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2016年年我国锂电池生产设备行业现状及趋势分析
2018-11-13 16:55:14

一、锂电池生产设备概述


    锂电生产工艺流程长,设备多。锂电设备泛指在锂电池生产过程中使用的各种制造设备。锂电设备对锂电池性能和成本有重大影响,是决定因素之一。锂电池生产工艺较长,生产过程有 50 多道工序,相应需要 50 多种设备来完成各道工序的制造。工艺环节决定了锂电池设备庞杂,专用性强。

    典型的圆柱形锂电池制造工艺流程:


    锂各类锂离子电池的制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和电池封装四个工序段。极片制作工艺包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、极耳成型等工序,是锂离子电池制造的基础,对极片制造设备的性能、精度、稳定性、自动化水平和生产效能等有着很高的要求;电芯组装工艺主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、注电解液等工序,对精度、效率、一致性要求很高;电芯激活检测工艺主要包括电芯化成、分容检测等;电池封装工艺包括对构成电池组的单体电池进行测试、分类、串并联组合,以及对组装后的电池组性能、可靠性测试。四个工序段主要的设备有十几种,如下所示:


    在这十几种设备中,关键的设备有卷绕机、涂布机、叠片机、模切机和检测设备等,技术壁垒较高,产值空间大。
相关报告:智研咨询发布的《2016-2022年中国锂电池材料行业市场运营态势及发展前景预测报告》。

    二、锂电池生产设备行业发展情况

    (一)锂电池生产设备行业目前发展基本情况

    锂电池行业里一些简单工序的锂电设备壁垒较低,加之看好下游锂电池行业的发展,导致国内锂电设备企业众多。根据高工锂电 2013 年的统计,涉及锂电池生产设备领域的企业有 278 家,但是具有一定技术核心、规模较大的企业数量很少,有十几家企业的产值在 1~3 亿元之间,而其他 200 多家锂电池设备企业营收均不超过 1 亿元。这表明整个锂电设备行业的集中度还是非常低的。大量中小企业无力负担高额的研发费用,只能在低端设备上进行价格战。

    2014 年由于新能源汽车的快速发展,锂电池供不应求,电芯厂纷纷扩大投资,对锂电设备行业拉动作用明显,行业规模迅速扩大,龙头公司产值大增,新嘉拓销售额达到 3.6 亿,成为行业内首家锂电设备销售过 3 亿的公司。步入 15年,随着先导股份和赢合科技登陆资本市场,锂电设备行业将步入一个新的发展阶段。

    2014 年锂电池设备行业销售前十大企业:


    (二)新能源汽车行业对锂电池行业的积极影响

    在资源和环保压力下,2014 年国内新能源汽车推广政策频出,政府推动力度前所未有,特别是在巨额补贴政策的刺激下,国内新能源汽车产销连创新高。2014 年国内共生产各类新能源汽车 83900 辆,同比增长近 4 倍,15 年前三季度新能源汽车共生产 156274 辆,同比增长 273%,成为市场瞩目的最大亮点之一。其中新能源客车在政府的采购的推动下,表现亮眼。插电式混合动力乘用车实现了飞跃发展,在充电基础设施不完善,用户里程焦虑下,插电式混合动力汽车以其双动力系统解决了当下私人市场推广新能源汽车的难题,受到了用户的欢迎。新能源汽车的爆发对动力电池的需求大大增加,动力电池供不应求。

    按照《中国制造 2025》规划到 2020 年产量将超过 100 万辆,由此带来对动力电池需求猛增,我们预计未来三年国内动力电池需求复合增速达到 73%,成为锂电池行业首要驱动力。动力电池供不应求,各主要厂商纷纷扩产,国内各大电池厂商纷纷扩产,据不完全统计,已将宣布的锂电池领域总投资达 500 亿元以上。我们预计,未来三年国内动力电池产能将达到 60GWh,16、17 年均新增产能有望达到 20GWh,首先带来对锂电池设备需求的激增。

2013-2015年我国新能源汽车产量


    (三)锂电池设备未来发展方向与发展空间

    虽然国产化锂电设备已经取得巨大成绩,但目前为止国产设备的技术水平还相对较弱,自动化程度不高,部分大型电池厂商仍需要进口国外设备。随着动力锂电池成为锂电池发展的重心,锂电设备的自动化和智能化成为必然要求。因为只有不断下降的新能源汽车价格才能促进消费,这也就决定了新能源汽车的大发展必然要伴随着动力电池成本的不断下降。动力电池成本的下降不外乎两条路径,一是采用新的材料体系,提高能量密度。二是通过大规模生产来获取规模化效应,降低成本。从目前电池材料的发展来看,开发新的电池材料体系困难较大。通过大规模生产获取规模效应来降低成本是最为现实的路径。根据评估,在整个动力电池的成本中有 70%是可以通过规模化来降低的。这也部分解释了为何特斯拉要投资 50 亿美元建超级工厂。全自动化和智能化的锂电池生产设备将在保证锂电池生产工艺的基础上,使生产出的锂电池具有较好的一致性,高可靠的安全性能和直通良率,从而降低生产成本。这对锂电池制造设备的提出了更高要求。未来设备厂商需要联合电池厂商共同打造自动化、智能化的生产线。

2010-2014年我国锂离子电池产业规模


    依照自动化程度的不同,国内单位产能(1Wh)的锂电池设备投资在 0.3-0.5元以上,2016-2017 年国内动力电池设备需求量将达到 80-100 亿之间。整体看,国内锂电池设备规模将从 2014 年的 38 亿元增长至 2017 年的 141 亿元,年均复合增长 54.8%。

