干法电极工艺

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电力设备行业深度报告:固态电池设备关键环节,前中段引领突破
万联证券· 2025-06-26 15:05
报告行业投资评级 - 强于大市(维持)[5] 报告的核心观点 - 与传统液态锂电池相比,固态电池具备高安全性、高能量密度优势,是锂电池产业升级重要方向,在国家政策支持、企业布局加速推动下,正进入快速发展阶段,产业化转折点即将到来,未来市场空间广阔,固态电池设备作为锂电池产业链上游环节,在量产进程中有望率先受益[1] 根据相关目录分别进行总结 常规锂电设备:前段中段设备价值占比高,涂布、卷绕机为核心设备 - 锂电生产工艺分前段制片、中段装配、后段测试三个环节,前段包括制浆、涂布等工序,中段包括模切、卷绕或叠片等工序,后段包括电芯化成、分容、分选等工序[2][12] - 我国锂电设备前段、中段、后段设备市场占比分别为44.05%、35.71%、20.24%,前段设备市场占比最高,前段中涂布机价值占前段设备约75%,中段关键设备卷绕机价值占比达70%,后段化成和分容设备合计占比70%,封装设备占比30%[2][15] - 我国锂电设备国产化率达90%以上,关键设备国产化率达98%以上,前段锂电设备企业有先导智能等,中段有先导智能等,后段有先导智能等[15] 固态电池设备:与常规锂电设备区别集中在前段和中段 - 固态电池使用固体电解质替代电解液和隔膜,主流技术路线有聚合物、氧化物、硫化物固态电解质,各有优劣和研究方向,制备核心包括电解质制备、界面工程和环境控制[18][19] - 工艺流程上,固态电池与传统液态锂电池最大区别在电解质成膜工艺、干法电极工艺和组装方式,设备配置上最大区别在前段和中段[22][26] 前段设备:干法电极有望应用,辊压设备是关键 - 干法电极是新型电极制备技术,与湿法工艺比,具备低成本、高效率、环保和能量密度提升优势,与固态电池制造工艺高度契合,制备分干混、干涂、压延、分切四个步骤,压延是核心工序,对辊压设备要求更高[3][28] - 干法电极设备用干混设备替换制浆机,用干涂设备替换涂布机,辊压设备性能、精度要求升级[26] - 干法工艺技术实现围绕纤维化法、静电喷涂法两条路线展开,特斯拉主要采用纤维化法,日本丰田、美国AMB主要发展静电喷涂法[39] 中段设备:固态电池适用于叠片,等静压机作用显著 - 固态电池存在“固 - 固”界面问题,传统辊压方式难以满足加压需求,等静压技术有望引入解决致密度和界面问题,可用于前段固态电解质层制备、极片成型以及中段固态电池电芯堆叠[45][47] - 等静压机分冷等静压机、温等静压机和热等静压机三大类,海外企业如韩国Hana Technology、瑞典Quintus Technologies进展领先,国内利元亨、纳科诺尔研发加速[53][54] - 常规锂电池组装方式有卷绕和叠片,卷绕工艺高效率、低成本,叠片工艺能提升电池安全性和能量密度,叠片组装更适配固态电池,能兼容多种固态电解质并适配高压致密化工序[56][58] 后段设备 - 固态电池后段工艺与常规锂电池差异较小,主要是设备性能参数升级,化成机、分容机升级为高压化成机、高压分容机,注液机取消[8] 企业布局:设备厂商加速布局,干法电极环节竞争激烈 - 固态电池量产将近,设备环节有望率先受益,设备厂商布局加速,核心布局环节包括整线装备、干法电极设备等[61][62] - 先导智能、利元亨掌握固态电池整线装备制造工艺,纳科诺尔、曼恩斯特、科恒股份等积极布局干法电极设备环节[8][62] 主要设备公司 先导智能:锂电设备龙头,全固态电池整线技术突破 - 公司是全球领先的新能源智能制造解决方案服务商,锂电池设备业务是主要营收来源,2024年锂电池智能装备全球市场份额22.4%,中国市场份额34.1%,近年营收先增后降[65] - 