从具体生产环节来看,锂电池的生产可分电芯制造、模组、电池包PACK 三大环节,其中电芯制造包含极片制作(前段)、电芯装配(中段)和电芯激活测试(后段)三大工序。根据在锂电池生产环节中应用情况,锂电设备可分为前段设备、中段设备、后段设备以及模组/PACK 设备。
随着新能源汽车、储能的快速发展,锂电池出货量节节攀升,起点研究院(SPIR)数据显示,2022年全球锂电池出货量达954GWh,同比增长59.3%,其中中国锂电池出货量达673.5GWh,同比增长109.4%。下游需求旺盛,助推全球锂电池企业纷纷制定扩产计划,未来2-3年将形成新一轮扩产潮,将带来巨大的设备需求增量。
起点研究院(SPIR)数据显示,2022年全球锂电设备规模为1037亿元,同比增长39.4%。随着下游新能源汽车及储能市场对锂电池需求逐步提高,未来新能产能的逐步落地,同时加上退役锂电设备的更新换代,起点研究院(SPIR)预计到2025年全球锂电设备市场规模达1836亿元,其中前段设备市场规模为596亿元,中段设备市场规模为563亿元,后段设备市场规模为496亿元,模组及PACK市场规模为181亿元。
随着我国锂电池产业逐步引领全球发展,带动我国锂电设备行业快速发展,锂电设备已基本完成国产替代。从全球锂电设备竞争格局来看,前五均为我国锂电设备企业,其余为日韩设备企业,日韩锂电设备企业由于下游需求较小,普遍产能不大、规模较小。
起点研究院(SPIR)数据显示,2022年全球锂电设备前三分别是先导智能、赢合科技、利元亨,市占率分别为9.5%、7.9%、3.5%,目前全球锂电设备竞争格局相较分散,CR5为27.5%。
在交通工具全面电动化、配套储能等成为全球大趋势下,助推锂电池需求快速上升。随着新能源汽车渗透率逐步提升、储能市场开始爆发,新能源汽车动力电池向长续航、高安全性方向发展;大容量、长寿命、高循环成为储能电池的趋势,对锂电池的性能也提出越来越高的要求,而作为生产锂电池的设备,也提出更高的要求。起点研究院(SPIR)认为,全球锂电设备将呈现以下发展趋势:
1、凭借多年在锂电池行业的深耕积累,在技术方面、客户渠道方面中日韩三国锂电设备企业仍将主导全球锂电设备竞争格局。其中中国锂电设备已基本完成国产替代,出海成为趋势,并从“引进来”阶段走向“走出去”时代,海外市场成为中国锂电设备企业竞争的第二战场,同时中国锂电设备市场份额在全球的份额将持续提升。
2、锂电池产能第二轮扩产潮开启,锂电设备行业第二波红利来临,同时锂电设备智能化、一体化、整线化成为未来发展趋势:
①智能化:随着锂电池生产的规模逐步增大,原先人工、半自动化的生产模式已不能满足现如今锂电池大规模生产对效率、成本、良率等方面的要求,因此锂电设备智能化成为必然趋势。比如在锂电池物料等的搬运引入AGV/AMR等移动机器人,提高搬运效率和搬运质量;锂电池产线引入工业互联网,搭建锂电池数字化工厂,实现锂电池生产流程全溯源,提升锂电池企业生产效率和管理水平,锂电池行业从“制造”逐步走向“智造”。
②一体化:锂电池生产工艺复杂,工序较多,大体可分为前段、中段、后段三个大环节,每个大环节又可分为多个生产工序,因此对应的设备纷杂,需要前后工序设备相互配合,对各工序设备的精度、稳定性都提出较高要求。而一体化是将前后各工序集成到一台设备上进行,减少中间流程,可节省成本的同时提高产品的一致性、良率等。比如切叠一体机、切卷一体机、辊压分条一体机、干燥注液一体机等未来将成为趋势。
③整线化:以往电池企业购买设备属于单机分开购买,前中后段设备协同性不强,同时购买的不同家企业的设备性能、参数方面配合相较困难。而目前随着一二线电池企业扩产加速,同时对锂电池生产的一致性、良率等都有较高要求,原先单机分开交付以满足不现在的生产要求,锂电池生产整线化交付成为趋势。整线化交付可以通盘对整个工厂进行设计,协调各生产环节的配合,最大化提高生产效率和良率,因此这对锂电设备企业的专业能力、产品覆盖的范围都有较高要求。
3、锂电设备高精度、高效率、高稳定性成为趋势。一方面随着下游终端对锂电池的性能逐步提高,另一方面锂电池相关技术逐步成熟,对锂电设备的精度、稳定性、生产效率等提出更高的要求。比如卷绕机在2006-2013可能是半自动卷绕机,2014-2020年卷绕效率只在3-5PPM,而目前要求≥6PPM;叠片设备前些年在效率达0.8-1s/pcs/工位就处于领先技术,目前要求都在0.4-0.5s/pcs/工位;注液设备,2015-2018注液精度要求在±2%,而目前注液精度要求在±1%;设备稳定性是影响电池良率的关键之一,因此设备的稳定性成为各家企业主要竞争力之一。
4、锂电设备行业上下游联动加强。随着终端对锂电池的质量要求逐步提高,同时为降本增效,以宁德时代、比亚迪为代表的电池企业已采取与设备企业联合创新,共同定制研发设备,根据企业工艺及技术特点开发适合自身的生产设备。
5、锂电设备兼容性强,工艺参数调整快逐步成为行业发展新要求。电池除锂电池,还有钠电池、固态电池、液流电池、燃料电池等新型电池,各种类型电池或多或少存在生产工艺方面的不同,对设备的要求也不同。在这些新型电池中,钠电池有望最先量产,钠电设备整体可共用锂电设备,但在某个别环节、设备参数等需要调整,因此锂电设备企业需有较快调整自身工艺的能力以满足新的应用场景的需求。