中國鋰電后段設(shè)備行業(yè)國產(chǎn)化、競爭優(yōu)勢及發(fā)展方向分析[圖]

    根據(jù)生產(chǎn)工藝進行分類，鋰電設(shè)備主要分為前段設(shè)備（電極制作階段）、中段設(shè)備（電芯裝配階段），以及后段設(shè)備（后處理階段），價值量分別約占產(chǎn)線的35%、30%、35%。其中后處理階段主要是完成電芯的激活、檢測和品質(zhì)判定，具體包括電芯的化成、分容、檢測、分選、PACK等工作。

    后段設(shè)備主要由充放電設(shè)備、電壓/內(nèi)阻測試設(shè)備、分選設(shè)備、PACK生產(chǎn)線、自動化物流設(shè)備及相應(yīng)的系統(tǒng)整體控制軟件等組成。

    化成，就是激活電芯，使電芯具有存儲電的能力，所以化成只是充電的過程，不需要對電芯進行放電，因此可以使用單獨的充電機（常被稱為化成機）；但由于化成之后緊接著分容工序（分容需要對電芯充放電），因此化成工序完成后還要對電芯進行放電，從而許多廠家直接使用充放電設(shè)備來進行化成。

    分容，即“分析容量”，就是將化成好的電芯進行充放電，以測量電容量，該工序需要的設(shè)備為充放電設(shè)備。

    鋰電池的關(guān)鍵參數(shù)（電池容量）是在化成中活化而形成，在分容中測定，因此充放電設(shè)備是后處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。

    檢測，在充放電、靜置前后均要進行，對應(yīng)的設(shè)備分別為充放電設(shè)備和電壓/內(nèi)阻檢測設(shè)備。在充放電時，充放電設(shè)備可以記錄充放電的相關(guān)數(shù)據(jù)和曲線圖表，以計算電芯電容量。在靜置階段，電芯處于自放電狀態(tài)，測試靜置前后電芯的電壓和內(nèi)阻，可以更準(zhǔn)確地了解電芯的質(zhì)量。

    分選，就是對化成、分容好的電池按一定標(biāo)準(zhǔn)進行分類選擇，相關(guān)設(shè)備即分選設(shè)備。對單體電芯而言，可以區(qū)分電池品質(zhì)，剔除不良品；對組合電芯而言，主要是為了將性能相近的電池分成一類組裝成電池組，減少“木桶效應(yīng)”產(chǎn)生的不良影響。

    PACK組裝，即將上一步分選好的電池裝配為電池模組及電池包。PACK工藝環(huán)節(jié)包括：將每個模組需要的電芯、側(cè)板、端板等組件進行配對、清洗，然后將電芯、端板和側(cè)板涂膠進行粘合、組裝；之后將側(cè)板焊接，測試絕緣內(nèi)阻，粘合底板并組裝，待膠水固化后焊接連接片，進行模塊測試，最后組裝好頂蓋并入庫。先將需要的連接器組裝到下箱體上，裝入冷卻系統(tǒng)，將對應(yīng)的模組裝入外殼，連接高低壓線束，緊固上蓋；之后進行冷卻系統(tǒng)及箱體的密封性測試；通過之后進行電池包的最終測試，合格之后入庫。

鋰電池模組工藝流程

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    PACK生產(chǎn)線具有綜合自動化集成的性質(zhì)，結(jié)合了非標(biāo)裝備、通用機器人，整合了激光金屬焊接，檢測設(shè)備，機器視像，數(shù)據(jù)管理等多種技術(shù)工藝手段。一個典型的PACK生產(chǎn)線包括：把來料動力軟包裝電芯及其他機械和電氣零配件來料進行自動化或半自動化裝配，激光焊接和測試，依次形成電芯模塊、電池模組，最終形成合格電池包PACK產(chǎn)品。

    后處理系統(tǒng)的自動化物流線并非的必要工序，但隨著鋰電池的不斷發(fā)展以及需求量的不斷擴大，后處理系統(tǒng)與自動化物流線的整合集成應(yīng)用正顯示出越來越大的優(yōu)勢，不但節(jié)約人力成本，還能減少人為失誤，提升整體運行效率。

