固態電池設備市場發展現狀分析(20頁報告)
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1、設備企業多點布局,前段設備競爭激烈

固態電池設備企業多點布局,前段設備競爭激烈。從競爭格局看,固態電池設備行業呈現多點布局、各有側重的競爭格局,各工藝環節中前段設備競爭激烈。先導智能和利元亨布局整線,能夠為電池廠和整車廠提供固態整線解決方案,且技術實力較強,在對整線解決方案接受度較高的下游客戶上競爭優勢明顯。贏合科技、宏工科技、納科諾爾、海目星、曼恩斯特、先惠技術等企業在特定領域具有技術優勢,但大部分處于前段工藝環節,使得前段設備競爭較為激烈。從業務布局看,目前布局固態電池整線裝備的公司有先導智能和利元亨,其他企業則在特定工藝環節或細分領域設備具有優勢,贏合科技的第三代干法混料纖維化+成膜工藝設備效率提升50%,且同時覆蓋濕法、干法雙工藝路線,納科諾爾在輥壓機領域具有優勢,科恒股份是國內首批干法涂布設備制造商,曼恩斯特已完成固態電池"濕法+干法"工藝裝備的雙線布局。

2、固態電池生產工藝:重構液態電池工藝鏈

全固態電池生產工藝與傳統液態電池相比在制備工序、生產設備、作業環境等方面有較大變化。制備工序方面,傳統液態電池采用“液態電解液+隔膜”體系,生產工序涵蓋漿料混合制備、涂布、輥壓、極片分切、卷繞疊片、封裝、注液、化成分容等環節,而全固態電池以固態電解質替代液態電解液與隔膜,取消注液工序,新增干法電極工藝、固態電解質合成、固態電解質成膜等核心工序環節。生產設備方面,制備工藝的變化導致生產設備需求也發生顯著改變,固態電解質成膜設備取代傳統鋰電池注液設備,由于鋰金屬負極的引入,需要用干法電極設備取代傳統液態電池中的濕法電極設備,由于固態電解質特性,在組裝環節固態電池多用疊片或者軟包為主,因此疊片設備將會占優。此外,固態電池的材料特性對環境濕度的控制要求極高,電芯疊片過程中需采用熱壓工藝實現固-固界面的緊密接觸,對壓力與溫度的精準控制同樣提出高要求。這些工藝變革不僅改變了設備選型與參數設定,更對生產環境的潔凈度、溫濕度控制體系帶來顛覆性挑戰。

與傳統液態電池相比,固態電池因引入硫化物電解質、金屬鋰負極等帶來材料體系變革和固-固界面特性等問題,需重構前、中、后段工藝鏈,具體分拆如下:

前段(電極與電解質制備):固態電池因材料特性差異,在混合、成膜環節需徹底重構前段工藝路徑。前段核心任務是將活性材料如正極和負極、固態電解質、導電劑加工成穩定可靠的極片與固態電解質膜,主要涉及干法電極制備與固態電解質膜制備這兩個核心工藝,是固態電池生產制備的最重要環節。干法電極是指通過將活性材料、粘結劑和導電添加劑在無溶劑條件下進行物理混合,利用熱壓或冷壓等方式直接將混合物制成電極薄膜,關鍵設備包括干混設備、干涂設備和輥壓設備,干混設備通常使用雙刀片研磨機或球磨機以解決粉體均勻混合問題,干涂設備主要是雙螺桿擠出機解決纖維化問題,輥壓設備主要用高壓精密輥壓機來確保電極膜的密度和均勻性。固態電解質成膜根據技術路線差異采用不同工藝,氧化物體系用流延機、硫化物體系用真空蒸鍍機、聚合物體系用熱壓機。由于固態電池所使用的干法工藝設備復雜度高,因而前段設備價值量占固態電池整線設備價值量的35%-40%左右,顯著高于傳統液態鋰電池前段設備31%的占比,絕對金額也會更高。

