阿昌_2030
2021-08-04
说的好
中金：锂电设备还有哪些超预期因素？
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href=\"https://laohu8.com/S/300750\">宁德时代</a>发布钠离子电池，电芯单体能量密度高达160Wh/kg，常温下充电15分钟，电量可达到80%以上，目前处于全球最高水平，解决了以往钠离子电池的能量密度短板，使用场景扩展至新能源车领域，不再局限于储能领域。钠离子电池的生产工艺与锂电池类似，但该技术的推广可能带来新的设备需求。</p>\n<p><b>超预期因素之三：</b>新技术新工艺的变化带来新的设备需求。新的电池材料和生产工艺可能带来新的设备需求，例如正负极材料变化带动前道工序变革；电芯成型工艺例如卷绕、叠片工艺改进，切叠一体化/切卷一体化技术，带动中道设备更迭；而CTP（Cell To Pack）将简化模组、PACK组装工艺，带来新的自动化组装方案。</p>\n<p><b>超预期因素之四：</b><a href=\"https://laohu8.com/S/5RE.SI\">智能</a>化需求日益增长。随着电池生产效率要求日益提升，涂布宽幅、卷绕速度、充放电效率等指标都在明显进步；此外，生产过程当中机器视觉应用比例增加，数字化率提升，特别是海外电池工厂对于智能化水平要求更高，都将进一步拉动电池设备行业需求增长。</p>\n<p><b>风险：下游需求不及预期。</b></p>\n<p><b>正文</b></p>\n<p><b>新能源车渗透率：超预期提升</b></p>\n<p><b>未来五年全球锂电设备需求超过5000亿元</b></p>\n<p>锂电设备市场规模较大，寡头竞争。据我们测算，锂电设备2021-2025年全球市场规模超5,000亿元，市场规模较大，而优质设备产能稀缺，当前主要锂电设备厂商均面临严峻的产能瓶颈。</p>\n<p>新能源汽车渗透率仍在低位，中长期增长确定。全球电动车行业渗透率仍在低位，长期成长空间仍然广阔。根据Markline统计，2020年全球汽车电动化率仅为4.27%。中汽协预测2021年我国新能源汽车销量约为220万辆，同比增长64.6%。根据中金汽车组的预计，到2025年全球新能源乘用车渗透率将会达到21.28%，2030年全球新能源乘用车渗透率为39.76%；2025年中国新能源汽车渗透率将有望达25%，年销售量突破700万台。2020-2025年，电动车行业年化增速将超过40%，成为未来几年高速成长的黄金赛道。</p>\n<p>单车带电量提升，动力电池需求未来五年复合增长率有望超过50%。动力电池方面，随着单车带电量的提高，动力电池需求将会持续高于新能源汽车需求增长。我们预计2025年动力电池装机容量将超过1,430GWh，年复合增速达50%以上；其中中国市场将达到428GWh，海外市场合计1,052GWh，海外需求占比达到七成，2021~2025年海外市场动力锂电池装机复合增长率64%，中国国内动力锂电池装机复合增长率38%。这将会带动锂电池设备新增需求的持续高增长，并且我们预计双位数增长将持续到至少2025年。</p>\n<p><b>敏感性分析：不同新能源汽车渗透率和单车带电量下锂电设备需求测算</b></p>\n<p>根据我们此前预测，在2025年新能源汽车渗透率20.6%及单车带电量69Kwh的情况下，2025年锂电设备市场规模为1431亿元，对应2020年至2025年CAGR为30.9%。由于新能源汽车行业或将超预期发展及技术进步，我们对2025年锂电设备需求量进行敏感性分析。据我们测算，在新能源汽车渗透率为18.6%及单车带电量65Kwh的情况下，锂电设备需求为927亿元，对应5年CAGR为20.0%；新能源汽车渗透率为22.6%及单车带电量73Kwh的情况下，锂电设备需求为1,973亿元，对应5年CAGR将达到39.6%。</p>\n<p>根据上述分析，2021~2025年全球新能源汽车动力锂电池设备年复合需求增长率将有望达到25.8%~35.5%，更高置信区间在20.0%~39.6%。</p>\n<p>图表：敏感性分析：2025年锂电设备需求量</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/1edd8edfdc940d29daa7131391cdbb76\" tg-width=\"1037\" tg-height=\"244\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：万得资讯，公司公告，<a href=\"https://laohu8.com/S/601995\">中金公司</a>研究部</p>\n<p>图表：敏感性分析：2020年-2025年锂电设备需求量年复合增速</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/6838c36b115e05658de08587e2ffba57\" tg-width=\"992\" tg-height=\"246\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：万得资讯，公司公告，<a href=\"https://laohu8.com/S/03908\">中金公司</a>研究部</p>\n<p><b>钠离子电池或将超预期发展</b></p>\n<p>钠离子电池存在超预期可能</p>\n<p>钠离子电池（Sodium-ion battery），是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。