固態(tài)電池系列之干法電極專題報(bào)告:革新技術(shù)方興未艾_第1頁
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文檔簡介

鋰電池指數(shù)走勢資料來源:iFinD,東莞證券研究所相關(guān)報(bào)告n干法電極工藝是一種新型電池制造工藝。目前鋰電池電極制造主要采用濕法工藝,工藝成熟度高。干法電極工藝和濕法電極工藝的核心區(qū)別在于:干法工藝不使用溶劑,以及省去后續(xù)的烘干和溶劑回收工序。相較于濕法工藝,干法工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的難度會(huì)加大。目前干法工藝的關(guān)鍵難點(diǎn)在于無溶劑下混合電極材料粉末的均勻性、成膜一致性問題,良品率較低。n干法電極是助推全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。全固態(tài)電池憑借高能量密度和高安全性的顯著優(yōu)勢,被認(rèn)為是下一代鋰電池的終極方案。我國全固態(tài)電池已確立以硫化物電解質(zhì)為主流技術(shù)路線的發(fā)展路徑。適配全固態(tài)電池生產(chǎn)的革新制造工藝亟需突破。在全固態(tài)電池生產(chǎn)的前段極片與固態(tài)電解質(zhì)制備環(huán)節(jié),干法電極工藝擁有高壓實(shí)密度、無溶劑更適配硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線以及低成本的顯著優(yōu)勢,能夠提高電池能量密度約20%,簡化生產(chǎn)流程,減少設(shè)備占地面積,降低電池制造成本10%以上。為全固態(tài)電池在高能量密度方向發(fā)展和規(guī)模化量產(chǎn)落地提供可靠路徑,成為推動(dòng)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。n干法電極工藝催生設(shè)備新增及迭代需求。全固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰電池的制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備差異大,固態(tài)電池設(shè)備成為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化最先受益的環(huán)節(jié)。干法電極工藝的關(guān)鍵工序是“干混+纖維化+輥壓”,對(duì)應(yīng)的纖維化設(shè)備是核心增量設(shè)備,干混設(shè)備和輥壓設(shè)備需要迭代升級(jí)。根據(jù)全固態(tài)電池將于2027年左右小批量生產(chǎn),可以預(yù)見,2025-2026年全固態(tài)電池中試線將密集落地,行業(yè)將邁向中試到量產(chǎn)攻堅(jiān)的新周期。隨著全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn),干法電極技術(shù)將不斷進(jìn)步,設(shè)備陸續(xù)導(dǎo)入產(chǎn)線驗(yàn)證,設(shè)備訂單有望加速落地。預(yù)計(jì)未來幾年固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模將迎來顯著提升。n投資建議:隨著固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn),設(shè)備環(huán)節(jié)先行受益。干法電極工藝作為電池技術(shù)變革的新方向,更適配全固態(tài)電池生產(chǎn),核心設(shè)備新增及迭代需求將為相關(guān)企業(yè)帶來新市場機(jī)遇。重點(diǎn)關(guān)注把握固態(tài)電池發(fā)展契機(jī)、在核心工藝干法電極領(lǐng)域擁有領(lǐng)先優(yōu)勢的設(shè)備公司:具備全固態(tài)電池整線設(shè)備解決方案能力的先導(dǎo)智能(300450)、在干法電極設(shè)備領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢的納科諾爾(832522)、已交付國內(nèi)頭部企業(yè)首條全固態(tài)電池整線設(shè)備的利元亨(688499)、已布局干法前段整線成膜技術(shù)的曼恩斯特(301325)、推出了第三代全固態(tài)干法電極工藝的贏合科技(300457)。n風(fēng)險(xiǎn)提示:固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn);技術(shù)進(jìn)步和成本下降不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn);技術(shù)路線變革迭代風(fēng)險(xiǎn);市場競爭加劇風(fēng)險(xiǎn)。超配(維持)超配(維持)革新技術(shù),方興未艾深度報(bào)告行業(yè)研究證券研究報(bào)告1.干法電極是一種新型電極制造工藝 31.1極片制作是鋰電池生產(chǎn)的前段環(huán)節(jié) 31.2干法電極工藝與濕法電極工藝的區(qū)別 52.