【曼恩专栏】固态电池争夺战：车企、电池巨头的破局与争锋

（来源：曼恩斯特）

导语

当电动车续航瓶颈与安全焦虑日益凸显，一场关乎未来能源格局的技术革命正在悄然上演。固态电池，这项被业界寄予厚望的颠覆性技术，正以其高能量密度、极致安全和超快充电等优势，成为全球车企和电池巨头竞相角逐的"圣杯"。

从实验室研发到产业化落地，从技术专利壁垒到万亿市场争夺，这场竞赛已经进入白热化阶段。本文将带您深入解读固态电池全球专利布局，剖析技术突破的关键难点，并前瞻未来市场格局的走向与机遇。

1

技术攻坚：固态电池的核心竞速点

一、固态电池制造核心

固态电解质的成膜工艺

固态电解质的成膜工艺是全固态电池制造的核心。不同工艺会影响固态电解质膜的厚度和离子电导率，膜过厚会降低电池的质量和体积能量密度，过薄则会导致机械性能变差。成膜工艺主要包括湿法工艺、干法工艺和气相沉积工艺，其中干法工艺是未来电极工艺的迭代方向，也将会是全固态电池的主要使用工艺。

不同成膜工艺的对比

二、固态电池专利

固态电池专利申请情况

过去二十年中，锂固态电解质和固态锂电池的相关研究进展可大致分为三个阶段。2000年至2010年，年度发表的文章和专利申请数量保持在较低水平。2011年至2015年，文献数量稳步增长，标志着该领域的逐步发展。自2015年以来，文章和专利数量经历了爆炸性增长，并且至今仍在迅速增加。显然，固态电池技术已成为学术界和工业界的热门概念，吸引了全球科学家和工程师的广泛关注。

固态电池论文发表数量

来源：《Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress》，财信证券

目前，固态电池的研发和专利申请正经历快速增长，伴随国家层面的重大投资。中国政府已投入超过60亿元人民币，支持固态电池的研究与开发，涵盖宁德时代（CATL）、比亚迪、卫蓝新能源等多家关键企业。这些公司组成了一个国家级联盟，致力于推动全固态和半固态电池的技术突破，目标是在2027年实现小规模量产。

根据中商产业研究院发布的《2022-2027年中国固态锂电池产业发展趋势及投资风险研究报告》，2023年全球固态电池技术的专利申请量和授权量分别达到1550件和254件。在固态电池相关领域中，丰田自动车株式会社、LG新能源和通用汽车环球科技运作有限责任公司位列专利申请第一梯队，专利数量均超过150件。第二梯队的申请人包括现代自动车株式会社、中国科学院物理研究所和北京卫蓝新能源科技有限公司，专利数量在100至150件之间。

2019-2023年全球固态电池技术专利申请与授权数量

这些企业的专利申请主要集中在提升固态电池的能量密度、安全性和使用寿命等关键领域。一个突出的例子是泰蓝新能源开发的固态锂金属电池，其能量密度高达720 Wh/kg，远超目前市场上用于电动汽车的电池容量，标志着固态电池技术的显著进步。

在文章发表数量和比例方面，中国、美国、日本、德国和韩国排名前五，分别占总发表量的35.5%、16.1%、10.2%、7.5%和6.3%。显然，中国在固态锂电池领域的文章发表方面处于领先地位。同时，专利申请数量和比例方面，中国（39.5%）、日本（21.4%）、美国（14.8%）、韩国（5.7%）和德国（2.6%）同样位居前五。这表明，中国在固态电池技术的研发和知识产权布局上具有显著优势。

各国固态电池论文及专利数量占比

来源：《Solid-state lithium batteries-from fundamental research to industrial progress》，财信证券

2

群雄逐鹿：产业链布局与未来走向

一、行业发展趋势

前瞻产业研究院从市场竞争、技术创新、细分市场等方面对中国固态电池行业发展趋势进行判断如下：

中国固态电池产业发展趋势分析

固态电池相较于液态电池具有多种优点，这为锂电池产业的转型与发展奠定了基础。随着新能源储能和智能电网等领域的需求日益增长，市场亟需支持高安全性、长寿命和高比能量的化学储能技术。例如，高能量密度的电池能够显著提升新能源汽车的续航能力；高安全性特性则有助于消除消费者的相关顾虑，从而增强产品在市场上的竞争力；此外，具备广泛工作温度范围的电池能够适应更复杂的气候条件，进一步扩展市场需求。固态电池恰好能够满足这些需求，因此其发展前景十分广阔。

