2025年机械行业等静压设备：固态电池核心设备之一

1. 等静压设备是什么？

什么是等静压设备？

帕斯卡原理：在不可压缩的流体中，如果在其任意一点施加压力，所受的压强都会等值地传递到流体的各个方向，使每一点都会达到静力 平衡的状态。粉体工艺中，这个原理已被成功利用并开发出了等静压技术，而等静压成型需要用到的设备为等静压机。

等静压成型技术：将待压试样粉体置于高压容器中，利用液体或气体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均 匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉体 在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。

等静压设备如何实现均匀压实？

等静压设备均匀压实主要依靠： 流体介质的作用：当这种流体在高压容器内加压时，加压介质（水或油等液体、氩气等气体）会将压力均匀地传递到浸没物体表面的每个 点。 柔性模具或容器：被压实的材料首先被密封在一个柔性、弹性模具或密封容器中。这种屏障有两个目的：它将粉末塑造成接近最终形状， 并将其与加压流体隔离。压力作用在柔性模具上，柔性模具反过来又均匀地压实内部的粉末。 因此，等静压设备能够克服单向限制，传统的模具压制从一个或两个方向施加时，粉末和刚性模具壁之间产生显著摩擦，导致整个部件产生密 度梯度，最靠近冲头的粉末比远离冲头的粉末压得更实，因此在固态电池应用中，较难使用辊压设备或后道加压化成设备替代等静压设备。

等静压设备应用场景包括航空航天、医疗等，可拓展至固态电池中

等静压设备等静压技术是一项关键技术，广泛应用于各种高性能行业，主要包括航空航天、医疗设备、国防、能源（包括核能）、汽车以 及用于电子、陶瓷和化工的先进材料制造。这项技术独特的制造具有均匀密度和卓越强度部件的能力，但其使用取决于性能要求与复杂性 和成本之间的明确平衡。

等静压设备可拓展至固态电池中。在固态电池的生产中引入等静压工艺，可以精准控制电极密度、厚度以及孔隙率等关键参数，并使得固 态电池的电极和电解质材料紧密的结合在一起，优化界面接触，同时降低内部电阻，提高固态电池的离子电导率和机械强度等，也可减少 固态电池生产工序，降低生产成本。

等静压设备分类：热等静压（HIP）、温等静压（WIP）及冷等静压（CIP）

根据工艺温度的不同，等静压设备主要分为热等静压、温等静压以及冷等静压三类。固态电池在室温下的性能受限于其离子传输动力学的迟 缓，导致内部阻抗增大，放电能量密度显著降低，温度升高会显著提升离子电导率，对比冷等静压，温等静压可以通过升温进一步提升固态 电池材料的电导率，同时，对比热等静压，成本更低，且能够达到更高压力值，因此，目前温等静压更加适配固态电池的应用。

2. 等静压设备在固态电池中的应用

等静压设备在固态电池中的作用：提升密度+降低内阻+减薄增效

等静压设备对于固态电池发展至关重要，主要作用包括： 提升电极密度，增加粒子接触面积：对比左图中B、C/B、D两组可见，120MPa、90℃等静压设备比120MPa设备效果更好，414MPa设备比 120MPa设备效果更好，即温度或者压力提升均能够助力材料内部致密度提升，使粒子之间分布更加紧密，同时，也可以侧面证明，对比冷 等静压和热等静压，温等静压更加适合用于固态电池中。 界面优化，实现电芯端减薄：当正极、负极堆叠时，使用等静压设备可以有效减少电极厚度，根据右图B组实验结果，当使用2L、414Mpa 的等静压设备处理电池时，正极厚度减少20%+，负极厚度减少40%+。

等静压设备在固态电池中的作用：实现“均匀致密”+解决“接触抗阻”

降低内阻，提高导电率：对比左图中E-H组可见，在电池组装完成后，E组（基本组）的欧姆电阻和界面电阻均远高于F-H三组，使用F-H三 组等静压后的电池可以实现电阻降低至少65%+。 提高电池性能：当电池倍率处于1C时，等静压处理后的样品在25个周期后容量高于基本产品5%，50个周期后提升更多；3C时， 25个周期后容量提高了10%。

等静压设备处于产线中段，为电芯核心成型工序的“工艺锚点”

等静压设备在固态电池产线中，处于中段， 前端连接叠片机，后端连接高压化成分容 设备，负责“将极片-固态电解质-负极” 精确叠放后压实。

等静压设备核心壁垒：结构搭建+器件把握+安全资质

等静压设备的壁垒源于“高压场景的安全要求+高端制造的性能要求”，形成了以下核心壁垒：

钢丝预应力缠绕结构的搭建：目前等静压设备主要分为叠板式结构和缠绕式框架结构，后者受力合理，抗疲劳强度高，工作安全可靠，可 以制造直径较大的容器，成为固态电池产线首选。钢丝预应力缠绕结构为用机械性能良好的高强度合金钢作为芯简体，然后用高强度钢丝 按预应力要求，缠绕在芯筒外面，形成一定厚度的钢丝层，使芯筒承受很大的压应力。

高压密封与超高压容器的匹配：高压密封存在四个难点，包括抗挤出（防止密封材料被高压挤入配合间隙）、低摩擦（减少高速往复运动 产生的热量）、耐介质（抵抗高压油/水/化学介质的侵蚀）、长寿命（在极端工况下保持稳定密封），因此对于设备厂商，选择匹配的密 封件与超高压容器较为重要，且须保证密封的可靠性，否则易出现泄露等问题。

安全认证与资质的考量：超高压容器设备厂商需要取得中国特种设备超高压容器（A6）生产许可证，以兰石重装为例，2023年6月公司向 国家市场监督管理总局提出了固定式压力容器大型高压容器（A1）换证暨超高压容器（A6）增项申请，9月底通过中国特种设备检测研究 院现场评审，2024年1月12日，兰石重装获得固定式压力容器制造大型高压容器（A1）、超高压容器（A6）特种设备生产许可证，历时7个 月。

等静压设备关键难点：非连续性生产、效率与成本

当前阶段液态电池当前已迎来极致制造，比如，宁德时代的贵州基地投产，产线从投料到电池成品的流程，可实现平均每秒一颗电芯，2.5分 钟内完成一个完整的电池组，单线产能达到10GWH，对应单gwh投资额大幅下降，可能降低到1亿元以下，且自动化率极高，实现全流程智能测 控系统。基于液态电池发展状态，等静压设备与固态电池产线的匹配仍存在适配自动化产线与降本之间的矛盾。

从适配锂电自动化产线角度看，由于等静压设备压力较大，生产过程中需要经历升压、保压和卸压三重流程，一次升压、保压、卸压循环 可能长达数十分钟，当前阶段，非连续性是制约大规模整线节拍的核心难点，且很难适配锂电自动化产线。

从降本的角度看，目前全固态电池单gwh投资额约为4-5亿元，是液态电池投资额的4-5倍，等静压设备的价值量成本占比约10-13%，对应 4-6kw，但当前等静压设备价格远高于对应价格，仍需要降本，主要方法包括①提升腔体大小，②改变产线等静压设备节拍降低核心设备 门槛等。

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编辑：火腿肠