固态电池设备关键环节,前中段引领突破 证券研究报告|电力设备 强于大市(维持) 行业核心观点: ——电力设备行业深度报告 2025年06月26日 行业相对沪深300指数表现 与传统液态锂电池相比,固态电池具备高安全性,高能量密度的关键 优势,是锂电池产业升级的重要方向。当前,在国家政策支持、企业布局加速的推动下,固态电池正在进入快速发展阶段,产业化转折点即将到来,未来市场空间广阔。固态电池设备是锂电池产业链上游环节,在量产进程中有望率先受益。 投资要点: 常规锂电设备:前段中段设备价值占比高,涂布、卷绕机为核心设备。 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% 电力设备沪深300 行业研 究 行业深度报 告 证券研究报 告 从工序流程来看,锂电生产工艺主要分为三个环节,分别为前段制片环节、中段装配环节以及后段测试环节。从细分环节市场规模结构分布来看,我国锂电设备前段、中段、后段设备市场占比分别为44.05%、35.71%、20.24%,前段设备市场占比最高,其次为中段设备。细分来看,前段设备中,涂布机价值最大,占前段设备的75%左右;中段关键设备为卷绕机,其价值占比达到70%。 固态电池设备:与常规锂电设备区别集中在前段和中段。 (1)前段设备:干法电极有望应用,辊压设备是关键。干法电极是一种新型的电极制备技术,与湿法工艺相比,干法电极工艺具备低成本、高效率、环保和能量密度提升的核心优势。对于固态电池制备而 言,干法电极工艺不需要使用有机溶剂,这减少了与固态电解质发生副反应的风险,与电解质的兼容性更高,同时,干法工艺通过高压压实,使电极材料与固态电解质之间形成紧密接触,能够降低界面阻抗,提高离子传输效率,与固态电池的制造工艺高度契合。在制备工序上,干法电极制备主要分为干混、干涂、压延、分切四个步骤,其中压延、分切步骤与湿法电极制备方法基本一致,干混、干涂步骤设备有区别。在干法电极工艺中,压延是决定电极膜密度、均匀性和机械强度的核心工序,对电极片性能有重要影响。干法电极工艺对辊压设备的压实压力、精度和均匀度的要求更高。辊压设备有望成为核心设备,在设备性能、精度要求方面实现升级。 (2)中段设备:固态电池适用于叠片,等静压机作用显著。固态电池存在“固-固”界面问题,影响电池性能。固态电池制备需要加压达到理想性能,而传统锂电生产中所涉及的热压、辊压等方式,提供压力有限且无法进行均匀施压,等静压机有望引入使用,提升材料致密度,解决界面缝隙和阻抗问题。当前等静压机处于早期研发阶段,海外企业进展领先,国内企业研发正在加速。另外,组装环节方面,卷绕工艺具备高效率、低成本优势,而叠片组装更适配于固态电池组装,能够兼容多种固态电解质并适配高压致密化工序。未来固态电池产线叠片机渗透率有望提升,逐步替代常规锂电生产线中的卷绕机。 数据来源:聚源,万联证券研究所 相关研究 逆变器出口:5月出口整体稳定,亚洲市场保持高增长 电力设备出口:变压器、开关市场表现稳定,电缆出口持续高增长 电力设备出口:市场整体稳健,电缆出口表现亮眼 分析师:蔡梓林 执业证书编号:S0270524040001 电话:02032255228 邮箱:caizl@wlzq.com.cn 研究助理:冯永棋 电话:18819265007 邮箱:fengyq1@wlzq.com.cn 证券研究报告 (3)后段设备:固态电池后段工艺与常规锂电池差异相对较小,主要是在设备性能参数上的升级。在固态电池生产线中,化成机、分容机等后段设备预计将随着固态电池电压平台变化,升级为高压化成机、高压分容机,而常规锂电设备中的注液机将被取消。 设备厂商加速布局,干法电极环节竞争激烈。随着各大车企、电池厂商持续加码固态电池研发,锂电设备厂商布局加速,技术快速突破。当前设备厂商核心布局环节包括整线装备、干法电极设备等。