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【长城电新|行业深度】固态报告系列二:干法工艺的破晓时分

   日期:2026-04-17 18:03:47     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
【长城电新|行业深度】固态报告系列二:干法工艺的破晓时分
【核心观点】

干法电极:一种新型极片制造工艺。根据观研天下公众号,锂电生产中前段环节的资本开支占全流程35%-40%。极片制作是锂电池生产的核心环节,现行通用的工艺是湿法电极工艺,而干法电极工艺正是极片制作领域的一种新型技术。根据粉体网公众号,干法电极工艺主流制备方法为粘结剂原纤化法。

干法工艺是固态电池极片核心工艺。干法工艺具备多方面显著优势:1)干法电极在提高电极综合性能方面优势显著,能通过提高压实密度提升电池的能量密度,高度适配固态电池对高能量密度电极材料的需求;2)干法电极在降本和节能方面潜力巨大,其生产线大幅简化并省去了极片烘干环节,据长三角物理研究中心公众号估算,设备投资和厂房占地减少超过20%,能耗减少超45%,制造效率提升3-5,相比湿法降本超过10%; 3)干法电极不会与硫化物电解质反应,天然适配全固态电池。

投资建议:关注布局干法的设备企业。随着固态电池产业化加速,干法工艺逐渐突破均一性瓶颈,锂电设备相关企业已开启干法布局。纳科诺尔联合清研电子成立清研纳科,推出多辊双面成膜复合一体化设备,并成功搭建国内首条锂电池干法电极全自动贯通线;宏工科技和清研电子合作成立清研宏工,联合研发了混合均质一体机、干法研磨机、适用干法电极的双螺杆挤出机等干法设备;先导智能在上一代干法涂布设备成功交付的基础上,发布全新一代量产正/负极一体化干法涂布设备,实现了关于“精度、效率、良率”的全面进化。

风险提示:1)下游需求不达预期;2)技术迭代的风险;3)政策变化的风险;4)原材料价格变动的风险。

1. 干法电极:优势显著的新型电极制造工艺

1.1 干法电极是一种新型电极制造工艺

极片制作是锂电池生产的前段环节。根据纳科诺尔招股书,锂电池生产主要分为前中后段三个环节,分别为前段极片制作环节、中段电芯装配环节、后段化成检测环节。其中传统锂电池生产前段极片制作环节主要包括匀浆、涂布、辊压、分切/模切、制片等工序。根据观研天下公众号,锂电生产中前段环节的资本开支占全流程的35%-40%。

干法电极工艺是一种新型的电池制备技术。根据粉体网公众号,干法电极工艺是一种新型的电极制备技术,不使用液态溶剂,直接将活性材料、导电剂和粘合剂的固态粉末混合在一起。其制作过程为:先将活性材料、导电剂、粘合剂混合,混合过程中粉末被拉成纤维状,再将纤维状的物质压成薄膜贴在箔体。

粘结剂原纤化法是主流的干法制造方法。根据粉体网公众号,粘结剂原纤化法主要分为粉料混合、纤维化、辊压三大环节。该方法对颗粒粉碎质量、纤维化时间、辊压阶段的力度、精度、均匀度提出了较高要求,使用该方法的企业主要分布于美国、中国和德国。另一种被韩国、日本等企业使用的技术路线是静电喷涂法,该方法主要使用高压气体,将粉体、导电剂、粘合剂喷洒到箔集体上,让喷洒物质在静电作用下吸附到箔体,随后热压,使粘结剂融化后粘连其他粉末形成自支撑膜。

1.2 干法工艺助力电池性能提升和成本降低

干法电极借助干涂覆工艺带来的致密均匀的微观结构实现了高能量密度。根据Junyoung Mun等人的研究,从微观角度看,湿法电极干燥过程中,溶剂的突然或者不均匀蒸发会推动颗粒分离,在电池内部形成空孔隙,且电极表层受拉应力最大,随干燥过程推进和颗粒分布变化,极易产生裂纹。干电极工艺能实现电极组分的物理均匀混合,形成致密均匀的微观结构,从而提高压实密度。同时,因其微观结构均匀且不需干燥流程,干法电极不存在开裂问题,也提高了电极所能达到的厚度,使得高压实高厚度的超高能量密度电极片成为可能,适配新一代固态电池对能量密度的需求。

