2022年骄成超声研究报告 国内领先的超声波设备企业，下游动力电池需求增长

一、 骄成是国内领先的超声波设备企业

（一）公司长期深耕超声波设备领域，产品实现多领域应用跨越

公司成立于 2007 年，深耕超声波设备领域十数年。成立之初，公司以超声波裁切行业为切入点，逐步实现从配件到成套超声波裁切系统的业务转变；2016 年，公司紧抓新能源热潮，迅速向动力电池领域进行业务拓展，配套布局多家子公司丰富产品结构、扩大原有产能以支撑下游庞大应用市场；2020 年，公司为满足疫情防控需要，开发应用于口罩焊接的无纺布超声波焊接设备；2021 年，经营业务进一步向汽车高压线束、半导体等新兴领域拓展；截至最新，公司已实现多领域的超声波设备应用跨越，成为国内少数具有完整超声波技术平台的企业之一。其中，具体来看，按照应用领域划分，公司产品包括了汽车轮胎超声波裁切设备、动力电池超声波焊接设备、其他领域超声波焊接设备、动力电池制造自动化系统、检测及其他设备、配件等，应用范围涵盖新能源动力电池、橡胶轮胎、汽车线束、功率半导体、无纺布、食品、制药、塑料包装等领域。

（二）公司研发实力雄厚，高筑技术壁垒

超声波设备行业属于高端装备制造业，对超声波领域的技术创新产品开发能力等要求较高。公司自成立以来秉承研发技术驱动市场的理念，高度重视人才队伍的培养和研发平台的建设。1）核心技术人员均为资深业内专家，有望引领公司及行业技术发展；周宏建、石新华、殷万武和孙稳为公司的核心技术人员，均毕业于上海交通大学机械工程专业，是业内资深的工程技术人才，专业领域覆盖当前超声波研发前沿的焊接技术、检测技术、虚拟制造、超声特种加工等；截至2021 年 12 月 31 日，公司拥有研发人员 129 名，占员工总数的28.67%，研发人员专业背景涵盖机械、电气、声学、软件、算法、电子电路等不同学科；2）公司始终保持高强度研发投入、夯实技术优势；2019 年至 2021 年，公司研发投入分别为 2005.78 万元、3282.80万元和4578.03万元，研发投入占收入比重依次为 14.94%、12.41%和 12.35%，研发收入占比持续高于10%；3）公司借助上海区位优势，以“产学研”项目促进技术进步及创新；报告期内，与上海交通大学就“设备健康状态与工件质量监控系统开发”项目签订了技术开发合同，与中国科学院上海硅酸盐研究所就“高性能压电陶瓷晶片开发”签订了技术开发合同，与中国计量大学就“40K换能器之设计优化和改善”签订了产学研合作开发协议。

同时，为体现对人才的重视，公司还陆续设立鉴霖企管、能如企管两大员工持股平台，对核心管理人员、技术人员实行有效的股权激励制度，促进公司提升未来经营活力与创新力。

截至本招股说明书签署日，公司累计获得专利授权 248 项，其中授权发明专利40项，另有软件著作权 47 项；已经自主研发的一体式楔杆焊接技术、超声波金属焊接质量监控技术和超声波高速滚焊系统技术。此外，公司是上海市“科技小巨人”企业、“专精特新”中小企业，曾多次承担上海市的重大科研项目。

（三）公司业绩稳步提升，毛利率稳定在较高水平

伴随着公司超声波设备的下游应用领域逐步拓宽，尤其是动力电池等下游应用领域近年高景气发展，公司业绩保持较快增长。1）首先，报告期内收入稳步增长；2018 年至2022H1公司营业收入分别为 1.09 亿元、1.34 亿元、2.65 亿元、3.71 亿元和2.45 亿元，2019 年至2021年收入分别同比增长 23.59%、97.00%、40.10%、33.82%。其中，2020 年较2019 年增长主要系防疫物资超声波口罩焊接机及配件需求爆发；2021 年增长则受益于国内新能源汽车市场蓬勃发展、公司动力电池超声波焊接设备需求大幅增加。2）其次，净利润受疫情影响有所波动，但预期保持向好；2018 年至 2022H1 公司归母净利润分别为 0.24 亿元、0.10 亿元、0.89 亿元、0.69亿元和0.54亿元，2019年至 2022H1归母净利润依次较上年同期增长-59.42%、828.30%、-22.44%、69.37%。其中，期间公司盈利能力出现剧烈波动的原因主要在于，2020 年新冠疫情突然爆发导致超声波口罩焊接机设备短期供不应求、使得该产品在当年享受了较高的利润率。

假设剔除超声波口罩焊接设备对于公司单位盈利能力的影响，公司主营业务毛利率是相对稳定并处于较高水平。2019 年至 2022H1，公司剔除口罩焊接设备后主营业务毛利率分别为45.68%、54.81%、49.18%、49.14%，整体保持相对稳定；其中，以公司当前主要收入贡献产品-动力电池超声波焊接设备来看，2019 年至 2022H1 产品毛利率依次为 54.8%、50.6%、50.6%、51.5%，产品毛利率基本保持在 50%以上。

