2026年新质生产力专题报告三:全球GWh级量产或在即,从设备端来看固态电池产业链变化和未来演进

发展:全球全固态电池有望在2027年前达到GWh级量产

固态电池产业正加速形成“材料-设备-制造-应用”全链条协同创新格局。参考三个皮匠报告网《2025 中国固态电池市场洞察报告》,上游材料端,正极材料延续高镍三元体系,探索富锂锰基材料,负极材料从硅基负极向锂金属负极演进,电解质材料从液态向固态的迭代推动设备端干法电极、等静压等新工艺设备需求激增。中游制造环节,头部企业通过半固态量产验证与全固态中试线布局构建技术护城河,2026 年或将成为产能释放关键窗口期。下游应用端,高端新能源汽车与高价值场景(人形机器人、储能等)的需求拉动,正推动产业链各环节加速技术融合与成本优化,具备材料创新能力与量产经验的企业有望主导市场话语权。

根据《固态电池产业链研究报告》(来源:深企投产业研究院)和《全球固态电池技术进展及产业发展趋势》(来源:Trend Force 集邦咨询)信息,全固态电池预计2027年开始小规模量产,2030 年有望商业化。根据 2025 年 7 月宁德时代高管发表的意见,固态电池2027年或将实现小规模量产,相关供应链成熟周期需要 3-5 年,2030 年前后或实现真正商业化。全固态电池处于样件电芯向工程化转化阶段,随着全球各厂商量产竞速,全固态电池有望在2027 年前达到 GWh 级量产,预计 2027-2028 年在电动汽车领域开始千辆级示范应用,并拓展至 eVTOL 等领域,电芯能量密度或将突破 400Wh/kg,2030 年后开始规模化应用,2035年应用规模有望超过 200GWh,应用领域进一步拓展至载人航空等新市场,量产型电芯能量密度进一步提升至 500Wh/kg 及以上。

根据《全固态电池技术专利分析》(作者:辛明华等)信息,从专利地域分析,全固态电池技术专利布局量前四名国家分别为日本、中国、韩国和美国。具体来看,日本在全固态锂电池的技术研发方面走在最前列,占比 46.7%;我国排名第二,占比19.1%;第三和第四名分别为韩国和美国,专利量占比分别为 10.3%和 6.8%。这些国家均高度重视全固态电池的研发与产业化,聚焦于提升固态电解质性能、解决界面稳定性问题,并计划在2027—2030年实现小规模量产到规模量产。

根据《全固态电池技术专利分析》(作者:辛明华等)信息,全固态电池专利申请量前十名的公司以日本、韩国企业居多。其中,丰田公司以 1011 件专利排名第一。从固态电池技术路线来看,日本企业大多数以无机物电解质为研究重点,比如丰田、富士胶片重点研发硫化物固态电解质,松下重点研究卤化物电解质,村田制作以氧化物电解质为研究重点;韩国企业技术路线没有像日本那样集中,LG 化学以聚合物为技术发展重点,现代起亚集团重点研究硫化物电解质。

根据《全固态电池技术专利分析》(作者:辛明华等)信息,按照电解质来分类,固态电池专利申请集中在无机物电解质,专利数量远超过其他电解质领域,占比接近专利总数量的一半。在无机电解质中,不限无机物种类的专利占总量的25.5%,硫化物和氧化物电解质分别占比 10.7%和 6.8%,卤化物电解质和氟离子导体占比较小,分别为1.9%和0.6%。对于聚合物电解质,因去除了凝胶和半固态电解质,所以该领域专利数量占比仅为25.8%。复合电解质是被认为短期内最先具备产业化条件的电解质,因研究时间较短,专利数量仅占总量的 12.3%。从技术节点来看,对固态电池的研究主要集中在电解质和电池单元系统。特别是指定电解质类型的专利,都围绕电解质材料工艺展开研究。对于通用电解质和通用无机物电解质,研究集中在电池单元系统。对正极、负极和通用电极的研究,通用无机物和通用电解质领域的研究较多。

