今天分享的是：2025固态电池行业报告：新技术固态电池产业化机遇之工艺与设备

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固态电池产业化加速：2027年有望量产装车，工艺设备革新成关键

随着新能源汽车行业的快速发展，作为下一代核心储能技术的固态电池，正从实验室逐步迈向产业化阶段。当前，产业链各方合力推进下，固态电池产业化取得显著进展，2027年实现量产装车已成为行业普遍共识，车企与电池厂商也纷纷密集发布相关产品，为这一技术的落地注入强心剂。不过，从实验室样品到量产线的跨越，固态电池仍面临着工艺与成本的双重挑战，而工艺革新与设备升级则成为突破这些难题的核心关键。

从技术性能来看，现阶段全固态电池样品与车规级要求仍有差距。目前已发布的全固态电池样品，单体电芯容量普遍在20Ah左右，远未达到60Ah及以上的车规级水准。在从实验室走向规模化生产的过程中，材料体系稳定性、工艺一致性、系统安全性等方面都将面临不同程度的考验，良品率、生产效率及成本控制等问题也需逐一攻克。尤其是在制备大面积电解质薄膜、解决放大后的固-固界面问题等方面，仍需突破一系列技术瓶颈，且这些技术难题的解决难度并非线性增加，而是呈现指数级上升趋势。

成本方面，全固态电池的高昂制造成本成为其产业化的重要阻碍。这其中，除了高价原材料需要进一步降本外，技术、工艺与设备的调整革新带来的成本压力更为显著。目前，全固态电池的良率和生产效率与成熟的液态锂离子电池相比差距较大，直接推高了初期制造成本。以本田在日本枥木县建设的全固态电池示范生产线为例，该生产线涵盖了从电极材料称量、混炼，到涂装、辊压，再到电池组装、化成及模块组装的完整工序，投资额高达430亿日元（约合人民币20亿元）。参考早期锂离子电池产线规模，这条固态电池产线的产能可能不超过1GWh，高额的初始投资使得固态电池单位固定成本极高。与之对比，当前成熟锂电量产线单线产能可达10GWh，单位投资强度约2亿元/GWh，由此可见全固态电池在制造端存在巨大的降本空间。

要实现全固态电池的规模化量产，必须对现有制造工艺与设备进行全面重构。全固态电池与传统液态锂离子电池虽同为分层结构，但各层的粘合逻辑和材料兼容性存在根本性差异，这种差异带来了三大核心技术革新需求。首先是电解质革命，全固态电池需用固态电解质膜完全取代液态电解液和隔膜，这使得传统的涂布、压合设备必须进行彻底改造；其次是界面工程挑战，液态电池中液态电解质能与电极自然浸润，无需复杂界面处理，而固态电池的固-固界面需要精密处理，以解决“干面包硬拼”式的缝隙和阻抗问题，这对辊压、叠片等设备的性能要求大幅提升；最后是严苛的环境控制，以硫化物路线为代表的部分固态电池技术，对生产环境中的湿度、氧气极度敏感，遇湿易释放毒气且存在爆炸风险，这就要求产线在露点控制和安全防护方面达到更高标准。

在工艺革新的探索中，干法工艺凭借显著的降本优势和对固态电池的适配性，成为行业关注的焦点。干法工艺是在无水或极少量溶剂参与下进行材料处理加工的技术，早期多用于超级电容器制备。在电极生产中，它通过将正负极活性物质、导电剂与粘结剂混合后，直接喷涂到集流体上，或制成自支撑膜后与集流体复合，省去了传统湿法工艺中溶剂回收、干燥等环节，不仅提高了生产效率，还降低了能耗与环境污染。

从成本角度看，干法工艺的优势十分突出。相较于传统锂离子电池制程，干法制备电极流程大幅缩短，无需溶剂及相关蒸发、回收、干燥设备，能耗显著降低。据美国干电极设备供应商AM Batteries数据，采用其干法设备可在电极制造中节省40%的资本支出和20%的运营支出，同时能耗和碳排放也能降低40%。特斯拉更是将干电极技术作为降本关键策略，积极推进正负极双干法工艺生产大圆柱电池，为行业起到了良好的示范作用。此外，干法工艺还为解决硅基负极的循环性能和倍率性能瓶颈提供了有效路径，特斯拉的相关专利显示，其正尝试利用干法工艺实现碳纳米管或石墨等导电剂对硅基材料的均匀包覆。

在干电极工艺的产业化实践中，粘结剂原纤化逐渐成为主流路线。目前干法制膜工艺主要有粘结剂原纤化、静电喷涂、气相沉积、热熔挤压、3D打印和直接压制六种类型，其中产业化聚焦于粘结剂原纤化和静电喷涂。以特斯拉收购的Maxwell为代表的粘结剂原纤化法，通过高剪切力使粘结剂纤维化，将活性物质与导电剂紧密结合，形成具有强度的自支撑电极膜；日本丰田、美国AMB推崇的静电喷涂法则利用带电粉末在电场作用下沉积至集流体，再经热压固定。尽管静电喷涂技术成熟度较高，但在粉末厚度控制、均匀性以及电极膜耐久性、柔韧性上不及粘结剂原纤化法，因此后者在性能稳定性和可加工性上更受认可。

