固态电池:开启电池技术新革命，应用前景无限

作为电池领域的新一代技术，固态电池凭借革新性的设计理念，打开了广阔的应用空间。它彻底告别了传统液态电池的液态电解液和隔膜，改用固态电解质作为核心组件，最显著的特征就是离子通过固态物质传导，电极与电解质之间形成“固-固界面”。其工作原理围绕锂离子在固态电解质中的迁移展开，正、负极均采用锂金属等高能量密度材料，具体充放电过程如下:在放电时，锂离子会从负极出发，通过固态电解质的扩散通道迁移到正极。这一过程中，固态电解质完美规避了液态电解液易挥发、易腐蚀的问题。与此同时，正极材料发生氧化反应释放电子，电子经外电路形成电流，实现电能输出。而充电时，外部电源驱动锂离子从正极返回负极，负极材料发生还原反应接收电子，完成能量存储，整个过程中固态电解质始终稳定传导离子。

1.1安全性、高能量、长寿命 -- 三大核心优势推动固态电池替代液态电池

相较于传统液态电池，固态电池在多项关键性能上实现了跨越式提升，成为替代液态电池的核心动力:

安全性大幅升级是固态电池最突出的优势。由于采用不可燃的固态电解质，"它从根源上消除了起火隐患，即便处于 800℃的高温环境中，也能做到不起火、不爆炸，彻底解决了传统电池的安全痛点。

能量密度显著提升。目前固态电池的能量密度已达到 400-500Wh/kg，而传统液态电池最高仅能达到 200-300Wh/kg，且已接近锂离子电池的物理极限。更高的能量密度意味着相同体积或重量下固态电池能存储更多电能，为设备续航提供更强支撑。此外，固态电池还具备长循环寿命的特点，循环次数可突破 5000 次，远超传统电池;温度适应性更强，在-30℃的低温环境中，容量保持率仍能超过 80%;充电速度也明显加快-- 根据宁德时代最新技术成果，固态电池 15 分钟即可充至 80%，充电效率远超传统液态动力电池。

根据电解质液体含量的不同，电池可划分为四大类：液态电池（液体含量 25wt%）、半固态电池（5-10wt%）、准固态电池（0-5wt%）和全固态电池（0wt%）。其中，半固态、准固态与全固态电池因摆脱了对液态电解液的高度依赖，被统称为固态电池。这两类固态电池目前正处于不同的发展阶段，展现出差异化的产业节奏。

半固态电池：已步入产业化阶段，商业化临门一脚

作为固态电池中最先接近落地的技术路线，半固态电池已走完漫长的技术积累期，正站在商业化的关键节点上。其发展历程可追溯至 20 世纪 70 年代，而真正的技术突破出现在 2011 年 —— 美国麻省理工学院科学家 Yet - Ming Chiang 提出 “液流电池” 概念，用含细微颗粒的悬浮液作为电极，研制出由锂化合物粒子与液态电解液混合而成的 “泥浆状电极” 半固态电池，为该技术奠定了重要的理论与实践基础。

2012 - 2016 年是半固态电池的启动期，技术探索主要局限于实验室，聚焦于基础原理验证与材料性能优化；2017 - 2022 年进入高速发展期，材料研发取得实质性进展，电池能量密度、循环寿命等核心指标持续提升，同时产业界开始密集关注这一赛道，头部企业陆续布局研发与产能规划；2023 年以来，半固态电池正式迈入产业化阶段，部分产品已进入小批量试产或示范应用，距离大规模商业化落地仅一步之遥。

全固态电池：研发攻坚持续推进，量产曙光渐显

全固态电池因完全摒弃液态成分，技术难度更高，目前仍处于研发攻坚阶段，但量产进程已在加速推进。其技术探索的起点可追溯至更早：早期电化学研究中，英国科学家约瑟夫・汤姆逊就前瞻性地提出 “用固态电解质实现电池稳定循环” 的构想；19 世纪中期，硫化银、氟化铅等固态电解质材料的发现，为后续研究提供了关键物质基础。

