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锂电设备制造业的现状与未来

发布时间:2023/03/06 浏览次数:6145

随着新能源汽车、储能、消费电子等行业的不断发展,尤其是动力锂电池需求的持续爆发,不断推动着锂电池行业蓬勃发展的势头。锂电池行业快速发展,自然也会带动与其相关行业的需求增加,比如与锂电池行业强相关的锂电池装备制造业。今天我们就聊一聊锂电设备制造业的现状与未来。

一、锂电池制造环节所需的装备

锂电池设备泛指在锂离子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起着决定性作用。锂电池生产工艺较长,生产过程有20多道工序,相应要20多种设备来完成各道工序的制造,整个工艺环节所需设备庞杂,专用性也很强。

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;

电芯组装工艺重要包括卷绕或叠片、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。

随着锂离子电池应用得越来越广泛,为满足人们的使用要求,锂电池公司不断扩大生产规模的同时,锂电设备公司也不断地创新技术、扩大产量。

二、全球各制造环节装备发展现状

与锂电池竞争格局相似,全球锂电设备厂商主要为日韩企业与中国企业。

(一)日韩锂电装备行业领先地位不在,但仍具备相当实力

日韩锂电设备企业大多属于“小而精”类型。如今虽然日韩锂电装备行业已经失去领先地位,但其实力仍然相当可观。日韩锂电前端设备主要生产厂商有韩国PNT、韩国CIS、日本浅田、日本平野等。中端环节的卷绕机主要生产厂商有日本CKD、韩国高丽机电(KOEM)、日本皆藤等。韩国PNESolution主要为后道锂电池化成分容设备生产厂商。

1、韩国PNT

PNT是韩国最负盛名的生产涂布机、辊压机、分条机、卷绕机的公司,重要客户包括三星SDI、LG化学、LGE、SKInnovation、以及CheilInd等知名公司。韩国PNT公司成立于2003年,是韩国最负盛名的生产涂布机、辊压机、分条机、卷绕机的公司。

2、韩国CIS

CIS成立于2002年的韩国公司。其主营业务为生产、销售锂离子电池制造设备、燃料动力锂电池制造设备、太阳能电池制造设备以及显示器制造设备。CIS公司是锂电设备的集大成者,生产从极片制作、电池单元(电芯)制作和电池组装各个工段所要的各种设备,并且在技术上具备一定的优势。2015年六月,浩能科技与CIS合资创办了智慧易德,并将其打造成浩能科技和CIS进行技术和市场合作的中间业务平台。

3、韩国高丽机电(KOEM)

韩国高丽机电(KOEM)成立于1987年,主要从事电容、锂电池等卷绕机研发与制造,主要产品有锂离子电池卷绕机、薄膜电容器卷绕机、电解电容器卷绕机、锂一次电池卷绕机、锂一次电池装配机等。

4、日本平野

日本平野创立于1935年,从事制造和销售涂布相关设备和化学相关设备。产品包括光学功能膜涂布生产线、柔性线路板涂布生产线、电池极片涂布设备、无纺布制造设备等,是我国锂离子电池进口涂布设备的重要供应商之一。受益国内锂电行业发展,公司在手订单充裕。

5、日本CKD

日本CKD公司成立于1943年,主要生产的产品有自动化机械、气动控制系统、流体控制系统以及省力系统。经过多年的积累,日本CKD公司分别在欧洲、北美、中南美、亚洲设立了服务网点。此外,除了在日本本土,CKD还分别在中国、泰国、韩国、马来西亚以及印度设立工厂。

6、日本浅田

日本浅田铁工株式会社创立于1905年,长期从事搅拌、分散、粉碎机械的研发生产,其中公司的搅拌设备包括剪式搅拌器和搅拌揉捏机,是生产锂电制造前端搅拌设备的老牌公司。经过长期积累,日本前田在搅拌设备行业具有一定竞争力,成为国内主要锂电设备进口商之一。

(二)国产锂电设备技术与规模全面反超

国内锂电企业大多成立或发展于2010年前后,随着近几年国内锂电池厂商的扩产而快速发展,已经实现从技术和规模上对日韩的全面反超。

1、先导智能

先导智能于1999年创立,2015年在创业版上市,业务涵盖锂电池智能装备、光伏智能装备、3C智能装备、智能物流、汽车产线、氢能智能装备、激光精密加工、机器视觉等八大领域。

