✅ 干法电极的优势
成本大幅降低
- 省去溶剂成本:干法工艺不使用NMP(N-甲基吡咯烷酮)等昂贵且有毒的溶剂,直接节省了材料成本。
- 减少设备与能耗:由于无需涂布后的干燥工序和溶剂回收系统,生产线设备更简洁,占地面积更小,设备投资成本和能耗显著降低(综合制造成本可降低约18%)。
- 生产效率提升:省去了耗时的干燥环节(湿法中干燥可能耗时数小时),生产速度更快,产能利用率更高。
性能表现更优
- 更高的能量密度:干法工艺制备的电极压实密度更高(例如磷酸铁锂材料可提升超过30%),且无溶剂残留,有助于提升电池的体积能量密度和续航能力。
- 优异的循环稳定性:粘结剂(如PTFE)在干法中会形成纤维网状结构,能更好地缓冲活性材料在充放电过程中的体积膨胀,减少颗粒开裂和脱落,从而延长电池循环寿命。
- 更好的导电性:活性材料和导电剂在无溶剂环境下混合,避免了湿法中因溶剂蒸发导致的材料分层现象,形成了更连续的导电网络。
环境友好与工艺兼容性
- 绿色环保:不使用有毒溶剂,避免了对环境的污染和对工人的健康危害,生产过程更清洁。
- 适配下一代电池:干法工艺是制备厚电极和全固态电池(特别是对溶剂敏感的硫化物路线)的理想选择,也是特斯拉4680大圆柱电池的核心技术方向之一。
⚠️ 干法电极的劣势与挑战
技术成熟度与良率
- 工艺难度大:在没有溶剂作为分散介质的情况下,如何将干粉状态的活性材料、导电剂和粘结剂混合得足够均匀,是目前的主要技术难点。
- 良品率较低:由于混合和成膜的均匀性控制难度较高,目前干法电极的生产良品率相较于成熟的湿法工艺仍有提升空间。
设备与材料要求高
- 设备壁垒:干法工艺需要专门的混合、纤维化和辊压设备,对设备的精度和性能提出了更高要求,目前相关核心设备仍在发展中。
- 材料体系限制:干法工艺通常需要使用特定的粘结剂(如PTFE),这与湿法工艺中常用的PVDF等粘结剂不同,需要调整材料体系。
📊 核心差异对比表
| | |
|---|
| 核心介质 | | 无溶剂,纯干粉混合 |
| 生产流程 | | 混合→纤维化→辊压 (流程短) |
| 能耗与环保 | | 低能耗,绿色环保 |
| 电极性能 | | 压实密度高,循环寿命潜力大 |
| 技术成熟度 | 非常成熟,占据市场主流 | |
总而言之,干法电极技术在降低成本、提升性能和环保性方面具有巨大潜力,是电池技术发展的重要方向。尽管目前在工艺均匀性和良率上仍面临挑战,但随着技术的不断突破,其产业化进程正在加速。
在干法电极产线中,按产值和技术含金量计算,核心环节是“干法混合与原纤化设备”。
虽然整条产线(包括后续的辊压、分切等)都很重要,但“混合与原纤化”这一步是干法工艺区别于湿法工艺的核心壁垒,也是价值量最高的部分。
具体原因如下:
1. 核心价值:技术壁垒最高(最关键)
- 湿法 vs 干法: 湿法工艺依靠溶剂(液体)作为介质,很容易将粘结剂、活性物质和导电剂混合均匀;但干法工艺没有液体,要把几种粉末状的材料混合得非常均匀,难度极大。
- 原纤化技术: 干法工艺通常使用PTFE(聚四氟乙烯)作为粘结剂。在混合过程中,必须通过特殊的设备(如螺杆挤出机)对PTFE进行“原纤化”处理,使其形成一种纤维网状结构,从而把活性物质“抓”在一起。
- 结论: 这一步直接决定了电极的成品率和电池性能。如果混合不好,电极就会掉粉、断裂。因此,这部分设备的算法、结构设计和核心部件(如螺杆)是整条产线的“灵魂”,占据了最高的产值份额。
2. 次高价值:高精度辊压设备
- 作用: 在干法混合完成后,需要将干粉或干粉带压延成具有特定厚度和密度的自支撑膜。
- 难点: 由于没有溶剂调节流动性,干粉的延展性差,对辊压的精度、压力分布和表面处理要求极高,否则容易出现裂纹或厚度不均。
3. 其他环节
总结
你可以把干法产线看作一个“厨师做饭”的过程:
- 湿法: 就像做汤,把菜(活性物质)和水(溶剂)混在一起煮,很容易均匀。
- 干法: 就像做干拌面,没有水,全靠调料(粘结剂)把面条和配菜粘在一起。
“混合与原纤化设备”就是那个能把干面条拌匀且不坨的“大厨”, 所以它最贵、也最重要。目前,国内像利元亨、先导智能等头部设备厂都在重点攻关这一环节的第三代设备。
3:原纤化的具体过程
原纤化主要是在“混合”阶段完成的,但需要在“挤压成膜”阶段进行巩固和定型。
1. 核心发生阶段:混合(建骨架)
绝大多数的原纤化反应发生在混合设备(如螺杆挤出机、开炼机)内部。
- 原理 :PTFE颗粒需要在 高剪切力(Shear Force)的作用下,分子链才会被拉伸、断裂并重组,形成纤维状。