    隨著電子產(chǎn)品和新能源汽車對鋰電池需求量的增加，激發(fā)了鋰電池生產(chǎn)企業(yè)對鋰電池設(shè)備的需求。

    一、鋰電后段設(shè)備行業(yè)

    1、從技術(shù)進步和產(chǎn)品更新周期角度來分析，隨著鋰電池下游產(chǎn)品更新?lián)Q代加速，以及鋰電池的技術(shù)和制造工藝不斷更新，電池制造商和設(shè)備商之間將會更加緊密協(xié)作不斷技術(shù)改造和開發(fā)新工藝，這會加快鋰離子電池生產(chǎn)線后處理設(shè)備的更新?lián)Q代速度，過去的5-8年的更換周期已經(jīng)縮短至到目前的3-5年的更換周期，以適應(yīng)于新技術(shù)、新工藝。未來驅(qū)動設(shè)備采購的因素除了新增產(chǎn)能還有存量產(chǎn)能的更新改造。

    2、從產(chǎn)業(yè)下游市場空間來分析，鋰電池主要集中在消費鋰電池（數(shù)碼產(chǎn)品用）、動力鋰電池（新能源汽車）和儲能鋰電池（工業(yè)儲能用）三大行業(yè)。由于工業(yè)儲能電池目前基數(shù)較小，而消費鋰電池雖然目前占比較大，但下游3C電子需求趨于飽和，近年來占比逐漸下滑，從2015年起，筆記本、平板電腦、手機市場占比均出現(xiàn)下降，主要突破口在智能穿戴市場，但目前該市場規(guī)模不大。綜上，鋰電行業(yè)未來新建產(chǎn)能和新增需求將集中于動力鋰電領(lǐng)域。

龍頭電池廠綁定的設(shè)備商：后道主要是杭可和先導(dǎo)（泰坦）

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    預(yù)計截止到2022年，電池廠龍頭—CATL將新增設(shè)備投資325億元。近期國內(nèi)外電池龍頭、國內(nèi)二線電池廠及車企均不斷加大在動力電池產(chǎn)能上的布局,鋰電設(shè)備行業(yè)將進入向上景氣期,國內(nèi)實力較強的鋰電設(shè)備企業(yè)將迎來增長機遇。而后段檢測設(shè)備屬于鋰電行業(yè)發(fā)展到成熟階段的產(chǎn)物，當(dāng)市場發(fā)展到一定規(guī)模時，出于對電池安全性和能量密度的考慮，檢測設(shè)備的重要性日益凸顯，未來普及度會大幅提升。

    預(yù)測2020年新能源汽車產(chǎn)銷量或達250萬輛，其中乘用車、客車和專用車分別約200萬輛、18萬輛和30萬輛；2）假設(shè)2017-2020年還有2025年，動力電池行業(yè)產(chǎn)能利用率分別為45%、50%、52%、54%、55%；3）隨著設(shè)備效率的提升，預(yù)計2017-2020年單GWh設(shè)備投資額分別為3/2.5/2.3/2億元；到2025年單GWh設(shè)備投資額降低為1.2億元。
到2025年，我國國內(nèi)動力電池實際產(chǎn)能將會達到570GW左右，其中2025年當(dāng)年新增產(chǎn)能是322GW，鋰電設(shè)備需求是386億元，其中，后道設(shè)備需求是136億元。

2017-2025年新能源汽車銷量及預(yù)測

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

2018-2025年鋰電設(shè)備需求及預(yù)測

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    二、國產(chǎn)后段設(shè)備格局

    1、 德國迪卡龍

    全球最大最先進的測試系統(tǒng)和充放電系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)廠商。迪卡龍集團成立于1968年，為全球最大最先進的測試系統(tǒng)和充放電系統(tǒng)開發(fā)商，集團下設(shè)迪卡龍德國公司、迪卡龍青島公司和美國飛羚公司（FCI），集團現(xiàn)有職工300余人，年銷售收入8000萬歐元以上，在歐美市場占有絕對的地位。公司設(shè)在歐洲和美國的強大研發(fā)隊伍保證了迪卡龍在世界電池行業(yè)的持續(xù)領(lǐng)先優(yōu)勢，典型客戶包括奔馳、大眾、通用、寶馬、雪鐵龍、比亞迪、標(biāo)致、北車集團等。

