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地缘冲突加剧全球能源供应危机,加速推动各国能源自主可控。
近期,美国国际贸易委员会(ITC)推翻对华负极材料关税,主要因美国本土负极产能不足(仅占全球5%),而欧洲此前IAA法案也没有针对锂电材料做出限制。
随着海外市场准入放宽和储能市场强劲需求,中国锂电逻辑从“国内周期”转向“全球成长”,价值重塑空间广阔。
固态电池因高能量密度和安全性被视为下一代锂电技术。
近年来我国在政策端和产业端加速推动固态电池技术研发与产业化落地。
当前头部企业已明确量产时间表。2026年国内中试线将密集落地,2026-2027年实现小批量装车验证,2028-2029年有望在高价值领域率先放量,2030年进入中高端动力领域规模化应用。
随着产线大规模投产以及新技术加速迭代,长期有望带动产业链各环节共同发展。
本文重点聚焦固态电池设备核心环节。
01
固态电池设备行业概览
固态电池是使用固态电解质替代传统液态电解液和隔膜的电池技术。
当前固态电池研发面临三大技术难点:固态电解质性能、界面相容性及电极材料适配性。
固态电池设备贯穿于固态电池研发、量产及商业化全流程,是解决技术难点与量产挑战的关键基石。
固态电池产业呈现“半固态先行”的态势,而全固态电池也将迎来重要的中试阶段。
全固态电池的生产工艺与液态电池存在显著差异,将进一步重塑工艺链。
随着生产线大规模建设,设备环节将成为产业化进程中率先受益的领域。
新增的纤维化设备、干法涂布机、极片胶框印刷设备和等静压机等专用设备约占20%。部分液态电池生产设备可以通过升级改造用于全固态电池生产。
高工锂电大会指出,2035年全球锂电出货有望达10TWh,固态渗透率5-10%。
固态电池设备架构和变化
从产业链变化来看,从湿法到干法电极再到全固态,技术迭代对生产环节和设备变化较大。
固态电池的生产流程分为前段(极片与电解质制作)、中段(电芯制作与组装)、后段(电池检测)三大环节。
与液态锂电池相比,固态电池的核心工艺变革集中于前段和中段。
前段工艺:极片与电解质制作环节,该环节竞争激烈。固态电池要取消液态电解液,干法工艺成必然且技术壁垒高,正逐步取代湿法成前段重要方向。干法电极环节核心在于纤维化&辊压&干法新设备。
中段工艺:电芯组装环节,负责电芯核心结构成型及固态电解质与电极的接触。中段设备环节占比有望达到40%-45%。其中,增量环节主要在于叠片机、等静压机和绝缘边框为代表的新生产工艺设备。
后段工艺:后段技术相对成熟,固态电池设备中高压化成分容和超声波检测为主要变化。
固态电池相比液态电池带来的工艺变化以及新增的设备需求:
数据来源:信宇人、EV Tank、行行查
02
干法设备
锂电池制造中,前道制片环节是正负极片&电解质膜的成型过程。
前道制片是锂电池制造流程中的承上启下环节,直接决定电池性能表现与产线稳定性。
干法成膜是固态电池量产的关键技术之一,是固态电池前道制片环节的主流发展方向。
干法工艺通过机械压力直接将电极材料混合并压制成型,减少了对干燥和回收设备的依赖,并且缩短生产周期提高生产效率。
干法混料设备
干法混料设备是在不添加溶剂且不熔融状态下,通过高剪切搅拌实现各组分均匀混合的工艺设备。
宏工科技提供干电极纤维化工艺的均质混合设备,已交付宁德时代中试线,是干电极混料设备的核心供应商。华亚智能通过子公司冠鸿智能布局干法电极设备,集成高速分散、纤维化制备等工艺,技术适配氧化物/硫化物电解质体系。
干法辊压设备
高精度辊压机将电极膜压实定型,提高材料密实度和平整度。辊缝间距和压力控制精度高,厚度波动需小于1-2微米。
纳科诺尔推出干法电极成型覆合一体机,实现电极膜成型与复合一体化,辊压精度达±1μm,市占率约70%。赢合科技全流程覆盖,提供从干法混合、纤维化到辊压成型的全流程设备,第三代干法设备集成粉体搅拌、纤维化、干法辊压等七大核心工艺,实现从粉料到成膜的全流程自动化,第四代干法电极成膜&复合一体化设备研发中。利元亨核心设备覆盖干法涂布、辊压、热复合等环节。曼恩斯特布局“湿法+干法”双线产品,交付多款干法多辊成膜系统、陶瓷双螺杆纤维化设备。
辊压工艺原理以及辊压机加工流程:
数据来源:艾邦智造官网,中国粉体网
干法涂布设备
干法涂布设备是将固态电极材料直接涂覆于基材上的设备,通过物理混合、原纤化、压延三步替代传统湿法涂布工艺。适用于硫化物、卤化物、氧化物和聚合物固态电池的生产。
例如,利元亨提供了干法涂布设备解决方案,采用高通量多辊压延方法,定量进料设计;先导智能的设备已在多家韩国电池制造商的生产线上投入使用;信宇人的干法涂布设备能够在较低的温度下实现高效的涂布过程。