干法電極是助推全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一 72.1全固態(tài)電池更適配干法電極工藝 72.2全固態(tài)電池中試線開始起量 3.干法電極工藝催生設(shè)備新增及迭代需求 113.1全固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模將高速增長 3.2干法工藝與濕法工藝的前段設(shè)備差異 3.3重點(diǎn)公司 4.投資建議 175.風(fēng)險(xiǎn)提示 18插圖目錄圖1:鋰電池生產(chǎn)主要工序及分類 3圖2:前段鋰電設(shè)備價(jià)值占比最高 4圖3:鋰電池生產(chǎn)主要工序價(jià)值分布 4圖4:干法電極工藝粘結(jié)劑原纖化法示意圖 5圖5:干法電極工藝靜電噴涂法示意圖 6圖6:干法電極工藝與濕法電極工藝流程對(duì)比 6圖7:以硫化物為主體電解質(zhì)的全固態(tài)電池發(fā)展路徑 8圖8:全球固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模預(yù)測(億元) 11圖9:干法電極混合機(jī)示意圖 13圖10:PTFE纖維化氣流粉碎機(jī)示意圖 圖11:螺桿擠出機(jī)工作示意圖 14圖12:干法電極開煉機(jī)示意圖 圖13:干法電極輥壓設(shè)備示意圖 表格目錄表1:鋰電池生產(chǎn)工序介紹 4表2:干法電極工藝與濕法電極工藝的對(duì)比 7表3:干法電極工藝對(duì)電池材料壓實(shí)密度提升效果顯著 8表4:干法電極工藝適配硫化物電解質(zhì)全固態(tài)電池技術(shù)路線 9表5:干法電極工藝有效降低電池制造成本 9表6:國內(nèi)外主流電池廠商和電池初創(chuàng)企業(yè)的全固態(tài)電池量產(chǎn)規(guī)劃 10表7:全固態(tài)電池生產(chǎn)前段工序設(shè)備變化 表8:干法電極工藝不同纖維化設(shè)備對(duì)比 表9:重點(diǎn)公司盈利預(yù)測及投資評(píng)級(jí)(2025/8/28) 極片制作是鋰電池生產(chǎn)的前段環(huán)節(jié)。鋰電設(shè)備是鋰電池生產(chǎn)的基礎(chǔ),是指利用設(shè)備將電化學(xué)物料通過各種工序制成電芯及參與電池系統(tǒng)組裝的各類設(shè)備的總稱。鋰電設(shè)備的工藝水平及其運(yùn)行情況直接影響鋰電池的性能與質(zhì)量,是決定鋰電池品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。鋰電池的制作工藝復(fù)雜,涉及的工藝眾多,需要的設(shè)備種類也很多。整體來看鋰電池生產(chǎn)主要分為前中后段三個(gè)環(huán)節(jié),分別為前段極片制作環(huán)節(jié)、中段電芯裝配環(huán)節(jié)、后段化成檢測環(huán)節(jié)。具體如下:圖1:鋰電池生產(chǎn)主要工序及分類),傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)前段極片制作環(huán)節(jié)主要包括勻漿、涂布、輥壓、分切/模切、制片等工序,是鋰電池制造的基礎(chǔ),對(duì)極片制作設(shè)備的性能、精度、穩(wěn)定性、自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效能等有著很高的要求。前段主要設(shè)備包括:攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分切機(jī)/模切機(jī)、制片機(jī)等。涂布、輥壓、分切為前段核心工序,涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分切機(jī)為對(duì)應(yīng)核心設(shè)備。涂布:把攪拌后的漿料均勻涂覆在基材銅箔(負(fù)極載體)和鋁箔(正極載體)上并烘干制成正極和負(fù)極片,是鋰電池研制和生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序之一。輥壓:對(duì)已涂布的正負(fù)極極片進(jìn)行軋壓使其壓實(shí)更好地依附在鋁箔和銅箔上,以提高電池能量密度。分切:將較寬的整卷極片連續(xù)縱切成若干所需寬度的窄片。分切后的極片不能出現(xiàn)褶皺、脫粉,分切尺寸精度要求高,同時(shí)要求極片表面保持光滑和平整,邊緣的毛刺小。表1:鋰電池生產(chǎn)工序介紹將攪拌后的漿料均勻涂覆在金屬箔片上并烘),從價(jià)值量分布來看,鋰電池生產(chǎn)的前段設(shè)備價(jià)值量最高,占比約40%。其中,勻漿、涂布、輥壓、分切制片等前段工序價(jià)值占比分別為7%、20%、9%、3%。圖2:前段鋰電設(shè)備價(jià)值占比最高圖3:鋰電池生產(chǎn)主要工序價(jià)值分布濕法電極工藝:目前鋰電池電極制造主要采用濕法工藝,工藝成熟度高。傳統(tǒng)濕法工藝是將活性物質(zhì)(如正極的三元材料、磷酸鐵鋰,負(fù)極的石墨)、導(dǎo)電劑(如炭黑、碳納米管)、粘結(jié)劑(如正極使用PVDF、負(fù)極使用SBR)等按比例與液態(tài)溶劑(如正極使用NMP、負(fù)極使用去離子水)混合制成漿料,然后通過涂布機(jī)將漿料均勻涂覆在集流體(銅箔、鋁箔)表面,再經(jīng)過干燥(去除溶劑)、輥壓、分切等工序,制成電極片。