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固态电池工艺革命解析
2025/08/13·StepFun can make mistakes, check important info.
请详细解读一下 图表23
Reason
思考过程

好,我们来详细拆解图表23:固态电池制造工艺及设备变化这张图的核心信息,从“工艺-设备-产业逻辑”三个维度展开分析:

一、图表核心结构:横向对比“传统液态锂电→半固态电池→全固态电池”的工艺与设备差异

图表以“前道(极片制造)→中道(电芯组装)→后道(性能激活)”为流程主线,左侧列示传统液态锂电池的工艺和设备,右侧对比半固态电池全固态电池的差异化设计。

二、分环节解读:工艺逻辑+设备变革+产业影响

(一)前道:极片与电解质制备(核心看“干法工艺”的突破)

工艺/设备传统液态锂电半固态电池全固态电池
匀浆搅拌湿法:溶剂+浆料搅拌湿法:与液态相似干法:粉末干混(无溶剂)
涂布湿法涂布(液态浆料)湿法涂布(保留)干法涂布(纤维化成型)
辊压湿法辊压(压实极片)湿法辊压(保留)干法辊压+热复合(强化结合)
电解质制备无(液态电解液外购)无(半固态电解液外购)湿法/干法制备电解质膜(核心新增)
设备新增/变化--干混机(粉末混合)、干法涂布设备(纤维化)、热复合设备(电极-电解质结合)
  • 逻辑
    全固态电池因“无液态电解液”,需自主研发固态电解质膜(湿法/干法二选一)。其中干法工艺是产业降本关键——无溶剂残留(避免离子电导率下降)、设备投资少(无需溶剂回收系统),但技术门槛高(粘结剂与电解质相容性、纤维化均匀性)。
    半固态电池前道与液态高度兼容(仅电解液配方调整),是“用最小设备改造成本换性能升级”的过渡方案。

(二)中道:电芯组装(核心看“无隔膜+原位固化”的颠覆)

工艺/设备传统液态锂电半固态电池全固态电池
分切/模切极片分切(隔膜分切)极片分切(保留)极片分切(无隔膜)
卷绕/叠片卷绕/叠片(隔膜隔离)卷绕/叠片(保留隔膜)无隔膜叠片(极片+电解质层直接堆叠)
注液液态电解液注入少量电解液浸润无(固态电解质已固化)
胶框印刷新增(树脂框加固结构)
等静压新增(高压压实,提升致密性)
原位固化新增(电解液原位聚合)无(固态电解质预固化)
设备新增/变化--无隔膜叠片机(替代卷绕)、胶框印刷机(结构加固)、等静压机(致密化)
  • 逻辑
    全固态电池取消隔膜(液态电池“防短路”的核心部件),通过“无隔膜叠片+胶框印刷+等静压”三重工艺保障结构稳定性:
    • 无隔膜叠片:极片与固态电解质层直接接触,依赖“固态电解质的机械强度”防短路;
    • 胶框印刷:在电极边缘印刷树脂框,物理隔离正负极(替代隔膜功能);
    • 等静压:高压下压实组件,消除界面空隙(解决固-固接触不良的核心痛点)。
      半固态电池则保留隔膜,通过“电解液原位固化”(液态电解液在电池内聚合为半固态)实现性能升级,设备改造成本极低。

(三)后道:性能激活(核心看“高压化成”的安全升级)

工艺/设备传统液态锂电半固态电池全固态电池
烘烤去除残留水分去除残留水分去除残留水分
化成低压化成(3-10t压力)低压化成(沿用)高压化成(60-80t压力)
分容容量分选容量分选容量分选
设备新增/变化--高压化成分容机(替代低压设备)
  • 逻辑
    全固态电池因“固态电解质离子迁移速率慢”,需高压化成(60-80t压力)强制激活离子通道,提升首效和循环寿命;半固态电池离子迁移特性接近液态,沿用低压化成即可。

三、产业影响:“设备升级”是固态电池产业化的“硬件锚点”

图表通过对比三类电池的工艺-设备差异,清晰传递两大产业规律:

  1. 半固态是“低门槛过渡”
    前道(湿法为主)、中道(保留隔膜/注液)、后道(低压化成)与液态高度兼容,仅需“电解液配方调整+局部设备改型”,是车企、电池厂快速布局固态技术的“跳板”。

  2. 全固态是“彻底革新”
    需新增干法设备(前道)、无隔膜叠片机+胶框印刷机+等静压机(中道)、高压化成机(后道),设备投资额是半固态的数倍。因此全固态产业化依赖“头部企业先行探路”(如宁德2027年小批量、清陶2027年全固态量产),通过规模化摊薄设备成本。

四、总结:图表23的“战略价值”

这张图用“流程-工艺-设备”的三维对比,直观展现了**“半固态兼容性强→产业化快” vs “全固态技术颠覆性→长期天花板高”**的产业格局,为投资者理解“为何半固态先放量、全固态后爆发”提供了设备端的底层逻辑支撑。

(注:图表中“√”表示工艺/设备复用,“×”表示无此环节,“新增”表示全固态特有环节,需结合原文表格的符号逻辑理解~)

图表23:固态电池制造工艺及设备变化 —— 拆解“传统→半固态→全固态”的工艺革命

这张图表以**“前道(极片制造)→ 中道(电芯组装)→ 后道(性能激活)”**为流程主线,横向对比三类电池的工艺差异与设备变革,清晰展现“半固态兼容性强→产业化快,全固态技术颠覆→长期天花板高”的产业逻辑。

