鉅大LARGE | 點擊量：772次 | 2023年08月14日
鋰電設備行業(yè)的發(fā)展現狀和未來趨勢
1、鋰電設備自動化水平直接決定電池性能
鋰離子電池是指以嵌鋰化合物為正負極材料的二次電池，在充放電過程中，鋰離子在兩個電極間往返脫嵌和嵌入，俗稱搖椅電池。鋰離子電池充放電性能好、能量密度高、電壓高、無記憶效應等優(yōu)點突出，在二次電池領域所占市場份額迅速提升，除了在消費類電子產品電池里廣泛應用之外，更是目前新能源汽車動力電池主流路線。
鋰離子電池的制造流程可分為電極制片、電芯裝配、激活檢測和電池組裝四個主要工序。其中，電極制片又包括正極片和負極片制作，主要環(huán)節(jié)包括配料、攪拌、涂布、輥壓、分切和極耳等步驟。由于電極片的好壞直接決定了電池整體的性能，因此電極制片是鋰離子電池制造的關鍵工藝。
鋰離子電池制造設備是指鋰離子電池生產線上所需要的各類機械設備，簡稱為鋰電設備。除了電池本身所用材料之外，制造工藝和生產設備是決定電池性能的重要因素。隨著動力電池需求的激增，鋰電設備市場迎來新一輪高增長，同時由于電池性能要求的不斷提高，鋰電池制造設備也在經歷技術革命，向著高自動化方向邁進。
按照鋰離子電池的生產流程，鋰電設備主要可以分為前端設備、中端設備和后端設備。前端設備主要是指電極制片工序中所需要的真空攪拌機、涂布機、輥壓機和分切機等。涂布工藝要求將攪拌后的漿料均勻地涂在金屬上，厚度精確到3μm以下，分切要需要保證切片表面不能存在任何毛刺，否則會對后續(xù)工藝產生很大影響。因此，前端設備是電池制造的核心設備，關乎整條生產線的質量。中端設備主要覆蓋電芯裝配工序，主要包括卷繞機或疊片機、電芯入殼機、注液機以及封口焊接等設備，后端設備主要覆蓋電芯激活化成、分容檢測以及組裝成電池組等工藝。相對而言，中后端設備如入殼、封口、檢測等機器相對簡單，技術要求不高。
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充電溫度：0~45℃
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
從鋰電池成本的角度來看，動力電池原材料部分成本的彈性最低，占目前電芯總成本的50%左右，而剩下的50%則包括銷售費用、財務費用、設備折舊等，由于目前國內動力電池的規(guī)模效應仍然較低，造成攤銷費用高，電芯和電池的成本隨之升高。從去年開始，國內的動力電池廠已經紛紛計劃擴產，通過使用高端自動化鋰電池生產裝備實現規(guī)模效應，也這是拉動國內鋰電設備行業(yè)發(fā)展的核心動力。
2、鋰電池設備價格參差不齊
各個環(huán)節(jié)設備的精度和自動化水平不同決定了價格差異。一般來說，由于前端電極制片工序是對原材料進行初始處理，處理結果的優(yōu)劣會直接影響電極片的性能，所以在精度和自動化要求上最高的，對應的價格也是最高的。例如攪拌機除了需要將漿料混勻，還要保證不能有任何氣泡混入，而涂布機需要將漿料涂層的厚度控制到3μm以下，這種工藝條件對設備本身的精度就提出了很高的要求。
從贏合科技披露的產品價格來看，核心環(huán)節(jié)涂布機、分條機價格最高，2014年平均價格分別為73.56萬和49.22萬元，而卷繞機和制片機的價格相對較低，分別為23.32萬元和21.39萬元。其他的輔助設備如烘箱、滾槽機和預充柜等對電池性能影響不大，相對的精度要求和價格也是最低的。值得注意的是，鋰電設備一般是非標準化生產，生產廠商根據下游客戶個性化需求生產不同的設備，因而設備價格也隨之不同，不同工藝所采用設備也不盡相同，以卷繞為例，方型電池和圓柱電池的卷繞機相差很大。業(yè)內普遍采用成本加成法定價，保證鋰電設備生產廠家的毛利率。
