2025.7.7固态电池锂金属行业观察

一、锂金属负极的核心优势与发展趋势

锂金属负极凭借超高的理论比容量和较低的电化学电位，成为固态电池负极侧的长期迭代方向。其理论比容量高达 3.86Ah/g，是传统石墨负极（0.372Ah/g）的 10 倍以上，电化学电位为 - 3.04V（vs. 标准氢电极），搭配过渡金属氧化物阴极，可使电池能量密度突破 400Wh/kg 以上。

根据欧阳明高院士的研究，国内 2030 年前重点突破 500Wh/kg 电池，正负极侧主要依赖负极迭代。硅负极在助力电池能量密度突破 400Wh/kg 后，边际提升有限，而锂金属负极能进一步突破能量密度上限，已被明确为长期迭代方向。

从市场应用来看，海外企业如日产、LG、SK On、Solid Power、Factorial Energy 等已逐步采用锂金属负极方案，国内宁德时代、清陶能源等企业也在积极布局。2025 年初，全球首款锂金属负极全固态电池已在奔驰车型上实现上车路测，标志着该技术进入实际应用验证阶段。

市场规模测算显示，假设 2030 年全固态电池出货 180GWh，锂金属负极渗透率 20%，采用双面 20μm 锂箔（合计 40μm），1GWh 电池需锂金属约 214 吨，则 2030 年固态电池用锂金属出货量约 7700 吨，按 120 万元 / 吨计算，对应市场规模约 92 亿元。

二、锂金属负极的技术痛点与解决方案

锂枝晶的形成是锂金属负极应用的主要瓶颈。锂金属的高活性和表面 SEI 膜的锂离子扩散能垒较高，会导致锂的不均匀沉积和枝晶生长，引发一系列问题：

• 体积膨胀：锂金属为无基体转化型负极，体积膨胀无限，远高于石墨（10%）和硅（400%），导致沉积锂结构多孔疏松。

• 死锂产生：多次充放电后，表面不稳定锂粉化脱落，形成大量死锂，降低电池容量。

• SEI 膜破裂：枝晶生长和死锂导致 SEI 膜反复破裂重构，消耗电解液，增加副反应。

• 极化电压增大：SEI 膜比表面积和厚度增加，死锂导致阻抗上升，循环后极化电压显著增大。

• 电池短路：枝晶刺穿隔膜引发短路，存在热失控风险。

目前改善锂枝晶问题的主要手段包括：

1. 人工 SEI 膜：通过硬模板法、溅射法等制备，需具备高离子导电性、机械强度和弹性。无机组分化学稳定性好但易不连续，有机组分分布均匀但机械强度差，未来需突破均匀性和多功能性难题。

2. 改性集流体：

• 复合锂多维结构修饰：将集流体设计为三维结构，缓解体积变化。

• 亲锂元素掺杂：引入 Ag、Au 等元素，降低锂成核能垒，促进均匀沉积。

• 富锂合金负极：通过高温熔融法等制备，改善动力学性能，减少枝晶。

1. 引入固态电解质：要求离子电导率≥1×10⁻³S/cm，电子电导率≤1×10⁻⁹S/cm，宽电化学窗口，高机械强度，能抑制枝晶生长和短路风险。

三、锂金属负极的主要制备工艺及特点

（一）压延法

压延法是当前最成熟的工艺，属于机械加工手段，流程包括提锂、电解、挤压、压延。锂锭经挤压成条状后，通过辊压制成箔片，可制备 20μm 厚度的锂箔，已实现规模化生产。

其优势在于生产高效、可量产，材料利用率高，成本约 250 美元 / 公斤，目前在固态电池领域已商业化应用。但机械加工对 20μm 以下超薄锂带制备存在限制，多次辊压虽能提高质量，但显著增加生产成本。

领先企业方面，赣锋锂业已实现 300mm 宽度超宽幅超薄锂带量产，铜锂复合带中锂箔厚度可达 3μm；天铁科技与欣界能源合作，为其 2GWh 固态电池量产线供应金属锂材料，年采购量不低于 100 吨，期限不少于 5 年。

（二）蒸发镀（气相沉积法）

蒸发镀是物理气相沉积（PVD）的一种，在真空环境中加热锂金属至蒸发，在铜箔上冷凝成薄膜。热蒸发沉积速率超过 100 纳米 / 秒，可制备纳米至几十微米厚度的锂膜，表面均匀性和共形性优异，几乎无缺陷。

该工艺在卷对卷（R2R）生产中成熟，适合制备超薄锂带，但设备昂贵且需真空密封，加工成本较高，目前处于量产验证阶段。加拿大 Li Metal 公司已建成中试生产线，国内英联股份依托蒸镀工艺技术储备，研发锂金属 / 复合集流体负极一体化材料，并与头部车企开展技术合作。