</p>\n<p>图表：钠离子电池工作原理</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/3dd1bd37eda72e26f0fc9875c91b33fd\" tg-width=\"561\" tg-height=\"454\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：Advanced Energy Materials，<a href=\"https://laohu8.com/S/601995\">中金公司</a>研究部</p>\n<p>钠离子电池应用领域多为储能。钠电池没有过放电性质，允许放电至0伏，且成本较低，在寒冷条件下仍能正常运行，又由于其能量密度较锂电池更低，相同带电量的情况下钠电池较锂电池更重，不易携带，但是储能电池的理想材料，可在全球全气候条件下使用。</p>\n<p>► 安全性：钠离子电池有更高的安全性。电池的过充电与过放电都会对锂电池正负极造成不可逆的损伤。钠离子没有过放电性质，可以将钠离子的电池放电到零伏而不受损伤。并且，钠电池还通过了过充、针刺、挤压等安全测试。</p>\n<p>► 成本：钠电池和锂电池的原材料分别为钠元素和锂元素。钠元素产地遍布世界，且钠元素产量较高；锂元素产量较少，原料大多集中于美洲，有一定的运输成本。此外，钠离子电池正负极均为铝箔，成本低于锂电池负极的铜箔。因此，我们预计钠电池成本将比锂电池少30%到40%。</p>\n<p>► 能量密度：钠电池的能量密度较低。锂电池主要由三元锂电池和磷酸铁锂电池构成。以国产<a href=\"https://laohu8.com/S/TSLA\">特斯拉</a>为例，Model 3的磷酸铁锂电池能量密度为125Wh/kg，三元锂145Wh/kg。据《Na-lon Batteries—Approaching oldand New Challenges》总结：18650型的钠离子电池能量密度约为90Wh/kg；而根据<a href=\"https://laohu8.com/S/300750\">宁德时代</a>所发布的钠离子电池，其能量密度可以达到160Wh/kg。</p>\n<p>► 极限工况：在寒冷条件下，钠电池放电性好。温度较低时，锂离子电池放电特性变差；钠离子电池在低至-30℃、高至80℃的环境中，放电特性良好。</p>\n<p>► 充电时间：钠离子充电时间较锂电池较短。</p>\n<p>2021-2025年储能电池年复合增长率将达52.5%，钠离子电池可能带来更大增量。根据起点研究院的统计数据，2020年全球锂电池出货量为260GWh，同比+33.6%；其中，储能电池出货量为10GWh。起点研究院预计，2025年储能锂电池出货量将达到168GWh，年复合增长率将达到54.5%。而我们预计，钠离子电池的推广可能带来储能电池的超预期放量。</p>\n<p><b>宁德时代将钠离子电池推向动力时代</b></p>\n<p>2020年7月28日，宁德时代发布钠离子电池，使动力钠电池成为可能。宁德时代电芯单体能量密度高达160Wh/kg，常温下充电15分钟，电量可达到80%以上，目前处于全球最高水平，解决了以往钠离子电池的能量密度短板，使用场景扩展至新能源车领域，不再局限于储能领域。</p>\n<p>钠离子电池在架构、封装工艺上与锂电池高度相似，锂电设备企业可在少量资本投入的情况下进行钠离子电池生产。所以，即使钠电池在未来替代部分锂电池，锂电设备企业的下游需求仍将维持高位，加之储能电池的高速增长，锂电设备或将超预期增长。</p>\n<p><b>技术进步：新工艺带来新的设备要求</b></p>\n<p>电池制作工艺流程分为前道、中道和后道。前道为极片制作，流程包括正极/负极匀浆、涂布、辊压、分切。前道技术核心为材料化学，生产流程中所使用的设备包括搅拌机、涂布机、辊压机、分切机。中道为电芯装配，流程包括制片、模切、卷绕/叠片。中道技术核心为自动化，生产流程中所使用的设备包括模切机、卷绕机/叠片机。后道为电池组装，流程为封装、注液、化成、分容等环节。后道技术核心为电化学，生产流程中所使用的设备包括注液机、封焊机、化成测试设备等。