2025 年，城市空中交通（UAM）賽道正從 “概念驗(yàn)證” 加速邁向 “商業(yè)化落地”，eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）作為 UAM 的核心載體，其規(guī)?；\(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵瓶頸已聚焦于能源系統(tǒng)的可靠性與性能極限：當(dāng)前主流的鋰離子電池在能量密度、安全冗余、快充效率等維度，難以匹配 eVTOL 對(duì) “長(zhǎng)航時(shí)、高密度、高安全性” 的剛需 —— 例如主流機(jī)型續(xù)航普遍不足 300 公里，且電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)成為適航認(rèn)證的核心卡點(diǎn)。

在這一背景下，固態(tài)電池憑借 “能量密度突破 400Wh/kg（較傳統(tǒng)鋰電提升 50%+）、無(wú)電解液自燃風(fēng)險(xiǎn)、快充效率提升 3 倍” 等特性，被行業(yè)公認(rèn)為 eVTOL 能源系統(tǒng)的 “終極解”。2025 年以來，豐田、QuantumScape 等企業(yè)的固態(tài)電池原型已完成千次循環(huán)測(cè)試，國(guó)內(nèi)頭部廠商也實(shí)現(xiàn)了半固態(tài)電池在 eVTOL 原型機(jī)的搭載試飛 —— 技術(shù)成熟度的快速爬坡，讓 “固態(tài)電池 + eVTOL” 的商業(yè)化組合從 “遠(yuǎn)期愿景” 變?yōu)?“近在眼前的產(chǎn)業(yè)升級(jí)機(jī)遇”。

本文將聚焦 eVTOL 對(duì)能源系統(tǒng)的特殊需求，解析固態(tài)電池的適配性價(jià)值，并梳理當(dāng)前技術(shù)落地的挑戰(zhàn)與產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。

一、eVTOL對(duì)于能源系統(tǒng)提出全新要求

1.1 eVTOL 中能源系統(tǒng)的重要性

能源系統(tǒng)是 eVTOL 的能量存儲(chǔ)與釋放載體，是決定其續(xù)航里程、起降能力的核心系統(tǒng)之一，主要由動(dòng)力電池組（Pack）、電源管理系統(tǒng)（BMS）、高壓配電單元、熱管理系統(tǒng)、快充接口與線束等關(guān)鍵部件組成。通常，能源系統(tǒng)在 eVTOL 中的重量占比約為 30%，具體數(shù)值會(huì)根據(jù)機(jī)型、設(shè)計(jì)航程、有效載荷有所不同。

• 成本維度上，能源系統(tǒng)在 eVTOL 整體 BOM 中的占比為 10%-20%，具體取決于機(jī)型與產(chǎn)品設(shè)計(jì)。以 Liium 的數(shù)據(jù)為例，其 eVTOL 的能源系統(tǒng)成本占比約 10%，推進(jìn)系統(tǒng)約 40%，結(jié)構(gòu)和內(nèi)飾件約 25%，航電和飛控占比約 20%，裝配件占比約 5%。一方面，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，讓鋰電產(chǎn)業(yè)鏈成本實(shí)現(xiàn)了整體下降；但另一方面，eVTOL 采用分布式電推技術(shù)，需要配備多個(gè)高功率電機(jī)與電控系統(tǒng)，這使得推進(jìn)系統(tǒng)成本占比達(dá)到 40%，成為成本大頭；此外，為滿足輕量化需求，大量碳纖維復(fù)合材料的使用也增加了成本，因此能源系統(tǒng)在 eVTOL 整機(jī)成本中的占比相對(duì)不高。

• 不過，eVTOL 能源系統(tǒng)的單位價(jià)值并不低：受 “開發(fā)周期長(zhǎng)、材料成本高、產(chǎn)品要求嚴(yán)、測(cè)試環(huán)節(jié)多” 等因素影響，航空級(jí)電池 Pack 的成本約為 2 元 / Wh，是車規(guī)動(dòng)力電池的 3-5 倍。若按 200kWh 的設(shè)計(jì)能量計(jì)算，其成本可達(dá) 40 萬(wàn)元，已經(jīng)超過了大部分新能源車的整車價(jià)格；要是再考慮后續(xù)電池的更換、折舊，實(shí)際成本還會(huì)更高。

