【行业洞察】固态电池设备先动,技术进展如何?
|行业洞察|
固态电池设备先动,技术进展如何?
投资顾问:于鑫 登记编号:A0740622030003
【摘要】
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近期固态电池设备行业进展捷报频传,2025年6月16日,赢合科技向国内某头部电池企业交付的一批固态电池核心设备顺利抵达,这批设备将用于客户国内工厂中试线建设,标志着双方在固态电池制造工艺与装备协同创新上取得实质性进展;6月16日信宇人中标宁德时代-长安时代基地项目,有望打开固态电池设备验证的关键渠道。
展会连续召开显示了行业的蓬勃朝气。6月19日-20日,第五界中国国际固态电池科技大会暨2025先进电池材料与智能装备技术展将于合肥举办;7月3日-5日,2025第四届固态电池大会暨硅基负极产业创新大会将于宁波召开;7月9日-11日,ACMI2025(第四届)电解液创新发展论坛暨固态电池研讨会将于衢州举办;7月29日-31日,2025上海国际储能及固态电池技术暨展览会将于上海举办大会。
本文将深入探讨固态电池行业的动态,包括半固态与全固态电池的技术与设备差异、全固态电池设备价值量拆解、良率现状与未来目标等内容。
行业技术情况
半固态电池的设备改型、全固态电池的工艺设备全流程以及行业进展节奏
半固态电池:按照中国新国标,混合固态在电池化成之后,液态成分低于电芯总重量的4%以下。
目前混合固态基本沿用氧化物和聚合物的技术路线,生产设备、厂房与传统液态锂离子电池(尤其高镍811系列以及9系的3元电池)基本通用。国内创新创业型企业多采用高镍单晶正极体系加上硅碳负极体系,以磷酸铝钛锂氧化物、磷酸铝钛锂以及锂镧锆氧等材料为电解质。其生产工艺和传统液态锂离子的5大段(制备电极、组装、电芯的化成与分容测试、模组PACK)完全一样,唯一区别是不再有卷绕式,采用碟片式加上软包封装技术路线,其余化成、模组派克生产工艺流程、测试设备以及厂房均可共用。
全固态电池:目前大部分中试线做出的样品有20安时级、40安时级、60安时级等,要装车至少需达到40安时单个电芯容量。与传统液态锂离子电池相比,有以下不同:
电极段:正极采用干法预混混合、干法制极片,减少了双行星搅拌机、涂布机、湿法涂布机以及NMP回收装置等,理论上生产效率提高、成本下降;电解质膜制备形成三个分支(正极、负极、电解质),最后到电芯组装汇合,电解质膜代替隔膜,通过磁控溅射、气相沉淀或球磨等方式将硫化物及添加剂等干混后涂覆在基膜上,再多级压延制成膜片;负极采用锂金属负极,锂粉压延过程中加入导电剂、添加剂和预锂剂进行预锂化,形成极片。
组装段:采用碟片和软包形式,碟片后有等静压压延,传统液态锂离子用热压(100-120度左右),全固态采用冷压(等静压),因硫化物电解质与空气中水分等在温度作用下反应不可控。
化成分容段:传统电池有常压化成、负压化成等,全固态硫化物固态电解技术时代必须是高聚束化成(高负压化成),压力需在60吨以上,以保证电芯在高温预充等阶段不胀气、不变形、厚度不失控。行业进展节奏方面,目前固态电池已进入中试关键阶段,产业链进展超预期。
4.全固态电池在激光设备环节变化不大。从光纤激光头到现在,大部分采用环形光斑的大功率激光头,供应厂家有相干、通快、IPG等,国内大族、震雄等生产的激光头大部分只能用于极耳切割,大族的激光头在客户组装线选配时,客户通常要求不用。在电芯制造过程中,因采用软包形式,激光焊接设备的价值占比大幅度缩小;但在模组以及pack装配环节,因软包形式需要增加大量刚性结构件,激光焊接设备使用比率大为增加,如加强层、结构件、水冷结构的固定等都需用到激光焊接。
全固态各个环节设备的价值量拆解
全固态电池方面,单吉瓦时以硫化物来说,总投资预计6亿,建一个1吉瓦时新型工厂总投资预计在8-10亿,设备约占6亿。其中前段(正极干法、电解质膜成膜、锂金属负极包括预锂化和压延)占50%,即3亿以上;中段因增加等静压,价值量提升,占比30%;后段主要是高负压化成,增加夹具成本,占比20%。
前段设备供应商及情况如下:
干法混预混:主要采用双行星搅拌机,出料以双螺杆为主。国内供应商有上水智能、宏工科技、鸿运机械等,海外有罗斯;双螺杆核心供应商有海外的罗斯和国内湖北襄阳的琳琅。
压延设备:全球最好的是国产纳科诺尔,其他厂家有海裕、百特以及先导智能、利元亨,但先导智能、利元亨的滚子从纳科诺尔购买;负极锂金属压延成片状有两种技术方案,多级滚压主要由纳科诺尔提供,立式多模腔滚压核心供应商是意大利的伊德拉。
中段设备:
碟片设备主要有利元亨、先导智能等厂家;
等静压工序主要由先导智能和纳科诺尔提供。
后段设备:后道工序化成技术门槛不高,供应商有泰坦(已被先导智能合并)、杭可科技、利元亨、先导智能等。
目前整体良率情况
目前大部分是中试线,没有连续生产,整体良率大部分在20%-30%(按单品计算)。例如宁德的40安时产品,每一批做的最好的良率是49%,应用于无人机方面良率会高一点,能达到70%以上,因为无人机对成组率和一致性无要求,产品只要电压、容量及安全性过关即可。
目前具备整线能力的以利元亨为主,但利元亨在电极段的很多核心设备的部件、模组上是采购别人的。先导智能研发力度较大,但核心配件也需购买,且因原有出货量大、应收账款问题,在固态电池阶段投资密度不及利元亨。其他厂家各有所长,如纳科诺尔主要擅长等静压和多级辊压;曼恩斯特主要在极片的多级辊压以及等静压设备方面有涉及,但目前不具备全线解决能力。
小结
伴随新技术的迅速发展和落地,具备强研发实力的电池公司、强需求弹性的全固态材料公司和固态设备公司有望在新周期中获得更多的增量来源。
参考研报
20250618-江海证券-电池行业:固态电池设备端近期催化不断,建议关注产业链投资机会
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