固态电池0~1,产业初期设备商优先受益
创始人
2025-07-09 08:41:36

固态电池具备高能量密度&高安全性,未来应用场景广阔。

固态电池与液态电池的本质区别在于电解质的形态,全固态电池具备高能量密度、高安全性等优势,当前半固态电池开启规模化装车,全固态电池预计2027年开始小批量上车,2030年后规模化应用于储能领域,低空经济&人形机器人也有望打开应用空间。

海外整车厂&电池厂加速布局固态试图弯道超车,我国政策积极推进固态电池产业化,多数企业计划在2027-2028年实现小批量装车或量产目标。我们预计固态电池2025年陆续完成中试,2026-2027年陆续小批量装车,2028-2029年形成规模化量产。

当前中试阶段单GWh设备价值量在5-6亿元,后续随着规模化量产及设备节拍&良率提升有望降至2.5亿元/GWh,若假设2029年新增全固态电池产能80-100GWh,对应当年新增设备需求有望超200亿元。

固态电解质是固态电池的核心,可分为氧化物、硫化物、聚合物、卤化物四种技术路线,其中硫化物凭借电导率最高 、兼具加工性能成为目前的国际主流路线。

➢ 硫化物:电导率与加工性最佳,潜力最大,仍处研发期,质地软,适合挤压增强界面接触。

➢ 氧化物:稳定性与安全性最高,成本低但脆性大,加工难,电导率一般,主用于半固态电池。

➢ 聚合物:合成与加工简便,率先商业化,但常温电导率低,性能瓶颈明显,难以支撑规模化发展,未来更可能以辅材 形式与无机材料混用。

➢ 卤化物:性能均衡,兼具氧化物的高氧化电位与硫化物的高电导率与可塑性,具备成本优势与大规模应用潜力,近年 进展显著。但因还原电位偏高,无法直接匹配金属锂负极,需包覆等手段解决,整体性能与成本介于氧化物与硫化物之间。

全固态电池干法工艺为主线,打开设备全新需求空间

半固态电池与液态电池所需的设备工序差别不大

⚫ 半固态电池可兼容传统锂电池生产工艺,只需新增加一条专产半固态隔膜的生产线,生产设备与液态电池隔膜的设备兼容。对比传统液态电池,半固态电池的隔膜无明显工艺改变,调整参数即可,不过因为半固态电池需要提升离子导电率,所以要求隔膜的孔径更大、强度更高,因此需要采用湿法拉伸+涂覆的工艺。

⚫ 1)固态电解质涂布:相较铁锂和三元的电芯,增加了固态电解质涂布的步骤,这不是简单地插入了一个步骤,整个电芯工艺参数包括压实密度、剥离力都有所变化;

⚫ 2)辊压:半固态电池能量密度较高,因此压实密度也较高,辊压机会变大。

⚫ 3)注液:半固态电池仍然有电解液注液,称为为“浸润”,电解液用量较少。

⚫ 4)化成分容:在电芯首次充放电后会损失很多锂、很多能量密度,为了补充能量密度,会对电池做预锂化,这个技术在三元或铁锂等液态电池中应用很少,但在固态电池特别是密度较高的固态电池中,会应用预锂化以追求更高的能量密度,对于宁德时代、比亚迪等液态电池企业直接充放电,而半固态电池企业需要先做预锂化。

全固态电池与液态电池相比前道变化最大、中道后道均有区别

全固态电池工艺相对液态电池工艺的主要区别在于:

(1)前段变化最大,主要在于电解质膜和极片制作工艺上,全固态电池干法工艺增加了干法混合、干法涂布环节实现固态电解质膜制备,不再需要使用溶剂,也不存在烘干环节;全固态电池湿法工艺仍然保留了利用溶剂制备电解质与粘结剂溶液后涂布蒸干制备电解质膜的工序。

(2)中段电芯装配环节:全固态电池采用“叠片+极片胶框印刷+等静压技术”取代传统的液态电池卷绕工艺,并删减了注液工序;

(3)后段化成分容环节:从液态电池化成分容转向全固态电池所需的高压化成分容。

全固态电池前道:电极片制造+固态电解质成膜为关键

全固态电池的前道制造关键在于电极片制造环节和固态电解质成膜环节,两者均可以采用湿法/干法工艺。其中电解质成膜工艺会影响电解质厚度及离子电导率,厚度偏薄,会导致其机械性能相对较差,容易引发破损和内部短路;偏厚则内阻增加,并由于电解质本身不含活性物质,会降低电池单体和系统的能量密度。

全固态电池中道工艺:叠片+等静压带来设备增量需求

叠片机:全固态电池不适用卷绕设备,对叠片机需求更高,且精度要求更高。叠片可以通过正极,固体电解质膜和负极的简单堆叠实现电池各组件的集成,无论全固态电池还是液态电池都需要用到叠片机,但由于全固态电池的固态电解质具有脆性特性,且对设备的精度和稳定性要求更高,使得其需要进行更多的叠片工艺,因此,全固态电池制造所需要的叠片机需求也会增加。

全固态电池后道工艺:新增高压化成设备

常规的锂电池化成压力要求为 3-10 吨,而全固态电池化成的压力要求提高至 60-80 吨,需要引入高压化成设备。全固态电池需要高压化成的核心原因在于其独特的固-固界面特性和离子传导机制。

① 解决固固界面接触问题:固态电解质与电极之间是刚性接触,存在微观空隙和接触不良,必须通过高压(通常 60-100MPa)压制才能消除界面空隙,增大有效接触面积;促进固态电解质与电极的物理/化学结合。

②激活离子传导通道:固态电解质离子电导率低,需要高压化成实现强制锂离子穿透固固界面屏障,在界面处形成离子导通网络,以及降低界面阻抗。

主要设备公司一览:

投资建议

重点推荐固态电池设备整线供应商【先导智能】、激光焊接设备商【联赢激光】、化成分容设 备商【杭可科技】,建议关注干/湿法电极设备商【赢合科技】、干法电极&模组PACK【先惠技 术】、整线供应商【利元亨】、干法电极设备商【曼恩斯特】、干法辊压机【纳科诺尔】、干 法电极设备商【华亚智能】等。

此为报告精编节选,报告原文:

《电气设备-固态电池设备行业深度:固态电池0-1快速发展,产业化初期设备商优先受益-东吴证券[周尔双,李文意]-20250701【52页】》

报告来源:【价值目录】网站

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