1.2 eVTOL 對(duì)電池提出更高要求

在 eVTOL 的初步設(shè)計(jì)階段，核心任務(wù)之一是明確對(duì)能源系統(tǒng)的需求，具體設(shè)計(jì)步驟如下：

• Step1：通過市場(chǎng)調(diào)研確定 eVTOL 的應(yīng)用場(chǎng)景及對(duì)應(yīng)的功能需求（比如載貨與載人、長(zhǎng)途與短途、城市與城際等），據(jù)此選定合適的構(gòu)型，并明確最大起飛重量、有效載荷、續(xù)航里程等性能指標(biāo)；

• Step2：依據(jù)上述性能指標(biāo)開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)，涵蓋槳盤載荷、功率載荷、懸停效率、升阻比等內(nèi)容；

• Step3：測(cè)算 eVTOL 在飛行的 5 個(gè)階段（初始懸停、起飛爬升 / 上升過渡、巡航飛行、下降過渡、著陸懸停）所需的任務(wù)功率，結(jié)合每個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間，計(jì)算出 eVTOL 飛行全程需要的總電池能量；

• Step4：基于電池能量的總需求，通過電池包的比能量，反向推導(dǎo)電池包的重量；

• Step5：進(jìn)行重量匯總，并對(duì)整機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整 —— 在機(jī)身結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、有效載荷等部分重新分配重量，同時(shí)反復(fù)計(jì)算、試驗(yàn)，以達(dá)成重量分配的最優(yōu)方案。

綜合來看，eVTOL電池相較新能源車用電池在比能量、比功率、充電倍率、循環(huán)次數(shù)與安全性五大維度上都提出了更高的要求：

1.3（1）核心要求一：高比能量

eVTOL 的重量分配堪稱 “寸土寸金”：目前大部分 eVTOL 的整機(jī)重量在 2 噸以內(nèi)，這意味著能分配給能源系統(tǒng)的重量約為 600kg（對(duì)應(yīng) 30% 的占比）。若要滿足 200kWh 的能量設(shè)計(jì)（以較好地完成城市、城際運(yùn)輸需求，對(duì)應(yīng)約 300km 的航程），能源系統(tǒng)的比能量需要達(dá)到 330Wh/kg。此外，還需考慮多方面的能量損失：

• ①包裝損失：電池包裝（含 BMS、線纜、外殼）會(huì)損耗 20%-30% 的能量；

• ②老化損失：電池材料老化過程中會(huì)損耗 1%-10% 的能量；

• ③充放不完全損失：由于無(wú)法完全充放電，也會(huì)損耗 5%-10% 的能量；

• ④安全冗余：需預(yù)留 20% 左右的安全備用電量。

因此，電池的比能量需要達(dá)到 400Wh/kg 以上。同時(shí)，電池老化會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部阻抗增加，進(jìn)而降低峰值功率，讓起降過程變得極具風(fēng)險(xiǎn)；所以對(duì)于 eVTOL 而言，當(dāng)電池健康狀態(tài)降至 90% 時(shí)就需要更換 —— 這一要求比新能源車更嚴(yán)格（新能源車通常在電池健康狀態(tài)低于 80% 時(shí)才需更換）。

比能量的高低決定了電池容量大小，進(jìn)而影響航程長(zhǎng)短：當(dāng)電池比能量突破 300Wh/kg 時(shí)，對(duì)應(yīng)續(xù)航可達(dá) 200-250km；若比能量提升至 400Wh/kg，續(xù)航可延長(zhǎng)至 300km；若進(jìn)一步提升至 600Wh/kg，續(xù)航則能達(dá)到 400km。

《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案（2024-2030 年）》與《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要（2023-2035 年）》對(duì) eVTOL 電池提出了明確要求：推動(dòng) 400Wh/kg 級(jí)航空電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn) 500Wh/kg 級(jí)航空電池產(chǎn)品的應(yīng)用驗(yàn)證。

1.3（2）核心要求二：高比功率

• 比功率是衡量能源系統(tǒng)供電速度的指標(biāo)，它決定了 eVTOL 整機(jī)的起降能力與加速性能。在 eVTOL 的巡航階段，電池保持 1C 左右的放電倍率即可；但在垂直起降階段，需要瞬時(shí)釋放大功率，功率需求是巡航階段的 4 倍，這就要求電池在剩余電量（SOC）為 30% 時(shí)，仍具備 12C 的放電能力。

• 在懸停階段，電池需要維持 5C 左右的放電能力?？紤]到目前大部分 eVTOL 的功率載荷為 4-5kW/kg（主要由產(chǎn)品設(shè)計(jì)和構(gòu)型決定），2 噸級(jí) eVTOL 的懸停功率需求約為 500kW，因此電池的比功率需要達(dá)到 1.2kW/kg 以上。