电池应用的性能要求及固态电池可能的解决思路

采用全固态电解质的锂离子电池将导致其正负极材料体系的改变。具体而言，负极材料不再局限于传统的嵌锂石墨负极，而可以直接使用金属锂作为负极材料。这一转变显著减少了负极材料的用量，从而有效提高了整个电池的能量密度。这一创新为提升锂离子电池的整体性能提供了新的可能性，有助于满足市场对高能量密度电池的需求。

不同类型锂电池的能量密度

二、固态电池行业竞争格局

固态电池企业竞争格局

首先，国内技术路线目前氧化物为主，半固态过渡。目前仍旧主攻硫化物+全固态路线的主要代表是Solid Power、丰田、三星SDI与蜂巢能源。国外正负极材料多以锂金属负极为主，部分国内企业探索硅碳负极。

全球固态电池主要研发企业

近年来，越来越多的企业已参与固态电池市场的布局，参与主体包括中科院化学所、中科院青岛能源所、中科院宁波材料所等研究机构，以及赣锋锂业、宁德时代等电池企业。此外，其他领域的企业也对固态电池表现出投资兴趣，如以汽车零部件为主的万向集团和新能源汽车制造商比亚迪。

在固态电池的研究方面，我国企业主要集中于硫化物电解质技术和氧化物电解质技术这两条路线，而聚合物电解质技术路线的参与较少。硫化物电解质技术的主要参与企业和机构主要集中在日韩及美国，国内企业以宁德时代为代表。氧化物电解质技术路线的领先公司，如北京卫蓝、江苏清陶和台湾辉能，主要采用以氧化物材料为基础的固液混合技术。聚合物体系的主要参与者则主要分布在欧美国家。

中国固态电池企业竞争格局

总结来看，在中国，电池企业如赣锋锂业和宁德时代等龙头企业正加大对固态电池的研发投入。赣锋锂业在传统锂电池领域表现突出，同时在固态电池技术上也取得了重要突破。宁德时代凭借其强大的技术实力和市场影响力，已成为固态电池领域的重要参与者。

除了专业电池企业，其他领域的公司也看好固态电池的市场前景，纷纷进行跨界投资。例如，以汽车零部件为主的万向集团、新能源汽车制造商比亚迪以及矿业巨头紫金矿业等公司都在固态电池领域布局。这些企业的加入不仅为固态电池产业带来了新的资金和资源，也推动了技术的多样化发展。

全球固态电池的主要参与力量包括中国的传统电池厂、新兴企业、韩国的传统电池厂、日本的主机厂以及美国的新兴企业。其中，日本在固态电池布局方面起步较早，投入力度大。日本政府推出《日本蓄电池产业战略》，以国家的力量推动固态电池的产业化，试图在这一领域实现弯道超车，目前丰田在全球范围内拥有最多的固态电池专利。韩国主要由三星SDI和LG等龙头企业布局固态电池，而美国的固态电池发展则以Solid Power和QuantumScape等初创企业为主，并与欧洲龙头主机厂大众和宝马等进行深度合作。中国则由传统电池厂和新兴固态电池厂商共同推进这一领域的发展。

固态电池区域竞争格局

全球核心固态电池产业区域为欧美、日韩和中国。欧美：以自主研发固态电池技术的创业型公司为主，主要技术路线为氧化物与硫化物；日韩：以传统车企与电池企业合作开发为主，主要技术路线为硫化物；中国：以市场为主导研发投入巨大，且以科研机构或院校为支撑，产业化进程较快。

各国进驻固态电池企业概览

其中，在中国从代表性企业/机构分布情况来看，环渤海、长三角地区代表性企业/机构较多，其中北京拥有中科院物理所、中科院化学所、匠心、国联动力等科研实力强大的企业/机构。

中国固态电池产业代表企业区域分布情况

三、固态电池企业、车企布局

截至2024年，全固态电池仍处于研发阶段，部分企业已开始进入装车验证。根据企业类型，固态电池相关企业主要可分为四类：第一类是固态电池初创企业，如QuantumScape、台湾辉能、江苏清陶和北京卫蓝等，这些企业中部分已建立小规模实验线；第二类是拥有规模化生产经验的传统动力电池企业，例如宁德时代、国轩高科和赣锋锂电；第三类是致力于上游布局的主流汽车制造商，如丰田、宝马、大众和东风等；第四类是专注于固态电解质开发的材料企业，例如当升科技。