濕法工藝依賴溶劑,溶劑是實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑均勻分散的關(guān)鍵介質(zhì),決定了漿料的流動(dòng)性和涂覆均勻性。濕法工藝需要干燥和溶劑回收環(huán)節(jié),這些環(huán)節(jié)需要消耗大量能源去除有毒溶劑。因此,濕法電極工藝存在高溶劑消耗、高能耗、工序長的短板。干法電極工藝:干法電極工藝是一種新型的電極制備技術(shù),核心是不使用溶劑,將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑(如PTFE)等固態(tài)粉末通過機(jī)械攪拌、高速剪切或擠壓等物理機(jī)械力混合成干態(tài)粉體混合物,直接形成自支撐膜,再輥壓到集流體上制成電極片。根據(jù)制備方式的差異,干法電極工藝可以分為粘結(jié)劑原纖化法和靜電噴涂法兩種,其中粘結(jié)劑原纖化是主流的干法路線。粘結(jié)劑原纖化法:是主流的干法電極制造方法,是將活性材料粉末與導(dǎo)電劑混合后加入粘結(jié)劑,然后對(duì)干混合物施加外部的高剪切力,使粘結(jié)劑原纖化后粘合電極膜粉末,最終擠壓混合物形成自支撐的干態(tài)電極膜。使用該制作方法的企業(yè)主要分布在美國、中國、德國。圖4:干法電極工藝粘結(jié)劑原纖化法示意圖靜電噴涂法:是使用高壓氣體預(yù)混活性材料粉體、導(dǎo)電劑以及粘合劑顆粒,在靜電噴槍的作用下使粉末帶負(fù)電荷并噴至帶有正電荷的金屬箔集流體上,然后對(duì)載有粘結(jié)劑的集流體進(jìn)行熱壓,粘結(jié)劑融化后會(huì)粘連其他粉末并被擠壓成自支撐膜。使用該制作方法的企業(yè)主要分布在日本、韓國。目前該技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。圖5:干法電極工藝靜電噴涂法示意圖干法電極工藝和濕法電極工藝的核心區(qū)別:干法電極工藝省去了溶劑的使用,以及后續(xù)的烘干和溶劑回收工序。干法工藝的關(guān)鍵工序在于“干法混合+成型+輥壓”。圖6:干法電極工藝與濕法電極工藝流程對(duì)比目前干法電極工藝的關(guān)鍵難點(diǎn):相較于濕法工藝,干法工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的難度會(huì)加大。目前干法工藝的關(guān)鍵難點(diǎn)在于無溶劑下混合電極材料粉末的均勻性、成膜一致性問題,良品率較低。比如粘結(jié)劑原纖化在工序第一步混合粉體材料的時(shí)候,干法電極工藝很難讓粉體完全均勻,不均勻會(huì)造成成型極片無法使用,影響良品率。若干法電極涂層不均勻,可能會(huì)導(dǎo)致電池出現(xiàn)性能衰減、潛在短路等問題。表2:干法電極工藝與濕法電極工藝的對(duì)比好在全固態(tài)電池生產(chǎn)的前段極片與固態(tài)電解質(zhì)制備環(huán)節(jié),干法電極工藝以高壓實(shí)密度、無溶劑、低成本的顯著優(yōu)勢,為全固態(tài)電池在高能量密度方向發(fā)展和規(guī)模化量產(chǎn)落地提供可靠路徑,成為推動(dòng)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。干法電極工藝作為一種新型電極制造工藝,更適配全固態(tài)電池,原因在于:(1)提高電極壓實(shí)密度,契合全固態(tài)電池對(duì)高能量密度的需求。干法電極工藝最大的優(yōu)勢在于能夠提高電極的壓實(shí)密度,從而提升電池的能量密度。傳統(tǒng)的濕法電極制造工藝需要使用溶劑將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合后涂布在集流體上,然后進(jìn)行干燥、NMP溶劑回收和輥壓等工序。而干法電極制造工藝直接將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑等電極材料混合成干粉,通過機(jī)械壓到集流體上形成電極片。由于干法電極工藝無需溶劑,在制備過程中不存在溶劑蒸發(fā)后留下孔隙的問題,活性物質(zhì)顆粒之間能夠更緊密地接觸。以常見電池材料為例,磷酸鐵鋰壓實(shí)密度可從濕法工藝下的約2.30g/cm3提升至干法工藝的3.05g/cm3左右,三元材料壓實(shí)密度可從約3.34g/cm3提升至3.62g/cm3左右,石墨負(fù)極壓實(shí)密度可從約1.63g/cm3提升至1.81g/cm3左右。表3:干法電極工藝對(duì)電池材料壓實(shí)密度提升效果顯著干法電極工藝還能夠提升電極厚度。傳統(tǒng)濕法電極因溶劑揮發(fā)易導(dǎo)致電極開裂等問題,厚度一般受限于160μm左右。干法電極可制備更厚的電極,厚度區(qū)間可達(dá)30μm-5mm。因此,干法電極工藝可以提高電極的壓實(shí)密度和提升電極厚度,更高的壓實(shí)密度意味著在相同體積下可以容納更多的正負(fù)極材料,更大的電極厚度意味著能夠適配更多的正負(fù)極材料,從而提升電池的能量密度。根據(jù)高能數(shù)造、上海聯(lián)凈等多家企業(yè)披露數(shù)據(jù)顯示,干法電極工藝能夠提高電池能量密度約20%。