干法电极设备专题：干法电极技术助力全固态电池加速突围

2024年11月22日 行业投资评级 干法电极设备专题：干法电极技术助力全固态电池加速突围 强于大市|维持 ⚫投资要点 中国冲刺全固态电池研发，目标2027年量产；近期宁德、华为等头部大厂在硫化物路线动作频频。固态电池具有更高的能量密度和更高的安全性两大突出优势，是下一代电池技术的研发重点。2024年，工信部牵头从国家层面支持加大对固态电池的研发，为遴选出来的六家重点企业提供了超60亿元的研发补贴，目标2027年实现全固态电池的小规模量产。近期国内大厂在硫化物路线动作频频，如华为也公布了硫化物固态电池的专利；宁德时代将固态电池研发团队扩充至超1000人，主攻硫化物路线，进入20Ah样品试制阶段。全固态电池的研发进入冲刺阶段。 收盘点位1553.5652周最高1617.5152周最低1090.08 干法电极是一种创新的电池生产工艺，可以规避硫材料遇溶剂易反应易腐蚀的问题，是硫化物全固态电池量产过程的重要助推。干法电极是一种创新的电极制备工艺，和传统的湿法工艺的差别主要在前道的电极制作环节。干法电极工艺可以在不使用溶剂的情况下，通过干法混合粘合剂、活性材料和导电剂，然后将其压制在集流体上形成电极的一种制造工艺。干法电极工艺在成本效率、性能提升、结构稳定性和生产适应性四个方面存在显著优势。固态电池的几个技术路线中，干法工艺和硫化物固态电池的适配性较强，是硫化物全固态电池量产过程的重要助力。硫化物电解质对极性有机溶剂极为敏感，同时金属锂容易与溶剂反应，导致膨胀更加严重，传统的PVDF-NMP体系粘结强度有限，而干法电极中由PTFE原纤维化构成的二维网络结构，可以抑制活性物质颗粒的体积膨胀，防止其从集流体表面脱落。此外，采用干法电极工艺，固态电池的极片制造过程可以实现完全干燥，消除湿法工艺烘干后溶剂分子的残留问题。 研究所 分析师:刘卓SAC登记编号:S1340522110001Email:liuzhuo@cnpsec.com分析师:虞洁攀 SAC登记编号:S1340523050002Email:yujiepan@cnpsec.com 近期研究报告 《机械板块股息率复盘与高股息组合筛选》-2024.11.18 纤维化制膜设备和辊压机设备是干法电极工艺的核心设备。干法电极设备和传统湿法电极工艺在设备端的差异主要体现在：省去了涂布、烘干、溶剂回收设备；增加纤维化设备，主要为气流粉碎机、螺杆挤出机等；另外制膜所需的辊压机要求提升。 建议关注：纳科诺尔（国内锂电辊压机设备龙头，和清华大学团队在干法设备有合作）；曼恩斯特（涂布设备龙头，已推出针对干法和固态领域的干法制膜复合一体机）；先导智能（新能源装备平台公司，开发了干法电极设备产品，已交付固态电池部分设备）；利元亨（锂电头部装备企业，拥有干法电极设备产品，并已实现固态电池部分设备的国内外交付）。 ⚫风险提示： 新技术发展不及预期；行业竞争加剧风险；行业技术路径变革风险 目录 1干法电极技术助力全固态电池加速突围.......................................................41.1国内政策产业齐发力，锚定全固态电池2027年量产目标.....................................41.2干法电极是电池生产的创新工艺，和硫化物全固态电池的适配性强............................71.3干法工艺的制造流程和相关设备........................................................112相关上市公司............................................................................132.1纳科诺尔（832522.BJ）...............................................................132.2曼恩斯特（301325.SZ）...............................................................152.3先导智能（300450.SZ）...............................................................172.4利元亨（688499.SH）.................................................................183风险提示................................................................................19 图表目录 图表1：固态电池和液态电池的区别.......................................................4图表2：固态电池能量密度相比现有液态体系能有更大突破...................................5图表3：液态电池存在一定安全隐患.......................................................5图表4：固态电池的三种主要技术路线.....................................................6图表5：国内大厂加大硫化物固态电池的研发...............................................7图表6：海外硫化物路线厂商的生产计划...................................................7图表7：锂电池生产工序.................................