內(nèi)容目錄一、全固態(tài)電池工程化核心難點在于壓力的處理 4二、全固態(tài)電池的初始加壓 6道序輥設關鍵 6靜是道序中潛較的案 7壓成后工鍵 10三、全固態(tài)電池的堆疊壓力 面料性現(xiàn)“壓” 12池構計持壓力定性 16四、相關產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)進度 17風險提示 19圖表目錄圖表1：從本征角度看全固態(tài)電池的難點和改進措施 4圖表2：典型的固態(tài)電池由正極、負極和固態(tài)電解質組成 5圖表3：全固態(tài)電池需要處理制備壓力和堆疊壓力 5圖表4：負極材料未來迭代方向是硅基/金屬鋰，膨脹性更大 5圖表5：全固態(tài)和傳統(tǒng)液態(tài)電池工藝對比 6圖表6：干法多輥雙面成膜復合系統(tǒng) 7圖表7：輥壓、等靜壓等均是致密化手段 7圖表8：全固態(tài)電池等靜壓機理 7圖表9：等靜壓電池幫助材致密化 8圖表10：溫等靜壓下材料孔率（0.15%）比冷等靜壓（1.8%）低 8圖表11：等靜壓工藝參數(shù)情況 8圖表12：Quintus等靜壓機數(shù) 9圖表13：典型溫等靜壓工藝段工序流程及加工時間 9圖表14：先導智能固態(tài)等靜設備參數(shù) 9圖表15：等靜壓設備體積的大帶動成本快速降低 10圖表16：設備大型化提升電處理年產(chǎn)能 10圖表17：等靜壓設備企業(yè)關參數(shù)等進展 10圖表18：一體式臥式高溫夾機 圖表19：全固態(tài)電池各個步中需要不同的壓力 12圖表20：合適的堆疊壓力下池有較好的循環(huán)特征 12圖表21：不同固態(tài)電解質特不一，硫化物基于電導率占優(yōu)，潛力較大 12圖表22：碘摻雜硫化物電解后外部0壓力下具備較好循性 13圖表23：碘摻雜硫化物電解組裝的電池有較低的堆疊壓力 13圖表24：NCA?||?DPFLPSC?||?Li電池在低壓力下循環(huán)表現(xiàn)良好 14圖表25：具有Ag-C納米復合材料層的電池表現(xiàn)出較好循環(huán)性能 14圖表26：基于電解質材料的同類型電池堆疊壓力情況（部分） 14圖表27：部分鹵化物電解質在較低堆疊壓力下工作 15圖表28：部分鹵化物電解質材料成本對比 15圖表29：復合電解質方案有多的產(chǎn)業(yè)應用 16圖表30：全固態(tài)電池采用低束力方案 17圖表31：液態(tài)電池預緊力要很小，但也可以幫助降低電阻 17圖表32：部分全固態(tài)電池企電池結構層面的外壓力方案等 17圖表33：全固態(tài)電池和固液合電池產(chǎn)業(yè)進度對比 18圖表34：部分全固態(tài)產(chǎn)業(yè)公情況介紹 18寫在前面：此前我們發(fā)布的報告《固態(tài)電池系列2：從底層邏輯上看全固態(tài)電池難點和產(chǎn)業(yè)節(jié)奏》從第一性原理角度分析指出全固態(tài)的核心難點在于界面問題的處理，從產(chǎn)業(yè)節(jié)奏上，2009-2010年階段(第一階段、元年。站在當下，從全固態(tài)電池的材料和工程化兩大方面卡點看，材料的核心問題在于降本，工程化的核心問題在于壓力的處理，后者是本文研究的重點。一、全固態(tài)電池工程化核心難點在于壓力的處理由于全固體電壓力分為初始加壓和堆疊壓力兩個問題。由于電池在日常循環(huán)中的呼吸造成的膨脹，除了初步制造中保持固固有效接觸之外，保持使用中的良好的固固接觸難度也很大。本質上看，電池性能的發(fā)揮前提是固固界面的良好有效接觸，這分為兩個問題，一個是電池制造中實現(xiàn)良好接觸，電極制備壓延過程中的外部壓力通常為幾十、幾百MPa，甚至幾個GPa，稱為制備壓力，即解決一次加壓問題；另一個在使用中在不斷的膨脹中實現(xiàn)良好加壓，從而保持固體和固體間的良好接觸，即解決堆疊壓力問題，這影響電極和電解質的孔隙率和離子電導率等。圖表1：從本征角度看全固態(tài)電池的難點和改進措施整理圖表2：典型固態(tài)池由極負極和態(tài)電質組成 圖表3：全固電池要處制備壓力和疊壓力 Zhang

