锂电设备行业分析报告Word格式.docx
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图5:
中国锂离子电池出货量在全球市场占比变化
图6:
我国锂离子电池需求量统计及预测(GWh)
图7:
我国锂离子电池市场规模估算(亿元)
1.2政策推动新能源汽车产业发展
政策推动新能源汽车产业发展。
2016年12月,国务院发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,明确指出,需要大幅提升新能源汽车和新能源的应用比例,推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业;
到2020年,产值规模超过10万亿。
2017年4月,工信部印发的《汽车产业中长期发展规划》中提出,2020年新能源汽车产销达到200万辆,2025年新能源汽车占汽车产销20%以上。
表2:
新能源汽车支持政策
我国新能源汽车成爆发式发展。
2014-2015年受政策驱动,新能源汽车概念在市场上迅速推广,我国新能源汽车销售量的增长率均超过300%;
2016年销售量达51万辆,同比增长率也高达53%。
根据工信部规划的2020年我国新能源年销量目标(200万辆)估算,2016-2020年复合增长率将在40%左右,维持高速增长趋势。
锂电自行车快速增长推动动力电池需求上升。
除汽车以外,我国锂电自行车产量也在迅速提升,2015年锂电自行车产量达350万辆,同比增长32%,2010-2015五年复合增长率高达70%。
电动汽车、锂电自行车需求的迅速上升,使得动力锂离子电池需求量大幅上升,使之成为带动锂离子电池行业增长的主力。
图8:
我国新能源汽车销售量(万辆)
图9:
我国锂电自行车产量(万辆)
1.3消费锂离子电池的增量在VR、无人机和可穿戴设备
3C类产品发展减缓,导致消费类锂电池需求增速降低。
3C类产品在经历过发展的黄金阶段之后,智能手机产品等市场已趋近于饱和。
全球智能手机的出货量增速,从2010年的高达76%,降低至2015年10%。
根据市场研究公司Statista的估算,2016年全球智能手机出货量达到15亿个,但同比增速仅2%,而到2019-2020年可能会出现负增长。
VR、无人机、可穿戴设备等新增需求带动消费锂离子电池增长。
尽管传统手机、笔记本电脑、数码产品等发展减慢,近年来出现的多种新型产业增加了对消费锂离子电池的需求,如VR眼镜、无人机、可穿戴设备等。
中国虚拟现实(VR)行业从2015年开始起步,
市场规模正处于飞速扩张时期;
根据艾媒咨询的预测,2017年VR行业规模将从2016年的约60亿元增长至超过130亿元,同比增长约140%;
到2020年预计超过550亿元,2016-2020年复合增长率接近80%。
而根据国际数据公司(IDC)的预测报告,全球民用无人机市场规模也呈快速扩张趋势。
2015年全球民用无人机市场规模为36亿美元,同比增长率33%;
到2020年,全球民用无人机市场规模增长到约260亿美元,五年复合增长率近50%。
2012年发布的GoogleGlass,2014年发布的小米手环,2015年面市的苹果手表,相继将智能穿戴推向了风口浪尖。
根据IDC的预测,2016-2020年,智能眼镜出货量的年复合增长率高达200%左右,智能服装超过60%,智能手表接近30%。
图10:
全球智能手机出货量增速下降(百万个)
图11:
中国虚拟现实行业市场规模迅速扩大(亿元)
图12:
全球无人机市场未来增长可期(亿美元)
图13:
全球可穿戴设备产品出货量预测(百万个)
1.4新能源发电需要锂电储能的积极参与