</p>\n<p>图表：锂电池生产工艺流程设备</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/685d6ae1076d4dfb299cc35b4cc52d96\" tg-width=\"627\" tg-height=\"503\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：万得资讯，公司公告，<a href=\"https://laohu8.com/S/03908\">中金公司</a>研究部</p>\n<p><b>正负极材料变化带动前道工序变革</b></p>\n<p>三元电池相对于磷酸铁锂电池对前段设备的性能，例如真空、除湿的要求更高。三元聚合物锂电池的正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂，主要来自于Ni2+/Ni4+氧化还原。对于镍基材料，颗粒表面会发生自发反应，Ni3+转变为Ni2+会释放O2-，当镍含量高的材料暴露在空气中时，更容易吸收空气中的二氧化碳和水，该过程会在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层。为使材料容量提高，Ni含量提升，从而PH值也越高，而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li，并且不具备电化学活性，因此会造成容量衰减。且颗粒表面致密的Li2CO3层阻碍Li的扩散，影响电池性能。为满足真空、除湿等要求，新的设备需求增加，从而带动整体锂电设备市场空间的扩张。</p>\n<p>三元材料将影响正极浆料制备。在高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键，使PVDF发生双分子消去反应，在分子链上形成一部分的碳碳双键。当PVDF内双键増加时，其粘结力也将増加，从而导致浆料粘度増加，甚至形成凝胶状态，影响涂布过程进行；另一方面，极片脆性也将增加，在辊压、分切等工艺流程中，易造成极片断裂。</p>\n<p>三元材料使涂布面临更大的挑战。涂布生产的效率瓶颈本就在于烘干干燥，而三元电池对涂布过程中水分控制的要求更高。且如果水分与材料已经发生了反应，常规的干燥过程无法去除水分的影响。所以，为保证涂布过程湿度要求，材料的切换对风场、温度场和布局形式由更高的要求。</p>\n<p><b>电池封装带动中道工序变革</b></p>\n<p>锂电池封装类型分为方形、圆柱、软包三类。方形电池主要采用卷绕工艺，抗冲击力强、电池循环寿命长、容量大，外壳通常采用方形钢壳或铝壳；圆柱电池主要采用叠片工艺，一致性好、工艺成熟，外壳采用钢壳或铝壳；软包电池主要采用叠片工艺，能量密度高、安全性与散热性好、设计较为灵活，外包装多采用铝塑膜。其中，软包电池多用于消费锂电领域。</p>\n<p>图表：不同类型锂电池包装差异对比</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/98ed57423146cad02bcef544c28c0601\" tg-width=\"790\" tg-height=\"329\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：<a href=\"https://laohu8.com/S/ATHM\">汽车之家</a>，中金公司研究部</p>\n<p>方形电池主导市场。2020年方形电池市占率为80.8%，圆柱电池为9.7%，软包电池为9.5%。我们预计未来方形电池占比略有下降，而圆柱电池和软包电池占比逐步上升，平分方形电池外的剩余市场。</p>\n<p>图表：2017年-2025年中国动力电池市场电池封装方式渗透率</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/11e1d3f9ea0c253cb6cd069e1e1cd14a\" tg-width=\"678\" tg-height=\"354\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：GGII，中金公司研究部</p>\n<p>电芯封装方式渗透率变化将影响中道工序，叠片需求上升。卷绕工艺多用于方形电池和圆柱电池，而叠片工艺用于软包电池。随着未来软包电池在<a href=\"https://laohu8.com/S/600482\">中国动力</a>电池市场的渗透率上升，叠片设备的市场需求将有所上升。并且，方形叠片工艺正在进入市场。叠片对于电芯尺寸和性能有明显优势。一方面，叠片工艺可以使动力电池规则排布、有效利用空间；另一方面，根据我们调研信息，相同条件下，叠片工艺可以使电池能量密度提高5%，循环寿命提高10%，成本降低5%。此前方形叠片技术受制于生产效率、技术及投资门槛较高，未大规模应用于方形电池。但随着LG化学、<a href=\"https://laohu8.com/S/SMSN.UK\">三星</a>SDI等国际电池头部企业开始布局叠片技术，叠片技术未来将应用于方形电池，从而带动叠片设备需求进一步上升。