二、超声波历史悠久但正焕发新生活力，已在多个应用领域成为最佳技术解决方案

（一）超声波具有很强的技术特性，发展历史悠久且应用实践丰富

在物理学中，声波依据频率的高低分为：1）频率为 0.0001Hz ～20Hz 的次声波；2）频率为 20Hz ～ 20000Hz 的人耳可听声波；3）而超出人耳听力范围、频率在20000Hz以上的声波，则通常被称为超声波。 通常而言，声波的频率越高，在媒介物质中传播时，使质点震动的速度就越大，传递给质点的能量就越大；超声波发射线束的功率可达几十到几百瓦，强度可达每平方厘米几瓦甚至几十瓦。正由于超声波能量大，超声波在媒介物质中传播，能使物质的分子产生很大的压缩和稀疏作用；物质的分子稀疏化也叫空化作用，即形成许多极小的空洞，而这些空洞又以极快的速度闭合，在一瞬间产生巨大冲击力（相当于几千个大气压力）和极高的温度，并使物质分子产生极大的加速度，从而击碎各类物质和促进物质的化学反应。同时，加之超声波还具有传播速度快、方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等特性，可用于钻孔、研磨、焊接、测距、测速、清洗、碎石、杀菌消毒等等。

超声技术发展历史悠久；早在 18 世纪，意大利传教士兼生物学家斯帕兰扎尼观察到蝙蝠夜间活动时靠发出声波来确定障碍物的位置及距离，发现超声波的存在；19 世纪末20世纪初，人们在物理学上发现压电效应与反压电效应后，开始利用电子学技术产品超声波，至此揭开超声技术发展的历史篇章。随着对超声工艺的研究不断深入，依托超声波技术自身的优越性能，超声波下游应用领域被持续拓宽，目前已积累了广泛且丰富的多元应用场景。包括在金属焊接领域，可应用于动力电池极耳的焊接、IGBT 功率模块引脚和镀铜基板之间的焊接、汽车线束焊接等；在非金属焊接领域，可应用于口罩和一次性卫生用品等无纺布的焊接、热塑性塑料的熔合焊接等；在裁切领域，可用于橡胶轮胎生产过程中的胶料裁切；在工业清洗领域，可用于电子元件，光学部件等精密零部件的清洗；在医学治疗领域，超声波可用于制造超声波手术刀和实现超声波医疗美容等。

（二）超声波技术正焕发新机，在多个工业新兴细分应用领域已经逐渐成为最佳解决方案

1、超声波裁切有效提升橡胶轮胎成品的安全性及可靠性

超声波技术应用于裁切市场主要是用于汽车轮胎的裁切，适合轮胎内衬、胎侧、胎面、三角胶等裁切。通常而言，轮胎生产工艺流程主要分为密炼、胶部件准备、成型、硫化、最终检测、轮胎测试六个工序；超声波裁切设备是胶部件准备工序中帘布裁断工段的重要工艺设备，设备性能直接影响轮胎成品质量的安全性及可靠性。 在超声波裁切技术进入中国市场前，国内轮胎厂商主要采用传统的机械旋转刀片和热刀进行轮胎裁切，但机械刀片因旋转而产生的鱼鳞状断面以及热刀因过热产生的硫化断面均对轮胎质量和良率产生较大影响。根据《浅析超声波裁刀在轮胎成型机上的应用》中分析，圆盘刀虽价格便宜，但在实际生产中存在诸多问题，包括 1）圆盘刀在裁切内衬层的复合件时易出现不稳定、裁切面宽度不够、裁切面不平整、出现胶粒等情况，以及高速圆盘刀切割时易产生的刀-胶粘连、断面呈条纹切痕等弊病；2）圆盘刀裁切角度容易发生变化，裁切角度调节相较困难，维护保养不方便且费时；3）圆盘刀的转速比较快，与圆盘刀刀架的行驶的速度匹配不易调整，且工作过程中较高转速易导致造成危险等。

相较发达国家，我国超声波轮胎裁切技术的应用起步较晚；直至2000 年左右，以美国必能信为主的海外设备供应商才将该技术导入国内。与从传统机械旋转刀片、热刀的工作原理不同，超声波裁刀切割原理是通过超声波发生器将 50/60Hz 电流转换成20、30 或40kHz的电能，再通过换能器转换成为同等频率的机械振动，调幅器再将机械振动传递到裁刀，裁刀上接收到了20 ～ 40kHz 的振动能量，以帮助打开材料的分子结构；依托这一特性，裁切过程中裁刀可以更容易地将材料分割开。因此超声波裁切不需要特别锋利的刀刃、也不需要大量压力，不会造成被切割材料的崩边、变形、起毛，具有切口光滑准确、断面压合紧密、裁切温度低、阻力小、效率高等优点，逐步替代传统刀刃裁切方式，成为轮胎制造行业的主流工艺。