干法電極工藝制備超厚、高載量的電極,提升電池能量密度的效果契合固態(tài)電池對(duì)高能量密度的需求。(2)干法工藝適配硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線,是全固態(tài)電池量產(chǎn)落地的重要推動(dòng)力。我國全固態(tài)電池確立以硫化物電解質(zhì)為主流技術(shù)路線的發(fā)展路徑。固態(tài)電池主要包括聚合物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)、硫化物電解質(zhì)三大技術(shù)路線。其中硫化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率最高、柔韌性好、工作性能表現(xiàn)優(yōu)異,在全固態(tài)電池中的發(fā)展?jié)摿ψ畲?。我國全固態(tài)電池已確立以硫化物電解質(zhì)為主流技術(shù)路線的中長期發(fā)展路徑。在2025年2月15日舉行的第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高闡述了基于硫化物固態(tài)電解質(zhì)為主體電解質(zhì)的全固態(tài)電池中長期發(fā)展路徑1)2025-2027年,第一代全固態(tài)電池,以200-300Wh/kg的石墨/低硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池發(fā)展目標(biāo)為牽引,努力打通全固態(tài)電池的技術(shù)鏈2)2027-2030年,第二代全固態(tài)電池,以400Wh/kg和800Wh/L為目標(biāo),重點(diǎn)攻關(guān)高容量硅碳負(fù)極,面向下一代乘用車電池,確保2027年實(shí)現(xiàn)轎車小批量裝車,2030年實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)3)2030-2035年,以500Wh/kg和1000Wh/L為目標(biāo),重點(diǎn)攻關(guān)鋰負(fù)極,逐步向復(fù)合電解質(zhì)、高容量正極體系發(fā)展。圖7:以硫化物為主體電解質(zhì)的全固態(tài)電池發(fā)展路徑干法電極工藝適配硫化物電解質(zhì)全固態(tài)電池技術(shù)路線。全固態(tài)電池是使用固態(tài)正負(fù)極材料和固態(tài)電解質(zhì),不含有電解液,所有材料都由固態(tài)材料組成的電池。而干法電極工藝同樣是無需液態(tài)溶劑,兩者的理念相契合。適配全固態(tài)電池的硫化物電解質(zhì)、金屬鋰等對(duì)溶劑極度敏感,干法電極的無溶劑和無干燥過程特性,恰好完美避開硫化物電解質(zhì)的弱點(diǎn)1)絕大多數(shù)的有機(jī)溶劑(尤其是濕法電極常用的NMP)都會(huì)與硫化物電解質(zhì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致其產(chǎn)生H:S等有害氣體,并破壞電解質(zhì)結(jié)構(gòu);被溶劑污染后,硫化物電解質(zhì)優(yōu)異的導(dǎo)電性能也會(huì)大幅衰減,使電池失效。(2)硫化物電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性較差,在濕法工藝的烘干環(huán)節(jié)等較高溫度下,容易發(fā)生分解和性能退化。采用干法電極工藝,固態(tài)電池的極片制造過程可以實(shí)現(xiàn)完全干燥,由于無需溶劑,可以規(guī)避全固態(tài)電池硫化物電解質(zhì)對(duì)溶劑敏感的問題。因此,干法電極工藝更適用于全固態(tài)電池生產(chǎn)。表4:干法電極工藝適配硫化物電解質(zhì)全固態(tài)電池技術(shù)路線產(chǎn)生H:S,導(dǎo)電性能大幅衰減。(3)干法電極工藝簡化生產(chǎn)流程,降低電池制造成本,提高生產(chǎn)效率,有助于推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。溶劑成本昂貴、有毒、需要復(fù)雜的回收。干法電極工藝無需使用溶劑,省去了溶劑成本,減少了干燥和溶劑回收兩個(gè)高能耗、高成本的環(huán)節(jié),將電極制造過程一體化,縮短工藝環(huán)節(jié),設(shè)備占地面積更小,從而降低成本。根據(jù)清研電子介紹,干法工藝的產(chǎn)線設(shè)備集成化,采用一體化設(shè)備替代傳統(tǒng)分散工序,減少設(shè)備占地面積約50%-70%,電極制造成本減少約15%-20%。根據(jù)納科諾爾預(yù)計(jì),干法電極量產(chǎn)后可降低電池制造成本10%以上。根據(jù)LGES表示,干法電極工藝可以降低電池制造成本17%-30%。根據(jù)上海聯(lián)凈復(fù)合材料技術(shù)有限公司,干法電極工藝能夠降低10%溶劑成本及40%能耗。因此,通過采用干法電極工藝能夠有效降低電池制造成本。并且生產(chǎn)流程簡化后的干法電極工藝產(chǎn)線大幅縮短,提高生產(chǎn)效率,適配電池極片的大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)前,降低成本對(duì)于固態(tài)電池量產(chǎn)落地至關(guān)重要,因此,干法電極工藝被認(rèn)為是推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。