• 新能源車對(duì)功率的需求相對(duì)平緩，主要滿足加速和爬坡需求；相比之下，eVTOL 對(duì)電池的功率要求要高得多。補(bǔ)充：鋰電池性能與 eVTOL 需求的差距。

從相關(guān)圖示可以看到，鋰電池在比能量與功率性能上持續(xù)提升，當(dāng)前的量產(chǎn)水平（圖中深綠部分）已經(jīng)能滿足大部分新能源車的需求，但與 eVTOL 的要求仍有差距。目前，能夠滿足 eVTOL 電池需求的產(chǎn)品（包括高性能電池的淺綠部分、新型電池的淺藍(lán)部分），還未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段。

1.3（3）核心要求三：高安全性

• eVTOL 電池的安全性需遵循航空業(yè) “零容錯(cuò)” 的標(biāo)準(zhǔn)：能源系統(tǒng)必須在任何可預(yù)見的單一故障乃至多重故障下，避免火災(zāi)、爆炸、有毒氣體泄漏等災(zāi)難性事件，同時(shí)減少高空墜落、起火等次生災(zāi)害。航空法規(guī)也明確要求：當(dāng)單個(gè)電芯發(fā)生熱失控時(shí)，電池系統(tǒng)的關(guān)鍵功能必須保持正常，且故障發(fā)生的概率需低于 10??。

• eVTOL 電池需要通過多項(xiàng)嚴(yán)苛測(cè)試，包括加熱測(cè)試、低溫測(cè)試、沖擊測(cè)試、碰撞測(cè)試、短路測(cè)試、穿刺測(cè)試、切割測(cè)試、異常充放電測(cè)試、極限高電流測(cè)試以及深度放電測(cè)試等。

其主要安全要求包括：

• 熱失控防護(hù)：單個(gè)電芯發(fā)生熱失控后，不得蔓延至相鄰電芯，且電池包表面溫度不超過 150℃；嚴(yán)禁出現(xiàn)起火、爆炸、有毒氣體泄漏的情況。

• 故障容錯(cuò)與冗余：電池管理系統(tǒng)（BMS）需采用雙冗余架構(gòu)，核心傳感器（電壓、溫度、電流）、電芯狀態(tài)、通信鏈路、控制模塊均需備份；即使出現(xiàn)單一故障，仍能正常監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)、保持通信，并預(yù)留至少 20% 的安全冗余電量，確保飛機(jī)完成降落。

• 環(huán)境適應(yīng)性：需通過 - 40℃~85℃的寬溫域循環(huán)測(cè)試（覆蓋高空低溫、地面高溫場(chǎng)景）、海拔 5000 米以上的低壓測(cè)試、鹽霧腐蝕測(cè)試，以及 15 米跌落測(cè)試，且測(cè)試過程中不起火、不爆炸。

1.3（4）核心要求四：循環(huán)壽命與快充

為保障 eVTOL 商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性，其電池的快充倍率需達(dá)到 5C 左右（即 15 分鐘內(nèi)充至 80% 的剩余電量，SOC），以此增加運(yùn)營(yíng)時(shí)間；同時(shí)，電池的循環(huán)壽命需達(dá)到 500 次以上（理想狀態(tài)下達(dá)到 1000 次），以滿足單日運(yùn)行 8 次、全年運(yùn)行 1600 次的高強(qiáng)度運(yùn)營(yíng)需求，避免頻繁更換電池。不過，同時(shí)實(shí)現(xiàn) “長(zhǎng)壽命、高倍率、快充、高比能量” 存在較大難度：

• 高充放電倍率會(huì)損害循環(huán)壽命：高充放電倍率會(huì)加劇極化現(xiàn)象、增加熱量累積，且 SEI 膜會(huì)在 “破裂 - 再生” 的過程中產(chǎn)生更多化學(xué)損耗，同時(shí)帶來機(jī)械應(yīng)力與結(jié)構(gòu)損傷，進(jìn)而縮短循環(huán)壽命 —— 尤其是起降階段的瞬時(shí) 12C 放電，會(huì)對(duì)電池壽命造成較大影響。

• 高比能量會(huì)損害循環(huán)壽命：高比能量電池的電解液更易氧化、負(fù)極極易出現(xiàn)膨脹與粉化、離子通道易變窄等問題，都會(huì)導(dǎo)致循環(huán)壽命縮短。