储能是解决新能源风电、光伏间歇波动性的重要手段之一。
风力、光伏发电具有不稳定性,储能技术可助风电厂平滑输出功率。
近年来,政府大力扶持可再生能源,风电和光伏装机规模迅速扩大。
根据国家能源局计划,十三五”期间我国风电装机目标210GW;
2017年上半年我国光伏新增装机容量24.4GW,光伏装机总量超过100GW。
风电、光伏发电的间歇波动性特征严重限制其并网能力,是导致我国弃风、弃光现象严重的原因之一。
2016年,我国弃风率高达17%,西部平均弃光率高达20%。
而配置储能系统可以实现“削峰平谷”,解决可再生能源发电的大幅波动问题,为大规模并网创造条件。
图14:
中国运行项目累计装机数分布(截止15年底)
图15:
中国电化学储能累计装机规模及预测(MW)
锂离子电池储能是电化学储能的重要组成。
目前,大容量储能技术主要有机械储能(抽水储能、压缩空气、飞轮储能等),电磁储能(超导磁储能、超级电容等),以及电化学储能(铅蓄电池、液流电池、锂离子电池等)。
其中,抽水储能是最成熟、最经济的大容量储能技术,具有规模大、寿命长、运行费低等优点。
在中国运营的储能项目中,抽水储能累计装机个数占比99.5%。
但抽水储能必须有合适建造上下水库的地理条件,受地形条件限制大,且建设周期长。
锂离子电池储能是未来发展的主要形式。
电化学储能技术具有响应时间短、能量密度大、灵活方便、维护成本低等优点,是抽水储能以外最主要的储能形式。
根据中关村储能产业技术联盟(CNESA)的统计及预测,中国电化学储能累计装机量将稳步上升。
2016年累计装机量为255MW,到2020年,电化学储能装机量将超过2000MW,2016-2020年年复合增长率接近70%。
而锂离子电池储能占电化学储能已装机个数的66%,是最主要的电化学储能形式。
2.锂电设备市场出现国产化趋势
2.1国内锂电设备厂商已参与国际竞争,国产化优势明显
国际上,发展较早的日韩企业处于技术领先地位。
1990年,日本Kaido公司成功研发出第一台方形锂离子电池卷绕机,标志着锂离子电池自动化生产设备开始出现。
1999年,韩国Koem公司开发出了锂离子电池卷绕机和装配机。
至此之后,日韩在锂离子电池设备制造上一直处于国际领先地位,设备精度高、性能好、自动化程度高。
表3:
国外主要锂电设备制造企业介绍
表4:
国外锂电设备企业专业分工较细
国内锂电设备日渐成熟,部分设备技术水平已达国际先进水平。
我国锂电设备制造从1998年开始起步,历经近20年的发展,已从进口设备主导发展为国内设备主导。
目前,我国锂电设备的精度低于国外先进设备,部分设备稳定性还有提高空间;
行业标准及相关的技术实施体系完善度还有待提升。
但从技术层面来看,除个别高端精密设备和控制技术,如涂布机测厚装置,基本采用进口产品外,国内厂商可以提供各类锂电生产的主要设备,且多种设备已达国际先进水平。
表5:
中国锂电设备进入成熟期,技术逐渐达到国际水平
国产设备相比于国外设备适应性强,性价比优势明显。
国外设备在电池型号变化方面
局限较大,而国内的生产方式需要经常变换电池型号。
锂离子电池设备制造是一个非标准化行业,设备功能需要根据客户生产工艺的变化而不断变化。
相比于国外设备,国内设备厂商专门针对我国锂离子电池生产的工艺而研发制造,适应性更强。
而且在设备发生故障时,国内设备厂商可以第一时间赶到现场,尽可能为客户降低损失。
国内锂离子电池厂商目前使用的高端涂布机和卷绕机多是从日韩进口的设备,但国内设备企业的设备性能已接近日韩设备性能,且价格更优惠,服务更周到,预计未来将实现进口替代。
搅拌设备国产率超过95%,活化分容检测设备的国产率已超过90%,更多是国内自身品牌的竞争。
