从0到1，「高能数造」助力全固态电池量产迈出关键一步
2024过半，新能源产业卷到哪儿了？
把各大车企和电池公司的动向进行抽丝剥茧，其中透出的一个关键动向是：全固态电池研发加速，剑指量产。
QYResearch调研团队最新报告显示，预计2029年全球新能源车电池市场规模将达到1527.2亿美元，未来几年年复合增长率为12.1%。庞大的市场需求刺激下，中小电池制造商和车企们，无不期待着巨头林立的动力电池行业，能够出现打破现有竞争格局的新机会。
作为被业界公认的下一代电池首选方案之一，全固态电池迅速崛起。宁德时代、欣旺达、LG新能源、松下，蔚来等国内外电池厂商和车企，都在产业端积极发力。
不断提速的技术竞赛之中，来自西安的高能数造是其中的代表性选手——2021年躬身入局，成为国内首家聚焦并推出新能源电池数字制造平台的产业化公司。2024年以来，出手不断。
5月，高能数造推出全固态电池复合极片高效制造平台，同时，产线级全固态电池复合极片高效打印平台3D-PT正式交付，实现高精度正负极片双面复合电解质打印及智能烘干；6月，高能数造全固态电池干法小试线新品上线，实现一站式制造全固态电池。
高能数造-锂金属全固态电池3D打印小试线
自此，全固态电池的产业化制造，向前又进了一步。
西安交大团队创业，瞄准全固态电池行业核心痛点
在液态锂电池称霸的时代，押注全固态电池产业，并非易事。
固态电池的核心技术思路，是将液态电解质替换为固态电解质，并进行正负极材料等革新。目前来看，市场上主流产品多为半固态或准固态电池，固态电池尚未形成统一的工艺路线。
落实到可实现的制造工艺层面，全固态电池主要面临无法量产的核心痛点。进一步可以拆分为需要突破装备创新，以及制造工艺两大难点。
一是装备创新带来的成本端压力。在目前的市场需求下，传统的电池制造工艺已经无法对电池的降本增效带来直接帮助。
其中包含了两个层面的问题。首先，从传统的电池制造工艺来看，其前期设备采购和制造过程的能源消耗都需要大量资金投入。
例如一条年产10亿瓦时产能的电池产线建成，需要的资金总量大约在20~30亿区间，不是所有电池企业都能够承受这样庞大的现金流压力。
其次，液态锂电池生产设备与固态电池制造设备之间，有本质上的区别。传统的液态锂离子电池的产线无法生产全固态电池。
锂电池
后者作为一种新型电池技术，相较传统液态电池具有更高的能量密度、更快的充放电速度和更好的安全性能。以固态电池3D打印公司Sakuu为例，其生产的固态电池，与传统锂离子电池相比，体积减半，重量也减少到了三分之一，而电池的能量密度却是传统锂离子电池的两倍。传统的锂电生产设备无法解决全固态电池生产中遇到的固固界面接触小、界面阻抗大等问题。
综合来看，由于二者存在生产路径上的差异，倘若想要就地改造传统产线用以生产全固态电池，至少需要替换50%以上的设备。
“如果想要运用现在比较新的（干法）工艺，那么大概60%以上的现有设备都需要替换。”高能数造首席运营官令旗补充道。
二是材料端，制造工艺亟需革新。液态锂离子电池所使用的材料，能量密度上限有限，哪怕100%开发也只能达到350Wh/kg的水平。
“眼下（业内）迫切需要实现的目标，是2025年达到500Wh/kg，这样的差距，依靠现有的材料体系是难以弥补的。”某头部电池企业从业者曾告诉36氪。
言下之意，想要实现500Wh/kg的能量度目标，就必须使用新的材料体系才能够实现；而新的材料体系，就势必意味着需要新、更灵活的制造工艺和装备支撑。
36氪此前曾报道，高能数造由西安交大长春3D打印创新中心孵化而来，核心团队成员近半数为西安交大出身。创始人兼CEO王世明是原西安交大长春3D打印创新中心负责人、3D打印高级工程师。