二、激光雷達(dá)行業(yè)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)鏈分析

2.1 傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池應(yīng)用于 eVTOL 存在的問題

當(dāng)前，傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池應(yīng)用在 eVTOL 中存在以下問題：

一、能量密度偏低

液態(tài)鋰電池的能量密度上限為 300Wh/kg（三元鋰體系），而目前大規(guī)模量產(chǎn)的電池能量密度僅為 160-250Wh/kg，難以滿足 eVTOL 對(duì)電池 400Wh/kg 的要求，會(huì)大幅限制 eVTOL 的續(xù)航里程。造成這一問題的原因包括：

• 隔膜、電解液等非活性組件占用了電池的部分重量與空間；

• 電池電壓窗口受限，當(dāng)正負(fù)極電壓差超過 4.5V 時(shí)，電解液會(huì)發(fā)生分解；

• 難以采用能量密度更高的鋰金屬負(fù)極，否則容易形成鋰枝晶。

二、安全性不足

eVTOL 在低空環(huán)境下的工作場(chǎng)景更為復(fù)雜，且空中失事造成的危險(xiǎn)性更高，而液態(tài)鋰電池主要存在以下安全隱患：

（1）熱失控風(fēng)險(xiǎn)：電池負(fù)極容易析出樹枝狀的鋰枝晶，可能刺穿僅 12-25 微米厚的隔膜，造成電池內(nèi)部短路，瞬間釋放大量熱量，最終引發(fā)熱失控。

（2）有毒物質(zhì)釋放：電解液通常為易燃有機(jī)溶劑，在高溫環(huán)境下會(huì)分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w與氧氣，進(jìn)而引發(fā)燃燒、爆炸，同時(shí)還可能釋放氟化氫等有毒物質(zhì)。

三、循環(huán)壽命有限

液態(tài)鋰電池的循環(huán)壽命相對(duì)有限，量產(chǎn)電池的容量衰減速度較快（尤其是在快充條件下），主要原因包括：

• 液態(tài)電解質(zhì)無(wú)法充分潤(rùn)濕活性層，不僅會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加，還會(huì)加速容量衰減；

• 鋰枝晶生長(zhǎng)會(huì)刺穿隔膜，造成電池故障；

• 液態(tài)電解液與電極材料之間持續(xù)發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致容量衰減。

2.2 固態(tài)電池更適配 eVTOL 的電池需求

固態(tài)電池是一種采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)電解液的新型電池技術(shù)，它通過固態(tài)材料實(shí)現(xiàn)鋰離子的傳導(dǎo)，從根源上解決了液態(tài)鋰電池的安全隱患與能量密度瓶頸。與傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池相比，固態(tài)電池具備（1）更高的能量密度、（2）更優(yōu)的安全性能、（3）更長(zhǎng)的循環(huán)壽命三大優(yōu)勢(shì)，因此更能匹配 eVTOL 的電池需求。

根據(jù)電解質(zhì)中液體含量的不同，電池主要分為液態(tài)、半固態(tài)、全固態(tài)三類：

• 液態(tài)電池（液體含量 100%）：以有機(jī)溶劑作為電解液，搭配約 20 微米厚度的隔膜，鋰離子在 “液態(tài)電解液 + 隔膜” 體系中穿梭傳輸。該技術(shù)已成熟，目前已大規(guī)模量產(chǎn)并裝配于新能源汽車。

• 半固態(tài)電池（液體含量 5%-10%）：作為液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的方案，電池結(jié)構(gòu)中部分采用固態(tài)電解質(zhì)材料，同時(shí)保留 5%-10% 的液態(tài)電解質(zhì)。通過固液混合設(shè)計(jì)，既保留了傳統(tǒng)產(chǎn)線 70% 以上的工藝兼容性，又在能量密度、安全性、低溫性能上實(shí)現(xiàn) “半步升級(jí)”，預(yù)計(jì) 2027 年可達(dá)成技術(shù)、成本與量產(chǎn)可行性的平衡。

• 全固態(tài)電池（液體含量 0%）：采用完全固態(tài)形式的電解質(zhì)，無(wú)電解液與隔膜，安全性、能量密度可達(dá)到理想水平。計(jì)劃 2027 年實(shí)現(xiàn)小規(guī)模裝車，2030 年完成商業(yè)化落地。
  