</p>\n<p><b>新组装工艺带动后道工序变革</b></p>\n<p>CTP或将改变后道工序，但仍需自动化锂电设备。CTP是指Cell To Pack，通过简化模组结构，使得电池包体积利用率提升15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升50%。虽然制造过程由电芯-模组-PACK简化为电芯-PACK，但制作工艺仍需要采用<a href=\"https://laohu8.com/S/300024\">机器人</a>、机械手、输送线等多种自动化设备，实现单块电池到电池包的堆叠、焊装、测试，形成最终的电池包。以<a href=\"https://laohu8.com/S/002594\">比亚迪</a>刀片电池为例，虽然取消模组，但仍需要自动将组盘后电池通过滚筒线、提升机或堆垛机送入不同库位或设备，自动完成化成、充放电、分容、自放电等后端的工艺操作。所以，CTP技术可能使后道各工序的价值量发生改变，但对自动化锂电设备需求仍将维持高位。</p>\n<p>图表：CTP方案图</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/cae874e11dc4d601b32515195f30d5ff\" tg-width=\"629\" tg-height=\"421\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：<a href=\"https://laohu8.com/S/601099\">太平洋</a>汽车网，中金公司研究部</p>\n<p>PACK自动化率提升，后道工序设备升级。根据我们调研信息，行业PACK自动化率为5%-20%，自动化率较低。由于下游锂电需求剧增、劳动力供给不足、手动生产经济性下降、自动化经济型提升，PACK线自动化需求显著增长；往前看，PACK线将迎来新一轮的迭代需求，锂电设备企业需加大锂电设备投资。根据我们调研信息，目前行业领先企业自动化率可达80~90%。</p>\n<p><b>设备升级：效率和智能化要求提升</b></p>\n<p>设备效率提升和工艺改进带动更新替代</p>\n<p>涂布速度提升，宽幅拓展。随着下游锂电需求量大幅提升，在保证涂布技术、张力技术、纠偏技术和干燥技术的前提下，对涂布效率的要求提升。提高涂布效率的主要手段包括提升涂布机运行速度和涂布宽度，根据我们调研信息，领先企业的涂布速度可达到120米/分钟，涂布宽幅最大为1600毫米。</p>\n<p>卷绕机速率显著提升。动力电池大规模生产需求对卷绕机生产效率的提升提出高要求，PPM提升的直接影响因素是卷绕速度的提升和辅助时间的缩短，其中辅助时间的缩短可通过辅助动作时间并联完成，例如卷绕、卷芯下料和贴胶三个动作同时进行。根据我们调研信息，目前国内领先锂电卷绕设备企业卷绕速度可达500毫米/秒。</p>\n<p>叠片设备顺应降本增效、高能量密度、高安全性趋势。叠片机主要分为Z字型叠片机、切叠一体机、热复合一体机、卷叠一体机，其中Z字型叠片机和切叠一体机均采用Z字型叠片工艺。目前叠片设备集中度低，未来主流叠片设备将是性价比高、高能量密度、高安全性设备。随着不断验证，叠片机将更新迭代，产生新的设备需求。</p>\n<p>图表：叠片机主要有4种类型</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/bbabdf7647b7531d43dde0d43690df68\" tg-width=\"910\" tg-height=\"379\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：GGII，中金公司研究部</p>\n<p>图表：热复合高速叠片机</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/96ce037da5f3d8d9a3790035b8cc8d29\" tg-width=\"492\" tg-height=\"250\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：吉阳智能官网，中金公司研究部</p>\n<p>图表：Z字型叠片和卷绕式叠片工序</p>\n<p><img src=\"https://static.tigerbbs.com/2bf93cddf8113ba281d8000fb177ee9f\" tg-width=\"501\" tg-height=\"252\" referrerpolicy=\"no-referrer\"></p>\n<p>资料来源：<a href=\"https://laohu8.com/S/300450\">先导智能</a>官网，中金公司研究部</p>\n<p><b>智能化水平提升刺激设备需求</b></p>\n<p>机器视觉应用比例增加，智能化水平提升。机器视觉在锂电生产流程应用渗透率上升。