固态电池设备行业深度：固态电池0-1快速发展，产业化初期设备商优先受益

⚫固态电池具备高能量密度&高安全性，未来应用场景广阔。固态电池与液态电池的本质区别在于电解质的形态，全固态电池具备高能量密度、高安全性等优势，当前半固态电池开启规模化装车，全固态电池预计2027年开始小批量上车，2030年后规模化应用于储能领域，低空经济&人形机器人也有望打开应用空间。海外整车厂&电池厂加速布局固态试图弯道超车，我国政策积极推进固态电池产业化，多数企业计划在2027-2028年实现小批量装车或量产目标。我们预计固态电池2025年陆续完成中试，2026-2027年陆续小批量装车，2028-2029年形成规模化量产。当前中试阶段单GWh设备价值量在5-6亿元，后续随着规模化量产及设备节拍&良率提升有望降至2.5亿元/GWh，若假设2029年新增全固态电池产能80-100GWh，对应当年新增设备需求有望超200亿元。⚫全固态电池干法工艺为主线，打开设备全新需求空间。前道、中道、后道均有变化：（1）前段变化最大，主要在于电解质膜和极片制作工艺上，全固态电池干法工艺增加了干法混合、干法涂布环节实现固态电解质膜制备，不再需要使用溶剂，也不存在烘干环节；全固态电池湿法工艺仍然保留了利用溶剂制备电解质与粘结剂溶液后涂布蒸干制备电解质膜的工序。（2）中段电芯装配环节：全固态电池采用“叠片+极片胶框印刷+等静压技术”取代传统的液态电池卷绕工艺，并删减了注液工序；（3）后段化成分容环节：从液态电池化成分容转向全固态电池所需的高压化成分容。⚫本土重点设备公司：（1）先导智能：率先打通整线设备，中试线级别整线已量产。（2）赢合科技：深度布局前道设备，已向龙头出货中试设备。（3）曼恩斯特：完成干法+湿法设备双线布局，已在多家客户端验证。（4）纳科诺尔：辊压设备先发优势显著，携手产业共同研发。（5）联赢激光：激光焊接龙头有望受益固态电池装配设备需求量提升；（6）华亚智能：子公司冠鸿智能布局辊压设备，携手客户推进中试；（7）利元亨：完成整线设备布局，硫化物路线整线交付广汽；（8）先惠技术：携手固态电池先发玩家，布局辊压机；（9）宏工科技：干法混料纤维化设备先发布局。⚫投资建议：重点推荐固态电池设备整线供应商【先导智能】、激光焊接设备商【联赢激光】、化成分容设备商【杭可科技】，建议关注干/湿法电极设备商【赢合科技】、干法电极&模组PACK【先惠技术】、整线供应商【利元亨】、干法电极设备商【曼恩斯特】、干法辊压机【纳科诺尔】、干法电极设备商【华亚智能】等。⚫风险提示：下游扩产不及预期，技术进展不及预期。2 全固态电池干法工艺为主线，打开设备全新需求空间2固态电池具备高能量密度&高安全性，未来应用场景广阔1风险提示5本土重点设备公司3投资建议4 数据来源：中科院，高工锂电，东吴证券研究所1. 1固态电池采用固体电解质，具备能量密度、安全性高等优势⚫固态电池与液态电池的本质区别在于电解质的形态。液态电池使用液态电解质，隔膜用于防止正负极短路并允许离子通过。当发展到半固态电池，电解质部分变为固态，但仍保留电解液与隔膜。当进一步发展到全固态电池，电解质完全变为固态，隔膜也一同取消。⚫当前液态电池存在能量密度低、电解质易燃易爆、低温衰减等问题：1）能量密度较低：液态电池难以突破350Wh/kg的极限，目前主流的磷酸铁锂电池的能量密度在200Wh/kg以下，三元锂电池的能量密度在200-300Wh/kg之间，无法满足重大发展的需求，限制了多场景的应用；2）液态电解质易燃易爆：液态电解质中的有机溶剂具有易燃性、高腐蚀性，在过度充电、内部短路等异常时电解液发热，有自燃甚至爆炸的危险；3）低温衰减：在低温条件下，电解液的粘度增加，导致锂离子的迁移速率降低，进而影响电池的充放电效率；同时电解液的电导率也会随着温度的降低而显著下降，这进一步加剧了电池性能的衰减。