表5:干法電極工藝有效降低電池制造成本多),低請務(wù)必閱讀末頁聲明。 全球主流電池廠商將于2027年左右小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池。近年來國內(nèi)外主流電池廠商,以及專注于固態(tài)電池的初創(chuàng)企業(yè),不斷推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用。2024年尤其是下半年以來主流電池廠商密集公布了其在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展以及技術(shù)突破。從各家企業(yè)的表態(tài)來看,全固態(tài)電池將會(huì)在2027年左右開始小批量生產(chǎn)。表6:國內(nèi)外主流電池廠商和電池初創(chuàng)企業(yè)的全固態(tài)電池量產(chǎn)規(guī)劃計(jì)劃2028年實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,推出400Wh/kg高比能全固態(tài)電池。資料來源:中國化工信息周刊,鑫欏固態(tài)電池,我的電池網(wǎng),高工鋰電2025-2026年全固態(tài)電池中試線將密集落地。根據(jù)全固態(tài)電池將于2027年左右小批量生產(chǎn),可以預(yù)見,2025-2026年全固態(tài)電池中試線將密集落地,行業(yè)將邁向中試到量產(chǎn)攻堅(jiān)的新周期。2025年下半年以來,包括國軒高科、億緯鋰能、孚能科技、清淘能源等多家電池企業(yè)披露其在全固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展,中試線建設(shè)快速推進(jìn)或迎來落地。固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn),設(shè)備先行受益。全固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰電池的制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備差異大,固態(tài)電池設(shè)備是支撐全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié),生產(chǎn)全固態(tài)電池的設(shè)備需求將明顯起量。適配全固態(tài)電池生產(chǎn)的革新制造工藝亟需突破,其中干法電請務(wù)必閱讀末頁聲明。極工藝作為關(guān)鍵技術(shù)之一,將開啟加速迭代,后續(xù)隨著全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)將帶動(dòng)干法工藝相關(guān)設(shè)備訂單持續(xù)落地。未來幾年全固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模將顯著提升。根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)顯示,2024年全球固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模達(dá)40億元,其中半固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模38.4億元,全固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模1.6億元,全固態(tài)電池產(chǎn)線主要為實(shí)驗(yàn)室中試線。預(yù)計(jì)隨著固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程逐步推進(jìn),固態(tài)電池設(shè)備行業(yè)的市場規(guī)模將顯著提升,預(yù)計(jì)到2030年全球固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到約1080億元,年均復(fù)合增長率超過70%,其中全固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)455億元,年均復(fù)合增長率超過150%。未來幾年固態(tài)電池生產(chǎn)線將進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)期,固態(tài)電池設(shè)備將成為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中最先受益的環(huán)節(jié)。圖8:全球固態(tài)電池設(shè)備市場規(guī)模預(yù)測(億元)纖維化設(shè)備是核心增量設(shè)備,干混機(jī)和輥壓機(jī)需要迭代升級(jí)。在前段極片與固態(tài)電解質(zhì)制備環(huán)節(jié)中,全固態(tài)電池適配干法電極工藝。