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1. 固态电池界面问题探讨:液态本质升级,聚焦核心痛点
2. 核心大厂固固界面方案探讨:海外应用高端设备,国内擅长技术创新
3. 等静压工艺:结构致密化关键设备,价值量高、亟待国产替代
4. 界面改性:固态界面调控核心工艺,看好高端沉积设备应用
5. 干法工艺:无溶剂化生产,应用前景广阔,核心聚焦设备及粘接剂
6. 表面结构化:固态刚性增量工艺,设备材料多元迭代
7. 产业链核心公司梳理
7.1 先导智能:固态设备整线龙头,全面布局增量设备
7.2 纳科诺尔:干法辊压设备领军企业,产能扩张及新订单领先
7.3 宏工科技:干法纤维化领军企业,主导固态产业化进程
7.4 曼恩斯特:涂布设备全球龙头,布局固态增量设备
7.5 德龙激光:激光刻蚀领军企业,把握核心材料自供
7.6 远航精密:国内精密镍基导体龙头,破局固态集流体新技术
7.7 天奈科技:碳纳米管全球龙头,受益固态价值倍增
7.8 微导纳米:国内ALD提供商,具备切入固态潜力
8. 风险提示
摘要
■ 投资逻辑
行业观点
全固态电池制造的核心痛点,本质聚焦于固-固界面的接触难题——这一矛盾与液态电池形成本征性分野:液态体系中,电解液的流动性可自发浸润电极孔隙,液-固界面依托宏观连续接触实现离子高效传导,其界面问题聚焦化学副反应;固态电池的固-固界面因固体刚性、粗糙度及非连续性,离子需经缺陷态或界面相“跃迁”传导,界面电阻较液态体系高数量级以上;化学势差易诱发钝化膜,体积形变与电解质刚性失配加剧接触劣化,故其调控需突破物理、化学,及力学多维度约束,是决定性能与商业化的核心命题。
核心大厂固-固界面解决方案探讨:海外应用高端设备,国内擅长技术创新。从发展趋势看,海外企业布局更早,头部已进入中试-小批量生产阶段,界面处理中广泛应用ALD、等静压等高端处理技术,如QuantumScape、Solid power、丰田及三星SDI等均采用ALD进行界面改性等,工艺成熟度高但成本制约明显。国内企业目前处于小试-中试阶段,优先以干法、界面改性,及结构化材料等性价比优势技术方案推动固态电池中试线量产,整体高端设备尚处于应用早期。
固-固界面作为固态电池产业化的本征关键瓶颈,其突破进度直接决定技术路线成熟度与商业化拐点;赛道具备双重投资价值,其一为固态电池产业化技术瓶颈突破的核心战略方向,其二捕捉产业链重构机遇下卡位材料设备环节高增潜力。我们从应用前景确定性、壁垒及高附加值角度梳理具备投资价值细分赛道,推荐排序:干法设备、等静压设备、结构化材料,及激光设备,同时关注ALD等:
干法工艺:无溶剂化生产,应用前景广阔,国产进程加速。干法为固态电池发展的重要趋势,无溶剂化的特点显著改善其界面问题、降低成本等,同时适配厚电极生产。综合成本及材料适配性考虑,适配硫化物的粘接剂纤维化法、聚合物的熔融压制法,以及氧化物的干法涂覆法或具备较好发展前景。全球格局看,粘接剂纤维化海外成熟度高且格局集中,主要系美国特斯拉&Maxwell专利垄断纤维化技术,国内以设备创新呈现快速追赶态势。核心聚焦纤维化设备及粘接剂环节。
等静压:结构致密化关键设备,价值量高,亟待国产化替代。等静压设备核心作用在于通过均匀压力调控材料致密性、界面结合及结构稳定性,系统性解决固固界面接触不良、孔隙率高、枝晶生长,及体积膨胀等问题。从应用趋势看,硫化物体系耐高温性能较弱,目前以冷等静压为主,逐步过渡至温等静压,而热等静压成本较高当前主要作为高端方案补充。梳理当前格局,海外由Quintus Technologies、Hana Technology、Kobe Steel等主导,聚焦高端市场,技术领先但成本较高;国内企业在冷等静压有所突破,温等静压及热等静压仍需国产化替代,其中钢体及密封系统为高附加值环节。
界面改性:固态界面调控核心工艺,看好高端沉积设备应用。界面改性通过调控微观结构增加接触面积,阻断化学交互构建隔离层,缓冲力学应力设计柔性过渡相等,已成为固态电池研发与产业化中不可或缺的主流技术,尤其高性能固态电池原型较多依赖界面改性实现性能突破。从应用趋势看,硫化物与氧化物界面改性需求高,非原位工艺,涂层法、掺杂法,及沉积法或具备较好前景。关注ALD国产化应用趋势。
结构化表面:固态刚性增量工艺,设备材料多元开花。结构化表面技术通过物理几何设计解决接触面积、应力缓冲、离子传输问题,系固态电池特有的刚性增量需求,较广泛应用于固态材料创新。从结构化表面工艺看,机械塑形法、刻蚀法,及沉积构建法或具备较好发展前景,激光设备及磁控溅射设备等开始应用,材料端多孔集流体、3D集流体,及骨架支撑膜等为结构化创新产品。
投资建议
界面解决方案兼具固态电池产业化瓶颈突破的战略意义及供应链重构环节的高增价值潜力,我们从头部应用确定性及弹性角度推荐:干法设备及粘接剂、激光设备,及结构化材料提供商,关注等静压设备及ALD设备在固态领域应用等(具体标的组合参见正文)。
正文
一、固态电池界面问题探讨:液态本质升级,聚焦核心痛点
全固态电池制造的核心痛点,本质聚焦于固-固界面的接触难题——这一矛盾与液态电池形成本征性分野:液态体系中,电解液的流动性可自发浸润电极孔隙,液-固界面依托宏观连续接触实现离子高效传导,其界面问题聚焦化学副反应;固态电池的固-固界面因固体刚性、粗糙度及非连续性,离子需经缺陷态或界面相“跃迁”传导,界面电阻较液态体系高数量级以上;化学势差易诱发钝化膜,体积形变与电解质刚性失配加剧接触劣化,故其调控需突破物理、化学,及力学多维度约束,是决定性能与商业化的核心命题。