同时，早在 2013 年发表的论文《浅析超声波裁刀在轮胎成型机上的应用》中就指出，使用超声工艺能带来较高的经济效益，为企业创造实用价值，具体包括：1）减少时间成本：有效减少裁刀的整改时间及备件损坏更换的时间。2）减少材料成本：减少裁切质量差所导致的内衬层材料浪费（圆盘刀日均废料达几十条）。3）减少备件费用：为满足生产需要，共 27 台机器，每套圆盘刀装置要求每月更换1次，每半月打磨 1 次；而圆盘刀费用 2 000 元 /片，每打磨一次费用约300 元，1 年维修费用约74.5万元。一套超声波装置费用高达 6 万元，其中超声波发生器装置约4 万元，超声波裁刀1万元，换能器 7 000 元，调幅器 3 000 元。经统计，超声波发生器平均4~5 年更换1 次，超声波裁刀、换能器、调幅器 1 年更换 1 次，每年维修费用约 54 万元，每年备件节省费用约20.5万元。4 ）提高产品合格率，有效减少轮胎的退赔率。使用超声波后合格率能提升0.05%；一天生产 6 800 条轮胎，按满产计算，其中胎里露线占废品 70%：6 800 条×365天×70%×0.05%×500 元 =434 350 元，胎稀病疵占废品 30%：6 800 条×365 天×30%×0.05%×1500元=558 450 元。综合来看，使用超声工艺的生产线每年产生的额外经济效益可达119.8万元。

2、超声波金属焊接技术破解锂电池极耳焊接难题

锂电池生产工艺流程分为电芯制造、电芯装配、电芯检测和电池组装4 大环节；目前超声波金属焊接在动力电池装配过程中的典型运用是在电芯中段的极耳焊接环节。一般来说，动力电池的电芯通过卷绕或叠片工艺而成，每层电芯箔片伸出一层极耳箔片，卷绕或叠片完成后多层极耳箔材会贴合对齐在一起，通常正极为多层铝箔片极耳，负极为多层铜箔片极耳；将多层极耳箔材焊接在一起的过程即为极耳焊接。

从锂离子电池生产历史来看，多层极耳之间、极耳与连接片之间、极耳与极柱之间的连接经历过机械铆接、电阻焊接以及激光焊接等技术的逐渐发展替代。其中，激光或电阻焊接技术均是用熔化材料来粘合高强度含铁金属的常用手段，然而当涉及到电动汽车电池所需的较软的有色金属箔片时，通过高温熔合的方式就成为了问题；因为对于有色金属，材料熔化会产生金属间化合物的腐蚀，从而导致材料和连接处过早磨损，引发电池故障；同时，在粘合100层或更多箔层时，激光技术和电阻焊接技术是难以熔化如此薄且易碎的材料的；随着汽车电气化趋势发展持续，动力电池所需容量不断增大，极耳箔材的层数也相应的不断提升，导致激光技术和传统的电阻焊接技术已经无法适用。

比较而言，超声波金属焊接属于固相焊接，不需要熔化材料的表面来达到连接效果；其工作原理是将需要连接的两个焊件置于焊头和砧座之间，下焊件被砧座上的齿纹固定到位，机架带动焊头下压住上焊件，使得两焊件紧密接触并压紧；随后，焊头做水平方向的高频振动产生振动能，清除上下工件接合面的表面污染物和其他涂层，由此产生一个干净、连续的焊接区域，使得原子能跨过接合面，自由扩散到另一方；而当振动停止时，这种原子的自由扩散会再结晶成为与冷加工金属相当的细晶粒结构；整个焊接周期在几分之一秒内完成。超声波焊接凭借其高效率、无高温过热、无焊接飞溅、环保且安全等优点，能够较好地焊接采用激光焊接等工艺难以焊接的铜、铝箔片，成功破解锂电池多层极耳的焊接难题，成为极耳焊接中不可或缺的焊接工艺。

3、超声波有望解决汽车线束焊接的导电难题

汽车线束是指在汽车电路中连接各电器设备的接线部件。传统的汽车线束焊接方式多为压接，利用端子将多股电线合压形成接头，但金属冲压反弹风险高且易在线束内部形成空洞，同时还可能发生氧化和生锈问题，使得压接端电阻增大，导电性减弱，造成汽车中电子设备无法正常运行。超声波金属焊接作为一种新型的先进焊接技术，采用超声波振动所产生的物理效应将线头结合起来。相较传统冲压手段，超声波焊接提升了焊接位置的熔合强度，有效解决线束截面空洞问题；其次，超声波焊接电阻系数接近于零，强导电性不仅保障了电器系统运行流畅，还有效减少与电阻接触过程中导致的热量堆积，使其具备更高的安全性。