机器视觉通过瑕疵提取法、分类算法、焊点测算法等实现精准化检测。例如模切工艺中，上下两个相机以120-260片/分钟的速度，对极片的两面分别进行扫描拍照，并将结果反馈给打料机构进行调整，从而满足极片各类瑕疵、长宽等检测需求。使电池良率提升的同时，能够相应降低检测时使用的人力成本。 机器视觉的应用使单机设备价值量提升，带动设备需求增加。</p>\n<p>海外动力锂电池装机量高双位数增长，高端自动化装备需求大。根据我们测算，2021-2025年海外市场动力锂电池装机复合增长率为64%，中国国内动力锂电池装机复合增长率为38%。由于海外装机需求量大、人工成本高、安全性要求高，对自动化需求高于国内，单GW投资更高，我们预计从而有望进一步刺激锂电设备需求增长。</p>\n<p><b>投资建议：优选核心龙头，关注细分赛道</b></p>\n<p>综合前文关于行业市场空间及竞争格局的分析，我们建议投资者重点关注以下三个方向：</p>\n<p>1) 对于电池电芯良率影响关键的中后道制程设备厂商；</p>\n<p>2) 关注目前自动化率仍低，当前需求增长加速的模派段自动化设备厂商；</p>\n<p>3) 关注与电池装机量同步增长的结构件厂商等。</p>","source":"zjdj","collect":0,"html":"<!DOCTYPE html>\n<html>\n<head>\n<meta http-equiv=\"Content-Type\" content=\"text/html; charset=utf-8\" />\n<meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width,initial-scale=1.0,minimum-scale=1.0,maximum-scale=1.0,user-scalable=no\"/>\n<meta name=\"format-detection\" content=\"telephone=no,email=no,address=no\" />\n<title>中金：锂电设备还有哪些超预期因素？</title>\n<style type=\"text/css\">\na,abbr,acronym,address,applet,article,aside,audio,b,big,blockquote,body,canvas,caption,center,cite,code,dd,del,details,dfn,div,dl,dt,\nem,embed,fieldset,figcaption,figure,footer,form,h1,h2,h3,h4,h5,h6,header,hgroup,html,i,iframe,img,ins,kbd,label,legend,li,mark,menu,nav,\nobject,ol,output,p,pre,q,ruby,s,samp,section,small,span,strike,strong,sub,summary,sup,table,tbody,td,tfoot,th,thead,time,tr,tt,u,ul,var,video{ font:inherit;margin:0;padding:0;vertical-align:baseline;border:0 }\nbody{ font-size:16px; line-height:1.5; color:#999; background:transparent; 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class=\"meta\">\n\n\n2021-08-04 12:44 北京时间 <a href=https://m.cls.cn/depth/805156><strong>中金点睛</strong></a>\n\n\n</h4>\n\n</header>\n<article>\n<div>\n<p>受益于新能源汽车渗透率提升以及电池制造技术进步，我们预计锂电设备需求景气将在较长周期内维持高位，本篇报告我们将重点讨论锂电设备可能超预期的因素，包括新能源车渗透率超预期提升、钠离子储能电池需求增长、设备智能化需求提升等。\n\n摘要\n超预期因素之一：新能源汽车渗透率超预期提升。此前中汽协预测2021年我国新能源汽车销量约220万辆，同比增长64.6%；从近期行业出货数据来看，我们预计2021年销售量...</p>\n\n<a href=\"https://m.cls.cn/depth/805156\">Web 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To Pack）将简化模组、PACK组装工艺，带来新的自动化组装方案。\n超预期因素之四：智能化需求日益增长。随着电池生产效率要求日益提升，涂布宽幅、卷绕速度、充放电效率等指标都在明显进步；此外，生产过程当中机器视觉应用比例增加，数字化率提升，特别是海外电池工厂对于智能化水平要求更高，都将进一步拉动电池设备行业需求增长。