固态电池的性能瓶颈几乎都与 “界面” 相关,主要包括:
电子传导障碍:正极活性材料(如三元、LFP)本身电子导电性差,固态电解质(如硫化物、氧化物)几乎不导电子,导致正极内部电子 “传不动”;
离子传输受阻:电极与电解质界面存在物理缝隙(尤其氧化物电解质,质地坚硬),或化学兼容性差,锂离子 “跨界面难”,界面阻抗极高;
副反应严重:正极(如高镍)可能氧化电解质(如硫化物易被高电压正极氧化),锂金属负极可能与电解质反应生成不稳定 SEI 膜,甚至引发枝晶生长;
力学匹配差:充放电过程中电极体积膨胀/收缩,导致界面 “脱层”,进一步加剧阻抗。
常见衡量全固态电池中界面问题指标包括:
界面阻抗:定义为固固界面处离子/电子传输的阻力,反映接触紧密度、钝化层的影响。工信部标准为正负极初始阻抗和需小于50Ω·cm²。
室温离子电导率:定义为固态电解质室温下离子传导能力,反映材料本身离子传输性能。液态电池为10-3S/cm,固态电解质一般需达到10-4S/cm以上。
枝晶临界电流密度:定义为界面处可抑制锂枝晶生成与穿透的最大电流密度,反应界面抗枝晶能力及动态稳定性。
界面副产物厚度:定义为固固界面因化学反应生成的绝缘性副产物厚度,反应界面化学兼容性及副反应剧烈程度。
相对致密度:定义为固态电解质实际密度与理论密度的比值,反应材料内部空隙率及致密程度。通常固态电池相对致密度需达到90%~95%。
剥离强度:定义为固固界面抵抗垂直分离的力学强度,反映界面结合牢固程度。
体积膨胀率:定义为电极材料充放电循环过程中体积变化的百分比,反映材料结构稳定性及对界面的机械盈利影响。
界面问题贯穿固态电池全生命周期,影响其化学性能、循环寿命,以及安全性;然而中后期循环与储存环节中可参与解决方案较少,主要集中在前期材料设计选型以及制备组装环节。全固态电池固固界面解决方案一般包括:等静压、界面改性,结构化表面处理,以及无溶剂化生产等:
等静压:基于帕斯卡原理,以液体或气体作为传压介质,对固态电池固固界面施加各向均匀高压(100~600MPa),强化界面结构致密度以及接触力等。
界面改性:通过原子层沉积、分子层沉积构建电极或电解质纳米梯度界面,或利用激光微结构化处理,以抑制锂枝晶穿透、界面副反应等。
结构化表面:基于微纳加工技术,通过在电极或电解质表面构建凹凸纹理或多孔阵列,解决界面接触面积不足、应力集中及离子传导受阻等。
干法/无溶剂化:通过干态成型工艺,消除溶剂挥发残留的界面孔隙以增强机械咬合度,同时抑制溶剂与电极或电解质化学副产物生成等。
我们从应用前景确定性、壁垒及高附加值角度梳理具备投资价值细分赛道,推荐排序:干法设备、等静压设备、结构化材料、激光设备,及ALD等。从国产化程度看,干法设备、结构化材料已实现较高国产化程度,且已在头部电池厂实现规模化测试或推进产业化中;激光设备国产化高,但核心部件如超快激光器、高精度振镜等组件仍依赖进口,目前激光设备同样在下游头部客户规模化测试或中试线导入;等静压设备、ALD设备由海外主导,国产化率较低,目前在国内仍处于技术验证或小批量采购阶段,有待设备国产推动产业导入。从价值量看,我们根据固态电池设备投资额2~3亿元/GWh、材料BOM成本0.7~0.8元/Wh进行假设,同时假设干法、等静压、激光,及ALD在设备投资额中占比分别20%~25%、10%~15%、10%,及10%~15%,此外假设结构化材料在材料BOM成本中占比5%~10%,测算干法、等静压、激光、ALD,及结构化材料价值量预计分别5000~6000、2000~4000、2000~3000、3000~4000,及3000~8000万元/GWh。按照壁垒排序,ALD设备、激光设备、等静压设备壁垒较高,且集中度较高;结构化材料、干法设备壁垒中高,高技术壁垒环节集中度高。
二、核心大厂固固界面方案探讨:海外应用高端设备,国内擅长技术创新
结合全球固态电池最新量产进展与技术突破,已形成以日韩企业为技术源头、中国企业快速追赶、欧美企业差异化创新的竞争格局。QuantumScape与Solid Power因车企深度绑定和实测进展暂居第一梯队,日韩企业丰田、三星等凭借量产计划紧随其后,中国企业加速追赶,如宁德时代开启样品试制。
核心大厂固-固界面解决方案探讨:海外应用高端设备,国内擅长技术创新。从发展趋势看,海外企业布局更早,头部已进入中试-小批量生产阶段,界面处理中广泛应用ALD、等静压等高端处理技术,如QuantumScape、Solid power、丰田及三星SDI等均采用ALD进行界面改性等,工艺成熟度高但成本制约明显。国内企业目前处于小试-中试阶段,优先以干法、界面改性,及结构化材料等性价比优势技术方案推动固态电池中试线量产,整体高端设备尚处于应用早期。
三、等静压工艺:结构致密化关键设备,价值量高、亟待国产替代
固态电池用等静压设备是解决其核心技术瓶颈的关键方案,其核心作用在于通过均匀压力调控材料致密性、界面结合及结构稳定性,系统性解决固-固界面接触不良、孔隙率高、枝晶生长、体积膨胀等问题。
固-固界面接触优化:固态电池的电极与电解质为刚性接触,微观孔隙和接触不良导致界面阻抗高达数百Ω・cm²。等静压技术通过超高压(>100MPa)迫使材料颗粒重排,消除界面间隙,使接触面积提升40%,降低界面电阻50%~70%。
材料致密度与均匀性提升:传统压制工艺(如辊压)存在压力不均的“边缘效应”,导致材料内部孔隙率较高,离子传导路径受阻。等静压技术基于帕斯卡原理实现三维均匀施压,可将电解质致密度提升至95%以上(传统辊压85%),孔隙率降至5%以下,离子电导率提升30%以上。