2.3 固態(tài)電池滿足 eVTOL 的核心要求

固態(tài)電池可匹配 eVTOL 對(duì) “高能量、高安全、長(zhǎng)壽命、快充” 的核心需求，具體體現(xiàn)為：

一、高能量密度

固態(tài)電池能滿足 eVTOL 對(duì) 400Wh/kg 能量密度的要求，突破其航程限制，核心原因包括：

• 鋰金屬負(fù)極得以應(yīng)用：鋰金屬負(fù)極的理論比容量高達(dá) 3860mAh/g，是傳統(tǒng)石墨負(fù)極（372mAh/g）的 10 倍以上；固態(tài)電解質(zhì)具備高機(jī)械強(qiáng)度，可有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，讓鋰金屬負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用成為可能。

• 電壓窗口更寬：傳統(tǒng)液態(tài)電解液在電壓超過 4.5V 時(shí)會(huì)分解，而固態(tài)電解質(zhì)可承受 5V 以上的工作電壓，因此能選用更高電壓的正極材料，提升能量密度。

• 結(jié)構(gòu)優(yōu)化：固態(tài)電池將電解液與隔膜合二為一，取消了隔膜部件，大幅縮小正負(fù)極間距 —— 既降低了電池厚度，又減少了非活性材料的體積占比；同時(shí)，固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)電芯內(nèi)部串并聯(lián)堆疊，避免過度封裝，進(jìn)一步提升體積能量密度。

二、高安全性

固態(tài)電池能滿足 eVTOL 的航空級(jí)安全要求，在極端環(huán)境下表現(xiàn)更優(yōu)，可減少災(zāi)害發(fā)生概率、降低損害損失，核心原因包括：

• 熱失控閾值更高：固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)，從根源上解決了液態(tài)電解液易燃易爆的隱患；其固態(tài)電解質(zhì)的熱分解溫度可達(dá) 500℃，遠(yuǎn)高于液態(tài)電解液的 200℃，熱失控風(fēng)險(xiǎn)降低 90% 以上。

• 穩(wěn)定性更強(qiáng)：針刺測(cè)試顯示，固態(tài)電池在極端條件下僅出現(xiàn)微小電壓波動(dòng)，不會(huì)發(fā)生冒煙、起火等現(xiàn)象。

• 工作溫度帶更寬：固態(tài)電解質(zhì)在低溫下仍能保持穩(wěn)定的離子傳導(dǎo)性能，使固態(tài)電池在 - 30℃環(huán)境下的容量保持率可達(dá) 80% 以上，解決了低溫地區(qū)電池 “趴窩” 的問題。

三、長(zhǎng)循環(huán)壽命與快充

固態(tài)電池可滿足 eVTOL 高強(qiáng)度運(yùn)營(yíng)下對(duì)長(zhǎng)循環(huán)壽命、快充的需求，解決了液態(tài)鋰電池 “循環(huán)壽命 - 快充” 難以兼顧的問題，更利于 eVTOL 投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，核心原因包括：

• 電解質(zhì)穩(wěn)定性高：固態(tài)電解質(zhì)不易揮發(fā)、泄漏，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，從根源上解決了液態(tài)電解液干涸、揮發(fā)導(dǎo)致的容量衰減問題；且其在充放電過程中體積變化小，減少了材料結(jié)構(gòu)破壞。

• 抑制鋰枝晶生長(zhǎng)：固態(tài)電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度更高，可有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，避免枝晶刺穿隔膜引發(fā)的內(nèi)部短路，顯著延長(zhǎng)電池壽命。

• 副反應(yīng)更少：固態(tài)電解質(zhì)對(duì)電極材料的腐蝕性較低，避免了液態(tài)電解液與電極材料間的持續(xù)副反應(yīng)，維持了更好的電池性能。

• 高離子電導(dǎo)率與電壓窗口：固態(tài)電解質(zhì)（硫化物）具備高離子電導(dǎo)率，同時(shí)可安全使用 5V 級(jí)高壓材料；而傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池受電解液電壓窗口限制，電壓越高充電功率越快。

• 接觸界面優(yōu)化：通過 “界面涂層” 等技術(shù)降低界面阻抗，打通了高倍率下的離子傳輸瓶頸。

2.4 固態(tài)電池主要技術(shù)路線對(duì)比

根據(jù)電解質(zhì)類型的不同，固態(tài)電池主要分為硫化物、氧化物、聚合物三大技術(shù)路線：

• 硫化物路線：以高離子電導(dǎo)率（10?3-10?2S/cm）、良好的界面兼容性為優(yōu)勢(shì)，但化學(xué)穩(wěn)定性差、成本較高。

• 氧化物路線：具備優(yōu)異的熱穩(wěn)定性與成本優(yōu)勢(shì)，但室溫離子電導(dǎo)率偏低（10??-10?3S/cm）、界面接觸難度大。

