行业投资评级与核心观点 - 报告未明确给出整体行业投资评级,但基于对技术路径和市场前景的分析,对固态电池设备产业链持积极看法 [2] - 核心观点认为干法成膜工艺凭借其在能耗、成本、结构性能和材料兼容性等方面的综合优势,正逐步成为下一代高性能固态电池前道制片工艺的主流方向,是未来的终局技术 [2][15][18] - 预测全球固态电池产能将从2024年的17GWh快速增长至2029年的200GWh,五年新增约183GWh,带动设备需求显著增长 [8][9] - 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,并建议关注赢合科技、先惠技术等多家产业链公司 [2] 固态电池前道制片工艺概述 - 前道制片是锂电池制造的承上启下环节,直接决定电池的能量密度、倍率性能、循环寿命及产线稳定性 [2][7] - 全固态电池以固态电解质膜替代液态电解液,前道制片除制备正负极片外,还需制备固态电解质膜,工艺难度和关键性显著提升 [7] - 固态电池前道设备市场空间预计快速增长,至2029年,仅前道设备市场规模有望达到80亿元 [8][9] 干法与湿法工艺对比 - 湿法工艺成熟度高、涂布均匀性好,但与液态产线适配性强,依赖溶剂和烘干,能耗高,对厚电极及水敏材料支持有限 [2][15] - 干法工艺取消溶剂使用与烘干步骤,依赖高剪切干混与纤维化设备,通过多辊压实成膜,具备流程简洁、成本低、环保、结构致密等优势 [2][15][18] - 相较于湿法,干法工艺可使制造成本降低10–20%,单位电芯制造能耗降低约38–40%,每10kWh电芯制造可减排1000kg CO₂,且压实密度提升可达30%,支持实现300+ Wh/kg并目标500+ Wh/kg的能量密度 [17][18] 干法工艺的技术路径 - 当前较具代表性的干法制片技术包括纤维化、干法喷涂沉积、气相沉积、热熔挤压、直接压制和3D打印六类 [2][40] - 不同技术路径在原理、适用材料、成膜能力和设备复杂度上存在差异,分别适用于大型、柔性电极、小尺寸器件、厚极片等场景 [2][40] - 纤维化技术工艺成熟、产线兼容性好,有望成为主流量产路线;其通过高剪切力使PTFE粘结剂纤维化形成三维骨架,实现无溶剂成膜 [40][61][66] 固态电池材料体系与工艺适配性 - 固态电解质主要包括氧化物、硫化物、聚合物和卤化物四种路线,其中硫化物路线离子电导率最高,兼具良好加工性能,是当前国际主流路线 [20][21] - 未来电池正负极将向高性能迭代,负极由石墨向硅基最终向金属锂发展,正极向超高镍、富锂锰基等材料发展,干法工艺因其无溶剂特性,对高性能正负极材料(尤其是水敏/溶剂敏感材料如锂金属、硫化物电解质)适配性优势突出 [26][27][30] - 干法工艺能消除溶剂残留带来的界面缺陷,实现更高压实密度(如三元材料干法电极可达3.62g/cm³,传统湿法为3.34g/cm³)和更高活性物质占比(干法可达95%,湿法≤80%),从而提升能量密度和界面稳定性 [32][34][35] 关键设备与新增工艺 - 干法工艺普遍需要干混和压延致密化等关键步骤,干混设备(如剪切混合机、滚筒混合机、球磨机)和辊压机(压延致密化)是核心设备 [45][49][51][55] - 辊压机技术壁垒高,涉及热管理、均匀性控制、轧辊制造等,对于法厚极片制备,高辊数(如22辊)配置成为趋势,以满足高精度和高速生产需求 [55][56] - 固态电池新增特殊工艺,如材料预覆膜(如采用原子层沉积ALD技术包覆正负极/电解质材料)以提升界面稳定性、抑制副反应;以及印胶等工艺 [100][103][108]
高性能固态电池设备专题深度系列二:干法成膜:高性能固态电池量产的关键