机械强度与结构稳定性增强:固态电池循环中体积膨胀会引发界面剥离和枝晶穿透。等静压处理可使材料内部应力分布均匀,抑制微裂纹萌生。例如,热等静压(HIP)可将材料孔隙率降至0.2%以下,接近理论密度,抗弯强度提升至1000MPa以上,断裂韧性达14.5MPa・m¹/²,显著提高抗枝晶穿透能力。
等静压设备可根据温度、压力介质和工艺目标不同,分为CIP、WIP,以及HIP:
CIP,冷等静压:常温下的界面重构。核心通过在室温下液体介质传递超高压,迫使材料颗粒重排,消除界面孔隙。由于其避免高温下氧化分离,适用于对温度敏感材料如硫化物电解质、锂金属等。
WIP,温等静压:中温环境的界面活化。通过在中温(50~450℃)下结合适度压力,促进原子扩散和界面反应,形成稳定界面层。如应用于硫化物与高镍正极的界面优化,抑制绝缘性副产物生成。
HIP,热冷静压:高温高压下的缺陷消除。核心在高温(900~2200℃)及高压(100~200MPa)下,通过固态扩散消除材料内部孔隙,实现近理论密度。例如将锂金属与电解质层面的连通孔洞消除,锂枝晶穿透时间延长倍数以上。
针对不同的电解质材料,硫化物需求高压致密性+惰性环境,优选CIP&辅助WIP,配合惰性气氛在CIP预压后WIP优化界面;氧化物通常为高温烧结+脆性成型,优选HIP&辅助CIP,CIP预压后HIP烧结;聚合物依赖低温成型+界面优化,优选WIP&辅助CIP,通过WIP软化成型或CIP常温压制。
从工艺协同性看,CIP通常作为预处理步骤,为后续烧结提供致密生坯;HIP则常作为最终工序,直接实现材料的高性能化;WIP可作为中间工序,例如在CIP生坯基础上进一步优化界面,或在HIP前进行界面活化以缩短高温处理时间。结合现实情况看,由于当前HIP成本较高(千万至上亿元级),且硫化物体系整体耐高温性能较弱,目前行业以CIP为主,逐步过渡至WIP,未来HIP国产化率提升及成本下降后有望加大应用。
等静压设备价值量高、壁垒高,亟待国产替代。当前等静压设备核心瓶颈为生产效率低、成本高(WIP达千万元级,HIP上亿元级),及温度压力组合控制难度大。探究其资质壁垒,等静压设备中特种合金钢体等关键材料常用于军工领域,设备制造商需具备军品生产许可等;此外,涉及钢筒、密封系统等高压容器的生产需国家特种设备监管部门的许可证等。梳理当前格局,海外由Quintus Technologies、Hana Technology、Kobe Steel等主导,聚焦500MPa以上高端市场,技术领先但成本较高、产业化进展慢;国内企业凭借整线能力和成本优势抢占中端市场,在CIP及WIP领域逐步突破,HIP仍依赖海外进口。
等静压设备产业链成本构成:钢体及密封系统为核心环节。拆分其上游产业链构成及壁垒,等静压设备核心环节为超高压钢体、密封系统,且为壁垒最高环节,其余部件为高压泵阀、传感器、加热元件,及液压系统等。国内超高压钢体材料核心供应商为中国钢研、大冶特钢,及久立特材等,涉及镍基高温合金、4340钢等;密封系统核心环节为FFKM密封件、动态密封技术等,核心供应商为东岳集团、中密控股等。
等静压环节产业链布局公司&弹性测算:设备端,先导智能、利元亨、纳科诺尔、璞泰来,及中航机载为国内温等静压、冷等静压潜在供应商;设备材料端,考虑温等静压,中密控股、唯万密封、东岳集团为密封环节潜在材料供应商,钢研高纳、久立特材为潜在镍基合金材料供应商。GGII预测2035年固态电池需求总量为300GWh(含半固态),考虑到固态电池设备及材料壁垒较高,测算假设设备及材料供应商份额为30%、利润率为15%,测算产业链公司收入弹性为1%~142%,及利润弹性为1%~139%。
四、界面改性:固态界面调控核心工艺,看好高端沉积设备应用
界面改性的核心价值正在于其针对性:它直接作用于界面本身,通过调控微观结构增加接触面积,阻断化学交互构建隔离层,缓冲力学应力设计柔性过渡相等。目前,界面改性已成为固态电池研发与产业化中不可或缺的主流技术,尤其高性能固态电池原型较多依赖界面改性实现性能突破。
主流用在固态电池领域的界面改性方法包括:涂层、沉积、掺杂、可控反应、合金化。
涂层:通过涂覆-固化形成连续界面层,原料多为浆料、溶胶或前驱体溶液,分有机、无机涂层。常见手段包括刮涂、溶胶-凝胶法、喷涂等。
掺杂:通过引入介质元素进入界面晶格或间隙,改变界面的化学组成与结构,过程不形成独立新相,而是融入原有相。手段包括高温扩散、离子注入、溶液掺杂等。
可控反应:通过调控化学反应如氧化、还原、化合等,在界面原位生成化合物或固溶体新相。按照反应是否在循环中主动调控界面问题可分为“循环中调控”如原位生成、自限反应、可逆氧化还原等,以及“非循环调控”如预反应、刻蚀等。
沉积:通过原子或分子的堆积形成界面层,原料为气态、液态原子或离子,依赖能量驱动如热、电、等离子体等,实现定向生长。
合金化:通过金属间扩散或熔融反应,在界面形成合金相,利用合金的柔韧性或离子传导性稳定界面。
可控反应:半固态&聚合物核心增量技术,全固态应用较受限。可控反应以光聚合、热聚合原位反应为主,核心应用于半固态及聚合物体系,主要系可适配凝胶交联等动态结构改性,优化界面接触、降低阻抗,且具备经济性等。然而可控反应在全固态硫化物及氧化物体系中应用较受限,主要系原位聚合需保持流动性难以兼容等静压等高压压制工艺、氧化物高脆性导致原位反应易发生结构破裂等,有待技术改进。
