2025年国防军工行业分析:全球化,等静压机军民应用广泛,设备需求放量受益固态电池产业化
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- 发布时间:2025/10/14
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国防军工行业分析:全球化,等静压机军民应用广泛,设备需求放量受益固态电池产业化。等静压机为材料高致密化与性能优化的核心装备,下游应用广泛。等静压技术基于帕斯卡定律,通过各向同性高压实现材料高致密度、高均匀性成型,相较传统单轴压制具有无几何限制、材料利用率高、适用范围广等优势。根据技术参数差异,可分为冷等静压(CIP)、温等静压(WIP)、热等静压(HIP)三类,分别适用于不同温度、压力需求的场景,为金属、陶瓷、聚合物等材料的加工提供核心工艺支持,广泛应用于为能源、医学植入、太空、航天航空、汽车和食品加工等行业。例如航空航天领域的高温合金铸件、双合金整体叶盘等关键部件需通过HIP消除缺陷、提升力...
一、等静压机实现材料高致密度与高均匀性,多功能性 适用于多种材料
(一)等静压机实现材料高致密度与高均匀性,分为冷/温/热等静压三类
等静压指各向同性、超高成型压力的成型技术,使粉体实现高致密度、高均匀性胚 体的成型。根据瑞士材料性能数据库公司Total Materia,等静压(Isostatic Pressing, ISP)是一种在压制过程中对被压紧的材料或容器施加均匀压力且压力方向与材料表 面垂直的工艺。等静压技术原理是帕斯卡定律,即作用于密闭容器内流体上的压力 变化将以相同强度传递至容器内所有流体、表面及壁面。等静压这一各向同性、超 高成型压力的成型技术使粉体实现高致密度、高均匀性胚体的成型。自20世纪50年 代中期开创,等静压技术现已从一项实验性研究技术发展成为现代制造业中不可或 缺的生产方法。该技术已广泛应用于多个行业,主要用于粉末的压实以及铸件中的 缺陷修复,适用于处理各种材料,包括陶瓷、金属、复合材料、塑料和碳材料等。

等静压技术相较传统单轴压制更能保证致密堆积的一致性要求。根据《The Role of Isostatic Pressing in Large-Scale Production of Solid-State Batteries》(Marm Dixit et al., ACS Energy Letters, 2022),传统热压、辊压技术提供压力有限且施加压力不 均匀,使得材料具有一定的孔隙率和明显晶界,难以保证致密堆积的一致性要求,相 较之下等静压利用液体或气体不可压缩和均匀传递压力的性质、支持从各个方向对加 工件进行均匀加压,在固态电池的应用中可以有效消除电芯内部的空隙,使得固固界 面的致密程度更高,有效降低阻抗,提升离子电导率。根据瑞士材料性能数据库公司 Total Materia,相较传统单轴压制固有的诸多几何限制,等静压技术还有能够实现更 复杂零件形状的优势,且该技术对高温合金、钛合金、工具钢、不锈钢及铍等难压实 且昂贵的材料尤为有效,并具备极高的材料利用率。此外,等静压近净成形在众多应 用中显著减少材料浪费和后处理需求。
等静压技术根据产品成形温度和压力的不同,分为冷等静压(CIP)、温等静压(WIP) 和热等静压(HIP)三类。 冷等静压机是目前最常用的等静压成型技术。根据中粉固态电池公众号2025年1月 31日文章和SAMPLE公众号2025年5月23日文章,冷等静压机在常温下运行,无需 加热装置,通常利用液体(例如水或油或乙二醇混合液体)为压力介质,利用橡胶和 塑料作包套模具材料,相比热等静压,可对粉末施加更高的压力(100-630MPa), 可为下一步烧结、煅造或热等静压等工序提供具有足够强度的“生坯”,并可在烧结之 前对其进行较为精细的机械加工,显著减少烧结后制品的加工量。冷等静压机主要 应用于粉末制品的成型,零件烧结前的成型和热等静压前的毛坯预成型。经过冷等 静压处理后的制品致密度高,密度分布均匀,各向同性性能好,而且压制成型的范 围广,可压制总尺寸大、细长比大、形状复杂的制品。因此广泛用于压制各类硬质合 金、耐火材料、磁性材料、陶瓷、石墨、有色金属及高比重合金的粉末制品。
与冷等静压机相比,温等静压机在工作过程中会加热介质或工件,以达到特定的温 度条件,从而促进材料的致密化、扩散或相变等过程。根据中粉固态电池公众号2025 年1月31日文章、粉体圈公众号2023年12月31日文章和SAMPLE公众号2025年5月 23日文章,温等静压机利用液体或气体作为工作介质,在密闭容器中通过增压系统 逐步加压,使得被加工的物体在各个表面受到相等的压强,并在模具限制下完成成 型过程。工作温度一般不超过500℃,压强范围可达300-600MPa左右。温等静压的 温度和压力对于制品有着很大的影响,其主要通过外部干套或内部热交换器施加到 工作介质,再通过增压器不断把压力介质加入工作缸内部,达到对粉体加热加压的 目的,这种工作方式会使压力介质受到摩擦、增压的作用而持续升温,对温度的精 准控制和工作缸内均温性是技术难点。温等静压主要应用于高爆炸药、固态电池、 电子陶瓷等行业,例如用于在室温条件下不能成型的粉体物料(如聚酰胺、橡胶等), 尤其适用于电子陶瓷制品(多层陶瓷电容、燃料电池、太阳能基板)的生坯层压致密 处理,在一定的温度和压力下,使生瓷体紧密粘接,形成一个完整的多层基板坯体, 由于层压压力可以均匀分布到生瓷体上,基板烧结收缩一致,物理性能和电气性能 因此大大提升。