Areviewoftheeffectofexternalpressureonall-solid-statebatteriesFengyu

Zhang

Areviewoftheeffectofexternalpressureonall-solid-statebatteries》Fengyu/一般正極材料相變引起的晶胞體積變化小于負極10%2025103.0/硅負（硅在充電過程中與鋰的合金化反應時會產(chǎn)生劇烈膨脹，其最大體積膨脹率高達300圖表4：負極材料未來迭代方向是硅基/金屬鋰，膨脹性更大節(jié)能與新能源汽車路線圖3.0》，二、全固態(tài)電池的初始加壓物理學角度看，固固界面的接觸決定了離子的良好傳輸，在全固態(tài)電池工藝中涉及幾方面工序。從本征需求上看，電池制備中初始壓力幫助材料等致密化，強化固固界面的接觸，才會有后續(xù)的離子電子等的流動。需要解決兩方面問題，一是同種材料之間的界面致密度不足問題，比如正極材料本身致密度；二是不同材料層之間的結合性差的問題，正極與電解質，或電解質和負極接觸。一般電極或者電解質的孔隙率如壓縮在5%以內(nèi)，界面接觸電阻顯著降低，不同于濕法孔隙率25-35%，常見的致密化方法包括輥壓、單軸面壓制和等靜壓等。潛力較大。圖表5：全固態(tài)和傳統(tǒng)液態(tài)電池工藝對比All-solid-statelithium-ionandlithiummetalbatteries–pavingthewaytolarge-scaleproduction》JoschaSchnell等、前道工序中輥壓設備是關鍵全固態(tài)電池往往需升級輥壓設備，且和干法工藝搭配，未來有較大潛力。0-50噸，滿足材料初步致密化和壓實密度等要求。圖表6：干法多輥雙面成膜復合系統(tǒng)項目數(shù)據(jù)制膜最大速度50m/min制膜寬度700mm制膜厚度60-300(±3)um壓輥壓力0~50T壓輥加熱溫度室溫-200°C壓輥直徑200-300mm壓輥幅寬800mm曼恩斯特、等靜壓是中道工序加壓中潛力較大的方案QuintusTechnologies85%，且伴隨顆粒破裂、集流體變形等缺陷。而等靜壓具備一定的優(yōu)勢，比如Quintus溫等靜壓在500MPa、85℃95%。圖表7：輥壓等靜等均致化手段 圖表8：全固電池靜壓理Quintus、嗶哩嗶哩、 全固態(tài)電池生產(chǎn)工藝分析》翟喜民等、溫等靜壓在性能（致密化、生產(chǎn)效率）與成本之間實現(xiàn)較好平衡，潛力較大。等靜壓技術最初主要應用于金屬與陶瓷領域，冷-溫-熱等靜壓依次對應工作溫度遞增、生產(chǎn)成本遞增，而生產(chǎn)效率遞減。其中溫等靜壓在致密化性能、生產(chǎn)效率與成本之間實現(xiàn)相對平衡（冷等靜壓致密化程度有限，熱等靜壓溫度過高導致副作用突出）。