固态电池行业深度报告：潮涌先立樯，设备启新章

固态电池：潮涌先立樯，设备启新章证券研究报告行业深度报告发布日期：2025年06月27日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分析师：许琳xulin@csc.com.cnSAC 编号:S1440522110001SFC 编号:BVU271分析师：屈文敏quwenmin@csc.com.cnSAC 编号:S1440524050004分析师：朱玥zhuyue@csc.com.cnSAC 编号:S1440521100008SFC 编号:BTM546目录01. 固态电池设备核心要点总结02. 前段工艺：核心变化为引入干法电极技术03. 中段工艺：取消注液工艺，电池集成多采用叠片软包方式04. 后段工艺：升温升压下进行，降低能耗成为竞争要点05.产业化导入设备端率先受益，关注具备核心竞争力的高弹性标的1.1 固态电池生产流程：难点在于固态电解质成膜工艺、电池集成 全固态电池生产流程的难点在于固态电解成膜、固态电池集成，其中最核心的环节为固态电解质成膜，相比液态电池设备的精度和能力要求大幅提升。 固态电解质成膜需使用干法工艺，难点在于固态电解质膜的厚度、材料分散的均匀性和负极的平整度的控制，要求为微米甚至纳米级别。固态电解质层厚度为30-40μm，对于PTFE原纤维化后的取向性和均匀性要求极高，才能减少缺陷和孔洞的产生，因此对设备的精度和均匀度要求较高，主流通过挤压流延、静电喷涂等方式生产 负极侧锂金属平整度极其关键，直接影响到循环和快充性能，若无法达到纳米级平整度，可能容易产生锂枝晶问题，电池性能进而极速衰减跳水图：全固态电池生产流程图数据来源：粉体网，中信建投91.2.1 干法工艺：粘接剂原纤维化是目前主流的干法路线 干法制膜工艺包括：粘接剂原纤化法和静电喷涂法，其中粘接剂原纤化是主流，静电喷涂法在后续的可加工性、粘连稳固性、电极柔韧和耐久上表现不如粘接剂原纤化法。2019年特斯拉收购 Maxwell 公司，Maxwell主要采用粘接剂原纤化制膜，而特斯拉目前也是采用粘接剂原纤化法制造自支撑膜。 粘接剂原纤化法是将活性物质粉末与导电剂混合后加入PTFE等粘接剂，然后对干混合物施加外部的高剪切力，由于PTFE范德华力较低，堆积松散，在外部剪切力的作用下会从团聚物变成原纤维，原纤维呈网状粘合电极粉末，最终挤压混合物形成自支撑膜。 静电喷涂法是用高压气体预混活性物质、导电剂以及粘接剂颗粒，在静电喷枪的作用下使粉末带负电荷并喷至带有正电荷的金属箔集流体上，然后对载有粘接剂的集流体进行热压，粘接剂融化后会粘连其他粉末并被挤压成自支撑膜。 粘接剂：常用的原纤化粘接剂包括PTFE、ETEF以及FEP，传统PVDF由于不可进行原纤化因此不适配干电极工艺。PVDF仍可以利用静电喷枪将PVDF和其他活性颗粒喷到集流体上，对混合物热处理后进行压延制膜。但是粘连效果不佳，PVDF的粘附强度不到FEP的1/4。其原因是 PVDF 较活性颗粒的粒径太大，削弱了粘连效果，且会降低电极膜的稳定性。 PTFE是最优粘接剂选择。原因如下：1）聚合分子量较大，可形成更长的原纤维；2）惰性强且抗腐蚀；3）机械性能良好。但目前国内电池级PTFE占比较少，量产仍需2-5年。