超声波焊接后线束导电性能优越，因此超声波金属焊接在线束上的应用已成为公认的最经济的、质量最可靠的焊接工艺；目前我国出口线束上导体与导体之间的连接已普遍采用超声波焊接代替传统压接工艺。同时，从汽车电动化角度来看，新能源汽车线束已成为重要的能量传输通道，目前以使用大线径的高压线束为主，而传统压接工艺已无法满足高压线束对导电性、安全性、稳定性等方面要求；在此背景下，超声波技术凭借其自身优势已成为最优的解决方案，在高压线束领域占据着绝对领先优势；未来伴随新能源车快速渗透、快充技术不断提升，大线径的高压线束渗透率将进一步提升，超声波线束焊接的需求也将同步大幅增长。

三、下游动力电池龙头厂商集中扩产，公司核心产品需求放量有望助推发展提速

（一）新能源汽车行业持续高景气，上游锂电龙头再掀扩产潮

近年来，在国家政策大力支持及新能源汽车推广应用的双轮驱动下，我国新能源汽车市场高速发展。2010 年我国新能源汽车总销量仅为 0.5 万辆，而 2020 年全国销量已增至136.7万辆，占当年汽车总销量的 5.4%；2021 年新能源汽车市场更是进入爆发式增长新阶段，汽车销量和渗透率均实现了逐月快速提升，全年销售 352.1 万辆，渗透率也由2020 年的5.4%抬升至13.4%。同时，根据我国工信部等起草的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》，我国规划到2025年新能源汽车竞争力将明显提高，销量占当年汽车总销量的20%，并在2030 年销量占比达到40%，2035 年纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化。在新能源汽车行业快速增长带动下，全球动力电池市场保持快速增长势头。根据SNEResearch 发布的全球动力电池装机量数据显示，2021 年全球动力电池装机量达到296.8GWh，其中宁德时代全年装机量 96.7GWh，同比增长 167.1%，已连续5 年占据全球龙头地位；国内市场方面，2016 年至 2021 年，我国动力电池装机量从 28.2GWh 增长到154.5GWh。

为满足新能源汽车销量快速增长带来的动力电池需求大幅增长，锂电产业链相关公司纷纷启动扩产计划。据不完全统计，2022 年以来，以宁德时代、比亚迪、中创新航、亿纬锂能、国轩高科等为首的锂电池厂商相继宣布了多个新投建项目，投建资金合计（仅根据下列厂商已公开披露的数据统计）超 4495 亿元，建设年产能合计（仅根据下列厂商已公开披露的数据统计）超1130GWh，国内动力电池厂商扩产步伐进一步加速。

若仅考虑上述客户扩产和 HEV 电池未来的扩产情况，2025 年动力电池行业的总产能预计将超过 3TWh（3,000GWh），以需求情况的平均值计算，至2025 年动力电池超声波焊接设备的总市场空间将达 43 亿元。除此以外，欣旺达、瑞浦能源、力神、远景AESC、韩国SKI、LG新能源等国内外动力电池厂商均在我国有扩产计划，若将其考虑在内将进一步增大对超声波焊接设备的市场需求。同时，超声波焊接设备配件焊头、底模等属于耗材，其每年的市场需求是随着设备市场容量的增大而不断扩大的。若 2025 年行业内超声波焊接设备总产能达到3TWh，预计当年对焊头、底模的市场需求将达到 6 亿元~10 亿元；若 2022-2025 年间下游动力电池企业保持匀速扩产，每年对于动力电池极耳焊接的超声波焊接设备及其配件的市场需求将达10亿元以上且逐年提升至接近 20 亿元。

（二）公司聚焦动力电池超声焊接技术攻关，打破国外长期垄断

1、极耳焊接为动力电池生产“卡脖子”问题

动力电池极耳焊接处于关键的电芯装配生产环节；在动力电池装配制造过程中有大量的焊接接头，当焊接接头强度不足时，将造成电池组内部电阻增大，不能有效供电；当焊接过度时，焊接热量过大，电池芯和电极盖将被焊穿，容易造成电解液泄漏和电池组电路短路，造成电池报废。因此，接头焊接质量对电池组的性能可靠性起着决定性的作用，极耳焊接也成为动力电池生产的关键环节。 一般来说，动力电池超声波极耳焊接通常分为两道工序：多层极耳焊接（属于预焊）、多层极耳和连接片焊接（属于终焊）；相较而言，终焊环节对于焊接强度和过流能力等方面的要求更为严格，同时对焊接设备的功率、焊接能力、稳定性和焊后一致性要求更高；从需求来讲，终焊是无法避免的工序，因而有着比预焊更大的市场空间。

就全球极耳超声波焊接设备供应现状来看，美国、德国等发达国家企业由于起步较早、技术研发积累较国内企业更为深厚，因此极耳焊接、尤其是高端的极耳终焊设备市场对国外进口设备依赖度较大，长期被美国必能信和美国 Sonics 等外资厂商所垄断；宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能、欣旺达、孚能科技等知名锂电客户均在量产线上使用必能信的超声波焊接设备。然而随着中美贸易摩擦加剧及疫情导致海外产品供应不足，我国高端超声波焊接设备国产化的需求日益迫切。

