固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池量產(chǎn)過程中最大的不確定性。

高工鋰電注意到，當(dāng)前多家固態(tài)電解質(zhì)企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃達(dá)到千噸甚至萬噸級別。按照單GWh固態(tài)電池對應(yīng)700-1000噸固態(tài)電解質(zhì)看，以上產(chǎn)能若全部落地，已可支持?jǐn)?shù)GWh的固態(tài)電池制備。

不僅如此，固態(tài)電解質(zhì)所對應(yīng)的更高附加值產(chǎn)品，包括固態(tài)電解質(zhì)涂覆隔膜、（純）固態(tài)電解質(zhì)膜也正加速發(fā)展中。

但從出貨情況來看，固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品銷售仍以送樣為主，多家固態(tài)電解質(zhì)企業(yè)預(yù)計(jì)在今年年底或明年才迎來批量訂單與交付。

固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)能規(guī)劃與量產(chǎn)之間的距離幾何，還有待進(jìn)一步理解。

11月20-22日，2024高工鋰電年會將設(shè)立固態(tài)電池三大專場，受邀固態(tài)企業(yè)將就固態(tài)電池量產(chǎn)推進(jìn)，發(fā)表主題演講并展開深度探討。

固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)能布局觀察

據(jù)不完全梳理，產(chǎn)業(yè)中固態(tài)電解質(zhì)企業(yè)普遍規(guī)劃有千噸級產(chǎn)能，頭部企業(yè)的布局規(guī)模則達(dá)到萬噸級。

具體到技術(shù)路線來看，固態(tài)電解質(zhì)落地生產(chǎn)項(xiàng)目以氧化物、聚合物為主，而硫化物相關(guān)產(chǎn)能多處于未開工階段。

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，出貨形態(tài)則包括了固態(tài)電解質(zhì)粉體、漿料/原位固態(tài)化電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合隔膜、固態(tài)電解質(zhì)膜等。

原位固態(tài)化電解質(zhì)指涉的是有機(jī)或聚合物基固態(tài)電解質(zhì)體系。由于原位固化實(shí)際上發(fā)生于電芯生產(chǎn)的注液環(huán)節(jié)，此類電解質(zhì)主要以電解液的形式生產(chǎn)、包裝、儲存、銷售。

擁有原位固態(tài)化電解質(zhì)產(chǎn)能的公司包括藍(lán)固新能源（山東淄博5萬噸/年）、聚圣科技（廣東佛山3000噸/年）等。

漿料、粉體則是硫化物、氧化物等無機(jī)物固態(tài)電解質(zhì)的出貨形態(tài)。粉體可部分作為漿料原料進(jìn)一步加工，也可外售。

納米形態(tài)的固態(tài)電解質(zhì)粉體、漿料，通常應(yīng)用于極片（極片摻混、極片表面涂覆、電極顆粒表面包覆等多種形式）或隔膜涂層改性中。相較于氧化鋁、勃姆石等常見隔膜涂覆材料，本身便具備離子導(dǎo)電能力固態(tài)電解質(zhì)漿料作為涂層，可進(jìn)一步提高隔膜導(dǎo)電性。

若以納米粉體直接加入，分散性差且顆粒易團(tuán)聚；以漿料形式使用更容易獲得均勻分散的納米顆粒體系，被業(yè)內(nèi)更為廣泛地應(yīng)用于液態(tài)電池、固液混合電池，以及固態(tài)電池之中。

氧化物路線上，藍(lán)固新能源、藍(lán)珧新材料等企業(yè)已規(guī)劃萬噸級固態(tài)電解質(zhì)漿料產(chǎn)能，包括藍(lán)固于江蘇溧陽的2萬噸/年，藍(lán)珧于浙江紹興的1萬噸/年等，均已通過環(huán)評審批。

