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文档简介
证券研究报告行业报告:行业深度研究2025年12月18日电力设备固态电池设备:增量驱动,格局重塑行业评级:强于大市(维持
评级)上次评级:强于大市1摘要1.
固态增量设备:干法+等静压干法环节:1)取消溶剂使用与烘干步骤+多辊压实成膜;2)提高电池能量密度;3)成本约比湿法低30%,可降低电池制造成本17%-30%。干法有望重塑锂电产业格局,成为固态电池重要增量环节。重点推荐【纳科诺尔】、【宏工科技】(均和机械组联合覆盖)。等静压环节:固-固界面致密化是全固态电池性能提升&量产的核心瓶颈,等静压技术位于固态电池制备中段环节,可改善全固态电池界面难题,消除电芯内部的空隙,有望成为全固态电池当中核心增量设备。重点推荐【利通科技】。2.固态逻辑增强:超声&ALD&激光设备超声设备&ALD&激光设备在固态时代的增量体现在设备迭代升级,使用的环节增加,重点推荐【骄成超声】&【微导纳米】,建议关注【联赢激光】(机械组覆盖)。风
险
提示:固态电池产业化进程不及预期风险,上游原材料价格波动风险,技术路线变革迭代风险,市场
竞
争加剧风险2干法3什么是干法工艺
干法电极是一种新型的电极制备技术,省去溶剂处理与烘干步骤,直接将活性材料、导电剂和粘合剂的固态粉末混合在一起,仅通过机械方式实现颗粒粘结成膜,可显著降低能耗与制造成本,提升材料利用率,同时具备更好的环保性与对水敏体系的兼容性。
制作过程:先将活性材料、导电剂、粘合剂混合,混合过程中粉末被拉成纤维状,再将纤维状的物质压成薄片贴在箔体。
常见的干法制片技术路径:聚合物纤维化、干法喷涂沉积、气相沉积、热熔挤压、直接压制、3D
打印,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,需综合考虑材料特性、制造成本与工艺良率的适配性选择适合的应用场景,以实现性能与量产之间的最优平衡。⚫
六种干法电极技术的优缺点及应用领域总结4资料:
《干法电极技术在超级电容器和锂离子电池中的研究进展》(徐桂培等),天风证券研究所干法工艺有望成为固态电池前道制片的重要增量环节
固态电池作为一种新型高性能电池技术,具有高能量密度、高安全性、长循环寿命等优点,被认为是未来电池技术的重要发展方向。根据中研普华产业研究院分析预测,2023年中国固态电池的市场空间约10亿元,预计2025年中国固态电池市场空间将达到29亿元,同比增长70%,2025年全球固态电池需求量预计达44.2GWh。固态电池若进入扩产阶段,生产设备有望成为最先受益的环节之一。
固态电池前道制片工艺分为干法和湿法。①湿法工艺:仍采用溶剂体系,将电极/电解质材料与粘结剂混合成浆料后进行涂布,再通过烘干完成成膜。②干法工艺:取消了溶剂使用与烘干步骤,更依赖高剪切干混与纤维化设备实现材料均匀分散与预成型,并通过多辊压实方式直接完成成膜过程,使孔隙率可通过纤维化程度精准调控(30-50%
可调);粘结剂纤维形成的导电网络使电子传导效率提升
15%,显著提高电极的压实密度和界面稳定性,从而提升电池的整体性能。
目前湿法仍是固态电池产线的主要选择,但干法凭借成本、工艺与材料适配等综合优势,正逐步成为下一代固态电池前道工艺的主流方向,有望成为固态电池的重要增量环节。⚫
干法电极与湿法电极的对比⚫
干法电极制造工艺5资料:
《干法电极技术在超级电容器和锂离子电池中的研究进展》(徐桂培等),上海联净自动化官网,天风证券研究所固态电池后续迭代导入高性能正负极,干法适配性优势突出
未来电池能量密度提升,驱动正负极向高性能迭代,干法电极技术能够显著提高电极的压实密度和界面稳定性,从而提升电池的整体性能,因此会更适配固态电池等高能量密度电池。
新材料对制片过程提出更高适配性要求:①正极:高镍、富锂锰基材料表面反应活性强,易与溶剂发生副反应,影响界面稳定性。②负极:锂金属极性大,遇水剧烈反应;硅基负极在湿法中易形成不稳定界面,影响循环性能。③电解质:硫化物电解质对湿气敏感,遇水后会产生巨毒硫化氢,若用湿法制备需在手套箱中操作,环境要求极高、成本大。
当前产业实践中,以“正极湿法
+
负极干法”的混合路线为主流,尚未完全实现全电极干法制备。干法路线需根据不同材料体系优化适配方案,目前仍处于持续迭代过程中。
干法工艺制备固态电池需使用辊压机完成压延致密化:传统路线下辊压机多数采用单区段
6~8
辊配置,适配常规湿法正负极极片厚度;而在干法厚极片、高精度路线中需实现更强力压实、更均匀厚度控制与更高材料通量,22辊甚至更高辊数的配置成为趋势。⚫
纳科诺尔精密辊压设备⚫
上海联净连续式干法辊压设备主要指标6资料:纳科诺尔公众号,上海联净自动化官网,天风证券研究所干法工艺的投资潜力
