锂电设备行业报告：全球汽车电动化提速，国内优质锂电设备企业充分受益

BoseraAssetManagementCo.,Ltd.全球汽车电动化提速，国内优质锂电设备企业充分受益【华西机械俞能飞团队】锂电设备行业报告请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告俞能飞（SAC NO：S1120519120002）2021年7月26日 主要观点涂布、卷绕/叠片和化成分容设备价值量最高。按照锂电池生产工艺来看，可以分为极片制造（前道设备）、电芯组装（中道设备）、电芯激活检测和电池封装等（后道设备）。锂电池前道、中道、后道设备成本占比分别约为35%、35%、30%。其中，前道设备中涂布机价值量约占其80%，在三元电池占比越来越高的情况下，预计未来前道设备价值量占比还将进一步提升；中道设备中卷绕机价值约占其成本的70%左右；后道设备中化成分容检测约占70%，组装约占30%。锂电行业维持高景气度，锂电设备企业充分受益。1）新能源汽车是动力锂电池未来增长主要引擎；由于3C消费类产品市场趋于饱和，消费锂电增速平稳。2）受益于动力锂电行业高景气度，锂电设备需求旺盛。2020年，我国锂电设备市场规模达到267亿元，过去6年复合增长率达到36.66%。3）随着新能源汽车渗透率加速提升，锂电产能瓶颈凸显。根据我们测算，2025年动力锂电产能缺口约850GWh。在巨大产能缺口背景下，宁德时代、LG化学等老牌厂商加速产能扩张，据我们统计，宁能时代未来产能规划已经突破500GWh，LG化学突破250GWh。另外新进入者如蜂巢新能源等，亦有庞大产能规划。下游电池厂商对设备高需求态势确定性强，将会给设备企业带来极高的业绩弹性。不同工艺对设备影响不尽相同。1）不同正极材料，影响前道配方，前道设备高度定制化。2）不同封装方式，影响中道电芯堆叠工艺。3）无模组、刀片电池主要影响PACK装配环节工艺。受益标的：1）先导智能：能够提供整线和专机的锂电设备龙头。2）利元亨：从消费锂电到动力锂电，整线交付能力显现。3）杭可科技：后道锂电设备优质企业。其他受益标的：海目星、赢合科技、联赢激光等。风险提示：锂电产能扩张不及预期，新能源汽车行业景气度不及预期，技术迭代不及预期，锂电设备企业产能扩张不及预期。2 目录1动力锂电工艺流程及设备2锂电产能扩张加速34工艺对设备影响受益标的✓动力锂电制造工艺流程及相关设备✓锂电设备市场现状及竞争格局5风险提示3 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备原材料前道设备极片中道设备未激活电芯后道设备激活电芯电池包卷绕/叠片涂布机锟压机入壳机封口设备烘干注液机60-80%10%0.6-0.8亿元/GWh0.6-0.8亿元/GWh0.6亿元/GWh集中式分布式60%40%正负极材料正负极、隔膜、电解液电池激活、分容PACK搅拌机分切机搅拌涂布分切辊压制片模切入壳焊接卷绕/叠片注液封口分容化成包装终检前道工艺中道工艺后道工艺锂电生产按照锂电池生产工艺来看，可以分为极片制造（前道设备）、电芯组装（中道设备）、电芯激活检测和电池封装（后道设备）。前道工艺为极片制片环节，主要包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切；中道是电芯装配环节，主要包括卷绕/叠片、入壳、注电解液及封口；后道是电化学环节，主要包括电芯化成、分容、包装与终检电池组等。再之后是Pack环节，即将电芯、保护板、电池线、电池镍片、电池辅料、电池盒、电池膜等通过焊接的方式组装成成品电池包。图：锂电池典型生产工艺流程图资料来源：高工锂电，乐晴智库，华西证券研究所整理4 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备——前道国内：1200-2500万元国外：2500-3000万元2台浆料搅拌涂布辊压分切极耳成型涂布机分切机制片模切机20-40万元10台200-400万元4台50-100万元4台50-100万元3台真空搅拌机辊压机前道工艺主要包括搅拌、涂布、辊压、分切及极耳成型。