• 聚合物路線：加工性能好、適配現(xiàn)有產(chǎn)線，但室溫離子電導(dǎo)率極低（10??-10??S/cm），且需要加熱才能工作。

理想狀態(tài)下，固態(tài)電池需同時(shí)具備高離子電導(dǎo)率、鋰枝晶抑制能力、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較低的制造成本與原材料成本等特點(diǎn)，但目前三條技術(shù)路線各有優(yōu)劣，難以同時(shí)滿足以上要求：

• 硫化物路線憑借高電導(dǎo)率、優(yōu)異的機(jī)械性能等優(yōu)勢(shì)，在單一電解質(zhì)路線中處于領(lǐng)先地位，是整車企業(yè)與動(dòng)力電池企業(yè)的主流選擇；

• 氧化物路線通常在過渡階段的半固態(tài)電池生產(chǎn)制造中受到青睞；

• 聚合物路線因離子電導(dǎo)率偏低、需要升溫工作，較少應(yīng)用于新能源交通領(lǐng)域。

2.5 推動(dòng)固態(tài)電池發(fā)展的政策支持

（1）多項(xiàng)國(guó)家政策推動(dòng)

2020 年 10 月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2030 年）》，明確提出 “加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”，首次將固態(tài)電池研發(fā)提升至國(guó)家層面規(guī)劃；后續(xù)多項(xiàng)支持政策陸續(xù)發(fā)布，提出建設(shè)固態(tài)電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并肯定固態(tài)電池作為鋰電池高能量化的主要技術(shù)路線選擇，對(duì)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了積極推動(dòng)作用。

（2）地方政策因地制宜布局

據(jù)中國(guó)日?qǐng)?bào)報(bào)道，工信部 2024 年啟動(dòng) 60 億元固態(tài)電池重大研發(fā)專項(xiàng)，成為行業(yè)里程碑事件。各地結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)推出補(bǔ)貼、產(chǎn)業(yè)集群打造等針對(duì)性舉措：

珠海率先發(fā)布《珠海市推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2030 年）》，提出 2027 年形成固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)集群、2030 年實(shí)現(xiàn)批量交付的目標(biāo)；

北京、上海、廣州、天津等其他地區(qū)，主要在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)支持政策中提及對(duì)固態(tài)電池技術(shù)突破、示范化與規(guī)?；闹С帧?/p>

三、固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

3.1 固態(tài)電池面臨的核心挑戰(zhàn)

盡管固態(tài)電池較液態(tài)鋰電池具備諸多優(yōu)勢(shì)，但當(dāng)前距離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，仍需解決技術(shù)瓶頸、工藝適配、材料成本、規(guī)?；a(chǎn)四大核心挑戰(zhàn)。

一、核心挑戰(zhàn)：關(guān)鍵技術(shù)瓶頸

1.固 - 固界面接觸難題

• ①機(jī)械失效：充放電過程中，正負(fù)極材料（尤其是鋰負(fù)極）會(huì)發(fā)生體積膨脹 / 收縮，而固態(tài)電解質(zhì)（如氧化物、硫化物）通常脆性高、彈性偏低，無(wú)法同步形變，易導(dǎo)致界面分離、接觸失效，大幅增加阻抗。

• ②接觸機(jī)制改變：固態(tài)電池中電極與電解質(zhì)的接觸方式，由液態(tài)電池的 “面接觸” 轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的 “點(diǎn)接觸”，有效接觸面積大幅縮小，界面阻抗顯著增加（可達(dá) 500-1000Ω?cm2），嚴(yán)重影響鋰離子的傳輸效率。

2.離子電導(dǎo)率不足

離子電導(dǎo)率是衡量電解質(zhì)傳導(dǎo)離子能力的指標(biāo)，電導(dǎo)率越高，離子傳輸越順暢，且能減少極化、實(shí)現(xiàn)快充。固態(tài)電池的理想離子電導(dǎo)率需接近 10?3S/cm（與液態(tài)電池水平相當(dāng)），但目前主流電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率普遍偏低：

聚合物：10??-10??S/cm（高溫下接近 10??S/cm）；

氧化物：10??-10?3S/cm；

硫化物：10?3-10?2S/cm，但易水解產(chǎn)生有毒氣體（如 H?S）。

二、核心挑戰(zhàn)：工藝適配

1.干法工藝成熟度低

• ①成膜難度大：干法工藝是全固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)的必由之路，但目前正極干法成膜在粘接劑選擇、纖維化程度控制上仍有難點(diǎn)；現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)的極片厚度（40-50 微米）與目標(biāo)厚度（100-150 微米）存在差距，且生產(chǎn)速度（3-5 米 / 分鐘）遠(yuǎn)低于液態(tài)電池（60-80 米 / 分鐘），嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