磷酸铁锂电池三元锂电池单体标称电压3.2V3.7V/3.8V能量密度160-180wh/kg200-280wh/kg循环寿命2500圈1500圈量产最大倍率4.5C5C充电环境-10℃-55℃-0℃-45℃放电环境-20℃-55℃-10℃-60℃耐高温500℃200℃耐低温-20℃-10℃针刺几率通过，约80%100%无法通过锂枝晶存在存在◆表：各类电池对比◆图：全固态电池相较于液态&半固态电池完全去除电解液与隔膜 半固态全固态3.8-4.5V4-6V280-320wh/kg>500wh/kg800圈>2000圈2C5-10C-0℃-45℃-30℃-60℃-10℃-60℃-40℃-70℃200℃800℃-10℃-40℃几率通过，约70%100%通过存在不存在4 数据来源：中科院，东吴证券研究所⚫固态电池具备高能量密度、高安全性、不存在低温衰减问题。（1）高能量密度：传统液态锂电池能量密度小于300Wh/kg，而固态电池的能量密度能达到300-500Wh/kg。电池的能量密度是由电池的工作电压及比容量决定的，固体电解质不仅具有较宽的电化学窗口，能适配高电压的正极材料，还能兼容高容量的金属锂负极；此外，传统液态电池需将单体先进行封装再进行串联组装，全固态电池可以先串联后封装，这能减少封装材料的使用，降低电池系统的重量和体积，从而使得固态电池的能量密度得到进一步提升。（2）高安全性：传统液态电池的电解液使用可燃性有机溶剂，在受到外力或封装不善时容易发生漏液现象，而固态电解质不存在液体泄漏的问题，在针刺、挤压测试中不易短路或起火，抗物理损伤性能优于液态电池；另外，液态电解液在150-200℃即可分解，甚至有自燃和爆炸风险，而固态电池热失控温度通常在200-600℃，电池安全性得到有效提升。（3）解决低温衰减问题：全固态电池由于采用全固态电解质，不会出现电解液在低温环境下充放电效率衰减问题。◆图：全固态电池能量密度显著高于液态&半固态电池，是多种新兴应用的最优解（2025年及之后为预测）◆图：固态电池电解质材质热失控温度均高于液态电解质，其中氧化物与硫化物最高聚合物硫化物液态氧化物1. 1固态电池采用固体电解质，具备能量密度、安全性高等优势 5 ⚫固态电池高安全与高比能优势显著，有望率先于无人机等成本敏感度低的高端消费领域实现小批量产。相较液态电池，固态电池作为轻量化高比能电源更适配无人机长续航要求，此外作为高安全&高电容量便携式电源已在手机、可穿戴设备、儿童消费电子等对安全性要求较高的消费电子产品上实现应用。⚫消费电子：目前仅半固态电池导入无人机&消费电子产品，后续随着全固态电池成熟有望加速导入。辉能科技/卫蓝新能源首条40MWh/200MWh半固态产线用于无人机等高端消费品。VivoXFold5与S20手机机型采用了硅负极半固态电池，能量密度分别达780Wh/L与838Wh/L。⚫动力/储能电池：全固态电池仍受性能、成本制约，目前仅半固态电池开启规模化装车；全固态电池预计2027年开始小批量上车，2030年后规模化应用于储能领域。（1）动力电池：固态电池提升安全和续航，并有利于打造高电压平台、更高效的CTC技术和热管理系统。我们预计短期由安全性驱动，长期由能量密度驱动，但目前技术尚不成熟，仅半固态电池小批量装车。我们预计随着国家补贴项目进入审核期，全固态电池有望加速小批量上车。（2）储能电池：固态电池具备本征安全，契合储能电池高安全要求，但循环寿命、性价比受限，当前应用以示范性储能项目为主，需技术突破成本降低后，实现商业化应用。消费领域动力领域无人机、3C高端消费率先小批量产2027年小批量装车2030年开启规模化上车当下以示范项目为主30年后实现规模商用◆图：当前固态电池主要应用在成本敏感度低的高端消费领域，后续随着稳定性&性价比陆续突破，将加速导入动力&储能领域应用1.2半固态电池已导入消费电子领域，随着全固态成本降低&成熟度提升有望加速产业化数据来源：各公司公告，东吴证券研究所 储能领域6 1.2固态电池应用场景广阔，低空经济&人形机器人打开应用空间⚫国内后续大力发展低空经济，而eVTOL作为关键载体，为固态电池应用打开想象空间。