一、前道:极片与电解质制备(核心看「干法工艺」的突破)

前道是极片和固态电解质膜的制备环节,差异集中在**“是否用液态溶剂”“电解质制备逻辑”**:

工艺/设备传统液态锂电半固态电池全固态电池
匀浆搅拌湿法:溶剂+浆料搅拌(极片制造)湿法:与液态相似(仅电解液配方调整)干法:粉末干混(无溶剂,极片/电解质膜共用)
涂布湿法涂布(液态浆料涂覆集流体)湿法涂布(保留,极片制造)干法涂布(粉末纤维化成型,极片/电解质膜共用)
辊压湿法辊压(压实极片)湿法辊压(保留,压实极片)干法辊压+热复合(压实极片+强化电极-电解质结合)
电解质制备无(液态电解液外购)无(半固态电解液外购)湿法/干法制备电解质膜(核心新增,自研固态电解质)
设备新增/变化--干混机(粉末混合)、干法涂布设备(纤维化)、热复合设备(电极-电解质结合)
  • 产业逻辑
    全固态因“无液态电解液”,必须自主研发固态电解质膜(湿法/干法二选一)。其中干法工艺是降本关键——无溶剂残留(避免离子电导率下降)、设备投资少(无需溶剂回收系统),但技术门槛高(粘结剂与电解质相容性、纤维化均匀性)。
    半固态前道与液态高度兼容(仅电解液配方微调),是“用最小设备改造成本换性能升级”的过渡方案。

二、中道:电芯组装(核心看「无隔膜+原位固化」的颠覆)

中道是电芯结构成型环节,差异集中在**“隔膜有无”“电解质固化方式”**:

工艺/设备传统液态锂电半固态电池全固态电池
分切/模切极片+隔膜分切(防短路)极片分切(保留隔膜)极片分切(无隔膜,依赖固态电解质机械强度)
卷绕/叠片卷绕/叠片(隔膜隔离正负极)卷绕/叠片(保留隔膜)无隔膜叠片(极片+固态电解质层直接堆叠)
注液液态电解液注入少量电解液浸润(原位固化)无(固态电解质已预固化)
胶框印刷新增(树脂框加固结构,替代隔膜物理隔离)
等静压新增(高压压实组件,消除固-固界面空隙)
原位固化新增(电解液在电池内聚合为半固态)无(固态电解质预固化)
设备新增/变化--无隔膜叠片机(替代卷绕)、胶框印刷机(结构加固)、等静压机(致密化)
  • 产业逻辑
    全固态取消隔膜(液态电池“防短路”的核心部件),通过“无隔膜叠片+胶框印刷+等静压”三重工艺保障结构稳定性:
    • 无隔膜叠片:极片与固态电解质层直接接触,依赖“固态电解质的机械强度”防短路;
    • 胶框印刷:在电极边缘印刷树脂框,物理隔离正负极(替代隔膜功能);
    • 等静压:高压下压实组件,消除界面空隙(解决固-固接触不良的核心痛点)。
      半固态则保留隔膜,通过“电解液原位固化”(液态电解液在电池内聚合为半固态)实现性能升级,设备改造成本极低。

三、后道:性能激活(核心看「高压化成」的安全升级)

后道是电池性能检测与激活环节,差异集中在**“化成压力”**(激活离子通道的关键工艺):

工艺/设备传统液态锂电半固态电池全固态电池
烘烤去除残留水分去除残留水分去除残留水分
化成低压化成(3-10t压力,激活离子通道)低压化成(沿用,离子迁移快)高压化成(60-80t压力,强制激活固态电解质离子通道)
分容容量分选(筛选合格电池)容量分选(筛选合格电池)容量分选(筛选合格电池)
设备新增/变化--高压化成分容机(替代低压设备)
  • 产业逻辑
    全固态因“固态电解质离子迁移速率慢”,需高压化成(60-80t压力)强制激活离子通道,提升首效和循环寿命;半固态离子迁移特性接近液态,沿用低压化成即可。

四、产业格局:“设备升级”是产业化的“硬件锚点”

图表通过“流程-工艺-设备”的三维对比,清晰传递两大产业规律:

  1. 半固态:低门槛过渡的“产业跳板”
    前道(湿法为主)、中道(保留隔膜/注液)、后道(低压化成)与液态高度兼容,仅需“电解液配方调整+局部设备改型”,是车企、电池厂快速布局固态技术的首选。

  2. 全固态:技术颠覆的“长期天花板”
    需新增干法设备(前道)、无隔膜叠片机+胶框印刷机+等静压机(中道)、高压化成机(后道),设备投资额是半固态的数倍。因此全固态产业化依赖“头部企业先行探路”(如宁德2027年小批量、清陶2027年全固态量产),通过规模化摊薄设备成本。

总结:图表23的战略价值

这张图用“流程拆解+设备对比”,直观解释了**“为何半固态先放量、全固态后爆发”——半固态靠“兼容性强”快速产业化,全固态靠“技术颠覆”打开长期天花板,而设备升级是产业化的“硬件锚点”**(设备改造成本决定产业化速度,技术复杂度决定长期竞争力)。

(注:图表中“√”表示工艺/设备复用,“×”表示无此环节,“新增”表示全固态特有环节,需结合原文表格的符号逻辑辅助理解~)