1992 年成为全固态电池发展的重要转折点 —— 美国橡树岭国家实验室开发出无机固态电解质（LiPON）并成功组装出固态电池，验证了全固态路线的可行性。此后，各类固态电解质材料不断涌现，21 世纪后在市场需求的驱动下，电解质稳定性、电极 - 电解质界面兼容性等核心难题逐步突破，研发重心从实验室走向工程化落地。

当前，全球各国均将全固态电池视为下一代电池技术的核心方向，国内外多家企业已明确量产时间表，并建成试产线开展工艺验证。随着材料体系成熟度提升与制备成本下降，全固态电池正从 “实验室样品” 稳步迈向 “量产产品”，商业化曙光日益清晰。

1.2 固态电池的正负极

正极：高能量密度体系是发展方向

固态电池正极材料的发展目标明确指向高能量密度体系。锂离子电池的能量密度很大程度上由正极材料的能量密度决定，所以开发高能量密度的正极材料来适配固态电池十分必要。就目前而言，半固态电池大多沿用现有的三元材料；从长远来看，全固态电池更有可能采用高镍、钴酸锂、富锂锰基等高电压正极材料。

传统电解液的稳定电压窗口通常在 1.5-4.3V 之间，当正极电压超过 4.3V 时，电解液就会发生氧化分解，产生气体和界面膜，进而造成电池容量衰减。而固态电解质的稳定化学窗口能够达到 5V 以上，这为高电压正极材料提供了安全的运行环境，使得高镍、钴酸锂、富锂锰基等高电压正极材料在固态电池中的应用成为现实。

负极：从石墨负极、硅基负极到金属锂负极

要提升电池能量密度，负极材料需从当前的石墨负极向硅基负极演进。目前锂电市场中，石墨负极是主流选择，其各项技术已相当成熟，但在容量方面，已接近理论容量 372mAh/g。硅基负极凭借其极高的理论比容量（室温下 3759mAh/g，400-500℃高温下 4200mAh/g），远超石墨负极，被视作新一代负极的优质材料。

除了容量优势，硅基负极还具有较低的脱嵌锂电位，在充电时能够避免表面出现析锂现象。不过，硅基负极存在一个主要问题，即在充放电过程中体积膨胀明显。因此，目前的硅基负极大多与石墨材料进行掺混使用，这样既能提升电池容量，又能保证其他关键性能达到标准。

在各类负极材料里，金属锂拥有极高的比容量（3860mAh/g）和极低的电极电势（-3.04V，相对于标准氢电极电势），是能源材料领域极具前景的核心负极体系。但在金属锂电池中，金属锂的不均匀沉积会引发锂枝晶生长，增加界面副反应，还会加剧负极体积膨胀，从而降低电池的充放电效率和循环寿命。

1.3 应用场景升维，从替代液态电池到开创新产业

固态电池下游应用场景丰富多样，这是其产业发展的动力源泉。在新能源汽车、储能系统和消费电子等传统电池领域，它能够满足长续航、多循环和微型化的需求；在低空经济、人形机器人等新兴领域，它也能作为可行的能源来源，是未来高科技产业的重要基础。

一方面，固态电池能解决传统领域的痛点问题，推动产业技术进步。在新能源汽车领域，固态电池可解决续航和安全性方面的痛点，其能量密度理论上能达到 500Wh/kg，可支持车辆续航超过 1000 公里；在消费电子领域，它能让手机等电子产品实现更轻薄的结构，同时提升耐用性和使用寿命。

另一方面，固态电池能引领新兴领域发展，成为未来产业升级的基石。eVTOL（电动垂直起降飞行器）对电池能量密度有硬性要求，需达到 400Wh/kg 及以上，而这一目标的实现必须依赖半固态及全固态电池技术的突破；固态电池也是人形机器人的理想适配能源之一，它不仅能显著延长机器人的续航时间，还具有不易燃、无腐蚀、不挥发等特性，能最大限度提高机器人在室内工作的安全性。

1.4 三大固态电解质体系各有优劣，适配不同场景

固态电解质主要分为聚合物电解质、氧化物电解质和硫化物电解质三大体系。每种体系的优缺点决定了它们不同的应用场景和发展潜力。

聚合物电解质体系由高分子聚合物基体、锂盐及添加剂构成。常用的高分子聚合物基体如聚氧化乙烯（PEO）、聚丙烯腈（PAN）等，具有良好的机械柔韧性，易于处理和制造，在机械性能和界面相容性方面表现出色。这种材料可实现薄膜化，适用于多种电池结构。但它在常温下离子电导率较低，高温条件下热稳定性差、易老化，且电化学稳定窗口较窄，这些特性限制了其在高性能电池中的应用。