    2、 臺灣致茂電子

    世界領(lǐng)先的測試設(shè)備供應(yīng)商，產(chǎn)品應(yīng)用于多個行業(yè)。致茂電子成立于1984年，以自有品牌”Chroma”行銷全球，居全球鋰電測試設(shè)備龍頭。1）公司產(chǎn)品范圍廣、精度高，主要有精密電子量測儀器、自動化測試解決方案、全方位Turnkey測試等；致茂每年在測試設(shè)備領(lǐng)域投入大量研發(fā)資源，產(chǎn)品精度高、自動化程度優(yōu)勢明顯；2）應(yīng)用領(lǐng)域廣，主要包括新能源汽車、綠能電池、LED、太陽能、半導(dǎo)體/IC等多個領(lǐng)域；3）營運范圍廣，公司營運點遍布歐、美、日、中國及東南亞，不斷向世界級企業(yè)邁進。

致茂電子是世界領(lǐng)先的測試設(shè)備供應(yīng)商

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    但隨著全球鋰電池制造中心向中國大陸轉(zhuǎn)移，以及國產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)突破，國外設(shè)備的優(yōu)勢已不再明顯。

    國產(chǎn)設(shè)備技術(shù)突破。我國鋰電設(shè)備制造從1998年開始起步，歷經(jīng)近20年的發(fā)展，已從進口設(shè)備主導(dǎo)發(fā)展為國內(nèi)設(shè)備主導(dǎo)。尤其是后段設(shè)備，技術(shù)壁壘較低，國內(nèi)外差距較小，國產(chǎn)化率很高。GGII調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，前段設(shè)備總體國產(chǎn)替代率88%，中段設(shè)備總體國產(chǎn)替代率90%以上，而后段設(shè)備總體國產(chǎn)替代率超過95%。

    三、國產(chǎn)后段設(shè)備競爭優(yōu)勢

    中國2018年鋰電生產(chǎn)設(shè)備需求同比增長18.2%，達206.8億元；其中國產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)值同比增長20.1%，達186.1億元。

    1） 國產(chǎn)設(shè)備適應(yīng)性強

    日韓設(shè)備研發(fā)起步早，設(shè)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，設(shè)備適用范圍窄，與國內(nèi)較為頻繁更換電池型號的生產(chǎn)方式不太符合。

    2） 國產(chǎn)設(shè)備性能好

    在行業(yè)起步初期，日韓設(shè)備是性能比國產(chǎn)設(shè)備好，隨著CATL等龍頭電池企業(yè)的發(fā)展，給了國產(chǎn)設(shè)備商很多一起研發(fā)的機會，目前在卷繞機和涂布機領(lǐng)域，國產(chǎn)設(shè)備的性能都優(yōu)于日韓設(shè)備。

    3）國產(chǎn)設(shè)備性價比高

    相比于日韓鋰電設(shè)備，同等國產(chǎn)設(shè)備售價僅為其60%-80%，且國內(nèi)外差距較小，因此在市場上有一定吸引力。

    3） 國產(chǎn)設(shè)備商對于客戶需求的快速反應(yīng)能力

    國產(chǎn)設(shè)備商通過市場摸索逐漸建立起來的客戶服務(wù)體系，能夠第一時間對于客戶存在的問題做出快速反應(yīng)，從而大大縮減了售后服務(wù)的時間。如果缺乏后期的服務(wù)跟進，哪怕是技術(shù)先進的日韓設(shè)備，客戶也并不會輕易接受。

    設(shè)備本身是依賴熟練技術(shù)工人的組裝，所以有強大的勞動力配套非常重要。而中國設(shè)備不管從產(chǎn)品價格還是性能還是服務(wù)意識上都遠遠優(yōu)于日韓設(shè)備商，預(yù)計國產(chǎn)設(shè)備的在日韓電池企業(yè)處的滲透率會逐步提升，未來國產(chǎn)設(shè)備商的全球市場空間大。