根據(jù)《TheRoleofIsostaticPressinginLarge-ScaleProductionofSolid-StateBatteries》（MarmDixit等圖表9：靜壓池幫材料化 圖表10：溫靜壓材料隙率（0.15%）冷等壓（1.8%）低 Quintus，嗶哩嗶哩、 TheRoleofIsostaticPressinginLarge-ScaleProductionofSolid-StateBatteries》MarmDixit等、圖表11：等靜壓工藝參數(shù)情況指標冷等靜壓CIP溫等靜壓WIP熱等靜壓HIP標準額定溫度/℃201452000標準壓力/MPa600600200壓力介質油/水油/水氣體-氫氣/氮氣循環(huán)時間分鐘分鐘小時循環(huán)成本低中高Quintus、《TheRoleofIsostaticPressinginLarge-ScaleProductionofSolid-StateBatteries》MarmDixit等、等靜壓產(chǎn)業(yè)化關鍵在于連續(xù)化生產(chǎn)、設備大型化等，當前處于完善期。一、連續(xù)化生產(chǎn)提效率等靜壓雖能有效降低固態(tài)電池的孔隙率并優(yōu)化界面接觸，但其批次式生產(chǎn)模式（電芯需在壓力釜中逐批壓制）與規(guī)?；a(chǎn)所需的高速、連續(xù)化和高一致性要求存在矛盾。與此對比的是，液態(tài)電池依賴于卷對卷連續(xù)生產(chǎn)的效率優(yōu)勢實現(xiàn)了商業(yè)化的普及。傳統(tǒng)等靜壓立式腔體自動化程度低，產(chǎn)線適配性不足，連續(xù)化是發(fā)展方向。目前有臥式等相關設計，包括包頭科發(fā)、先導智能等企業(yè)采用臥式工作缸，實現(xiàn)自動進出料。等靜壓工藝時間較長，仍有改進空間。等靜壓主要包括四個步驟：1）材料處理、2）加壓、3）保壓和泄壓、4）Quintus10-39min，時間的圖表12：Quintus等壓機數(shù) 圖表13：典溫等壓工各段序流程加工間Quintus、嗶哩嗶哩、 Quintus、等靜壓設備在安全方面也有一定的改善空間。等靜壓本身是高溫高壓環(huán)境，有潛在爆炸與泄漏風險，設備必須滿足壓力容器安全標準；另一個層面看，對全固態(tài)電池，硫化物等電解質等對水汽等敏感，也涉及設備的水汽管理。二、等靜壓設備的大型化降本Quintus300mm600mm800mm產(chǎn)品正500L級臥式溫等靜壓已實現(xiàn)交付與驗證，我們預計下一步或將是1000L以上尺寸。根據(jù)先導智能企業(yè)數(shù)據(jù)，等靜壓設備可實現(xiàn)有效內(nèi)徑≥400mm，有效長度500L400mm直徑，4000mm2.7Gwh。從成本上看，大型化也有利于降本?；緟?shù) 參考值圖表14：先導智能固態(tài)等靜壓設備參數(shù)基本參數(shù) 參考值工作壓力 max600Mpa，控精度≤±2工作溫度 最高度150℃，制精±5℃工作缸格尺寸 有效內(nèi)≥400mm容積約500L，有效長≥4000mm升溫時間 首次升至150℃間≤3h先導智能、五礦證券圖表15：等壓設體積增大動成本速降低 圖表16：設大型提升池處理年產(chǎn)能Quintus、 Quintus、 測算備注：假設長度是4000mm，60%效率，每批次30min，電芯650wh/L公司 內(nèi)容圖表17：等靜壓設備企業(yè)關鍵參數(shù)等進展公司 內(nèi)容Quintus