- 场景 :当活性材料、导电剂和PTFE粉末在混合机里剧烈翻滚、挤压时,PTFE颗粒受到机器内壁、螺杆或其它颗粒的强力摩擦和剪切,此时它开始“变身”,从颗粒变成丝。
- 关键点 :如果在混合阶段没有把PTFE拉成丝(原纤化不完全),后续压成膜也会散掉,因为没有“网”把粉末兜住。
2. 辅助与定型阶段:挤压/辊压(压实骨架)
当物料被送入辊压机压成薄膜时,原纤化过程并没有完全结束,而是进入了“收尾”阶段。
- 原理 :辊压机提供的是巨大的正压力 Pressure)。
- 场景 :
- 继续拉丝:在巨大的压力下,残存的未纤维化的PTFE颗粒会被压扁、压碎,进一步被拉伸成纤维。
- 编织成网 :压力会迫使已经形成的纤维相互交织得更紧密,把活性材料颗粒死死地“锁”在纤维网里。
- 致密化:这一步主要任务是把蓬松的纤维团压紧,变成致密的薄膜。
3. 形象的比喻
你可以把原纤化想象成做拉面:
- 混合阶段(揉面):师傅用力揉搓面团。这一步是关键,只有用力揉(剪切力),面筋(PTFE)才会起筋(变成纤维),面团才会有韧性。如果这一步揉得不到位,面团一拉就断。
- 辊压阶段(擀面/拉面):在揉好面的基础上,师傅通过拉伸和按压(压力),把面团变成细长的面条。这一步会进一步拉伸面筋,让面条更有嚼劲。
总结
- 混合是主战场:负责把PTFE从颗粒“激活”成纤维,构建出网状结构。
- 辊压是巩固期:负责把这张网压实,并处理掉最后一点没变成纤维的“漏网之鱼”。
- 4:投资的角度,纤维化设备企,ptfe 企业,压延机这三个行业了。其中ptfe 属于耗材,另外两个属于建设阶段的设备
1. 纤维化设备企业(核心增量,高壁垒)
- 你的判断
- 行业现状:这是干法工艺中最核心的增量环节。因为湿法工艺不需要这一步,所以这完全是0-1的新增市场。
- 核心逻辑
- 价值量高:纤维化设备占干法产线设备成本的30%以上,单GWh价值量远超传统设备。
- 技术护城河
- 风险:技术路线尚未完全定型(气流粉碎、螺杆挤出等路线之争),选错技术路线的公司可能会被淘汰。
2. PTFE 企业(核心耗材,放量确定)
- 你的判断
- 行业现状:这是确定性最高的放量环节。只要干法产线开动,就必须持续采购PTFE。
- 核心逻辑
- 专用性:普通的PTFE无法用于干法电极,必须是经过改性、能适应电池环境的高端PTFE。
- 用量翻倍:干法工艺中粘结剂的占比(5%-8%)远高于传统湿法(约2%),且正负极都能用,需求量是传统粘结剂的数倍。
- 关注点:关注那些拥有高端PTFE产能且具备电池级纯度控制能力的氟化工企业。
3. 压延/辊压机企业(核心工艺,技术迁移)
- 你的判断
- 行业现状
- 核心逻辑
- 不仅仅是压得紧:干法工艺对辊压机的压力、精度要求极高(压力需达±0.1MPa,精度达微米级),价格是传统设备的数倍。
- 龙头优势:原本做湿法辊压的龙头,因为对工艺理解深,在干法设备升级上具有天然优势。
- 5:双螺杆挤出机目前有哪些公司,按产值大小列出前20家企业
需要特别说明的是,公开的“产值”或“营业额”数据通常只有上市公司会详细披露,非上市企业的具体数值多为行业估算。以下排名综合了QYResearch等权威机构的市场份额调研及行业口碑整理而成:
🌍 全球双螺杆挤出机 Top 20 生产商(综合排名)
这份榜单涵盖了目前全球范围内最具实力的20家生产企业,按综合实力和市场份额排序:
- JSW (日本制钢所) / SM Platek
- Coperion (科倍隆) (德国) —— 拥有百年历史,尤其在配混和输送技术上领先。
- Shibaura Machine (芝浦机械)
- Leistritz
- KraussMaffei (克劳斯玛菲)
- Clextral
- Thermo Fisher Scientific (赛默飞世尔) (美国) —— 主要服务于高端科研和生命科学领域。
- CPM Extrusion Group
- ENTEK
- Kolsite (科尔皮茨) (德国/中国) —— 专注于精密挤出,尤其在医疗和光学领域。
- Buhler Technologies (布勒)
- 江苏越升 (Yuesheng) (中国) —— 国产替代的领军企业,专注于高分子材料。
- Maris
- 江苏新达 (Xinda)
- Reifenhauser Group (莱芬豪舍)
- STEER (美国) —— 在复合材料和高性能聚合物领域有优势。