    四、未來設(shè)備國產(chǎn)化發(fā)展方向

    憑借技術(shù)進步以及性價比高、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢，鋰電設(shè)備的國產(chǎn)化進程快速推進。隨著動力電池成為鋰電池發(fā)展方向，鋰電設(shè)備對自動化、節(jié)能環(huán)保、高精度要求將越來越高。

    1、 提高自動化系統(tǒng)集成能力

    鋰電設(shè)備由單機銷售到分段集成，再到整線集成，最終發(fā)展為自動化的整線集成。技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)在單一產(chǎn)品上能夠獲得高端客戶認可，如先導(dǎo)智能在卷繞機領(lǐng)域領(lǐng)先，璞泰來在涂布機領(lǐng)域領(lǐng)先；在優(yōu)勢領(lǐng)域獲得認可后，龍頭的整線設(shè)備更容易拓展客戶，且在產(chǎn)品一致性、設(shè)備的性能、安全性等方面更值得信賴。整線布局是鋰電設(shè)備行業(yè)的發(fā)展趨勢，具備實力的公司正在加速布局整線能力。

國內(nèi)后段設(shè)備制造商大多規(guī)模較小，大多數(shù)企業(yè)僅能被動根據(jù)客戶要求提供充放電機及其他設(shè)備，很少有完整后處理系統(tǒng)設(shè)計、集成方面的能力，對集合了機械、電子、電氣、材料、信息、自動控制等方面的自動化物流設(shè)備，更是缺少經(jīng)驗。國產(chǎn)設(shè)備商的未來進步方向，除了設(shè)備機械方面的穩(wěn)定性和效率，軟件方面的算法和設(shè)計能力都極需提高。

國內(nèi)外鋰電池生產(chǎn)線自動化率對比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

國外鋰電池生產(chǎn)線輔助設(shè)備成本占比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

國內(nèi)鋰電池生產(chǎn)線輔助設(shè)備成本占比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    國內(nèi)龍頭杭可科技、珠海泰坦等目前已具備獨立研發(fā)自動化物流線的能力，并進一步開拓與強化后處理系統(tǒng)與自動化物流線的整合集成應(yīng)用，為未來構(gòu)建無人、高效的自動化后處理系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

    2、 提高產(chǎn)品精度

    在后處理階段，充放電和檢測直接決定了鋰離子電池的各項性能以及一致性，因此，不斷地提高充放電的控制精度與檢測精度，是后處理系統(tǒng)發(fā)展的必然要求，也是后段設(shè)備水平高低的標(biāo)志。目前，以杭可科技為代表的高水平充放電設(shè)備制造企業(yè)，可以做到電壓控制/檢測精度為萬分之二、電流控制/檢測精度為萬分之五的水平。

    3、 提高標(biāo)準(zhǔn)化水平

    鋰電池生產(chǎn)設(shè)備行業(yè)是一個非標(biāo)設(shè)備行業(yè)，但未來隨著鋰電池標(biāo)準(zhǔn)化水平的不斷提高，后處理系統(tǒng)也將對相關(guān)的技術(shù)規(guī)格、設(shè)備構(gòu)成進行一定程度的標(biāo)準(zhǔn)化，從而降低設(shè)計、生產(chǎn)的難度和成本，提高設(shè)備的通用性。

    4、 節(jié)能技術(shù)普及

    在后處理系統(tǒng)中，化成和分容都需要對電芯進行充電和放電，因此將電芯放電時釋放的電能重新回饋電網(wǎng)，成為后處理系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。目前，杭可科技已經(jīng)可以做到在特定環(huán)境下將放電電量的80%回饋電網(wǎng)，電能的消耗比傳統(tǒng)技術(shù)減少五分之四；珠海泰坦的“能量回饋”技術(shù)能夠在充放電時較好地解決散熱問題，相比傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)電60%-80%。

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國鋰電設(shè)備行業(yè)市場研究及發(fā)展趨勢研究報告》