中邮证券最新发布的干法电极设备专题报告指出,全固态电池量产进程加速将催生干法电极设备的新增市场需求。2024年工信部牵头为六家重点企业提供超60亿元研发补贴,目标2027年实现全固态电池小规模量产。干法电极工艺与硫化物固态电池适配性强,可规避硫材料遇溶剂易反应的问题,是固态电池量产的关键助推器。本文分析干法电极设备市场的驱动因素、技术优势与竞争格局。
固态电池量产目标明确,干法电极设备需求蓄势待发
全固态电池产业化进程正在加速。中邮证券报告显示,2024年工信部牵头从国家层面支持固态电池研发,为遴选出的六家重点企业提供了超60亿元研发补贴,目标2027年实现全固态电池的小规模量产。这六家企业包括比亚迪、吉利、上汽、一汽四家整车企业,以及宁德时代、卫蓝新能源两家电池厂商。
近期国内大厂在硫化物固态电池路线动作频频。华为于2024年11月5日发布了硫化物固态电池专利《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》;宁德时代将全固态电池研发团队扩充至超1000人,主攻硫化物路线,已进入20Ah样品试制阶段。20Ah样品阶段意味着电池方案初步定型,进入生产技术探索阶段。海外企业也基本锁定2027年为第一代硫化物电池的目标节点。
干法电极设备是固态电池量产的关键装备。中邮证券报告分析认为,硫化物电解质对极性有机溶剂极为敏感,金属锂容易与溶剂反应导致膨胀,传统湿法工艺的PVDF-NMP体系粘结强度有限。干法工艺使用PTFE粘结剂,通过原纤化构成二维网络结构,可抑制活性物质颗粒的体积膨胀,防止其从集流体表面脱落,同时可消除湿法工艺烘干后溶剂分子的残留问题。
干法工艺替代湿法势在必行,能量密度提升20%
干法电极相较于传统湿法工艺在四个维度具备显著优势。中邮证券报告指出,成本方面,干法工艺省去涂布、干燥及溶剂回收等环节,设备投资低、能耗小、所需场地面积小,可大幅度降低设备、人力、设施和能源的投入成本。性能方面,干法工艺能有效提升活性物质的压实密度,同等条件下电池能量密度可获得约20%的提升。
结构稳定性方面,干法工艺中粘结剂形成的原纤化网状结构极大增强了活性物质的稳固性,防止膨胀与脱落,提升了电极的整体电性能与使用稳定性。生产适应性方面,干法工艺更好地适应了电池技术的前沿发展需求,如预锂化策略和固态电池的制备,展现出在先进电池制造领域的广泛适用性。
从干法电极和湿法电极的工艺对比看,两者在活性材料混合环节的差异最为显著。中邮证券报告显示,湿法工艺使用PVDF(正极)或SBR+CMC(负极)作为粘结剂,需加入NMP或去离子水等溶剂混合成粘稠浆料;干法工艺无需溶剂,改用PTFE作为粘结剂,混合成自支撑或非自支撑性的粉末膜。这一差异导致干法工艺省去了涂布、烘干、溶剂回收设备,同时增加了纤维化设备(气流粉碎机、螺杆挤出机等),且对辊压机的要求大幅提升。
表1:干法电极与湿法电极工艺对比| 对比维度 | 湿法电极 | 干法电极 |
|---|
| 粘结剂 | PVDF(正极)、SBR+CMC(负极) | PTFE(正负极通用) |
| 溶剂 | NMP(正极)、去离子水(负极) | 无需溶剂 |
| 形态 | 粘稠浆料 | 自支撑/非自支撑粉末膜 |
| 能量密度 | 基准 | 提升约20% |
设备国产化进程加速,纳科诺尔辊压设备市占23%
干法电极设备的国产化进程正在加速。中邮证券报告显示,纳科诺尔是国内锂电辊压设备龙头,2022年占国内市场份额23.4%,位列行业第一,主要客户包括宁德时代、比亚迪、海辰储能、亿纬锂能、松下等全球知名电池厂商。公司是最早参与干法电极生产设备研发的企业之一,已与清研电子(清华大学孵化企业)合资成立深圳清研纳科,加快干法电极从研发到量产化的步伐。
纳科诺尔已推出干法电极设备四辊、五辊、八辊、十辊等系列产品,并在深圳子公司建立锂电池干法电极生产示范线。目前公司已与国内头部客户签订了干法电极设备采购合同,标志着干法电极设备从研发验证进入商业化交付阶段。曼恩斯特作为涂布领域的领军企业,也推出了400型干法制膜复合一体机,适用于固态电解质膜片制备。
中邮证券报告认为,随着全固态电池2027年量产目标的临近,干法电极设备市场将迎来爆发式增长。干法电极设备与传统湿法设备的核心差异在于:省去了涂布、烘干、溶剂回收设备;增加了纤维化设备(气流粉碎机、螺杆挤出机等);制膜所需的辊压机要求显著提升。在固态电池产业化的推动下,具备干法电极设备技术储备的国内装备企业将率先受益。