从不同电解质角度考虑,硫化物具有高离子电导率和柔韧性,但易水解产生有毒硫化氢气体,导致界面稳定性差、锂枝晶生长及空间电荷层问题,其主要界面优化目标系增强化学稳定性和抑制界面副反应;优先考虑涂层、沉积、掺杂工艺,针对化学稳定性及抑制界面枝晶。氧化物具有良好热稳定性和化学惰性,但刚性界面导致高阻抗、脆性问题和低电导率,核心改善界面接触和离子传输效率;适配掺杂、沉积、涂层工艺,增强柔韧接触、优化电导率。聚合物具有良好加工性及界面相容性,但室温电导率低、氧化电位低,导致界面阻抗和循环衰减问题,核心优化其电导率和稳定性;掺杂、可控反应,及涂层可提升其性能。总结看,硫化物与氧化物界面改性需求较高,同时强调非原位工艺,通过涂层、沉积,及掺杂等以应对高不稳定性;聚合物依赖原位改性提升性能,界面非核心问题;合金化主要用于负极,而非界面直接处理。
从国内外应用趋势看:固态电池界面改性技术整体处于技术验证与工程化衔接阶段,尚未达到大规模产业化成熟水平,但半固态相关技术已接近实用化。分国内外看,国内侧重规模化应用,涂层与掺杂为全固态主流工艺,半固态侧重可控反应;日韩以硫化物体系为主,沉积与掺杂为技术核心,合金化仍处于实验室阶段;欧美聚合物体系聚焦掺杂与可控反应,全固态路线探索沉积与合金化。
综上,我们按照固态电池界面改性技术发展前景排序:涂层>掺杂>沉积>可控反应>合金化,涂层法、掺杂法,及沉积法或具备较好应用前景。涂层工艺成熟且成本可控,是当前产业化的主要选择,能平衡界面性能与量产需求。掺杂作为辅助方式,通过缺陷调控优化局部性能,多用于提升电导率,与其他方法配合使用。沉积具有原子级一致性与稳定性,适用于高端场景的苛刻界面,可有效解决阻抗与兼容性问题。可控反应以原位反应为主,为半固态核心增量工艺,且适配聚合物体系,全固态应用有限。合金化存在体积膨胀与高阻抗问题,应用范围较窄,仅在特定体系中作为补充方向。
高端沉积工艺ALD:固固界面问题核心解决方案,高端场景或率先开启渗透,亟待国产化规模降本。全固态电解质与电极界面的化学特性对纳米尺度结构高度敏感,接触模式要求原子级平整度,ALD等高端沉积工艺具备纳米级精度及均匀性,在全固态领域具备不可替代性;同时对比涂布工艺容易造成溶剂残留、掺杂主要提升性能非界面优化,合金化、可控反应等一致性较低等,高端沉积工艺或加速其商业化。根据工艺划分,当前主流沉积工艺为ALD、PVD及CVD,ALD主导界面改性与成膜,可实现纳米级薄膜沉积及三维保形覆盖以控制界面化学稳定性,适配硫化物及氧化物体系;PVD及CVD可实现微米级沉积,沉积速率高且适合大面积成膜,在保护层构建及极片等制备中发挥作用,如构建锂金属负极保护层等。产业化角度看,QuantumScape、Solid power、丰田,及三星SDI等国外全固态电池已在中试线或示范线中应用ALD解决界面问题,国内材料、电池厂亦有布局。此外,考虑到光伏、半导体行业ALD等高端沉积设备已应用成熟,且与固态电池固固界面问题类似依赖纳米级结构调控,高端沉积设备或具备较好发展前景。从全球供给格局看,AMAT、TEL、Lam等美日欧主导高端ALD,国产加速替代中低端市场;光伏领域已基本完成国产化,半导体中低端突破、高端未突破。固态领域ALD壁垒难度或介于光伏、半导体之间,亟待国产化突破降本。
界面改性辅助材料:界面改性工艺中导电材料、多孔框架材料,及氟稳定材料等多见于辅助配套,均属于界面改性刚需,帮助解决离子传输、接触损失,及副反应等问题。导电材料如碳纳米管等及多孔MOF框架等通过增强离子传输与应力缓冲,在硫化物与聚合物体系中不可或缺;氟稳定材料和非极性粘接剂则分别解决硫化物的湿敏性及电极粘接等,为规模化的关键支撑。按照应用前景看,导电材料>氟稳定材料>非极性粘接剂>多孔框架材料>自修复材料;前三者已通过半固态电池规模化验证,成本可控,解决界面导电、化学稳定及机械应力等核心痛点;后两者技术潜力大,但量产工艺待突破,短期性价比有限。
界面改性环节产业链布局公司&弹性测算:设备端北方华创、拓荆科技、微导纳米有望推动高端沉积设备在固态领域国产化;材料端天奈科技、道氏技术(维权)、黑猫股份、东岳集团,及宝丽迪等布局界面改性辅助材料。GGII预测2035年固态电池需求总量为300GWh(含半固态),考虑到固态电池设备及材料壁垒较高,测算假设设备及材料供应商份额为30%、利润率为15%,产业链公司收入弹性6%~378%,及利润弹性5%~3038%。
五、干法工艺:无溶剂化生产,应用前景广阔,核心聚焦设备及粘接剂
传统湿法工艺需使用NMP等有机溶剂溶解粘结剂、分散材料,后续通过干燥去除溶剂。这一过程会导致:溶剂挥发后产生孔隙与界面缺陷,如电极内部或电极-电解质界面的空隙,降低固固接触面积;溶剂残留可能引发界面副反应,如与固态电解质反应、破坏电极表面结构;干燥过程的体积收缩可能导致界面分层或应力集中,进一步恶化接触。
干法电极制造工艺,指直接将粘结剂、活性电极组分与导电剂进行干混,然后将干混料以压延的方式制成电极膜片层再与集流体进行复合。干法工艺可帮助改善固固界面中高界面阻抗及界面不稳定性两大核心痛点:
高界面阻抗:湿法工艺中,溶剂挥发后易在电极或电解质界面留下孔隙,导致有效接触面积降低,而干法工艺可实现无溶剂致密化。
界面不稳定性:消除溶剂引发的副反应,减少电极与固态电解质的化学及电化学互作用,如过渡金属离子迁移、电解质分解等,提升循环寿命与安全性。