2.2目前国内锂电设备厂商的竞争格局分散
目前锂电设备厂商的国内竞争格局分散。
根据上海有色网(SMM)的报告,2016年国内锂电设备市场份额中,国外企业占比28%,国内市场份额排名前列的6家公司仅分掉25%的市场份额。
分设备来看,卷绕机、辊压机、分切机、涂布机国内前三家企业集中度分别为65%、45%、65%、50%,我们认为当下的竞争格局分散。
图16:
2016年国内锂电设备市场份额
图17:
2016年国内锂电设备分类设备市场集中度
我们认为龙头公司会逐步走向整线化。
早期的锂电设备厂商有两种发展思路。
一种走整线化战略,以提供全生产线的设备为目标,典型公司有赢合科技(300457)、先导智能(300450)。
另一种是走专业化战略,主要针对生产线上的某些工序开发产品,代表公司包括专注于涂布机的新嘉拓等。
我们认为整线化战略是龙头公司的未来选择。
部分公司的锂电设备业务只是其业务之一,但是该业务助力业绩高速增长。
比如覆盖了部分锂电前端设备的半导体龙头北方华创(002371),布局了锂矿锂盐、锂电设备、电池系统全产业链的融捷股份(002192),锂离子电池X光检测设备、液晶模组自动化设备双轮驱动增长的正业科技(300410)。
我们还注意到部分公司依靠外延收购切入锂电设备市场。
比如收购涂布龙头浩能科技的科恒股份(300340)。
表6:
锂离子电池设备主要公司布局情况
2.3锂电设备市场空间广阔
我国锂电设备市场空间2020年预计到210亿。
根据中国报告网的预测,假设动力锂离子电池实际产能利用率为55-70%,消费和储能锂电产能利用率90%,到2020年我国锂离子电池产能预计将超过270GWh。
我们假设每GWh的动力锂电池产能对应的总投资约6亿元,其中设备投资占比65%,而国产设备占比到2020年有望提升到100%,则每GWh产能释放对应的国产设备投资约3.9亿元,预计2020年我国锂电设备规模约210亿元,2016-2020年复合增长率约17%。
表7:
国内动力电池锂电设备市场规模测算(单位:
GWh、亿元)
图18:
我国锂离子电池产能预测(GWh)
图19:
锂电设备市场规模预测(亿元)
3.重点关注搅拌、涂布、卷绕、检测设备
锂离子电池设备泛指锂离子电池生产过程中使用的各种制造设备,是锂离子电池性能和成本的决定因素之一。
锂离子电池生产工艺较长,包括50多道工序,相应需要50多种设备。
整个制造工艺可分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和电池封装四个工序段,其中极片制作相关设备称为前端设备,电芯制作相关为中端设备,电芯激活检测和电池封装设备为后端设备。
整个锂离子电池工艺流程约需15天完成,其中浆料制备、干燥、化成时间较长,少则10小时,多则48小时;
而其他工艺较快,平均是5-6小时。
图20:
锂离子电池工艺流程简图
搅拌、涂布、分切、检测工序最为核心。
前端设备包括极片制作工序中所需要的搅拌机、涂布机、辊压机和分切机等。
中端设备是电芯装配工序中涉及的卷绕机、叠片机、注液机、封口焊接等设备。
后端设备用于电芯激活化成、分容检测以及组装成电池组等工艺。
前端设备由于精度和自动化要求最高,最为核心,价格也最高。
其中,搅拌机的搅拌效果直接影响电池性能,被认为在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响大于30%;
涂布机要求将搅拌后的浆料均匀得涂在金属上,厚度需精确到小于3μm;
分切机需要保证切片表面不存在任何毛刺,否则对后续工艺产生很大影响。
中端设备中的卷绕机、叠片机,后端设备中的检测设备技术壁垒也较高,产值空间大。
表8:
锂离子电池生产工艺简介及相关设备