氧化物电解质是含有锂、氧以及磷、钛等其他成分的化合物。按照电解质成分，可分为晶态和非晶态型。晶态氧化物电解质制造成本较低，可制备容量型电池，容易实现大规模生产，主要包括 GARNET（石榴石）型、NASICON（快离子导体）型等。氧化物电解质具有高机械强度、物理化学稳定性强、耐压性好等优势，在高温条件下仍能保持较高的锂离子电导率。不过，它的界面接触能力差、界面稳定性较低，且制备工艺复杂、成本较高，这些缺陷严重制约了其商业化应用。

硫化物电解质如 Li-Ge-P-S 体系，具有极高的锂离子电导率，机械强度高，与高容量硫正极材料兼容性好，灵活的结构使其应用范围较广。但硫化物材料对水和氧气敏感性高，本身还存在潜在易燃性，且制造工艺复杂、成本高，这些因素阻碍了其大规模商业化进程。

综合来看，国内外主要汽车和电池企业都将目光聚焦于硫化物全固态电池，主流发展路线基本清晰。宁德时代、丰田、三星 SDI 等企业均专注于硫化物电解质的研发，硫化物电解质凭借高离子电导率和良好的界面接触性能，明显优于氧化物和聚合物路线。这种材料组合能使电池能量密度达到 350-500Wh/kg，远超当前液态电池 300Wh/kg 的上限。根据欧阳明高院士在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛的发言，2025 年全固态电池的发展将确定主攻技术路线。

1.5 多项规范政策出台，支持固态电池行业发展

国家不断出台多项政策，鼓励固态电池的发展与创新。2022 年 6 月，工信部发布《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030）》，首次将固态电池列为高效储能技术发展方向；2023 年 1 月，工信部等六部门制定的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，进一步细化了对固态电池标准体系研究的强化要求；2023 年 12 月，工信部提出的《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》，要求推动动力电池循环寿命提升至 3000 次及以上，攻克高频度双向充放电工况下的电池安全防控技术；2024 年 6 月发布的《锂电池行业规范条件（2024 年本）》，进一步规范了对固态单体电池产品的性能要求。

2025 年 4 月发布的《2025 年汽车标准化工作要点》，提出推动制定固态电池标准子体系，加快全固态电池等标准研制，为固态电池产业发展提供政策指引。次月发布的《全固态电池判定及试验方法》，首次明确 “全固态电池” 的定义，要求离子传递完全通过固体电解质实现，与混合固液电解质电池形成严格技术分界，推动固态电池行业向规范化方向发展。

1.6 国内外厂商齐头并进，2027 年目标量产

海外企业的全固态电池预计在 2026 年后实现量产。日韩和欧美企业在该领域的研究布局较早，研发规模较大。从技术路线来看，日本和韩国企业主要布局硫化物技术路线，欧美企业的技术路线则较为多元。

从技术路线和规划来看，国内企业聚焦高镍三元 + 碳硅负极 + 硫化物路线，部分企业还采用多元化电解质布局。全固态电池能量密度在 400Wh/kg 左右，预计在 2027 年前后实现量产。

工艺革新驱动制造设备升级

2.1.固态电池生产流程变化

传统液态电池生产流程

传统锂电池生产工艺流程主要分为前、中和后道三个环节：前道为极片制造，多采用湿法制 备正负极片。将混合导电剂、粘接剂的浆料均匀涂覆在正负极片，后经过烘干与集流体辊压 复合，再通过分切设备将宽幅极片切割为符合电芯尺寸的窄条形成电极片。 中道工序聚焦电芯组装，需要进行注液、焊接和密封。通过卷绕或叠片工艺将正负极片与隔 膜组合成电芯主体，随后将电芯装入金属或铝塑膜外壳中，并进行烘干以去除残留水分，此 后注入电解液，最后通过焊接封口。 后道工序则注重电池性能检测，重点在化成分容。流程包括清洗电芯表面残留电解液，干燥 存储以稳定电解质状态，以及通过检测设备对电池外观、尺寸和电性能进行筛选，最终通过 充放电激活电池并测试实际容量。