热等静压机具有高度均匀性保障、可控性强和适用范围广的优势,但会提高生产成 本。根据中粉固态电池公众号2025年1月31日文章和SAMPLE公众号2025年5月23 日文章,热等静压机需要以较为昂贵的氩气、氮气、氦气等惰性气体或其他混合气 体作为压力介质,向制品(粉体或已经成型的样品)施加各向同等压力(100-200MPa) 的同时利用加热炉对制品施加1000-2200℃的高温,从而使制品得以烧结或致密化 的过程。热等静压机用于提高部件的强度和耐磨性,提高使用温度,除去铸件中微 小的气孔,实现致密固结、铸件致密化处理、扩散连接等工艺。广泛用于特种陶瓷、 高温合金、炭炭复合材料、3D打印、半导体靶材等材料处理。根据《浅谈等静压技 术应用及设备的市场准入》(李景振,中国特种设备安全杂志,2022年),在航空 航天发动机关键部件的制造中,对等轴晶高温合金铸件进行热等静压处理已成为国 内外生产流程的标准环节。火箭尾喷喉衬、铀金属防护层也应用了热等静压工艺。 在医疗行业中热等静压技术也可以用来改善铸造钴铬合金、钛合金、不锈钢和陶瓷 植入物的性能。
超高压缸体是等静压机用于形成高压密闭环境的核心部件,工作缸有单层缸、多层 缸、自增强缸和缠绕缸四类,其中缠绕缸是国内外等静压机工作缸设计最常见的结 构形式,安全性相对更高。以温等静压机为例,根据《温等静压机工作缸设计关键 技术及应用》(鲍延年, 2021年),温等静压成套设备主要由主机系统、增压系统、 加热及充排系统、控制系统、辅助系统等五部分组成,主机系统是制约温等静压设 备性能的关键子系统之一,而作为主机系统的核心部件,工作缸的主要功能是提供 耐温、耐压的封闭工作环境。因而,工作缸承载温度、压力的能力以及密封效果直接 决定产品成形质量。目前国内外设计应用的工作缸主要有单层缸、多层缸、自增强 缸和缠绕缸四类,其中缠绕缸是国内外等静压机工作缸设计最常见的结构形式。缠 绕缸的优点主要有:(1)预紧程度易把控,缠绕过程中可通过测量芯筒内径收缩量 检查预紧程度,且因钢丝层逐层缠绕,预紧量方便测量,能符合设计要求;(2)安 全性高,钢丝层间有摩擦力,即便芯筒破裂,钢丝层也不会突然脆断;额定工作压力 下芯筒内壁无拉应力、拉应变,试验压力下也始终处于压缩状态,芯筒有 “缺陷”也 不会 “张开”,保证容器高疲劳寿命。(3)加工便捷,芯筒形状简单、重量轻、无应 力集中,冶炼、锻造、机械加工方便,易获得良好综合机械性能。
(二)等静压机应用于航空航天、医疗器械、食品加工、固态电池等领域
等静压凭借其独特性能,在众多行业中得以广泛应用。根据瑞士材料性能数据库公 司Total Materia,等静压的应用涵盖航空航天(以高温合金生产高性能部件)、医疗 设备(制造植入物与专用医疗部件)、食品(食品加工应用)、制药(生产密度一致 的片剂与医药化合物)、炸药(制造性能均匀的炸药化合物)、化工(加工化学化合 物)、核工业(生产核燃料及相关组件)以及电子(制造铁氧体等电子元件)等领域。 HIP技术应用于航空航天领域中高温合金铸件致密处理。根据《热等静压对镍基单晶 高温合金CMSX-4组织与性能的影响》(王鑫奕等,金属热处理,2025年),在航空 航天发动机关键部件的制造中,对等轴晶高温合金铸件进行HIP处理已成为国内外生 产流程的标准环节。根据《浅谈等静压技术应用及设备的市场准入》(李景振,中国 特种设备安全杂志,2022年),1972年,在美国召开的第二届国际高温合金会议中, 研究人员首次提出应用热等静压工艺来优化高温合金工件在铸造过程中产生的显微 疏松缺陷。近年来,HIP已在金属及非金属材料的连接、复合以及多孔材料的氮化处 理、悬浮熔炼、消除气孔等方面取得了重大突破。高温合金的循环疲劳寿命、持久强 度、塑性和性能稳定性等技术参数得到显著改善,尤其是循环疲劳寿命延长了2倍以 上。例如,我国研制的铸造镍基高温合金K4169具有不同程度的缺陷,不能满足于航 空航天发动机、工业燃气轮机叶片等行业的使用要求,K4169铸件经过HIP处理后再 进行固溶和时效处理,在室温和650℃下抗拉强度和屈服强度明显提高且波动减小, 屈强比、伸长率、断面收缩率均有改善;在650℃、620MPa条件下合金的持久寿命 由27h延长至93h,室温下等幅低周疲劳寿命提高近50%。此外,等轴晶高温合金、 火箭尾喷喉衬、铀金属防护层也应用了热等静压工艺。