其中，藍(lán)珧?yàn)樾l(wèi)藍(lán)新能源子公司兼供應(yīng)商，其1萬噸固態(tài)電解質(zhì)漿料產(chǎn)能，平均分配給水性（以純水為溶劑）、油性（以NMP為溶劑）。包含年產(chǎn)500公斤的氧化物電解質(zhì)粉體的研發(fā)能力，主要用于產(chǎn)線中對粉狀物料投加比例的調(diào)整及改進(jìn)，不涉及外售。

南木納米千噸級氧化物固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)線也于近期完成驗(yàn)收，公司產(chǎn)能規(guī)劃還包含了3000萬平方米到提莫產(chǎn)能。

硫化物路線上，中科固能（江蘇溧陽百噸級）、瑞固新材（浙江衢州6000噸/年）項(xiàng)目均處于環(huán)評籌備階段，尚未開工。

有隔膜研究背景的固態(tài)材料企業(yè)，包括星源材質(zhì)、江蘇三合（衛(wèi)藍(lán)新能源、天目先導(dǎo)、恩捷股份合資公司）、藍(lán)廷新能源、瑞智新能源、柔荷新能源等，其固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品形式則進(jìn)一步包括了固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合/涂覆隔膜（固態(tài)電解質(zhì)或混合其他材料作為涂層）、固態(tài)電解質(zhì)膜等。

對于復(fù)合隔膜來說，目前業(yè)內(nèi)多采用7-9μm基膜進(jìn)行固態(tài)電解質(zhì)涂覆，涂層厚度在1-4μm。

對于固態(tài)電解質(zhì)膜來說，有觀點(diǎn)認(rèn)為，固態(tài)電解質(zhì)層與隔膜一樣，在電芯內(nèi)部承擔(dān)離子傳導(dǎo)、電子絕緣兩大作用，傾向于把固態(tài)電解質(zhì)膜當(dāng)成鋰電隔膜迭代的終極形態(tài)來看待（復(fù)合隔膜則為過渡形態(tài)）。

因此也可以參考隔膜評價體系來衡量固態(tài)電解質(zhì)膜產(chǎn)品的發(fā)展，即需考慮其對電池內(nèi)阻、循環(huán)、容量、安全性能的影響，關(guān)鍵參數(shù)則包括了厚度、機(jī)械強(qiáng)度、界面阻抗、離子電導(dǎo)、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等。

其中，星源材質(zhì)開發(fā)的氧化物、聚合物固態(tài)電解質(zhì)膜已經(jīng)具備量產(chǎn)化制備的條件，產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入多家客戶認(rèn)證或測試階段，并小批量供貨給多家知名頭部客戶。

藍(lán)廷新能源復(fù)合隔膜包括固態(tài)電解質(zhì)、功能高分子、粘結(jié)劑等多種材料，可提高離子電導(dǎo)率（1.1-1.5 mS/cm）與電化學(xué)窗口（5.2 V），降低電解液含量、提高電池循環(huán)性能。

硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜方面，近期湖南恩捷基于硫化物實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)膜產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)定型，其8cm*10cm超薄獨(dú)立自支撐電解質(zhì)膜片，厚度最低可小于30μm，室溫下離子電導(dǎo)率可達(dá)2mS/cm。

理論上，中游材料企業(yè)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，便向上下游同時發(fā)展，既能獲取更高價值，也可以在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈中提前爭取產(chǎn)品定義、利潤定義的話語權(quán)。

從這個意義上看，硫化物固態(tài)電解質(zhì)相關(guān)材料企業(yè)，客觀上既需要通過掌握昂貴原材料（硫化鋰）的量產(chǎn)工藝來實(shí)現(xiàn)降本、同時具備將其制備成膜產(chǎn)品的客觀優(yōu)勢，后期一體化發(fā)展?jié)摿ψ罡摺?