2、公司动力电池超声焊接设备成功实现技术突破，已经进入宁德等头部厂商供应链

公司始终专注于超声波设备制造领域，凭借其较强的设备研发实力和配套服务质量，在众多国产超声波设备厂商中脱颖而出，成为少数能够同时提供极耳预焊设备和极耳终焊设备的厂商，成功实现终焊设备领域的国产替代。 公司目前已形成以超声波技术为核心的技术平台，掌握了包括超声波电源、压电换能器、声学工具、控制器、在线监控系统和自动化系统在内的全套超声波设备核心部件的设计、开发和应用能力；依托在超声波技术领域较为完整的创新体系和较强的自主研发实力，公司结合下游客户需求及行业应用技术陆续开发出一体式楔杆焊接技术、超声波金属焊接质量监控技术等创新技术，能够有效解决行业痛点问题，获得了业内的高度认可，具体来看：

1）一体式楔杆焊接设计领先性突破极耳焊接中的可焊接厚度。随着动力电池产业更新迭代，动力电池在容量等方面有着更高的技术要求，从而导致对上游的焊机设备提出了难度系数更大的焊接层数要求。公司自主研发的楔杆式超声波焊接设备采用独有的由“楔”、“杆”和“质量块”组成的一体式楔杆焊头设计，具有极强的灵活性、可满足各类不同长度和不同方向的焊接需求，可兼容给 200 层以内的多层极耳的焊接要求；同时，所采用的直压式楔杆焊头相较传统的悬臂式超声波焊头，不易上翘变形、尤其是在层数较厚的情况下，具有焊头受力变形极低、易于压实焊件的显著优势。

2）超声波焊接监控一体机达成实时全检极耳焊接质量。极耳焊接作为动力电池电芯制造的重要一环，其质量将直接关系到锂电池性能及电池使用寿命。过去，动力电池厂商大多采用焊后抽检的方式进行焊接检测，但因无法达成实时全检，难以保障电池产品质量的一致性，从而将会影响电池模组的效能及新能源汽车的使用性能。公司开创性地研发出适用于超声波金属焊接监控一体机，将特征提取及智能算法与超声波金属焊接工艺特点相结合，通过对超声波金属焊接过程的物理信号特征和机理进行了大量研究，对工艺过程进行了数学建模，并将模型融入在智能算法中，实现在完成焊接的同时对焊接状态进行评估判别，在线识别焊接异常。该技术目前已在锂电池头部客户得到了大规模应用。

根据中国科学院上海科技查新咨询中心出具的查新报告显示，公司多项产品技术已达到国际先进水平；中国化学与物理电源行业协会、上海市声学学会亦肯定了公司拥有业内领先的技术水平。 从超声波焊接设备具体的技术指标来看，1）对于动力电池极耳焊接的传统卧式焊机而言，公司在功率方面已与最大竞争对手美国必能信相当，常见机型均为5,500W，而焊接稳定性方面必能信略胜。但公司通过超声波金属焊接监控系统技术自主研发的焊接监控系统，有效保证焊接良品通过率，检测准确率可达 95%以上，从而使超声波焊接监控一体机的产品使用效果和用户体验优于必能信。2）对于公司自主研发的一体式楔杆结构开发的超声波楔杆焊机性能明显优于传统卧式焊机；导致公司焊接设备在焊接能力、焊接效果、焊头寿命和工艺稳定性等关键性能上优于国外一流的竞争对手。尤其在搭载相同发生器和换能器的情况下，极耳可焊层数可由80层提升到 150 层（采用双超声系统可达 200 层），焊接参数输出更加稳定，功率波动由±10%降低到±5%，设备稼动率可达 99%以上，整体焊接效果更好。

凭借优质的产品及更具针对性的应用开发，公司已成功进入宁德时代、比亚迪等下游多家动力电池龙头厂商供应链，并于 2021 年在动力电池超声波焊接领域的市场份额实现较大增幅。据公司招股书公开披露信息并查询其客户公开的产能扩产数据，2021 年宁德时代和比亚迪采购公司产品占其新增产线上采购同类产品的比重均超过 50%。同时，在国轩高科、中创新航、亿纬锂能、欣旺达、蜂巢能源、孚能科技的新增产线上也开始批量采用公司设备，使得公司设备在下游终端客户中同类设备的占比逐步提升；其中，中创新航、国轩高科于2021 年已实现大批量供货，亿纬锂能、蜂巢能源 2021 年仍处于小批量供货阶段，欣旺达和孚能科技报告期内虽尚未确认收入，但已与公司签订批量订单。 根据公司招股书预测，公司 2021 年动力电池超声波焊接设备及其配件（焊头、底模）的销售收入为 2.14 亿元，假设按 2020 年和 2021 年宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科和亿纬锂能在国内动力电池装机量占比推算其产能占比，结合披露的2021 年新增产能数据，预测2021年动力电池超声波焊接设备及其配件的市场容量约 7.3 亿元，以公司2021 年动力电池超声波焊接设备及其配件的销售额计算的市场占有率约为 20%-30%。