• ②混合均勻性差：干法工藝中無(wú)溶劑，活性材料、導(dǎo)電劑與電解質(zhì)難以均勻分散，易出現(xiàn)團(tuán)聚結(jié)塊現(xiàn)象，影響電池性能。③膜層與電解質(zhì)的界面融合：固 - 固界面接觸的天然難題，要求電極表面粗糙度控制在納米級(jí)，否則與電解質(zhì)接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生縫隙。

2.關(guān)鍵設(shè)備依賴與精度要求高

• ①高壓致密化：由于物料均勻性較難實(shí)現(xiàn)，對(duì)輥壓的精度、均勻度及壓實(shí)密度要求更高，需新增高壓輥壓設(shè)備；等靜壓設(shè)備需滿足 “600MPa 高壓 + 150℃溫控” 的條件，批量生產(chǎn)效率較低。

• ②環(huán)境控制嚴(yán)苛：硫化物電解質(zhì)對(duì)極性有機(jī)溶劑敏感，傳統(tǒng)濕法工藝無(wú)法適用，生產(chǎn)需采用全封閉干燥室 + 惰性氣體氛圍，環(huán)境管控成本較高。

三、核心挑戰(zhàn)：材料成本高企

固態(tài)電池的材料成本面臨居高不下的問題，具體體現(xiàn)為：

1.核心材料成本懸殊

• 硫化物電解質(zhì)材料成本為 200-250 萬(wàn)元 / 噸，其中關(guān)鍵材料硫化鋰單價(jià)超 300 萬(wàn)元 / 噸；

• 氧化物電解質(zhì)材料成本為 30-40 萬(wàn)元 / 噸，核心原材料包括氧化鋯、氧化鑭等；

• 聚合物電解質(zhì)材料成本為 50-60 萬(wàn)元 / 噸，核心原材料包括 PEO、LiTFSI、鋰鹽；
  

相比之下，液態(tài)電解液的成本僅為 1.7-3 萬(wàn)元 / 噸，遠(yuǎn)低于各類固態(tài)電解質(zhì)材料；此外，硅基負(fù)極的加工成本是石墨負(fù)極的 5-8 倍，而鋰金屬提純能耗高、成本也相對(duì)較高。

2.規(guī)模效應(yīng)缺失

2024 年全球固態(tài)電池產(chǎn)能不足 20GWh，僅占鋰電池總產(chǎn)能的 0.5%；小批量采購(gòu)導(dǎo)致企業(yè)對(duì)原材料的議價(jià)能力較弱，設(shè)備折舊、環(huán)境管控等成本的分?jǐn)倝毫σ草^大。

四、核心挑戰(zhàn) ：大規(guī)模量產(chǎn)困難

固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)面臨多重阻礙：

1.產(chǎn)線兼容性差

全固態(tài)電池需要全新的干法 / 真空鍍膜 / UV 固化產(chǎn)線，較現(xiàn)有液態(tài)電池產(chǎn)線需新增大量設(shè)備，且原輥壓、疊片等設(shè)備也需升級(jí)；單 GWh 產(chǎn)線投資成本達(dá) 4-5 億元，是液態(tài)電池產(chǎn)線的 2-3 倍。

2.良率與標(biāo)準(zhǔn)問題

行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)良率僅 50%-80%，界面缺陷、材料一致性差導(dǎo)致報(bào)廢率高；同時(shí)技術(shù)路線分散（硫化物 / 氧化物 / 聚合物），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，供應(yīng)鏈配套不成熟。

3.供應(yīng)鏈協(xié)同不足

固態(tài)電解質(zhì)、硅碳負(fù)極等關(guān)鍵材料產(chǎn)能有限，規(guī)?；?yīng)能力不足；設(shè)備端（干法混料、等靜壓設(shè)備）國(guó)產(chǎn)化率低，依賴進(jìn)口設(shè)備會(huì)延長(zhǎng)擴(kuò)產(chǎn)周期。