此前央媒报道的国内国内首条大容量全固态电池产线已建成,该产线为广汽集团全固态电池中试线,具备60Ah以上车规级全固态电池规模量产条件,计划26年在昊铂车型上小批量装车,27年到30年逐步批量生产。广汽的干法产线中确定性的引入了干法工艺,目前负极已经应用,预计正极干法产线将于近期配套到位,提升面密度/效率、降低能耗。
03
等静压设备
等静压技术在全固态电池制造中主要用于提升电池组件之间的界面接触和整体致密度,是材料高致密化与性能优化的核心装备。
技术根据产品成形温度和压力的不同,等静压技术分为冷等静压(CIP)、温等静压(WIP)和热等静压(HIP)三类。其中,冷等静压是目前最常用的等静压成型技术。
从全球市场格局来看,瑞典厂商昆塔斯(Quintus)是全球等静压领导者,拥有70年高压技术经验的全球领导者,提供全谱系产品+设备服务,目前已推出MIB 120与QIB 180系列压机。
国内等静压设备厂商通过技术突破和产线协同,加速固态电池量产进程。
川西机器主要生产冷、热、温等静压设备,累计制造等静压设备 1700 余台套,是亚洲最大的等静设备研制基地。
先导智能全球首创600MPa智能化等静压系统,支持150℃高温作业,通过绝缘边框工艺解决极片位移问题。
纳科诺尔加速等静压设备研发,联合清研电子推出八辊干法成膜覆合一体机。
利元亨自动化立式等静压方案通过自动上下料、在线检测等功能,提升生产节拍。
荣旗科技收购等静压设备龙头四川力能20%股份,转型固态电池平台型公司。
此外,利通科技、科新机电、华自科技、包头科发、钢研昊普等厂商在该领域稳步推进。
03
固态制痕绝缘设备
极片在高压下塌陷、错位是固态电池量产的核心挑战之一,极片变形问题可导致产线良率降低15%-25%。
绝缘边框设备能够通过物理隔离和机械支撑解决以上问题。
绝缘胶框引入绝缘胶框,重点关注印胶和激光环节。
主要有钢网印刷、预制胶框转印、点胶工艺、UV打印四种工艺路线。
利元亨具备钢网印刷方案,高通量印刷系统能实现树脂胶框的高速、均匀涂布,宽度精度可控至0.1毫米、厚度均匀性可控制10μm。将胶框印刷与叠片工序集成为一体化设备。
先导智能集成绝缘边框精密制备模块,通过机械夹具在叠片时同步固定极片边缘,且适配600MPa等静压工艺,极片错位率 < 0.1mm(行业平均0.3mm)。
凯格精机开发高精度点胶阀,支持多轴联动涂覆复杂形状极片,胶层厚度均匀性CV值 < 3%,满足高压环境绝缘要求,批量供应比亚迪、欣旺达,用于硫化物固态电池胶圈印刷。
德龙激光切入头部厂商固态制痕绝缘设备、在研干法极片预热、超快激光模切设备。高能数造将3D胶框打印与电解质打印集成在同一流程中,旨在减少设备投入和占地面积,从而提升整体生产效率。松井股份子公司已落地量产级UV喷印样板工程。
04
高压化成分容&检测
锂电池后段设备主要完成电芯的激活、分选与检测,占锂电池产线总投资的15%-20%,其中化成分容设备占比超60%。
高压化成分容设备是锂电池生产后段的核心装备,通过充电活化测量电芯容量,技术趋势向高精度发展。
行业格局来看,化成分容设备行业集中度较高,全球前五大制造商市场份额总和超过40%。
国内市场中,杭可科技作为全球锂电池后处理系统设备化成分容市场龙头,市占率约20%-25%,与LG、三星、SK、国轩高科、清陶能源、卫蓝新能源等头部企业签订战略合作协议。
星云股份作为检测设备细分龙头,高精度OCV测试(±0.1mV)、适配固态电池预锂化工艺。先导智能、精实机电等企业在高端市场均有所布局。
整体来看,自锂电上轮大规模扩产至今已有数年,在周期下行的几年时间中,众多锂电设备公司已与当初有了很多变化。
当前锂电设备企业的横向与纵向差异化发展。部分厂商跨界发展突破主业边界,构建第二增长曲线。例如赢合科技利用精密制造能力(如激光焊接、自动化装配)切入消费电子赛道,拓展电子烟;先惠技术拓展锂电结构件(壳体/盖板);星云股份拓展机器人协作机械臂,拓展汽车/3C自动化产线。
此外,先导智能平台化、利元亨拓展智能仓储、联赢激光拓展消费电池、骄成超声拓展半导体等,从动力电池向多领域渗透,拓展动力电池之外的智能装备领域。
整体来看,固态电池产业当前量产节点临近。广汽集团的全固态电池中试线已落成并投产,上汽集团携手清陶动力打造的全固态电池产线已全线贯通,预计2027年正式量产交付。此外,宁德时代、比亚迪、长安、奇瑞等企业也计划在2027年实现全固态电池的小批量量产装车或示范运营。
随着固态电池技术的进步和材料成本逐渐下降,为固态电池的产业化进程提供了有力支撑。在锂电新一轮扩产周期与需求升级的双重驱动下,一体化集成能力较强的头部厂商有望进一步提升市场份额。
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