锂电中段设备行业报告：寡头竞争格局，关注不同技术路线的影响

1、锂电设备产业链概述

锂电产业链主要包括原材料、设备、电池和终端应用四个环节，锂电设备主要运用于锂 电池的生产过程中，处于整个锂电池产业链的中游。

国外锂电设备行业起步较早，1990 年日本皆藤公司研发成功第一台方形锂离子电池卷绕 机，1999 年韩国 Koem 公司开发出锂一次电池卷绕机和锂一次电池装配机，在锂电设备 的发展过程中，日韩的技术水平一直处在较为领先的地位。

我国锂电池设备行业的发展大致可以分为三个阶段：

第一阶段为 1997-2002 年，这个阶段国内几乎没有专业的锂电设备制造商，严重依赖进口， 进口设备性能较好，但在价格、操作系统和售后服务方面存在不足，且出口至我国的设 备机型相对落后，我国制造商和研究院开始合作研发出了第一代锂电池制造装备，为我 国锂电池行业的发展提供了有力支持。

第二阶段为 2002-2006 年，3c 产品、电动玩具、军工等锂电池新应用领域的崛起使得锂 电池需求大增，生产厂商也逐步放弃了手工为主的生产模式转而采用半自动化、自动化 装备，更多的企业加入锂电设备行业，部分企业从日本等国聘请专家，同时我国锂电设 备开始出口海外，标志着我国锂电设备制造水平开始得到国际客户的认可。

第三阶段为 2007 年至今，随着海外锂电巨头在我国投资设厂，以及我国政府新能源政策 的大力支持，我国锂电池产业进入高速发展阶段，国内一些锂电设备厂商抓住契机，在 充分借鉴国外锂电装备制造技术的基础上，率先转向全自动化控制、可实现大规模稳定 生产的锂电池装备研发与制造，使国产锂电池装备向国际水平发展。

锂电池的生产工艺较为复杂，主要生产工艺流程涵盖前、中、后三个阶段：前段工序的 目的在于将原材料加工成为极片，经过、涂布、辊压、分切、制片、模切等工序，其中 核心工序为涂布；中段目的在于将极片加工成为未激活电芯，需要经过卷绕或叠片、入 壳焊接、注液和封口等工序，其中卷绕、叠片是中段的核心工序；后段目的在于激活电 芯使之成为成品电池包通过 PACK 集成系统最终进入电池厂，包括清洗、干燥储存、检 测、喷码、化成分容等工序，最终通过自动化智能物流系统进入下游生产线，其中化成、 分容是后段的核心工序。按照工艺流程所对应锂电设备也可分为前段设备、中段设备和 后段设备，分别被运用于这三个生产阶段。设备价值量方面，前、中、后段工序设备在 整个设备投资中所占比重约为 4:3:3。

锂电池生产设备方面，根据 GGII 的数据，价值量占比最大的为前段涂布设备，约为 30% 左右，涂布设备在前段设备中的价值量占比也是达到 80%以上；卷绕机占比为 20%左右， 卷绕机在中段设备中的价值量占比 70%以上；分容化成设备在后段工艺设备中占比最大， 达到 70%以上，PACK 设备占比约 30%。锂电池的制造对工艺的要求较为苛刻，在保证 锂电池足够安全的情况下，需要尽可能提升电池的性能、寿命，以及在不同温度、状态 下能够正常运作的能力，此外制作成本要尽可能低，这些制作要求显示出锂电设备的性 能对于锂电池产品的性能有着极为重要的影响。

早期锂电设备市场为海外企业参与为主，日本有擅长涂布机领域的平野，还有卷绕机领 域知名企业 CKD，韩国有前中段设备制造商 PNT，德国 MANZ 在叠片机领域较为领先， 此外后段检测领域有德国 Digatron、美国 Bitrode 等知名企业。随着我国新能源汽车行业 的快速发展以及高端制造业逐步向我国转移，锂电设备行业涌现出了一大批先进企业， 其中先导智能和赢合科技为世界上少数具备提供锂电池整线生产设备能力的企业，是我 国锂电设备行业龙头企业，先导智能的卷绕机产品在卷绕机市场市占率超过 60%，其子 公司泰坦为后段检测设备专业制造商，两者形成了较好的业务协同效应。赢合科技在涂 布机、辊压机等前段设备领域有一定优势，设备性能得到了众多国内外一线客户的认可。 此外，锂电材料与设备供应商科恒股份在前、中段设备具备优势，其子公司浩能科技是 国内涂布机领域龙头之一。杭可科技、星云股份在后段检测设备领域具备竞争优势。