\n风险：下游需求不及预期。\n正文\n新能源车渗透率：超预期提升\n未来五年全球锂电设备需求超过5000亿元\n锂电设备市场规模较大，寡头竞争。据我们测算，锂电设备2021-2025年全球市场规模超5,000亿元，市场规模较大，而优质设备产能稀缺，当前主要锂电设备厂商均面临严峻的产能瓶颈。\n新能源汽车渗透率仍在低位，中长期增长确定。全球电动车行业渗透率仍在低位，长期成长空间仍然广阔。根据Markline统计，2020年全球汽车电动化率仅为4.27%。中汽协预测2021年我国新能源汽车销量约为220万辆，同比增长64.6%。根据中金汽车组的预计，到2025年全球新能源乘用车渗透率将会达到21.28%，2030年全球新能源乘用车渗透率为39.76%；2025年中国新能源汽车渗透率将有望达25%，年销售量突破700万台。2020-2025年，电动车行业年化增速将超过40%，成为未来几年高速成长的黄金赛道。\n单车带电量提升，动力电池需求未来五年复合增长率有望超过50%。动力电池方面，随着单车带电量的提高，动力电池需求将会持续高于新能源汽车需求增长。我们预计2025年动力电池装机容量将超过1,430GWh，年复合增速达50%以上；其中中国市场将达到428GWh，海外市场合计1,052GWh，海外需求占比达到七成，2021~2025年海外市场动力锂电池装机复合增长率64%，中国国内动力锂电池装机复合增长率38%。这将会带动锂电池设备新增需求的持续高增长，并且我们预计双位数增长将持续到至少2025年。\n敏感性分析：不同新能源汽车渗透率和单车带电量下锂电设备需求测算\n根据我们此前预测，在2025年新能源汽车渗透率20.6%及单车带电量69Kwh的情况下，2025年锂电设备市场规模为1431亿元，对应2020年至2025年CAGR为30.9%。由于新能源汽车行业或将超预期发展及技术进步，我们对2025年锂电设备需求量进行敏感性分析。据我们测算，在新能源汽车渗透率为18.6%及单车带电量65Kwh的情况下，锂电设备需求为927亿元，对应5年CAGR为20.0%；新能源汽车渗透率为22.6%及单车带电量73Kwh的情况下，锂电设备需求为1,973亿元，对应5年CAGR将达到39.6%。\n根据上述分析，2021~2025年全球新能源汽车动力锂电池设备年复合需求增长率将有望达到25.8%~35.5%，更高置信区间在20.0%~39.6%。\n图表：敏感性分析：2025年锂电设备需求量\n\n资料来源：万得资讯，公司公告，中金公司研究部\n图表：敏感性分析：2020年-2025年锂电设备需求量年复合增速\n\n资料来源：万得资讯，公司公告，中金公司研究部\n钠离子电池或将超预期发展\n钠离子电池存在超预期可能\n钠离子电池（Sodium-ion battery），是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。\n图表：钠离子电池工作原理\n\n资料来源：Advanced Energy Materials，中金公司研究部\n钠离子电池应用领域多为储能。钠电池没有过放电性质，允许放电至0伏，且成本较低，在寒冷条件下仍能正常运行，又由于其能量密度较锂电池更低，相同带电量的情况下钠电池较锂电池更重，不易携带，但是储能电池的理想材料，可在全球全气候条件下使用。\n► 安全性：钠离子电池有更高的安全性。电池的过充电与过放电都会对锂电池正负极造成不可逆的损伤。钠离子没有过放电性质，可以将钠离子的电池放电到零伏而不受损伤。并且，钠电池还通过了过充、针刺、挤压等安全测试。\n► 成本：钠电池和锂电池的原材料分别为钠元素和锂元素。钠元素产地遍布世界，且钠元素产量较高；锂元素产量较少，原料大多集中于美洲，有一定的运输成本。此外，钠离子电池正负极均为铝箔，成本低于锂电池负极的铜箔。因此，我们预计钠电池成本将比锂电池少30%到40%。\n► 能量密度：钠电池的能量密度较低。锂电池主要由三元锂电池和磷酸铁锂电池构成。以国产特斯拉为例，Model 3的磷酸铁锂电池能量密度为125Wh/kg，三元锂145Wh/kg。据《Na-lon Batteries—Approaching oldand New Challenges》总结：18650型的钠离子电池能量密度约为90Wh/kg；而根据宁德时代所发布的钠离子电池，其能量密度可以达到160Wh/kg。\n► 极限工况：在寒冷条件下，钠电池放电性好。温度较低时，锂离子电池放电特性变差；钠离子电池在低至-30℃、高至80℃的环境中，放电特性良好。\n► 充电时间：钠离子充电时间较锂电池较短。\n2021-2025年储能电池年复合增长率将达52.5%，钠离子电池可能带来更大增量。根据起点研究院的统计数据，2020年全球锂电池出货量为260GWh，同比+33.6%；其中，储能电池出货量为10GWh。起点研究院预计，2025年储能锂电池出货量将达到168GWh，年复合增长率将达到54.5%。而我们预计，钠离子电池的推广可能带来储能电池的超预期放量。