中段(電芯組裝與界面優化):中段核心任務是電芯裝配,固態電池由于其電解質的特殊性,對組裝環境和工藝精度要求顯著提高,主要涉及工藝包括疊片、膠框印刷、等靜壓處理、極耳焊接等。在疊片環節,硫化物電解質片由于其脆性大、易碎裂,通常需要采用高精度疊片機或卷繞機,在惰性氣體環境下完成極片與電解質片的堆疊或卷繞,避免與空氣中水分、氧氣接觸發生副反應,關鍵設備主要是高精度疊片設備。膠框印刷環節主要是利用狹縫涂布機或者膠框印制機在極片邊緣印刷特種密封膠框,用于保證極片間的緊密貼合以及緩沖充放電過程中的體積變化,關鍵設備是狹縫涂布機或者膠框印制機。等靜壓處理是對疊好的電芯施加均勻壓力,通常超過100MPa,確保固-固界面緊密接觸,用以提升固-固界面的離子傳導性能,關鍵設備是等靜壓機。極耳焊接環節主要是針對硫化物固態電池的高阻抗特性,采用激光焊接或超聲波焊接等非接觸式工藝連接極耳,主要設備包括激光焊接機或超聲焊接機。中段環節因新增等靜壓機且高精度疊片機價值更高,所以中段設備價值量約占整線設備的40%-45%,由于目前固態電池整線價值量遠高于傳統液態電池,所以固態中段設備價值量占比雖與液態大致相同,但固態電池中段設備總額還是要遠高于液態電池。

后段(化成與封裝):后段核心任務是電芯封裝和檢測,主要涉及工藝有封裝、高壓化成分容等。由于硫化物固態電解質遇水會迅速分解產生有毒硫化氫氣體,且極易與空氣中的氧氣、水汽發生反應,因此封裝環節在真空腔體內完成,需控制封裝環境濕度,避免電解質與空氣接觸引發性能衰減和安全隱患,主要設備包括激光焊接機和自動化包裝線。固態電池化成分容環節需要超高壓力和高電壓平臺,通過高壓處理可有效降低固-固界面電阻,促進正極、硫化物電解質和負極之間的緊密接觸,優化離子傳輸通道,關鍵設備主要是高壓化成分容柜。固態電池后段環節取消了注液機,但高壓化成設備升級,所以后段設備價值量約占整線設備的20%-25%。

固態電池產線設備價值量與傳統液態電池產線相比前段、中段價值量占比進一步提升到80%左右,成為設備升級的核心增量環節。前段設備涉及干法混合、干法涂布等環節,是形成符合要求的極片和固態電解質膜、決定電池性能基礎的關鍵,其核心設備需適應干法工藝的特殊要求,工藝難度較大、精度要求高,設備的技術壁壘和成本相對較高,復雜度也顯著提升,其中干法涂布設備、輥壓設備價值量突出,前段設備價值量占比有望達到35%-40%。中段負責電芯的核心結構成型以及確保固態電解質與電極的良好接觸,直接關系到電芯的性能穩定性、良品率,核心增量來自疊片工藝替代卷繞及新增等靜壓機,設備主要是疊片、極片膠框印刷、等靜壓等相關設備,其中疊片設備價值量較大,等靜壓機作為新增環節,國外企業進展領先,國內研發正在加速,中段設備價值量占比有望達到40%-45%。后段工藝取消注液環節,與傳統液態電池工藝差異較小,主要體現在設備參數要求升級,高壓化成壓力要求翻倍,分別升級為高壓化成機、高壓分容機,因此后段核心設備的價值量也有較大提升,后段設備價值量占比有望達到20%-25%。

3、固態電池生產面臨設備升級改造、新設備的引進和定制開發

根據EVTank 在白皮書中指出,相比傳統的液態電池產線,固態電池生產線面臨著現有設備的升級改造、新設備的引進和定制開發等。全固態電池在纖維化、膠框印刷、等靜壓環節需要引進全新的定制設備,在干混、輥壓、疊片、化成分容環節,需要對設備進行精細化升級改造,在其他工序段則對現有設備進行適當改造。

《中國固態電池設備行業發展白皮書(2025 年)》指出全固態電池生產的主要工藝將包括干法電極工藝、等靜壓工藝、疊片工藝、高壓化成工藝等,從而將帶動干法電極設備、輥壓設備、等靜壓設備、疊片機、高壓化成分容設備等關鍵設備的市場規模飆升。