2. 锂电中段设备梳理

锂电中段生产工序目的在于通过卷绕/叠片、入壳焊接、烘干、注液、封口及清洗等工序 制作电芯。锂电池主要有三种不同的形态，分别是方形、圆柱和软包，不同形态的锂电 池在中段电芯生产工序技术路线和使用设备上有一定差异，其中最主要的区别在于电芯 制作的方式，一般圆柱电池采用的是卷绕工艺，软包电池采用的是叠片工艺，方形电池 既可采用卷绕工艺也可采用叠片工艺。

根据高工锂电整理出的 2019 年我国三种形态电池的装机情况，方形电池市场份额依旧遥 遥领先，且是 2019 年唯一保持同比正向增长的技术路线。根据真锂研究的统计数据，2018 年 9 月宁德时代和比亚迪合计已占据近 70%的市场份额，在寡头效应影响下，方形电池领 先的局面短期内不会发生改变。技术层面上，宁德时代 CTP 电池和比亚迪“刀片电池” 均为方形电池，CTP 电池采用的是卷绕工艺，而刀片电池采用的是叠片工艺。

2.1 卷绕、叠片设备

叠片工艺是将正负极切成小片和隔膜用层层堆叠的方式叠合成小电芯单体，然后将小单 体叠放并联，组成一个大电芯的锂电池电芯制造工艺。卷绕工艺在原理上和叠片类似， 都是将正负极材料夹上隔膜，以卷绕的方式使得电芯成型。

从整体来讲，卷绕和叠片工艺各有千秋，难以单方面评论优劣。卷绕工艺应用时间更长， 相对也更加成熟，在保证电池电芯的一致性和制造成本拥有较大优势，适用于大批量生 产；叠片工艺在充放电速率、安全性、能量密度等多个方面都处于绝对优势地位，但叠 片工艺生产出的电芯受到多个技术难点的制约，比如叠片机生产速率较慢、产品一致性 难以把控、生产过程繁琐等，尚未被行业普遍采用。目前国内动力电池企业中宁德时代 和比亚迪具备叠片工艺的能力，但设备在速率上和国外厂商如 LG 化学的叠片机仍有一定 的差距，因此国内动力电池厂商叠片工艺电芯在成本上并没有太强的优势，而国内其它 动力电池厂商，仍然以高效可靠的卷绕工艺为主，可以预见的是两种技术路线还将长期 博弈。

卷绕机市场寡头特征日益明显。多年前市场上的卷绕机生产者众多，但技术水平参差不 齐，端卷绕机市场主要被日本 CKD、KAIDO 及韩国高丽占据，国产企业一度被进口设备压 得难以抬头。近年来，在下游动力电池行业快速发展的带动下，国内卷绕机企业经过激 烈竞争的洗礼，不断优胜劣汰，技术追赶乃至赶超国际一流水平，在高端领域的市场份 额逐步扩大。国内设备技术水平、性能不断提高，价格和服务优势相比国外较为明显， 国外品牌的卷绕机价格高于国产高端品牌 20％－30％，因此综合成本和技术两方面考量， 国产卷绕机竞争优势不断扩大。而国内卷绕机市场集中度也在进一步加强，根据高工锂 电的数据，排名前五的企业先导智能、赢合科技、诚捷智能、吉阳智能、华冠科技市场 份额超过 90%，其中先导智能市场占有率超过 60%，其在自动卷绕技术方面具有领先技术 优势，EV 全自动卷绕机、方形铝壳电芯卷绕机、圆柱形电芯卷绕机等代表产品性能出众， 市场认可度明显高于国内同行业其他企业。