其中,先导智能、利元亨已掌握固态电池整线装备的制造工艺,具备多项核心技术;纳科诺尔、曼恩斯特、科恒股份等企业则积极布局干法电极设备环节,主要研发产品包括干法混料、干法涂布和干法辊压设备。 投资建议: 固态电池产业化进程加速,下游电池厂商投资有望提升,带动设备需求增长。与常规锂电池设备相比,前段、中段环节是固态电池设备更新升级的核心环节,其中,前段环节干法电极工艺有望应用,新增干混、干涂设备,且对辊压设备要求更高,有望推动设备性能升级;中段环节有望引入等静压机,解决界面缝隙和阻抗问题,同时,叠片设备与固态电池组装的适配性更高,渗透率有望提升。建议关注核心环节产品技术领先、布局完善、具备先发优势的设备厂商。 风险因素:产业化进展不及预期、下游需求不及预期、技术路线替代风险、政策变动风险等。 万联证券研究所www.wlzq.cn第2页共21页 正文目录 1常规锂电设备:前段中段设备价值占比高,涂布、卷绕机为核心设备4 2固态电池设备:与常规锂电设备区别集中在前段和中段6 3前段设备:干法电极有望应用,辊压设备是关键9 4中段设备:固态电池适用于叠片,等静压机作用显著13 5企业布局:设备厂商加速布局,干法电极环节竞争激烈17 6主要设备公司19 6.1先导智能:锂电设备龙头,全固态电池整线技术突破19 6.2纳科诺尔:专注于辊压设备研发生产,积极开拓固态电池设备市场19 7投资建议20 8风险提示20 图表1:锂电池生产工艺流程4 图表2:锂电池生产工艺环节与设备4 图表3:锂电设备细分环节价值占比5 图表4:各环节锂电设备简介及主要布局企业5 图表5:传统锂电池与固态电池构成对比6 图表6:三大固态电解质体系及材料特性7 图表7:常规锂电池与固态电池制备流程对比8 图表8:常规锂电设备与固态电池设备对比9 图表9:干法电极与湿法电极的对比9 图表10:干法电极主要制备方法示意图10 图表11:干法电极工艺干涂步骤方法原理及特点11 图表12:干法电极工艺干涂步骤方法专利数量占比12 图表13:干法电极工艺制备流程示意图12 图表14:液态锂电池、固态电池界面对比13 图表15:等静压机作用示意图13 图表16:等静压机作用工序及作用效果14 图表17:等静压技术对固态电池加压效果示意图14 图表18:等静压机结构示意图14 图表19:等静压机类型对比15 图表20:固态电池等静压机企业研究进展16 图表21:卷绕工艺与叠片工艺示意图16 图表22:卷绕工艺与叠片工艺电芯结构对比示意图16 图表23:液态锂电池、固态电池电池结构和堆叠封装方式对比17 图表24:中国固态电池设备企业技术布局与研发进展18 图表25:先导智能近年营收、归母净利润变化趋势19 图表26:先导智能近年营业收入构成19 图表27:纳科诺尔近年营收、归母净利润变化趋势20 图表28:纳科诺尔近年营业收入构成20 1常规锂电设备:前段中段设备价值占比高,涂布、卷绕机为核心设备 锂电设备,即锂电池制造设备。锂电池制造设备是指利用设备将电化学物料通过各种工序而制成电芯及参与电池系统组装的各类设备的总称,是锂电池制造的基础设备。锂电池的生产工艺复杂,涉及的工艺众多,需要的设备种类也多种多样。从工序流程来看,锂电生产工艺主要分为三个环节,分别为前段制片环节、中段装配环节以及后段测试环节,简称前段、中段、后段环节。具体来看: (1)前段环节:前段为极片制片环节,主要包括制浆、涂布、辊压、分切、制片等工序,是锂电池制造的基础,因此对极片制造设备的性能、精度、稳定性、自动化水平和生产效能等有着很高的要求,主要设备包括上料系统、制浆机、涂布机、辊压机、分条机及制片机; (2)中段环节:中段为电芯装配环节,主要包括模切、卷绕或叠片、电芯预封装(入壳、焊接、干燥等)、注电解液、封口等工序,对精度、效率、一致性要求较高,主要设备包括模切机、卷绕/叠片机、入壳机、烘干机、注液机及焊接机; (3)后段环节:后段为电芯测试环节,主要包括电芯化成、分容、分选等工序,主要设备包括化成机、分容机。 