根据长三角物理研究中心公众号,以常见材料为例,三元正极压实密度从3.4g/cm3 提升到3.6g/cm3, 层氧正极压实密度从3g/cm3 提升到3.09g/cm3, 石墨负极压实密度从1.6g/cm3 提升到1.75g/cm3,硬碳负极压实密度从1g/cm3 提升到1.03g/cm3,干法压实密度提升均在3%以上,部分材料达9%。压实密度的提升有利于增强电池容量和续航能力。

干法电极优异的电化学性能,是突破全固态电池发展瓶颈的关键。根据Junyoung Mun等人的研究,全固态电池无液态电解质,其电化学微观结构与液态电解质传统体系存在本质差异,因此电极材料的电化学性能是全固态电池的关键瓶颈。湿法电极中粘结剂会大量包覆在正极活性材料表面,导电剂易发生团聚,导致固态电解质对正极活性材料的包覆,从而阻碍锂离子的扩散与传导。而在干法工艺中,粘结剂对正极活性材料的包覆程度较低,干混中的剪切力会使固态电解质发生形变,提高对活性材料的包覆,优化锂离子扩散通道,提高电化学性质。

干法正极的倍率性能和循环性能均显著优于湿法正极。在1.0C电流密度下,干压涂覆电极的放电比容量保持在 170mAh/g,400次循环后容量保持率达67%;而浆料涂覆电极的放电比容量仅为159mAh/g,容量保持率仅35%。

干法电极在降本方面具有巨大潜力。根据长三角物理研究中心公众号,目前市场上主流的传统湿法工艺制造需要将活性物质、导电剂和粘结剂溶解在N-甲基吡咯烷酮或水等溶剂中,混合成浆料后涂在集流体上。该工艺中NMP溶剂有毒,造成的污染难以生物降解,必须回收处理,成本约1.2-1.6万元/吨,且烘干能耗和设备成本较高。而干法工艺由于省去了涂布、干燥和溶剂回收系统,生产线大幅简化,设备投资和厂房占地减少超过20%,其次,省去了极片烘干环节,能耗减少超45%,制造效率提升3-5倍。据长三角物理研究中心估算,干法相比湿法降本超过10%,对动力和储能电池行业极具吸引力。

干法电极环保友好性较高。根据能源学人公众号援引CIRP Annals2025年5月研究,针对一组配置为42.5千瓦时的NMC622-石墨电池组进行的对比分析中,干法电池组单位质量一次能源消耗为2.19GJ/kg,比传统工艺的2.30GJ/kg减少了4.8%,且在13个环境影响类别中有12项优于传统工艺。干燥环节(Drying)在NMP湿法电极能耗中的占比超40%。干法通过去除这一步骤大幅度削减了能耗,带来了更强的环境友好性和可持续性。

干法电极不会与硫化物电解质反应,天然适配全固态电池。根据中粉固态电池公众号,全固态电池凭借高能量密度和高安全性的显著优势,被认为是下一代锂电池的终级方案,但适配全固态电池的硫化物电解质、金属锂等对溶剂极度敏感,绝大多数有机溶剂(尤其是湿法常用的NMP)都会与硫化物电解质发生化学反应,破坏电解质结构,使电池失效。采用干法电极可以实现完全干燥且无需烘干,规避全固态电池硫化物电解质对溶剂敏感和热稳定性差的劣势。

2. 干法电极产业化加速

2.1 干法工艺难点逐步攻克

干法电极正逐渐攻克均一性瓶颈。根据GGII公众号,干法电极工艺的主要难点是在预纤维化、纤维化、制膜(压延)、热压复合等环节中工艺的一致性和均一性不足的问题。但个别优质企业已经将正极制膜过程中的厚度波动降低到±0.3%水平,误差已经低于湿法电极所作极片厚度波动值,标志着干法电极工艺已经达到可用水平。根据GGII公众号2025年9月预测,未来干法电极工艺有望随着全固态锂电池的量产而成熟,并经过全固态锂电池的不断优化和改善材料提升,干法电极有望解决一致性问题。

干法电极设备研发与交付提速,工艺和材料加速迭代。根据电动中国公众号,设备研发与交付方面,清研纳科、先导智能、赛科动力、红运机械等公司陆续获得或交付了一批干法电极相关的设备产线订单;工艺及材料方面,国内外头部企业正加速推进PTFE粘结剂和导电剂性能、成膜韧性等方面技术的迭代升级。干法技术发展正逐步进入快车道。

干法电极正逐步从设备突破阶段迈向量产验证。根据电动中国公众号,干法电极的产业化进程,正从“单点技术验证”迈向“规模化产线落地”,产线建设成为从试验线向百GWh级产线的逐步跨越的标志。国内外头部企业正加快部署中试或正式产线,相关融资亦加快落地。根据电动中国公众号2025年8月预测,干法电极带来的“无溶剂”革命或将在未来3-5年迎来爆发期,成为推动锂电池产业向更绿色、更高性能、更经济的方向演进的核心动力之一。