目前，固态电池企业普遍预计量产时间在2027至2028年之间，Solid Power计划于2024年加速样品交付和装车验证。然而，自2024年以来，多家电池厂和汽车制造商已公布固态电池的相关进展，并规划装车时间。随着政府首次对固态电池研发提供规模资金支持，行业发展有望加速，产业化时间可能会提前。

固态电池企业量产规划、产能布局及装车情况

固态电池正受到国内外汽车制造商和电池企业的广泛关注，各方纷纷布局并提出量产时间表。例如，上汽集团推出了搭载第一代光年固态电池的智己L6，该车型能够实现超过1000公里的超长续航，并符合远高于国家标准的电池安全标准。

在2024年5月24日的新能源技术发布会上，上汽集团表示，其全固态电池将基于聚合物-无机物复合电解质技术路线，并计划于2026年实现量产。宁德时代也公布了固态电池的进展，目标是在2027年达到7-8分的技术成熟度水平。广汽集团则宣布其固态电池技术相较于传统液态电解质电池具有更高的能量密度和更快的充电速度，计划于2026年首批搭载在昊铂车型上，并逐步推广至全系列产品。

总体来看，全球各大电池企业和汽车制造商公布的量产时间表显示，2027年将是一个重要的时间节点，大多数企业预计届时具备量产能力。

车企端固态电池仍处于实验阶段，目前半固态较多

从竞争格局来看，EVTank在《中国固态电池行业发展白皮书（2024年）》中分析指出，海外企业，如日本和美国的丰田、松下、Solid Power和QuantumScape等，较早布局固态电池，且普遍将全固态电池作为发展目标，然而其产业化进展相对缓慢。相比之下，中国企业如卫蓝新能源、清陶能源和赣锋锂电则选择半固态电池作为过渡阶段产品，这一选择有助于推动半固态电池的产业化发展。

在固态电解质方面，EVTank指出，日韩主要采用硫化物体系，而中国则以氧化物和聚合物体系为主。美国的初创企业则在硫化物、氧化物和聚合物等多个领域均有布局。这一多元化的发展策略反映了各国在固态电池技术竞争中的不同侧重点和市场战略。

四、固态电池行业重点企业

卫蓝新能源（半固态电池）

卫蓝新能源是一家依托中国科学院物理研究所，由陈立泉院士等专家共同发起创办的固态电池产学研孵化企业。成立于2016年，位于北京房山窦店，卫蓝新能源专注于固态锂离子电池的研发、生产、市场和销售，已成为国家级专精特新小巨人企业和独角兽企业，具备CNAS资质，并拥有超过40年的固态电池产业研究经验，在多个固态锂电技术领域实现了“首次”突破。

公司产品主要应用领域涵盖新能源汽车、储能、小动力三大部分，其中典型电芯产品包括：360Wh/kg 高能量密度动力电芯，具备超高能量密度，单次续航里程1000+km，已于2023年底量产交付蔚来汽车，并在多家知名整车厂获得定点；280Ah超高安全储能电芯，已于2023年下半年量产交付，为三峡、海博思创、国电投等多个储能项目供货；320Wh/kg高能量密度小动力电芯，目前该公司还与恩捷股份和天目先导合作研发固态电解质隔膜，布局半固态电池领域，并与容百科技在全固态和半固态电池及材料领域展开全面深度合作，约定在2022年至2025年期间采购不低于3万吨的正极材料。

卫蓝新能源部分产品性能

卫蓝新能源在生产进度方面展现出良好的发展势头。公司拥有四大生产基地，分别位于北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博，规划总产能超过100GWh。其中，湖州基地于2022年11月成功下线第一颗固态动力电芯，并在2023年6月正式向蔚来交付了半固态产品。卫蓝新能源预计将在2027年实现全固态电池的量产，标志着其在固态电池领域的持续创新和技术进步。

卫蓝新能源生产基地

公司官网，财信证券

清陶能源

清陶能源是固态电池产业化的领跑者，率先建成并投产了固态动力锂电池的规模化生产线。公司成立于2016年，由中科院院士、清华大学教授南策文团队创办，专注于固态锂电池及相关配套产业链的研发与生产。目前，清陶能源已在固态电池核心材料、核心工艺和定制设备方面实现自主可控，积极推动新能源材料的产业转化，率先实现固态锂电池的产业化，构建了整合“固态锂电池—关键材料—核心装备—综合利用”的全产业链。