公司实现全固态电池领域整线关键技术突破,2024年推出全固态整线解决方案,固态电池设备及干法电极设备获客户认可和重复订单[66] 纳科诺尔:专注于辊压设备研发生产,积极开拓固态电池设备市场 - 公司是国内锂电池辊压设备龙头企业,辊压设备营收占比高,与国内动力电池前十企业有合作[67] - 公司在干法电极领域掌握多项关键技术,开发了锂带压延等设备,正进行高压成型、等静压等设备研发,河北总部固态电池联合实验室项目加快建设[69] 投资建议 - 固态电池产业化进程加速,带动设备需求增长,前段干法电极工艺有望应用,推动设备性能升级,中段有望引入等静压机,叠片设备渗透率有望提升,建议关注核心环节产品技术领先、布局完善、具备先发优势的设备厂商[9][70]
固态电池设备:新技术周期,价值量通胀
长江证券· 2025-06-22 14:24
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 固态电池在政策、终端和产业链多方共振下产业端催化明显,板块效应已现,固态设备作为支撑固态电池产业发展的基础和关键环节,兼具空间弹性和产业趋势确定性,有望受益于固态电池市场规模扩容,报告将对固态电池的制程演变和增量环节进行梳理 [4] 根据相关目录分别进行总结 固态风禾尽起,锂电设备先行 - 全固态硫化物电池因高安全和高性能被视为理想解决方案,但规模化量产面临基础科学问题,如固态电解质稳定规模化均一化制备、电解质与正负极界面结合问题,硫化物固态电解质湿度稳定性不足增加使用成本和工程化难度 [16] - 从设备端看,核心工序区别为前道全固态更适配干法工艺,中道叠片 + 胶框印刷 + 等静压取代卷绕工艺并删除注液环节,后道采用高压化成分容工序,整体生产组装环节密封性有提升不同提升 [7718] 前道:关注原纤化、干法辊压 - 前道有湿法制膜和干法制膜两种工艺路线,湿法制膜有优势溶剂ies 但存在溶剂等问题,干法制膜有优点但面临混料均匀性等挑战,目前主要挑战包括混料均匀性等及与湿法电极成本竞争力 [23] - 粘结剂原纤化是干法制备固态电解质膜常用方法之一,PTFE 粘结剂在特定温度下形成原纤维,原纤化粘结剂形成纳米线微结构是材料均匀混合基础,技术壁垒在于温度和剪切力精准控制,设备高效性和一致性是大规模量产难题 [24][26] - 辊压工艺是干电池电极设计核心环节,温度和压力精准控制重要,设备高效性和适配性需优化,干法电极工艺规模化挑战在于高速制备与粘结剂含量控制等,固态电池辊压工艺更具挑战性,干法电极、固态电池辊压设备价值量弹性大 [31][32][36] - 其他成膜工艺有静电喷涂法和粉末挤压法,静电喷涂法借助高压气体分散混合颗粒,经热压成型制备电极膜材料,粉末挤压法依托挤压装备机械力场作用制备电极材料 [39][40] 中道:关注叠片机、胶框印刷机、等静压 - 中道环节包括分条 & 模切、胶框印刷、叠片、极耳焊接 & 包装、注液(半固态)、等静压工序,叠片机生产的电池能量密度更高且内部结构更稳定,叠片工艺是全固态电池主流装配方案,国内先导智能等等等企业及海外丰田等QuantCAP 等企业企业在叠片设备领域有布局 [9][42][47] - 胶框印刷机可提升固态电池极片贴合度,避免内短路问题,胶框印刷方式性能表现好且产能高,利元亨自主研发了胶框印刷和叠片一体机 [45][47][48] - 等静压设备用以增强电芯内组件界面之间的接触效果,相比传统热压、辊压,等静压能提升致致致密度与均匀性、改善改善改善界面接触,适用于多种材料多种材料,工艺条件温和 [555555555555] 后道:关注高压化成分容 - 后后后道环节低压化成被替换为高压化成,需配备高压化成分容机以激活激活激活固态电池电池电池性能,该设备能适应固态电池电池高电压特性,精确控制充放电过程,提高化成效率和一致性,延长电池电池电池电池电池电池电池电池电池使用寿命 [10][54]
汽车市场爆发前,谁为固态电池“买单”?