粘结剂的纤维化是干电极工艺的核心环节，对设备要求极高，核心设备包括气流粉碎机、螺杆挤出机和强力混合机。这些设备需实现PTFE（聚四氟乙烯）的均匀分散和精细拉丝，其性能直接影响后续成膜稳定性、PTFE用量及电池电化学性能。其中，气流粉碎机效率最高，螺杆挤出机良率最佳，成为行业内的优选设备类型。

辊压作为干电极成膜环节的关键工序，其设备性能直接决定干法工艺能否实现量产。辊压的核心目标是将膜片厚度减薄至满足叠片或连续收卷需求，同时提升膜片张力与强度。由于干法电极缺乏液态溶剂的润湿作用，颗粒间结合力较弱，因此辊压设备需要提供更大的外部压力以实现颗粒紧密压实。同时，辊压精度和膜厚均匀性对电极成品率、能量密度及电池性能稳定性至关重要。

在性能参数上，行业对辊压机有着明确的高标准要求。压实密度方面，负极压实需超过1.6g/cm³，三元正极压实超过3.5g/cm³，铁锂正极压实超过2.5g/cm³；生产效率方面，负极成膜速度需达到80米/分钟以上，正极成膜速度超过50米/分钟，幅宽超过1000毫米，并实现多幅（6幅）制造，只有达到这些指标，干法工艺才能接近湿法电极的生产效率（双面湿法速度可达160米/分钟），满足大规模生产需求。

除了干法工艺，等静压技术也为解决固态电池的致密化与界面问题提供了有效方案。固态电池对孔隙率有着严格要求，由于固态电解质刚性特征使其难以填充高孔隙结构，因此需将孔隙率控制在5%以下，以保证锂离子快速传导。同时，固态电池中电极/电解质界面的物理接触质量远逊于液态体系，界面阻抗成为性能提升的主要限制因素。为解决这些问题，高压致密化工艺与电解质-极片复合工艺成为固态电池制造的关键，而等静压技术凭借其优异的材料致密化能力，成为设备开发的重点方向。

等静压技术的原理是将待压件粉体置于高压容器中，利用液体或气体介质不可压缩、均匀传递压力的特性，从各个方向对加工件均匀加压，实现高致密度、高均匀性坯体的成型。这种技术在陶瓷、粉末冶金等领域已广泛应用，在固态电池制造中，它能有效消除电芯内部空隙，提升电芯内组件界面接触效果，增强导电性，提高能量密度，并减少运行期间的体积变化，相比传统热压、辊压方案，在压力均匀性和致密化效果上优势显著。

根据成型和固结时的温度高低，等静压机主要分为冷等静压机、温等静压机和热等静压机三类。冷等静压机在常温下运行，以水为压力介质，压力可达600MPa，无需加热装置，成本较低，产出时间短，可制备“生坯”供后续工序使用，在固态电池领域已有制备石榴石基超薄柔性复合固态电解质膜、硫化物固态电解质无负极全固态电池等应用案例。温等静压机以油或水为介质，工作温度不超过500℃，压强约300MPa，需加热介质或工件，虽能促进材料致密化、扩散或相变，但温度精准控制难度大，工作缸内均温性难以保证，目前三星SDI、瑞典Quintus Technologies等企业已在固态电池产线测试或实验室应用中采用。热等静压机以氩气、氮气等惰性气体为介质，工作温度可达2000℃，压强100-200MPa，能在高压高温下实现制品烧结或致密化，可控性强、适用范围广，但设备成本高、产出时间长，主要用于对性能要求极高的固态电池制造场景。

在电池装配工艺方面，叠片工艺凭借对固态电池的适配性，有望成为全固态电池的主流装配方案。全固态电池需在无液态介质条件下实现固态电解质层与电极层的紧密贴合，而无机电解质韧性和延展性较差，无法适用传统液态电池的卷绕工艺。叠片工艺通过正极、固体电解质膜和负极的简单堆叠，即可实现电池各组件的集成，从工艺成熟度、成本、效率等多方面考量，均是全固态电池装配的最优选择。目前，丰田、Quantum Scape等行业头部企业均以叠片工艺为核心推进全固态电池量产，这意味着在固态电池中段设备中，叠片机有望取代卷绕机占据主导地位。

不过，固态电池对叠片设备提出了更为严苛的要求。一方面，叠片压力需精准控制，既要保证相邻极片之间的贴合度，又要避免固态电解质产生微裂纹，否则会直接导致电池短路；另一方面，压合过程中易出现固态电解质膜与电极膜因横向作用力发生相对偏移的问题，且叠片时正负极边沿处可能因压合弯折接触引发短路。因此，固态电池用叠片设备必须具备更高的精度和稳定性，才能满足产业化生产需求。

当前，固态电池产业链正处于协同发展的关键阶段。由于全固态电池材料技术路线尚未完全确定，工艺路线也未最终确立，电池企业、材料企业与设备企业之间的协同合作变得尤为重要和迫切。设备开发必须紧密结合材料特性和电池厂的具体需求，现阶段多以定制化为主，这种模式也使得设备企业与电池厂之间逐渐形成较强的绑定关系。

从行业发展节奏来看，随着2027年量产装车目标的逐步临近，2025-2026年将成为固态电池产业链企业建立稳固合作、形成绑定关系的关键时期。在这一过程中，工艺的持续优化与设备的快速迭代将成为推动固态电池产业化进程的核心动力，也将为新能源汽车行业的技术升级与高质量发展注入新的活力。未来，随着技术瓶颈的不断突破、生产成本的逐步下降，固态电池有望在新能源汽车领域实现大规模应用，成为推动交通能源转型的重要力量。

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