2.2 干法电极材料研究持续突破

干法电极基于PTFE黏结剂纤维化的研究不断演进。黏结剂的选取在干法电极的制备过程中起到核心作用,根据刘海香于2025年9月发布的《干法黏结剂 PTFE 纤维化过程及其应用》,在黏结剂纤维化法中,活性物质粉末与导电剂混合均匀后需要加入黏结剂,然后通过施加外部高剪切力使黏结剂将电极粉末制成纤维状结构。在黏结剂纤维化方法中,最佳的黏结剂为聚四氟乙烯(PTFE)。由于PTFE六方晶体相邻链间的内聚力低,沿链轴滑动更容易,因此对PTFE晶体施加剪切载荷时,能够形成高长径比的纳米纤维结构。

基于PTFE黏结剂纤维化法生产的干法电极性能优势显著,有望成为具备量产潜力的主流路线产品。根据高桂红等人对于高韧性高导电PTFE基干法自支撑膜技术的研究,使用原材料预纤维化形成均匀混合物后热辊压路线制备的干法自支撑膜,厚度达到120-200μm,负载量达到36-60mg/cm^2,面载量7.26-12.11mAh/cm^2,是目前商业化湿法电极面载量的2-4倍。膜片具有较强的力学性能和伸长率,电子电阻率低至13.58mΩ·cm,200μm的超厚电极0.05C下充放电首次效率为87.51%,放电比容量为209.60mAh/g。聚四氟乙烯纤维化技术支持的低成本规模化电极制备技术具备极强可行性。

3. 投资建议:关注布局干法的设备企业

3.1 纳科诺尔:专注高精度干法辊压成膜设备

纳科诺尔是业内领先的辊压机制造商。公司全名邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司,2023年在北交所上市。根据公司招股书,纳科诺尔是行业领先的辊压机制造商,主要从事各类新能源电池的极片辊压机和其他用途(如高分子材料、碳纤维、粉末冶金、贵金属压延等)辊压机的研发、生产与销售。公司自主开发了实验室系列、量产系列、超电专用系列和干法专用系列等,以适配不同场景对辊压技术的不同需求。

公司营收和归母净利润2021-2024年总体较快增长,2025年同比下降。2022-2024年,公司营收分别为7.56/9.46/10.54亿元,分别同比增长94%/25%/11%。2022-2024年公司归母净利润分别为1.13/1.24/1.62亿元,分别同比增长287%/9%/31%。2021-2024年公司盈利和业务规模总体快速增长,2025年业绩预告中,公司营收9.73亿元,同比下降7.69%;归母净利润0.65亿元,同比下降-59.72%。

公司财务费用率不断下降,研发费用率回升。2021至2025Q1-Q3,公司销售费用率和管理费用率相对稳定,分别保持在2%和5%左右。公司财务费用率不断下降,从2021年的0.39%下降到2025年前三季度的-0.19%, 2025年前三季度,公司研发费用率回升至2.09%,公司研发活动有所回升。

公司联合清研电子成立清研纳科,推出多辊双面成膜复合一体化设备。2023年7月,公司与清研电子合资成立了清研纳科,深入布局开发干法电极新工艺、新产品。根据清研纳科公众号,其推出的多辊双面成膜复合一体化设备,设备幅宽最高可达1200mm,有效成膜宽度1000mm,负极成膜速度可达到80m/min,正极成膜速度突破60m/min,性能达到行业领先水平,成功实现了干法负极的量产。

清研纳科成功搭建国内首条锂电池干法电极全自动贯通线。根据清研纳科公众号,2025年,清研纳科搭建了国内首条0.1GWh锂电池干法电极全自动贯通线,并为国内首条大容量全固态电池产线提供了核心装备支持。这些标志性项目证明,清研纳科已掌握干法电极规模化生产的关键装备技术,为行业大规模应用奠定了基础。

3.2 宏工科技:进军干法混料领域

宏工科技是优质的物料处理自动化解决方案供应商。公司主营业务涵盖锂电物料自动化处理产线和设备,精细化工物料自动化处理产线和设备、橡胶塑料物料自动化处理产线和设备三个领域。其中锂电物料自动化处理系公司传统优势业务,产线方案齐全,广泛应用于锂电池工艺的全流程。公司作为同时掌握三类制浆技术的企业,在行业中居于领先地位。