在产能扩张方面，清陶能源总部位于江苏昆山，目前在江苏盱眙设有核心材料生产基地，并在江苏昆山和江西宜春分别建成了0.6GWh和1GWh的电池生产基地。此外，公司还在广东惠州和江苏盱眙设立了电池相关设备生产基地，在贵州铜仁建立了电池回收基地。

为了满足不断增长的市场需求并进一步扩大生产规模，清陶能源已获批在江苏昆山建设10GWh的固态动力电池生产基地、在浙江台州建设10GWh的固态电池生产基地，以及在四川成都建设15GWh的固态储能电池生产基地。这些布局将进一步增强公司在固态电池市场的竞争力。

清陶能源目前主要产品

清陶能源的固态锂电池有效解决了锂电池的安全性问题，具备高能量密度、耐高温、长寿命和可柔性化等多项优点，目前已成功应用于新能源汽车和特种储能等领域。公司构建了自主可控的知识产权体系，已申请国家专利超过500项，其中约一半为发明专利，获得授权的专利数量超过300项。这一知识产权的积累不仅增强了清陶能源的技术实力，也为其在固态电池市场的持续创新奠定了坚实基础。

清陶能源部分固态电池相关专利

赣锋锂业（半固态电池）

江西赣锋锂电科技股份有限公司是赣锋锂业的控股子公司，依托其在锂资源上的优势，从事固态电池的产业化布局。赣锋锂业自2016年起便开始积极探索固态电池技术，浙江锋锂新能源科技有限公司作为固态电池及材料的核心研发和生产基地，其产品涵盖固态锂离子电池、固态锂金属电池、固态电池模组以及固态电解质材料等。公司在氧化物和硫化物固态电解质、半固态电池和锂金属负极固态电池方面均有技术储备，其中半固态电池已进入产业化阶段。

在电池产品方面，赣锋锂电选择了氧化物技术路线，正极采用高镍三元材料，负极材料则由石墨改为含锂负极。公司第一代半固态产品的能量密度达260Wh/kg，而第二代产品可达400Wh/kg。2023年6月，赣锋锂电的半固态锂电池正式在赛力斯SERES-5上交付装车。2023年9月，公司发布的新型半固态电池具备超过3000次的循环寿命，在10万公里的使用过程中无衰减，并将低温使用温度扩展至-40℃。

在生产进度方面，赣锋锂电规划的长期产能超过40GWh。到2023年，固态电池的4GWh产能已建成并投入量产，后续的36GWh产能正在建设中，生产基地分布于江西新余、重庆两江和广东东莞。这一系列布局将进一步推动公司在固态电池领域的发展和市场竞争力。

赣锋锂电一至三代固态电池性能

半固态赣锋锂电与普通液态电池性能对比

美国企业：Solid Power(全固态）

Solid Power专注于软包全固态电池和硫化物固态电解质的研发与生产。公司选择硫化物路线作为技术基础，正极材料最初使用高镍三元材料，随后转向无镍钴材料；负极材料则由高纯度硅负极发展为金属锂负极。第一代固态电池的能量密度达390Wh/kg，循环寿命超过1000次，且可在15分钟内将电池从10%充至90%。

在生产进展方面，Solid Power于2023年向宝马交付了A1样品，并成功投产了30吨电解质，同时向潜在电池厂客户提供了电解质样品。2024年，公司计划重点改进A2电池，并将继续向宝马交付产品。此外，宝马将在慕尼黑建立一条基于Solid Power技术的固态电池原型生产线，预计在2025年前推出首辆原型车。2024年1月，Solid Power与SK On签署协议，计划在韩国建设一条固态电池生产线，并向SK On供应固态电解质。公司的目标是到2028年将固态电解质产能提升至4万吨，以支持80万辆新能源车的固态电池生产需求。这一系列战略布局不仅彰显了Solid Power在固态电池领域的技术实力，也为未来的市场竞争奠定了基础。

Solid Power的未来产品特性和规划

Solid Power固态电池展示

从材料创新到工艺突破，从专利壁垒到产能布局，每一个环节的突破都在重塑着价值链与竞争规则。

当实验室的研发成果开始跨越量产门槛，当传统巨头与新兴力量同台竞技，固态电池的产业化进程正加速推动交通能源体系的深刻变革。未来，唯有将技术突破、制造能力与市场应用深度结合的企业，才能在这场绿色能源的终极竞争中占据主导，最终引领全球汽车产业走向更安全、高效、可持续的新纪元。

资料收集丨Carmen

文案丨十二

美编丨十二

审核丨魏小姐