固態(tài)電池的溫等靜壓機最高壓力可達600MPa，最高溫度可達145℃。公司正在研發(fā)臥式溫等靜壓設備（內(nèi)徑>300mm、容積2000L級、缸長達數(shù)米），單機年產(chǎn)能可達約22.6GWh。先導智能HanaTechnology

研發(fā)出600MPa大容量等靜壓設備，通過提高一次裝載電芯數(shù)量來提高設備效率，可提供高效溫等靜壓作業(yè)環(huán)境，溫度最高150℃。開發(fā)了實現(xiàn)700MPa和200℃的溫等靜壓設備，已向LGES梧倉基地交付Φ400×2000mm溫等靜壓整線。2025年將追加Φ600×3000mm機型用于中試線建設。Mplus SDILGESLGES川西機器

2023年7月，公司研制的溫等靜壓機WDJ600/1000-250.85（廠內(nèi)代號794A）在廠內(nèi)順利通過用戶驗收。利元亨 目前與家力器造業(yè)，正積推進。納科諾爾

截止2025H1，公司掌握了干法電極、鋰帶壓延、電解質成膜、轉印等設備制造的多項技術，同時加快等靜壓設備的研發(fā)及驗證工作，目前部分產(chǎn)品已交付客戶。星楷技 2025年2，司接車級固態(tài)池式產(chǎn)等壓機已客戶付。四川力能

目前具備全系等靜壓。2020年已生產(chǎn)溫等靜壓機WIP500/40-250℃，水域式溫等靜壓機WIP500/500-120MPa/85℃。、粉體網(wǎng)、Quintus、科創(chuàng)板日報、中航工業(yè)川西機器、先進陶瓷材料產(chǎn)業(yè)鏈、星楷科技、高壓化成是后道工序關鍵高壓化成是后道工序關鍵，實現(xiàn)首次充放電循環(huán)中的加壓。（10-30MPa）強制使固態(tài)電解質與電極5-120噸壓力范圍的調(diào)節(jié)。圖表18：一體式臥式高溫夾具機先導智能、On將率先在全固態(tài)量產(chǎn)線上引入溫等靜壓工藝；SDI藝，也有企業(yè)提出多級輥壓+干法電極等方案。三、全固態(tài)電池的堆疊壓力全電池保持一定的堆疊（運行）壓力具有必要性。外部堆疊壓力主要是為了解決固態(tài)電池制造中三個關鍵挑戰(zhàn)：界面接觸不均勻性、樹枝狀鋰生長和工藝可擴展性。從第一性原理上看，這是固固界面帶來的問題，材料之間導電的前提是接觸，一定的外部壓力保障了電池充放電時材料間良好的接觸。尤其采用硅基、鋰金屬等高容量負極材料時，其在充放電過程中會發(fā)生劇烈體積變化，需要壓力來抑制鋰枝晶生長、防止形成空洞和死鋰。但電池堆疊壓力需要保持合適值，太高或太低都不合適。從邏輯上看，壓力太小，達不到固體和固體材料之間良好接觸的效果；壓力太大，一方面電池循環(huán)性能變差，另一方面，高壓需要電池殼體有極高的機械強度，不僅增加了設計復雜度和重量，還推高制造成本、降低生產(chǎn)良率、增大安全隱患。從數(shù)據(jù)上看，根據(jù)高工鋰電引用的數(shù)據(jù)，在5MPa低堆疊壓力下，硫化物固態(tài)電池可穩(wěn)定循環(huán)超過1000小時；而當壓力增至25MPa時，電池在幾十個小時內(nèi)便迅速失效，過高的壓力反而會加速電池短路失效等。從材料本身的要求上看，根據(jù)《Atmospheric-PressureOperationofAll-SolidStateBatteriesEnabledbyHalideSolidElectrolyte》（BenjaminHennequart等0.7±0.25MPa下，工業(yè)化則要求更低的壓力。低堆疊壓力是全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)趨勢，本質是對界面問題的改善，主要通過材料、結構設計兩方面實現(xiàn)。根據(jù)高工鋰電報道，一般行業(yè)對低壓的共識目標是低于10MPa，而終端汽車提出的可接受上限更是指向2MPa。全固態(tài)電池的減壓運行依賴于界面問題的妥善處理，核心在于材料、結構等層面的創(chuàng)新。從學術論文角度參考，有利用低楊氏模量的電解質、復合電解質材料設計、電解質結構設計、恒壓系統(tǒng)等改進?？偟目矗峭ㄟ^材料和結構設計兩方面實現(xiàn)減壓。圖表19：全態(tài)電各個驟中要不同壓力 圖表20：合的堆壓力電池較好的環(huán)特征隔膜整個電池循環(huán)隔膜整個電池循環(huán)施加壓力MpaBenchmarkingthereproducibilityofall-solid-statebatterycellperformance》SebastianPuls等，