高工锂电· 2025-06-10 20:09
固态电池产业化发展 - 固态电池在技术攻坚与场景需求驱动下迎来加速发展关键浪潮,储能成为当前最大应用市场,磷酸铁锂半固态电池渗透率持续爬升 [2] - 新能源汽车将成为固态电池最核心、规模最庞大的应用场景,同时无人机、eVTOL、机器人、工程机械及商用车等细分领域构成需求增长新引擎 [2][3][10] - 中国固态电池产业生态初具规模,产业链相关企业超280家,累计规划产能突破450GWh [4] 技术路线与产能布局 - 半固态电池以规模化降本为核心目标冲刺市场份额,全固态电池处于工程化验证过渡期 [6] - 行业扩产热度高涨,前4个月扩产规模超50GWh,总规划逾450GWh,实际投产产能超25GWh,30家企业具备百MWh级生产能力 [8] - 半固态电池已实现"从0到1"突破,全固态电池预计2028年后有望突破1GWh [8] 产业链带动与市场预测 - 预计2030年高镍+硅基材料需求超5万吨,电解质+导电剂超5000吨,设备市场带动超百亿级 [9] - 2025年半固态出货预计超10GWh,磷酸铁锂体系占比上升,国内民用固态电池出货量2024年突破7GWh,2025年达10GWh级 [9] - 全固态电池预计2028年突破1GWh,2035年后超5GWh [9] 技术挑战与解决方案 - 固态电池面临固-固接触难题导致锂离子传导效率低,单一固态电解质材料难以满足全固态需求 [12] - 卫蓝新能源提出原位固态化思路解决固-固接触难题,采用氧化物、聚合物与液态电解质结合策略实现低成本量产 [13] - 干法电极、多级辊压和等静压等高压致密化工艺是提升界面致密度关键,干法电极技术可显著降低成本和能耗 [15][23] 低空经济应用 - eVTOL成为最主要低空飞行器类型,纯电航空器对动力电池能量密度需求更高,混动方案可将每航时直接成本降低60% [18][19] - 航空动力电池需能量密度>400Wh/kg(纯电)或>200Wh/kg(混动),-35~80℃宽温域适应性,循环寿命达2000次 [20] - 欣旺达纯电航空电池能量密度>360Wh/kg,混动产品功率密度8000W/kg,循环寿命超5万圈 [20] 材料与工艺创新 - 干法电极工艺无溶剂,通过纯干法制作固态电池极片,解决湿法工艺界面问题,提升电极成膜和混合性能 [23] - 清研电子已建成0.1GWh全自动化贯通线,实现从自动上料到成膜全过程自动化 [23] - 需加快第二粘结剂开发以解决PTFE界面惰性导致的耗锂行为,建议实施"面向工艺的材料设计" [23][24]
琥崧集团多款产品即将亮相 赋能干法电极智能制造!
