固态电池系列专题：什么是等静压设备？

发布时间：2025-12-05 行业投资评级 强于大市 |维持 固态电池系列专题：什么是等静压设备？ l投资要点 问题一：何为等静压设备？ 收盘点位1988.952 周最高2110.6652 周最低1420.7 等静压技术是基于 “帕斯卡定律”，与传统单向或双向机械压机不同，等静压设备的技术精髓在于“等静”二字，即样品在各个方向上承受的压力大小完全相等。这一原理使得等静压设备能够突破传统单向施压的局限，实现对材料的全方位均匀压实。等静压技术至今已经有 70 多年历史，在粉末冶金等领域应用广泛。根据成型与固结过程中的温度参数，等静压设备可分为冷等静压（CIP）、温等静压（WIP）和热等静压（HIP）三大类，各类设备在技术参数、适用场景和性能表现上存在差异。 问题二：固态电池的生产和等静压设备有什么关系？ 目前固态电池量产过程中面临固-固界面接触和传统压实工艺的局限性的两大核心难题。等静压设备通过三维均匀施压的独特优势，精准匹配固态电池的生产需求，可以更好地消除内部孔隙与界面间隙、抑制锂枝晶生长、保障量产一致性。等静压设备是固态电池量产产线中中道核心致密化工序的关键设备，也是固态电池生产的增量设备。等静压工艺是决定电芯致密度与界面接触质量的不可逆关键环节，其核心作用是对叠片及初步热压后的裸电芯进行最终致密化处理，通过三维均匀压力场消除固固界面间隙与内部孔隙，为后续封装和化成分容提供结构稳定、性能一致的电芯基体。 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 问题三：国内外有哪些主要的等静压设备厂商？ 海外厂商主要有瑞典的 Quintus Technologies，推出的 QIB 300和 QIB 600 系列温等静压机，专为全固态电池中试生产而设计，设备可 提 供 高 达 600MPa 的 压 力 和 145 ℃ 的 温 度 ； 还 有 韩 国 的 HanaTechnology，和日韩电池厂商合作密切。 近期研究报告 《商业化项目持续落地，行业迅速扩容》 - 2025.09.30 国内公司主要包括：利元亨（688499.SH）、纳科诺尔（920522.BJ）、先导智能（300450.SZ）、川西机器（上市公司中航机载 600372.SH的全资子公司）、四川力能（上市公司荣旗科技 301360.SZ持有其 19.81%的股份）。 l风险提示： 新技术研发进展不及预期；客户开拓情况不及预期；行业技术路径变革风险；国内外政策变化风险。 目录 1“三问三答”简析固态电池等静压设备.........................................................41.1问题一：何为等静压设备？...............................................................41.2问题二：固态电池的生产和等静压设备有什么关系？.........................................71.3问题三：国内外有哪些主要的等静压设备厂商？............................................102风险提示..................................................................................11 图表目录 图表 1： 帕斯卡定律示意图 ................................................................ 4图表 2： 等静压设备示意图 ................................................................ 4图表 3： 热等静压法的一般工艺周期 ........................................................ 5图表 4： 等静压机产品图 .................................................................. 5图表 5： 等静压的三种分类 ................................................................ 6图表 6： 热等静压装备系统示意图 .......................................................... 7图表 7： 等静压设备的施压优势 ............................................................ 8图表 8： 固固接触和固液接触的对比 ........................................................ 8图表 9： 比较单轴辊压和等静压在集流体、正极、固态电解质三层结构样品的示意图...............9图表 10： 全固态电池制程工艺流程图 ...................................................... 10 1“三问三答”简析固态电池等静压设备 1.1问题一：何为等静压设备？ 等静压技术是基于“帕斯卡定律”，实现对材料的全方位均匀压实。等静压，全称为等静压成型，其核心物理原理是帕斯卡定律：在密闭流体中，施加于流体任一部分的压强，必然按照原来的大小向各个方向传递。与传统单向或双向机械压机不同，等静压设备的技术精髓在于“等静”二字，即样品在各个方向上承受的压力大小完全相等。