涂布是前道工艺的关键步骤，涂布机价值量相对较高。前道工艺主要包括搅拌、涂布、辊压、分切及极耳成型。单前道设备价值量约0.6-0.8亿元/GWh，其中，涂布机每台1200-3000万元不等，价值量占前道的比例达到60%-80%。图：锂电池前道工艺流程及价值量分布资料来源：高工锂电，华西证券研究所整理环节流程成品设备主要供应商浆料搅拌正、负极材料搅拌成浆浆料真空搅拌机金银河、北方华创、万好万家、广州红运、豪杰特等涂布浆料涂在金属箔片上，正铝负铜极片转移式涂布机、挤压式涂布机科恒股份、赢合科技、新嘉拓、北方华创、善营股份、先导智能、日本平野、日本东芝等烘烤极片烘烤，去除水分干燥极片烘干机科恒股份、赢合科技、新嘉拓、时代高科、阿李股份极片辊压压实极片，提高能量密度压至0.1-0.5mm辊压机、对辊机北方华创、纳科诺尔、科恒股份、赢合科技、新嘉拓极片分切连续切为单体电池所需宽度收卷极片分条机科恒股份、赢合科技、新嘉拓、先导智能隔膜分切隔膜切为单体电池所需宽度收卷隔膜隔膜分成机先导智能、赢合科技表：前道设备介绍及主要布局企业资料来源：各公司公告，华西证券研究所整理5 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备——前道所谓涂布就是指糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物溶液涂布于薄膜上制得复合膜的方法，对于锂离子电池而言，涂布基片(薄膜)是金属箔，一般为铜箔或者铝箔。整个涂布过程就是从基片放入涂布机到涂布后的基片从涂布机中出来的若干连续工序。其整个流程为：放卷→接片→拉片→张力控制→自动纠偏→涂布→干燥→张力控制→自动纠偏→收卷。影响锂电池正极极片涂布性能的因素或者参数有以下几个：1、放卷和收卷直径；2、有效辊面宽度和最大涂布宽度；3、涂布方式与速度；4、涂层厚度与精度；5、纠偏精度；6、干燥温度。一台涂布机设备如果在上述六个方面达到要求，就能够通过完整的工艺流程，取得很好的生产效果，为下一步制造出容量更高的锂电池打下基础。因为锂电池充电实际上是锂离子向正极运动的过程，正极材料越好，则可以接受的锂离子就会越多，表现为锂电池的容量越大，电量越足。图：涂布机内部构造资料来源：沐风网，华西证券研究所图：先导智能的涂布机产品资料来源：先导智能官网，华西证券研究所6 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备——中道中道工艺包括电芯卷绕/叠片、入壳、烘干、注液、封口等工艺。中道工艺中，卷绕/叠片是主要工艺，价值量占比较高，一台设备需要百万元，单线需要8-12台设备。卷绕机/叠片机入壳机干燥设备注液机封装设备电芯卷绕/叠片入壳烘干电芯注液封口国内：300-500万元国外：400-600万元8-12台35万元5台200-700万元1套20-400万元若干110万元2~4台环节流程成品设备主要供应商极片制作半自动化卷绕将极片切为长条形长条形极片制片机先导智能、赢合科技、金银河、吉阳科技极片横切冲压方式，将极片切为片状片状极片横切机先导智能、赢合科技、亿鑫丰电芯卷绕正极/隔膜/负极/隔膜方式高速卷绕裸电芯卷绕机先导智能、赢合科技、吉阳科技、华冠科技电芯叠片正极/隔膜/负极/隔膜方式叠片裸电芯叠片机格林晟、赢合科技、先导智能、吉阳科技入壳裸电芯入壳，不封口入壳裸电芯自动组装设备阿李股份、联赢激光、光大激光、大族激光极耳焊接圆柱与外壳端口焊接带有极耳的入壳裸电芯激光焊接设备联赢激光、光大激光、大族激光注液电解液注入电芯，称重确定注入量注入电解液注液机赢合科技、阿里股份注液口焊接焊接注液口焊实电芯激光焊接设备联赢激光、光大激光、大族激光封口圆柱电池滚槽、冲压方式，方形、软包电池焊接方式电芯制作完成定制从压设备阿李股份包装单个电芯塑封成品电芯图：锂电池中道工艺流程及价值量分布图：锂电池中道设备介绍及主要布局企业资料来源：高工锂电，华西证券研究所整理资料来源：各公司公告，华西证券研究所整理7 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备——中道卷绕技术：卷绕技术是将原料按负极、分离器、正极、分离器的顺序堆放，并通过卷绕法直接滚动成圆柱形，然后放置在金属外壳中；叠片技术：叠片技术首先将正负材料切割成相同尺寸的矩形片，然后将它们分别堆放在隔膜上，分离两极，最后包裹包装。