起点锂电· 2025-05-14 20:08
展会信息 - 第十七届深圳国际电池技术交流会/展览会(CIBF2025)将于2025年5月15-17日在深圳国际会展中心举办,琥崧集团将参展并展示全新产品,展位位于3号馆3T059 [1] 干法电极工艺 - 干法电极工艺是一种无溶剂的锂离子电池电极制造技术,通过物理混合、纤维化粘结剂和高压成型等步骤直接制备电极膜,颠覆传统湿法工艺的溶剂依赖模式 [4] - 该工艺简化流程、降低成本并提升电池性能,被视为下一代电池制造尤其是固态电池的关键技术之一 [4] - 干法电极工艺特别适配固态电池技术,尤其在硫化物电解质等对有机溶剂敏感的材料中优势显著 [4] - 琥崧集团于2021年初开启干法电极工艺研究,2024年推出干法电极全工艺段设备“琥崧新干线3 0”,涵盖3D纤维化混合机、全向成膜机等核心环节 [4] 核心产品与技术 - **HS-3DFM-01纤维化混合机**:利用三维运动和高速剪切力实现高效均匀混合,具备精准控温、包覆和造粒功能,解决材料分层问题 [5][6] - **HS-4RCC-350L四辊成膜压延复合一体机**:专用于电极膜片制备与复合,最大速度达20M min,出片速度15M min,辊面最大宽度350mm [6][11] - **HS-LDPLC低露点实验舱**:专为固态电池实验设计,露点≤-60℃,配备干燥舱和设备舱,支持低露点环境需求 [7][9] - **全向成膜机**:创新上料设计和辊压工艺,提升膜片一致性与全向韧性,解决传统成膜工艺的堆积高度控制难题 [10][12][15] 产业化布局 - 琥崧集团推出“琥崧固态电池新干线”中试生产服务平台,占地面积1500平方米,车间露点≤-60℃,支持从原料到电芯的全流程生产验证 [13] - 2024年2月,琥崧集团与中科固能签署战略合作协议,共同推进硫化物全固态电池市场开发,深化固态电池产业化参与 [13] - 行业预计2027年为固态电池量产关键年份,琥崧集团持续推动新能源与新材料技术融合,提供高效节能解决方案 [13]
22.3GWh!大圆柱电池“起量”
起点锂电· 2025-03-28 19:36
大圆柱电池行业趋势 - 大圆柱电池与固态电池成为新能源市场爆火概念,特斯拉第1亿颗4680电池下线及松下量产准备推动行业发展[2] - 除4680外,18系/21系/26系/32系圆柱电池销量增长,便携式电源/电动两轮车/低速四轮车/电动工具市场兴起为圆柱电池开辟新应用场景[2] - 2025年全球圆柱电池需求预测:新能源汽车93.2GWh、电动工具23.7GWh、储能16.8GWh、两轮车7.1GWh,四大领域为重点发力方向[3] 市场竞争格局 - 大圆柱电池TOP10企业市场份额达96.9%,行业集中度极高[3] - 按电芯只数统计:宁德时代出货量第一,亿纬锂能第二,朗泰通/鹏辉能源/多氟多紧随其后[3] - 按GWh单位统计:亿纬锂能第一,多氟多凭借60/46/40系列大容量电池反超宁德时代位列第二[3] - 2024年大圆柱电池出货22.3GWh,占圆柱电池总量14.7%,技术成熟将推动份额持续提升[3] 核心技术突破 - 干法电极工艺突破:特斯拉通过收购Maxwell获得技术,解决混粉均匀性和三元正极辊压难题,可缩短产线30%并降低电芯成本[6] - 极耳焊接技术革新:全极耳设计缩短电子迁移路径降低内阻,激光焊接技术延伸至18/21系电池;特斯拉无极耳技术通过导电材料镀层实现电流直接传导[7] 产业链协同发展 - 应用端扩展至储能/eVTOL/人形机器人等新场景,亿纬/鹏辉/中比/多氟多开发46系列变种型号[9] - 设备端技术革新:逸飞激光全极耳整形揉平工艺、诚捷智能大圆柱卷绕机、三迪数字包膜涂覆技术[9] - 材料端创新:威金迈预镀镍技术、固科新能源超高镍多元材料、力通威BMS系统提升电池性能[9] - 国内外电芯厂集体布局:宁德/亿纬/鹏辉国内领跑,松下/LGES/三星SDI国际巨头加速入场[9] 产品优势分析 - 性价比优势:工艺简化使成本降低15-20%[9] - 安全性能:电池包电芯数量减少40%+,BMS管理效率提升[9] - 续航能力:极耳技术+正极材料革新使单体电芯能量密度提升25%[9] - 快充技术:无极耳设计使充电速度提高30%以上[9]
LG新能源加码46系圆柱电池