固态电池生产流程

固态电池前道工艺可以采用干法或湿法。湿法与传统液态前道工序基本无异；干法电极为近 年新兴技术，具有低成本、低能耗、高性能的优势。干法电极是在干燥状态下混合活性物质、 导电剂与粘结剂，经干法涂布成形，后通过辊压复合至集流体表面；电解质膜亦可通过干/湿法制备，干法可通过辊压/熔融挤出/静电喷涂三种方式成膜，国内主要使用辊压为主，最后 进行分条定型。 中段取消隔膜、注液工艺，新增胶框印刷、等静压。经辊压和分条完成定型后，在叠片前会 增加胶框印刷环节，把树脂音刷到电极边缘形成回形框，在压力下起到支撑绝缘作用，随后 通过叠片堆叠极片与电解质层。在进入后道前，通常添加等静压环节以提升电解质与极片的 致密性，优化界面接触；半固态则仍需保留隔膜结构、注液量较少仅需浸润。 后段工艺不变，改用大压力化成。部分全固态电池通过大压力化成设备对电芯施加高压，常 规电池拘束压力要求 3-10t，固态电池化成拘束压力一般要求 60-80t（10Mpa 压强/单个电 芯）；部分会使用预锂化技术。

相比传统液态锂电制作，固态电池的制造工艺变化主要集中在前、中道。由于固态电池材料 易与水、空气等其它物质反应，整体、生产组装环节的密封性有不同程度提升。

2.2.前道环节：干电极助力降本，电解质成膜工艺创新

前道环节：湿法制膜的设备与传统液态电池差异较小；若引入干法工艺，则对应需新增干法 电极、涂布设备等。干法工艺的核心在于成膜技术，被视为未来的主要趋势。干法不仅是电 池降本的有效手段，也适配全固态电池的制片工艺，与湿法电极工艺相比，具有更高的负载 能力且不易开裂，更适用于硫化物电解质的特性。

干法电极设备

干电极核心优势在于低成本。从干法制备电极的工艺流程来看，相较于传统锂离子电池制程 大大缩短，不需要使用溶剂及其相关的蒸发、回收和干燥设备，能耗也显著降低，因此对电 池制造降本增效具有积极意义。根据美国干电极设备供应商 AM Batteries，采用其干法设备 可在电极制造中节省 40%的资本支出和 20%的运营支出，同时能耗和碳排放也将降低 40%。对 于硅基负极而言，干法电极工艺也被视为解决其循环性能和倍率性能瓶颈的有效手段之一。

干法电极设备用于制备固态电池的正负极电极，替代传统湿法涂布工艺。干法工艺是硫化物 固态电池刚需，由于硫化物固态电解质对空气和水分高度敏感，干法工艺成为其量产的必要 条件。目前干法电极的研究主要有通过喷涂方式和通过辊压方式进行制备两种开发策略。

涂布设备

涂布设备将固态电解质均匀涂覆在电极表面，形成离子传导层。干法电极涂布机采用无溶剂 工艺，实现高能量密度电极制备，确保电极材料的均匀性和一致性。先导智能全固态整线解 决方案覆盖全固态电极制备，2025 年公司为韩国头部电池企业客户定制的固态干法电极涂布 设备已顺利发货至客户现场。赢合科技推出了第三代干法混料纤维化+干法成膜工艺集成化 设备。