2024年3月低空经济首次纳入政府工作报告，eVTOL迎来发展黄金期⚫eVTOL作为低空经济的关键载体，助力塑造未来城市空中交通（UAM）场景。UAM（UrbanAirMobility），即城市空中交通，通过建立低空运输系统，以eVTOL（ElectricVerticalTakeoffandLanding）进行载客或载货运输，为大型城市、都市圈及城市群创造了新型交通方式，有效缓解日益严重的地面交通拥堵问题。⚫eVTOL能量密度要求400Wh/kg以上，且对安全性要求更高，仅固态电池能够满足。eVTOL要求电池具备高能量密度、高倍率、高安全性等特点，仅有固态电池能够满足；根据四部门发布《通用航空装备创新应用实施方案》指出，行业将推动400Wh/kg级航空锂电池投入量产，实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证。◆图：小鹏全自动无人驾驶飞行器产品◆图：未来城市空中交通构想数据来源：小鹏汽车官网，东吴证券研究所 7 ⚫在人形机器人领域，固态电池凭借高能量密度、长续航和安全性能优势，已成为最优动力解决方案。（1）固态电池能量密度可达500Wh/kg，远高于传统液态锂电池，可使机器人连续工作24小时以上，续航能力远超传统电池，能显著延长人形机器人的工作时间。（2）固态电池在电池体积和重量上更具优势，可灵活设计以适应机器人内部空间布局，并满足人形机器人减重需求。（3）固态电池的安全性更高，其不易燃的固态电解质在极端环境下更稳定，适合机器人在工厂等室内应用场景工作，降低了火灾或爆炸风险。⚫广汽集团的第三代智能人形机器人GoMate率先采用全固态电池，续航能力达6小时，相比同类产品节能80%以上。Tesla或在其Optimus三代机器人上采用固态电池。1.2固态电池应用场景广阔，低空经济&人形机器人打开应用空间◆图：广汽人形机器人GoMate已采用全固态电池，续航能力达6小时◆图：人形机器人多在工厂等室内场景下工作，对电池安全性要求更高数据来源：广汽集团，东吴证券研究所 类型电解质类型电解液隔膜负极液态电池液态溶剂+LiPF6+添加剂有石墨/硅碳半固态电池半固态部分替换为固态电解质保留+氧化物覆盖石墨/硅碳，可能配合预锂化技术第一代全固态全部替换为固态电解质取消（少数方案保留）石墨/硅碳，可能配合预锂化技术第二代全固态全部替换为固态电解质取消高容量硅碳/金属锂超高镍/镍锰酸锂/富第三代全固态全部替换为固态电解质取消金属锂超高镍/镍锰酸锂/富⚫固态电池技术发展和应用预计将呈现梯次渗透趋势。我们预计液态电池到固态电池的技术迭代路径大致遵循“固态电解质→新型负极→新型正极”顺序。➢目前主要进入量产的是半固态电池：引入固态电解质，但仍保留少量电解液，正负极仍为三元+石墨/硅负极，并采用负极预锂化等技术提高能量密度；➢第一代全固态电池预计于2025-2027年量产，能量密度200-300Wh/kg（采用全固态电解质）：用固态电解质逐步至完全取代电解液，并采用高镍三元正极和石墨或硅碳负极。➢第二代固态电池预计2027-2030年量产，能量密度400Wh/kg（导入高容量硅碳负极）：将逐渐减薄固态电解质的厚度，并采用高镍三元正极与高容量硅碳负极。➢第三代固态电池预计2030年后量产，能量密度超过500Wh/kg（导入金属锂负极、复合电解质及高容量正极材料）：重点攻关金属锂负极，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（高镍、富锂、硫等）发展。1.3动力电池：半固态电池进入量产，全固态电池为行业终局数据来源：欧阳明高院士，清华大学，东吴证券研究所 正极产业化时间三元/铁锂--三元2022年后高镍三元2025-2027年锂锰基等2027-2030年锂锰基等2030年后9 数据来源：高工锂电官网，东吴证券研究所⚫固态电解质是固态电池的核心，可分为氧化物、硫化物、聚合物、卤化物四种技术路线，其中硫化物凭借电导率最高、兼具加工性能成为目前的国际主流路线。➢