2010-2017年我国锂离子电池生产设备规模


    (四)锂电池行业国内外格局

    全球锂离子电池产业中日韩三足鼎立,占据了全球 95%左右的市场份额。中国是全球 3C 电子消费和出口大国,3C 消费锂电池市场国内企业份额较高。日本和韩国占据锂电产业高端位置,在高端消费锂电池和动力电池上,技术水平高,特别是在三元及锰酸锂动力电池领域,大幅领先国内企业。从近年来市场份额来看,日本由于松下和 AESC 等动力电池产销大幅提高使得在消费电子下滑的情况下,市场份额维持了稳定。韩国随着三星手机的下滑,份额小幅下滑。中国由于新能源汽车的突飞猛进,市场份额保持稳步提升。

    锂离子电池产业化始于日本,随着锂电池产业的壮大,锂离子电池专用设备开始出现。1990 年日本 Kaido 公司研发成功第一台方形锂离子电池卷绕机,1999年韩国 Koem 公司开发出锂一次电池卷绕机和锂一次电池装配机。日本 Kaido 和韩国 Koem 都是在电子专用设备上具有深厚积累的公司,锂电池专用设备的发展实际上是在电容器设备基础之上研发而来,两者具有技术相通性。此后,日韩一直在锂电池产业化上占据了全球领先的位置,其国内锂电池产业十分发达,相应的在随后的锂离子电池设备发展过程中,日韩的技术水平一直处于较为领先的地位。当今,很多大型电池厂的自动化生产设备也都直接采购自日韩企业。

2011-2014年锂电池生产设备分布


    国内锂电池产业化始于 1997 年,随着国内加入 WTO 确立以出口为导向的外向经济战略,国内低成本的人工优势也成为锂电池产业的发展的利器。短短几年,以比亚迪为首的国内企业依靠出口消费电子锂电池迅速做大,中国成为全球锂电池生产的主要基地。伴随着国内锂电池企业的发展壮大,原来人工为主的生产方式日益不能满足大规模高质量生产的需要,对锂电池专用设备的需求也日趋强烈。早期,国内锂电池设备基本依靠进口日本企业产品。国内锂电设备生产企业的出现始于 2000 年后,很多主要的锂电设备制造企业都在 2005 年前后才进入锂电池设备制造行业。先靠着对日韩产品的模仿,定位中低端市场。近几年来一些优秀的锂电设备企业已经开始自主创新征程,国产锂电设备的技术水平也在快速进步。整体来看,尽管没有权威的统计的数据,但国内锂电设备行业内人士普遍认为目前国产锂电设备的市场占有率已经较高,吉阳自动化董事长阳如坤判断锂电行业中设备国产化的比例约为 60%~70%左右。然而,在整体技术水平上,国内企业同日韩同行还有较大差距,因此国产化还有很长的一段路走。

    四、行业进入壁垒

    (一)工艺壁垒

    锂电设备泛指在锂电池生产过程中使用的各种制造设备,对锂电池性能和成本有重大影响。锂电池生产工艺路线长,设备繁杂且专用性强,关键设备有卷绕机、涂布机、叠片机等。随着动力电池成为锂电池发展方向,对锂电设备对自动化、智能化、高精度要求越来越高。

    锂电池设备生产工艺比较繁杂,锂电生产工艺会因为所用领域不同和需求客户不同有很大区别,因此锂电池设备批量生产对锂电池设备制造企业的研发能力、设计能力、沟通能力等综合素质有着相应要求。随着锂电池设备生产工艺对精细化、稳定性的要求越来越高,锂电池设备制造商为了满足下游客户的需求,对其自身生产过程一体化、自动化、稳定化的技术标准也越来越高。锂电设备制造企业的综合学科要求高技术工艺标准等技术壁垒成为行业新进入者的门槛。

    (二)人才壁垒

    锂电池生产设备属于非标准专用设备,其研发制造融合运用了机械工程、光学工程、控制科学与工程、材料科学、电力电子、工艺设计等多学科知识。因此需要设备厂商研发制造人员对复杂的电池生产工艺有较好的理解和分析能力,在研发、生产实践中,通过不断尝试、改进,逐渐掌握锂电设备的关键技术。针对客户服务方面一般设备厂家都配有相应的技术人才,对客户进行技术指导和跟踪服务,全方位满足客户需求,而业内专业的研发设计人员、设备装配人员,设备调试人员和精通锂电池产品的服务人员都比较稀缺。我国目前也没有锂电池设备相关的培训机构,行业内一般采取内部培养的形式,培养一批新人及团队往往需要几年的时间,对于新进入该行业的企业人才团队建设是一大难关。

    (三)客户资源壁垒

    不同的客户对锂电池设备有着不同的规格型号上的需求差异,研发设计能力更强的设备企业拥有奠定与下游客户保持长期稳定的合作关系的资本。由于锂电池生产设备会直接影响锂电池产品的质量,因此锂电池生产厂商会对于锂电池设备生产厂商的研发设计制造水平、对锂电池制造工艺的精通程度以及售后服务能力进行严格考察。一般与下游客户形成了供货关系后,除非出现重大问题,下游锂电生产厂家不易更换设备供应商。这种基于长期的合作形成的稳定客户关系对于新进入企业构成一大障碍。
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