干法工艺为厚电极核心解决方案。厚电极在固态电池中可容纳更多的活性物质,适配固态电池的离子传输需求。湿法工艺不能制备厚电极的根本原因是溶剂蒸发导致的结构缺陷和低兼容性,在硫化物固态电池中尤其受限,而干法通过无溶剂工艺、高压压实和高均匀性突破厚度限制,更适配固态电池厚电极需求。
根据固态电池领域干法工艺的不同技术路径可分为:粘接剂纤维化、静电喷涂、辊压复合、热压成型、干法涂覆、气相沉积、熔融压制,以及等静压工艺等。针对固态电池不同电解质材料,干法的核心特点均在于通过无溶剂或少溶剂工艺,减少了界面副反应风险、溶剂残留和能量损耗,解决固固界面高阻抗、接触不良和循环失效等共性,然而本剧不同电解质类别所需干法技术路径不同:
硫化物:粘接剂纤维化、等静压、辊压复合最适配。主要系硫化物特点为高柔韧性+高压力适配,但对水、氧敏感,且分解温度在200~300度,依赖“高压+干燥”工艺实现致密化及界面协同。
氧化物:气相沉积、干法涂覆、热压成型最适配。主要系氧化物具备高脆性+界面阻抗高特点,同时对水、氧、高温均不敏感,依赖“低应力成膜+界面改性”工艺。
聚合物:熔融压制、热压成型、干法涂覆最适配。主要系聚合物特点为热塑性+低压力适配,依赖其流动性传导成型,适配“熔融流动+温和成型”工艺。
从商业化角度看,粘接剂纤维化已由中试过渡至量产阶段,如特斯拉已应用在大圆柱电池量产线,国内固态中试线应用等,而干法涂覆、热压成型、静电喷涂及等静压工艺仍处于中试阶段,此外,气相沉积及熔融压制等仍处于研发阶段或未有明确的固态应用。
最后,结合成本角度看,等静压及气相沉积因专用性强、效率低等成本最高;依赖特殊加工工艺的粘接剂纤维化、静电喷涂次之;而依托成熟设备改造、低能耗的干法涂覆、辊压、熔融压制成本最低。
综上,干法为固态电池发展的重要趋势,无溶剂化的特点显著改善其界面问题、降低成本等。综合成本及材料适配性考虑,适配硫化物的粘接剂纤维化法、聚合物的熔融压制法,以及氧化物的干法涂覆法或具备较好发展前景。
核心分析国内硫化物技术路径主流方案粘接剂纤维化法,该方法通过高剪切力将粘接剂纤维化,形成三维网状结构包裹活性物质,实现无溶剂成膜。全球格局看,目前粘接剂纤维化国外成熟度高但格局集中,主要系美国特斯拉&Maxwell专利垄断纤维化技术,韩国三星及日本东丽把握粘接剂工艺等,国内以设备创新呈现快速追赶态势、高端改性材料仍需进口。分析其壁垒,核心在于纤维化设备及粘接剂:
设备:粘接剂纤维化为核心环节,亟待工程化量产突破。粘接剂纤维化过程需同时满足纤维化的精准控制及连续生产要求:1. 剪切-温控:粘接剂需在临界剪切力+窄温度区间下原纤化,设备需同步精准调控剪切与温度;2. 干态物料分散:活性物质、导电剂、粘接剂密度及颗粒差异大,干混易分层,导致局部粘接不足或过量,需定制化分散技术;3. 连续化生产:混料、纤维化、成型等工序需连续化集成,任一环节波动都会导致新能偏差,目前规模化量产的协同控制技术仍未完全突破。
粘接剂:主流方案为PTFE,仍需改性或新型粘接剂。粘结剂体系较传统湿法工艺发生显著变革,核心在于取消溶剂后需解决粉体粘接与纤维化问题。PTFE替代PVDF及SBR成为干法主流粘接剂。但目前PTFE与负极兼容性差,容易与锂金属反应导致首效降低、循环衰减,且PTFE属于全氟化合物,欧美或限制使用。替代材料或改性方案推出。
固态干法粘接剂格局:高端改性材料仍需进口,亟待国产替代。现有粘结剂体系的核心矛盾在于:传统粘结剂无法同时满足与硫化物电解质的化学兼容性、对硅体积膨胀的缓冲适应性、足够的机械支撑强度以及离子传导能力这四大关键需求。目前干法粘接剂以改性PTFE为主,一般表面碳包覆或化学结构优化;国内通过东岳集团、清研电子等加速追赶,但高端品仍依赖杜邦、大金等进口,工程化量产为核心瓶颈。
干法环节产业链布局公司&弹性测算:设备端以纳科诺尔、宏工科技、先导智能为代表,推动干法产业化;材料端东岳集团、海辰药业有望加速突破量产瓶颈。GGII预测2035年固态电池需求总量为300GWh(含半固态),考虑到固态电池设备及材料壁垒较高,测算假设设备及材料供应商份额为30%、利润率为15%,产业链公司收入弹性为17%~469%,及利润弹性为43%~1633%。
六、表面结构化:固态刚性增量工艺,设备材料多元迭代
液态电池因电解液的流动性,结构化表面仅为特定场景的补充手段。固态电池优选结构化表面技术,通过物理几何设计解决接触面积、应力缓冲、离子传输问题,因此系固态电池特有的刚性增量需求,体现在:
技术必要性:没有结构化表面,固态电池的界面阻抗、循环稳定性等无法突破实用化门槛,如未结构化的全固态电池循环寿命通常较低;
技术壁垒增量:液态电池的界面问题可通过电解液配方优化等低成本方案解决,而固态电池的结构化涉及材料、机械设计,及微纳加工等,工艺壁垒显著提升;
成本增量:液态电池集流体以平面为主,而固态电池的结构化集流体成本初期呈倍数增长,且需新增光刻、激光加工等设备。
结构化表面与其他界面处理方法的核心差异在于:它通过物理几何形态重构从空间维度解决界面的固有矛盾,而其他方法多从材料属性优化或外部条件调控入手,适用于解决接触不良、应力剥离、离子传输路径不畅等问题。
结构化表面的核心是通过设计和构建特定的微观或宏观几何结构,如微米沟槽、多孔阵列、波纹纹理等,来实现分散应力、缩短迁移路径等功能,重点在于结构形态的设计。目前应用在固态电池解决固固界面问题一般包括如下工艺:
机械塑形法:通过压力、剪切力等机械力直接改变表面形态。在固态应用如通过辊轧、研磨等对电极或电解质表面进行粗糙化,提高界面物理接触面积。
刻蚀法:通过激光刻蚀、等离子体刻蚀等去除表面材料以形成结构。
沉积构建法:通过磁控溅射、蒸发镀膜等在表面沉积新材料,直接构建微纳结构。