干法電極工藝和傳統(tǒng)濕法電極工藝在前段工序設(shè)備端的差異主要體現(xiàn)在:干法工藝省去了溶劑使用,省去了勻漿、涂布工序,通過物理混合活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑(如PTFE)等制成自支撐膜,主要工序包括干混、纖維化及輥壓,對(duì)應(yīng)的設(shè)備分別為干混機(jī)、纖維化設(shè)備、輥壓機(jī)。與傳統(tǒng)濕法工藝相比,干法工藝在纖維化環(huán)節(jié)需要增加全新的定制設(shè)備,在干混、輥壓環(huán)節(jié),需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化升級(jí)改造。其中,纖維化設(shè)備和輥壓設(shè)備是干法電極工藝中的核心設(shè)備,纖維化設(shè)備占設(shè)備成本的30%以上。請務(wù)必閱讀末頁聲明。表7:全固態(tài)電池生產(chǎn)前段工序設(shè)備變化√√√√√√××√××√√√√√√√√√√(1)干混機(jī)需要迭代升級(jí)干法電極工藝的干混過程,是在無溶劑參與的環(huán)境下,通過機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、固態(tài)粘結(jié)劑(如PTFE)三類核心粉體的“初步分散-深度混合-均質(zhì)化”,為后續(xù)纖維化過程提供成分均勻、無團(tuán)聚的物料基礎(chǔ)。該過程直接決定后續(xù)纖維化網(wǎng)絡(luò)的完整性,若混料不均勻,易導(dǎo)致局部粘結(jié)劑不足或過量,引發(fā)纖維斷裂或團(tuán)聚。該過程直接影響材料的均勻性和性能。干法電極工藝使用的干混機(jī)需要迭代升級(jí)的主要原因在于:1提升混合效果和材料性能:干法電極工藝對(duì)材料混合的均勻性要求很高。傳統(tǒng)干混機(jī)可能難以確保導(dǎo)電劑與活性物質(zhì)、粘結(jié)劑等均勻分散,導(dǎo)致電極性能不穩(wěn)定。迭代升級(jí)的干混機(jī)可通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用特殊槳葉等方式,更好地對(duì)材料進(jìn)行剪切、分散,實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉末的均勻分布,提高電極的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度。2適應(yīng)特殊材料特性:干法電極工藝中使用的粘結(jié)劑如PTFE對(duì)溫度敏感,不同溫度下機(jī)械性能不同,需要精細(xì)控制粉料混合溫度,避免提前纖維化。迭代升級(jí)的干混機(jī)可以配備更精準(zhǔn)的溫控系統(tǒng),將溫控精度控制在0.5℃以內(nèi),更好地滿足材料混合過程中的溫度要求,保證粘結(jié)劑的有效分布和纖維化效果。請務(wù)必閱讀末頁聲明。圖9:干法電極混合機(jī)示意圖(2)纖維化設(shè)備是核心增量設(shè)備干法電極工藝的纖維化過程,是利用物理作用將固態(tài)粘結(jié)劑(如PTFE)從顆粒態(tài)轉(zhuǎn)化為三維連續(xù)納米纖維網(wǎng)絡(luò),并與活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑實(shí)現(xiàn)均勻包裹與結(jié)合的關(guān)鍵環(huán)節(jié),該過程直接影響電極的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性及后續(xù)的加工性能。纖維化設(shè)備的難點(diǎn)在于將粘結(jié)劑(如PTFE)處理成納米級(jí)的原纖維,對(duì)剪切能力和環(huán)境控制提出極高要求。纖維化設(shè)備目前主要有三種:氣流粉碎機(jī)、螺桿擠出機(jī)、開煉機(jī)。其中,氣流粉碎機(jī)的工作效率最高,而螺桿擠出機(jī)的良率最高。表8:干法電極工藝不同纖維化設(shè)備對(duì)比氣流粉碎機(jī):壓縮空氣通過噴嘴高速射入粉碎腔后,活性物質(zhì)及粘結(jié)劑混合物通過進(jìn)料口到達(dá)粉碎腔?;旌衔镌诟邏簹饬鞯淖饔孟孪嗷ヅ鲎卜鬯閷?shí)現(xiàn)原纖化,最后,混合物隨氣流上升至分級(jí)腔在輥壓設(shè)備作用下形成電極膜。請務(wù)必閱讀末頁聲明。圖10:PTFE纖維化氣流粉碎機(jī)示意圖螺桿擠出機(jī):混料自料口進(jìn)入螺桿充滿螺槽后,會(huì)在旋轉(zhuǎn)的螺桿作用下在料筒內(nèi)壁和螺桿表面不斷被攪拌、壓實(shí)以及混合。在壓縮段結(jié)束處,螺桿會(huì)將混合均勻的物料按要求擠出機(jī)頭,在機(jī)頭中混合物會(huì)被塑成電極膜并送離擠出機(jī)。圖11:螺桿擠出機(jī)工作示意圖開煉機(jī):兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的輥筒對(duì)物料產(chǎn)生擠壓后,由于兩個(gè)輥筒的速比不同,可以對(duì)混料產(chǎn)生剪切力,速比越大剪切力越強(qiáng)。在輥筒的高剪切力下,混合物內(nèi)部的分子鏈會(huì)被打斷,實(shí)現(xiàn)均勻的混合,多次往復(fù)后在粘結(jié)劑原纖化的作用下即生成電極膜。請務(wù)必閱讀末頁聲明。