锂电池的生产工艺可以分为前、中、后三个阶段,设备的价值量约为
4:3:3。
前段工序是将原材料加工为极片,核心工序为涂布,其中涂布机价值占75%,辊压机价值大于分切机;中段是电芯的卷绕和注液,将极片加工成为未激活电芯;后段工序是检测封装,核心工序是化成、分容。干法工艺处于固态电池前道制片环节。
干法工艺技术壁垒高,但干法电极的成本大概会比湿法工艺低30%左右,而当前电池制造企业的毛利率多低于30%,甚至是个位数,干法电极带来的降本优势明显。
干法电极工艺无需涂布和烘干产线建设,节省了设备投资,减少了设备需要占用的面积,提高了厂房空间利用率。据LG
EnergySolution表示,干法工艺可以降低17%-30%的电池制造成本。
我们认为,干法工艺短期的高强度资本开支直接对标于未来规模化生产时的成本优势以及产品性能的提升,可以帮助企业占据下一代技术标准的先发优势,是一条典型的‘高壁垒、高回报’赛道,早期投入将有望转化为未来的市场领导地位和较大的利润空间。
干法工艺有望重塑锂电产业格局:材料企业需调整配方适应干法需求,设备企业迎来技术升级机遇,电池厂则可通过工艺创新构建差异化竞争力。据清研电子的观点,当干法工艺在
2030
年占据
40%
以上的市场份额时,锂电池将真正实现
“绿色制造
+
极致性能”的双重突破,为新能源汽车、储能电站等领域带来更深层次的变革。
但需注意的是,干法电极目前想要实现量产仍需面对几大难题:(1)材料适配性难题:活性材料在干混环境下易破碎、分布不均,导致极片结构松散、压实密度低。(2)工艺窗口窄,成膜质量控制难:实际生产中,温度、压力、张力等工艺参数稍有偏差就会影响极片质量。(3)设备与工艺适配性不足:传统设备难以满足干法工艺对温度控制、辊缝调节、连续压制等关键参数的苛刻要求。7国内干法头部企业——先导智能
从财务数据看,公司2025年Q1-Q3实现营业收入104.39亿元,同比+14.56%;归母净利11.86亿元,同比+94.97%;经营活动现金流量净额38.48亿元,同比+248.6%,业绩持续向好,固态相关产品得到客户认可并已陆续获得重复订单,后续有望持续放量。
从技术进展上看,公司自主研发的干法成膜复合一体机,将辊跳动控制在2μm以内,温度均匀性达±0.5℃,使电极膜面密度误差缩小至±1%,良品率突破95%,实现90%国产化率,单线产能覆盖5-8GWh,成功打入QuantumScape、PowerCo等国际巨头供应链。
从订单交付上看,2025年9月左右,公司先后向国内外多家知名电池企业、整车厂商及新兴固态电池企业交付多套适用于规模化生产的干法混料涂布设备,该系统机械速度最高可达100m/min,支持单线5-8GWh产能,产品幅宽1000mm,厚度覆盖40μm至300μm,可同时兼容2-6条幅干法极片的高效生产,全面适配规模化制造需求。经实际验证,公司干法混料涂布系统可降低生产能耗35%以上,材料与制造综合成本下降超15%。⚫
先导智能干法混料涂布系统⚫
先导智能干法高剪切混料机8资料:先导智能LEAD公众号,天风证券研究所国内干法头部企业——纳科诺尔
从财务数据看,公司2025年Q1-Q3营收6.95亿元,同比-18.57%;归母净利润0.57亿元,同比-62.25%;其中预付款项同比+256.1%,应付票据同比+1470.6%,主要为销售订单增加导致,可推测公司在手订单充足。
干法电极领域,公司本身是国内辊压机的龙头,辊压机领域国内市占率23%+,而辊压是干法电极中极具应用潜力的一种方式,技术迁移路径顺利,2023年与清研电子等成立清研纳科智能装备科技(深圳)有限公司,专注于“动力电池用干法电极”的研究与合作。•
2023年纳科诺尔就率先推出了干法电极制造设备,并进入送样测试阶段。2024年10月,与欧阳明高院士工作站就合作开发固态电池产业化关键设备与工艺等达成一致,建立联合实验室。•
2025年7月,清研纳科自主研发的800mm幅宽、最高50m/min速度的高速宽幅(固态)干法电极设备交付国内头部主机厂,解决了干法电极“宽幅、高速”量产的设备瓶颈,意味着单条产线的产能可提升数倍,为规模化降本奠定了基础。•
2025年8月,清研纳科宣布行业首台锂一次电池用干法多辊成膜复合一体化装备出货,标志着干法电极在一次电池领域完成“技术
-应用”闭环。⚫
清研纳科干法双面成膜复合量产设备⚫
清研纳科干法双面成膜复合量产设备参数9资料:清研纳科官网,天风证券研究所国内干法头部企业——宏工科技
从财务数据看,2025Q1-Q3公司营收10.35亿元,同比-29.09%;归母净利润0.29亿元,同比-73.59%,业绩承压明显;但经营活动产生的现金流量净额2.09亿元,同比+234.94%,回款金额大幅增加,新增订单约24.84亿元(含在途),同比+88.61%,若后续订单交付顺利、毛利率维持稳定,业务端有望回暖。