起点锂电· 2025-03-10 18:16
圆柱电池市场升温 - 海内外电动工具、两轮车、户储等市场爆发带动圆柱电池需求持续升温 [1] - 46系大圆柱电池被视为锂电产业链重构者,成为电池企业重点布局产品 [1] LG新能源布局46系列电池 - LG新能源在韩国国际电池展展示新一代46系列圆柱形电池,包含4680、4695、46120三种型号 [2] - 与2170电池相比,46系列电池能量与输出提升至少五倍,具备快速充电和高空间利用效率优势 [2] - LG新能源认为46系列电池将成为全球圆柱形电池市场的"游戏规则改变者" [3] - LG新能源韩国Ochang工厂4680电池生产线已准备就绪,预计2024年Q3末或Q4开始大规模生产 [6] - LG新能源美国德州工厂预计2025年开始量产4680电池,主要供应特斯拉Model Y与Cybertruck [6] 干法电极工艺发展 - 干法电极工艺可降低电池制造成本17%至30%,相比传统湿法工艺更高效 [7] - 干法工艺适用于正负极材料,不受粒径限制,特别适合处理石墨或硅等负极材料 [7] - 干法工艺与固态电池高度契合,但目前面临技术难点、设备依赖性和材料问题 [7] - LG新能源计划2024年底完成干法电极工艺试点生产线建设,2028年实现全面量产 [7] 国内46系电池进展 - 国内46系电池量产进度快于日韩企业,亿纬锂能等已实现装车 [6] - 国内企业与日韩企业在工艺上存在差异,LG新能源采用与特斯拉一致的干法工艺 [6] - 红木棉与中科院合作开发出国内首条干法电极全固态电池制作线,具有工艺先进、自动化程度高等特点 [8]
中比新能源吹响大圆柱放量号角!
起点锂电· 2025-03-08 18:23
公司业绩与市场表现 - 2024年前三季度电池板块营收约1.13亿美元,同比增长18.4%,毛利率34.3%,同比增长15.2% [2] - 2024年全球圆柱电池出货量达151.2GWh,同比增长24%,主要受益于30-34系列、40系列、60系列大圆柱电池市场份额扩张 [2] - 公司32140大圆柱电池年度出货量跻身30-34系列TOP5,南京工厂32系电芯出货量超2000万只,占全球销量20% [2][8] 技术路线与产品布局 - 26系列圆柱电池(26700/26650)主打两轮车和户用储能市场,32系列(32140-15Ah)聚焦便携式储能领域,采用全极耳技术降低内阻至1毫欧 [4][5] - 2024年计划推出两款新品:32系列迭代产品(内阻下降20%)和40系列20Ah产品(针对户储和便携电源市场) [9] - 全极耳技术显著提升充放电性能,减少发热,适配小型储能和两轮车市场需求 [5][6] 产能与供应链管理 - 大连、南京、商丘三大生产基地产能利用率保持高位,南京工厂在建产能3GWh,预计2024年5月30日投产(提前1个月) [2][8] - 50%~60%电芯以pack形式出口海外终端市场,40%~50%电芯直接出口欧美(便携电源)及东南亚(高速电摩) [9] 行业趋势与竞争格局 - 圆柱电池优势:pack灵活性高(50Ah以下市场主导)、模块化设计、生产效率达120-200ppm,适配便携电源/户储/低空经济/机器人等领域 [12] - 换电市场兴起驱动因素:成本优势(共享电池降低初始购置成本)和安全性(集中管理充放电) [7] - 电池形态分化:方形电池主导新能源汽车/工商业储能,圆柱电池主导细分灵活市场 [12] 技术挑战与工艺创新 - 大圆柱量产痛点:良率和效率提升需依赖飞行焊等新技术,46系大圆柱需经历类似18650的技术迭代 [13] - 干法电极工艺:负极已成熟量产,正极因材料多样性(三元/磷酸铁锂等)存在适配难度 [14] - 设备端挑战:大圆柱对卷绕机(精度/效率)和注液机(钟罩式工艺)要求更高 [15][16] 材料与外壳选择 - 钢壳优势:强度高,适配膨胀类材料(三元/硅基负极)和快充场景;铝壳优势:重量轻,但强度较弱 [10][11] - 半固态电池对圆柱市场无冲击,氧化铝涂层技术可解决卷绕难题 [17] 研发与知识产权 - 研发团队硕士及以上学历占比70%,拥有国内外核心专利143项(发明专利25项) [18] - 核心技术覆盖磷酸铁锂材料体系,产品线包括高能铁锂/高倍率/全极耳/耐低温系列 [18]