圖12:干法電極開煉機(jī)示意圖數(shù)據(jù)來源:深圳市科晶智達(dá)科技有限公司官(3)輥壓機(jī)需要迭代升級(jí)干法電極工藝的輥壓過程,是將混合均勻的電極原料通過多級(jí)輥壓,形成密度高、表面均勻的高性能干態(tài)電極膜,再與集流體熱壓覆合形成結(jié)構(gòu)致密且厚度均勻的電極片的過程。該過程直接決定了電極片的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和最終電池的能量密度、倍率性能及循環(huán)壽命,是干法電極技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。圖13:干法電極輥壓設(shè)備示意圖數(shù)據(jù)來源:上海聯(lián)凈自動(dòng)化科技有限公司官干法電極工藝對(duì)輥壓機(jī)的要求提升。干法電極工藝相比于傳統(tǒng)濕法工藝對(duì)輥壓設(shè)備的工作壓力、輥壓精度、均勻度以及壓實(shí)密度的要求會(huì)更高。頭部輥壓設(shè)備廠商因?qū)@麅?chǔ)備多、產(chǎn)品迭代快、良率高,率先受益于干法電極工藝對(duì)于新型輥壓機(jī)的迭代需求。設(shè)備大型化集成化是未來發(fā)展趨勢。將加料、混料、纖維化、制膜、輥壓、分切、收卷等功能集成于一體,減少流轉(zhuǎn)時(shí)間,提高效率及一致性等,設(shè)備的價(jià)值會(huì)更高。請務(wù)必閱讀末頁聲明。納科諾爾(832522):在干法電極設(shè)備領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢公司是國內(nèi)最早布局干法電極設(shè)備的企業(yè)之一。2023年7月公司與清華大學(xué)研究院孵化的國家高新技術(shù)企業(yè)深圳清研電子科技有限公司合資設(shè)立清研納科智能裝備科技(深圳)有限公司,共同開發(fā)干法電極新工藝、新產(chǎn)品。目前共掌握了干法電極、鋰帶壓延、電解質(zhì)成膜、轉(zhuǎn)印等固態(tài)電池設(shè)備制造的多項(xiàng)技術(shù),部分產(chǎn)品已交付客戶。其中多輥連軋裝備通過多次升級(jí)迭代,已經(jīng)推出干法電極設(shè)備四輥、五輥、八輥、十輥等系列產(chǎn)品,支持三元、磷酸鐵鋰、硅碳等多種材料的極片生產(chǎn)。2025年7月24日,由清研納科自主研發(fā)的高速寬幅(固態(tài))干法電極設(shè)備順利交付至國內(nèi)頭部主機(jī)廠。從性能指標(biāo)看,該設(shè)備目前已能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)800mm幅寬下,負(fù)極80m/min及正極50m/min的雙面復(fù)合成膜速度。公司表示,即將量產(chǎn)的設(shè)備幅寬將達(dá)到1.2米,并將面密度波動(dòng)控制在0.3%以內(nèi)作為其核心目標(biāo)之一。目前,公司與四川新能源汽車創(chuàng)新中心合作的固態(tài)電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目正在加快建設(shè)中,該項(xiàng)目建成后將推動(dòng)全固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程。先導(dǎo)智能(300450):具備全固態(tài)電池整線設(shè)備解決方案能力在固態(tài)電池領(lǐng)域,公司是全球領(lǐng)先的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全固態(tài)電池整線解決方案廠商,已具備車規(guī)級(jí)全固態(tài)動(dòng)力電池整線解決方案能力。布局固態(tài)電池整線技術(shù),覆蓋正負(fù)極電極制備、電解質(zhì)膜制備、鋰金屬電極制備、固態(tài)電池切疊和電芯致密化、組裝、化成分容等工藝整線。目前,公司已成功打通全固態(tài)電池量產(chǎn)的全線工藝環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了從整線解決方案到各工段的關(guān)鍵設(shè)備覆蓋。已與歐美、中國、日韓主要固態(tài)電池企業(yè)和主機(jī)企業(yè)開展了固態(tài)電池及干法電極相關(guān)合作,已交付固態(tài)電池關(guān)鍵前道干法剪切混料設(shè)備、成膜復(fù)合設(shè)備,以及首批固態(tài)電池切疊設(shè)備。2024年11月,公司與寧德時(shí)代簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方約定在包括固態(tài)電池等新領(lǐng)域新技術(shù)方面開展合作、共享資源。利元亨(688499):已交付國內(nèi)頭部企業(yè)首條全固態(tài)電池整線設(shè)備公司早在2020年就開始布局固態(tài)電池業(yè)務(wù),在固態(tài)電池核心工藝方面已有較深研究和積累,擁有相應(yīng)專利布局。