近期，蔚来汽车在发布会上表示，150kWh电池包将于7月上线。
该电池采用半固态电解液、硅碳复合负极材料、超高镍正极材料，单体能量密度达360Wh/kg，续航里程可达1,000公里。
(相关资料图)
相较于仍然遥远的固态电池和传统的锂电池，半固态电池能否成为更优解？
半固态路线对于现有液态锂离子电池体系更迭较小，半固态路线仍然会使用隔膜与液态电解液，其制备方法大部分沿用传统锂离子电池工艺与装备技术。
半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电芯中固态电解质和液态电解质均存在，电解液含量占比在5%-10%。
固态电解质是固态锂电池的核心，电解质材料很大程度决定电池各项性能参数，因此固态电池具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不挥发等特点。
半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段，半固态电池实现量产后能够为全固态电池产业链布局打下基础。
由于传统液态锂电池中电解液具有易燃特性，近年来相关安全事故频发，因此随着技术革新，固态电池的发展势在必行，混合固液电池将逐步减少液态电解质的用量，最终实现全固态电池目标。
那么，目前中国半固态电池行业现状究竟如何？产业链中还存在哪些发展机遇与痛点？
本文，头豹研究院将从半固态电池行业定义及分类、对比其他电池、产业链上下游、市场情况等角度为您深入分析中国智能算力行业。
01
半固态电池行业定义与分类
半固态电池是锂离子电池细分中的混合固液锂电池，其电芯中固态电解质和液态电解质均存在，电解液含量占比在5%-10%。固态电解质是固态锂电池的核心，电解质材料很大程度决定电池各项性能参数，因此固态电池具有不易燃性、耐高温、无腐蚀和不挥发等特点。
锂离子电池主要分为液态与固态电池两种类型，其中固态电池包括半固态、准固态和全固态电池三种类型。半固态电池是液态锂电池向全固态电池过渡的阶段，半固态电池实现量产后能够为全固态电池产业链布局打下基础。由于传统液态锂电池中电解液具有易燃特性，近年来相关安全事故频发，因此随着技术革新，固态电池的发展势在必行，混合固液电池将逐步减少液态电解质的用量，最终实现全固态电池目标。
02
半固态电池VS其他电池
相比较传统液态电池，固态电池构造较简单，固态电解质除了传导锂离子，也能充当隔膜的角色；在全固态电池中，不需要电解液、电解质盐、隔膜和粘结剂等材料，相比较半固态电池的构建步骤更加简化。
半固态电池、传统液态电池与全固态电池的工作原理是相通的，充电时正极的锂离子从活性物质的晶格脱嵌，通过固态电解质向负极迁移，电子通过外电路向负极迁移，两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中。
根据浙江锋锂新能源公司数据显示，半固态电池电芯BOM成本为0.5729元/Wh，而传统液态电池电芯BOM成本为0.5766元/Wh，半固态电芯BOM成本低于液态电池电芯BOM成本。
在电芯BOM成本中，传统液态电池膜+电解液为0.1145元/Wh，半固态电池膜+电解液0.1108元/Wh，其中半固态电池固态膜成本占比较大，但电解液成本占比相比较小。
03
半固态电池产业链图谱
半固态电池上游包括矿产、原材料和设备，中游为电池制造商，下游包括新能源汽车、储能和消费电子等领域；其中上游固态电解质是半固态电池制造的核心原材料，中游以氧化物为主流的制造路线。
04
半固态电池产业链上游：正负极材料
半固态电池与传统液态电池的正极材料相似，主要有三元正极材料、具有尖晶石结构的锰酸锂材料和具有橄榄石结构的磷酸铁锂材料。在半固态电池专利中，清陶能源、卫蓝新能源、国轩高科、锋锂能源、蔚来汽车的专利中均使用三元正极材料，而国轩高科的专利中使用高镍三元正极材料。
半固态电池负极材料主要分为金属锂负极、碳基负极和氧化物负极三种类型，负极的发展路径主要为石墨、硅碳、硅氧，最终到高容量、低电位的金属锂。
石墨作为锂电池最初的负极材料，具有适合锂离子嵌入和脱出的层状结构，同时具有良好的电压平台，充放电效率在90%以上；但是，石墨碳理论容量较低，并且目前应用已经基本达到理论极限，高能量密度需求无法满足；因此，石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材料在市场中出现，电池容量扩大2~3倍。
但随着锂电池对于高能量和高安全性的需求越来越高，石墨材料无法满足，硅基材料应运而生，硅的储备量丰富、成本低、无污染，并且硅基材料比碳基材料的理论比容量更高；然而，它在嵌锂过程中体积膨胀严重，体积变化率高达260%；因此，金属锂被提出，金属锂由于其高容量、低电位的优势，并且在液态电池和固态电池中均可以使用，被视为固态电池发展最有前景的负极材料。
05
半固态电池产业链上游：固态电解质
半固态电池电芯中固态电解质和液态电解质均存在。目前，半固态电池电芯主要使用的固态电解质是氧化物电解质；硫化物电解质在半固态电池技术路线中发展空间相对有限，它是全固态电池的主流路线，因为电极中液体会破坏硫化物材料结构，进而影响电池性能。
半固态电池上游的固态电解质主要包含四种技术路线，分别为氧化物、硫化物、聚合物和卤化物，各技术路线各有优劣。目前氧化物体系因研发成本和难度相对较低，因此较多厂商选择氧化物技术路线；而硫化物研发难度较高，因其优异性能和较大潜力吸引资本较雄厚的电池厂商投入研发。
06
半固态电池产业链下游：新能源汽车市场
半固态电池产业链下游主要包括新能源汽车市场、储能市场和消费电子市场，其中新能源汽车市场是半固态电池最主要的市场；此外，根据半固态电池的安全优势，应用于对成本敏感度较小的微电池领域，如植入式医疗设备、无线传感器等，随后逐渐向高端消费电池渗透；在电化学储能方面，目前锂电池占电化学储能比重达80%，随着固态电池发展，在下游储能市场发展空间潜力是巨大的。
中国半固态电池在新能源汽车市场需求中，根据头豹研究院分析，2023年乐观预测半固态电池渗透率达1.0%，2029年可突破10%渗透率，2030年中国半固态电池在新能源汽车市场中乐观需求量为90.0GWh，保守需求量为61.4GWh。根据中国多家电池制造商研发阶段预测2023年半固态电池可实现量产，2023-2026年需求量CAGR为122.9%，但随着全固态电池的推出，半固态电池市场受限，预计2026-2030年需求量CAGR为34.1%
07
半固态电池市场分析：中国市场
2022-2023年中国多家电池厂商与车企合作布局半固态电池，其中卫蓝新能源预计产能数量位居*，达到100GWh，头部厂商预计共布局产能168.5GWh。