公司营收和归母净利润有所波动。2022-2023年,公司营收分别为21.78/31.98亿元,分别同比增长276%/47%;归母净利润分别为2.98/3.15亿元,分别同比增长494%/6%。2024年和2025年Q1-Q3,公司营收和归母净利润同比下降。2024年和2025Q1-Q3,公司营收分别为20.9/10.35亿元,归母净利润为2.08/0.29亿元,业绩表现有所波动。

公司销售费用率和管理费用率有所回升,研发费用率不断攀升。公司销售费用率和管理费用率2021-2023年总体下降,2024年至2025Q1-Q3有所回升。2025 Q1-Q3,公司销售费用率为4.36%,管理费用率为6.47%。2021年至2025Q1-Q3公司研发费用率均保持在5%以上,2025Q1-Q3达到8.12%,且不断增长,研发强度不断提升。

宏工科技和清研电子合作成立清研宏工,领军干法电极装备。干法电极工艺因无需液态溶剂,可直接带动成本和能耗降低,有望提高材料压实密度和极片面密度,且极片厚度波动小、无溶剂残留,与硫化物全固态电池形成完美适配。宏工科技针对该工艺,研发和联合研发了混合均质一体机、干法研磨机、适用干法电极的双螺杆挤出机、适用于固态电池的全自动吨袋拆包系统等,并针对性开发了干法电极产线废弃极片脱粉处理回收利用系统,可将干法电极涂覆段产生的较多不良极片以较低的成本进行脱粉回收处理,增长前景显著。

3.3 先导智能:新一代干法涂布设备引领者

先导智能是全球领先的智能装备领军企业,在锂电设备领域积累深厚。公司主营业务涵盖锂电池智能设备、光伏智能设备、3C智能装备、智能物流系统、汽车智能产线、氢能装备、激光精密加工设备等一系列智能装备领域。在锂电领域,公司是锂电池制造设备及整线设备的成熟提供者,主要产品包括新型合浆系统、涂布设备、辊压一体设备、模切设备、卷绕设备、叠片设备等组件,提供涵盖方壳、圆柱、软包、固态、钠离子等各类型锂电池智造整线解决方案。

公司2025年盈利开启修复。2021-2024年,公司营收分别为100.37/139.32/166.28、118.55亿元,同比分别变化+71%/+39%/+19%/-29%;2021-2024年,公司归母净利润分别为15.85/23.18/17.75/2.86亿元,同比分别变化+106%/+46%/-23%/-84%。2023-2024年,公司营收和归母净利润有所下降。2025年,公司营收和归母净利润分别达144.43、15.64亿元,同比增长22%和447%,公司盈利或开启修复周期。

公司研发费用率较高,财务费用率保持低位。公司2021-2025年财务费用率分别为-0.02%/-0.47%/-0.24%/-0.10%/+0.44%,保持较低水平。公司2021-2025年研发费用率分别为8.95%/9.67%/10.08%/14.09%/11.11%,近三年来始终保持在10%以上。

公司发布全新一代量产型正/负极一体化干法涂布解决方案,实现核心工艺深度突破。2026年,先导智能在上一代干法涂布设备成功交付的基础上,深度聚焦核心工艺突破,正式发布全新一代量产型正/负极一体化干法涂布设备,实现了关于“精度、效率、良率”的全面进化。

公司干法涂布设备获韩国电池储能展览会年度最佳设备奖。2026年3月3日,在韩国电池储能展览会(InterBattery 2026)中,先导智能作为唯一的中国企业,凭借业内领先的干法混料涂布系统,在韩国巨头中脱颖而出,摘得本届展会年度最佳设备奖。作为该奖项设立依赖首家登顶的中国智造企业,彰显出其高端装备技术已具备在国际最强赛道上“客场夺魁”的绝对统治力。

风险提示

1)下游需求不达预期:固态电池设备行业的景气度受国内外市场格局及下游需求影响很大。如果国内及海外需求变弱,相关行业公司业绩兑现会不及预期。

2)技术迭代的风险:锂电行业正处于技术高频迭代期,如果行业相关龙头公司未能及时布局有较大发展潜力的新兴技术,未来新旧技术更替可能会削弱公司竞争优势。

3)政策变化的风险:政策对新兴行业的需求、技术突破的节奏起到决定性作用,如果政策力度不及预期,行业发展可能不及预期。

4)原材料价格变动的风险:若核心设备零件/原材料价格大幅波动,可能会推高成本,压缩产业链相关公司盈利。

 
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