\n宁德时代将钠离子电池推向动力时代\n2020年7月28日，宁德时代发布钠离子电池，使动力钠电池成为可能。宁德时代电芯单体能量密度高达160Wh/kg，常温下充电15分钟，电量可达到80%以上，目前处于全球最高水平，解决了以往钠离子电池的能量密度短板，使用场景扩展至新能源车领域，不再局限于储能领域。\n钠离子电池在架构、封装工艺上与锂电池高度相似，锂电设备企业可在少量资本投入的情况下进行钠离子电池生产。所以，即使钠电池在未来替代部分锂电池，锂电设备企业的下游需求仍将维持高位，加之储能电池的高速增长，锂电设备或将超预期增长。\n技术进步：新工艺带来新的设备要求\n电池制作工艺流程分为前道、中道和后道。前道为极片制作，流程包括正极/负极匀浆、涂布、辊压、分切。前道技术核心为材料化学，生产流程中所使用的设备包括搅拌机、涂布机、辊压机、分切机。中道为电芯装配，流程包括制片、模切、卷绕/叠片。中道技术核心为自动化，生产流程中所使用的设备包括模切机、卷绕机/叠片机。后道为电池组装，流程为封装、注液、化成、分容等环节。后道技术核心为电化学，生产流程中所使用的设备包括注液机、封焊机、化成测试设备等。\n图表：锂电池生产工艺流程设备\n\n资料来源：万得资讯，公司公告，中金公司研究部\n正负极材料变化带动前道工序变革\n三元电池相对于磷酸铁锂电池对前段设备的性能，例如真空、除湿的要求更高。三元聚合物锂电池的正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂，主要来自于Ni2+/Ni4+氧化还原。对于镍基材料，颗粒表面会发生自发反应，Ni3+转变为Ni2+会释放O2-，当镍含量高的材料暴露在空气中时，更容易吸收空气中的二氧化碳和水，该过程会在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层。为使材料容量提高，Ni含量提升，从而PH值也越高，而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li，并且不具备电化学活性，因此会造成容量衰减。且颗粒表面致密的Li2CO3层阻碍Li的扩散，影响电池性能。为满足真空、除湿等要求，新的设备需求增加，从而带动整体锂电设备市场空间的扩张。\n三元材料将影响正极浆料制备。在高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键，使PVDF发生双分子消去反应，在分子链上形成一部分的碳碳双键。当PVDF内双键増加时，其粘结力也将増加，从而导致浆料粘度増加，甚至形成凝胶状态，影响涂布过程进行；另一方面，极片脆性也将增加，在辊压、分切等工艺流程中，易造成极片断裂。\n三元材料使涂布面临更大的挑战。涂布生产的效率瓶颈本就在于烘干干燥，而三元电池对涂布过程中水分控制的要求更高。且如果水分与材料已经发生了反应，常规的干燥过程无法去除水分的影响。所以，为保证涂布过程湿度要求，材料的切换对风场、温度场和布局形式由更高的要求。\n电池封装带动中道工序变革\n锂电池封装类型分为方形、圆柱、软包三类。方形电池主要采用卷绕工艺，抗冲击力强、电池循环寿命长、容量大，外壳通常采用方形钢壳或铝壳；圆柱电池主要采用叠片工艺，一致性好、工艺成熟，外壳采用钢壳或铝壳；软包电池主要采用叠片工艺，能量密度高、安全性与散热性好、设计较为灵活，外包装多采用铝塑膜。其中，软包电池多用于消费锂电领域。\n图表：不同类型锂电池包装差异对比\n\n资料来源：汽车之家，中金公司研究部\n方形电池主导市场。2020年方形电池市占率为80.8%，圆柱电池为9.7%，软包电池为9.5%。我们预计未来方形电池占比略有下降，而圆柱电池和软包电池占比逐步上升，平分方形电池外的剩余市场。\n图表：2017年-2025年中国动力电池市场电池封装方式渗透率\n\n资料来源：GGII，中金公司研究部\n电芯封装方式渗透率变化将影响中道工序，叠片需求上升。卷绕工艺多用于方形电池和圆柱电池，而叠片工艺用于软包电池。随着未来软包电池在中国动力电池市场的渗透率上升，叠片设备的市场需求将有所上升。并且，方形叠片工艺正在进入市场。叠片对于电芯尺寸和性能有明显优势。一方面，叠片工艺可以使动力电池规则排布、有效利用空间；另一方面，根据我们调研信息，相同条件下，叠片工艺可以使电池能量密度提高5%，循环寿命提高10%，成本降低5%。此前方形叠片技术受制于生产效率、技术及投资门槛较高，未大规模应用于方形电池。但随着LG化学、三星SDI等国际电池头部企业开始布局叠片技术，叠片技术未来将应用于方形电池，从而带动叠片设备需求进一步上升。\n新组装工艺带动后道工序变革\nCTP或将改变后道工序，但仍需自动化锂电设备。CTP是指Cell To Pack，通过简化模组结构，使得电池包体积利用率提升15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升50%。虽然制造过程由电芯-模组-PACK简化为电芯-PACK，但制作工艺仍需要采用机器人、机械手、输送线等多种自动化设备，实现单块电池到电池包的堆叠、焊装、测试，形成最终的电池包。