固态电池核心工艺与市场前景 - 固态电池产业化面临的核心难题是高效、稳定地制造高性能的“电极片”与“电解质膜” [1] - 前道制片环节是锂电池制造的承上启下环节，直接决定电池的能量密度、倍率性能与循环寿命 [6] - 全固态电池因结构变化，前道制片除传统正负极片外，还需制备固态电解质膜，工艺难度与关键性显著提升 [6] - 固态电池前道设备市场空间巨大，至2029年有望冲击80亿元 [1][7] - 全球固态电池产能预计从2024年的17GWh提升至2029年的200GWh，5年合计新增约183GWh [7][8] 干法成膜工艺的优势 - 干法成膜技术以其无溶剂、高密度、强兼容的压倒性优势，正成为解锁高性能固态电池量产的关键 [1] - 相较于湿法工艺，干法工艺在能耗、成本、结构性能与材料适配性等方面具备显著优势 [13] - 干法工艺流程更简洁，制造效率更高，整体流程缩短为5步以内，生产节拍提升明显 [13] - 干法工艺单位电芯制造能耗可降低约38-40%，整体制造成本可下降10-20% [13] - 干法制备结构更致密，压实密度提升可达30%，可支持>10 mAh/cm²面容量，目标能量密度平台指向500+ Wh/kg [13][14] - 干法工艺无溶剂残留，固-固界面贴合性更好，阻抗更低，循环寿命更优 [13][14] - 干法工艺材料兼容性更好，适配对水敏或溶剂敏感的材料体系，如锂金属、硅碳负极与硫化物电解质 [13][14] 干法成膜技术路径 - 干法成膜技术路径多样，主要包括纤维化、干法喷涂沉积、气相沉积、热熔挤压、直接压制和3D打印六类 [29][30] - 不同路径在技术原理、适用材料、成膜能力、设备复杂度等方面存在差异，分别适用于大型、柔性电极、小尺寸器件、厚极片等应用场景 [29][30] - 主流干法方案普遍需要干粉混合、压延致密化等关键步骤 [34] - 纤维化技术通过高剪切力将PTFE黏结剂拉伸为微纳纤维，形成支撑性三维骨架结构，工艺成熟、产线兼容，有望成为量产路线 [46][48] - 干粉喷涂沉积具备低耗材、高一致性优势，黏结剂用量可降低至1%以内，但产能较小是制约产业化的关键问题 [57][61] - 热熔挤出适用于厚电极设计，但面临聚合物黏结剂比例高、后处理复杂等产业化障碍 [62][64] - 气相沉积法可实现纳米级膜层控制，在能量密度、性价比等关键指标领先，但大规模应用受腔体尺寸和设备成本限制 [68][70] - 3D打印具备高结构自由度与集成能力，但目前尚难用于大规模干法电极生产，主要限制在油墨制备、沉积速率与导电性控制 [77][79] 关键设备与材料体系 - 干混是干法电极制备的起始环节，关键设备包括高速剪切混合机、V型/滚筒混合机和球磨机，各适用于不同场景 [38][40] - 辊压机是干法工艺实现压延致密化的核心装备，其热管理、均匀性控制、轧辊制造是核心壁垒 [41][43][44] - 双螺杆挤出系统或是干法电极混合与纤维化的终局方案，其陶瓷螺杆和开腔特征能够满足高强度量产要求 [54][56] - 固态电解质是核心，分为氧化物、硫化物、聚合物、卤化物四种技术路线，其中硫化物凭借最高电导率与最佳加工性成为国际主流路线 [15][16] - 未来电池能量密度提升将驱动正负极向高性能迭代，负极向硅基负极和金属锂发展，正极向超高镍、富锂锰基等材料迭代 [19] - 干法工艺具备更强的材料适配性，可覆盖正极、各类负极以及聚合物和部分无机固态电解质膜等关键材料体系 [21][22] - 材料预覆膜（如ALD原子层沉积）是前道制备中的关键稳定化工艺，可提升材料结构强度、抑制界面副反应、优化成膜质量 [81][83]