HIP粉末成型技术在制备航空发动机典型盘类零件方面相对传统技术具有制品整体 性能优良、表面质量好、制品精度高、成型零件致密度高的优势。根据《热等静压FGH95粉末涡轮盘》(汪武祥等,材料工程,1999年),我国自主研发的镍基粉末 冶金沉淀强化型高温合金FGH95主要用作制造航空发动机关键热端部件。FGH95粉 末涡轮盘性能达到国外同类合金的A级水平。根据《浅谈等静压技术应用及设备的市 场准入》(李景振,中国特种设备安全杂志,2022年),TC4粉末热等静压成型棒 材室温拉伸性能最高值982MPa,最低值964MPa,平均值达到971MPa,超过 GB/T2965—2007《钛及钛合金棒材》规定指标,且强度、断后伸长率、断面收缩率 明显提高;TC11热等静压粉末成型材料拉伸性能在500℃达到749MPa,超过GJB 2744A—2019《航空用钛及钛合金自由锻件和模锻件规范》所规定的TC11锻件的力 学性能要求685MPa。目前国内外已普遍采用热等静压粉末成型方法加工制造航空发 动机叶片盘、涡轮盘、机匣等零件,国外已实现装机,国内暂处于试验研究阶段。
HIP扩散连接应用于航空航天发动机的双合金整体叶盘制造,提高发动机启动效率 并保障高温合金高结合强度。根据《浅谈等静压技术应用及设备的市场准入》(李 景振,中国特种设备安全杂志,2022年),航空航天发动机的双合金整体叶盘是发 动机转子制造技术的主要发展方向之一,并在新型航空发动机上得到广泛应用。利 用HIP可以实现整体叶盘的制造,HIP扩散连接工艺使叶片材料(主要为铸造高温合 金)和涡轮盘件材料(主要为粉末高温合金)良好结合,不仅可以省去常规用于连接 的榫头和榫槽,可以达到结构简化、减轻质量、提高发动机启动效率的目的,而且能 够实现高温合金高结合强度并保持微观结构完整性,避免焊接过程中或焊后热处理 产生微裂纹。中国航发集团公司北京航空材料研究院采取“固-粉”连接的U72合金和 K447A合金试验件经1195℃、175MPa热等静压后,双合金界面处经荧光、X光和超 声检查未发现缺陷,连接强度满足技术指标。热等静压扩散连接技术在高性能或特 种材料连接方面拥有着其他方法无可比拟的技术优势,在核工业、冶金、化工、新能 源等领域也均有应用。
等静压机技术也可应用于可控核聚变领域。根据粉体网公众号2024年8月文章,核聚 变反应堆中的铍合金、铜合金、316LN不锈钢以及核聚变反应堆(快中子增殖反应 堆)核燃料包套等材料,很多是采用热等静压制备的。如西欧、北美、日本和俄罗斯 共同建造了一个2000MW的核聚变反应堆,为了保证其高可靠性,在选材和制备中 广泛采用了固态热等静压(即准态HIP)、粉末HIP、铸件HIP、CIP(冷等静压)+HIP 等技术。根据《Recent progress in research on bonding technologies of W/Cu monoblocks as the divertor for nuclear fusion reactors》(Xu D, Cheng J, Chen P, et al.,Nuclear Materials and Energy, 2023, 36: 101482),W/Cu单体块的连接技 术可分为两类:使用连接界面材料的W/Cu单体块和具有连接界面结构的W/Cu单体 块。前者包括钎焊和扩散连接方法。近年来,利用HIP进行扩散连接已成为制备可靠 W/Cu单体块的重要方法,并广泛应用于ITER项目。HIP工艺的高温高压使W/Cu单 体块获得细晶结构,实现微观结构完整、界面结合优良的连接,并具有变形小、尺寸 可控等优点。研究表明HIP可实现W/Cu单体块的优异连接,界面添加Au箔可降低连 接温度并提高连接强度。采用两步HIP制备W/Cu/CuCrZr单体块,发现界面添加Ni可 使单体块承受13.7 MW/m²热通量下的1000次热循环。下图显示,HIP制备的 W/Cu/CuCrZr单体块在Ni和Cu最佳界面厚度约1μm时剪切强度可达95.2 MPa,并在 5–8 MW/m²热通量下无热疲劳现象。HIP与HRP工艺的结合也被证明能提升单体块 性能。W/Cu/CuCrZr单体块连接强度超过150 MPa,并能承受8.4 MW/m²热通量下 的1000次热循环。