國際市場來看，目前國產設備價格遠低于國外設備，一方面國內的人力和制造成本更為低廉，更為重要的是目前國內設備自動化水平仍然偏低，相比日韓高端設備性能差距十分明顯。
3、鋰電池設備行業(yè)市場空間
鋰電制造設備主要用于鋰離子電池生產，因此鋰離子電池需求的增長是驅動鋰電設備行業(yè)增長的根本驅動力。目前鋰離子電池主要應用于消費電子產品、新能源汽車動力以及儲能三大領域。2014年全球鋰離子電池市場規(guī)模249億美元，折合總容量53.6GWh，其中消費類鋰離子電池占比67%，同比下滑7個百分點，動力型鋰占比19%，同比增長6個百分點，其他類型(儲能&工業(yè)型)占比14%，同比增長1個百分點。
隨著新能源汽車及可再生能源發(fā)電的興起，動力鋰電池和儲能鋰電池未來的占比會進一步提升，新能源汽車和儲能系統的電池容量需求體量上遠大于小型鋰電，在鋰離子電池中占比將隨著產業(yè)發(fā)展的不斷提高。
根據高工鋰電(GBII)資料，2014年中國鋰電設備市場規(guī)模為38億元，同比增長31%，預計2015年將達到75億元，實現翻倍增長。主要受以下幾個因素影響：
(1)新一輪動力電池擴張潮：2014年我國新能源汽車銷量7.4萬輛，預計今年有望突破20萬輛，2020年將達到100萬輛，行業(yè)將保持6年十倍的平均增速;
(2)產品轉型，更換設備：2014年鋁殼、圓柱市場增長有限，特別是鋁殼領域，因此很多傳統鋁殼廠商轉型軟包。由于軟包產線與圓柱、鋁殼產線存在一定差異，所以需要更新設備;
(3)產線改進，設備更新換代：為節(jié)約人力成本、提高產品一致性，現在全自動設備逐漸被接受，之前的半自動及手動設備不斷被替換淘汰，全自動設備的占比越來越高。
根據研究機構對全球鋰電池用電量預測來看，到2020年，全球小型鋰電、新能源汽車和工業(yè)儲能三項結合的總用電量將達到245GWh，是2013年的四倍以上，年均復合增長率將達到24%。其中小型鋰電148GWh，年均復合增速17.8%，動力電池和儲能電池的年均復合增長率分別為44.4%和和49.8%。
動力鋰電將是拉動本輪鋰電設備周期的主要力量。從設備上來看，小型鋰電市場規(guī)模目前領先，但是小型鋰電設備難以用于動力鋰電制造，對于精度和一致性的要求差異明顯，這也導致專注于動力電池的企業(yè)更傾向于重新設計和引進新設備而非簡單的采用現有的小型鋰電設備。
鋰電池行業(yè)發(fā)展趨勢
與市場規(guī)模
1、鋰電池行業(yè)發(fā)展趨勢分析
經過20多年的發(fā)展，鋰離子電池市場規(guī)模從無到有，先后超越鎳鎘電池、鎳氫電池等其他二次電池而發(fā)展成為僅次于鉛酸電池的第二大二次電池產品。從2010年至2014年，比傳統功能手機更耗電的智能手機以及平板電腦、電動汽車等新興市場的崛起，推動了鋰離子電池市場的快速發(fā)展和市場普及。到2014年全球鋰離子電池市場規(guī)模快速發(fā)展到6646.5萬kWh，相比2010年增長3倍以上。2015年，全球新能源汽車銷量為73萬輛，同比增長108%;鋰電池產量也從2014年72GW，升至100GW，同比增長40%;動力電池在鋰電池產量中的占比也由2014年的14%快速提升到2015年的28%。對于未來市場規(guī)模的預期，在綜合考慮各種因素的情況下，真鋰研究和中國電池 網預計2020年全球鋰離子電池市場規(guī)模將會超過2億kWh，21世紀第二個10年的年均復合增長率接近25%。