公司近年还吸收了来自中山大学、宾夕法尼亚大学、中国航天科工集团等高校和科研院所的人才，组成了包含电化学、新能源材料、增材制造、产业发展等专业的复合型创新团队，研发实力不容小觑。
创业的缘起，与团队对于电池智能制造装备的市场了解密切相关——全固态电池，目前仍然处于向产业化过渡的阶段。
据中银证券预测，到2025年和2030年，全球固态电池的需求量将分别达到44.2GWh和494.9GWh，市场规模有望在2030年达到1500亿元以上。
高能数造看到了其中蕴含的巨大机遇，并全力寻求突破的最优解。
两大核心技术路线筑基，掀起生产工艺变革
技术路线上，高能数造选择将电池3D打印工艺和电池干法制造工艺结合，从而实现全固态电池的有效制造。通过生产电池制造的智能设备，做新能源电池产业的“卖铲人”。
之所以开辟这样的道路，是因为相较传统的电池制造流程，3D电池打印能够允许制造商根据特定应用需求，快速调整电池的设计和结构，从而为电动汽车、移动设备、大规模储能等不同领域提供定制化的电池解决方案。一旦铺开应用，电池厂商从设计到市场的时间将大大缩短。
另一面，干法制造工艺则是实现全固态电池大规模生产的理想选择。近年来，国内外有越来越多的锂电企业开始使用干法制造技术，如特斯拉、Sakuu等。后者在今年4月正式宣布，其干法电极技术已经在锂金属电池中实现商业应用。
锂电池
高能数造目前已经能够实现微米级干法电极自支撑膜高精度连续制备。同时，在制造过程当中，团队将原本电池制造工艺流程中电极制造的多个环节，用智能化的手段来整合为1~3个工艺节点，从而缩短制造流程，提升效率。
令旗分析道，通过两大技术路线的整合，能够将整个制造过程的设备成本降低40%左右。
设备降本，那么具体到电池端呢？“比起传统工艺制造的电池成本，我们能够把单块电池的成本降低20%左右的水平。”负责人表示。
解决设备端的技术难题后，高能数造在内部迅速开始了下个环节：安全性验证。
36氪了解到，团队此前制作了一批全固态电池的样品，包括单层的软包全固态电池和多层的软包全固态电池，并且空气环境下进行安全实验。
令旗回忆当时的场景：“（在场）能够看到我们即便把电池剪碎或者是做一些穿刺实验，也不会发生起火爆冒烟或者是爆燃的危险情况。”
这是令团队雀跃的“定心丸”。
实验的成功意味着，高能数造现有的制造工艺和设备已经能够充分发挥全固态电池材料自身的安全性，“我们的工艺不会对它有任何负面的影响”。
其次，团队在电池的结构组成上摒弃了传统涂布工艺所生产的平面电极，而是采取了连续微孔结构的立体电极，避免缝隙的产生。
实验中，在电池几乎被剪碎的情况下依然能够维持运转工作，这就证明团队的制造工艺能够让电池内部层与层之间的结合更加紧密，稳定性得到优化；由于不易形成断裂，电池的寿命也能够得到延长。
当36氪追问良品率，负责人表示，高能数造现有设备生产出的电池良品率大于95%。放大到行业角度，这样的数据算不上“最优”——宁德时代等头部电池企业的良品率通常高于99%。
不过，如果横向对比电池3D打印行业，却称得上可圈可点，业内眼下对于3D打印设备制造效率的追求，不会像成熟的液态生产电池那么高。
更为准确的表达是，高能数造解决了全固态电池自动化批量生产领域中，从0到1的关键一步。
从科研端到产业级，用产业眼光布局
5月底，《中国日报》报道称，中国或投入约60亿元，鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发，宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。