先导建设有92万平方米的研发和生产制造基地,员工规模达19000余人,其中研发人员超过5500人。多年来,公司研发投入占营收比

始终保持在10%以上,累计获得授权专利近2000项,在新能源装备市场,始终保持市占率第一。

2021年,先导智能营收突破100亿,订单突破200亿,市值最高1300亿,在全球设立11家分子公司,拥有50多个服务网点,雇员遍在

16个国家和地区,产品远销美国、德国、法国、日本、韩国、瑞典等20多个国家和地区。

2、博众精工

博众精工成立于2001年,2021年在科创板上市。此前多年的业务发展主要围绕以全球消费电子巨头产业链为主的自动化和数字化装备领域,经过长期持续耕耘,在工业自动化和数字化底层技术方面已形成了较强技术优势,公司也在过去数年里致力于积极将技术研发优势应用于更多领域。

近年来,新能源汽车行业迎来了飞速发展,锂电设备需求快速释放。博众精工利用多年在自动化和数字化设备领域的丰富经验,在2017年进入锂电设备行业,成为国内较早进入锂电设备行业的企业之一。目前具备了丰富的搅拌制浆设备、涂布机、辊压机、分条机、模切机、叠片机、装配线、化成分容设备、模组pack线等全产线设备设计、制造、售后服务能力。

其中,热复合叠片一体机,其工作效率可以达到1/8秒每片,处于行业领先地位,且具备了批量交付的能力;

注液机也实现了批量交付能力,与蜂巢能源、宁德时代等有深度合作,获得了数亿订单;

锂电产线整包方面也有建树,国内的巨源锂电,国外土耳其的JSNE、Kontrolmatik等企业有着深度的合作;

博众精工充换电站业务也是其锂电业务的重要支柱,乘用和商用充换电站,已经累计交付600台左右。

此外,博众精工还通过并购上海宇泽,正式进入锂电行业原材料设备商行业,主打产品是复合集流体M A真空镀膜机。

3、赢合科技

赢合科技创建于2006年,总部位于深圳,2015年在深交所创业板上市,致力于新能源智能装备的研发、生产和销售。目前,赢合科技已发展为行业龙头企业之一,是目前全球少数能够提供动力电池智能化数字工厂解决方案的企业之一。

赢合科技旗下拥有多家全资及控股子公司,同时有位于广东惠州(2个)、广东东莞(2个)、江西宜春经济(1个)的五大生产基地,年产值可达130亿。具备强大的技术能力、制造能力和服务能力,产品覆盖动力电池生产的整个工序段,同时为客户配套新工艺开发个性化定制产品。2015年,率先在业界提出“动力电池整线解决方案”并交付40余条整线。

2019年11月,赢合科技喜获上海电气战略入股,强强联合共筑发展新格局。同年12月,与德国Manz签订战略合作协议,合力开拓全球新能源市场。面向未来,赢合科技将顺应中国制造业升级转型大潮,打造新能源领域国家级制造业创新中心,帮助客户实现智能制造、建设智慧工厂,为推进中国制造2025做出卓越贡献!

4、联赢激光

联赢激光成立于2005年,是全国领先的激光焊接设备与智能制造解决方案供应商,专业从事精密激光焊接机及激光焊接成套设备的研发、生产、销售为一体的科创板上市企业。联赢激光主营激光器、激光焊接头、激光焊接机、机器人焊接工作站、激光焊接自动化成套设备及各种非标自动化解决方案。

产品广泛应用于动力电池、汽车制造、消费电子、五金家电、光通讯、医疗器械、塑料焊及锡焊等领域。目前,累计交付600多套非标定制自动化激光焊接系统,满足1300多种产品的焊接要求,是国内最大的专注于研发新能源行业激光焊接的企业。合作客户包括宁德时代、国轩高科、比亚迪、格力智能、富士康、泰科电子、长盈精密、亿纬锂能、松下、三星、中航动力等行业知名企业。

5、杭可科技

杭可科技位于杭州市,始创于1984年,于2019年成功在科创板上市。三十多年的专业、专注和持续创新,杭可科技已构筑了面向全球的经营和服务网络,为客户提供锂电后处理系统整体解决方案。
其合作客户包含了三星SDI、LG化学、SKI、索尼(现为村田)、松下、丰田、京瓷、TDK、CATL、比亚迪、ATL、亿纬锂能、中航锂电、国轩高科、孚能、冠宇、捷威、微宏动力、力神、万向A123、比克、欣旺达等企业。
未来,杭可科技目标是打造锂电智能设备产业第一品牌,成为“全球一流的锂电智慧工厂整体解决方案提供商”。