（三）“复合集流体”新工艺推出，公司动力电池超声设备有望实现应用延伸

1、多功能复合集流体将成为未来动力电池的主流发展趋势

宁德时代在 2021 年世界新能源汽车大会上凭借多功能复合集流体技术获“全球新能源汽车前沿及创新技术”奖，显示出该技术拥有广阔的应用前景。集流体是汇集电流的结构或零件，锂电池集流体通常采用铜箔、铝箔；复合集流体则是“三明治”结构的新型动力电池集流体材料，主要由“铜/铝-高分子-铜/铝”复合而成，主打“高安全、高比能、长寿命、强兼容”四维优势动力电池革新技术： 1）高安全：传统纯金属集流体的硬度较大，一旦产生毛刺容易刺穿隔膜形成短路。因复合集流体中间高分子材料层具有抗拉伸断裂强度高、质地软、镀层薄的优点，不易出现毛刺；即使出现毛刺，也会因为质地软镀层薄刺穿隔膜的可能性比较小，能较好的防止电池内部的短路，提升电池安全性；且高分子材料的热膨胀系数低、具有遇热收缩特性，能避免电池进一步发热、燃烧和爆炸。

2）高比能：复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，重量比纯金属集流体降低50%-80%。同时复合集流体厚度相比业内同行纯金属集流体减少 25%-40%，从而将电池内更多空间让渡给活性物质，电池能量密度实现提升 5%-10%，实现高容比。同时，随着复合铜箔单位面积重量减轻，铜材所需用量减少，有效降低制造成本。

3）长寿命：高分子材料相比金属具有低弹性模量，围绕电池内活性物质层形成层状环形海绵结构，在电池充放电过程中，吸收极片活性物质层锂离子嵌入脱出产生的膨胀-收缩应力，保持极片界面长期完整性，电池的循环寿命实现提升 5%。4）强兼容：复合集流体能够直接运用于各种规格、不同体系的动力电池，全新独创了满足平台化应用需求的技术。 可能来说，多功能复合集流体从材料和结构的革新，终结了高镍三元体系动力电池因内短路易引发热失控的行业痛点，突破了传统内短路防护技术难以兼顾电池比能、寿命等性能的技术瓶颈。电芯材料若采用复合集流体，将大大提高其安全性和能量密度，从而大幅提升新能源汽车的性能和安全性。多功能复合集流体的广阔的应用前景或将引领全球范围内动力电池技术的革新。

具体实践上，首次应用宁德时代多功能复合集流体的高镍三元电池已于2018年10月正式批量生产，正配套国际一流车企的核心车型推向市场，目前处于产业量产化前期阶段；同时，重庆金美、嘉元科技、万顺新材、宝明科技等材料企业，也正加大“复合集流体”产品布局。

2、复合集流体工艺催生新增超声波焊接需求

以复合集流体替代传统的铜箔和铝箔，锂电池在前段工序将多出一道采用超声波高速滚焊技术的极耳转印焊工序，同时中段工序的多层极耳超声波焊接工序依旧保持不变，这将进一步拓宽超声波技术在锂电生产制造环节的应用。同时，相较原有工艺，新型的复合集流体电池焊接难度大，焊接效率低，因材料和结构颠覆难以大规模量产。 公司针对复合集流体的高焊接难度，自主研发的超声波滚动焊接设备能够实现复合集流体和箔材之间的高速滚焊，在工件表面形成连续焊缝。超声波滚焊技术主要集成了高精度声学主轴系统设计技术、可高速旋转的换能器技术，使得焊接速度目前可达80m/min 以上；同时还配备高速数据采集系统实现在线焊接质量检测，形成焊接过程中的功率、振幅、温度、压力等波形数据，实时报警，从而保证焊接质量。

1）高精度声学主轴系统设计技术。声学主轴系统包括驱动系统、可旋转换能器、滚焊焊头、调幅器、轴承组件等。该技术不仅使得调幅器固定位置轴向振动减小、径向振动降低，同时夹持时径向间隙小、焊头圆周跳动小，从而超声振动能量损耗少。基于上述技术设计的20kHz滚焊主轴系统能够稳定承受 3500N 的压力，40kHz 滚焊主轴系统能够稳定承受2500N的压力。

2）可旋转换能器设计技术。超声金属滚动焊接工艺要求超声工具在振动的同时进行连续的旋转，传统的连接方式无法实现超声金属滚动焊接的工艺要求。骄成采用抱式碳刷结构开发了可用于高速旋转的换能器，可在 80m/min 以上的转动线速度下稳定运行。3）高速数据采集技术。超声波滚动焊接设备配备高速数据采集系统，使得在高速运转时可实时监控焊接过程中的功率变化、压力变化、温度变化，实时监控焊接异常。目前，公司的超声波滚动焊接设备已成功应用到宁德时代新型动力电池生产制造工序中，未来随着复合集流体技术在动力电池行业内的大规模应用，公司的超声波滚焊机将拥有庞大的市场空间。根据公司招股书内容，采用复合集流体后锂电池需要在前端新增一道极耳转印焊工序，预计单条产线对滚焊设备的需求数量是极耳超声波焊接设备的3 倍左右；假设以公司预计的2022至 2025 期间每年动力电池极耳超声焊接设备及配件市场需求（10 亿以上并逐渐上升到20亿）线性推算，复合集流体超声波焊接的设备及其配件的市场需求2022-2025 年每年或将达到至少30 亿以上。

