电池技术：固态电池的现状如何？

1 1246 关键要点pbinstitutionalresearch@pitchbook.com目录近期对固态电池发展的调查机构研究组发布于2025年3月19日分析PitchBook Data, Inc.新兴技术研究关键要点固态存储的益处与挑战电池锂离子3的持续成本压缩电池市场定位对于SSBs结论电池技术：固态电池的现状如何？PitchBook是Morningstar公司，为在私募市场从事业务的专业人士提供最全面、最准确且难以找到的数据。乔纳森·古尔金高级研究分析师，移动技术和供应链技术 jonathan.geurkink@pitchbook.com塔赫尼，尼扎尔执行副总裁，研究与市场情报• 固态电池相较于传统锂离子电池具有关键优势，包括更高的能量密度、更高的安全性和更快的充电速度。• 在将具有发展前景的研究进展转化为制造业和商业化过程中仍然存在挑战。• 2024年，公司继续积极追求SSB技术，并取得了一些有希望的发展。保罗·康德拉全球私募市场研究负责人近年来，由于预期未达，投资者情绪恶化，导致公共固态存储器（SSB）公司估值下降。发布设计由Chloe Ladwig詹姆斯·乌兰新兴技术研究方向主任对过去4年内SSB发展的调查2固态电池的益处与挑战PitchBook 分析报告：电池技术：固态电池的现状如何？来源：PitchBook锂离子和固态电池的组成锂离子电池固态电池+++ 正极+++ 正极液体电解质稳定的电解质/隔膜分隔符--- 负极液体电解质--- 负极固态电池（SSBs）在众多方面优于传统的锂离子电池，使其成为未来储能技术的一个有希望的选项。它们的一个关键优势是更高的能量密度，这允许电动汽车（EV）具有更长的续航里程和更紧凑的电池设计。通过使用固态电解质而非易燃液体，它们还显著提高了安全性，降低了热失控和火灾的风险。此外，SSBs允许使用锂金属负极，这进一步提高了容量和充电速度。它们更长的使用寿命和在极端温度下的良好性能使SSBs非常适合从电动汽车到航空航天再到消费电子的广泛应用。尽管目前在制造和成本方面存在挑战，但在材料和生产技术方面的进步正在迅速推动SSBs的商业化，为更高效和可持续的能源未来铺平了道路。尽管它们具有有前途的优点，固态电池（SSBs）面临着阻碍其大规模商业化的重大挑战。其中最大的障碍是制造复杂性和成本，因为生产固态电解质并将其集成到现有的电池生产线需要新技术和昂贵材料。材料稳定性和界面问题也构成了挑战，因为固态电解质往往难以与电极保持强大接触，导致高电阻和性能随时间降低。此外，许多固态电解质，如硫化物基电解质，对湿度敏感，需要特殊的处理条件。可扩展性仍然是一个障碍，因为大多数固态电池原型仍处于开发或早期测试阶段，预计将在本 decade 的后期实现量产。最后，尽管锂金属负极承诺高能量密度，但它们可能引起枝晶形成，如果不妥善管理，可能会导致短路。要使固态电池成为传统锂离子电池的可行替代品，克服这些挑战需要材料科学方面的突破、改进的制造工艺以及强大的行业投资。301345 锂离子电池无情的成本压缩锂离子电池和固态电池的相对属性可负担性耐用性制造简易能量密度安全锂离子电池固态电池关键阴极组件，如镍和钴，用于高性能镍锰钴（NMC）电池，经历了类似的涨价泡沫。2025年2月，刚果，钴的最大生产国，因应供应过剩和价格下跌，实施了为期四个月的金属出口暂停。近年来电池价格整体下降的最重要因素之一是低性能锂铁磷（LFP）电池份额的增长，这些电池不使用上述昂贵的阴极材料。尽管它们最初是为电动滑板车和较小车辆设计的，且续航里程较短，能量密度较弱，但LFP电池及其中国制造商已经颠覆了电池市场，并因关键成本优势而占据了更大车辆市场越来越多的份额。LFP电池比NMC电池便宜约30%，在过去五年中其市场份额增长了三倍，现在占中国电动汽车的四分之三和全球电动汽车市场的近一半。3锂离子电池的成本持续下降，尽管近年来下降速度有所放缓。较低的输入材料成本是一个重要因素。2022年，碳酸锂的平均价格为每吨71,000美元，当年11月份的价格峰值超过每吨90,000美元。1, 2 随着计划供应量的增加和生产线的额外投产，以及电动汽车需求的缓和，价格在2024年下跌至每公吨14,000美元。这大约是2021年及之前五年期间的平均价格。锂通常占锂离子电池成本的10%至15%。1: “2010年至2024年碳酸锂平均价格，”Statista，Madhumitha Jaganmohan，2025年2月。2: “锂，”Trading Economics，不详，2025年3月12日访问。3: “电池行业已进入新阶段，”国际能源署，Teo Lombardo等，2025年3月5日。来源：PitchBook注意：在这些电池技术的相对属性中，一表示低，五表示高。快速充电24 对过去一年SSB发展的调查市场定位对于SSBs在性能范围低端被众多低成本LFP竞争对手饱和的情况下，SSBs需要追求那些性能指标如能量密度、续航里程和安全性能超过成本考量的应用，至少直到制造规模可以匹配LFP领域现有企业的效率和产量。最好的锂离子电池在能量密度方面达到每千克300瓦时（Wh/kg）。LFP电池的能量密度通常在每千克90到160瓦时之间。因此，它们难以满足重型和重量敏感的应用需求，如长途卡车运输或电动飞行。用于长途卡车运输的锂离子电动汽车电池可能重达数万磅，限制总体载重能力和盈利能力，并且仍无法达到柴油卡车的续航里程。由于它们的重量，电池驱动的飞机只能进行相对短途的飞行，并面临满足新的联邦航空管理局关于电动垂直起降的新规定的挑战，这些规定要求在目视飞行规则下至少有20分钟的“燃料”储备，而在仪表飞行规则下则需要更长的时间。具有至少450到500 Wh/kg的潜在能量密度，SSBs在性能上实现了重大突破，从而为电动动力开辟了新的应用领域。挑战在于将潜在能力从实验室转移到生产线，并进入市场。近年来，像QuantumScape、SES和Solid Power这样高调的固态电池（SSB）开发者已经上市，但至今尚未产生有意义的经济收益。在Solid Power，研究与开发（R&D）费用增长了30%以上，2024年的运营亏损激增至1.05亿美元，而QuantumScape当年运营亏损超过5亿美元。在同一时期，SES的研发费用翻了一倍多，运营亏损上升了40%。这些公司的股价目前处于历史新低。对于SSB的预期似乎陷入了未满足的困境。尽管背景充满悲观和阴霾，但在过去一年中，固态电池领域仍出现了一些令人鼓舞的发展。中国电池制造商已经占据更多传统锂离子电池生产和供应链领域，特别是LFP领域。然而，他们认识到固态电池（SSB）的颠覆性潜力。2024年1月，中国电池和电动汽车制造商加入了一个由政府领导的包括200多个参与者（来自各行业、大学、投资基金和科研机构）的联盟，旨在推动固态电池的开发和商业化。4 该财团汇集了如电池巨头宁德时代和顶级电动汽车制造商比亚迪等竞争对手。该集团计划利用人工智能进行材料研发，并瞄准2030年实现商业化及大规模生产。四月份，SSB初创公司Factorial和韩国电池及材料制造商LG Chem宣布了一项合作，旨在利用Fa