涂布机、卷绕机、检测设备产值占比最高。
根据高工锂电披露的锂电设备成本占比分布,属于前端设备的涂布机占比约30%,卷绕机占比约20%,后端的活化分容检测设备占比约20%,组装干燥相关设备(包括搅拌机)占比10%。
结合该产值比例和预测的锂电设备市场规模,计算出各设备市场规模2016-2020年的预测值。
涂布机、卷绕机和活化分容检测设备市场规模最大,2016年分别在30亿元、20亿元、20亿元左右,2020年预计将超过60亿元、40亿元、40亿元。
图21:
国内锂电生产线设备成本占比
图22:
各设备市场规模预测(亿元)
3.1浆料搅拌是锂离子电池设备的重要环节
浆料搅拌对锂离子电池品质影响度大于30%,是锂离子电池生产工艺中的重要环节。
锂离子电池正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成,负极浆料由粘合剂、石墨碳粉等组成;
正负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料间的相互混合、溶解、分散等;
浆料分散质量的好坏,直接影响了锂离子电池的质量及性能。
搅拌环节主要是国内设备企业间的竞争。
早在2012年,国产搅拌机的市占率已超过95%,基本实现国产化。
高工锂电数据显示,2013年国内锂电搅拌设备企业已达56家,仅珠三角地区就超20家,其中金银河、广州红运、柳州豪杰特脱颖而出,成为该细分领域专家。
金银河成立于2002年,最初是生产有机硅橡胶生产设备的专业企业,2011年开始将技术延伸到锂离子电池浆料的生产设备上,技术延伸的生产工艺难度不大,但是精度要求提升。
目前金银河是国内搅拌设备企业的龙头,有机硅搅拌设备已达欧美同等水平,全自动生产线处于世界领先水平。
金银河的主要客户也转向锂离子电池生产企业。
表9:
国内锂离子电池搅拌机领域主要公司
3.2涂布环节国内厂商已达国际先进水平
涂布决定了电池的一致性和优越性,在电池制造中占有很高的技术地位。
不管生产何种(如圆柱形或方形)电池,制造中所使用的涂布机都是一样的;
不同类型电池需配备不同类型的卷绕机,但是涂布机应用更加广泛。
目前市面上常见涂布机有转移式、挤压式、微型凹版涂布机。
最初电池涂布起源于刮涂,然后是转移涂布。
表10:
常见涂布机类型及优缺点
涂布机提高效率的方向是宽幅、高速、双层涂布。
涂布的幅宽和速度是反映涂布技术优劣的重要指标,幅宽越大,速度越高,代表生产效率越高。
目前国内锂电企业的极片最大涂覆一般在650mm左右,与日韩企业1000mm幅宽相比还有较大差距。
商用锂离子电池的正极基片为铝箔,化学性质活泼易氧化。
国内大多数锂电企业的涂布速度一般最大为30m/min,而德国机械设备制造业联合会(VDMA)在2014年便提出要将速度提升至70-100m/min,国内企业可提升空间巨大。
行业正进入高速涂布时代,涂布速度达50-100m/min、宽度1300mm将会逐渐普及。
国内锂离子电池制造主要采用的是单面涂布方式,涂布时,未涂布的一面完全暴露在高温、高湿的环境中,氧化反应加剧,对极片质量造成恶劣影响。
而双面涂布技术不仅可以完全解决该问题,还可以大幅提高生产效率。
表11:
国内生产涂布机的主要厂商
新嘉拓:
专注于锂离子电池涂布细分领域,涂布机全国产销量常年第一。
成立于2005年,新嘉拓专注于锂离子电池涂布机的制造销售,是最早实现涂布机国产化的厂商之一,品质和销量多年来稳居锂电涂布设备行业第一。
目前新嘉拓的涂布机,特别是双层宽幅高速挤压涂布机,技术上完全可与国外进口设备匹敌,甚至更有竞争力:
在提供同等的涂布质量条件下,还有更优惠的价格和更便捷的售后服务。