模版法:通过纳米压印、热压印、电子束光刻模版等复制或转移模版结构。
重熔法:通过局部高温使材料熔融后快速凝固重构表面,如激光重熔、电子束重熔等。
自组织法:通过相分离、结晶调控等驱动材料自发形成有序结构。在固态应用如利用材料自身热力学驱动在界面形成有序结构,如硫化物电解质与电极颗粒界面通过退火自组织形成梯度扩散层,以抑制副反应。
针对不同电解质材料,结构化表面工艺选择有所倾向性:氧化物刚性强且部分适配半固态成本先行偏好机械塑形、沉积构建及模版法;硫化物高性能且环节敏感,适配沉积构建、刻蚀或重熔及模版法;聚合物柔韧性较好易塑形适配自组织、沉积建构及机械塑形。
从国内外应用趋势看,国内聚焦规模化成熟技术,以低成本适配产业化需求,侧重刻蚀、软模版、沉积构建及机械塑形等,应用于氧化物与硫化物体系。海外深耕高端精密技术,以性能突破主导技术迭代,侧重刻蚀、沉积构建及自组织技术等。
综上,我们按照固态电池结构化表面技术发展前景排序:机械塑形>刻蚀>沉积构建>模版>自组织>重熔,机械塑形法、刻蚀法,及沉积构建法或具备较好发展前景。固态电池结构化表面技术的核心竞争将聚焦于机械塑形和刻蚀:机械塑形是普适性基础工艺,凭借低成本和高兼容性成为优选项;刻蚀是高能量密度体系的关键突破点,解决阻抗和枝晶难题,商业化进度领先;沉积构建作为补充方案,在特定高活性体系中发挥价值。其他技术如模版法、自组织、重熔等因性价比低或效果差,难以进入量产阶段。
从工艺设备角度看,核心关注激光刻蚀或重熔设备,及磁控溅射沉积设备等。
激光刻蚀&重熔设备:固态增量技术,高端超快激光器为核心器件。固态电池因界面问题和材料特殊性,需激光实现结构化表面处理,催生极片制痕、激光预热等增量环节。从工艺上看,激光技术通过刻蚀、重熔、切割和干燥等结构化表面处理工艺,如德龙激光极片制衡绝缘设备已用在头部公司中试线上,解决叠片塌陷短路问题。按照产业化成熟度看,激光刻蚀与清洗成熟度最高,已在中试线应用;激光预热与制片依赖干法电极技术推广,核心适配硫化物等;激光重熔成熟度较低,主要用于氧化物体系测试阶段。此外,从核心器件角度看,飞秒激光等高端超快激光器仍需进口IPG、通快等,具备高端激光器技术能力设备公司具备核心优势。
磁控溅射设备:锂金属负极、复合集流体领域领先,内资龙头主导产业化。磁控溅射是一种物理气相沉积PVD技术,在固态电池中主要用于直接构建结构化表面,如电极或电解质本体。核心优势包括纳米级高精度薄膜控制、包薄膜致密性和借力强,适用于优化电极导电性、抑制锂枝晶等。按照应用看,锂金属负极、复合集流体构建最成熟,在全固态领域核心开发卷对卷连续生产工艺、解决沉积均匀性等。从全球格局看,国际精度领先但国产化加速,东威科技等国内龙头主导产业化。
从产品角度,核心关注下游已具备结构化处理的新型材料,如3D、多孔集流体,骨架支撑膜等。
结构化集流体:市面上主流结构化集流体解决方案为镀金属、3D多孔、碳基、铁基,及复合集流体等,针对硫化物耐腐蚀性要求、氧化物抗热膨胀,及聚合物增加界面接触等,铁基、镀镍,以及3D多孔集流体或具备较好商业前景。从产业化进展看,镀镍和3D多孔集流体已进入验证阶段,实用性强但需优化;铁基仍处于早期,研发焦点在降本及薄化。
骨架支撑膜:核心解决固态电解质脆性特征、优化界面接触和离子传输,可根据孔径大小、骨架材料分类。针对聚合物,侧重孔径小、孔隙率高的PET基膜,支撑聚合物体系原位聚合、改善柔性接触等;氧化物依赖PI或PET大孔径基膜,耐高温同时抵抗脆性;硫化物倾向于大孔径材料,主流方案未确定。目前,骨架支撑膜在半固态聚合物及氧化物体系中应用相对成熟,硫化物仍需解决孔径等问题。
结构化表面环节产业链布局公司&弹性测算:设备端以德龙激光、联赢激光、大族激光、东威科技、振华科技,及三孚新科为代表,推动激光设备、磁控溅射,及结构化集流体设备等在固态领域应用;材料端德福科技、嘉元科技、诺德股份(维权)、英联股份、中一科技、远航精密、星源材质、长阳科技,及贝特瑞等有望加速结构化表面新材料在固态导入。GGII预测2035年固态电池需求总量为300GWh(含半固态),考虑到固态电池设备及材料壁垒较高,测算假设设备及材料供应商份额为30%、利润率为15%,产业链公司收入弹性为10%~396%,及利润弹性为13%~2652%。
七、产业链核心公司梳理
固-固界面作为固态电池产业化的本征关键瓶颈,其突破进度直接决定技术路线成熟度与商业化拐点;赛道具备双重投资价值,其一把握2025~2027年产业化窗口期的关键验证节点,其二捕捉关键材料或设备环节增长弹性。
我们从应用前景确定性、壁垒及高附加值角度梳理具备投资价值细分赛道,推荐排序:等静压设备、干法纤维化设备及粘接剂、结构化材料、激光刻蚀设备,及ALD沉积设备等。我们从头部产业链确定性及弹性角度关注以下公司:
(一) 优选具备固态增量技术卡位、已通过中试验证,及绑定头部电池厂的子环节龙头标的:同时布局干法、等静压,具备整线交付能力的固态设备龙头先导智能、新秀利元亨等,清研电子系干法纤维化领军企业纳科诺尔、宏工科技等,激光环节头部企业联赢激光,及涂布环节龙头曼恩斯特等。此外,关注ALD设备在固态领域应用。
(二) 从成长弹性角度,关注已进入头部固态供应链企业德龙激光、镍基集流体主导公司远航精密,及粘接剂环节海辰药业等。
7.1 先导智能:固态设备整线龙头,全面布局增量设备