锟压设备

辊压是成膜环节关键工序，干法工艺设备要求提升。辊压的核心目标是将膜片厚度减薄至满 足叠片或连续收卷需求，同时提升膜片的张力与强度，实现工业化生产，是保证电极厚度均 匀一致的关键步骤。干法电极工艺对辊压设备的性能提出了更高要求，特别是在工作压力、 辊压精度和均匀性方面。由于干法电极缺乏液态溶剂的润湿作用，颗粒间结合力较弱，因此在辊压过程中需要通过更大的外部压力来实现颗粒的紧密压实。此外，辊压精度和膜厚均匀 性对电极的成品率、能量密度和电池性能稳定性至关重要。 辊压机的成膜性能及生产效率是决定干法工艺能否实现量产的核心要素。干法辊压的速度和 压力直接影响极片的压实密度，行业领先水平的压实密度目标为负极压实>1.6g/cm³，三元正 极压实>3.5g/cm³，铁锂正极压实>2.5g/cm³。在生产效率方面，成膜的速度和宽度是关键因 素。清研纳科提出，负极成膜速度需达到>80 米/分钟，正极成膜速度>50 米/分钟，幅宽>1000 毫米，并实现多幅（6 幅）制造，才能接近湿法电极的生产效率（双面湿法速度可达 160m/min）， 满足大规模生产的需求。

2.3.中道环节：叠片+极片胶框印刷+等静压技术

中道环节：叠片工艺在固态电池装配工艺中有望成为主流，配套设备精度要求大幅提升，需 要使用无隔膜叠片机替换传统叠片卷绕机械；新增胶框印刷机用于结构稳定；新增等静压设 备用以增强电芯内组件界面之间的接触效果，等静压材料致密化能力可迁移至固态电池中， 改善孔隙率与电极和电解质的界面复合问题。

叠片机：全固态主流装配工艺，精度要求大幅提升

叠片工艺是全固态电池的主流装配方案。全固态电池需在无液态介质条件下实现固态电解质 层与电极层的紧密贴合，无机电解质由于韧性和延展性较差无法适用传统液态电池中常见的 卷绕工艺，而叠片工艺可以通过正极、固体电解质膜和负极的简单堆叠实现电池各组件的集 成，从工艺成熟度、成本、效率等方面考虑，是最适用于全固态电池的装配工艺。当前，丰 田、Quantum Scape 等头部企业均以叠片工艺为核心推进全固态电池量产。因此在固态电池 中段设备中，叠片机有望取代卷绕机占据主导地位。

固态电池对叠片设备提出严苛要求。一方面，叠片压力需要精准控制，既要保证相邻极片之 间的贴合度，又要避免固态电解质产生微裂纹，直接导致电池短路；另一方面，在压合过程 中，容易出现固态电解质膜与电极膜之间因横向作用力而发生相对偏移的问题，且叠片过程 中，正负极边沿处容易因压合作用而出现弯折接触而导致短路的情况，因此固态电池用叠片 设备需要具备更高的精度和稳定性。

胶框覆合技术：提升固态电池极片贴合度，避免内短路问题

在固态电池制造领域，现有的生产工艺仍存在不成熟之处。具体而言，在将裁断后的极片料 卷（单片极片）与其他极片进行复合、进而制备固态电池电芯的过程中，一个突出的问题是 难以实现相邻极片间的高精度贴合。这种贴合不良的状况最终会造成固态电池电芯质量受损。 为了解决这一影响电芯性能的关键贴合度问题，利元亨在其公开的专利中提出了固态电池极 片胶框覆合方法。该专利技术能够显著增强复合过程中相邻极片间的贴合程度，以此保障所 生产固态电池电芯的质量水平。

等静压设备：致密化与界面问题的潜在解法

固态电池设备开发侧重高压致密化与电极/电解质复合。在传统液态电池中，电极孔隙通过 液态电解液的浸润形成连续的离子传输通道，然而固态电池中固态电解质的刚性特征使其难 以充分填充高孔隙结构，因此固态电池中孔隙率需控制在 5%以下，才能保证锂离子的快速传 导。同时，固态电池中电极/电解质界面的物理接触质量远逊于液态体系，界面阻抗成为性能 的主要限制因素。为了解决上述问题，高压致密化工艺、电解质&极片复合工艺成为固态电池 制造的关键工艺，设备开发的重点落在增强电解质/电极紧密复合和电极致密化，提升界面 均匀性。 等静压是一种先进的材料致密化技术。等静压技术是将待压件的粉体置于高压容器中，利用 液体或气体介质不可压缩和均匀传递压力的性质从各个方向对加工件进行均匀加压，使粉体 各个方向上受到的大小一致的压力，从而实现高致密度、高均匀性坯体的成型。在这过程中， 材料的特性与尺寸、形状、取样方向无关，而与材料的成型温度、压力有关。等静压技术本 身是一项成熟的技术，在陶瓷、粉末冶金等领域已有广泛应用。在固态电池中，传统热压、 辊压方案提供压力有限且施加压力不均匀，难以保证致密堆积的一致性要求，进而影响电池 性能。而等静压技术可以有效消除电芯内部的空隙，提升电芯内组件界面之间的接触效果， 进而增强导电性，提高能量密度，并减少运行期间的体积变化。

