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固态电池量产冲刺!设备厂商要迎来 "黄金时代"?

文章来源:本站 发布时间:2025-07-24

近日,孚能科技在互动平台表示,目前,公司全固态电池整体进度已经由实验室走向中试生产交付阶段,预计将于今年年底建成设计产能达 0.2GWh 的硫化物全固态电池中试线,并向战略合作伙伴客户交付 60Ah 的硫化物全固态电池。

同时根据客户反馈情况与公司战略规划,公司计划在 2026 年将全固态电池产能进一步放大至 GWh 级别。

蜂巢能源董事长杨红新透露,2025 年四季度,公司将在产能规模为 2.3GWh 的半固态量产线上,试生产其第一代半固态电池,容量为 140Ah。这也是蜂巢能源将为宝马 MINI 下一代车型供应的半固态电池,拟于 2027 年大规模供应。

部分企业率先量产,电池制造设备迎来产业红利。

中信建投研报称,锂电设备正逐渐走出行业底部,固态电池有望于 2027 年实现商业化应用,设备先行。

固态电池近期催化剂较多,海外美国固态电池企业 Quantum Scape、Solid Power 等技术进展顺利,股价持续新高,引起资本市场高度关注;国内政策层面,2025 年 5 月《全固态电池判定方法》发布,规范了行业标准,同时新修订的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》强化了安全标准,为固态电池行业发展奠定了坚实基础;产业层面,随着头部电池厂全固态中试线逐步落地拉通,工信部固态电池专项迎来中期验收,固态电池设备行业有望率先受益。

其中,混合固液电池使用固态电解质部分取代液态电解液;而全固态电池使用固态电解质取代电解液,电池中完全不含液体。

液态电池向固态电池发展的过程中,材料端固态电解质是最为核心的环节,正负极材料向高压高密度方向升级迭代,同时在正负极中需要添加导电剂以降低电极内阻、提升电子导电性。

在制备工艺上,全固态电池引入了干法电极、等静压等新技术,因此需要新增干法电极设备、等静压设备、高压化成分容设备,升级叠片设备。

根据电解质不同,当前固态电池技术路线分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物,当前硫化物布局企业比例约 40%,氧化物比例约 35%,超过 60% 的企业布局两种至三种技术路线。

(一)硫化物

硫化物固态电解质的离子电导率最高,制备工艺突破后可能成为主流路线。且兼具强度和加工性能、界面相容性好,因此成为企业布局专利申请、人才团队建设的重要方向,但是硫化物材料对制备环境要求极其苛刻,同时与正极材料的界面相容性问题也较为突出、容易产生副反应,成本也居高不下。2、不同技术路线性质对比

(二)氧化物

氧化物稳定性最好,电导率一般,加工性能最差,目前发展进度较快。氧化物热稳定性好、电化学窗口宽、机械强度高,缺点为电导率一般、脆度高、难以加工、界面接触差。量产方面,氧化物体系制备难度适中,较多新企业和国内企业选取此路线,采用与聚合物复合的方式,在半固态电池中率先规模化装车。

(三)聚合物

聚合物易于合成和加工,但常温下电导率低,电池整体性能提升有限,制约大规模应用与发展。聚合物固态电解质由高分子和锂盐络合形成,同时添加少量惰性填料。聚合物由于易加工、工艺兼容等优势,率先在欧洲商业化,技术最为成熟,但其电导率低、电化学窗口窄,仅能和铁锂正极匹配,性能上限较低,工作时需持续加热至 60℃,因此制约了其大规模应用,预计后续与无机固态电解质复合,通过结合两者优势,在应用端实现性能突破。