图：卷绕工艺及卷绕电芯截面图：叠片工艺及卷绕电芯截面资料来源：高工锂电，华西证券研究所整理资料来源：高工锂电，华西证券研究所整理8 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备——中道卷绕式电芯操作比较简便，无论是半自动或全自动都可以快速完成。叠片式工艺复杂程度较高，人工操作费时费力，自动化则由于设备问题而难以产业化。除此以外，在电芯的质量控制方面，卷绕式更容易控制，而叠片式由于工艺步骤繁琐，较难达到很好的一致性。由于叠片电池的工艺特点，相比卷绕电池，叠片电池具有低内阻、高放电率、良好的放电平台、高容量密度、高能量密度、适用范围广泛、电池形状及厚度灵活等优势。总结：卷绕的优势在于制成容易，叠片的优势在于电池各方面质量好。性能卷绕电池叠片电池内阻高内阻相当于多个小极耳的并联连接，从而降低了内阻。放电率低放电率多极并联使大电流在短时间内更容易放电。放电平台低放电平台较低的内阻极化较小，使放电平台比卷绕电池更高，更接近材料的自由放电平台。容量密度低容量密度充分利用电池内部空间，使容量密度大于卷绕过程。能量密度低能量密度其放电平台和容量密度均高于卷绕技术电池，因此能量密度也相对较高。适用范围范围较小。对于超薄电池来说，其厚度占用了太多的空间，影响了电池的容量范围广泛。不管是超薄电池还是超厚电池，叠片技术都可以实现。厚度对于超薄电池来说，Tab的厚度占用了太多的空间，影响了电池的容量。对于超厚电池来说，线圈太长，无法控制，而且电池两侧的空间不能充分利用，电池容量也随之减少。此外，卷绕电池的厚度难以控制。由于电芯内部结构不均匀，极耳、隔膜末端和电芯两侧容易变厚。电芯的内部结构一致，电池各部分的厚度也是一致的，因此易于控制厚度。同时，电芯内部结构均匀，反应速率相对均匀，因此即使是厚电芯也不易变形。电池形状电池形状单一，易变形，只能制成常规电池。由于电池内部结构不均匀，充放电过程中电池内的反应程度和反应速率不均匀；因此，对于厚绕电池，在大倍率充放电或多次循环后有可能发生变形。尺寸灵活，适用于高倍率电池、异型电池、动力电池等.。每个极片大小可以根据电池的大小来设计，这样电池就可以制成各种形状。例如：弯曲电池，圆形电池，三角电池，六角电池，超窄电池，C型电池，D型电池，多边形电池表：卷绕和叠片比较资料来源：华西证券研究所整理9 1.1 动力锂电制造工艺流程及相关设备——中道目前主流的叠片机有四类：Z字型叠片机、切叠一体机、热复合一体机、卷叠一体机：✓Z字型叠片机：Z字型叠片机和切叠一体机本质上都是Z字型叠片机，生产厂家有先导智能、赢合科技、超业精密、中天和自动化等。Z字型叠片机正逐渐被切叠一体机取代。✓切叠一体机：是将极片模切/激光切和Z字型叠片机、贴胶热压机整合到一起。相当于正负极卷和隔膜同时收放，经过渡棍和张力纠偏棍。然后正负极片冲切/激光切出极耳和极片，随后跟隔膜一起，在主叠片台或摆杆作用下，呈Z字型折叠。当叠放至设定片数后，隔膜裁切贴胶，再热压成电芯。✓热复合叠片一体机：比Z字型叠片多热复合和辊压等工序，相对而言，技术难度更高，后期注液等工序难度更大。热复合叠片一体机是叠片机未来发展主流。热复合叠片一体机同时集成制片、叠片、热压一体，高效节能省空间。更适用于极片尺寸长的，制作像590型号以上的高能量密度大电芯，顺应电芯越做越大和能密度越来越高的趋势。叠片机分类Z字型叠片机切叠一体机热复合一体机卷叠一体机叠片工艺Z字型叠片热复合叠片卷绕式叠片主要工序主叠片台带动隔膜前后往复运动，呈Z字型折叠并放置裁切好的正负极片。叠放至设定片数后，完成隔膜裁切，贴胶将极片模切/激光切和Z字型叠片机、贴胶热压机整合到一起。正负极片先裁切成单元，放置在上下双层隔膜（受热有粘性）上，然后带极耳的极片卷与隔膜料卷同时收放进行热复合。随后经辊压，裁切成复合单元。机械手将其转移至叠片台进行叠片。叠完后热压，再进行贴胶正负极片裁切成单元后分别贴在隔膜上。然后用卷绕的方式，把