按成型和固结时的温度高低，等静压机主要分为冷等静压机、温等静压机、热等静压机三类。 冷等静压是目前最常用的等静压成型技术。冷等静压机在常温下运行，无需加热装置，一 般由加压站、冷却系统、缸体（钢筒）、框架、上端塞（顶盖）、控制柜等组成。通常利用 液体（例如水或油或乙二醇混合液体）为压力介质，利用橡胶和塑料作包套模具材料，相 比热等静压，可对粉末施加更高的压力（100-630MPa），可为下一步烧结、煅造或热等静压 等工序提供具有足够强度的“生坯”，并可在烧结之前对其进行较为精细的机械加工，显著 减少烧结后制品的加工量。在固态电池应用领域，有研究人员利用冷等静压技术制备石榴 石基超薄柔性复合固态电解质膜，另有研究人员采用冷等静压-高温固相法制备Li6.3Al0.15La3Zr1.75Ta0.25O12 固态电解质。

温等静压存在一定调控难度，海外企业有所布局。温等静压机利用液体或气体作为工作介质， 在密闭容器中通过增压系统逐步加压，使得被加工的物体在各个表面受到相等的压强，并在 模具限制下完成成型过程。与冷等静压机相比，温等静压机在工作过程中会加热介质或工件， 以达到特定的温度条件，从而促进材料的致密化、扩散或相变等过程，工作温度一般不超过 500℃，压强范围可达 300MPa 左右。但是温等静压的温度和压力对于制品有着很大的影响， 较难实现对温度的精准控制，同时工作缸内均温性也难以得到保证。据锂电中国和中国工艺 新闻网的报道，三星 SDI 在固态电池产线中测试中采用了水压和辊压工艺的温等静压机，瑞典高压设备专业供应商 Quintus Technologies 在其电池应用中心投入的 QIB180 实验室电池 压机也是温等静压机。

热等静压适用性好但成本较高。热等静压机需要以较为昂贵的氩气、氮气、氦气等惰性气体 或其他混合气体作为压力介质，向制品（粉体或已经成型的样品）施加各向同等压力 （100~200MPa）的同时利用加热炉对制品施加 1000~2200℃的高温，从而使制品得以烧结或 致密化的过程。在固态电池生产中，热等静压机能够确保电池组件在高压和高温下受到均匀 的压力，从而产生高度均匀的材料，提高电池的整体性能；可控性强，通过调节压力和温度 等参数，可以精确控制固态电池的致密化和界面接触过程，满足不同应用场景的需求；适用 范围广，热等静压机适用于不同材料和结构的固态电池生产，具有广泛的适用性。

2.4.后道环节：新增高压化成设备

后道环节：固态电池要求大压力化成，化成压力要达到 60-80 吨，由此产生高压化成分容设 备需求，低压化成被替换为高压化成，需配备高压化成分容机以激活固态电池性能。固态电 池需要高压化成的核心原因在于其独特的固-固界面特性和离子传导机制，这与传统液态电 池的化成过程存在本质差异。 解决固固界面接触问题：固态电解质与电极之间是刚性接触，存在微观空隙和接触不良，必须通过高压（通常 60-100MPa）压制才能消除界面空隙，增大有效接触面积，促进固态电解 质与电极的物理/化学结合。 激活离子传导通道：固态电解质离子电导率低，需要高压化成实现强制锂离子穿透固固界面 屏障，在界面处形成离子导通网络，以及降低界面阻抗。