在医疗行业中利用HIP来改善铸造钴铬合金、钛合金、不锈钢和陶瓷植入物的性能。 金属植入物方面,根据Pressure Technology, Inc.官网,HIP工艺可提高植入物强度 并消除孔隙,形成光滑无孔的耐磨表面,从而减少摩擦和腐蚀风险。此外,HIP还能 增强生物相容性涂层的结合力。钴铬合金膝关节和髋关节植入物经过HIP处理,可抵 御人体的高动态应力和腐蚀环境。陶瓷植入物方面,根据Hiperbaric公司官网,陶瓷 材料主要包括锆石和氧化铝等基质材料,生物相容性和磨损特性出色,广泛应用于 植入物。烧结的陶瓷植入物经过HIP处理后材料性能进一步提高,疲劳性能和韧性显 著改善,关节承压面的抛光性能随着材料达到致密性而提升。多家陶瓷牙科植入物 制造商依靠热等静压技术来生产超高强度的陶瓷植入物,如西班牙Nanoker、瑞士 Straumann和Dentalpoint等公司。所用材料通常是氧化钇稳定的四方氧化锆多晶体 (Y-TZP)或氧化锆基复合材料,如氧化铝增韧氧化锆(ATZ)。《Hot isostatic pressing (HIP) of a-Al2O3 submicron ceramics pressureless sintered at different temperatures: Improvement in mechanical properties for use in total hip arthroplasty (THA)》(M.H. Bocanegra-Bernal et al., International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2009)研究结果表明, 通过常规烧结工艺制 造的Al₂O₃在1300和1325摄氏度下进行HIP处理,获得了0.62 ± 0.04 µm的晶粒尺寸、 20.5±0.6GPa的硬度和4.8 ± 0.3 MPa m1/2的断裂韧性。高密度、高硬度、强断裂韧 的特性,使得陶瓷材料能够作为金属与聚乙烯的替代品应用于骨科手术。
HPP超高压食品等静压工艺对多种食品病原体具有出色的灭活能力并能同时保留食 品中营养成分,变革食品和饮料的保存方式。根据Quintus官网,HPP的工作原理是 将包装好的食品和饮料放在钢丝缠绕容器中,在容器中加注纯净水,然后用专门设 计的增压泵将水和内容物加压到87,000 psi(6,000 bar)高压。HPP技术作为一种杀菌 工艺,得到了全球监管机构的全面认可,这种工艺对多种食品病原体具有出色的灭 活能力,让生产商能够生产出不含防腐剂、保留所有天然营养的产品,最大程度减 少能源和化学品的使用。此外,HPP对共价键几乎不起作用,对食品中的营养成分 影响较小,因而能够保留食材原有的维生素和生物活性物质。经HPP处理后的食品 兼具安全性和营养性,使得HPP广泛应用于即食餐、宠物食品、婴儿食品、肉制品、 海鲜产品、乳制品、饮料等产品生产。

二、等静压技术是固态电池生产关键设备,解决固态电 池固-固界面接触与致密化
(一)固态电池需要 WIP,用于固态电解质致密化与电芯堆叠一体化压制
固态电池渗透率快速提升,多家电池厂商与车企正开展固态电池生产与应用部署。 根据绿电储能公众号引援EVTank2025年1月报告,2024年全球固态电池出货量达到 5.3GWh,全部为半固态电池,2024年中国半固态电池出货量已超过3GWh,预计到 2030年全球固态电池出货量将达到614.1GWh,其中全固态的比例将接近30%。多 家电池厂商与车企正开展固态电池生产与应用部署。根据中国经济网2025年8月1日 报道,电池厂商,宁德时代预计2027年小规模量产固态电池,2030年前后有望更大 的规模化生产;卫蓝新能源已量产360Wh/kg的半固态动力电池,正在开发全尺寸全 固态电芯,预计2027年装车;国轩高科宣布已建成0.2GWh“金石”全固态电池中试线, 并发布了包括G垣准固态电池在内的多项新产品。车企方面,比亚迪称将在2027年 左右启动全固态电池批量示范装车应用,2030年后实现大规模上车;长安汽车表示 正全力投入固态电池相关研发,预计2026年实现固态电池装车验证,2027年推进全 固态电池逐步量产,能量密度达400Wh/kg;广汽集团表示全固态电池预计于2026年 装车搭载于昊铂车型。
相较液态电池,固态电池兼顾高安全性、高能量密度,但性能取决于固体电解质-电 极间的界面物理接触质量。根据《A comprehensive review of solid-state batteries》 (Aniruddha Joshi et al., Applied Energy,2025),固态电池将液态电解质和隔膜用 高离子电导、高稳定性、高机械性能的固体电解质取代,从而兼顾高安全性、高能量 密度。然而报道出的固态电池的能量和功率密度远低于目前最先进的锂离子电池。 根据《固态电解质与粉体电极界面的基础问题及优化策略》(张海涛,中国粉体技 术,2025),在固态电池中,固态电解质与电极之间的界面是决定电池的循环性能、 使用寿命、功率特性和倍率性能的关键因素。电极与电解质的物理接触减少,可能 导致界面处形成异质结构,进而引起电荷状态和应力分布的非均质性,界面动力学性能退化,离子传输路径受阻,从而严重影响电池的循环稳定性和能量输出效率。