新嘉拓的高速涂布机的涂布速度已达70m/min,是国内同行的2-3倍;
在超高速的涂布机方面,已实现超过600m/min实际案例应用,超薄涂布将达20nm;
最大涂覆的幅宽可达800mm,在国内同行中最接近国际一流水平。
新嘉拓拥有优质的供应链体系,有欧姆龙、ABB、三菱、西门子、基恩士、索尼、施耐德等全球优秀供应商的配套支持,还有比亚迪、力神、三星SDI、比克、亿纬锂能、欣旺达等锂离子电池知名公司的长期合作关系。
浩能科技(被科恒股份收购):
当前国内锂电涂布设备制造行业规模最大、发展最快的高科技民营企业。
浩能科技成立于2005年,2016年4月被科恒股份收购,是一家生产和设计高精度涂布、复合、分切、辊压设备的公司,其研发生产出的高精度薄膜涂布设备使其成为行业领导者。
浩能旗下设有两个品牌:
主营业务包括锂离子电池正负板涂布机、分条机、辊扎设备、电池隔膜涂布设备等的浩能品牌,及主营包括高精度光学膜涂布复合机、柔性覆铜板涂布复合机、高精度太阳能电池背板涂布复合机、高精度离型膜涂布机等的浩德品牌。
浩能也推出了宽幅高速双层挤压涂布机产品。
主要客户包括珠海格力、力神、力信、ATL、CATL等。
表12:
浩能科技发展历程
东莞雅康(被赢合科技收购):
100m/min高速挤压涂布机引领高端制造业发展。
东莞雅康成立于2001年,2016年5月被赢合科技收购,是一家专业研发制造高精密、高性能锂离子电池生产自动化设备的公司,在涂布、辊压、分切、卷绕技术均处行业领先水平,其技术和性能目前已达到世界先进水平,可替代日韩进口设备。
2016年,东莞雅康推出了“双面对接贴胶技术”和“100m/min高速狭缝式挤压涂布机”,代表其技术已达世界一流水平。
其中,100m/min高速狭缝式挤压涂布机采用了双面对接贴胶接带、高效干燥、高速高精度涂布三大技术,将涂布和干燥的速度与效果提升到一个新的高度。
东莞雅康目前已和光宇集团、ATL、比克、比亚迪、天能、力神、万向、卓能等国内电池企业达成战略合作关系。
表13:
东莞雅康在涂布机领域的发展历程
3.3卷绕机部分实现进口替代
卷绕机国产化进程加快,已部分实现进口替代。
除锂离子电池卷绕机外,还有电容器卷绕机、纺织卷绕机等。
按照机器的运行方式,可分为手动卷绕机、半自动卷绕机、全自动卷绕机。
以高压电力电容器自动卷绕机为例,我国从1970年代开始研发,但由于生产效率低下,大批量生产仍依靠进口设备。
21世纪以来,设备国产化进程明显加快。
目前,中国锂离子电池卷绕环节还处在半自动到单体全自动的转型期,部分公司产品可实现进口替代。
如今大部分电池生产厂家都会选择国产卷绕机,不过大规模的电池厂家(如比亚迪、CATL等)仍会选用一些日韩进口的卷绕机。
表14:
高压电力电容器自动卷绕机国产化水平(单位:
台)
表15:
主要公司及卷绕机产品类型
先导智能是国内首批上市的锂电设备公司,是国内卷绕设备领域的龙头之一。
其部分技术已达到甚至超越日韩水平。
例如,公司的6PPM动力锂离子电池高速卷绕机在提速的同时也提高了产品的质量,可以完全替代国外进口设备。
该产品的线速度可超过800mm/s.卷绕效率6ppm,通过特殊控制器以小张力、高速、高精度的方式控制卷绕,整体效率是同类产品的1.5-2倍。
先导智能还开发了不良极片单卷功能,可使得正负极片坏品不带隔膜分别单卷,为客户节约了隔膜,降低了生产成本,同时减少了人工干预,提高了生产效率。
除向ATL、CATL、比亚迪、力神、中航锂电、亿纬锂能、鹏辉等国内高端客户提供卷绕机外,先导智能还向松下、索尼、三星等国外锂离子电池制造巨头供货,为国产设备超越口做出了表率。
珠海华冠已更新至第五代机型,技术达同行领先水平。