带动下游产业升级，eVTOL+人形机器人打开增量空间

3.1.研发能力提升，全固态电池将迎来黄金发展期

截至 2023 年，全球固态电池专利申请量排名前 5 的国家和地区依次为：日本、中国、美国、 韩国、欧洲。日本的专利申请量排名世界第一，在电池领域的研究起步早、积累丰富。日本 打造车企和电池厂共同研发体系，政府资金扶持力度超2千亿日元，力争 2030 年实现全固态电池商业化。中国的专利申请量排名世界第二，自 2016 年以来专利申请量跃居世界首位。

2022 年以来，固态电池的研发和产业化取得了明显进展，但是目前仍然面临着尚未完全解决的离子电导率问题、固固界面问题和循环性能问题等，预计其产业化时间节点将在 2030 年 左右。根据前瞻产业研究院的数据，2024 年中国固态电池行业市场规模已经达到 20 亿元， 2025 年固态电池市场规模预计达到 86 亿元，2026 年将进一步增长到 205 亿元，2030 年中国 固态电池行业市场规模将达到 1163 亿元。

根据 EV Tank 数据显示，2023 年中国固态电池行业出货量已经达到 1GWh，预计 2024 年固态电池出货量达到 3.3GWh，2025 年进一步增长到 11.1GWh，固态电池量产实现后出货量进一步快速增长，进入快速增长期，在 2030 年预计出货量达到 614.1GWh。 根据中商产业研究院的数据，目前固态电池的渗透率较低，2023 年固态电池渗透率不到 0.1%， 随着固态电池的发展以及量产，渗透率快速提升，预计 2030 年固态电池渗透率可以达到 10%。

3.2.固态电池与 eVTOL 完美契合

eVTOL 飞行器主要由机体子系统、导航通讯与飞控子系统、动力子系统和能源子系统构成。 eVTOL 的动力系统采用分布式推进系统（DEP，Distributed Electric Propulsion），该设计使其 能够提升动力系统的安全性冗余、有效降低本机噪音（降低约 10%~15%）和最大限度提升动 力系统的能源使用效率。 对于 eVTOL 飞行器来说，电池有两项关键性能指标与 eVTOL 综合性能紧密相关，一是能 量密度，一是功率密度。相比较来说，电池功率密度（单位质量电池的放电功率大小）是 eVTOL 飞行器更关键的性能指标，因为它决定了 eVTOL 是否可以安全起飞和着陆。而另一方面， 能量密度（电池平均质量所释放出的电能）大致上决定了 eVTOL 的航程范围，目前 300Wh/Kg 能保证 200~300 公里航程。

作为 eVTOL 技术的核心组件，电池的性能和安全性直接决定了 eVTOL 飞机的性能和市场 接受度。能量密度方面，eVTOL 垂直起飞所需要的动力是地面行驶的 10-15 倍，商用门槛高 达 400Wh/kg，且未来能量密度要求将会达到 1000Wh/kg，远高于当前车用动力电池的能量密度；充放电倍率方面，eVTOL 的飞行需要经历起飞、巡航、悬停等阶段，其中起降阶段要求 电池的瞬间充放电倍率在 5C 以上；安全性能、循环寿命等方面，eVTOL 对电池的要求也极为严苛。

政策引导，eVTOL 将成为固态电池商业化的助推剂。2024 年 3 月 27 日，工信部等四部门印 发《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》，明确提出推动 400Wh/kg 级航空锂电 池产品投入量产，实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证。鉴于传统液态锂电池能量密 度限制和 eVTOL 对电池性能的高要求，固态电池有望率先在 eVTOL 市场放量。

2025 年，随着低空场景应用的拓展与落地，相关电池企业订单及融资等动态不断，国内电池企业密集加码低空经济赛道：宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、长虹能源、珠海冠宇、孚能科技、欣旺达、赣锋锂业等。

3.3.固态电池：人形机器人突破 “最后一公里” 的关键推手

人形机器人的发展之所以迫在眉睫，本质上是人类社会向 “人机共生” 文明跃迁进入临界状态的体现。当劳动力缺口不断扩大、AI 技术日趋成熟、能源革命取得突破、地缘竞争愈发激烈等多重因素相互叠加、形成共振，人形机器人的发展就不再是 “是否有必要” 的选择题，而是 “能以多快速度实现” 的生存命题。