作为全球锂电设备龙头,是全球少数具备全固态电池整线交付能力的企业。公司干法电极设备正极速度60m/min、负极80m/min,支持40–300μm厚度,工艺窗口宽于同行;600MPa等静压设备填补行业空白,解决硫化物电解质层致密化均匀性问题。在全固态电池领域,公司打通全固态电池量产的全线工艺环节,整线产品可柔性适配多种电解质材料体系如聚合物、氧化物,及硫化物等,实现从全固态电极制备、全固态电解质膜制备及转印复合设备,到裸电芯组装及高压化成分容等全固态电池制造关键设备的覆盖,并在核心环节取得多项技术突破。公司已与多家国内外行业领军企业达成设备合作,不仅向欧美日韩等国家和地区及国内的头部电池客户、知名车企和新兴电池客户交付了各工段的固态电池核心设备,更成功输出量产级固态电池整线方案,相关产品得到客户的高度认可,并已陆续获得重复订单且后续有望持续放量。
先导智能成本压力缓解且现金流回款改善,新签订单触底反弹并提升海外占比。公司2025年Q1营业收入同比微降6.4%,主因锂电/光伏设备需求低迷,订单验收节奏放缓。扣非净利润2023Q4及2024年多季度出现亏损,2025Q1回升至3.6亿元,扣非净利润率2025Q1回升至12%。公司毛利率从2023Q1的41.5%降至2024Q4的30.2%,2025Q1小幅回升至34.5%,成本压力边际缓解。现金流前期受存货及应收款占用拖累持续净流出,2025Q1净流入8.6亿元,回款节奏边际改善。
7.2 纳科诺尔:干法辊压设备领军企业,产能扩张及新订单领先
公司为全球固态电池干法辊压设备领军企业,与四川新能源汽车创新中心联合建设实验室,重点攻关硫化物电解质成膜、锂金属负极界面优化等工艺难题;合资公司清研纳科(由纳科诺尔与清研电子联合成立)已完成干法电极材料中试验证,设备产能覆盖从实验室到量产线的全场景需求;公司新开发的转印辊压设备,适用于固态电池多元化技术路线,全/半兼容、干/湿兼容、氧/硫/复合多路线兼容,性能可满足GWh量产需求,未来各阶段固态电池应用。
纳科诺尔营收与盈利经历短期波动后快速回升,毛利率逐步修复且现金流持续向好,在手订单为经营提供有力支撑。2024年Q1至Q3营收稳定在2.7亿至2.9亿之间,2024年Q4降至2亿,2025年Q1回升至2.3亿。2024年Q1至Q3扣非净利润稳定在0.5亿元附近,扣非净利润率维持17%左右;2024年Q4扣非净利润降至0.08亿,净利率降至4%,2025年Q1恢复至0.3亿,净利率回升至13%。毛利率2024年Q1至Q3从23.8%升至30.5%,2024年Q4因交付低毛利测试设备降至13.7%,2025年Q1回升至24.2%。经营活动现金流净额各季度均为正值且持续增长,从2024年Q1的0.2亿增至2025年Q1的0.7亿,现金创造能力较强,销售回款情况良好。2023年7月底,公司在手订单金额合计 23.9亿元。
7.3 宏工科技:干法纤维化领军企业,主导固态产业化进程
公司持股占比49%与清研电子成立合资公司,共同开发混合均质一体机,解决PTFE纤维化问题,产品在部分客户已实现销售。固态干法设备难点为全自动化,公司提前3年预判布局,目前产品性能行业领先。公司主要聚焦于物料前道环节,难点为粉尘零泄漏+隔绝氧气,正负极湿法+硫化物干法,各项性能指标已经达成要求,技术储备在整体解决方案领先。头部企业已采购公司干法相关设备,目前处于中试线阶段。
宏工科技营收盈利短期下滑,现金流稳健,在手订单波动但年初新签向好。2024年Q4营收6.3亿元、扣非净利润0.9亿元,2025年Q1营收降至2.6亿元、扣非净利润0.2亿元,主因订单验收延迟。毛利率从33.1%降至25.8%,净利率从15%降至7%。两季度经营现金流均为正,2025年Q1为1.1亿元得益于回款增加、薪酬支出减少。2021年、2022年、2023年及2024年1~9月,宏工科技在手订单金额分别为22.6亿元、38.5亿元、28.6亿元及24.8亿元,在手订单波动较大且2023年末以来出现下滑。2025年以来,公司新签订单情况良好,2025年1~2月,新签订单金额约为人民币6.9亿元。
7.4 曼恩斯特:涂布设备全球龙头,布局固态增量设备
公司为全球涂布设备龙头,深耕新能源及高端装备领域,业务覆盖锂电、泛半导体涂布设备,及储能、氢能设备等,定位为平台型技术企业。公司在固态电池领域主要以干法整线设备为主,自研全陶瓷双螺杆纤维化机、多辊双面压延机,及湿法电解质薄涂系统等,构建完整固态电池前段产线。此外,集成化方案将加料、混料、纤维化,及制膜等工序整合为连续生产体系,并已交付三星SDI等头部客户。
曼恩斯特成本压力缓解且净利润回正,新签订单走高并提升储能占比。公司2025年Q1营业收入同比增长139.3%,主要由储能业务放量主导,同时涂布应用业务的稳定、新业务订单转化及国际扩张共同推动。扣非净利润自2024Q3出现亏损,2025Q1回升至0.06亿元,扣非净利润率2025Q1回升至1.3%。公司毛利率从2024Q2的57.0%降至2024Q4的13.6%,2025Q1回升至26.5%,成本压力边际缓解。现金流前期受存货及应收款占用拖累持续净流出,至2025Q1净流出1.4亿元。2024年新签订单超20亿元,同比增长超200%,主要驱动为独立储能电站需求激增,储能订单占比从<10%跃升至>70%。2025年Q1新签订单同比增长超30%,储能占比提升至80%,泛半导体订单占比增至10%以上。
7.5 德龙激光:激光刻蚀领军企业,把握核心材料自供
