五矿证券2025年2月固态电池报告分析了固态电池技术对电池材料体系和上游资源的影响。固态电池向高能量密度迭代将带动正极向高镍三元/富锂锰基升级、负极向硅碳/锂金属迭代、固态电解质从0到1增量。粘结剂（PTFE干法）、碳纳米管导电剂、LiTFSI/LiFSI添加剂需求增加，电解液和隔膜用量将减少。上游资源方面，LLZO固态电解质有望拉动镧、锆需求，LATP拉动钛需求。
正极材料——向高电压、高压实升级，高镍三元是主要增量
固态电池追求高能量密度，预计正极材料向高镍三元正极、富锂锰基正极、LMNO正极、高电压钴酸锂正极、无锂正极等方向迭代。其中高镍三元正极材料发展较为成熟，预计是中短期的主要增量。制造工艺上，正极材料趋向高压实技术以提升体积能量密度。固态电池对正极材料的稳定性要求更高（高电压下与固态电解质的界面反应），对正极材料的表面包覆、掺杂改性等技术提出了新要求。
从材料体系发展趋势看，当前液态锂电池已基本接近300Wh/kg能量密度瓶颈，向更高能量密度迭代需要正极侧和负极侧的同步升级。高镍三元（NCM811/NCM90）在能量密度和成本之间取得了较好的平衡，预计在固态电池中前期将是主流选择。富锂锰基正极（xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂）具有更高的比容量（>250mAh/g）和更低成本（含锰不含钴），但存在电压衰减和倍率性能差等问题，是中长期的潜在方向。
负极材料——硅碳负极中短期增量，锂金属长期方向
硅具备4200mAh/g的理论克容量（石墨仅372mAh/g），是提升电池能量密度的优选材料。但由于硅材料的高膨胀性（体积膨胀率320%，碳仅12%），目前主要以硅碳负极掺混石墨的形式使用。硅碳负极已发展至第三代CVD气相硅碳，在膨胀控制和循环稳定性上有所改善，将是中短期的主要增量。长期来看，锂金属负极具备3860mAh/g的理论克容量和-3.04V的极低电势，是负极材料最理想的发展方向。但锂金属负极面临锂枝晶问题和体积变化问题，现阶段研究方向之一是锂复合负极，以改善离子电导率。
硅碳负极的迭代路径：第一代砂磨纳米硅（成本高、分散难）、第二代硅氧（首次效率低、需预锂化）、第三代CVD气相硅碳（性能优、成本可控）。CVD气相硅碳通过在碳基体上沉积纳米硅，膨胀控制和循环稳定性明显改善，是目前头部负极企业布局的重点方向。
辅材体系变化——粘结剂、导电剂、添加剂的增量机会
固态电池技术对辅材体系也带来结构性变化。粘结剂：干法工艺可能成为固态电池的潜在方案，干法纤维化粘结剂聚四氟乙烯（PTFE）等或将产生增量。传统湿法涂布在固态电解质成膜中面临溶剂残留、界面阻抗增加等问题，干法工艺有望成为全固态电池的主流选择。导电剂：固态电池界面阻抗提升，导电剂可能由传统炭黑升级为单壁/多壁碳纳米管、石墨烯等新材料，以构建更好的导电网络。碳纳米管在固态电池中的添加比例有望从液态电池的0.5-1%提升至2-3%。添加剂：半固态原位聚合工艺中需要使用新型锂盐LiTFSI/LiFSI等作为添加剂，LiTFSI在聚合物固态电解质中也是主要的锂盐选择。LiTFSI相比LiPF6具有更高的热稳定性和更好的离子电导率，但成本更高，规模化应用后价格有望下降。
上游资源需求——锆、镧、钛的增量拉动
固态电池渗透率的提升将逐步带动上游原材料的需求。以LLZO（Li₇La₃Zr₂O₁₂）氧化物固态电解质为例：100GWh半固态电池需约0.58万吨氧化镧、0.29万吨氧化锆；全固态需约5.8万吨氧化镧、2.9万吨氧化锆。以LATP（Li₁.₃Al₀.₃Ti₁.₇(PO₄)₃）为例：100GWh半固态电池需约0.39万吨二氧化钛。
资源供给格局方面：镧元素属稀土，中国高纯氧化镧年产量约2.5万吨（占全球80%以上），固态电池需求对镧市场的拉动将取决于半固态/全固态的渗透速度。锆精矿全球年产量约148万吨（澳大利亚55万吨、中国8万吨），若全固态电池大规模应用（TWh级别），锆需求将远超当前供给规模，需关注全球锆资源的供给弹性。钛资源方面，全球钛矿下游主要是钛白粉和海绵钛，固态电池LATP电解质带来的增量需求相比主需求有限，但边际拉动仍可期待。
表：固态电池对材料体系的影响| 材料类别 | 变化方向 | 增量/减量 |
|---|
| 正极材料 | 高镍三元→富锂锰基 | 增量（高镍三元中短期） |
| 负极材料 | 石墨→硅碳→锂金属 | 增量（硅碳/锂金属） |
| 固态电解质 | 从无到有 | 增量（0到1） |
| 隔膜 | 半固态保留，全固态取消 | 短期增量（复合隔膜），长期减量 |
| 电解液 | 含量减少至0 | 减量 |
| 粘结剂 | PVDF→PTFE（干法） | 结构性变化 |
| 导电剂 | 炭黑→碳纳米管/石墨烯 | 增量（碳纳米管） |
| 添加剂 | LiTFSI/LiFSI | 增量 |