固态电池的制造工艺相较传统液态锂电池在前、中、后道均有显著变化,驱动新设 备需求。根据《All-solid-state lithium-ion and lithium metal batteries – paving the way to large-scale production 》 ( Joscha Schnell et al, Journal of Power Sources,2018),前道工序的变化主要在极片制备和固态电解质成膜工艺。液态电 池采用湿法工艺,需要通过搅拌、湿法涂布和烘干等步骤完成;而固态电池改用干 法工艺,取消溶剂使用也无需烘干,运用干法混合、干法涂布工艺,新增了干法混料 机、纤维化设备和干法辊压机等专用设备。但固态电池湿法工艺因与现有产线的兼 容性仍是重要技术路线,其保留了利用溶剂制备电解质与粘结剂溶液后涂布蒸干制 备电解质膜的工序。中道工序的变化主要在电芯组装环节,液态电池可采用卷绕或 叠片工艺,而固态电池由于电解质特性必须采用叠片工艺,该工艺流程中,温等静 压设备可用于解决电芯堆叠后的固-固界面接触质量与致密化问题。
等静压机是固态电池制造中道工艺的关键设备,等静压技术是解决固态电池固-固界 面接触与致密化难题的核心手段。根据《The Role of Isostatic Pressing in LargeScale Production of Solid-State Batteries》(Marm Dixit et al., ACS Energy Letters, 2022),等静压技术可用于制备薄而致密的固态电解质层,也可用于将阴极、固态 电解质和阳极层致密集成,这将有效消除电芯内部的空隙,提升电芯内组件界面之 间的接触效果,进而增强导电性,提高能量密度,并减少运行期间的体积变化。根据 Quintus Technologies公众号2025年6月24日文章,单轴辊压虽具备连续加工能力, 却难以突破致密化极限——电极复合材料密度最高仅达 85%,且伴随颗粒破裂、集 流体变形等致命缺陷。反观Quintus温等静压技术,在500MPa、85℃条件下可使电 极密度提升至95%,从根本上解决界面接触难题。实验室中表现优异的固态电池, 量产时因电极层间残余孔隙率导致离子传输受阻,内阻飙升。数据显示,残余孔隙 率是固态电池内阻(阻抗)高的主要成因,而传统工艺需施加50MPa以上 “堆叠压 力” 维持性能,如同给电池套上沉重枷锁。W. Choi 等学者研究证实,硫化物基固 态电池经温等静压处理后,孔隙率显著降低,离子晶界阻抗大幅下降。

全固态电池堆叠常见方法有连续线压制、单轴面压制和等静压,等静压技术适用于 任何尺寸的全固态电池,且在所有方向均匀施加超高压力以实现致密化。根据《全 固态锂电池的电极制备与组装方法》(崔言明等, 储能科学与技术,2021),硫化物 固体电解质基全固态锂电池装配主要分以下步骤:(1)电解质加压成型,一般施压 压力为120-150MPa;(2)正极加压成型,并贴上钢片做集流体,一般施压压力为 120-150MPa;(3)负极加压成型,对金属锂来说一般施压压力为120-150MPa,对 于石墨来说一般施压压力为250-350MPa,并贴上钢片做集流体;(4)电池螺栓拧 合。根据《硫化物基全固态电池难点与挑战》(段羿等,硅酸盐学报,2025),在 全固态电池堆叠中,致密化是关键步骤,可减少孔隙率并增强电极与固态电解质的 接触,常见方法有连续线压制、单轴面压制和等静压。连续线压制(辊压)最常见, 尤其用于Li+电池生产,但全固态电池所需致密化压力远高于Li+电池(通常超 300MPa),连续线压制可能导致固态电解质和电极层不均匀及裂纹。单轴压制常用 于全固态电池致密化(尤其软包封装),虽实验室表现良好,但处理大面积电池时,所需吨级压力随电池面积增大而线性增加,需更大液压机。等静压技术适用于任何 尺寸的全固态电池,能在所有方向均匀施加超高压力以实现致密化。
应用于固态电池制造的等静压技术是温等静压,热等静压会使得电解质及界面不稳 定,冷等静压降低孔隙率程度低于温等静压。HIP温度通常在1000-2200℃,于固态 电池的制备而言温度过高将会引发界面化学反应,生成高阻抗次生相,同时也会因 热膨胀系数不匹配而引发界面应力与开裂。根据《Oxide-Based Solid-State Batteries: A Perspective on Composite Cathode Architecture》(Yaoyu Ren et al., Advanced Energy Materials, 2023),高于500℃的高温会促使阴极活性材料(CAM)与固态 电解质(LLZO)发生元素互扩散,形成绝缘或低离子导电性的次生相,显著增加界 面电阻,阻碍锂离子传输;此外,LLZO与CAM的热膨胀系数存在差异,高温共烧后 冷却过程中会产生显著热应力,当应力超过材料断裂强度则出现界面脱粘或LLZO晶 粒开裂,降低电化学活性表面积并增加离子传输阻力。根据《The Role of Isostatic Pressing in Large-Scale Production of Solid-State Batteries》(Marm Dixit et al., ACS Energy Letters, 2022),单轴压制电芯的孔隙率为12%,CIP为1.8%,而WIP 为0.15%,CIP和WIP达到更高致密度。
