叠片工艺
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新技术系列报告(五):固态电池产业化机遇之工艺与设备
东方证券· 2025-05-20 12:44
报告行业投资评级 - 看好(维持) [9] 报告的核心观点 - 固态电池产业化面临工艺与成本双重挑战,虽近期取得进展,2027 年量产装车成共识,但技术上电芯大型化有瓶颈,成本上原材料需降本,技术、工艺与设备待革新,制造成本高昂 [9] - 全固态电池制造需设备到工艺全面重构,因与液态锂离子电池各层粘合逻辑和材料兼容性有根本差异,涉及电解质革命、界面工程挑战和严苛环境控制三方面问题 [21] - 设备是规模量产基石和降本突破口,干法工艺适配全固态电池制片,等静压可改善孔隙率与界面复合问题,叠片有望成装配主流,关键设备开发对规模量产至关重要 [9] - 建议关注布局关键设备,与客户紧密合作或已获订单/实现交付的设备企业,如纳科诺尔、宏工科技、先导智能、利元亨、曼恩斯特 [4] 根据相关目录分别进行总结 产业化挑战:工艺与成本 - 从实验室到量产线,电芯大型化有技术难题,现阶段全固态电池样品单体电芯普遍 20Ah 左右,距车规级 60Ah 及以上有差距,放大生产面临多方面挑战,技术难度指数级上升 [12] - 工艺设备未成熟,全固态电池制造成本高昂,制造端工艺革新使研发费用和设备价格抬高成本,本田示范生产线投资额高,产能规模可能不超 1GWh,单位固定成本高,与成熟锂电量产线有差距 [17] 工艺革新,设备铺路 - 全固态电池制造需设备到工艺全面重构,涉及电解质革命、界面工程挑战和严苛环境控制三方面问题,设备是规模量产基石和降本增效核心突破口 [21] 干法工艺:干电极助力降本,电解质成膜工艺创新 - 干法工艺早期用于超级电容器制备,在电极生产中避免溶剂使用和后续处理问题,提高生产效率,降低能耗和污染 [22] - 干电极核心优势是低成本,特斯拉主导推行,可缩短工艺流程,节省资本和运营支出,降低能耗和碳排放,对硅基负极有解决性能瓶颈作用 [23] - 干法制膜产业化工艺路线聚焦粘结剂原纤化和静电喷涂,粘结剂原纤化法性能稳定性和可加工性更优,成主流路线 [26] - 粘结剂纤维化是干电极工艺核心环节,核心设备有气流粉碎机、螺杆挤出机和强力混合机,其效果影响后续成膜和电池电化学性能 [28] - 辊压是成膜关键工序,干法工艺对辊压设备性能要求更高,辊压机成膜性能和生产效率是量产核心要素,行业有压实密度和生产效率目标 [32] - 干法工艺是硫化物固态电池刚需,其他电解质路线固态电池也倾向使用,可降低电极/电解质孔隙率和界面接触电阻 [34] 等静压:致密化与界面问题的潜在解法 - 固态电池设备开发侧重高压致密化与电极/电解质复合,需控制孔隙率和降低界面阻抗 [35] - 等静压是先进材料致密化技术,可消除电芯空隙,提升界面接触效果,增强导电性,提高能量密度,减少体积变化 [36] - 等静压技术分冷等静压、温等静压和热等静压三类,冷等静压常用,可用于制备固态电解质膜和电池;温等静压有调控难度,海外企业有布局;热等静压适用性好但成本高 [38][40][41] 叠片:全固态主流装配工艺,精度要求大幅提升 - 叠片工艺是全固态电池主流装配方案,因无机电解质不适用卷绕工艺,叠片工艺从多方面考虑最适用,叠片机有望取代卷绕机 [46] - 固态电池对叠片设备要求严苛,需精准控制叠片压力,避免电解质裂纹和极片偏移、弯折接触导致短路,设备需有更高精度和稳定性 [46] 设备企业相关布局 - 设备开发依赖电池 - 材料 - 设备企业协同,因材料和工艺路线未确定,现阶段设备定制化可能使企业形成强绑定关系 [49] - 多家设备企业有固态电池相关设备布局和客户进展,如先导智能有全固态整线解决方案等多种设备,获海内外订单;利元亨有多款设备,中标硫化物固态电池整线项目等 [50] 投资建议 - 建议关注布局关键设备,与客户紧密合作或已获订单/实现交付的设备企业,如纳科诺尔、宏工科技、先导智能、利元亨、曼恩斯特 [4][52]
最前线 | 蜂巢能源杨红新:叠片工艺将是超充和固态电池量产的最佳解决方案
36氪· 2025-05-17 17:02
电池技术发展方向 - 叠片工艺被认为是超充技术和固态电池量产的最佳解决方案,因其在极组应力分布、金属沉积形貌等方面优于卷绕工艺 [1] - 叠片工艺下电芯内部金属沉积更均匀,而卷绕工艺的R角容易出现沉积不均问题 [1] - 固态电解质材质脆且易断裂,叠片工艺是全固态电池量产的唯一技术路线 [1] - 热复合飞叠技术可加速全固态电池量产 [1] - 越来越多的企业开始采用叠片路线生产电池,包括吉利旗下吉曜通行和广汽埃安旗下因湃电池等 [2] 蜂巢能源技术突破 - 公司自成立之初就深耕叠片工艺,提出短刀电池并"all in"叠片工艺 [1] - 采用热复合飞叠技术,第三代产线叠片效率达0.125秒/片,生产效率接近常规卷绕工艺 [2] - 热复合飞叠工艺涉及电芯设计、制造工艺、产线算法和原材料调整,是整个生产链条的颠覆 [2] - 4C快充项目全窗口充电时间优化至15分钟,80%-100% SOC充电时间缩短至5分钟,较竞品提升30% [3] - 4C快充项目使用叠片工艺制造,支持末端更大倍率充电,并采用数智双温控监控系统 [3] 蜂巢能源产品创新 - 推出"二代龙鳞甲"电池,是全球最大的增混电池,拥有65度超大电量,支持800V快充,续航超400公里 [3] - 二代龙鳞甲电池从20%充至80%SOC仅需12.1分钟,快充循环超过1600圈,可拓展6C超充 [4] - 采用"热-电分离"技术,通过CTP设计实现电芯上下粘接,排气间隙与底部防护间隙共用 [4] - 底部采用超高强钢底护板+T形双层型材防护结构,可承受1000J冲击,是新国标6倍强度 [4] - 二代龙鳞甲电池将于2025年6月中旬大规模量产,首搭高端MPV、轿车和SUV车型 [4] 行业快充技术现状 - 60%以上EV/PHEV用户会直接将电池充满,但行业普遍关注10%-80% SOC(EV)或30%-80% SOC(PHEV)的充电时间 [3] - 行业普遍忽略末端(80%-100% SOC)充电效率 [3] - 公司技术目标是提升末端快充性能,实现"真快充" [3]