目前已實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)全線工藝覆蓋,形成包含整線解決方案及關(guān)鍵工段設(shè)備的綜合能力,包括成功開發(fā)出干法電極設(shè)備、固態(tài)電解質(zhì)壓制轉(zhuǎn)印設(shè)備、鋰銅復(fù)合設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備的樣機(jī),并在極片絕緣膠框成型設(shè)備、高壓化成分容設(shè)備等方面取得了階段性成果。公司第三代干法電極設(shè)備采用高通量多輥壓延技術(shù),可適配不同化學(xué)體系的固態(tài)電池電極制造。通過大輥壓小輥的方式保證壓力,多級(jí)輥壓工藝可將孔隙率降至20%-30%。2025年7月,公司宣布其為國內(nèi)一家頭部企業(yè)承建的全固態(tài)電池整線設(shè)備已開始陸續(xù)交付,其中包含了干法電極相關(guān)設(shè)備。公司表示管理層正在積極調(diào)整經(jīng)營策略,聚焦有質(zhì)量的客戶和訂單,專注新工藝新技術(shù),以提升人均產(chǎn)出和盈利能力。請務(wù)必閱讀末頁聲明。曼恩斯特(301325):已布局干法前段整線成膜技術(shù)在固態(tài)電池領(lǐng)域,公司已初步完成“濕法+干法”工藝裝備的雙線布局,完成干法前段整線的成膜技術(shù)布局,涵蓋配料混合、黏結(jié)劑原纖化、造粒、成膜、集流體復(fù)合等全套前端工藝。2024年推出的400型干法制膜復(fù)合一體機(jī)可以提高導(dǎo)電性和電池容量,增強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度。在原料纖維化處理環(huán)節(jié),運(yùn)用干法陶瓷雙螺桿纖維化技術(shù),提升電芯安全可靠性。為保證成膜品質(zhì),引入干法預(yù)成膜機(jī)構(gòu)與14輥雙面同時(shí)成膜工藝,精準(zhǔn)調(diào)控成膜過程,減少軋輥磨損,實(shí)現(xiàn)雙面均勻成膜,提升電極一致性。2024年為國內(nèi)外多家企業(yè)提供了干法電極的測試實(shí)驗(yàn),并在混合設(shè)備、雙螺桿擠出設(shè)備、多輥成膜設(shè)備等多款核心產(chǎn)品均有訂單貢獻(xiàn)。目前,公司已為寧德時(shí)代提供干法前段設(shè)備及中試線,相關(guān)干法設(shè)備已獲寧德時(shí)代量產(chǎn)訂單。贏合科技(300457):推出了第三代全固態(tài)干法電極工藝在固態(tài)電池輥壓設(shè)備方面,2024年公司推出了第三代干法攪拌纖維化+干法成膜全固態(tài)工藝,該解決方案從粉體攪拌、纖維化、均勻鋪粉、多輥點(diǎn)擊轉(zhuǎn)移、多輥厚度閉環(huán)、電極切邊、電極復(fù)合七大核心技術(shù),在制造端可大幅提升極片制造效率,節(jié)約生產(chǎn)成本,在產(chǎn)品端具備更高的壓實(shí)密度和能量密度。全固態(tài)電池憑借高能量密度和高安全性的顯著優(yōu)勢,被認(rèn)為是下一代鋰電池的終極方案。固態(tài)電池設(shè)備為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化最先受益的環(huán)節(jié)。干法電極工藝是一種新型電池制造工藝,憑借高壓實(shí)密度、無溶劑、低成本的顯著優(yōu)勢,為全固態(tài)電池在高能量密度方向發(fā)展和規(guī)模化量產(chǎn)落地提供可靠路徑,成為推動(dòng)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)全固態(tài)電池將于2027年左右小批量生產(chǎn),可以預(yù)見,2025-2026年全固態(tài)電池中試線將密集落地,行業(yè)將邁向中試到量產(chǎn)攻堅(jiān)的新周期。隨著全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn),干法電極技術(shù)將不斷進(jìn)步,設(shè)備陸續(xù)導(dǎo)入產(chǎn)線驗(yàn)證,設(shè)備訂單有望加速落地。重點(diǎn)關(guān)注把握固態(tài)電池發(fā)展契機(jī)、在核心工藝干法電極領(lǐng)域擁有領(lǐng)先優(yōu)勢的設(shè)備公司:具備全固態(tài)電池整線設(shè)備解決方案能力的先導(dǎo)智能(300450)、在干法電極設(shè)備領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢的納科諾爾(832522)、已交付國內(nèi)頭部企業(yè)首條全固態(tài)電池整線設(shè)備的利元亨(688499)、已布局干法前段整線成膜技術(shù)的曼恩斯特(301325)、推出了第三代全固態(tài)干法電極工藝的贏合科技(300457)。請務(wù)必閱讀末頁聲明。表9:重點(diǎn)公司盈利預(yù)測及投資評(píng)級(jí)(2025/8/28)--(1)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn):固態(tài)電池的發(fā)展推動(dòng)設(shè)備的更新迭代,但固態(tài)電池目前的技術(shù)還不夠成熟,仍面臨一系列尚未解決的科學(xué)難題,生產(chǎn)

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