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非标自动化设备行业发展之锂电池设备

发布日期:2020-11-18 作者:天涯 点击:

一、锂电设备概况

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。

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。



二、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。涉及锂电池生产设备领域的企业近300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。



三、锂电池设备未来发展方向

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Z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。



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。韩国随着三星手机销量的下滑,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。

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,2015年锂电行业中设备国产化的比例约为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。



五、国产锂电设备逐渐突显竞争优势

1、性价比优势

同很多其他行业相似,国产锂电设备的Z大优势仍然在于性价比。较低的人力成本和原材料成本,使得国产锂电设备在比同类国外设备便宜四分之三左右的情况下,仍有较高的利润率。以全自动卷绕机为例,全球卷绕机Z优秀的日本谐藤制作所的圆柱形专用锂离子电池全自动卷绕机含税售价折合人民币 270 万左右,而国内赢合科技和先导智能相关产品的价格为 50-60 万左右,仅为国外产品的五分之一。降低生产成本是锂电池厂商的迫切需求,因而国内电池厂商有动力采用国产设备来降低固定成本。随着国内近几年设备技术水平的进步,国内锂电设备的性价比优势越来越明显。一些知名的锂电池厂商已经开始考虑国产设备,特别是像 ATL这样的客户积极在生产线中推动国产锂电设备的使用,是国内如先导智能等领先的设备厂商的大客户。这也证明了国产锂电设备完全可以满足当前国内锂电池生产要求。这也为国产设备进口替代奠定了坚实的基础。


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2、服务优势

国产设备厂商熟悉国内锂电生产过程,因而国产设备在应用上更加灵活,更适应国内厂商的需求,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。日韩厂商常常做不到这些,其售后服务周期长、零部件更换价格高昂,比如进口设备的零部件损坏需要更换,电芯企业需要提前很长时间预约,这需要花费很高的经济成本和时间成本。对锂电池生产企业来讲,随着设备自动化和专业化程度的提高,售后服务的重要性日渐提升。这恰是国内企业的强项。

未来几年,性价比和服务这大优势仍然是国产设备攻城略地的法宝,而且在同国内电芯企业的互动研发中,国产设备的技术水平也在快速提高,由此我们相信国产锂电设备定是此轮动力电池投资热潮中的Z大受益者。


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