从干法工艺上看,公司与清研电子深度合作:•
2023年9月签署战略协议以来,双方已联合攻克了干法电极前段工序核心环节——“原料纤维化”的设备研发,完成了适配不同产能规格的量产型设备开发。•
共同研发的干法电极前段工序核心设备——混合均质一体机的性能指标已达到国际一流水平,出料残留率<0.5%,解决传统高混机因残留造成的过纤维化问题。•
2025年2月合资组建的清研宏工智能装备科技(深圳)有限公司顺利揭牌,整合宏工在物料自动化领域的深厚积淀和清研电子在干法电极领域领先的技术优势,为电池制造行业提供领先的干法电极前段工序自动化解决方案。⚫
清研宏工智能装备科技(深圳)有限公司揭牌⚫
宏工科技全链条处理技术布局10资料:宏工科技公众号,天风证券研究所等静压请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明11等静压设备是什么
工作原理:基于帕斯卡原理,以液体
/
气体为介质,从各个方向对加工件进行均匀加压,从而达到高致密度、高均匀性的目的。
工艺流程:原料准备、模具设计、成型工艺、脱膜处理、后续处理等。
按加工温度分类•
冷等静压(CIP):以水为压力介质,工作温度约20℃,压力可达
600MPa,适配温度敏感材料,成本较低、操作简便,是当前固态电池加工的主流选择。•
温等静压(WIP):采用油类介质,温度最高
150℃,能在保证材料性能的同时提升致密化效率。•
热等静压(HIP):以氩气为介质,可耐受
2000℃高温,主要用于需要高温烧结的陶瓷类电解质。⚫
等静压设备主要由腔体、加压设备构成⚫
等静压设备工艺流程图原料准备模具设计成型工艺脱膜处理后续处理资料:德龙科技官网,陶瓷信息中心公众号,天风证券研究所12等静压机有望成为固态电池核心增量设备
全固态电池生产流程有对压力的需求。考虑到固态电解质要与电极形成良好的固固接触界面、在循环过程中会发生接触损耗、以及要抑制锂枝晶形成等,堆叠时需要新增加压设备,施加超过100MPa压力使各材料致密堆积。全固态电池的生产需要施加极高的压力(通常需要超过
300
MPa的压力)来使其致密化,以减少电池内的孔隙率并增强电极与固态电解质之间的接触。
等静压机有望成为全固态电池当中核心增量设备。等静压机是一种通过均匀施加流体压力对材料进行成型或致密化处理的设备,在锂金属固态电池制造中,需将电解质、正负极电极层堆叠在一起进行封装,但是传统热压与辊压因压力方向单一、分布不均,易产生边缘效应与层间滑移,难以实现三维致密化和一致性。等静压机或成为合适的解决方案,等静压技术利用液体或气体不可压缩和均匀传递压力的性质、从各个方向对加工件进行均匀加压,使粉体各个方向上受到大小一致的压力,从而实现高致密度、高均匀性坯体的成型,有效消除电芯内部空隙。⚫
全固态电池等静压示意⚫
等静压通过施加压力将材料致密化13资料:《全固态电池生产工艺分析》(翟喜民等),中国钢研钢研昊普,天风证券研究所等静压设备的投资潜力
根据贝哲斯咨询在《中国等静压市场调研分析与发展前景预测报告2025年》中显示,2024年,中国等静压市场规模达167.44亿元(人民币),全球等静压市场规模达到618.78亿元,预计全球等静压市场规模将在2030年达到912.59亿元,在预测期间,全球等静压市场年复合增长率预估为6.69%。
等静压技术位于固态电池制备的中段环节:中段环节负责电芯的核心结构成型以及确保固态电解质与电极的良好接触,直接关系到电芯的性能稳定性、良品率,核心增量来自叠片工艺替代卷绕及等静压机。因为等静压机作为新增环节且高精度叠片机价值量大,所以中段设备价值量有望提升到整线设备的40%-45%,其中等静压用于固态电池集成的运行成本约
0.1-2
万美元
/
GWh,未来随设备自动化提升、生产规模扩大,成本可进一步下降。
固态等静压设备壁垒高:对技术水平要求高,前期需要较大的研发投入,初始投资较高,对中小企业存在准入门槛。
等静压技术在固态实现规模化应用的难点:•
锂金属负极加工:工艺尚未完全成熟,需优化压力介质和工艺参数,避免锂的化学活性引发安全问题。•
工艺参数优化:不同材料体系最佳压力
-
温度
-
时间组合需逐一探索,目前多数研究采用
200-250MPa
通用压力,缺乏针对性优化。•
批处理效率:虽已显著提升,但与锂离子电池卷对卷生产相比仍有改进空间。•
设备投资门槛:等静压设备初始投资较高,对中小企业存在准入门槛。14国内等静压设备相关企业——利通科技
从财务数据看,公司2025年Q1-Q3实现营业收入3.5亿元,同比+4.64%;归母净利达0.66亿元,同比-3.92%;由于公司高分子材料板块、超高压装备板块逐步进入运营阶段,有望贡献第二增长曲线
。
从等静压技术进展上看,公司有望依托超高压技术平台,布局固态等静压赛道。•
