中基自动化研究院王磊:固态电池将重塑整个装备行业价值链
发布时间:2025-11-17 14:10:00
关键词:锂电池

  固态电池的概念,是基于复杂多样的场景需求应用运而生,其强大的性能被视为电池领域的“六边形战士”,具备高安全性、高循环寿命、高能量密度、宽温适应性、快充放电速度,以及更灵活的封装形式等优势,能够有效满足新能源汽车、低空经济以及机器人等诸多新兴领域的需求。

  在日前举行的第十届动力电池应用国际峰会(CBIS2025)上,深圳市中基自动化股份有限公司研究院院长王磊,作题为《面向固态锂电池的电芯组装技术》的演讲,探讨了装备视角下的固态电池制造技术发展趋势。

中基自动化王磊发表主题演讲:面向固态锂电池的电芯组装技术

图为深圳市中基自动化股份有限公司研究院院长王磊作主题演讲

  “六边形战士”是理想化状态下的固态电池,然而当前固态电池的实际发展现状与理想存在差距。在王磊看来,目前主流的三种固态电解质,氧化物、硫化物和聚合物各有优劣,把它们合起来才能满足六边形战士的各种性能,而当前的固态电池技术都是“偏科生”。但未来,行业必然会朝着实现“六边形战士”的方向发展。

  “固态电池的最终发展,需要产业界从材料端、到工艺端、到装备端的协同发展,才有可能达到理想的状态。”王磊指出,对于固态电池的性能指标,材料、工艺、装备,是三位一体、紧密结合的。材料是基础,决定电池的性能;工艺是灵魂,决定电池制造的实现路径;装备是保证,决定电池的最终落地产出。

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装备实现价值链重塑

  全固态电池对整个装备行业,将带来价值链的重塑,设备价值分布将呈现显著变化,其中?前段工艺制造环节?的变革,最为突出。王磊指出,前段的制造环节中纯新增的工艺,占据全固态电池整体制造流程的20%以上,这涉及纤维化设备、胶框印刷、等静压机等全新设备。

  同时,由于现有液态电池制造工艺和设备很难满足固态电池的需求,需要进行改造升级,前段工序升级比例大约30%,其他工序部分有40%-50%需要做适当的改造,包括干混机、辊压机、叠片机、化成机等。另外,一部分的液态工艺也将被取消,包括卷绕、注液,当然原位固化聚合物的固态电池,也可能延续这种设备。

  “在前段设备当中,干法电极的无溶剂革命,是固态电池比较火热的工艺变化,其成本优势,节省了大量溶剂回收的能耗,而且能够让材料的压实密度、能量密度,得到非常大的提升。”王磊强调,该工艺目前呈现百花齐放的状态,比如干法电极制膜工艺,就存在粉末压片、气相沉积、粉末喷涂、粘结剂纤维化等一系列工艺。

  在中段设备当中,叠片机更加适合固态电池制造。“固态电解质的脆性、硬度很难用卷绕方式实现,对叠片的工艺是非常大的利好,但同时对叠片的速度和精度,都提出了更高要求。”王磊指出,因为固态电解质无流动性,极片与电解质必须逐层精准对齐,并施加持续压力,任何偏移,都会导致界面空隙、阻抗飙升。

  “全固态电池制造工艺,需要解决的最核心难点,是如何优化固-固接触界面。”在王磊看来,等静压机是目前实现各向同性压实界面的最优解。静压机,分为温等静压机和热等静压机两种,两者存在效率和质量的PK与制衡。采用热等静压机可实现更好的压实度,但效率非常低;采用冷等静压机效率很高,能够满足量产需求,但是压实质量不足。

  到了后段工序,由于固态电解质需4.5V以上高电压才能形成稳定、低阻抗的界面层,对化成设备提出了前所未有的挑战。这就需要用高压化成来激活固态电解质的潜能。“核心问题,也是解决固固界面接触的问题;等静压的方式,是解决机械层面的问题;而高压化成,则是通过高压激活整个电子传导通道。”王磊进一步解释。

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技术领先的解决方案

  中基自动化主要聚焦于提供电池制造的中段组装和封装设备,无论是软包、方形还是圆柱,都有相关的解决方案。“从2021年开始,公司已经开始陆续接到固态、半固态企业的设备需求,同时公司也逐步在做跟全固态电池直接相关的项目开发。”王磊透露。

  行业周知,目前中国市场的动力电池,是以方形电池为主。王磊认为,随着固态电池的发展,“软包电池将迎来回归的春天”。他指出,固态电池要求封装要具备柔韧性,而且软包能够实现能量密度最大化,本身重量轻,空间利用率比较高,更容易做成异形电池,适应边界更广。

  据介绍,中基自动化的软包电芯装配线端技术,单线产能可以做到18PPM以上,兼容多种尺寸形式。目前,该公司已开发出了超声波极耳焊接、超声波焊接实时监控、铝塑膜精密冲坑、固态电池用夹具拘束转运、固态电池封装折极耳等众多先进技术。

  “超声波焊接,是电池制造中比较关键的工序,即使是未来全固态电池,也离不开极耳超声波焊接。”王磊表示,该公司开发的超声波极耳焊接技术,包含了电池尺寸监控闭环的控制功能,满足在极耳超声焊接过程的尺寸超差问题,电芯的精度可以做到±0.2毫米以下,单机效率达到20PPM。

  在封装技术方面,中基自动化开发出了铝塑膜精密冲坑技术,集成了铝塑膜放卷张力控制系统,放卷纠偏精度达到±0.1毫米,纠偏范围达到±10毫米,冲坑精度达到±0.1毫米,单机效率达到20PPM高速冲坑要求,铝塑膜的切刀寿命可达100万次以上。

  除了软包电池装配产线,中基自动化从2016年开始做方形电池装配线,目前产能可达24PPM以上。王磊特别提到,该公司开发的温压精准控制技术,用于电池冷压和热压,解决了电极材料容易粘压板的问题,电芯热压良率达99.9%以上;该公司的高效精密激光焊接系列技术,密封钉焊接可做到无飞溅,焊接速度达20-70mm/s。

  值得注意的是,在本届峰会上,由中国化学与物理电源行业协会主编、动力电池应用分会权威编撰的《2025年中国固态电池行业发展白皮书》正式发布。作为行业技术标准与趋势研判的重要文献,该白皮书系统梳理了固态电池技术路线、产业化进程及市场前景。中基自动化作为联合发布单位,受邀参与白皮书联合发布仪式,彰显其在固态电池装备领域的领先地位。

稿件来源: 电池中国网
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