这一原理使得等静压设备能够突破传统单向施压的局限，实现对材料的全方位均匀压实，其技术本质是通过流体介质构建三维压力场，完成粉末物料的致密化成型。 资料来源： Science Facts，中邮证券研究所 资料来源：Kintek，中邮证券研究所 等静压的基本工作流程包括： 1.装填：将待压制的粉末材料（如固态电解质粉末、正负极活性材料混合物）装入具有弹性的模具（如橡胶、聚氨酯）中并密封。 2.置入：将封装好的模具浸入充满流体压力介质（液体或气体）的高压容器中。 3.加压：通过外部泵系统对压力介质进行加压。压力介质将压强均匀地传递到弹性模具的每一个表面。 4.保压：在设定的目标压力下保持一定时间，使粉末颗粒在三维均匀压力的作用下发生塑性变形、滑动、重排，从而致密化。 5.卸压与取出：缓慢释放压力，从容器中取出模具，并脱模得到成型坯体。 资料来源：前瞻经济学人，中邮证券研究所 等静压技术已经有 70 多年历史，在粉末冶金等领域应用广泛。这一过程使得粉末体在微观上受力均匀，避免了因摩擦力导致的密度梯度，从而能够制备出形状复杂、密度均匀、晶粒细小、各向同性的高性能坯体。等静压技术已有 70 多年的历史，初期主要应用于粉末冶金的粉体成型；近 20 年来，等静压技术已广泛应用于陶瓷铸造、原子能、工具制造、塑料、超高压食品灭菌和石墨、陶瓷、永磁体、高压电磁瓷瓶、生物药物制备、食品保鲜、高性能材料、军工等领域。等静压成型需要用到的设备为等静压机，或者称等静压设备。 资料来源：Quintus，中邮证券研究所 根据成型与固结过程中的温度参数，等静压设备可分为冷等静压（CIP）、温等静压（WIP）和热等静压（HIP）三大类，各类设备在技术参数、适用场景和性能表现上存在差异。 （一）冷等静压设备（CIP） 冷等静压设备是发展最早、技术最成熟的类型，其核心优势在于常温操作避免了高温对材料的损伤，且设备结构相对简单，投资成本较低。根据模具使用方式，可进一步分为湿袋法和干袋法两种工艺：湿袋法中模具直接与压力介质接触，可灵活调整产品形状和尺寸，适用于小批量、多规格生产，但装卸模具耗时较长，生产效率较低；干袋法中模具固定在设备内部，物料装入独立成型袋后再放入加压腔，无需频繁装卸模具，操作周期短，适合规模化批量生产，但产品规格受限于固定模具尺寸。 （二）温等静压设备（WIP） 温等静压设备是固态电池产业化的最优适配方案，其工作温度区间与固态电池材料的热稳定性高度匹配，既能通过适度升温降低材料内部摩擦阻力，提升致密化效果，又能避免高温导致的材料反应或性能衰减。例如在硫化物固态电池加工中，80-120℃的工作温度可有效改善电解质与电极的界面结合，同时避免硫化物电解质的氧化或分解。该类设备的关键技术难点在于温度与压力的协同控制，需确保在加压过程中温度场均匀分布，避免局部过热或压力梯度。 （三）热等静压设备（HIP） 热等静压设备整合了高温烧结与等静压成型功能，通过高温高压的协同作用，不仅能实现物料的极致致密化，还能消除内部缺陷、促进晶粒生长。其压力介质采用惰性气体可避免高温下的氧化反应，包套材料则选用金属或玻璃以适应极端 工况。但由于设备造价高昂、能耗大且加工周期长（单次加工需数小时），目前仅用于高端科研或特殊领域。 资料来源：赵军等《大型热等静压装备及技术的发展与应用》，中邮证券研究所 1.2问题二：固态电池的生产和等静压设备有什么关系？ 等静压设备相较于传统轧制、单向压制成型，在制备先进材料方面具有诸多优势：（1）密度均匀性极佳：三维均匀压力克服了模压中因模壁摩擦导致的密度不均问题，坯体从内到外、从中心到边缘密度一致，这对于电池材料的电化学性能均匀性至关重要。（2）复杂形状成型能力：弹性模具能适应复杂形状，可制备管状、杯状、多层复合结构等，为固态电池的特殊构型（如双极堆叠）提供了可能。（3）高致密度与优异性能：能够实现更高的生坯密度（可达理论密度的 70%-80%以上），减少后续烧结收缩，降低缺陷，最终产品机械强度高、各向同性好。（4）界面强化能力：特别是热等静压，能在原子层面促进不同材料层间的扩散与结合，大幅降低界面阻抗，这是解决固态电池“固-固”界面接触难题的最有效手段之一。（5）材料适用性广：几乎适用于所有粉末材料，尤其是对脆性、硬质材料（如氧化物固态电解质 LLZO、LATP 等）的成型效果远超机械压制。 资料来源：公众号 WS 微思高压流体，中邮证券研究所 目前固态电池量产过程中面临固-固界面接触和传统压实工艺的局限性的两大核心难题。固态电池凭借固态电解质替代传统电解液和隔膜，实现了安全性与能量密度的双重突破，实验室样品能量密度已达 500Wh/kg，远超传统锂电池的300Wh/kg 水平，但目前固态电池量产过程中面临两大核心难题：（1）固-固界面接触问题：固态电池的正极、电解质、负极均为固体，叠合后易出现三类界面缺陷：一是循环过程中的接触劣化，导致固体层逐渐分离；二是孔隙残留，叠压后内部存在微小空隙；三是颗粒接触不足，电解质与电极颗粒贴合不紧密。这些缺陷会直接导致内阻升高、充放电效率下降，且易引发锂枝晶生长，带来安全隐患。（2）传统压实工艺的局限性：传统辊压工艺通过垂直方向施压，存在明显的边缘效应和层间滑移问题，致密度难以突破 85%；热压工艺虽能辅助升温压实，但单向施压导致密度不均，且高温易引发材料反应（如硫化物电解质与正极的反应），破坏电池结构。 资料来源：Mysteel，中邮证券研究所 等静压设备通过三维均匀施压的独特优势，精准匹配固态电池的生产需求，其核心解决路径体现在三个方面： 1.消除内部孔隙与界面间隙：360 度均匀压力场可有效挤压固态电池内部的残留孔隙，温等静压设备在 85℃、500MPa 工况下，能使电芯致密度提升至 90%-95%，显著减少离子传输过程中的“路径阻碍”。同时，均匀压力确保电解质与电极颗粒紧密贴合，扩大有效接触面积，硫化物固态电池的界面接触面积可提升 40%以上，界