利通科技已实现超高压灭菌装备关键核心技术的完全自主研发,其中高压源模块由利通郑州研究所自主研发设计,设备全模块国产化,不存在关键零部件依赖进口的情况。•
公司具备“一院四所”的核心研发架构,2025年6月26日,继“一院四所”之后第五个产业应用研究所——利通超高压(HPP)应用研究所也正式揭牌成立。超高压装备应用研究所重点开展超高压装备的研发与制造,以首台套超高压灭菌设备成功交付为契机,重点推进超高压灭菌设备持续创新和市场开拓;开展超高压均质机的研发、制造与市场开拓,为等静压设备的多参数协同控制提供了可复用的技术方案。⚫
利通科技超高压灭菌(HPP)生产设备
LTU600-612L⚫
利通科技研发基地布局15资料:利通超高压装备官网,利通科技公告、天风证券研究所国内外等静压设备头部企业
纳科诺尔:等静压设备探索连续生产,配套-60℃露点实验室提供干燥测试支撑,以“材料+工艺+设备”方案助力固态电池产业化高速发展,坚持产学研各界同道并肩前行,共同夯实全固态电池的产业基石,引领下一代电池技术的智造变革。
先导智能:自主交付600MPa大容量等静压设备,通过提高一次装载电芯数量实现了高效生产,支持150℃高温环境,配合绝缘边框工艺和全自动上下料系统,有效解决极片位移和边缘损伤问题。
利元亨:2025年10月底与河南中原特钢装备制造有限公司成立联合实验室,结合利元亨的电池工艺Know-how与中原特钢在特种材料与压力容器设计上的积淀,共同开发新一代高效率、高均匀性的等静压设备。
瑞典
Quintus
Technologies:专攻高压技术设备,已推出实验室级的
MIB120
和工业规模的
QIB180
等静压设备,支持从实验室到大规模生产的可拓展解决方案,并计划在
2025-2030
年陆续开发
300
系列、600
系列和
800
系列等静压机,以满足大规模生产需求。⚫
Quintus
Technologies
热
等静压机⚫
先导智能展会现场实拍资料:
Quintus
Technologies
官网,先导智能LEAD公众号,天风证券研究所16超声波设备请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明17超声波在固态电池的应用广泛,设备需求不断扩大
极耳焊接环节:超声波焊接通过高频振动使金属原子在两种材料界面间扩散,进而形成焊接接头,能有效提升电池的安全性和一致性。核心价值:几乎是唯一可行的规模化焊接方案。关键挑战:固态电解质(尤其是硫化物)对热极度敏感,传统焊接方式的高温会使其分解失效。技术提升:超声波焊接提供安全(无高温损伤)、一致性好、内阻低的连接方式,从根本上提升电池安全性和性能。
检测环节:超声检测技术凭借其优异的穿透能力以及对微小缺陷、气体的敏感响应,在电池监测领域取得显著进展。通过分析声速变化、衰减特征及声发射信号,可实时获取电池内部气体分布、微裂纹形成及电极/电解质界面退化等关键信息。
材料制备环节:核心价值:提升材料分散度和均匀性。关键挑战:固态电解质粉体(如硫化物、氧化物)需要达到纳米级分散才能降低界面阻抗。技术提升:超声波爆破分散机可解决此问题,为降低界面阻抗、提升电池性能创造条件。
超声设备的市场需求增长:在极耳焊接环节,相较传统动力锂电池,固态电池电芯因为单体电芯容量低,产线需要更多数量的超声波焊接设备,据证券时报网,预计每GWh对其需求量是传统动力锂电池的5-10倍。在电池检测环节,因固态电池对一致性要求极高,界面缺陷需要100%在线全检,对高精度超声波无损扫描检测设备的需求将大幅提升,因扫描检测的速度较慢,且单价较高,其设备价值量将明显大于极耳焊接工序。叠加超声波分散等应用的需求,据证券时报网,保守估算,相较传统动力锂电池产线,固态电池每GWh产能对超声波各类设备的需求或将迎来20倍增长。18超声波助力检测固态电池稳定性
固态电池检测:固态电池无损检测是指在不破坏固态电池结构和性能的前提下,通过各种检测手段和方法,对固态电池内部结构、材料特性、缺陷等进行检测和评估的过程。通过检测可以提高电池质量和可靠性、保障电池安全性、延长电池寿命、降低电池成本
超声波与X-Ray检测对比:超声波检测和X-Ray检测原理存在显著差异。对于内部的平面型缺陷或界面缺陷,如裂纹、未熔合、界面分层等情况,超声波的反射特性优势明显,超声波在界面会大量反射,产生极其强烈的回波信号,极易识别;而两层一样的材料,界面存在分层或贴合不良,其总厚度和平均密度几乎没有变化,X-Ray则很难分辨。⚫
不同检测方法的优劣势对比检测方法优点缺点X射线成像技术成像技术具有高分辨率、高穿透力对电池的辐射损伤较大声学检测技术通过发射声波并接收其反射信号,对固态电池的内部结构进行检测。具有无损、快速等优点对电池的缺陷检测能力有限热成像技术具有无损、实时等优点具有无损、准确等优点对电池的缺陷检测能力有限测试周期较长电化学检测技术资料:企来检、天风证券研究所超声波检测在固态电池不同性质方面的应用