图表1:锂电池生产工艺流程 资料来源:先导智能招股书,万联证券研究所 图表2:锂电池生产工艺环节与设备 资料来源:先导智能可转债募集说明书,万联证券研究所 前段、中段设备市场占比高,涂布机和卷绕机是关键设备。从细分环节市场规模结构分布来看,我国锂电设备前段、中段、后段设备市场占比分别为44.05%、35.71%、20.24%,前段设备市场占比最高,其次为中段设备。细分来看,前段设备中,涂布机价值最大, 占前段设备的75%左右;中段关键设备为卷绕机,其价值占比达到70%;后段设备主要包括化成、分容和封装设备,价值占比相对平均,其中化成设备和分容设备合计占比为70%,封装设备占比为30%。 图表3:锂电设备细分环节价值占比 资料来源:GGII、中商产业研究院,万联证券研究所 行业高速发展,锂电设备国产化率高。近年来,在政策和技术的驱动下,我国锂电行业快速发展,锂电设备国产化率快速提升,在关键工序实现技术领先。根据中商情报网数据,我国锂电设备国产化率已经达到90%以上,其中,涂布设备、卷绕设备等关键设备国产化率达到98%以上。在企业布局方面,前段锂电设备企业包括先导智能、赢合科技、科恒股份、纳科诺尔、璞泰来、金银河、北方华创等;中段锂电设备企业 包括先导智能、赢合科技、格林晟等,主要布局卷绕机、叠片机和焊接机等;后段锂电设备企业包括先导智能、杭可科技等,主要布局化成和分容检测所需相关设备。 图表4:各环节锂电设备简介及主要布局企业 环节 生产工艺 相关设备 成品 主要布局企业 前段 搅拌 真空搅拌机 浆料 先导智能、赢合科技、科恒股份、金银河 涂布 转移式涂布机、挤压式涂布机 极片 赢合科技、科恒股份、北方华创、璞泰来 辊压 辊压机、对辊机 压实极片 纳科诺尔、赢合科技、先导智能 分切 全自动分条机 窄幅极片卷材 北方华创、纳科诺尔、科恒股份、先导智 能 模切 模切机、收卷式模切机 极片单元 先导智能、赢合科技 中段 卷绕 圆柱卷绕机、方形卷绕机 裸电芯 先导智能、赢合科技 叠片 全自动叠片机 裸电芯 格林晟、先导智能、赢合科技 烘干 烘干机 干燥极片 科恒股份、赢合科技、时代高科 注液 全自动注液机 注入电解液 先导智能、铂纳特斯、格林晟 封装 电池入壳机、滚糟机、封 口机、焊接机 电芯制作完成 大族激光、光大激光 后段 化成 锂电池化成 锂电池 先导智能、杭可科技 分容检测 分容柜 检测完成 先导智能、杭可科技、赢合科技 资料来源:中商产业研究院、共研网、华经产业研究院、观研天下,万联证券研究所 2固态电池设备:与常规锂电设备区别集中在前段和中段 传统锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大部分组成。其中,正、负极材料决定了电池的容量,隔膜用于隔离正负极,同时允许离子通过,电解液则是连接正负极的介质,充当锂离子传输的媒介。固态电池是使用固体电解质来替代传统锂离子电池的电解液和隔膜,实现离子传输和电荷储存,是一种新型的电池技术。 图表5:传统锂电池与固态电池构成对比 资料来源:《为全固态锂电池“正名”》许晓雄、李泓,万联证券研究所 根据电解质不同,目前固态电池主要分为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物固态电解质三大主流技术路线。由于电解质的材料特性不同,三大主流技术路线分别具备不同的产业化优势与挑战。 (1)聚合物电解质:聚合物安全性能好、容易制备、机械性能好。但是,聚合物电解质离子电导率偏低,目前主要通过加入固体塑化剂、陶瓷颗粒等填料或与其他聚合物单体共聚等方式,提高材料的力学性能、化学稳定性,以及离子电导率。 (2)氧化物电解质:氧化物电解质包括晶态和玻璃态两类。氧化物电解质热稳定性好、电化学窗口宽,综合性能较好,是目前进展较快方向,但氧化物电解质具有易碎、加工复杂、界面接触差、离子电导率一般等关键问题,目前主要研究方向是通过替换元素或掺杂同种异价元素来提升电导率和稳定性。 (3)硫化物