固态电池制备中温等静压具有成本效益,且可以显著减少生产步骤,提高生产效率。 根据《The Role of Isostatic Pressing in Large-Scale Production of Solid-State Batteries》(Marm Dixit et al., ACS Energy Letters, 2022),在技术经济分析中, WIP“每循环成本”为4992美元,介于CIP(8320美元/循环)和HIP(6700美元/循环) 之间;“每体积成本”为668美元/m³,同样低于HIP(1910美元/m³)。此外,WIP通过 一步法高温高压处理,可以显著减少生产步骤,提高生产效率。根据WS微思高压流 体公众号2025年3月13日文章,固态电池制造过程中WIP的使用可以减少对额外密 封步骤的需求,从而降低生产过程中的材料和人工成本。“湿法浆料+原位硫化”工艺 结合WIP封装,无需复杂真空镀膜设备,可将量产成本降低60%以上,为软包电池的 大规模制造提供可行路径。

(二)国内外等静压设备制造商密集布局固态电池应用,推动规模化生产
全球相关企业正密集布局等静压设备研发与中试线生产验证,推动固态电池从实验 室迈向规模化生产。根据Quintus Technologies官网2024年2月27日发布新闻,公司 宣布扩充固态电池压机产品线并推出紧凑型实验室机型MIB 120,2025年5月13日发 布新闻宣布与芝加哥大学LESC建立研究合作,合作核心设备即MIB 120,用于加速 ASSB创新与从研究到产业化过渡。根据公司2025年3月18日新闻,公司在瑞典韦斯 特洛总部启用 电池应用中心,QIB 180实验室电池压机在中心运行,用于优化WIP 关键参数并支持从实验室走向中试/量产路径。根据ETnews2025年3月13日报道,韩 国公司mPlus宣布,将为LGES的固态电池中试线提供封装设备,LGES采用WIP工 艺用于其中试线。根据ETnews 2024年2月25日报道,韩国公司Hana Technology开 发了温等静压机(7000 bar,200℃),根据NewsPrime 2025年1月16日报道,Hana Technology成功获得该国内电池制造商的WIP订单,并已收到正式采购订单,计划 于2025年上半年向该电池制造商的中试生产线提供WIP设备。根据THE ELEC,三 星SDI在固态电池测试产线引入WIP与辊压工艺,该测试线名为S Line,若验证可行,公司计划在蔚山(Ulsan)工厂再建一条S Line;公司2023年向客户提供样品,目标 在2027年开始量产全固态电池。
中国多家等静压机企业及电池企业宣布最新进展。根据星楷科技公司公众号2025年 2月20日文章,该公司承接车规级全固态电池制备业务,其核心装置之一的卧式量产 型等静压机已完成客户交付。根据财联社2024年10月报道,纳科诺尔已陆续推出了 高精度锂带压延、负极补锂、材料覆合一体机等设备,包括超高压设备、等静压设备 正在加快研发中。根据EnergyTrend2024年4月30日文章,宁德时代针对固态电池制 造工艺的难点,打通了干/湿法极片制备和电芯一体化成型工艺方案,创新了高柔性 核壳结构粘结剂、纤维化过程量化控制技术、超薄电解质转印技术、等静压一体成 型技术等,已经建立10Ah级全固态电池验证平台。根据比亚迪2024年10月申请专利 CN118748295A《全固态电池、电池组和用电设备》,该发明通过将电池的最外层 设计为陶瓷层,利用陶瓷层自身良好的刚性和硬度,使电池在等静压过程中承受较 大的压力时,能保证均匀的受力,使得压面平整,不易使外包装膜破裂,且在后续的 拘束加压过程中不会使电池撕裂,使电池具有良好的首效和循环性能。
三、海外龙头 Quintus 提供全谱系产品+服务,川西机 器国内等静压设备份额领先
(一)Quintus:全球领先等静压设备制造商,提供全谱系产品+设备服务
瑞典公司昆塔斯(Quintus)在等静压领域具有较高的知名度和领先地位。根据公司 官网History of Quintus Technologies,公司起源可追溯至瑞典ASEA(后并入ABB) 高压实验室的“Quintus”项目,研制合成金刚石的高温高压工艺。20世纪50–60年代, 公司将CIP和HIP技术推向成熟,用于提高陶瓷与金属材料密度与机械性;60年代中 期,公司设计深拉伸压力机(Deep Draw Presses),适合少量、复杂的喷气发动机 合金部件成型;70年代,公司推出基于柔性橡胶隔膜技术的板材成形系统 “Flexform™ 流体囊压机”,面向航天结构件生产,满足少批多样、高精度需求,该时 期将高压静液挤压工艺工业化;1980年代,Quintus 发明了URC®(均匀快速冷却) 技术,将热处理与HIP融为一体,大幅缩短制造周期并提升性能;1985年,公司向 BMW原型制造中心交付首台Flexform™压机,此后扩展到福特、戴姆勒-奔驰、沃尔 沃、罗孚、GAZ、萨博等全球整车厂商;1990年代公司进入食品领域,推出首批商用高压处理(HPP)系统,推动食品保鲜方式的产业化转型。