在界面特性方面:界面接触劣化与产气行为是引发性能衰退的核心问题。超声检测技术具备无损、高灵敏度及对气体空隙敏感等优势,可实现对电极–电解质界面接触状态的有效评估,并有望构建其与产气行为之间的动态映射关系,从而为失效机制解析提供独特且可量化的视角。
在固态电池力学特性评估方面:固态电解质在循环过程中常伴随微观损伤的隐匿演化,如锂枝晶穿透、电极微裂纹等早期损伤尺度微小(<10
μm),且常被封装结构遮蔽,难以直接观测。此外,充放电过程中的应力演化、相变诱导的体积膨胀与电解质脆性断裂相互耦合,使得传统单一传感手段难以全面解析。超声技术通过分析透射或反射声波的多种特性,如材料声速、衰减强度、声发射强度等可以获取材料颗粒膨胀程度等信息
在固态电池物化特性评估方面:电池内部物理与化学特性的隐蔽性演变对传统监测技术提出了严峻挑战。表面温度测量难以准确反映内部的热积聚与梯度分布,而电化学信号亦难以直接关联至微观尺度上的化学活性变化。超声检测技术通过高频声波与材料微观结构之间的相互作用,建立了弹性波传播特性与体相物化参数之间的直接联系,可实现对电池SoC/SoH的精准估算。⚫
超声成像聚合物失效评估示意图⚫
超声监测固态电池中硅负极充放电应力演变过程资料:《超声和光纤传感技术在固态电池中的应用进展与挑战》(黄锴等)、天风证券研究所骄成为国内超声设备龙头,受益固态进程
国内超声波技术领军者:骄成超声掌握了包括超声波电源、换能器、声学工具等在内的全套超声波设备核心部件的设计、开发和应用能力。依托超声波技术平台,其以超声波技术为核心,向多行业进行应用拓展,根据下游不同行业的需求开发出满足应用要求的各类超声波设备和配件。公司已有产品如极耳焊接机打破海外设备垄断、复合集流体滚焊设备-率先供应宁德,领先于行业。
积极布局固态领域:如今,我国固态电池关键技术逐步突破,产业化进程加速,而骄成超声的超声波焊接设备可用于固态电池极耳焊接,2024年已形成小批量订单,后续前景广阔。这种“前瞻性布局卡位未来赛道+成熟业务保障短期盈利”的模式,让骄成超声既精准踩准当下行业周期,更稳稳握住了未来赛道的入场券。
相关产品:在固态电池领域推出了超声波极耳焊接、超声波检测等多款设备,延伸超声技术应用场景,打开更广阔的市场空间。公司用于固态电池极耳焊接的超声波设备已有小批量订单并实现交付。
国内厂商情况:在固态电池领域进行布局的超声波厂商主要有骄成超声。联得装备:在新能源设备领域,公司持续增加在锂电池包蓝膜、固态/半固态电池超声焊接、切叠一体机、电芯装配及Pack段整线自动化设备等设备上的研发投入。固态电池新工艺涉及到的超声波焊接工艺设备已经出货到客户。大族锂电:推出的多款固态电池专用制造设备,其中包括电芯超声波焊接机,在行业内加速实现产业化应用。其超声极耳焊接机焊接温度控制在50℃-150℃之间,适配硫化物等热敏感固态电解质低温特性的焊接需求。ALD设备请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明22ALD技术助力固态电池界面工程固态电池界面难题:
固态电池的产业化仍然受到界面问题的严重制约。全固态电池电极-固态电解质之间的界面,容易存在严重的化学/电化学副反应,导致巨大的界面阻抗,并消耗活性锂,造成容量衰减,影响全固态电池的循环寿命、倍率性能及可靠性。固态电池产业化仍受到其界面问题制约。
使用原子层沉积(ALD)可以在正极、负极和固态电解质表面包覆一层很薄的界面缓冲层,隔绝反应,改善界面稳定性、降低阻抗、提升机械与化学兼容性。⚫
原子层沉积(ALD)包覆能保证超薄的均匀涂层ALD技术:
原子层沉积(ALD)是一种基于有序、表面自饱和反应的薄膜或纳米颗粒生长技术,属化学气相沉积技术领域。通过前驱体交替暴露于衬底表面,可以在原子水平精准控制薄膜的厚度和组成。
自上世纪七十年代ALD技术被首次研发以来,该技术已被广泛应用于半导体、催化、储能、医疗等领域。
相比于传统的干法或湿法包覆技术,ALD技术最大的优势在于其包覆层具有极高的均匀性、致密性和精确的可控性。资料:复纳科技公众号、天风证券研究所ALD技术具备精准、性能良好等优势ALD技术优势:ALD技术的必要性:
现有研究表明,对电极材料表面进行包覆改性可有效提高锂电池的能量密度和稳定性,进而提高其容量、循环使用寿命和安全性能。
溶胶-凝胶法、溅射法、物理气相沉积法、化学气相沉积法等多种物理和化学方法被广泛应用于电池材料的制备和改性中,但利用上述方法难以实现对三维材料的保形制备和精准的尺寸控制。
ALD技术凭借其薄膜厚度精确可控、大面积三维沉积均匀、工作温度低、沉积元素种类丰富等优势,可以参与到锂电池材料的开发和改性中。
成膜厚度均匀可控,通过控制循环次数可以实现纳米级的膜厚控制;