6、大族激光

大族激光1996年创立于中国深圳,是全球领先的工业激光加工及自动化整体解决方案服务商,2004年在深圳证券交易所上市。

大族激光于2021年4月正式成立新能源事业群,通过整合人才、技术和市场资源,发挥更大效能,协同发展,精益求精,努力把产品做精、做优。产品涵盖:匀浆、搅拌、涂布、辊压、模切、分切、卷绕/叠片、电芯组装、烘烤、注液、化成分容、包蓝膜、模组组装和PACK组装等系列新能源装备,并配备大族自主研发的先进MES生产管理系统,提高电池制造的前、中、后段设备的数字化、信息化、网络化串联程度。
产品应用范围包括:新能源动力电池制造产业、储能及太阳能光伏产业、3C数码电池产业等。

7、利元亨

利元亨成立于2014年,2021年在上海证券交易所科创板挂牌上市,是全球第一梯队的锂电装备头部企业,数智化工厂领域的先进企业之一,主要从事智能装备的研发、生产及销售,为新能源(锂电、光伏、氢能)行业的头部企业提供数智整厂解决方案!

利元亨已实现工艺智能装备、自动化产线、智能仓储物流、信息化产品到数字化工厂的全链条覆盖,主要客户有ATL、CATL、BYD、国轩高科、欣旺达、蜂巢能源、微宏、远景、大众,三星等世界500强及各领域头部企业。利元亨研发制造的智能化装备分别通过CE、NRTL等各种欧美国家标准的认证。截止2022年12月30日,国内外知识产权布局超3001项,并参与了十余项国家标准、行业标准和团依标准的建立。

终上所述,中国锂电设备企业不论是在设备技术方面,还是在企业规模、服务能力等方面已经全面超过日韩企业。国产锂电设备不仅在国内新建的锂电池工厂已经占据了优势地位,例如全球第一的动力锂电池企业宁德时代,其新产线国产生产设备的比例达到了86%以上。而且国产锂电设备还开始反攻,打入了日韩锂电池生产厂家的生产线,松下、三星、索尼的电池产线中,中国的生产设备的比例也越来越高。

三、中国锂电设备企业全球竞争优势明显

日本锂电设备公司多成立于上世纪40~60年代,随着上世纪80-90年代日本锂电池行业兴起而成长;韩国锂电设备企业大多成立于2003年前后,随着LG化学、三星SDI等韩国企业在2000年前后研制出锂电池而成长,由于这两个国家锂电设备企业成立时间长,有足够的发展时间,目前在技术层面仍然处于领先地位。但是,目前日韩锂电设备厂商普遍产品种类单一、员工数量较少,产能扩张速度较慢,竞争优势逐渐丧失。

反观中国锂电设备企业,竞争优势已经十分明朗。这得益于中国锂电池企业已经占据全球锂电池行业的主导地位,中国连续5年成为最大锂电池消费市场。随着新能源汽车渗透率持续攀升,头部电池企业扩产加速,叠加储能领域高速发展,支撑锂电设备需求持续增长。数据显示,2021年中国锂电设备市场规模为588亿元,2017年至2021年市场规模年均复合增长率为27.4%,预计2023年中国锂电设备市场规模将达1077亿元。市场规模的不断扩大,持续刺激着锂电设备企业的研发投入和规模扩张欲望。

目前,锂电设备整体国产化率达90%以上,其中前段设备相较中后段设备略低,前段设备中的核心设备涂布机部分高端机型仍需依赖进口,中后段工艺相对简单,因此基本完成进口替代,竞争力大幅提高,特别是在整线总包方面竞争优势明显。

主要原因在于以往锂电池产能还没有彻底爆发,锂电池企业对设备的把握度和掌控度要求很强,基本会选择分段购买设备,整线需求不强,日韩企业专注于某一部分领域,技术成熟优势明显。

但2020年以来,由于锂电池需求爆发,锂电池企业产能严重不足,行业扩产诉求增强,吸引了许多没有技术积累的新玩家进入锂电池行业。这些入场企业对设备的诉求是,产线快速到位投产,因此整线总包的形式会成为他们的选择。整线总包方面,中国锂电设备企业得益于设备技术完成度高、交付时间短、成本低以及人才优势等,相较于小而精且人才成本居高不下的日韩企业来说,具有相当大的竞争优势。