（四）超声技术在动力电池生产制造环节的工艺渗透将继续推进

超声波应用在动力电池的领域除多层极耳焊接以外，尚有多个待拓展的工艺应用领域；从公司已经取得的研发进展及应用观察来看，包括 1）超声波极片裁切设备，目前已形成研发样机；主要集成在高速切叠片一体机内，用于锂电池正极极片裁切，相对于传统机械裁切显著改善裁切效果。2）超声波除尘设备，目前已形成第一代样机；锂电池制造过程中对粉尘颗粒的控制要求极为严格，除尘设备在很多工序中均存在应用，若设备的技术成熟度和可集成性达到要求将存在较大的市场潜力。3）在锂电池前段的搅拌匀浆工序以及中段的极耳裁切工序，超声波搅拌设备和超声波极耳裁切设备也存在一定的应用前景。

四、积极推进“动力电池＋N”战略，有望打开增量空间

2020 年起，公司将业务拓展至线束、半导体等新领域；2021 年，公司自主研发的超声波线束焊接设备、IGBT 端子超声波焊接机已陆续获得下游客户订单，超声波设备在新下游应用领域拓展顺利。

（一）高压线束领域，公司线束焊接设备应用拓展渐入佳境

1、公司自研线束焊接设备成功对标国际一线企业

线束广泛应用于汽车、家用电器、计算机和通信设备、各种电子仪器等方面，其中汽车线束是线束的重要应用领域。汽车线束可分为低压和高压线束：低压线束焊接功率较小，国内外均有企业参与竞争；而大线径高压线束焊接技术难度较高，特别是75 平方毫米及以上铜线，对功率的需求甚至超过锂电池极耳焊接的需求。截至当前，业内仅有少数几家企业能够为汽车高压线束提供焊接设备，其中，德国雄克代表着业内最先进的线束超声波焊接技术水平。

公司自主研发的双通道超声系统能够有效解决大线径线束焊接下焊接功率不足的问题，系统总功率最大可达 11,000W，能够对 95 平方毫米以上的铜线进行焊接；同时，公司为加大焊机的机械结构强度合稳定性，配合采用一体式楔杆结构，体现出公司技术较强的兼容性和产品之间的协同效益。目前，在高压线束焊接领域，公司的系统功率、焊接线径等技术指标均与国外竞争对手相当，但公司的线束焊接设备未实现大批量销售，其长期连续工作的稳定性正逐步在客户产线中验证。截至 2022 年一季度末，公司汽车线束焊接设备的在手订单约800 万元（含税）；待客户验证后，高压线束领域的业务收入有望进一步增长。

2、电气化发展推升汽车高压线束超声波焊接市场发展预期

随着新能源车的持续景气和快充技术的不断强化应用，大线径的高压线束渗透率将进一步提升，未来高压线束市场将伴随新能源汽车市场同步增长。根据2019 年上市的沪光股份招股书显示，未来5年我国汽车线束市场将保持稳定增长，预计到2025年我国汽车线束市场空间将由2019年的 552 亿元增长至 810 亿元，其中新能源车线束市场空间将由2019 年的42亿元攀升至405亿元，实现大幅增长。

超声工艺对于高压线束焊接有着相对优势，高压线束市场稳步增长将助力上游超声波焊接设备需求增长。根据骄成招股书中对线束超声波焊接设备的市场需求测算，2019年线束用超声波焊接机的存量市场规模约为 3.57 亿元，并预计 2025 年汽车线束超声波焊接机的存量市场规模大约在 10 亿元以上；假设下游行业以匀速扩产且设备寿命按3-5 年计算，汽车线束超声波焊接设备至 2025 年的每年新增市场需求可达 2 亿元-3 亿元；若考虑焊头、底模等耗材配件的市场需求，2025 年 10 亿元以上的存量市场规模将带来 1 亿元-2 亿元的配件需求，2025年当年线束焊接设备及主要配件的新增市场需求可达 3 亿元-5 亿元。