保形性好,可以实现完美的三维保形和阶梯覆盖;衬底选择范围宽,适用于从平面晶圆到三维多孔材料、粉末材料;
工艺窗口宽,沉积温度低;通过合理的反应器设计可以实现吨级放大生产⚫
不同覆膜技术优劣对比⚫
原子层沉积技术原理示意图资料:《基于原子层沉积技术的锂电池材料研究进展》(王博等)、微导纳米招股说明书、天风证券研究所ALD技术改善固态电池不同材料体系性能问题
正极材料:根据晶体结构区别,正极材料可以分为尖晶石型、橄榄石型和层状结构三大类,不同类型的正极材料在比容量、循环寿命、电压平台、生产成本等方面存在区别。与负极材料类似,裸露的正极材料与电解液之间发生的副反应会造成电解质分解、过渡金属溶解等一系列不良后果,最终造成正极材料的电化学性能下降和失效。利用表面工程对正极材料进行涂层包覆,可以有效抑制副反应的发生,提高正极材料的循环稳定性。
负极材料:石墨类碳材料凭借其安全性好、成本低廉、循环稳定性好等特点,一直是应用最广泛的锂电负极材料。然而Li+扩散和迁移至石墨晶格中所需的工作电压低于电解质的电化学窗口,这会导致在初期循环过程中,电解质发生分解并造成不可逆容量损失。通过ALD技术对碳基负极材料表面进行纳米级包覆,所形成的包覆薄膜可以充当人工SEI膜,有效减缓电极材料与电解液在充放电过程中发生的副反应,提高负极材料的电化学稳定性。
电解质材料:随着锂电池行业的发展,传统有机液体电解质已经成为提升性能和安全性的一大瓶颈,而无机固态电解质凭借更高的能量密度和功率密度,更长的使用寿命,更高的离子电导率,更好的安全性,成为新一代锂电池的发展趋势。ALD技术薄膜沉积均匀、工作温度低、沉积元素种类丰富,同时可在原子级别精准调控化合物的组成和结晶度,在探索和制备理想的固态电解质方面优势显著。⚫
不同包裹次数对正极材料NMC532循环稳定性的影响⚫
TiO2涂层包覆前后循环性能资料:《基于原子层沉积技术的锂电池材料研究进展》(王博等)、天风证券研究所微导纳米:ALD技术国内领先,积极拓展新兴领域产品
ALD技术领先:公司是国内领先的ALD设备供应商,相关产品涵盖了行业所需主流ALD薄膜材料及工艺。ALD技术在45nm以下节点以及3D结构等先进半导体薄膜沉积环节具有良好的应用前景,是半导体设备中增长最快的领域之一。公司开发的国内首台成功应用于集成电路制造前道生产线的量产型High-kALD设备,解决了国内集成电路突破28nm制程节点最核心工艺之一的高介电常数(High-k)栅氧层薄膜工艺。公司持续拓展技术覆盖面,陆续研发和推出HKMG技术、柱状电容器、金属化薄膜沉积技术及高深宽比3DNAND、3DDRAM、TSV技术等工艺解决方案,覆盖逻辑芯片、存储芯片、先进封装、化合物半导体和新型显示(硅基OLED)中ALD技术的主要应用场景。
公司持续研发与布局新兴领域:微导纳米在半导体、光伏领域齐头并进,并持续加速各细分领域的产品研发和应用,在保持ALD产品国内市场占有率第一的同时,不断推出更多具备竞争力的系列产品。
技术优势匹配固态电池需求:微导纳米作为国产ALD设备龙头企业,以
ALD
技术为核心,专注于
ALD、CVD
等薄膜沉积工艺技术研发和应用场景拓展。其ALD
工艺可以在
100%阶梯覆盖率的基础上实现原子层级的薄膜厚度。随着制程技术节点的不断进步,ALD工艺优异的沉积均匀性和一致性使得其在微纳电子学和纳米材料等领域具有广泛的应用潜力,有利于推进固态电池前沿性开发。
在电池领域加快研发投入:2024年报显示,公司应用于新能源电池的ALD镀膜设备的研发及产业化项目已处于开发实现阶段,预测研发总投资规模1785万元,本期已投入220.71万元,拟实现开发出批量式粉末ALD沉积设备、新能源及催化材料改性柔性材料ALD沉积设备,在精确控制镀膜厚度的同时提升包覆率、均匀性,提高材料性能,降低原材料耗用量以及生产成本,达到国际先进水平。激光设备请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明27激光技术广泛应用于固态电池制造
激光微加工技术:固态电池的极片涂层表面处理、激光极片快速干燥等工艺,可有效降低固态电池电解液质量分数、优化NP比。激光极片快速干燥:激光技术可用于锂离子电池阳极(如石墨)和阴极(如LFP)的干燥激光极片快速干燥,激光辐射直接把湿涂层溶剂干燥。与烘箱工艺相比,激光工艺可以将干燥能耗降低
2
倍。激光退火:退火过程可以改善电极涂层的微观结构,激光退火可以局部施加在所需的电极材料上,广泛应用于非晶半导体材料的结晶,如非晶硅。也可以成为控制阴极涂层中结晶相。
超快激光极片制痕技术:激光刻痕技术是通过激光束在材料表面进行高速扫描,形成细小的刻痕线的技术,可通过构建微气体通道,显著提升电池循环寿命和倍率性能。
激光焊接:⚫
