解质能够同时充当隔膜和电解质，且具有较宽的电化学窗口，有望简化电池结构并提升能量密度；
5）固态电池可通过多层堆垛技术实现内部串联，获得更高的输出电压。
图表2：液态与固态电池对比
二、固态电池正极/负极性能要求及材料迭代
正负极材料是决定固态电池能量密度、循环性能、倍率性能、安全性和电池成本的核心之一，正极材料应满足高氧化还原电位、电压平台稳定、锂离子可逆脱嵌量充足、结构稳定、可通过修饰改性实现与固态电解质能级和晶体结构匹配、电子和离子电导率较高、热稳定性好等条件。
图表3：固态电池正极性能要求
而负极材料应具备较高比容量、较低的电极电势、与固态电解质良好兼容、体积膨胀系数低、良好的电子和离子电导率等特性
图表4：固态电池负极性能要求
正极材料从三元材料向富锂锰基过渡。当前商业化的钴酸锂（LCO）、镍锰钴三元（NMC）、磷酸铁锂（LFP）等正极材料具有晶体结构稳定、技术成熟、性能稳定等优势，但仍然难以满足新兴设备对锂离子电池高比能的需求。富锂锰基由于具有较高的能量密度以及较低的单位成本，有望成为固态电池正极材料之一。
负极材料从石墨向硅碳负极、锂金属负极过渡。不同的负极材料可以通过嵌入、合金化或转换反应实现储锂，目前已广泛应用的负极材料包括石墨类、Li4Ti5O12、无定形碳（硬碳、软碳）、硅基材料、锂合金等。
三、全固态电池技术路线及产业化阶段展望
以实现车用电池比能量400Wh/kg左右为目标，超越传统液态和半固态电池。同时，通过全固态电池将高镍三元电池安全性提升到磷酸铁锂电池水平。
根据欧阳明高院士预计，全固态电池产业化将分为三个阶段：2025-2027：石墨/低硅负极硫化物全固态电池。以200-300Wh/kg为目标，攻克硫化物复合电解质，打通全固态电池技术链，三元正极和石墨/低硅负极基本不变，面向长寿命大倍率应用；
2027-2030：高硅负极硫化物全固态电池。以400Wh/kg和800Wh/L为目标，重点攻关高容量低膨胀长循环硅碳负极，优化高镍三元复合正极和硫化物复合电解质，面向下一代乘用车电池应用。
2030-2035：锂负极硫化物全固态电池。以500Wh/kg和1000Wh/L为目标，重点攻关锂负极/无锂负极，采用先进的硫化物复合电解质、高电压高比容量正极（超高镍、富锂、硫等）。
图表5：2025-2035年全固态电池产业化阶段展望及预测
四、半固态电池率先实现商业化，全固态市场潜力巨大
固态电池发展正处初期阶段,目前产业化以半固态电池为主。2024年全球固态电池出货量约5.3GWh，同比增长430%，预计2030年将达到614GWh。
图表6：2023-2030年全球固态电池出货量及增长情况预测（GWH，%）
2024年，中国固态电池市场规模17亿元，同比增长70%，预计2030年有望增长至200亿元。
图表7：2023-2030年中国固态电池市场规模及增长情况预测（亿元，%）
目前全固态电池技术和工艺路线尚未成熟，在2027-2028年实现小规模量产后，将首先应用于科研、军工以及机器人、无人机等对电池性能要求高而对价格相对不敏感的新兴领域；消费电子由于使用的电池体积较小，生产难度相对较低，易实现规模化降本，也有望较早搭载全固态电池。
未来，随着全固态电池性能的进一步提升和量产后成本的逐步优化，将逐步向新能源汽车、工业、储能等领域渗透。
更多关于固态电池设备行业的全面数据和深度研究，请查看韦伯咨询最新发布的《2025年中国固态电池设备行业专题调研与深度分析报告》。
