固態(tài)電池的概念，是基于復(fù)雜多樣的場(chǎng)景需求應(yīng)用運(yùn)而生，其強(qiáng)大的性能被視為電池領(lǐng)域的“六邊形戰(zhàn)士”，具備高安全性、高循環(huán)壽命、高能量密度、寬溫適應(yīng)性、快充放電速度，以及更靈活的封裝形式等優(yōu)勢(shì)，能夠有效滿(mǎn)足新能源汽車(chē)、低空經(jīng)濟(jì)以及機(jī)器人等諸多新興領(lǐng)域的需求。

　　在日前舉行的第十屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)(CBIS2025)上，深圳市中基自動(dòng)化股份有限公司研究院院長(zhǎng)王磊，作題為《面向固態(tài)鋰電池的電芯組裝技術(shù)》的演講，探討了裝備視角下的固態(tài)電池制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

圖為深圳市中基自動(dòng)化股份有限公司研究院院長(zhǎng)王磊作主題演講

　　“六邊形戰(zhàn)士”是理想化狀態(tài)下的固態(tài)電池，然而當(dāng)前固態(tài)電池的實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀與理想存在差距。在王磊看來(lái)，目前主流的三種固態(tài)電解質(zhì)，氧化物、硫化物和聚合物各有優(yōu)劣，把它們合起來(lái)才能滿(mǎn)足六邊形戰(zhàn)士的各種性能，而當(dāng)前的固態(tài)電池技術(shù)都是“偏科生”。但未來(lái)，行業(yè)必然會(huì)朝著實(shí)現(xiàn)“六邊形戰(zhàn)士”的方向發(fā)展。

　　“固態(tài)電池的最終發(fā)展，需要產(chǎn)業(yè)界從材料端、到工藝端、到裝備端的協(xié)同發(fā)展，才有可能達(dá)到理想的狀態(tài)。”王磊指出，對(duì)于固態(tài)電池的性能指標(biāo)，材料、工藝、裝備，是三位一體、緊密結(jié)合的。材料是基礎(chǔ)，決定電池的性能;工藝是靈魂，決定電池制造的實(shí)現(xiàn)路徑;裝備是保證，決定電池的最終落地產(chǎn)出。

01

裝備實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈重塑

　　全固態(tài)電池對(duì)整個(gè)裝備行業(yè)，將帶來(lái)價(jià)值鏈的重塑，設(shè)備價(jià)值分布將呈現(xiàn)顯著變化，其中？前段工藝制造環(huán)節(jié)？的變革，最為突出。王磊指出，前段的制造環(huán)節(jié)中純新增的工藝，占據(jù)全固態(tài)電池整體制造流程的20%以上，這涉及纖維化設(shè)備、膠框印刷、等靜壓機(jī)等全新設(shè)備。

　　同時(shí)，由于現(xiàn)有液態(tài)電池制造工藝和設(shè)備很難滿(mǎn)足固態(tài)電池的需求，需要進(jìn)行改造升級(jí)，前段工序升級(jí)比例大約30%，其他工序部分有40%-50%需要做適當(dāng)?shù)母脑欤ǜ苫鞕C(jī)、輥壓機(jī)、疊片機(jī)、化成機(jī)等。另外，一部分的液態(tài)工藝也將被取消，包括卷繞、注液，當(dāng)然原位固化聚合物的固態(tài)電池，也可能延續(xù)這種設(shè)備。

　　“在前段設(shè)備當(dāng)中，干法電極的無(wú)溶劑革命，是固態(tài)電池比較火熱的工藝變化，其成本優(yōu)勢(shì)，節(jié)省了大量溶劑回收的能耗，而且能夠讓材料的壓實(shí)密度、能量密度，得到非常大的提升。”王磊強(qiáng)調(diào)，該工藝目前呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)，比如干法電極制膜工藝，就存在粉末壓片、氣相沉積、粉末噴涂、粘結(jié)劑纖維化等一系列工藝。

　　在中段設(shè)備當(dāng)中，疊片機(jī)更加適合固態(tài)電池制造。“固態(tài)電解質(zhì)的脆性、硬度很難用卷繞方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)疊片的工藝是非常大的利好，但同時(shí)對(duì)疊片的速度和精度，都提出了更高要求。”王磊指出，因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)無(wú)流動(dòng)性，極片與電解質(zhì)必須逐層精準(zhǔn)對(duì)齊，并施加持續(xù)壓力，任何偏移，都會(huì)導(dǎo)致界面空隙、阻抗飆升。