（二）IGBT 端子焊接领域，公司成功实现订单突破

1、公司在 IGBT 超声波焊接领域迎来应用突破

IGBT 即绝缘栅双极型晶体管，作为能源变换与传输的核心器件，在轨道交通、智能电网、电动汽车与新能源装备等领域都至关重要。IGBT 模块的功率导电端子需要承载数百安培的大电流，对电导率和热导率有较高的要求。 IGBT 模块通常需要经过贴片、焊接、等离子清洗、X 光检测、键合、灌胶固化、成型、测试、打标共 9 道工艺制造而成；其中焊接工艺作为重要一环，其焊接质量将直接影响功率模块的可靠性及使用寿命。在吴坚等人发布的《略论我国近代锡焊技术60 年-兼论我国半导体预成型锡片现状及其应用》论文中指出，传统的锡焊工艺虽然工艺简单、操作简便，但存在易氧化、焊接过程中释放有毒气体、环保性差等缺点，且难以达成 IGBT 模块对电导率和热导率的高要求；相比之下，超声波焊接采用高频超声能量使金属原子在两种材料界面间相互扩散，最终形成一种高强度键合界，工艺简单快捷、接触电阻低、键合强度较高，且无助焊剂清结焊片和无助焊剂焊絲，能够更好的满足 IGBT 导电端子对低电阻、高强度的要求。

目前，公司基于控制器技术和一体式楔杆焊接技术，成功完成了IGBT 端子超声波焊接设备的开发，同时全自动 IGBT 超声波焊接设备正处于样机研发过程中，是目前行业内少有的可以为半导体行业提供 IGBT 端子焊接自动化设备的企业，体现出较强的技术拓展能力。

截至 2022 年第一季度末，公司半自动 IGBT 端子超声波焊接设备已取得振华科技和元山电子的在手订单 188.86 万元。其中，振华科技是股份制大型企业，主要从事电子信息产品的研制生产和销售，近期正持续加码 IGBT 业务投入，包括增资 MOSFET 厂商奥罗拉及推进产能项目建设；依托振华 IGBT 业务的稳定快速发展，公司半导体超声波设备业务或有望实现更好迭代和应用推进。

2、IGBT 赛道投资景气推动相关超声波设备预期向好

在新能源汽车市场，IGBT 是新能源汽车电控系统中最核心的电子器件之一，随着国家政策大力支持及新能源汽车推广应用进程加快，渗透率不断提升，未来IGBT 市场拥有广阔的发展空间。据集邦咨询统计及预测显示，2018 年全球 IGBT 市场规模已达到62.1 亿美元，预计在未来几年仍将继续保持稳定增长势头；国内方面，2018 年中国 IGBT 市场规模预计为153亿元，受益于新能源汽车和工业领域的需求大幅增加，预计 2025 年中国IGBT 市场规模有望达522亿元，2018-2025 年间年复合增长率达 19.11%，市场前景广阔。 国内新能源汽车 IGBT 市场一直以来由国外厂商占据主导地位，但随着我国已逐渐成为全球最大的 IGBT 市场，IGBT 国产化需求逐渐提升，国内优质的IGBT 企业不断增加其研发投入和产能规模，有望带动我国国产 IGBT 产业链设备需求量大幅增长。

根据公司招股书中对 IGBT 超声波焊接设备的市场需求测算，单台IGBT焊接设备每年满产产能可达 9.6 万套 IGBT 模块，若依据集邦咨询预测，2025 年中国IGBT 市场规模将达到522亿元，则 2025 年国内市场 IGBT 生产总需求将超过 26,000 万只。目前，在封装工艺中采用超声波焊接技术的比例在逐步增大，假设到 2025 年在封装工艺中采用超声波金属焊接技术的比例分别为 30%、50%和 70%三种情形，2025 年 IGBT 超声波焊接设备（不考虑配件）的存量市场规模分别为 7-10 亿元、12 亿元-16 亿元和 17 亿元-23 亿元左右。同时假设下游行业以匀速扩产且设备寿命按 3-5 年计算，IGBT 超声波焊接设备至 2025 年每年的新增设备需求（不考虑配件）分别大约为 1.5 亿元-3 亿元、2.5 亿元-5 亿元、3.5 亿元-7.5 亿元。

3、积极拓展半导体产业其他超声波设备应用需求

除了现有的端子焊接外，公司还围绕半导体产业持续进行产品拓展，拓宽公司产品在半导体生产环节中的应用渗透；以公司募投项目规划内容来看，具体有：1）IGBT 超声波焊接控制系统开发；随着对 IGBT 功率模块焊接模式的控制要求更加精细化，常规的控制单个输出参数恒定的焊接模式已经较难满足 IGBT 超声波焊接的一致性要求，而焊接时需要同时控制多个输出参数的焊接模式对控制系统的精确度和响应速度提出了更高的要求。公司基于微控制器和现场可编程逻辑门阵列而开发的控制系统，是拟实现复杂焊接模式精准控制的关键。 2）半导体兆声波清洗技术研究；半导体超声波清洗是利用兆赫级的超声波高能声波推动溶剂分子加速运动，以较强的声压梯度及声流作用产生的高速流体力学层连续冲击，使吸附的微细颗粒解吸的清洗技术。相比于万赫兹级别的超声波清洗，该技术能清洗更小的颗粒，且对半导体基体的伤害更小，同时兆声波清洗效率高、时间短，化学试剂的消耗量少、更为环保安全，在半导体清洗领域拥有广阔的应用前景。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）