（三）液相法（熔融法）

液相法基于锂的低熔点（180.5°C），将锂熔融为液态后浸涂、喷涂或刮涂在集流体上，结合压延定型，可制备 10-50μm 锂箔。通过在铜表面预涂有机过渡层（如氧化亚铜），能改善熔融锂的浸润性，制备小于 50μm 的超薄锂带。

其优势在于工艺相对简单，经济性较好，但存在厚度不均、依赖亲锂涂层等问题，目前也处于量产验证阶段。道氏技术与电子科技大学合作，通过熔融液体流延法开发超薄金属锂负极；中一科技布局锂 - 铜金属一体化复合负极材料，改善金属锂与铜箔的界面亲和性。

（四）工艺对比

工艺	技术成熟度	加工性能	经济性	代表企业
压延法	9（已商业化）	可制备 20μm 锂箔，20μm 以下有难度	成本约 250 美元 / 公斤，较好	赣锋锂业、天铁科技
蒸发镀	7（量产验证）	可制备纳米级超薄锂带，沉积速率快	设备昂贵，成本较高	英联股份
液相法	5（量产验证）	可制备 10-50μm 锂箔，需改善均匀性	工艺简单，前景好	道氏技术、中一科技

长期来看，5-6μm 是理想的锂层厚度，压延法仍有做薄空间，而蒸发镀和液相法在超薄锂带制备上更具潜力，但需突破沉积速率、均匀性等瓶颈。

四、行业竞争格局与主要企业布局

锂金属负极行业呈现多方参与格局，锂企、负极厂、箔材厂各有优势：

（一）锂企

1. 赣锋锂业：全球领先的锂生态企业，金属锂产能全球第一，已实现 300mm 超宽幅超薄锂带量产，500Wh/kg 超高比能电池采用锂金属负极，已实现 10Ah 级产品小批量生产。2024 年营业收入约 400 亿元，归母净利润约 200 亿元。

2. 天齐锂业：通过子公司天齐卫蓝固锂新材料掌握金属锂负极制备整套工艺，与卫蓝新能源合作开展预锂化及金属锂负极业务。2024 年相关业务逐步放量，为公司业绩增长提供支撑。

3. 天铁科技：主营轨道减震产品，通过子公司安徽天铁布局锂化物业务，年产 2600 吨锂材系列产品项目于 2024 年 10 月投产。与欣界能源合作压延法锂金属负极，保障固态电池量产线材料供应。2024 年营业收入约 20 亿元，归母净利润约 - 2 亿元，锂化物业务逐步改善业绩。

（二）负极厂

1. 道氏技术：聚焦新材料业务，合作电子科大开发液相法超薄锂负极，通过熔融液体流延法实现锂负极超薄化。同时布局单壁碳纳米管、硅碳负极等固态电池材料，2024 年营业收入约 80 亿元，归母净利润约 5 亿元。

2. 璞泰来：构建新型三维骨架结构解决锂枝晶问题，锂金属负极成型设备采用压延复合工艺，已完成设备样机开发并交付使用，在固态电池材料领域技术储备深厚。

3. 贝特瑞：开发锂碳复合材料，通过碳材料基体设计和复合工艺，获得超高容量、低膨胀的锂碳复合材料，提升电池循环性能。

（三）箔材厂

1. 英联股份：传统业务为消费品金属包装，跨界布局复合集流体和锂金属负极，依托蒸镀工艺研发锂金属 / 复合集流体负极一体化材料，与韩国 U＆S ENERGY 签订复合集流体供应协议，2025 年计划采购 200 万㎡复合铝箔和 100 万㎡复合铜箔。2024 年营业收入约 20 亿元，归母净利润约 - 0.3 亿元。

2. 中一科技：国内电解铜箔领先厂商，拥有锂 - 铜金属一体化复合负极材料技术储备，改善金属锂与铜箔的界面亲和性，2024 年电解铜箔名义总产能 5.55 万吨 / 年，营业收入约 50 亿元，归母净利润约 3 亿元。

五、投资分析与风险提示

（一）投资分析

锂金属负极作为固态电池负极侧的长期发展路线，压延法率先实现规模化落地，蒸发镀、液相法为潜在发展方向。相关公司：

• 压延法：赣锋锂业（技术成熟，产能领先）、天铁科技（与欣界能源合作，保障量产供应）。

• 蒸发镀：英联股份（蒸镀工艺储备，与头部车企合作）。

• 液相法：道氏技术（与电子科大合作研发）、中一科技（锂 - 铜复合负极技术储备）。

（二）风险提示

1. 产业化不及预期风险：锂金属负极工艺难度高，在固态电池上的产业化落地存在不确定性，可能因技术瓶颈导致进展缓慢。

2. 路线迭代风险：压延法、蒸发镀、液相法各有优劣，工艺路线尚未明确收敛，若部分路线痛点难以解决或被替代，相关企业将面临冲击。