固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電解液和隔膜,根據(jù)電解質(zhì)含液量的不同,又可分為半固態(tài)電池(含液量5%-10%)和全固態(tài)電池(不含液體)。相比傳統(tǒng)液態(tài)電池,固態(tài)電池具有能量密度高、安全性高、應(yīng)用場景廣等優(yōu)勢。
目前固態(tài)電解質(zhì)材料主要分為硫化物固態(tài)電解質(zhì)、氧化物固態(tài)電解質(zhì)和聚合物固態(tài)電解質(zhì)等,目前半固態(tài)電池主要采用氧化物材料,而硫化物憑借其出色的離子電導(dǎo)率和良好的機(jī)械性能而逐漸成為全固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)的主流技術(shù)路線。
正極材料從三元材料向富鋰錳基過渡。負(fù)極材料從石墨向硅碳負(fù)極、鋰金屬負(fù)極過渡。
我國全固態(tài)電池有望在2027年左右實現(xiàn)小批量生產(chǎn),國內(nèi)固態(tài)電池玩家主要包括三類,一是寧德時代、國軒高科、孚能科技、億緯鋰能、欣旺達(dá)等傳統(tǒng)鋰電池廠商,半固態(tài)電池與全固態(tài)電池研發(fā)同步推進(jìn),預(yù)計將于2025-2026年完成百MW級全固態(tài)電池中試線建設(shè),2027年左右實現(xiàn)小規(guī)模裝車,2030年左右實現(xiàn)量產(chǎn)。二是清陶能源、太藍(lán)新能源、欣界能源等專注固態(tài)電池的廠商,在半固態(tài)電池方面進(jìn)展較快。三是比亞迪、長安汽車、上汽集團(tuán)等整車廠,以自研+與電池企業(yè)合作開發(fā)為主,目標(biāo)多為2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池裝車示范。
從技術(shù)路線上看,經(jīng)過前期的探索,我國全固態(tài)電池已逐步趨向硫化物基固態(tài)電解質(zhì),正極采用高鎳三元/富鋰錳基,負(fù)極為硅碳負(fù)極/鋰金屬負(fù)極,目標(biāo)能量密度為400-500Wh/kg。
鋰電池的生產(chǎn)流程可分為前道、中道和后道三個階段的流程。從市場規(guī)模來看,2024年全球前道、中道和后道設(shè)備市場規(guī)模占比分別為42%、35%和23%。
(1)前道工序即極片制造,包括正負(fù)極材料、隔膜及極片的制造,主要工序可分為制漿、涂布、輥壓、分切四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。主要涉及到的設(shè)備包括攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分切機(jī)等。
a)制漿通過將電池活性材料、導(dǎo)電劑和高分子粘結(jié)劑等多種粉料相互混合、溶解、分散在溶劑中形成均勻穩(wěn)定的懸浮體系,最終制備出用于極片涂布的高品質(zhì)漿料。漿料的均勻性、穩(wěn)定性、一致性等對電池的內(nèi)阻、容量、循環(huán)壽命、倍率、一致性、安全性以及良品率起著決定性作用。b)涂布是將漿料均勻涂布在集流體正反面,使得正極漿料涂覆于鋁箔,負(fù)極漿料涂覆于銅箔。c)輥壓是通過對極片卷料進(jìn)行高壓力滾動擠壓,實現(xiàn)正極、負(fù)極活性材料分別與鋁箔、銅箔壓實,達(dá)到符合技術(shù)要求的厚度。d)分切是將輥壓后的極片卷料按照實際需求,分切成下一道沖片工序所需寬度的卷料。
(2)中道工序即電芯裝配,主要包括卷繞/疊片、電芯入殼、焊接、封裝、注液等工序。首先通過卷繞或疊片,將多層正極、負(fù)極極片和隔膜形成電芯,入殼后進(jìn)行極耳焊接,然后將電解液從預(yù)留的注液口注入封裝好的電芯。主要設(shè)備包括疊片機(jī)、卷繞機(jī)、注液機(jī)、包膜機(jī)等。
(3)后道工序即化成分容,主要包括檢測、化成、老化、分容等工序。將半成品電芯按照設(shè)定的充放電條件進(jìn)行充放電活化,抽氣封邊后形成成品電芯,檢測合格后包裝入庫。主要設(shè)備為化成和分容設(shè)備。
全固態(tài)電池工藝體系重構(gòu),新增干法電極、固態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)印、膠框印刷、等靜壓等設(shè)備。
鋰電設(shè)備商在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局路徑可劃分為兩類:一是傳統(tǒng)液態(tài)電池頭部設(shè)備廠商,如整線設(shè)備商先導(dǎo)智能、贏合科技、利元亨及后道龍頭杭可科技等,依托領(lǐng)先的技術(shù)和資源優(yōu)勢,大力投入固態(tài)電池設(shè)備研發(fā),實現(xiàn)固態(tài)電池整線設(shè)備或前中后道多環(huán)節(jié)設(shè)備的率先推出及交付;二是傳統(tǒng)液態(tài)電池前道或單機(jī)設(shè)備供應(yīng)商,緊抓產(chǎn)業(yè)初期新技術(shù)變革、新玩家不斷涌現(xiàn)帶來的市場機(jī)遇,爭相切入干法電極、等靜壓等高附加值增量工藝環(huán)節(jié),并與新興固態(tài)電池廠商積極開展合作,實現(xiàn)產(chǎn)品品類和下游客戶的拓展,如曼恩斯特由涂布模頭向前道干/濕法設(shè)備拓展,先惠技術(shù)從裝配段拓展至干法電極,納科諾爾由輥壓設(shè)備向干法工藝和等靜壓設(shè)備延伸等。
(注:●表示設(shè)備在研,○表示在傳統(tǒng)液態(tài)電池領(lǐng)域已有設(shè)備布局)
聲明:文章來源于招股研究社。本公眾號轉(zhuǎn)載的文章出于傳遞更多信息而非盈利之目的,內(nèi)容不代表本公眾號觀點,僅供參考。轉(zhuǎn)載文章的版權(quán)歸原作者所有,如有涉及侵權(quán)請及時告知,我們將予以核實并刪除。