根据欧阳明高、NE 时代公众号、《固态电池产业链研究报告》(来源:深企投产业研究院)信息,当前,全固态电池的技术路线聚焦以硫化物电解质为主体电解质,相应的电动汽车用固态电池量产或将经历三个阶段:2025-2027 年(第一代),石墨/低硅负极硫化物全固态电池,以 200-300Wh/kg 为目标,攻克硫化物固态电解质,打通全固态电池的技术链,三元正极和石墨/低硅负极基本不变,向长寿命大倍率方向发展;2027-2030 年(第二代),高硅负极硫化物全固态电池,以 400Wh/kg 和 800Wh/L 为目标,重点攻关高容量硅碳负极,面向下一代乘用车电池;2030-2035 年(第三代),锂负极硫化物全固态电池,以500Wh/kg和 1000Wh/L 为目标,重点攻关锂负极,逐步向复合电解质(主体电解质+补充电解质)、高电压高比容量正极发展(高镍、富锂、硫等)。

根据中商产业研究院信息,随着全球电动汽车市场的迅猛发展,对高性能电池的需求日益迫切,固态电池作为下一代电池技术的有力竞争者,正逐渐走进人们的视野,成为科研界与产业界共同关注的焦点。2025 年行业产能规划中,头部企业(宁德时代、比亚迪)产能占比较大,技术路线以氧化物/硫化物全固态为主,面向高端车用市场。第二梯队(卫蓝、清陶)聚焦细分领域,产能集中于半固态电池,适配消费电子及特种场景。

工艺:电解质成膜工艺是关键,不同的工艺会影响固体电解质膜的厚度和离子电导率

根据陕煤集团信息,半固态电池的工艺迭代方向聚焦于与现有软包工艺的兼容性,具体包含两条技术路线:路线一是在隔膜涂覆固态电解质层、正极掺混固态电解质的基础上降低电解液用量,该路线与现行软包电池工艺完全一致,不仅技术成熟度高,还能实现产线兼容,无需额外增设产线设备;路线二则是增加原位固化工艺,通过电解液凝胶化来降低液相组分,此路线的工艺把控重点在于固化时间、压力、温度以及固化与化成等工序的先后顺序,其中固化时间需接近 2-3 小时,会对生产效率产生一定影响,而在设备层面,该工艺可分为热固化、电化学固化、紫外线固化三类,热固化设备能与传统锂电产线的热压工艺设备兼容,电化学固化和紫外线固化则只需调整化成工艺并增加对应设备,对现有产线的影响相对较小。

根据中国粉体网信息,固态电池可以分为聚合物固态电池、硫化物固态电池、氧化物固态电池及薄膜固态电池等不同的电池体系。整个固态电池的生产流程中,电解质成膜工艺是关键工艺。不同的工艺会影响固体电解质膜的厚度和离子电导率,固体电解质膜过厚会降低全固态电池的质量能量密度和体积能量密度,同时也会提高电池的内阻。相反,固体电解质膜过薄机械性能会变差,有可能引起短路。通过几十年的研究,在材料开发方面,不同类型的固态电解质(聚合物、氧化物、硫化物等)已经能够被成功地合成制备出来。

(1)聚合物固态电池生产工艺:根据中国粉体网、科研云平台信息,对于聚合物固态电池生产工艺,其特点在于,通过干法和湿法工艺均可制备复合固态正极和聚合物电解质层,电池组装通过电极与电解质间的卷对卷复合实现;干法和湿法都非常成熟,都易于制备大电芯;易于制备出双极内串电芯。但是聚合物固态电池制备工艺也存在一定问题,例如成膜均一性难以控制;难以兼容高电压正极材料,导致能量密度不高;受醚类聚合物电解质材料限制,电池往往在高温下才能工作等。

(2)硫化物固态电池干法工艺:根据中国粉体网、科研云平台信息,对于硫化物固态电池干法工艺,其技术优势包括节省去溶剂工艺制备成本及节约制备周期;无其他物质(溶剂)对电解质的影响;干法电池性能更稳定。但硫化物固态电池干法工艺也存在技术劣势,如制备大容量电池困难;电解质层厚度较厚,阻抗较高;粉末压实需要较高平压压强(10t/cm2)等。

(3)氧化物固态电池干法工艺:根据中国粉体网、科研云平台信息,对于氧化物固态电池制备,以德国 RWTHPEM 制备工艺为例。电池正极和固态电池电解质材料的制备通过球磨的方式分别进行;使用高频溅射法,将固态电解质溅射到正极材料表面;将复合好的正极-电解质材料进行高温烧结;通过电子束蒸发法将负极分布到电解质材料上。