当前，人形机器人面临的 “能源之困” 具体表现在三个方面。其一，锂电池续航能力欠佳，导致作业频繁中断，比如特斯拉 Optimus 仅能支持数小时的基础任务；其二，电池的体积和重量占比过高，限制了机器人在灵活性和轻量化设计上的突破；其三，在极端温度环境下，电池性能会衰减，还存在潜在的热失控风险，这阻碍了人形机器人在工业、救援等场景的应用。而这些短板，恰好能与固态电池的高能量密度、快速充放能力、结构紧凑性以及热稳定性形成完美互补。

当固态电池与人形机器人深度融合，这场 “能源革命” 将重新定义机器人的能力边界。更高能量密度的电池能支持机器人进行全天候自主作业，超快充技术能让机器人像人类一样 “即充即用”，其本质上的安全特性还能拓宽机器人在家庭、医疗等敏感场景的应用范围。

2025 年，随着技术的不断迭代和应用场景的持续拓展，固态电池未来有望成为人形机器人能源系统的首选，主要体现在以下四个方面。第一，传统锂电池的能量密度已接近理论极限（约 300Wh/kg），而固态电池通过用固态电解质替代液态电解质，能量密度理论上能提升至 500Wh/kg 以上，可为人形机器人的高强度作业提供更持久的动力支持。第二，人形机器人在工业巡检、家庭服务等场景中可能会遇到碰撞、高温等极端环境，液态锂电池存在漏液、短路甚至爆炸的风险，而固态电池的固态电解质具有更高的热稳定性，即便受到外力冲击，也能保持结构完整。第三，固态电池体积更小、重量更轻，能显著优化人形机器人的机械设计，例如特斯拉 Optimus 的迭代版本采用固态电池后，整体重量减轻了 15%，腾出的空间被用于提升关节灵活性和传感器密度。第四，人形机器人需要集成更多的传感器和 AI 模块，能耗压力大幅增加，固态电池的高能量密度和低自放电率能为复杂算法和多模态交互提供能源保障。

具身智能机器人有望成为拉动锂电池需求增长的重要动力，同时推动高能量密度、高安全性电池技术的迭代升级，重塑细分市场格局。

根据高工机器人产业研究所的数据，预估 2025 年中国人形机器人市场销售量将达到 7300 台，市场规模有望接近 24 亿元；到 2030 年，销量将达到 16.25 万台，市场规模将超过 250 亿元；预计 2031 年，人形机器人将进入快速起量期；到 2035 年，销量有望达到 200 万台左右，届时中国人形机器人市场规模有望接近 1400 亿元。

总结：

从技术本质来看，固态电池以固态电解质替代传统液态电解液，从根源上解决了液态电池在安全性、能量密度等核心性能上的瓶颈。其高安全性（800℃高温不起火）、高能量密度（当前 400-500Wh/kg，理论可突破 500Wh/kg）、长循环寿命（超 5000 次）及宽温适应性等优势，已成为下一代电池技术的核心方向。从发展阶段看，半固态电池已迈入产业化，全固态电池虽仍处研发攻坚期，但在硫化物等电解质路线的突破、国内外企业试产线落地及政策标准完善的推动下，量产曙光日益清晰，2027 年前后有望实现规模化生产。

在产业应用层面，固态电池正从 “替代液态电池” 向 “创造新需求” 升级。在新能源汽车领域，它将推动续航突破 1000 公里，解决安全痛点；在消费电子领域，助力设备向轻薄化、长续航演进。更重要的是，它为 eVTOL、人形机器人等新兴领域提供了 “能源钥匙”——eVTOL 所需的 400Wh/kg 以上能量密度、人形机器人对安全与续航的双重需求，均需依赖固态电池技术的成熟。据测算，2030 年中国固态电池市场规模将达 1163 亿元，人形机器人等下游场景的爆发更将打开增量空间。

从产业链维度，固态电池不仅带动自身材料（高镍正极、硅基负极、硫化物电解质）与工艺（干法电极、等静压、高压化成）的革新，还将重塑设备市场格局。随着技术路线明确、政策规范完善及国内外厂商齐头并进，固态电池正从 “技术概念” 加速走向 “产业现实”，未来不仅会改写电池行业的竞争格局，更将成为支撑新能源与高科技产业融合发展的核心基石。