Enhancingelectrochemomechanics:Howstackpressureregulationaffectsall-solid-statebatteries》ChanheeLee等，界面材料改性實現(xiàn)減壓從四類（10-710-5提供電導率，替代隔膜和電解液，電導率是核心指標。硫化物電解質室溫離子電導率可以達10?3-10?2S/cm，其離子電導率最接近液態(tài)電解質，潛力最大，寧德時代、比亞迪等企業(yè)均是硫化物為主的技術方案。圖表21：不同固態(tài)電解質特性不一，硫化物基于電導率占優(yōu)，潛力較大高性能硫化物基全固態(tài)鋰電池設計：從實驗室到實用化》劉元凱等，式來改性，同時降低電池堆疊壓力。硫化物電解質化學穩(wěn)定性一般，其在與鋰金屬負極接觸時可能被還原分解，而在與高電壓正極材料接觸時則可能發(fā)生氧化分解。一方面，在硫化物電解質之外摻雜材料改善界面控制，實現(xiàn)電池減壓運行。從學術研究上看，有較多種方案：碘離子：在硫化物固體電解質中預置可遷移陰離子（以碘離子為代表），原位形成動態(tài)自適應界面，能自我填充界面孔隙與裂縫，改善固固接觸并在低/零外加壓力下維持離子傳輸與循環(huán)穩(wěn)定性（圖22、23）。從數(shù)據(jù)上看，采用碘摻雜的硫化物電解質Li?.?PS?I0.2組裝的電池在原位形成了約5μm均勻富LiI的界面層，零外部壓力條件下循環(huán)300次后，容量保持率達74.4%。圖表22：碘雜硫物電質后部0壓下具較好環(huán)性 圖表23：碘雜硫物電質組的電池較低堆疊力Adaptiveinterphaseenabledpressure-freeall-solid-statelithiummetalbatteries》XuejieHuang等，

Adaptiveinterphaseenabledpressure-freeall-solid-statelithiummetalbatteries》XuejieHuang等，（見圖24（P在硫化物電解302.5Mpa（>99.9%、長循環(huán)壽命（~10000小時，約600圈）（>7?c2。學術上也有引入氧官能團幫助硫化物基電池提升循環(huán)性能等研究。（Ag（見圖25AgC納米復合材料層的固態(tài)電池表現(xiàn)出更優(yōu)的循環(huán)性能（60攝氏度下，0.6?h圖表24：NCA?||?DPFLPSC?||?Li電池在低力下環(huán)表良好 圖表25：有Ag-C納米復合層的電表現(xiàn)出較好環(huán)性能 Revitalizinginterphaseinall-solid-stateLimetalbatteriesbyelectrophilereduction》ChunshengWang?，

High-energylong-cyclingall-solid-statelithiummetalbatteriesenabledbysilver–carboncompositeanodes》DongminIm等，圖表26：基于電解質材料的不同類型電池堆疊壓力情況（部分）電池類型 電解質電池類型 電解質料 全電池疊壓要求聚合物基硫化物基氧化物基

elasticelectrolyte Li‖μm-Si&0MPaxPEO/xGCD-PCLcomposite Li‖NMC622&≤0.43MPaCPS-6electrolyte Li‖NCM811&1MPaPVDF-HFP；PVCA —&0.1-0.5MPaPTF-PE-SPE Li‖LRMO&1MPaLi6PS5Cl(LPSC) Li-In‖μm-Si&10MPaC3N4@Li6PS5Cl Li‖LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2&30MPaLi6PS5Clthinfilm Li‖Li4Ti5O12&2-5MPaLi-In‖S&2-5MPaLi6PS5Cl Li-In‖NCA&25MPaLi6PS5Cl Li‖NCM811&5-20MPaUDSH@LPSC Li‖NCM&30MPaLi9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3 Li‖LTO&12.7MPaLLZ0 —&30-40MPaxLi2O-MCly(M=TaorHf,0.8≤x≤2,y=5or4) Li-In‖Ni0.83Co0.11Mn0.06O2(NCM-83)&80MPaLi1.75ZrCl4.75O0.5 Li-In‖LiCoO2(LCO)&190MPaLATP LiFePO4-PILG‖LATP-PILG|PILG‖Li&20MPaLATP Li‖LATP-Li3InCl6·nDMF‖Li&500MPa陶瓷基 thiophosphateorargyroditeelectrolyte Li‖NMC622&≥5MPa鹵化物基