數據來源：中國產業(yè)發(fā)展研究網
隨著市場規(guī)模的擴大，鋰電池自動化生產設備行業(yè)已從最初的鋰電池生產的功能實現，轉向高精度、安全性以及標準化的方向發(fā)展。如今消費電子產品對鋰電池容量和性能要求的不斷提升，儲能電池、動力電池對鋰電池功率需求的不斷增長，以及無線傳感器、植入式醫(yī)療裝置等新能源應用領域對鋰電池穩(wěn)定性和壽命近乎嚴苛的要求，鋰電池自動化生產設備行業(yè)應下旅游業(yè)需求的發(fā)展，將進一步提升自身的研發(fā)水平和技術實力、提高設備的工藝水平和自動化程度，以滿足下游鋰電池對大容量、大功率、高性能、高穩(wěn)定性等特性的需求。在動力電池領域，鋰電池自動化生產設備的技術水平、自動化程度將會對電芯的生產工藝、質量控制以及電芯標準化、穩(wěn)定性和成組后效率的提升發(fā)揮重要作用。同時，鋰電池自動化生產設備的技術提升和質量控制是下游鋰電池工藝改進和性能提升的基礎，也是鋰電池行業(yè)及以鋰電池應用為代表的新能源行業(yè)發(fā)展的重要保障。
①自動化生產能力的提升
目前，我國鋰電池自動化生產設備與國外先進設備在自動化生產能力上仍存在差距。在需求不斷提高要求的情況下，全自動化的鋰電池生產設備將保證鋰電池具有很好的一致性，從而保證鋰電池具有較高的安全性。在鋰離子動力電池等大容量電池方面，對其中串聯形成的電池組電芯一致性要求很高，下游客戶對生產設備的自動化水平的提升需求較大;鋰電池生產設備在電芯制作方面，將注重提高設備的工作效率和自動化水平，尤其是要提升電芯的對齊度、極耳位置精度以及電池的一致性;在組裝設備方面，需要改善安全檢測管理系統和組裝的一致性，提升組裝設備的自動化生產能力。
②鋰電池生產設備一體化
行業(yè)內企業(yè)的發(fā)展歷程主要體現為兩種發(fā)展模式：一類企業(yè)選擇專業(yè)化發(fā)展方向，集中研發(fā)生產一類產品，專心做精，樹立良好的品牌形象;另一類公司在單一產品上建立優(yōu)勢后，迅速借助品牌優(yōu)勢實施相關多元化戰(zhàn)略，發(fā)展其他自動化生產設備。隨著鋰電池生產對自動化要求的提高，打造一體化的生產線將成為未來的發(fā)展方向。
③鋰離子動力電池生產設備將成為行業(yè)發(fā)展重點
鋰離子動力電池在未來鋰電產業(yè)發(fā)展中將占據較大的市場份額，這將促使鋰離子動力電池自動化生產設備進入新的發(fā)展時期。動力電池是新能源汽車的核心器件之一，占新能源汽車成本在40-60%，是新能源汽車成本較高的主要因素。近年來全球新能源汽車的蓬勃發(fā)展，特別是國內市場新能源汽車的爆發(fā)式增長已使得鋰離子動力電池成為鋰電池中增長最快的部分。
由于鋰離子動力電池對安全性的要求較高，鋰離子動力電池自動化生產設備在穩(wěn)定性和精度方面的要求也更高，鋰離子動力電池的產業(yè)化流程和生產線設計成為行業(yè)內研發(fā)的難點與重點，行業(yè)內企業(yè)需要與下游客戶加強合作，緊跟客戶需求，對產品作出相應的調整。
④國產設備對進口設備的替代效應越來越明顯
