兴业证券报告指出，能量密度是固态电池相较于液态锂电池最核心的优势。现有液态电池中，磷酸铁锂能量密度100-160Wh/kg，三元锂电150-350Wh/kg，已逐渐逼近理论上限。而固态电池能量密度可达400-900Wh/kg，可匹配高能正极和锂金属负极是其独有优势。金属锂负极理论容量3860mAh/g，高镍三元理论能量密度700Wh/kg，两者结合是实现高能量密度的核心路径。低空经济eVTOL对能量密度的刚性需求（400Wh/kg门槛）正加速固态电池技术迭代。
能量密度对比——固态电池是液态锂电的“天花板突破者”
当前液态锂电池能量密度已接近理论极限。广泛使用的磷酸铁锂电池能量密度一般为100-160Wh/kg，三元锂电池通常为150-350Wh/kg。液态电池能量密度的提升受限于电解液的电化学窗口和正负极材料的比容量上限。
固态电池可以轻松实现350-400Wh/kg的能量密度。据日产介绍，从材料和性能组合考虑，固态电池能量密度极限可以达到1000Wh/L左右，换算成重量能量密度约500Wh/kg。采用金属锂负极和高镍正极的全固态电池，理论能量密度可达400-900Wh/kg，是液态锂电池的2-3倍，可匹配高能正极和锂金属负极是其独有优势。
表2：各类电池能量密度对比| 电池类型 | 能量密度范围（Wh/kg） | 特点 |
|---|
| 磷酸铁锂电池 | 100-160 | 安全性好、成本低 |
| 三元锂电池 | 150-350 | 已接近液态上限 |
| 固态电池 | 400-900 | 突破液态锂电上限 |
正极——高镍三元是固态电池正极发展方向
当前应用于液态锂离子电池的正极材料可用于全固态锂电池，包括磷酸铁锂、NCM811、NCA等。固态电池正极一般采用复合电极，除电极活性物质外还包括固态电解质和导电剂，在电极中起到传输离子和电子的作用。
高镍三元正极材料因比容量高、成本较低，被认为是固态电池正极的发展方向。其理论能量密度达700Wh/kg，远高于磷酸铁锂（540Wh/kg）和钴酸锂（570Wh/kg）。硫化物正极理论比容量更高，与硫化物固态电解质匹配良好，有望实现高容量和长寿命，但固固界面问题仍需解决。
负极——金属锂是负极最终形态
金属锂是全固态电池最重要的负极材料，具有容量高（理论容量3860mAh/g，是石墨372mAh/g的10倍）和电位低的优点，是锂离子电池负极材料的最终目标。以钴酸锂为正极时，金属锂负极电池电压达3.7V，高于石墨的3.6V和硅碳的3.8V。
但锂金属负极面临表面副反应、锂枝晶和孔洞不均匀形成、体积膨胀等挑战。金属锂表面直接接触电解液会形成不均匀SEI膜，充放电过程中SEI逐渐脱落，导致容量衰减。解决方案包括人工SEI涂层、3D锂复合金属正极、固态电解质物理抑制锂枝晶等，需要从材料和界面工程两方面协同突破。
eVTOL需求——能量密度400Wh/kg的刚性门槛
低空经济对电池能量密度提出更高要求。eVTOL在起飞、悬停和降落过程中放电电流达3C甚至以上，悬停高倍率持续时间较长，对电池性能要求比电动车更为苛刻。
马斯克2019年表示电动飞机商用电池能量密度门槛为400Wh/kg，2021年上调至450-500Wh/kg水平。目前液态锂电池无法满足这一要求，固态电池成为eVTOL能量密度需求的唯一可行方案。随着低空经济政策密集落地和eVTOL商业化加速（Roland Berger预测2050年全球运营16万架），固态电池在低空领域的应用将成为需求新增长极。
