用于固态电池的等静压设备目前存在安全性、产能小等瓶颈
思瀚产业研究院    2025-09-01

等静压设备难点在于腔体设计、温度压力控制、安全性

等静压设备工艺验证显示，其核心挑战集中在腔体设计、温/压控制系统及安全性保障，对结构、材料和精度提出极高要求：

腔体设计要求高：需承受高温高压循环，通常采用高强度钢并辅以“钢丝预应力缠绕”结构，以确保整体强度与安全；同时需要优化流场设计，保证加热或传热介质在腔体内分布均匀，压力传导稳定。

温度与压力控制精度严苛：系统通常要求±2%压力精度和±5°C 温度稳定性，对密封件、保温与隔热设计均提出极高要求。

快速升温加压能力：加热元件多采用石墨或钼合金，具备优异耐热与热冲击性能，实现快速升温；加压系统依赖高性能压缩与传质设计，保证高效加压路径。

安全性要求严苛：高温高压工况存在潜在爆炸与泄漏风险，设备必须符合压力容器安全标准，并配备泄压阀、防爆设计、冗余冷却与电气保护系统，以确保异常情况下仍能稳定运行。

应用瓶颈一：升温加压等环节耗时长，拖延生产效率

温等静压在固态电池制造中节拍较长，关键耗时集中在加压和保压泄压环节。 在固态电池生产过程中，温等静压工序包括包套密封、装入已完成升温的等静压机、抽真空、加压、保压泄压、以及取出模具等环节，其中加压（2–12 分钟）和保压泄压（1–30 分钟）占据了每轮流程主要时间，整体工序周期较长，是产线节拍的关键限制因素。升温（54-70分钟）和降温时间较长，但在连续生产过程中无需每轮重新升降温，对生产节拍的影响次于加压-泄压环节。

解决方案一：前处理工艺优化降低温度与压力要求。在等静压前，通过材料配方或预处理工序使加工件更柔软、更致密，可在较低温度和压力下完成致密化。根据我们草根调研，国内头部固态电池玩家计划将目标温度由200 ℃降至120℃，可将升温时由45–70 分钟间缩短至约 20 分钟，同时减少降温与保压时间，从而显著压缩单轮加工节拍。

解决方案二：增大等静压机的压力容器容积是当前提升等静压生产效率、降低单位加工成本的最直接路径。

从产能端看，腔体容积增大可显著提升装载效率（即腔体内空间利用效率）。Quintus的实验结果表明，随着压力容器直径增大，装载效率由不足 20% 提升至超过 60%，有效减少腔体内部的“死区”并降低装夹频次，从而提升单轮装载的加工件总量。在年化产量上，结果显示单台压机的处理能力可随容积成线性增长，最大年产能可突破 20 GWh，当前Quintus的QIB设备能够做到年产能22.6GWh。

从成本端看，容积扩大带来的装载效率提升与人工利用率改善共同作用，使单位能量的加工成本呈显著下降趋势。 Quintus调研结果表明，尺寸最大的压机每千瓦时成本仅为 0.04 至 0.10 欧元，而尺寸最小的压机每千瓦时成本则 >0.50 欧元。当容积从约 100 升扩大至 2,000 升时，每千瓦时加工成本可下降 10 倍以上，规模化经济效益十分显著。

应用瓶颈一：升温加压等环节耗时长，拖延生产效率

解决方案三：采用治具预装，高效利用腔体时间与空间，全方位保护电池片

高效利用腔体时间：采用适配腔体尺寸的治具提前装载电池片，单次等静压后治具可无缝对接进入腔体，无需额外等待，最大化减少腔体闲置时间，显著提升生产效率。

合理利用腔体空间：治具设计精准契合腔体布局，充分利用每一寸空间，实现电池片的紧密排列，进一步提高单次等静压产能。

全方位保护电池片：电池片封装后装入刚性夹具，再统一封装于治具内。刚性夹具具备卓越的支撑性能，确保电池片在烧结过程中平整、不翘起、不弯曲，有效降低电池片受损风险，保障等静压环节良率。

应用瓶颈二：立式腔体自动化程度低&产线适配性差

当前主流等静压设备采用立式腔体结构，难以融入自动化产线，进而限制了产能爬坡。当前现有主流等静压机多采用立式腔体设计，上下料需依赖行车；一方面难以与自动化产线集成，生产效率显著低于传统锂电的高度自动化生产模式；另一方面对厂房高度要求高，推高了车间改造成本，进一步限制了大规模产能爬坡。

解决方案：提升等静压环节自动化水平，卧式腔体结构有望成为行业发展趋势。提升等静压环节的自动化水平是缓解产线节拍瓶颈、降低人工依赖的关键路径。其中，卧式腔体结构因上/下料口贴近地面，便于与机械臂、输送线及自动装卸平台直接对接，可减少对行车的依赖，降低自动化改造成本；同时卧式布局对厂房高度要求低，在操作和维护的便利性方面更优。随着设备制造与密封技术的进步，卧式等静压机在高压安全性与产线适配性上有望实现突破，成为未来行业布局的重要方向。

卧式等静压每轮取出模具时需清除介质，该缺陷可通过引入自动化介质回收与保温系统克服。卧式等静压设备采用横向结构，每轮生产结束后需在取出模具前先将腔体内介质清除，该过程增加了额外工序，且会造成一定热损失。为解决上述问题，可通过引入自动化介质回收与保温系统，缩短换介质节拍、提升系统连续作业能力，并借助保温装置维持介质热平衡。

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