2010年,公司为 MTC (Kinzoku Giken)交付全球最大负载区为2.05 m × 4.2 m的HIP设备;2017年,日 本神户制钢从Milestone Partners收购Quintus。2020年高压热处理成为航空与航天 领域增材制造零部件处理的行业标准,公司启动更大规格热处理设备开发。2021 年, 公司在食品与饮料领域重新部署HPP系统,采用更紧凑设计并简化安装与维护。根 据公司官网,2022年销售额12亿瑞典克朗(约合9.2亿人民币),已交付高压系统1900 台。
昆塔斯目前运营四大关键产品线,覆盖先进材料致密化、复杂板件成型、绿色食品 加工与电池加工领域。根据公司官网,(1)材料致密化(Material Densification) 产品线包括热等静压(HIP)、温等静压(WIP)、冷等静压(CIP)以及高压热处 理(HPHT)系统,用于提升金属、陶瓷、复合材料、增材制造零件的性能与密度, 广泛服务于航空航天后处理、医疗植入件制造与高端铸造企业。(2)钣金成形(Sheet Metal Forming)产品线核心产品为Flexform™流体囊压机系列,该技术利用橡胶隔 膜与高压液体,支持复杂钣金零件的低模具成本快速成型,适合原型与低批量结构 件生产。客户覆盖 Airbus、Boeing、Daimler-Benz、Ford、BMW、Bombardier、 Embraer 和 Volvo 等行业领先制造商。(3)食品与饮料高压处理(High-Pressure Processing, HPP)提供无需热处理或防腐剂的超高压灭菌方案。(4)电池加工系 统(Battery Processing Systems)为全固态电池制造推出WIP电池压机产品,包 括实验室级MIB 120(Pallet-to-Cell)与中试/量产级QIB 180(Cell-to-Pouch), 可实现在高达6,000 bar与145 °C下密实电解质与电极,降低孔隙、提升界面接触。 目前通过2025年成立的Battery Application Center为研发团队与产业客户提供从实 验验证到量产路径的技术支持与工艺服务。
昆塔斯布局固态电池产业链,广泛承接订单并同步产研融合。根据公司2023年2月发 布的《Quintus Launches Scalable Press for Solid-State Battery Production》,公 司收到大量电池压机订单,订单来自全球各地的固态电池制造产业链上的各类企业, 涵盖从研发到小规模生产等各个阶段。根据公司官网披露信息,昆塔斯于2025年3月 18日在其总部瑞典Västerås正式设立电池应用中心,以支持全固态电池(ASSB)研 发到量产路径。中心面向从学生到高级电池工程师开放,涵盖固态电解质、电极组 合技术验证与优化,支持从实验性探索到中试与量产的全流程工程化。QIB 180 WIP 压机是该中心的核心设备,用于优化温度、压力、保压时间等关键指标,帮助提升 ASSB制造性能与产能。2025年公司又宣布与LESC(芝加哥大学普利兹克分子工程 学院的能源存储与转化实验室)、加利福尼亚大学圣地亚哥分校达成全固态e,研究 核心是利用MIB 120 WIP解决ASSB面临的密实性与结构稳定性难题,该设备将在 2025年7月安装于芝加哥的LESC实验室。 昆塔斯1985年起进入中国市场,并持续投资与本地化服务和技术支持。根据中国工 业新闻网2025年6月9日文章,Quintus自1985年起进入中国市场,亚太区总部设于 上海,已组建超22人的专业团队,业务涵盖战略销售、运营管理及现场服务,团队 规模仍在持续扩展。Quintus中国与国内多家行业领军企业建立了长期合作关系,目 前已与东浦精细陶瓷、尚品食品、昱坤生物等本土企业开展深度合作。公司设置了 Quintus® Care全生命周期关怀计划,该计划涵盖四部分(1)专属客户经理:针对 性需求对接,提供个性化解决方案;(2)定期巡检与现场培训:预防性维护,操作 技能提升,防患于未然;(3)优先技术支持与备件储备:7×24小时响应机制,保障 生产零中断;(4)年度客户研讨会:前沿技术分享会与行业趋势洞察。根据Quintus 公众号,国内有多家企业加入该计划。

(二)川西机器:国内等静压机设备制造龙头之一,占国内 90%市场份额