图：粘接剂原纤维化法示意图图：Maxwell干电极生产示意图图：静电喷涂法示意图数据来源：《锂离子电池用无溶剂干法电极的制备及其性能研究》， Astroys，中信建投111.2.2 干法电极及固态电解质膜工艺：与全固态电池相容，粘结剂更换为PTFE等材料 全固态电池以干法工艺为主，优势是提升生产效率、降低成本，难点在于混合均匀，粘结剂更换为PTFE等材料。传统湿法电极工艺存在成本较高、工艺复杂、NMP溶剂有毒等问题，而干法电极工艺是一种无溶剂化的生产技术，使用高剪切和/或高压加工步骤来破碎和混合材料，电极膜结构形成更厚，粘结剂则以纤维状态存在，不会阻碍电子和离子传导，导电性好，节省了材料、时间和人工等生产成本。但其难点在于市售的粘结剂颗粒较大，难以均匀分散，进而造成了干法电极良品率低等问题。在干法技术的赋能下，固态电池的极片、电解质膜制造更适配规模化量产。 半固态电池仍以湿法电极工艺为主，而全固态电池需更换干法电极工艺。成膜工艺是固态电池制造的核心，不同的工艺会影响固体电解质膜的厚度和离子电导率。半固态电池中，材料体系变化有限，因此主要使用传统湿法电极工艺。而全固态电池中，硫化物电解质对极性有机溶剂极为敏感，同时金属锂与易于溶剂反应，此外膨胀更加严重，传统的PVDF-NMP体系粘结强度有限，而干法电极中由PTFE原纤维化构成的二维网络结构，可以抑制活性物质颗粒的体积膨胀，防止其从集流体表面脱落，预计主要使用干法电极工艺。图：辊压法制备干法电极图：干法湿法电极各阶段对比数据来源：粉体网，中国化工报，汽车工艺师，Yangtao Liu, et al. Current and Future Lithium-Ion Battery Manufacturing，中信建投项目干法工艺湿法工艺活性颗粒需要需要导电剂需要需要粘接剂需要（正负极均为PTFE）需要（正极为PVDF，负极为SBR与CMC复合）溶剂无需需要（正极NMP，负极去离子水）第一环节成品形态纤维化后粉体混合浆料自支撑膜/浆料涂布需要需要烘烤无需需要溶剂回收无需需要第二环节成品形态自支撑膜+金属集流体混料+金属集流体辊压机需要需要第三环节成品形态宽极片宽极片原料混合环节极片涂布环节极片辊压环节121.2.3 等静压工艺：全固态设备的压力和温度要求高于液态电池 固态电池的生产需要施加极高的压力并结合高温来使其致密化，以便去除孔隙和空隙，确保活性组分之间的界面充分接触。电芯组装堆叠后，需要致密化电池层以降低孔隙率，并增加电极和SSE界面之间的物理接触。等静压是将待致密化的样品封装于模具内，置于充满液体介质的高压压腔中，通过液体将压力均匀传递给样品，使材料在塑性流动条件下重排、消除孔隙与裂纹，实现“各向同性”压实。尤其适用于硫化物固态电解质层的成型。 按成型和固结时的温度高低，等静压技术主要分为冷等静压(CIP)、温等静压(WIP)、热等静压(HIP)三类。冷等静压机通常利用液体(如水或油)为压力介质，应用相对广泛;温等静压机利用液体或气体作为工作介质，在工作过程中会加热介质或工件，以达到特定的温度条件，从而促进材料的致密化、扩散或相变等过程;热等静压机在固态电池生产中的均匀性优势明显，且适用于各种材料和结构的固态电池，但需要以较为昂贵的氩气、氮气、氦气等惰性气体或其他混合气体作为压力介质。 等静压技术的选择直接影响成本和性能，温等静压或更适合固态电池量产。对于固态电池规模化生产情况下等静压技术的经济性分析，CIP循环时间短、单次循环成本最低，综合成本最优；WIP在中等温度(150℃)和压力(500MPa)下，兼顾效率与材料致密化需求；HIP性能优异但成本过高，难以满足大规模生产需求。实际生产中，或可采用CIP+WIP工艺组合