利元亨研究院院长杜义贤：已交付全固态电池中试产线

　　“利元亨能够提供半固态电池的批量生产线，全固态电池中试批量生产线也已经开始交付头部客户。”在日前举行的第十届动力电池应用国际峰会(CBIS2025)上，利元亨研究院院长杜义贤在主题演讲中表示。

图为利元亨研究院院长杜义贤作主题演讲

　　从设备的角度来讲，固态电池产线并非是对液态电池产线的完全颠覆。杜义贤指出，对于全固态电池的生产线，在前段工序中干法和湿法都可以选择，不是说全固态电池一定要用干法，而且现实来看这两种技术路线是并行的，并且湿法路线目前占比还会更高一些。

　　那么，在固态电池的生产过程当中，到底涉及哪些与液态电池不一样的地方?杜义贤总结，固态电池与液态电池的制造工艺区别，主要体现在高压致密化工艺、电极与电解质复合工艺、防短路绝缘封装工艺、叠片工艺以及高压化成工艺等几个方面。

01

固态电池设备技术需求

　　围绕固态电池的制造流程，杜义贤阐释了各环节对设备的技术需求。行业周知，电极工艺可以分为干法和湿法，是在制片工序的最前段。杜义贤指出，湿法工艺的优势是技术比较成熟稳定、一致性好，但占地和能耗成本比较高，对环境污染性比较大。

　　干法工艺的优势是生产线简单，能够做到极致降本，环境也很友好，不会产生有毒的溶剂，而且制作的压实密度也很高。但它的挑战是技术还不成熟，良率比较低，电极一致性和持久性还待验证，同时粘结剂的选择非常受限制。

　　电极做完之后，接下来的环节，就是电极和电解质之间的复合，有压制转印和电解质涂覆两种工艺。杜义贤介绍，压制转印是目前用得比较多的工艺，就是把电解质做成膜，覆在基体上再成卷，在复合时把成卷的电解质先加热，用压力辊压到极片上。

　　压制转印工艺的优势，是能够拥有独立的优化空间，也能避免溶剂之间相互干扰。但该工艺比较复杂，因为电解质膜和电极片是分开制造，所以界面阻抗、电解质成膜时的机械与化学性能的匹配性，都是很大的挑战。

　　电解质涂覆工艺，则可以在极片上直接涂上电解质，其优势是工艺比较简单，成本很低。但对浆料溶剂的要求比较高，干燥的工艺窗口比较低，如果控制不好，容易在干燥的地方产生裂痕。

　　“把电解质和极片做完之后，下面再开始叠片，我们知道电池成型之后，是先高压的，此时由于在电池的边缘，容易产生正负极短路，所以就需要绝缘胶框。”杜义贤介绍，胶框有网板印刷、点胶、激光制痕涂胶三种制作工艺。

　　网板印刷，是将绝缘用的胶框的浆料放在网板上，网板是有胶框的形状，把它涂在或者刮在极片上。这种方式比较成熟，速度很快，成本很低，成型效果很好，膜厚均匀性好。但挑战是要充分理解浆料和电池片的化学反应，同时网板是耗材，需要维护和更换。

　　点胶，是在极片的周围用喷胶的方式，或者点胶的方式点一圈胶框，优势是灵活性很高，能喷任何形状，电池要换型号也很快就能适应，材料浪费也少。但是该工艺难以适应大批量生产，生产效率很低，而且在喷的过程当中，没有任何胶型，所以尺寸控制精度比较差，对胶水的性能要求也非常苛刻。

　　激光制痕涂胶，是先在极片上用激光画一个沟槽圈，再把胶涂到沟槽里进行UV灯照，或者用热量来固化。这种工艺的精度高，与极片的接合力好，形状一致性也好。但它的设备和工艺成本很高，刻痕的时候都是用超快激光，而且工艺很复杂。

　　“我们认为在批量不大的时候，推荐用网板印刷这种方式，现在头部的客户也在跟我们对接，如果再更大批量可以把胶框先做好，做到基材上跟电解质一样，直接印到极片上，就跟印刷一样就非常快。”杜义贤建议。

　　胶框做完之后就可以进行叠片，与液态电池相比，固态电池的叠片对齐度精度要求更高。这需要从四个方面着手解决：

　　第一，极片检测实时反馈，至少精度要控制在±0.02毫米以内。第二，在视觉引导下纠偏平台的自动补偿精度要高，而且仿真对齐度的Cpk要高。第三，纠偏平台的重复精度要高，运动精准性要高。第四，整个叠片机要全面做振动测试，通过高精度视觉检测实时纠偏，配合技术保证叠片精度控制在±0.1毫米以内。

　　叠片做完电池之后就要开始进行高压致密化，工艺包括等静压和多级辊压。等静压要求达到600兆帕的压力，难度很大;多级辊压则不需要等静压。

　　“我们认为多级辊压和温等静压并不是二选一的模式，而是协同配合的关系。初级致密化可以用多级辊压，终级致密化的时候采用等静压。”杜义贤指出，这种组合方式是为了解决固固耦合界面的问题，可以在一定程度上降低对等静压要达到600兆帕大压力的要求。

　　在最后的高压化成阶段，固态电池的工艺挑战比较大，杜义贤指出，这主要是因为层板压力要大于10兆帕，折换成压力来讲要超过80吨;现在的液态电池的压力则在3-10兆帕。“而且层板之间的压力均匀度要达到2.5%，温度精度要控制在两度以内，这都是很苛刻的要求。”

02

固态电池生产的安全防护

　　在固态电池的制造过程中，对环境的安全要求也非常高。杜义贤重点提及了硫化物生产过程中人员安全的防护。他指出，硫化物在空气中稳定性很差，遇水就产生硫化氢，这种有毒气体会对人体造成很大危害。

　　因此，利元亨制定了一整套硫化物固态电池产线防毒和防爆的设计规范，并与客户一起进行演练，以保证生产过程当中对人员的安全。利元亨的安全防护分为三重，第一重是设备内部的管道布局，任何一个地方的硫化氢都能够及时排出去;第二重是做好设备的密闭性，每个设备的外罩都要经过测试;第三重是整个生产环境绝对密闭。

　　“我们要对设备分区进行评估，会拿着硫化物电解质来进行测试，测试硫化氢的释放速率，根据速率来计算浓度和排风量。在这个基础上进行划分等级。”杜义贤阐释，此外还有工艺流程密闭化设计，以及机电软控性能安全设计，都是从本质上要规避安全问题。总体来讲，人、机、料、法、环、测六个方面，对安全一个都不能放松。

　　据介绍，利元亨已经建有1300平米的固态电池洁净室，干燥室的露点也能够达到-55℃，主要包含电极干法混料和干法涂布、绝缘胶框印刷和叠片、铜锂复合、负极纯锂金属激光切割和锂合金金属切割、锂金属片损伤测试等五个方面的工作。

　　“我们也跟我们的客户共建了12个联合实验室，实验项数超过了1600个，包含了运控、激光、视觉、超声波、电源等多个领域。利元亨非常开放，愿意跟大家一起推动全固态电池的行业发展。”杜义贤表示。