成立于2001年,珠海华冠是力合股份(000532)的控股子公司,专业从事锂离子电池、电容器等生产设备的研发与生产,是一家主打圆柱形锂离子电池制片卷绕一体机、方形锂离子动力电池全自动卷绕机的非标自动化设备制造商。
自2011年研发全自动制片卷绕一体机以来,珠海华冠已更新至第五代机型,其卷绕机将18650电芯的生产速度已提升至30ppm,领先国内平均水平至少3-5%。
另一个明星产品——方形动力锂离子电池全自动卷绕机,线速度可达到800mm/S以上,稳定性、对齐度等指标均达到同行领先水平。
目前珠海华冠的卷绕机已受到天津力神、银隆
集团、比克动力、光宇电池、浙江天能、陕煤集团、鹏辉能源等多家锂离子电池制造商的认可。
3.4检测设备重要性日益凸显
锂离子电池危险性高,检测项目重要性日益凸显。
锂离子电池容易因为短路、过充等原因烧毁或爆炸,在应用中会与保护板组成成品电池;
在能量密度较高的应用领域,锂离子电池需进行串并联组合成为锂离子电池组,通过电池管理系统(BMS)进行管理。
随着锂离子电池爆炸事件频发,锂电检测重要性日益凸显。
锂离子电池检测项目主要包括一致性、功能性、安全性、可靠性和工况模拟等五个方面。
检测系统按电池组装检测工序分,包括电芯分选、充放电、保护板、线束、BMS、模组EOL(下线检测仪)、电池组EOL、工况模拟检测系统等。
表16:
锂离子电池检测的项目及目的
检测环节国产率超九成,主要是国内企业间竞争。
国外企业技术发展时间长,品牌效应高,但生产流程相对固化,多数仅供应标准化的检测系统,无法满足国内客户的定制化需求。
且国外企业多数仅靠代理商进行销售,国内服务能力较弱。
国内厂商灵活性、性价比高,更具竞争力,活化分容检测设备的国产率已超过90%,更多是国内自身品牌的竞争。
表17:
锂离子电池检测行业国外主要企业
表18:
锂离子电池检测行业国内主要企业
4.向整合化、整线化、自动化发展
近年来业内收购兼并动作频频,提升行业集中度是未来方向。
由于锂电设备产品的多样化程度高,为客户提供的是非标准化产品,传统的发展方法无法应对客户快速变化的需求,因此锂电设备龙头企业纷纷希望通过资本运作提升产能和覆盖品种,龙头公司对大中型企业开始了一轮整合热潮。
预计未来将出现强者恒强的局面,中小设备企业可能将被洗牌出局,行业集中度将会进一步提升。
表19:
近年来上市公司业内主要收购情况
由单机设备交付向分段设备/整线设备交付将成为锂电设备发展的主流趋势。
由于整线设备解决方案能帮助电池企业缩短产能建设周期、降低建设成本、提升设备生产的效率和良率,且有利于后续的设备升级。
因此,在各动力电池生产企业正在加速扩产的形势下,电池企业对整线设备解决方案的需求更加迫切。
赢合科技作为国内首家实现生产线各环节全覆盖的锂电设备企业,其整线交付模式的优势正日益凸显。
自动化是锂离子电池制造行业的重要发展方向。
出于提高锂离子电池一致性、提升产品合格率、降低劳动力成本的需要,自动化成为锂离子电池制造行业重要发展方向。
在“智能制造”、“工业4.0”的大背景下,锂离子电池传统的手工制造工艺难以满足锂离子电池市场日益严苛的需求,取而代之的将是全智能自动化生产线。
根据国际机器人联合会(IFR)的报告,我国工业机器人产量不断增加,2009-2016的年复合增长率高达49%,标志着我国自动化水平稳步提升。
机器人自动化企业也在不断拓展对锂离子电池制造行业的布局,已有不少公司在生产线上使用机器人。
时代高科的董事长田汉溶表示:
“机器人在锂电设备行业的应用才刚刚开始”。
图23:
我国工业机器人产量(台)
表20:
机器人自动化企业加大对锂离子电池制
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