对此，中信证券指出，若国家为车企和电池企业提供资金鼓励全固态电池的研发，固态电池从实验室到量产应用的进程或有望加速，将优先拉动上游设备商的订单需求。
从国内企业的动作来看，尽管研发支持的“靴子”还未落地，却丝毫没有减缓迭代的步伐。
同样是5月，上汽集团已正式宣布，计划在2026年实现全固态电池的大规模生产，并在随后的2027年推出首款搭载这项先进技术的新型汽车。
与此同时，广汽集团也透露，他们的全固态电池已经完成了试验阶段的开发，并定于2026年进入量产阶段，准备装车应用。
国际市场上，日本的汽车制造商丰田、日产和本田分别设定了2027年、2028年和2030年作为他们推出搭载全固态电池的汽车车型的目标年份；韩国的主要电池制造商，包括三星SDI、SK On和LG新能源等，也都已经公开了他们将全固态电池技术推向商业化市场的具体计划。
三星SDI的的Super-Gap固态电池，图源网络
如今，竞争的激烈程度还在加剧，国内外新能源企业与科研院所都在为全固态电池的产业化应用竞相发力。
作为国内首家发布全固态电池3D打印数字智造技术的产业化企业，高能数造的产业侧优势不仅体现在其与大型企业的合作上，更在于其对产业应用的深刻理解和市场定位。
首先是商业模式方面，高能数造聚焦在各类新能源电池智能制造产线设备的生产、研发和销售工作。
除了不断进行产线级设备的研发和升级，为了保证技术升级足够丝滑，公司旗下实验级的电池箱打印系列也和科研院所、新能源企业的研发部门进行合作。
从合作成果来看，高能数造的客户版图颇为完整。
令旗告诉36氪，经过近年的积累，公司的产品和技术已成功应用于多个行业领域，与国家石墨烯创新中心、一汽集团、巨擎航天、惠州豪鹏、新盛时代、中国航天科技创新研究院、中科固能、哈尔滨工业大学、同济大学、南方科技大学、中科院大连化学物理研究所等单位的电池研制机构展开合作，并产生营收——中标全国首条全固态电池3D打印中试线，实现超千万元的全固态电池智能制造装备的订单销售。
从科研应用场景到产业应用场景，高能数造的产业应用示范效应，开始显现。
布局卡位下一代电池研发方向
除了全固态电池中试线外，高能数造目前还推出了适配于锂金属负极全固态电池连续制备的锂金属全固态电池3D打印小试线、锂金属全固态电池3D打印中试线以及产线级的干法电池智造系统。
高能数造-产线级干法电池智造系统
这样的布局，不仅打通了面向不同体量、不同需求全固态电池产业化生产的能力，并且能够全面适配目前全固态电池主流的硫化物、氧化物和聚合物三大材料体系，电极表面一致性精度可以做到1微米以内。
如果说从0到1，高能数造完成的是底层能力的技术验证，那么从科研设备到产线设备的组合路径上，高能数造则是探索了一条更加完备，且为侧重产业落地的技术商业闭环。
在发展规划层面，高能数造今年的两大目标，切入点均在产业方面。
王世明此前接受媒体采访时曾表示，除了以3D-PT为代表的湿法全固态电池产线级制造装备外，高能数造正在进行新能源电池干法制造装备的开发，预计2024年Q2发布面向液态电池、半固态电池及全固态电池的干法制造工艺与相关装备产品。
高能数造-产线级全固态电池复合极片高效打印平台3D-PT
精彩的技术回馈也正在形成。
倘若达成目标，高能数造将完成“新能源电池干法制造产线”与“全固态电池湿法数智化产线”的双路径布局，为全球新能源电池及全固态电池企业提供不同工艺的产线级智造解决方案。
财务方面，资料显示，自公司成立以来，高能数造已完成两轮融资，投资方包括陕西科创航天基金、皓玺投资等，财务状况稳健。
把故事线拉长，我们不难发现，在这个全固态产业化的关键时间点，高能数造当初“想要解决全固态电池量产难题”这一初心，已经得到了理想中的印证。