四、锂电设备未来发展趋势

(一)锂电设备标准化

过去定制化程度较高的设备只能小批量生产和供货,无法形成规模效应,成本居高不下。自补贴逐年退坡开始以来,动力电池企业对于锂电设备厂商的降价要求从未停止过,尤其是市场集中度越来越高的态势下,动力电池企业对于设备企业的价格空间挤压更是凶猛。

如今锂电设备企业由于交付周期变短,前期设备调试准备的不充分导致售后需要做善后工作,再加上电池企业后期设备操作不当引致售后维护,导致售后服务成本也越来越高,侵占了企业越来越多的人力成本及利润成本。

随着客户端扩产加速,将出现大规模批量的重复性订单,这有利于锂电设备商提升产品标准化程度,形成规模效应,进而降低费用率、提升净利率。

锂电设备多为专门为客户定制的非标设备,与下游客户需求紧密相关,但部分专机标准化程度较高,设备的大部分模块都是底层通用的、部分为可选配置或针对客户的定制化需求,实现“非标设备”的“标准化”,实现模块化的柔性生产。随着设备标准化程度不断提高,锂电设备商已经具备部分设备的大批量生产和供货能力,例如先导智能2022年3月发布中标200+台叠片机订单(包括切叠一体机和热复合叠片机)和100+台套新一代辊压分切一体机订单。另外,前文提到的博众精工的注液机、激光模切机、切叠一体机,还有杭可科技的化成分容机、利元亨的叠片机等标准化程度都较高。

这都表明锂电设备企业提升设备标准化程度,具备大批量供应能力形成规模效应,降低研发生产成本和售后服务成本,提升利润率是锂电设备未来发展的大方向。

(二)国产锂电设备全球化路径加快,国际竞争白热化

随着宁德时代、比亚迪、中创新航、亿纬锂能、欣旺达、孚能科技、蜂巢能源、国轩高科等国内优秀电池厂商加大开拓海外市场力度,越来越多的国产锂电设备厂商也通过为头部锂电池厂商海外基地供货,陆续进入国际车企供应链中,国产锂电设备全球化进程逐渐加快。

而受全球锂电池需求快速增长、欧洲持续发力提升本土动力电池产能,松下、LG化学等国外大型锂电池厂商以及欧洲锂电池新进入者新建产线速度进一步提高等因素影响,锂电设备国际竞争进一步趋向白热化,中国锂电设备凭借设备性价比高与产能扩张快等优势,已成为参与国际竞争的重要角色,并陆续获得国外锂电池厂商订单。

2022年,先导智能、赢合科技、利元亨、博众精工等企业都在海外获得了很多锂电设备相关业务。

从全文来看,全球锂电池设备行业,也在沿着锂电池的发展轨迹而发展着。中国锂电池设备行业崛起,先导智能、赢合科技、联赢激光、杭可科技、大族激光、利元亨、博众精工等锂电池设备企业参与到全球竞争中,在技术方面、整线总包、产业规模等方面已经实现了全面赶超。随着锂电池设备标准化程度的不断提高,全球竞争中,中国锂电池设备占据优势地位的趋势已经十分明显。

虽然我国目前在锂电池设备方面,都已经有了很大的优势,但要始终抱着居安思危的心理。比如欧盟下多个国家高校研究机构组成“欧盟镁交互电池共同体”的研究项目,该项目得到了欧盟资金的支持,目标是研发能量密度超过1000瓦时每升,相当于锂电池的2倍;

美国休斯顿大学2020年研发出高能量镁电池,可以应用在电动汽车、再生能源系统的储电池中;

日本正在研究正极使用氧化锰、负极使用金属镁的电池。此外,日本还研究了锌电池,其大大降低了电池起火的风险。

国内企业如宁德时代布局钠电池领域,此前发布了一款钠电池,具备迄今全球最高的能量密度和超快充特性,15分钟就能充电80%,今后宁德时代公司将不断提升钠电池的能源密度,或在2030年形成基本产业链。

而一旦这些研究成果真正商品化,为迎合新产品需求,研发出符合要求的设备,必然会对现有锂电池设备企业产品体系产生影响。未来,锂电池设备企业的研发能力和战略布局能力,也将会受到越来越大的冲击和考验。

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