　　“全固態(tài)電池制造工藝，需要解決的最核心難點(diǎn)，是如何優(yōu)化固-固接觸界面。”在王磊看來(lái)，等靜壓機(jī)是目前實(shí)現(xiàn)各向同性壓實(shí)界面的最優(yōu)解。靜壓機(jī)，分為溫等靜壓機(jī)和熱等靜壓機(jī)兩種，兩者存在效率和質(zhì)量的PK與制衡。采用熱等靜壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)更好的壓實(shí)度，但效率非常低;采用冷等靜壓機(jī)效率很高，能夠滿(mǎn)足量產(chǎn)需求，但是壓實(shí)質(zhì)量不足。

　　到了后段工序，由于固態(tài)電解質(zhì)需4.5V以上高電壓才能形成穩(wěn)定、低阻抗的界面層，對(duì)化成設(shè)備提出了前所未有的挑戰(zhàn)。這就需要用高壓化成來(lái)激活固態(tài)電解質(zhì)的潛能。“核心問(wèn)題，也是解決固固界面接觸的問(wèn)題;等靜壓的方式，是解決機(jī)械層面的問(wèn)題;而高壓化成，則是通過(guò)高壓激活整個(gè)電子傳導(dǎo)通道。”王磊進(jìn)一步解釋。

02

技術(shù)領(lǐng)先的解決方案

　　中基自動(dòng)化主要聚焦于提供電池制造的中段組裝和封裝設(shè)備，無(wú)論是軟包、方形還是圓柱，都有相關(guān)的解決方案。“從2021年開(kāi)始，公司已經(jīng)開(kāi)始陸續(xù)接到固態(tài)、半固態(tài)企業(yè)的設(shè)備需求，同時(shí)公司也逐步在做跟全固態(tài)電池直接相關(guān)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。”王磊透露。

　　行業(yè)周知，目前中國(guó)市場(chǎng)的動(dòng)力電池，是以方形電池為主。王磊認(rèn)為，隨著固態(tài)電池的發(fā)展，“軟包電池將迎來(lái)回歸的春天”。他指出，固態(tài)電池要求封裝要具備柔韌性，而且軟包能夠?qū)崿F(xiàn)能量密度最大化，本身重量輕，空間利用率比較高，更容易做成異形電池，適應(yīng)邊界更廣。

　　據(jù)介紹，中基自動(dòng)化的軟包電芯裝配線(xiàn)端技術(shù)，單線(xiàn)產(chǎn)能可以做到18PPM以上，兼容多種尺寸形式。目前，該公司已開(kāi)發(fā)出了超聲波極耳焊接、超聲波焊接實(shí)時(shí)監(jiān)控、鋁塑膜精密沖坑、固態(tài)電池用夾具拘束轉(zhuǎn)運(yùn)、固態(tài)電池封裝折極耳等眾多先進(jìn)技術(shù)。

　　“超聲波焊接，是電池制造中比較關(guān)鍵的工序，即使是未來(lái)全固態(tài)電池，也離不開(kāi)極耳超聲波焊接。”王磊表示，該公司開(kāi)發(fā)的超聲波極耳焊接技術(shù)，包含了電池尺寸監(jiān)控閉環(huán)的控制功能，滿(mǎn)足在極耳超聲焊接過(guò)程的尺寸超差問(wèn)題，電芯的精度可以做到±0.2毫米以下，單機(jī)效率達(dá)到20PPM。

　　在封裝技術(shù)方面，中基自動(dòng)化開(kāi)發(fā)出了鋁塑膜精密沖坑技術(shù)，集成了鋁塑膜放卷張力控制系統(tǒng)，放卷糾偏精度達(dá)到±0.1毫米，糾偏范圍達(dá)到±10毫米，沖坑精度達(dá)到±0.1毫米，單機(jī)效率達(dá)到20PPM高速?zèng)_坑要求，鋁塑膜的切刀壽命可達(dá)100萬(wàn)次以上。

　　除了軟包電池裝配產(chǎn)線(xiàn)，中基自動(dòng)化從2016年開(kāi)始做方形電池裝配線(xiàn)，目前產(chǎn)能可達(dá)24PPM以上。王磊特別提到，該公司開(kāi)發(fā)的溫壓精準(zhǔn)控制技術(shù)，用于電池冷壓和熱壓，解決了電極材料容易粘壓板的問(wèn)題，電芯熱壓良率達(dá)99.9%以上;該公司的高效精密激光焊接系列技術(shù)，密封釘焊接可做到無(wú)飛濺，焊接速度達(dá)20-70mm/s。

　　值得注意的是，在本屆峰會(huì)上，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主編、動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)權(quán)威編撰的《2025年中國(guó)固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》正式發(fā)布。作為行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與趨勢(shì)研判的重要文獻(xiàn)，該白皮書(shū)系統(tǒng)梳理了固態(tài)電池技術(shù)路線(xiàn)、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程及市場(chǎng)前景。中基自動(dòng)化作為聯(lián)合發(fā)布單位，受邀參與白皮書(shū)聯(lián)合發(fā)布儀式，彰顯其在固態(tài)電池裝備領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。