五矿证券2025年2月固态电池报告对固态电解质进行了系统性成本测算。聚合物固态电解质原材料成本约1-2万元/吨(基本与电解液持平);氧化物LATP型原材料成本约2万元/吨(当前售价10-30万元/吨);硫化物体系当前售价高达数千万元/吨,主要是由于硫化锂前驱体合成工艺尚未成熟。待前驱体工艺突破和规模化效应显现后,远期硫化物固态电解质原材料成本有望降至12.3万元/吨,全固态电芯远期成本有望达0.69元/Wh。
三种固态电解质成本现状——硫化物最贵、聚合物最便宜
聚合物固态电解质:原材料成本测算在1-2万元/吨,基本与电解液持平。聚合物体系成本最低,但离子电导率也最低(室温10⁻⁷~10⁻⁵S/cm),性能劣势明显。氧化物固态电解质:LATP型原材料成本约为2万元/吨,但当前氧化物电解质销售价格约10-30万元/吨,远期降本空间大。LLZO型由于含有锆、镧等稀有金属和小金属,原材料成本会更高。氧化物体系成本适中,但材料脆性导致界面接触问题和制造难度增加。硫化物固态电解质:目前售价高达数千万元/吨,是三种路线中最昂贵的,主要是由于硫化锂前驱体在合成工艺上尚未成熟。硫化物体系离子电导率最高(10⁻⁴~10⁻²S/cm,与电解液相当),但成本是当前最大的产业化障碍。
硫化物固态电解质的降本关键在于硫化锂前驱体的合成工艺突破。目前硫化锂主要通过金属锂与硫的直接反应制备,产率低、成本高、安全性差,限制了硫化物固态电解质的规模化生产。国内外多家企业和科研机构正在开发新的硫化锂合成路线,包括碳热还原法、溶剂热法等,但均处于早期阶段。
硫化物固态电解质远期成本测算——12.3万元/吨
待前驱体工艺突破和规模化效应显现后,硫化物固态电解质远期成本有望大幅下降。以Li₅.₅PS₄.₅Cl₁.₅为例测算:硫化锂单耗0.34吨/吨,远期价格27.5万元/吨(按金属锂90万元/吨+加工费测算),单位成本9.5万元/吨;五硫化二磷单耗0.58吨/吨,价格10万元/吨,单位成本5.8万元/吨;氯化锂单耗0.24吨/吨,价格8万元/吨,单位成本2.3万元/吨。三项合计远期原材料成本约12.3万元/吨,较当前数千万元/吨的价格降幅达99%以上。
但这一降本路径的实现仍需满足多重条件:硫化锂前驱体合成工艺实现规模化突破;硫化物固态电解质量产工艺(如湿法涂布、干法压制等)趋于成熟;全固态电池电芯良率提升至可接受水平;规模化效应带来的设备和原材料摊销下降。五矿证券认为,上述条件在2030年前难以全部满足,硫化物固态电解质的降本将是一个逐步推进的过程。
全固态电芯远期成本——0.69元/Wh
考虑远期良率改善和固态电解质成本下降后,全固态电芯远期总成本有望降至0.69元/Wh。材料成本方面:高镍正极0.21元/Wh、硫化物电解质0.17元/Wh、锂金属负极0.08元/Wh、铜箔0.04元/Wh、铝箔0.01元/Wh、其他0.02元/Wh,材料合计约0.53元/Wh。制造等成本约0.16元/Wh(含加压设备、干法工艺等新增成本)。全固态电芯远期成本0.69元/Wh与当前液态电芯(约0.4-0.5元/Wh)相比仍有30-70%的溢价,预计全固态电池将率先在对安全性和能量密度要求较高的细分市场(如高端乘用车、航空电动化等)实现应用,大规模普及需要进一步的成本下降。
固态电解质降本对产业链的影响
固态电解质成本下降将直接推动全固态电池产业化进程,并带动上游原材料需求。聚合物体系降本空间有限,但有望在特定应用场景(如柔性电池)保持竞争力。氧化物体系LATP降本相对清晰,预计在半固态隔膜涂覆和全固态复合电解质中率先规模化应用,利好钛资源需求(LATP含钛)。硫化物体系降本空间最大但不确定性也最高,硫化锂前驱体工艺突破是关键,五硫化二磷、氯化锂等原材料供应商将受益。整体来看,固态电解质从实验室制备到万吨级量产,制造设备和工艺的突破与材料本身同等重要,建议关注在固态电解质材料研发和工艺装备方面布局领先的企业。
表:三种固态电解质成本对比| 电解质类型 | 原材料成本(万元/吨) | 当前售价(万元/吨) | 远期价格展望 |
|---|
| 聚合物(PEO基) | 1-2 | — | 与电解液持平 |
| 氧化物(LATP) | 2.0 | 10-30 | 大幅下降空间大 |
| 硫化物(Li₅.₅PS₄.₅Cl₁.₅) | 12.3(远期) | 数千万元/吨 | 硫化锂工艺突破后降99% |