Li3InCl6 10Li-Agx‖10Li-Agx&27MPaLi3-xIn1-xZrxCl6 n-typeOEMs‖NCM83&7MPaReducingExternalPressureDemandsinSolid-StateLithiumMetalBatteriesMulti-ScaleStrategiesandFuturePathways》QiangZhan等，5MpaSDI采用銀-（Ag-C）2027年實現(xiàn)相關固態(tài)電池量產(chǎn)。集合其余材料界面性優(yōu)點和硫化物復合，比如通過硫化物-鹵化物復合，可在高導電性+高穩(wěn)定性之間取得平衡，是產(chǎn)業(yè)認可度高的方案。鹵化物固態(tài)電解質有優(yōu)于硫化物的正極穩(wěn)定性(兼容更高電壓)，但離子導電率普遍不高，因此產(chǎn)業(yè)會通過硫化物復合進行應用。也有企業(yè)在硫化物和鹵化物體系添加部分聚合物電解質的技術方案。鹵化物電解質處發(fā)展早期階段，鋯基有較大潛力。常見的金屬鹵化物電解質的化學式為MLiaMX6LiaMX8。此前的鹵化物發(fā)展相對緩慢，2018Li3YCl6Li3YBr6鹵化物電解質室2023（Li1.75ZrCl4.75O0.5）和成本競爭力這三個條件。在室溫下有2.42mS/cm離子電導率，且原材料成本不高（$1.0/gtopericPresreperationofll-olidateBatteriesEnabledbyHalideSolidElectrolyte（BenjaminHennequart等）學術研究，采用鹵化物固態(tài)電解質Li3YBr2Cl40.1MPaLiIn0.2MPa壓力下對鋰金屬負極能可靠運行，且容量損失有限，該鹵化物電解質可在較低堆疊壓力下工作。圖表27：部鹵化電解可在低堆疊力下作 圖表28：部鹵化電解原材料成本對比Atmospheric-PressureOperationofAll-SolidStateBatteriesEnabledbyHalideSolidElectrolyte》Jean-MarieTarascon等，備：左圖是從10MPa下降到0.2MPa堆疊壓力下的全固態(tài)電池電化學性能圖

低成本鹵化物固態(tài)電解質的研究與開發(fā)》何天賢等，從產(chǎn)業(yè)層面，單鹵化物電解質方案有一定嘗試，硫化物+鹵化物復合電解質方案也有較廣應用。在單獨使用上，20251.5-2mS/cm，導電性能良好。中創(chuàng)新航、一汽、湖南恩捷等企業(yè)均已布局鹵化物固態(tài)電解質復合應用。圖表29：復合電解質方案有較多的產(chǎn)業(yè)應用企業(yè)搭配具體內(nèi)容當升科技鹵化物+硫化物電解質均有涉及開發(fā)了低成本、高電壓窗口的鹵化物電解質，正在穩(wěn)定制備過程中湖南恩捷專注于硫鹵化物復合固態(tài)電解質公司計劃于2026-2027年實現(xiàn)千噸級硫鹵化物固態(tài)電解質量產(chǎn)清陶/第二代固態(tài)電池選擇了氧化物+鹵化物+聚合物的路徑寧德時代/寧德時代的一項摻雜型鹵化物固態(tài)電解質專利于2025年1月獲授權，旨在進一步提升離子導電率探索鹵化物電解質在優(yōu)化硫化物電解質電化學窗口方面的中創(chuàng)新航/作用，通過對高鎳正極材料進行鹵化物包覆，以提高離子電導率并優(yōu)化界面特性億緯鋰能硫化物+鹵化物全固態(tài)電池研發(fā)中選定硫化物+鹵化物復合電解質路線比亞迪硫化物(復合鹵化物)/一汽有涉及鹵化物借助高通量分析篩選技術開發(fā)出離子電導率達4.6mS/cm的鹵化物電解質鑫欏鋰電、高工鋰電、維科網(wǎng)鋰電、SMM新能源、電池結構設計保持堆疊壓力穩(wěn)定性（0.11兆帕表示，單純從高約束力出發(fā)，10兆帕、20兆帕都沒問題，但是會犧牲能量密度。包括過程當中當中一些形變，斷面平整度、一致性等問題均很關鍵。/非金屬需求上，理想的是＜2Mpa，上限＜5Mpa。圖表30：全態(tài)電采用拘束方案 圖表31：液電池緊力求很，但也以幫降低