- 金纬机械 (Jwell) (中国) —— 全球化布局最广的中国挤出机巨头之一。
- Cheng Yieu (正佑)
- 南京海思 (Haisi)
- 南京科倍隆 (Coperion KM) (中国) —— 引入德国技术,专注于精密挤出和医药领域。
💡 投资与行业视角的补充
结合你之前关注的干法电极和纤维化设备需求,以下几家企业值得你重点关注:
- 第一梯队(高端技术壁垒):JSW、Coperion、Shibaura。这些是目前干法电极产线最核心的设备供应商,技术最成熟,但价格也最昂贵。
- 国产替代先锋(高性价比/成长性):
- 江苏越升:在国产设备中技术实力非常靠前,是进口替代的首选。
- 金纬机械:规模大,服务网络覆盖全球,适合对成本敏感的规模化生产。
- 南京科倍隆:虽然名字里有科倍隆,但这是中国公司(与德国科倍隆有历史渊源),专注于引入德国技术并本土化,在医药和高端化工领域做得很好。
- 南京科尔特、江苏坤威朗盛:这些是国内细分领域的“隐形冠军”,在高扭矩、特殊物料处理(如干法电极所需的高剪切)方面有独到之处,且产值增长迅速。
需要说明的是,绝大多数PTFE生产商是大型化工集团,PTFE只是其庞大的氟化工产品线中的一部分,因此“纯PTFE产值”很难精确剥离,以下排名主要依据企业在氟聚合物领域的整体营收及PTFE产能综合评定。
🌍 全球 PTFE 市场 Top 20 生产商(综合排名)
这份榜单涵盖了目前全球范围内在PTFE领域最具实力的20家企业:
1. 国际化工巨头(第一梯队)
这些企业技术最成熟,高端市场份额占比极高。
- Chemours (杜邦科技) (美国) —— 拥有悠久的氟化工历史,高端应用领导者。
- Daikin (大金工业) (日本) —— 全球最大的氟化工企业之一,产能巨大。
- 3M (美国) —— 在高端膨体PTFE、过滤材料领域具有垄断地位。
- Honeywell (霍尼韦尔)
- Arkema (阿科玛) (法国) —— 拥有完整的氟产品链,技术实力雄厚。
- Solvay (索尔维) (比利时) —— 在高性能特种PTFE领域表现突出。
2. 中国头部氟化工企业(第二梯队)
这些企业近年来产能扩张迅速,正在加速抢占全球中高端市场,是目前A股市场关注的焦点。 7. 东岳集团 (中国山东) —— 亚洲最大的氟硅材料基地,国内PTFE产能龙头。 8. 巨化股份 (中国浙江) —— 中国氟化工领军企业,产业链一体化优势明显。 9. 昊华科技 (中国四川) —— 拥有黎明院、晨光院等老牌科研院所背景,高端PTFE技术强。 10. 永和股份 (中国浙江) —— 新锐氟化工企业,产能增长快,产品纯度高。 11. 三美股份 (中国浙江) —— 以氟制冷剂起家,氟聚合物产能持续扩张。 12. 鲁西化工 (中国山东) —— 综合性化工巨头,氟材料板块实力不俗。 13. 中欣氟材 (中国浙江) —— 专注于精细化工,在PTFE改性方面有布局。 14. 多氟多 (中国河南) —— 以六氟磷酸锂闻名,同时具备高品质PTFE产能。
3. 专注型及区域性企业(第三梯队)
这些企业在特定细分领域(如悬浮树脂、分散树脂)或特定区域市场有较强竞争力。 15. 浙江诺邦氟塑 (中国浙江) —— 专注于氟塑料制品加工,工艺成熟稳定。 16. 帕辛蒂慕科技 (中国江苏) —— 注重研发,擅长解决高端应用痛点。 17. 浙江巨圣氟塑料 (中国浙江) —— 专注于高端氟树脂及制品。 18. 山东华安新材料 (中国山东) —— 区域性氟化工代表企业。 19. 江苏梅兰化工 (中国江苏) —— 老牌氯碱及氟化工企业。 20. 台湾华福化工 (Hopax) (中国台湾) —— 专注于特种化学品,在电子和过滤领域有布局。
💡 投资视角的补充
结合你之前关注的干法电极需求,以下几点值得你重点关注:
技术门槛差异
通用级PTFE
主要用于密封件、管道衬里(如浙江诺邦、浙江巨圣)。
电池级/高端PTFE: 干法电极需要的是 高纯度、特定分子量、适合原纤化
东岳集团 和巨化股份:体量最大,产业链最全,抗风险能力强。昊华科技:背景深厚,高端材料研发能力最强,适合做高附加值产品。永和股份 成长性高,产能扩张快,适合捕捉业绩爆发期。除尘滤袋(PTFE纤维)的企业,如再升科技(拥有高效PTFE膜技术)和浙江诺邦,因为本身就深度涉及PTFE的加工和改性,转型供应电池级PTFE的难度相对较低,是值得关注的“隐形冠军”。高精度辊筒的磨床(如德国勇克、日本不二越)和轴承供应商也是隐形冠军,但多为非上市私企。