公司激光领域积累深厚,原创能力强,长期聚焦半导体、电子、新能源领域和激光器的技术创新。全固态电池领域,公司在极片制痕绝缘、干法电极激光预热、超快激光极片制片等关键技术和产品做了重点研发布局,其中极片制痕绝缘设备已获得行业头部客户订单,干法电极激光预热和超快激光极片制片设备处于行业头部客户样机试用和工艺验证阶段。
德龙激光营收营利短期下滑,毛利率逐步修复且现金流持续转正,在手订单为经营提供有力支撑。公司过去五个季度以来净利逐渐下降,至2025年Q1为亏损1991.7万元;经营现金流则在2024年第四季度转正,至2025年第一季度2094.3万元;营业收入在上年第四季度最高,达到3.0亿,今年一季度回落至1.0亿;毛利率25年第一季度小幅回升至43.3%。净利的负增长与营收的下滑主要肇因于公司于24年来专注于固态设备研发,加大科研投入,2024全年研发费用约1.7亿元、并且扩张科研人员总数,以及宁德时代等主要客户对固态设备的回款周期延长,使年初主营收入表现相较于年末不显著等因素。若固态设备验证、产业化顺利,将具较大利润弹性。
7.6 远航精密:国内精密镍基导体龙头,破局固态集流体新技术
公司为国内精密镍基导体材料龙头,专注于镍带、镍箔及精密结构件的研发、生产和销售。固态电池领域,由于硫化物电解质材料中硫离子易与铜基集流体腐蚀反应,铁镍合金等镍基材料成为关键解决技术方案。公司核心推进极薄镍带材料的研发与客户配合工作,厚度要求突破10um以下,较原有产品线实现关键技术升级。
远航精密获利稳定,新签订单提升,需求强劲。公司2025年Q1营业收入同比增长25.6%,主因新能源、储能需求拉动销量增加。扣非净利润自2024Q1保持正向并持续向好,2025Q1增长至0.2亿元,扣非净利润率7.2%。公司毛利率从2024Q1大致在13%至18%间,2025Q1回落至15.3%,总体稳定。现金流2024全年整体改善,但2025Q1受存货及应收款占用拖累净流出0.8亿元,回款节奏边际恶化。2024年公司订单受制于下游需求调整和产能扩张节奏,2025Q1因下游新能源和消费电子需求复苏,下游需求强劲,新能源汽车渗透率提升和储能市场扩张推动订单稳健。
7.7 天奈科技:碳纳米管全球龙头,受益固态价值倍增
公司为全球领先的纳米级碳材料研发和生产商,专注于碳纳米管粉体、导电浆料及导电母粒的研发与销售。主要应用领域包括锂电池、导电塑料,及储能电池等。固态电池需解决界面阻抗高、离子导电性差等问题,而碳纳米管通过提升电子电导性和机械稳定性成为关键材料,用量较液态电池体系呈倍数增长。公司为全球少数实现单壁碳纳米管的企业,性能优于进口产品,适配固态电池对于高代际碳纳米管的需求。公司已与国内主要固态及半固态企业合作,且为日韩头部企业主要供应商。
天奈科技净利回升,新签订单同比增长并提升海外占比。公司2025年Q1营业收入同比微增9.1%,主因电池领域碳纳米管需求增加,带动整体销量。扣非净利润2024Q1至今整体稳定,2025Q1小幅跌落至0.5亿元,扣非净利润率2025Q1回升至15.4%。公司毛利率自3Q24起基本维持稳定在33%。2024整体现金流转正,2024Q4升至2.02亿元,2025Q1由于出货量增长推高原材料采购需求,使现金流净流出0.5亿元。2024全年订单整体上行,前三季度出货量同比增长超40%。2025Q1出货量达1.9万吨,同比增长28%,一代产品占比降至42%~43%,二代、三代及单壁产品订单显著增加。
7.8 微导纳米:国内ALD提供商,具备切入固态潜力
公司核心的原子层沉积技术(ALD)具备优异的三维共形性和膜厚精确控制能力,未来若切入固态电池电解质薄膜沉积环节,有望解决行业均匀成膜痛点。公司与先导智能虽双方资产独立,但实控人均为王燕清家族,若先导智能固态电池设备与微导ALD技术形成协同,或加速固态电池材料设备一体化解决方案落地。
微导纳米营收与盈利稳步增长,盈利能力阶段性改善,现金流短期承压但在手订单充足。公司营收从2023年Q1的0.76亿元增至2025年Q1的5.1亿元,主因验收设备增多。扣非净利润稳步提升至2025年Q1的0.81亿元,扣非净利润率在5%-16%区间波动,2025年Q1回升至16%,盈利能力阶段性改善。毛利率维持36%~47%区间,2025年Q1降至36.1%,经营活动现金流2023年Q2后多季度为负,主要系公司产品及验收周期长,快速增长业务投入与验收节奏存在差异。截至2024年12月31日,公司在手订单总额67.7亿元,其中光伏领域、半导体领域和新兴应用领域在手订单分别为51.9亿元、15.1亿元和 0.8亿元。
八、投资建议
新技术进展不及预期风险:若新技术的量产、应用进展不及预期,部分企业的业绩增长将受影响。
新能源汽车需求不及预期:若新能源汽车需求不及预期,电池产业链的排产或不及预期。
储能市场需求不及预期:若储能需求不及预期,电池产业链的排产或不及预期。
欧美政策制裁风险:欧美地区可能出台限制国内电池出口的措施,对电池及材料公司的利润构成影响。
原材料价格上涨风险:若碳酸锂等原材料价格未来上涨,则对部分产业链企业盈利产生影响。
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报告信息
证券研究报告:《固态电池新技术系列深度(三):固固界面—— 聚焦本征界面问题,材料设备体系革新》
对外发布时间:2025年9月13日
报告发布机构:国金证券股份有限公司
证券分析师:姚遥
SAC执业编号:S1130512080001
邮箱:yaoy@gjzq.com.cn
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