全球主要国家和地区尚未形成完整的固态电池产业链,固态电池的关键材料体系尚未完全明确,且依然存在固固界面接触不良、成本较高等问题。

欧洲、美国的固态电池产业较多选择聚合物和氧化物固态电解质的技术路线,重视固态金属锂电池体系的研发。

固态电池正极材料高能量密度体系是发展方向。锂离子电池的能量密度主要取决于正极材料的能量密度,因此需要开发高能量密度的正极材料适配固态电池。正极材料短期沿用高镍体系,长期将向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石等材料迭代。固态电池电化学窗口更宽,因此可以使用的正极材料更为广泛。半固态、固态电池短期预计仍会沿用三元高镍体系,但或通过单晶化、氧化物包覆、金属掺杂等手段进一步提升电压,从而提升电池能量密度。

在固态电解质、金属锂负极等技术逐渐成熟后,正极材料预计将向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石等新型体系进一步迭代。四、负极:石墨负极→硅基负极→金属锂负极

电池能量密度提升,当前从石墨负极向硅基负极发展。除容量优势外,硅基负极具有较低的脱嵌锂电位(~0.4V vs. Li/Li+),充电时可以避免表面的析锂现象。而硅基负极主要挑战在于其在充放电过程中体积膨胀明显,因此当前硅基负极多与石墨材料进行掺混,在提升容量的同时也保证了其他关键性能的达标。

电池设备:干法电极设备、等静压设备是增量环节

固态电池和传统液态电池的生产工艺有一定的差异。固态电池的材料体系和电池结构和传统液态电池不同,现有的工艺和设备是无法实现固态电池量产的,主要在前段极片制造、中段电芯装配、后段化成环节均有不同,具体体现如下:

(一)前段环节

正极材料需要和固态电解质形成复合正极,其中固态电解质先成膜,取代液态电池的隔膜和电解液。成膜工艺是核心环节,可分干法与湿法,核心区别在于流程中有无溶剂。湿法工艺简单成熟、成本高,适合规模化生产;干法工艺能够有效降低成本,离子导电率高。由于降本、性能等优势,产业有从湿法电极走向干法电极的趋势。

(二)中段环节

液态电池从规模经济、成本角度考虑,卷绕工艺更适合。但固态电池的电解质的韧性较差,叠片工艺更适合,且传统液态电池使用的叠片机需要升级改造。另外固态电解质膜要和电极之间紧密接触,需要等静压技术可以有效消除电芯内部的空隙,因此需要新增等静压机。

(三)后段环节

固态电池从化成分容转向高压化成分容。

全固态电池引入了干法电极、等静压等新技术,新增了干法电极设备、等静压设备、高压化成分容设备,升级了叠片设备。正极材料方面,公司积极布局新型正极材料 NL。NL 全新结构正极材料性能更加优异,该材料结构稳定层间距宽,在锂离子脱放过程中形变较小,目前正在调试产线,预计 2025 年将会有数千吨产量,也是全球首次量产该正极材料,在相同电压平台下,该材料可将能量密度提升 10%-15%,显著优于传统正极产品,预计将在消费电子和低空经济领域得到广泛应用。

固态电解质方面,公司在氧化物路线和硫化物路线均有布局。氧化物路线技术工艺与钴酸锂及三元材料相似。硫化物技术路线部分痛点主要在于硫化锂,由于其合成工艺比较复杂,价格昂贵。公司已开发出新的硫化锂合成工艺,从目前小试、中试结果来看技术指标良好,降本空间较大。

公司松江基地固态电池电解质粉体 2500 平方米甲类厂房已于 2024 年底初步建成,根据规划,一期达产后将实现年产五十吨级固态电池氧化物电解质粉体产能;年产二十吨级固态电池卤化物电解质粉体产线已完成设计,目前处于设备选型及安装前的各项准备阶段。

干法技术摒弃传统湿法工艺的溶剂依赖,通过物理混合 - 纤维化 - 压延三步成膜,生产环节缩短 40%,彻底规避溶剂爆炸风险。公司设备具备强兼容性,同时支持三元锂、磷酸铁锂、钠电及硫化物 / 聚合物固态电解质膜制备。性能方面实现纤维化丝径 <50nm、极片压实密度> 3.5g/cm、首效 > 91%、膜厚 15-150μm 自由调控。


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