3.2 固態(tài)電池迎來技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

固態(tài)電池正處于產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：一是政策持續(xù)加碼，二是技術(shù)突破與創(chuàng)新方案頻出，三是產(chǎn)業(yè)端（電池廠商、車企）加速投入。2025 年，固態(tài)電池技術(shù)路線逐漸收斂，呈現(xiàn) “硫化物主攻全固態(tài)、氧化物過渡半固態(tài)” 的趨勢(shì)；工信部年底的 “固態(tài)電池專項(xiàng)中期審查” 為行業(yè)發(fā)展帶來期待。2026-2027 年，全固態(tài)（或準(zhǔn)固態(tài)）電池有望建成小規(guī)模產(chǎn)線，產(chǎn)能突破 2GWh 并嘗試小批量裝車，能量密度將突破 400Wh/kg；半固態(tài)電池持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，2030 年前產(chǎn)能有望突破 100GWh，開啟大規(guī)模裝車測(cè)試。除新能源車外，eVTOL 是固態(tài)電池的重要下游場(chǎng)景，有望為其開辟新增需求市場(chǎng)。

3.3 技術(shù)突破與創(chuàng)新方案頻出，近期成果顯著

近期學(xué)術(shù)界針對(duì)固態(tài)電池提出多項(xiàng)技術(shù)突破與創(chuàng)新方案，核心圍繞 “固 - 固界面接觸難題”，涵蓋新型固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)、工藝優(yōu)化等方向。若這些成果順利落地生產(chǎn)，有望解決固態(tài)電池核心問題，加速其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

3.4 產(chǎn)業(yè)端動(dòng)作頻頻

一、工信部審查開啟

2025 年 9 月，工信部啟動(dòng)固態(tài)電池專項(xiàng)中期審查，對(duì) 2024 年立項(xiàng)的 60 億元研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行 “期中考核”，以確定后續(xù)撥款與產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏，審查重點(diǎn)包括電芯性能、量產(chǎn)能力、安全合規(guī)性等，預(yù)計(jì) 12 月公布結(jié)果。頭部廠商預(yù)計(jì)可順利通過，若結(jié)果超預(yù)期，有望獲更多補(bǔ)貼、加快項(xiàng)目進(jìn)度。

二、技術(shù)路線收斂

2025 年是技術(shù)路線收斂關(guān)鍵年：多數(shù)廠商布局多條路線分散風(fēng)險(xiǎn)，但硫化物已成為全球頭部電池廠商的核心方向（包括寧德時(shí)代、比亞迪、豐田等）；氧化物則作為半固態(tài)過渡路線。路線收斂有助于集中資源攻關(guān)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

三、招標(biāo)計(jì)劃提前，產(chǎn)業(yè)推進(jìn)加速

原計(jì)劃審查后啟動(dòng)的產(chǎn)線招標(biāo)，2025 年 11 月已有頭部企業(yè)率先開啟 GWh 級(jí)招標(biāo)，進(jìn)程超預(yù)期。目前國(guó)內(nèi)多家企業(yè)已建成 MWh 級(jí)中試線，半固態(tài)產(chǎn)品完成裝車，預(yù)計(jì) 2026 年實(shí)現(xiàn) GWh 級(jí)產(chǎn)線投產(chǎn)，2027 年進(jìn)入小批量投產(chǎn)階段；部分廠商已與 eVTOL 企業(yè)合作，將供應(yīng)半固態(tài) / 固態(tài)電池。

四、車企布局，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同

國(guó)內(nèi)首條大容量固態(tài)電池產(chǎn)線已建成：廣汽集團(tuán)廣州番禺的全固態(tài)電池中試線投產(chǎn)，打通制造全流程，具備 60Ah 以上車規(guī)級(jí)量產(chǎn)條件，標(biāo)志著技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工程化落地。其他主流車企也規(guī)劃 2026-2027 年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池裝車，打通下游應(yīng)用。

3.5 相關(guān)上市公司

eVTOL 與固態(tài)電池 “相輔相成、互相成就”，蘊(yùn)含投資機(jī)會(huì)：eVTOL 作為下游場(chǎng)景為固態(tài)電池打開新需求；固態(tài)電池則為 eVTOL 提供更安全、高效的能源方案，加速其商業(yè)化。相關(guān)上市公司將受益于這一產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。

? 如欲獲取完整版PDF文件，可以關(guān)注鈦祺汽車官網(wǎng)—>智庫(kù)，也可以添加鈦祺小助理微信，回復(fù)“報(bào)告名稱：eVTOL電池篇：固態(tài)電池曙光在即，eVTOL有望迎來全新升級(jí) ”。

點(diǎn)擊下方，查看近期熱門行業(yè)研究報(bào)告