锂离子软包电池制造中的激光加工工艺激光焊接是一种利用高能激光束照射工件表面,使其快速熔化并形成永久连接的焊接方法。其核心原理在于将光能转化为热能,从而实现材料的熔化和重结。在固态电池工艺中,可实现不同材料电极与电解质的可靠连接,其非接触加工特性有效避免传统焊接工艺可能引发的材料损伤。
激光切割:电极片进行冲压来实现成型切割,但是由于机械冲裁与工具磨损以及电池和电极设计的不灵活性,激光切割可能是替代当前技术的合适方法。采用超快激光非接触加工,有效避免异物产生和界面反应,有效改善固态电池固固界面接触问题。资料:激光制造网、天风证券研究所激光技术在固态电池加工中具备显著优势激光切割:
面对固态电池极片的硫化物电解质等特殊材料,激光切割机采用
“激光
+
水导”
复合切割技术,攻克脆性材料切割难题,提前适配下一代电池技术需求。
成本优化与柔性生产优势:相比传统模切,激光切割机换型时间从
4-6
小时缩短至
15
分钟,无刀具损耗,单极片加工成本降低
20%以上。激光焊接:
高精度与稳定性:激光束的光斑尺寸可小至几十微米,焊缝组织致密,热影响区小,接头强度接近基材强度。
高效率:焊接速度快,效率是传统弧焊的至少5倍以上,尤其适合大规模工业生产。
自动化便捷:支持自动化控制,尤其适合结合机器人或数控设备进行大规模生产。
适用范围广:可焊接高熔点金属、异种材料以及非导电材料。
焊缝成型好:免后期处理。激光电极干燥:
激光技术可用于锂离子电池阳极(如石墨)和阴极(如LFP)的干燥。
实验证明,通过激光和传统烘箱工艺干燥的电极的电化学性能、残留水分和电极形态几乎相同。激光辐射直接把湿涂层溶剂干燥,环境热损失可以很小。与烘箱工艺相比,激光工艺可以将干燥能耗降低
2
倍。激光刻蚀:激光蚀刻机通过聚焦高能量密度激光束,利用光热效应或光化学效应,实现导电膜材料的选择性去除。其核心优势体现在:
设备可实现
±3μm
重复定位精度,最小蚀刻线宽达
15μm至
50μm,边缘粗糙度≤5μm。对比传统化学蚀刻,激光蚀刻的尺寸一致性提升60%,尤其适用于高密度线路加工。
非接触式加工的材料保护优势避免机械应力对柔性基材的损伤,同时通过能量密度精确调控,可实现导电层的逐层剥离,保留基底材料完整性能。
环保高效的干式加工模式无需酸碱蚀刻液与显影定影工序,单台设备年减少废水排放约
200
吨,能耗仅为传统湿法设备的
1/4。国内激光厂商细分领域布局,或受益固态边际变化海目星:是行业首家将超快激光技术用于固态电池的企业,并且在锂金属切割、制痕等工艺上已经实现行业技术领先。近半年,在高功率超快激光器的稳定性、功率可靠性、功率可行性方面均有重大技术突破,指标上可以超越国外的同类型激光器。产品与业务进展:
公司在超快激光器方面已经布局多年,在中低功率超快激光器方面有非常成熟的经验,包括上千台设备的批量交付。
公司深度参与新一代锂电池技术固态电池设备的开发,与某固态电池的技术领军企业达成5年期战略合作协议,并签订了价值
4
亿元的
2GWh固态电池设备量产订单,成为了行业首家商业化锂金属高能量密度固态电池整线设备供应商。德龙激光:技术应用与产品:
公司目前在极片制痕绝缘、干法电极激光预热、超快激光极片制片等关键技术和产品做了重点研发布局,其中极片制痕绝缘设备已获得行业头部客户订单,干法电极激光预热和超快激光极片制片设备处于行业头部客户样机试用和工艺验证阶段。业务进展:
公司固态电池业务处于产品开发/验证/新产品推广阶段,收入占比较小。固态电池业务方面,公司的制衡绝缘设备已经获得了头部客户陆续下单,目前设备已在客户现场投入生产使用,进展良好;此外公司也在积极与多家固态电池厂商接触,后续有望进一步拓展该产品销售。除上述制衡绝缘环节外,超快极片制片环节和激光加热干燥环节也有了进一步测试验证的突破。联赢激光:技术应用与产品:
公司积极配合头部电池公司,进行固态电池设备方面的研发,产品包括激光焊接设备也包括非焊接设备,比如激光清洗(刻痕)及涂胶设备,公司预计明年会有更多的客户和产品落地。业务进展:
公司在半固态电池设备起步较早,实现几亿的订单。全固态电池去年开始获得订单,已经为两家行业头部客户的中试线提供了设备,还有其他电池厂在进行技术对接。目前全固态电池还是处于研发阶段,以小试线和中试线为主。资料:海目星官网、德龙激光官网、联赢激光官网、天风证券研究所叠片
&
高压化成请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明31叠片:工艺对固态适配性强,技术成熟锂离子电池叠片工艺是将正、负极材料和隔膜等组件按照特定的顺序和方式堆叠在一起,形成电池内部结构的过程。其工作原理是通过机械臂实现极片的自动抓取、对齐与热压封装,核心在于微米级的精度控制,以防内部短路与容量衰减。主流设备普遍采用“切叠一体”设计,在同一产线完成极片切割与堆叠,显著提升效率并降低损耗。相较于传统卷绕工艺,叠片技术通过层叠式结构优化空间利用率,成为高端锂电池制造的主流选择。
