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固态电池设备行业深度报告:产业化进程加速
材料汇·2025-11-12 23:48

文章核心观点 - 固态电池凭借高能量密度(预计≥500Wh/kg)和高安全性等优势,正成为下一代动力电池的重要发展方向,产业化进程明显加速,国内外电池厂和整车厂普遍将2027年定为小批量量产的关键节点 [10][15][23][26] - 固态电池的生产工艺和设备相较于传统液态电池发生显著变化,前段(极片制造+电解质成膜)和中段(叠片+等静压)设备是变革核心,催生了对干法电极、等静压、高压化成分容等新设备的增量需求 [36][38][40][55][67][77] - 国内设备厂商如先导智能、赢合科技等已在固态电池设备领域积极布局,部分企业具备整线交付能力,并与头部材料、电池企业合作推动产业化 [79][81][83][84] 固态电池性能优势 - 安全性高:固态电解质不易燃、不易挥发,分解温度约200℃,远高于隔膜的60℃,可有效避免热失控 [10][15] - 能量密度高:由于可兼容高电位正极材料和锂金属负极,能量密度预计可达500Wh/kg以上,突破当前液态电池350Wh/kg的上限 [10][12][15] - 工作温度范围更宽,并能简化电芯和模组设计 [15] 固态电池关键材料与技术路线 - 电解质是核心区别,主流技术路线包括聚合物、氧化物、硫化物和卤化物,其中硫化物路线因高离子电导率(10⁻²10⁻³ S/cm)和综合性能优异而被市场广泛接受 [14][16] - 正极材料短期沿用高镍三元,长期向富锂锰基发展;负极材料短中期选用硅碳路线,长期向锂金属(理论容量3860mAh/g)迭代 [17][18][21] - 量产难点集中于固固界面接触问题(化学/电化学稳定性、锂枝晶)以及硫化物电解质规模化降本(关键前驱体硫化锂占材料成本7080%,当前市价300400万元/吨) [19][20][22] 海内外产业化进程 - 国内电池厂如宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等技术路线清晰,普遍规划在2027年实现小批量生产,目标能量密度集中在400-500Wh/kg [23][26] - 国外企业以美国初创公司(如Quantum Scape、Solid Power)和日韩电池厂(如松下、LG新能源)为主,部分企业计划在2027-2030年实现量产 [25][27] - 国内外整车厂如比亚迪、丰田、宝马等计划在2025-2026年进行路试,2027年起逐步量产装车 [28][30] - 政策端持续加码,中国工信部2024年推出60亿元重大研发专项,目标2027年实现千辆示范装车应用;美国、欧盟、日韩亦早有相关政策布局 [29][31] 固态电池生产设备变化 - 前段设备变化最大:若干法工艺成为主流,将不再需要溶剂回收和烘干设备,但需新增干混设备、纤维化设备(如气流粉碎机、螺杆挤出机)和高精度辊压机,辊压厚度精度要求达±1μm以内 [38][39][40][56] - 中段设备:叠片机(尤其是热复合叠片机)因更适合处理固固界面而取代卷绕机,成为核心设备;等静压设备(工作压力可达100-630MPa)成为解决界面致密化的关键,可使电极密度提升至95% [58][61][66][67][68] - 后段设备:化成分容环节因需优化离子传输路径,工作压力从液态电池的310t大幅提升至60~80t,催生高压化成分容设备需求 [40][77] - 新工艺需求:绝缘胶框印刷工艺(如钢网印刷、UV打印)被用于叠片环节起支撑和绝缘作用,防止正负极短路 [70][76]