以比亚迪刀片电池为例，虽然取消模组，但仍需要自动将组盘后电池通过滚筒线、提升机或堆垛机送入不同库位或设备，自动完成化成、充放电、分容、自放电等后端的工艺操作。所以，CTP技术可能使后道各工序的价值量发生改变，但对自动化锂电设备需求仍将维持高位。\n图表：CTP方案图\n\n资料来源：太平洋汽车网，中金公司研究部\nPACK自动化率提升，后道工序设备升级。根据我们调研信息，行业PACK自动化率为5%-20%，自动化率较低。由于下游锂电需求剧增、劳动力供给不足、手动生产经济性下降、自动化经济型提升，PACK线自动化需求显著增长；往前看，PACK线将迎来新一轮的迭代需求，锂电设备企业需加大锂电设备投资。根据我们调研信息，目前行业领先企业自动化率可达80~90%。\n设备升级：效率和智能化要求提升\n设备效率提升和工艺改进带动更新替代\n涂布速度提升，宽幅拓展。随着下游锂电需求量大幅提升，在保证涂布技术、张力技术、纠偏技术和干燥技术的前提下，对涂布效率的要求提升。提高涂布效率的主要手段包括提升涂布机运行速度和涂布宽度，根据我们调研信息，领先企业的涂布速度可达到120米/分钟，涂布宽幅最大为1600毫米。\n卷绕机速率显著提升。动力电池大规模生产需求对卷绕机生产效率的提升提出高要求，PPM提升的直接影响因素是卷绕速度的提升和辅助时间的缩短，其中辅助时间的缩短可通过辅助动作时间并联完成，例如卷绕、卷芯下料和贴胶三个动作同时进行。根据我们调研信息，目前国内领先锂电卷绕设备企业卷绕速度可达500毫米/秒。\n叠片设备顺应降本增效、高能量密度、高安全性趋势。叠片机主要分为Z字型叠片机、切叠一体机、热复合一体机、卷叠一体机，其中Z字型叠片机和切叠一体机均采用Z字型叠片工艺。目前叠片设备集中度低，未来主流叠片设备将是性价比高、高能量密度、高安全性设备。随着不断验证，叠片机将更新迭代，产生新的设备需求。\n图表：叠片机主要有4种类型\n\n资料来源：GGII，中金公司研究部\n图表：热复合高速叠片机\n\n资料来源：吉阳智能官网，中金公司研究部\n图表：Z字型叠片和卷绕式叠片工序\n\n资料来源：先导智能官网，中金公司研究部\n智能化水平提升刺激设备需求\n机器视觉应用比例增加，智能化水平提升。机器视觉在锂电生产流程应用渗透率上升。机器视觉通过瑕疵提取法、分类算法、焊点测算法等实现精准化检测。例如模切工艺中，上下两个相机以120-260片/分钟的速度，对极片的两面分别进行扫描拍照，并将结果反馈给打料机构进行调整，从而满足极片各类瑕疵、长宽等检测需求。使电池良率提升的同时，能够相应降低检测时使用的人力成本。 机器视觉的应用使单机设备价值量提升，带动设备需求增加。\n海外动力锂电池装机量高双位数增长，高端自动化装备需求大。根据我们测算，2021-2025年海外市场动力锂电池装机复合增长率为64%，中国国内动力锂电池装机复合增长率为38%。由于海外装机需求量大、人工成本高、安全性要求高，对自动化需求高于国内，单GW投资更高，我们预计从而有望进一步刺激锂电设备需求增长。\n投资建议：优选核心龙头，关注细分赛道\n综合前文关于行业市场空间及竞争格局的分析，我们建议投资者重点关注以下三个方向：\n1) 对于电池电芯良率影响关键的中后道制程设备厂商；\n2) 关注目前自动化率仍低，当前需求增长加速的模派段自动化设备厂商；\n3) 关注与电池装机量同步增长的结构件厂商等。","news_type":1,"symbols_score_info":{"300750":0.9}},"isVote":1,"tweetType":1,"viewCount":526,"commentLimit":10,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false,"reportStatus":false,"symbols":[],"verified":2,"subType":0,"readableState":1,"langContent":"CN","currentLanguage":"CN","warmUpFlag":false,"orderFlag":false,"shareable":true,"causeOfNotShareable":"","featuresForAnalytics":[],"commentAndTweetFlag":false,"andRepostAutoSelectedFlag":false,"upFlag":false,"length":6,"xxTargetLangEnum":"ZH_CN"},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"isTiger":false,"isWeiXinMini":false,"url":"/m/post/807729171"}
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