................................8图表8：锂电池活性材料混合物结构.......................................................9图表9：湿法电极前道工序...............................................................9图表10：干法和湿法工艺在活性材料混合时候的差异........................................9图表11：干法电极工艺流程.............................................................10图表12：干法工艺生产电极的示意图.....................................................10图表13：干法工艺的主要流程...........................................................11图表14：气流粉碎机示意图.............................................................12图表15：双螺杆挤出机产品示例.........................................................13图表16：双螺杆挤出机可用于生产干法电极、固态电解质等.................................13图表17：干法专用辊压机...............................................................13图表18：纳科诺尔占国内锂电辊压设备份额第一...........................................14图表19：纳科诺尔营收和归母净利（亿元）...............................................14图表20：纳科诺尔毛利率和净利率.......................................................14图表21：纳科诺尔和清研电子合作.......................................................15图表22：八辊干法成膜覆合一体机.......................................................15图表23：曼恩斯特营收和归母净利（亿元）...............................................16图表24：曼恩斯特毛利率和净利率.......................................................16图表25：曼恩斯特400型干法成膜复合一体机.............................................17图表26：先导智能营收和归母净利（亿元）...............................................17图表27：先导智能毛利率和净利率.......................................................17图表28：利元亨营收和归母净利（亿元）.................................................18图表29：利元亨毛利率和净利率.........................................................18图表30：利元亨干法电极设备...........................................................19 1干法电极技术助力全固态电池加速突围 1.1国内政策产业齐发力，锚定全固态电池2027年量产目标 固态电池指使用固态电解质代替传统电解液的锂电池，按照固态电解质用量可分为半固态电池和全固态电池。通常我们将电池内液体含量10%作为区分半固态电池和液态电池的分界线，而全固态电池将完全使用固态电解质，液体含量将降为0%。 固态电池具有更高的能量密度和更高的安全性两大突出优势，是下一代电池技术的研发重点。目前磷酸铁锂电池的能量密度在200wh/kg左右，对应续航在300-500km。三元电池的能量密度在250wh/kg左右，对应续航500-700km。而固态电池若采用高镍三元+金属锂的材料体系，能量密度有望超过400Wh/kg，续航将获得重大提升。安全性方面，目前锂电池面临的诸多安全问题都可归咎于液态电解质溶剂的可燃性。用固态电解质代替传统有机液态电解液，可以从根本上解决漏液以及电解液挥发导致的安全问题。基于固态电池的上述优势，可以在动力、消费、军工、低空飞行器等场景有广阔的应用空间，学界和产业界都在重点投入研发，争取早日实现固态电池技术的量产突破。 固态电池主要分为三条路线：聚合物、氧化物及硫化物，由其采用的电解质来做区分。固态电解质是固态电池相比液态电池最大的区别。根据所采用的电解质材料的不同，固态电池主要分为三条路线：聚合物、氧化物及硫化物。 a)聚合物：性能短板明显，不是现在的主流方向。有机物，如PEO。2011年就有法国公司推出。优点是容易加工，设备兼容性好；缺点是导电率最低、柔软容易软路、热稳定性三者最差（200度）。 b)氧化物：国内企业布局的较多，半固态电池采用该路线的较多。无机物，如锂镧锆氧LLZO（离子电导率高、对锂金属稳定、应用潜力更大）、磷酸铝钛锂LATP、LAGP；LiPON等。优点是导电率居中、热稳定性好；缺点是比较硬容易脆裂、固固接触差、需要高温烧结。国内厂商氧化物路线布局的较多