设备:新增等静压等设备需求,2026年全球固态电池设备规模或将达120 亿元

根据《全固态电池生产工艺分析》(作者:翟喜民等)、《固态电池产业链研究报告》(作者:深企投产业研究院)信息,固态电池制造按照工序分成前段(材料制备)、中段(电芯成型)、后段(性能激活),涉及到的核心设备包括涂布机、强力混合机、纤维化设备、等静压设备和分容化成设备等。与传统液态锂电池相比,全固态设备变化集中在前段和中段。半固态电池可兼容传统液态锂电池生产工艺,主要多了一道固态电解质的涂布,辊压机为了提高压实密度升级为高吨位,因电解液用量减少注液机改为浸润机,化成分容需要预锂化步骤等,对液态锂电池产线进行局部改造以适配过渡需求。

根据 EVTank、中商产业研究院信息,相比液态电池,全固态电池的生产流程引入了干法电极制备技术、等静压技术及高压化成技术等,在干混、辊压、叠片、化成分容环节,需要对设备进行精细化升级改造,比如搅拌机、涂布机、辊压机、分切/模切机、制片机、激光/超声焊接机等,并新增干法混合机、纤维化设备、热复合设备、胶框印刷机、高精度叠片机、等静压机、高压化成分容机等。

根据中商产业研究院信息,与传统液态电池相比,固态电池前段、中段设备价值量占比进一步提升,前段从传统液态的 31%提升至 35%-40%,中段从传统液态的40%提升至40%-45%,前中段合计占比达 80%左右,成为设备升级的核心增量环节,后段设备价值量占比则从传统液态的 29%左右降至 20%-25%。

搅拌机

根据《Mixing methods for solid state electrodes: Techniques, fundamentals, recentadvances, and perspectives》、《固态电池产业链研究报告》(来源:深企投产业研究院)信息,搅拌机作为干法电极制备的先道设备,其性能直接影响后续工艺的稳定性,尤其对密封与防潮性能提出了较高要求。在固态电池干法电极工艺中,电解质制备环节需依托干法搅拌完成:设备需在真空或惰性气氛环境下,通过机械搅拌与振动相结合的方式,促使固态电解质粉体与正负极材料充分接触,从而实现电解质浆料的初步分散。液态、半固态电池采用的是湿法搅拌,相较于湿法搅拌,干法搅拌在压实密度与能量密度上具有显著优势,但这也对搅拌机的性能提出了更严苛的要求:一是需确保全程无溶剂介入,以保持粉体干燥状态,避免电解质因接触溶剂而发生退化;二是需维持惰性气氛环境,防止硫化物等敏感材料发生氧化反应;三是需采用温和的混合方式,避免破坏材料颗粒的形貌及界面结构。

根据《固态电池产业链研究报告》(来源:深企投产业研究院)信息,固态电池搅拌设备类型主要有双行星搅拌机、双螺杆搅拌机等。国外厂商以传统工业设备巨头为主,性能精度领先但价格昂贵,设备单价在 2000-3000 万元之间,是国产设备价格的数倍。行星搅拌机主要企业包括美国 Charles Ross、德国 Eirich、德国 NETZSCH、日本浅田技研、日本细川密克朗 Hosokawa Micron 等,双螺杆挤出机主要企业包括德国科倍隆Coperion等。国内设备厂商以性价比和技术突破抢占市场,主要企业包括金银河、宏工科技、先导智能、曼恩斯特、利元亨、聚盈新能源、灵鸽科技、深圳尚水智能等。

辊压机

根据 GGII、纳科诺尔招股说明书、《固态电池产业链研究报告》(来源:深企投产业研究院)信息,辊压机又称滚压机,是通过两个或多个辊子之间的压力,使材料在压力下变形、破碎或混合的机械设备。辊压机作为前道干法工艺的核心设备,其应用场景已从传统工序进一步拓展至电极成膜、热复合等关键环节,设备用量明显提升,同时,行业对其工作压力、辊压精度及均匀性的要求也显著提升。固态电池辊压机厂商主要是原有辊压机企业的业务延伸。从市场竞争格局看,2022 年中国锂电辊压机市场呈现梯度分布特征:纳科诺尔以23%的市场份额位居首位,赢合科技占比 22%,二者合计占据近半数市场份额,构成行业第一梯队;先导智能占比 14%、海裕百特占比 6%,形成第二梯队;其他厂商还有迈科锂能(广东)、安徽得壹能源科技、赣州市聚盈新能源、苏州市新广益电子股份等。


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