四川航空工业川西机器(简称“川西机器”)隶属于中国航空工业集团公司,主要生 产冷、热、温等静压设备,占据国内90%市场份额。根据川西机器官网信息,川西 机器(原名四川航空工业川西机器厂)始建于一九六五年,隶属于中国航空工业集 团公司,是集科研、制造、服务于一体的国有大型二类企业。公司始终致力于等静压 技术的研究及设备的设计与制造,通过了国标、国军标质量体系认证,取得了超高 压容器生产许可证,具备武器装备科研生产单位二级保密认证资格,是国内最早从 事超高压技术研发和等静压装备的专业制造厂家。根据国际先进材料与制造工程学 会(SAMPE)公众号,川西机器生产能力强、技术水平处于国际领先地位,在等静 压技术方面先后获得百余项专利,制定了《钢丝缠绕式冷等静压机》和《钢丝缠绕式 热等静压机》行业标准。根据该公众号2025年5月23日文章,公司累计制造等静压设 备1700余台套,占据国内90%的市场份额,是亚洲最大的等静设备研制基地。公司 产品遍布全国20多个省市并出口日本、韩国、泰国、印度尼西亚等国家,广泛应用 于航空、航天、核工业、兵器、船舶、粉末冶金、耐火材料、硬质合金、陶瓷、炭素、 食品、制药、深海探索等行业,为国家国防工业、高新材料等领域的研发生产提供了 必要的工艺装备。
川西机器持续推进技术研发,研发全球最大冷等静压机并投入使用、克服温等静压 技术均温性难题并完成验收、签约全球最大规格热等静压机,并开展氮化镓实验项 目。根据公司官网,公司牵头承担的国家重点研发专项“大型深海超高压模拟试验 装置”于2018年投入使用,2020年获海南省科学技术进步一等奖,为我国万米载人 潜水器的压力测试、信号和数据的采集分析提供了更为便捷、全面的平台,为助推 国家深海探测贡献了力量,该设备为目前全球最大冷等静压设备。根据中航工业川 西机器2023年7月21日报道,公司研制的温等静压机WDJ600/1000-250.85在厂内顺 利通过用户验收,针对温等静压机均温性技术难题,公司将温度均匀性稳定控制在 了±5℃以内。根据雅安市经济和信息化局2024年3月19日报道,公司3月12日与航空工业安吉精铸签约全球尺寸最大、组合技术指标最高的热等静压设备。此外,公司 还开展氮化镓实验项目,根据雅安经济技术开发区公众号,公司在2021年6月28日和 国镓芯科(深圳)半导体科技有限公司的氮化镓联合实验室举行揭牌仪式,根据中 航工业川西机器公众号2023年11月20日文章,公司氮化镓项目组完成各项试验30余 次,已取得历史性突破。
川西机器近十年业绩呈现稳增长态势。根据中航机电、中航机载年报披露,川西机 器2024年总资产24.49亿元,净资产8.1亿元,营业收入5.02亿元、净利润4955.30万 元,公司2014-2024年总资产和净资产CAGR分别为17.96%、13.99%,营业收入和 净利润CAGR分别为9.27%、16.16%。2022年全年数据缺失系因2022年中航电子换 股吸收合并川西机器母公司中航机电,该合并事项于2023年4月交割完成,中航机电 财报披露截止在2022年三季度,在2022年中报中涉及川西机器财务数据,中航机载 (原中航电子)2022年报未披露子公司川西机器。根据雅安市人民政府报道,公司 于2015年成功研制有效热区直径≥650mm的大规格热等静压设备(最高压力 200MPa、温度1500℃),填补国内大规格热等静压设备空白,实现了热等静压技术 产业化应用。
川西机器在冷、热等静压设备领域业务活跃,与恒压新材、安吉精铸、美尔森石墨 等公司达成合作。根据中航工业川西机器公众号,公司2025年一季度中标或签订冷、 热等静压设备11台,覆盖航空航天、新能源材料领域。从近年合作情况来看,公司 于2025年7月7日与恒压新材料科技(江苏)有限公签约两台大规格热等静压设备, 均配备目前全球热等静压设备前沿技术均匀快速冷却技术。设备投产后,将助力恒 压新材提升特种合金产品质量和性能。根据中国航空工业集团安吉精铸公众号2025 年3月信息,川西机器与安吉精铸正在共建大型热等静压中心,安吉精铸是中航工业 集团的铸造企业,铸造航空发动机机匣类、飞机框架类精密铸件。根据中航工业集 团公众号2024年3月信息,公司与安吉精铸签约联合研制当时全球最大规格热等静 压设备(热区高度3500mm、最高压力160MPa、温度1400℃),填补国内2000mm 以上设备空白,应用于航空大型铸件致密化处理。根据中航工业租赁公众号2022年 9月信息,航空工业租赁与安吉精铸、川西机器共同签署一项超大型热等静压设备战 略合作协议,具体为超大型热等静压设备融资租赁业务,是集团内“制造+金融+服务” 资源整合方案。根据中航工业川西机器公众号2023年8月信息,公司与美尔森石墨深 化等静压工艺合作,拓展半导体、光伏、新能源电池领域应用,双方首次合作在2005 年,当时公司为美尔森石墨研制了一台亚洲最大的冷等静压设备。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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