國外設備研發(fā)起步早，設備精度高、自動化程度高、性能優(yōu)越，但其在電池型號變換方面有較大的局限性，靈活性低，設備適用范圍窄，與國內種類眾多的電池生產方式不相匹配。國內設備針對我國電池生產的工藝特點而研發(fā)制造，適應性強，性價比優(yōu)勢明顯。鋰電池自動化生產設備行業(yè)是一個非標準化設備行業(yè)，設備的性能需要根據客戶生產工藝的改變進行不斷的改進，國內廠商能夠充分滿足客戶的生產工藝需求，響應速度快，在設備發(fā)生故障時可以進行及時溝通和處理，最大限度減少客戶損失。同時，國產鋰電池自動化生產設備技術水平的提升，將進一步縮小與進口設備在所生產產品質量上的差距，國產設備的性價比優(yōu)勢和對進口設備的替代效應會更為明顯。
2、鋰電池自動化生產設備行業(yè)的發(fā)展狀況
(1)鋰電池自動化生產設備行業(yè)發(fā)展歷程
鋰電池行業(yè)屬于鋰電池自動化生產設備的下游的行業(yè)，其最先發(fā)展于日本。隨著鋰電池產業(yè)規(guī)模的發(fā)展，日本Kaido公司于1990年成功研發(fā)出第一臺方形鋰電池卷繞機，鋰電池自動化生產設備開始出現。韓國Koem公司于1999年成功開發(fā)出鋰離子電池卷繞機和鋰離子電池裝配機。隨后鋰電池自動化生產設備開始發(fā)展起來，但日韓始終處于領頭羊的地位，憑借良好的技術與聲譽占據著市場的主要份額。目前，國內仍有部分大型電池廠的自動化生產設備向日韓相關企業(yè)進行采購。
我國加入WTO后，國內生產商開始借鑒國外技術，并結合國內低價勞動力與靈活而敏感的市場觸角，開始在自動化生產設備領域站穩(wěn)腳跟并慢慢發(fā)展起來。至2006年，國內已出現一批專業(yè)的鋰電池自動化生產設備制造企業(yè)。
為適應我國鋰電池產業(yè)的進一步發(fā)展，提高鋰電池生產工藝水平、研發(fā)并生產擁有自主知識產權的鋰電制造設備成為行業(yè)內企業(yè)進一步發(fā)展的要求。近年來，隨著鋰電池行業(yè)市場需求快速增長，鋰電池生產廠商大規(guī)模擴大產能，國內開始出現一批研發(fā)和制造能力較強的鋰電池自動化生產設備制造商。
(2)鋰電池自動化設備行業(yè)發(fā)展現狀
①鋰電池行業(yè)發(fā)展概況
中國、韓國和日本是世界上三大鋰離子電池生產國，三國產量約占到世界產量的90%左右，三國各占30%左右。近年來，我國鋰電池設備行業(yè)發(fā)展迅速，2015年我國鋰電池產量市場規(guī)模達到1251.5億元，2011年-2015年復合增長率為33.21%。
鋰電池行業(yè)是鋰電池自動化生產設備行業(yè)的下游的行業(yè)，鋰電池是一類依靠鋰離子在正極與負極之間移動來達到充放電目的的可充電電池。目前，市場上主要使用的可充電電池按照材料分類可分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。
數據來源：廣發(fā)證券，wind資訊
與其他充電電池相比，鋰電池具有高能量密度、高電壓、壽命長、無記憶效應等優(yōu)點，目前已經占據了手機、筆記本電腦腦等消費電子類產品電池的主流市場。未來隨著鋰電池生產工藝和電池性能的進一步提升，鋰電池將占據儲能電池、動力電池等領域的主流市場。
自從日本索尼公司于1992年將鋰電池投入產業(yè)化以來，鋰電池在手機、筆記本電腦等行業(yè)得到了大規(guī)模的應用。隨著技術的進步和性能的提升，鋰電池的應用將逐步拓展到多個不同領域。
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