兼容材料体系。固态电解质通常呈刚性陶瓷片状,卷绕工艺产生的弯曲应力极易导致电解质破裂。叠片工艺凭借其精准的对齐与压力控制,成为处理固态电解质等脆性材料的关键解决方案。
适配界面优化。解决固-固界面接触难题是关键,后续的高压致密化工序不可或缺。叠片工艺使电芯极片隔膜之间受力一致,而卷绕结构因内部空隙与应力不均,无法实现同等效果的界面优化。⚫
卷绕工艺与叠片工艺对比⚫
叠片电芯相比卷绕电芯空间利用率高维度卷绕工艺叠片工艺容量密度内部应力最后两层隔膜占据厚度,容量密度较低
内部空间利用率高,容量密度高应力集中在边缘处,弯折处易短路单一极耳导致倍率性能略差极片隔膜之间受力面积一致多极片并联,更容易在短时间内完成大电流的放电,有利于电池的倍率性能倍率性能单方向热传递导致温度梯度分布现象严重,安全性低低安全性内阻低,安全性高循环寿命适用电芯可达卷绕电池的1.5倍方形、软包圆柱、方形资料:格瑞普电池,新浪财经,储能与电力市场,量能动力网,铁甲工程机械网,天风证券研究所32三大趋势——效率突破、精度提升与环境适配叠片工艺的精度和效率是两个关键的技术指标,精度直接决定了固-固界面的接触质量,影响电池的内阻、倍率性能与循环寿命;效率则直接关联制造成本与规模化能力,是制造商的核心竞争力。目前行业技术发展路径呈现出以下三种趋势:
追求效率。设备极限提速是攻坚方向,行业主流设备商正致力于打造下一代设备的效率标杆。工艺集成创新则从流程重构入手,蜂巢能源的“热复合叠片”技术,将多道工序合并,使生产效率提升100%。通过智能化提高精度。先导智能新一代固态电池切叠一体化设备,集成了高帧率视觉定位抓取与动态平台校正技术,将电芯的层间对齐度稳定控制在±0.15mm的行业领先水平。环境要求严苛。
针对硫化物电解质对水分极度敏感的特性,这要求设备集成更高级别的密封腔体和惰性气体保护系统以满足全固态电池生产的苛刻要求。⚫
主流设备商的最新解决方案和性能对比技术路径切叠一体机代表厂商先导智能核心特点叠片效率对齐精度良率/综合性能内置高精度视觉检测与预测性维护系统集成胶框制备、极片裁切与堆叠;模块化设计兼容多种电池0.35秒/片
(固态)±0.15毫米四代机通过7大对齐度设计、4大防褶皱技术等实现高效≥99.9%(剔除来料不良)高速切叠一体机
奥特维高速热复合切叠0.125秒/片0.125秒/片0.1秒/片≤±0.25毫米集成放卷至下料等多道工序;精准张力控制与高精度视觉检测±0.5毫米
(电芯整体)利元亨>99%一体机超高速多工位切叠一体机历经多次技术迭代,已实现量产并交付多家头部客户赢合科技±0.3毫米已实现量产交付资料:各公司官网,证券时报网,电池中国,天风证券研究所33固态电池叠片设备格局:先导引领、赢合突破、利元亨创新
先导智能:1.
全球领先:按2024年订单价值计,先导智能是全球最大的锂电池智能装备提供商,分别占据全球及中国锂电池智能装备市场
22.4%
及
34.1%
的份额,在往绩记录期间均保持持续上升态势。卷绕机与叠片机全球市场份额均超
65%,且叠片机最高叠片效率在全球锂电池智能装备提供商中排名第一。2.
技术突破:先导智能的无隔膜叠片技术通过动态压合控制提升了对齐精度,解决了固态电芯堆叠的难题。叠片效率提升至
0.15
秒
/
片,且对齐精度误差≤±10μm,良率提高
15%。3.
整线方案:公司作为拥有完全自主知识产权的全固态电池整线解决方案服务商,占据先发优势。赢合科技:
1.
产品技术:推出的超高速多工位切叠一体机实现量产交付,从三工位迈向四工位,整机效率领先行业
70%,裁剪精度达毫米级别,内置AI智能算法实现全流程检测,为客户节约成本、提高生产效益。2.
客户:欧洲为ACC、大众;国内为比亚迪、欣旺达、蜂巢能源、高科、亿纬锂能等。利元亨:1.
专利布局:公司
的“固态电池切叠一体机”获得实用新型专利。该设备将涂胶、固化、裁断和叠片等多个步骤集成在一起,旨在提升固态电池电芯的制造效率。2.
工艺破局:对固态电池叠片绝缘封装难题,提出胶框印刷与激光制痕双技术路径:前者以
12PPM
高效率与低成本优势满足量产需求;后者凭借高精度与极片结合力,面向有性能要求的应用场景。34高压化成:工艺不可替代,清晰的产业升级路径化成的目的是通过对新组装的电池进行首次充放电,激活其电化学性能并形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。固态电池的固-固界面存在大量微观空隙,严重制约离子传输并推高内阻。为解决这一核心瓶颈,高压化成工艺已成为不可或缺的关键工序。该工艺通过施加数十
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