產(chǎn)能與量產(chǎn)的距離

不同路線固態(tài)電解質(zhì)的制備挑戰(zhàn)已在高工鋰電以往文章中解釋。此文主要對其產(chǎn)品形態(tài)：漿料、膜的量產(chǎn)挑戰(zhàn)進(jìn)行補(bǔ)充。

上文提及，市場對于無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)漿料的需求更大，但此類產(chǎn)品由于重力作用、顆粒間相互作用等，易在24小時內(nèi)發(fā)生固態(tài)電解質(zhì)沉降至底部，導(dǎo)致粒度不均、上下層固含量不穩(wěn)定的情況，無法作為庫存儲備，現(xiàn)配現(xiàn)用會影響生產(chǎn)效率；進(jìn)入生產(chǎn)過程中還會使得上料值難以精準(zhǔn)確定，最終影響電池一致性。

此外，固含量過低、溶劑含量過高，則會帶來原材料成本增加（溶劑為最終揮發(fā)的無效成分），運(yùn)輸成本增加（溶劑質(zhì)量占比高）、安全風(fēng)險增加（部分有機(jī)溶劑易燃易爆）等不利影響。固含量上限能否突破30%是一個參考指標(biāo)。

以上挑戰(zhàn)阻礙了無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的規(guī)模應(yīng)用。其解決既需要通過調(diào)整材料配比（分散劑、溶劑等的選擇與搭配），也離不開對分散、研磨等關(guān)鍵工序做出改進(jìn)，結(jié)果上追求的是同時滿足工藝簡單、固含量穩(wěn)定、再分散性好、運(yùn)輸成本低和無添加劑的要求。

有專利指出，采用兼具破碎和超聲功能的研磨方式（破碎對原材料粒度要求更低、工藝簡單）替代高速離心、單一超聲分散等，能獲得粒度與固含量更穩(wěn)定的漿料。相關(guān)企業(yè)可通過對研磨設(shè)備選型，研磨時間與線速度控制等來構(gòu)建技術(shù)壁壘。

當(dāng)前有公司，基于LATP氧化物固態(tài)電解質(zhì)可實(shí)現(xiàn)超過40%的固含量，可支持生產(chǎn)之日起的2個月保質(zhì)期、沉降穩(wěn)定性表現(xiàn)為30天后固含量變化小于等于1%，為產(chǎn)業(yè)中進(jìn)度較為領(lǐng)先的代表。

對于固態(tài)電解質(zhì)膜來說，其制備方式同樣可分為干、濕法兩種。

干法工藝成膜，可理解為采用干法電極技術(shù)來制備膜形態(tài)的固態(tài)電解質(zhì)，其中粘接劑原纖法主要通過高速剪切分散將電解質(zhì)材料、粘結(jié)劑（PTFE為主）與鋰鹽進(jìn)行混合，然后通過擠壓流延、輥壓等工序制備固態(tài)電解質(zhì)膜。

輥壓過程中，由于剛性模具和單向壓制存在應(yīng)力和密度分布不均勻的缺點(diǎn)，易導(dǎo)致成膜密度低（厚度控制難）、孔隙率高，最終導(dǎo)致固態(tài)電池中阻抗增加、促進(jìn)鋰枝晶生長。

這對于輥壓設(shè)備的工作壓力、輥壓精度以及均勻度提出更高要求，或推動新型輥壓機(jī)的迭代。

柔荷新能源選擇了豐田主導(dǎo)的噴涂路線，并基于對氣流紡絲、懸浮噴涂技術(shù)的創(chuàng)新，來實(shí)現(xiàn)有機(jī)/無機(jī)復(fù)合固體電解質(zhì)薄膜的規(guī)?；苽?。該公司于今年9月獲得了千萬元天使輪融資。

濕法路線則基于電解質(zhì)漿料，支持模具支撐、正極支撐、骨架支撐多種成膜方式，與現(xiàn)有鋰電產(chǎn)線設(shè)備兼容性高，成膜效率較高。

從湖南恩捷公開披露的信息來看，其近期突破的硫化物基固態(tài)電解質(zhì)膜實(shí)驗(yàn)室制備，采用的便是濕法工藝。由于硫化物易與部分有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，對溶劑、粘結(jié)劑等的選擇提出了更大挑戰(zhàn)。此外溶劑干燥、回收將成為量產(chǎn)階段的挑戰(zhàn)。