固态电池设备专题深度系列一：等静压设备：制约固态电池量产的关键瓶颈

证券分析师：周尔双执业证书编号：S0600515110002联系邮箱：zhoues@dwzq.com.cn 证券分析师：李文意执业证书编号：S0600122080043联系邮箱：liwenyi@dwzq.com.cn 投资要点 1、等静压设备应用领域广泛，冷/温/热等均有特定适用行业。等静压技术最初主要应用于金属与陶瓷领域，凭借其致密化与组织均匀化优势，逐渐广泛用于改善金属组织、近净成形、高性能陶瓷致密化、缺陷修复等领域；历经七十年验证，该技术早已成熟应用于航空航天、医疗、汽车、电子等多种工业场景。按成型与固结温度不同，等静压技术分为冷、温、热等三类：“冷—温—热等静压依次对应工作温度递增、所需压力递减，成品致密化程度与生产成本递增，而生产效率递减。其中温等静压在致密化性能、生产效率与成本之间实现平衡。 2、等静压设备可用于全固态电池，实现致密化。（1）等静压工艺可有效解决固态电池固-固界面接触问题，实现致密化：在固态电池循环过程中，固-固界面易出现接触劣化、孔隙残留与颗粒接触不足等问题，通常需要进行致密化处理；传统热压与辊压因压力方向单一、分布不均，易产生边缘效应与层间滑移，难以实现三维致密化和一致性；等静压技术基于帕斯卡原理，能够提高界面致密度、消除内部空隙，改善组件接触效果。（2）温等静压是当前最优工艺路径：温等静压的压力与温度区间契合固态电池致密化要求，在中温条件下既能提升界面致密度，又可避免高温副反应；同时设备能耗和成本相对较低，具备产业化潜力；相比之下冷等静压致密化程度有限，热等静压温度过高导致副作用突出。（3）国内外设备厂与跨界玩家共同推动等静压设备产业化应用加速：传统等静压设备厂，如海外龙头Quintus、国内厂商川西机器、钢研浩普等，依托超高压技术壁垒实现“能力复用”，加速实现向固态电池场景技术转化和设备落地；电池厂、锂电设备等跨界玩家，如先导智能、利元亨携下游产线经验反向定义设备，推动固体电池等静压设备产业化落地。我们预计等静压设备在固态电池产线中价值量占比约13%，2029年空间有望达29亿元。 3、用于固态电池的等静压设备目前存在安全性、产能小等瓶颈。等静压设备设计和制造难点核心挑战集中在腔体设计、温/压控制系统及安全性保障，对结构、材料和精度提出极高要求。同时，等静压设备升温加压等环节耗时长，拖延生产效率；立式腔体自动化程度低，产线适配性不足。这些因素限制了等静压设备用于固态电池规模化生产。通过采用前处理工艺优化降低温度与压力要求、增大等静压机的压力容器容积、采用治具预装等方式，可以一定程度上提升等静压设备生产效率；采用卧式腔体结构则便于融入固态电池生产线，实现自动化生产。 4、投资建议：重点推荐固态电池设备整线供应商【先导智能】，建议关注整线供应商【利元亨】、布局等静压设备的【纳科诺尔】、中航机电子公司【川西机器】、一级标的【包头科发】、海外龙头【Quintus】等。 5、风险提示：下游应用进展低于预期，上游原材料价格波动风险，新技术替代风险。 等静压设备应用领域广泛，冷/温/热等均有特定适用行业1 等静压设备可用于全固态电池，实现致密化2 用于固态电池的等静压设备目前存在安全性、产能小等瓶颈3 重点公司4 投资建议5 1.1等静压经历70年应用，成熟用于陶瓷、合金材料成型等行业 ⚫等静压技术历经七十年验证，早已成熟应用于多种工业场景。1955年Battelle研究所首创热等静压，随后冷、热、温三路线并行，装备从实验室扩展到直径2.4 m的工业级，工艺标准完备，已成为航空航天、医疗、汽车、电子等高端制造领域不可或缺的关键技术之一，为固态电池制造奠定可直接套用的工业基础。 ⚫等静压技术最初主要应用于金属与陶瓷领域，凭借其致密化与组织均匀化优势，在多个方面得到广泛使用。 ①改善金属组织：结合粉末冶金与热等静压工艺，有效消除偏析和组织不均，提升高合金钢及高温合金的性能；②近净成形：可直接制造航空航天发动机中的粉末高温合金涡轮盘、压气盘等复杂零部件，实现高强度与高精度兼备；③高性能陶瓷：在较低烧结温度下达到理论密度，用于切削刀具、耐磨元件及生物医学假体等；④缺陷修复：广泛用于铸件的致密化处理，消除内部疏松和缩孔，显著提高材料的可靠性与使用寿命。 1.2等静压即“相等”、“静态地”、“施加压力” ⚫等静压工艺利用流体介质的不可压缩性与压力均匀传递特性，向被压材料均匀输送压力使其致密化。等静压将粉体材料、零部件或电芯装入高压容器，通过压力泵/压缩机注入气体、水或油等介质并加热，使腔体内各方向承受一致压力，从而使粉末或待压实的烧结坯料（或零件）致密化、形成高密度成型体。 ⚫等静压工艺主要流程为包套密封、升温、抽真空、加压、保压、降压、降温等。工艺上，材料先包套密封，装入升温完成的设备后经抽真空，随后注入流体介质并加压，确保压力均匀传递并压实内部粉体。完成保压后依次卸压、取出，最终获得高致密度成型体，适用于电池与陶瓷等精密制造场景。设备在使用前和使用后需要经过升温和降温的流程，但在连续生产过程中无需每轮重新升降温。 1.3按成型与固结温度不同，等静压分为冷、温、热三类 ⚫冷等静压在常温下以水或油为介质，施加100–630MPa的高压，使被压材料通过颗粒重排和塑性变形实现致密化，但密度通常仅为85–92%。其设备简单、成本低、生产成形周期仅需数分钟，因此量产效率最高，常用于大规模粉体预制。 ⚫温等静压在50–500℃和50-500MPa下进行，介质为热油或气体。温度的引入促进被压材料发生热塑性变形和扩散，使致密度提高到90–95%。尽管周期延长至小时级、成本上升，但在性能与效率之间实现平衡，适合中等规模生产。 ⚫热等静压在800–2200℃的惰性气体中进行，压力一般为100–200MPa。高温促使粉末烧结和蠕变扩散，制品接近理论最高密度（>99.8%）。因设备昂贵、生产周期长、效率最低，主要用于航空航天等对性能要求极高的关键部件。 等静压设备应用领域广泛，冷/温/热等均有特定适用行业1 等静压设备可用于全固态电池，实现致密化2 用于固态电池的等静压设备目前存在安全性、产能小等瓶颈3 重点公司4 投资建议 2固态电池新增等静压环节，用于实现致密化 ⚫固态电池中道新增等静压工艺，主要用于叠片后的致密化环节。等静压工艺应用于电芯成型后，通过均匀多向压力实现致密化，消除固固界面空隙，提升电解质与电极接触质量，改善离子传导率和循环性能。这一工艺有效解决界面贴合难题，是实现电池高能量密度和高稳定性的核心环节。 2.1等静压优势：可解决固固界面接触问题，实现致密化 ⚫固-固界面致密化是全固态电池性能提升&量产的核心瓶颈。在生产过程中，正极、固态电解质与负极需堆叠形成稳定界面，但在循环过程中，固-固界面易出现接触劣化、孔隙残留与颗粒接触不足等问题，造成致密度下降，进而引发锂枝晶生成、抬高内阻、削弱离子传输效率，并加速性能衰减。为改善致密度，通常需施加超过100MPa高压压实材料。传统热压与辊压因压力方向单一且分布不均，易产生边缘效应和层间滑移，难以实现三维致密化与一致性，从而限制性能提升。 ⚫等静压技术用于改善全固态电池固固界面接触问题，拉动等静压机成为核心增量设备之一。等静压技术基于帕斯卡原理，能够提高界面致密度、消除内部空隙，改善组件接触效果，从而有效降低内阻、减少孔隙率、延长循环寿命并提升库仑效率。经过等静压处理，离子电导率可提升30%以上，内部电阻率降低20%以上，循环寿命提升约40%。这一显著优势正推动等静压机成为固态电池生产的核心增量设备。 2.1等静压优势：多向均匀压制显著优于传统辊压 ⚫等静压以多向均匀压制显著优于传统辊压，全面提升固态电芯的致密性、结构稳定性与界面性能。 ⚫（1）单轴辊压：传统单轴压制仅沿垂直方向施加压力，易造成材料溢出、颗粒破裂、层间结构破坏及集流体变形，致密度常低于85%，难以满足固态电池对结构完整性和致密化的高要求。 ⚫（2）等静压：等静压技术基于帕斯卡定律，在密闭流体系统中通过不可压缩介质向电芯各方向均匀施加高压（通常>100MPa），促使颗粒重排、孔隙闭合，实现三维各向致密化，显著改善界面接触与结构完整性，突破单轴压制的物理极限。以温等静压为例，可在85°C、500 MPa下实现超过95%的致密度，有效规避“边缘效应”“层间滑移”等结构问题，并显著降低晶界阻抗。以硫化物体系为例，压制后界面接触面积可提升超40%，界面阻抗下降50%–70%，显著增强离子传输效率与循环稳定性。此外，温等静压具备良好工艺通用性，适配不同尺寸与结构形态的电芯，无需额外模具更换，即可实现一致化压制。 2.2温等静压工艺完美匹配固态电池需求 ⚫温等静压压力与温度区间契合固态电池致密化要求，是当前最优工艺路径。温等静压在中温条件下压制，可提升界面接触和致密度，又避免高温副反应。其温度区间与固态电解质稳定性契合，能在保持性能的同时改善界面质量。同时设备能耗和成本相对较低，具备产业化潜力，正成为电池厂商与设备商重点推进的工艺。 ⚫冷等静压致密化程度有限，热等静压温度过高导致副作用突出。1）冷等静压：CIP工艺由于没有热作用，材料间的界面接触改善有限，难以直接实现高致密度，因此在固态电池电极和电解质成型中更多作为前处理手段。根据ACS Energy Letters报道的实验结果，相比辊压约12%的电芯孔隙率，冷等静压可降低至约1.8%，而温等静压在材料高温软化的作用下，颗粒更易重排与压实，可将孔隙率进一步降低至约0.15%。2）热等静压：HIP在高温高压下能显著消除孔隙、提升密度和强度，常用于陶瓷和合金。但在固态电池中，温度过高会导致电极材料烧结、溶解，破坏整体结构稳定性。 2.2冷等&温等静压生产资质更易获取 ⚫相比于热等静压设备，冷/温等静压设备介质稳定、安全性强，监管门槛较低、生产资质更易获取。冷、温等静压设备仅需取得A6类超高压容器制造许可证即可投产；而热等静压除A6外，还必须符合《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求。其原因在于：冷、温等静压以液体为介质，即便在600MPa下压缩率仅约30%，泊松比较高，爆炸风险范围较低；而热等静压采用惰性气体，泊松比更低，300MPa即可产生约6000倍的膨胀效应，潜在风险显著更高。 2.2等静压设备进出口受管制，但对固态电池用途影响有限 ⚫等静压设备进出口因瓦森纳协议需申请商务部许可，但对固态电池用用途不构成实质限制。中欧美对等静压设备的进口均无管制；出口限制基本一致，基本遵循国际瓦森纳协议，禁止设备用于军工用途。冷、温等静压设备在设计压力≥69MPa且腔径≥152mm时需申领许可证；热等静压设备则在设计压力≥207MPa，且工作条件达到≥600 ℃且腔径≥254mm时触发管制。等静压设备出口管制主要针对军工用途，固态电池等一般用途申请许可证即可，不构成实质出口限制。 2.3国内外设备厂商与电池厂加速推进等静压设备研发 ⚫等静压&跨界玩家正加速布局等静压技术路线，聚焦固态电池关键成型环节。 ⚫传统等静压设备厂商：依托超高压技术壁垒实现“能力复用”，加速实现向固态电池场景技术转化和设备落地。1）海外玩家：瑞典Quintus技术积累深厚，率先推动冷等静压设备在固态电池中的产业化应用，并扩展至温等静压方案，形成覆盖更广材料体系的产品组合。2）国内玩家：川西机器、钢研昊普与包头科发长期深耕热等静压领域，具备高温高压设备研制能力，正加快向固态电池场景的技术转化与设备落地。 2.3国内外设备厂商与电池厂加速推进等静压设备研发 ⚫跨界玩家：电池厂+锂电设备厂商携下游产线经验反向定义设备，推动固体电池等静压设备产业化落地。1）锂电设备玩家：先导智能率先探索差异化路径，开创性推出卧式等静压设备，以期在装载效率、自动化集成等方面取得突破；利元亨则推出自动化立式等静压方案，通过自动上下料、在线检测等功能提升生产节拍与一致性。2）主流电池厂商：如宁德时代、比亚迪、LGES、三星SDI等