叠片工艺作为未来锂电池电芯制备工艺的必然趋势，目前我国各大锂电设备厂商正加大 力度布局叠片机领域。目前市面上应用的叠片机主要分四类：Z 字型叠片机、切叠一体机、 热复合一体机和卷叠一体机，Z 字型叠片机和切叠一体机本质上都是 Z 字型叠片。目前国 内主要采用切叠一体机和 Z 字型叠片机，而国外设备企业应用比较多的为卷叠一体机， 速度和效率是目前最高的。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、高能量密度大的电芯，顺应电芯越做越大和能密度越 来越高的趋势，相对而言技术难度更高，根据赢合科技公告内容，公司已与热复合叠片 技术国际绝对领先的德国 MANZ 签约合作生产叠片机，以抢占叠片机市场。未来随着企业 通过研发解决叠片工艺的电芯良率、优率、设备稳定性、稼动率等问题，叠片设备的集 中度和成熟度将进一步提升。

2.2 注液设备

锂电池电芯制作还有一道十分重要的工序——注液，即将锂电池电解液注入电芯内部， 锂电池电解液的作用就是正负极之间导通离子，担当充放电的介质，因此注液工艺是非 常重要的过程，将直接影响锂电池的性能。注液工艺可分为两个步骤，第一步是将电解 液注入电芯内部，第二步则是将注入的电解液吸收到电芯，这个步骤称之为浸润，浸润 比较费时，会极大增加锂离子电池生产成本。

锂电池注液量过多容易引起电池起鼓，造成电池厚度不均，注液量过少会导致电池容量 和循环次数减少，而注液量不均匀则会导致电池容量和循环性能产生一致性差异。上述 问题都会直接影响到锂离子电池的性能。并且由于能量密度远大于普通锂电池，大容量 动力锂电池的注液工艺对注液过程中注液速度、密封性和稳定性的要求更高。当前效率、 速度已经不是注液机领域竞争的焦点，稳定性是国产设备的短板所在。在设备稳定性上 日韩注液机表现略好于国产注液机，但是对来料控制的要求非常高，在售后不完备的情 况下设备产出易出现问题，并且售价偏高，因此目前日韩注液机在国内市场的占有率不 高。已经实现整线生产的先导智能和赢合科技均有注液机产品，但单卖的不多。此外， 在注液机市场设备可以分为软包和硬壳两派，硬壳主要是方形铝壳注液机，先导智能和 赢合科技均有销售，赢合科技同时有软包电池注液机在售。

2.3 电芯封装设备

此外，在注液工序的前后，电芯还要进行入壳、焊接、封口等工序。入壳是将卷绕或叠 片后形成的裸电芯装入电芯外壳的工序，涉及的设备为入壳机；在电芯中注入电解液后， 需要对注液口进行焊接；圆柱电池电芯通常以滚槽的方式进行封口，而方形和软包电池 则采用焊接的方式。相关的设备有入壳机、滚槽机、封口机、焊接机等设备。

在电池封装设备技术相对简单，因此国产化率极高。已上市的企业中，先导智能、赢合 科技两家具备整线供货能力的公司均有相关设备产品，其中先导智能在产品丰富度上更 具优势，包括方形、软包、圆柱三种不同形态电池对应的完整生产流程涉及到的相关设 备。此外，大族激光在焊接相关设备方面具有较强优势。

3. 锂电中段工艺受不同技术路线影响

3.1 CTP 技术对卷绕、叠片工艺路线的影响

电动汽车的核心竞争力在于尽可能降低成本，随着锂电池电芯成本的一路下移，电池系 统除了电芯之外的成本也有很强的下降诉求，比如在锂电池模组上“做文章”，即试图减 少或取消电池包不必要的结构支撑部件，采用对关联的高压线缆、通讯线缆、冷却/预热 循环管路、BMS 监测模块、温度传感器、电流传感器等设备重新布设的方式，以降低锂电 池的成本，提升电池效率，这种技术就是 CTP 无模组技术（CellToPack）。目前 CTP 有两 种技术路线，一种是以大模组替代小模组的方式，另一种采用完全无模组方式。特斯拉 Model3 采用的就是以大模组替代小模组的方式，由四个长度约 2 米的大模组组成，而之 前特斯拉 ModelS 的模组为 16 个，以大模组替代之前小模组把之前的小模组去掉侧板， 用扎带连接起来，把模组做大，这样仅电池成本就下随之下降。

宁德时代采用的同样是大模组替代小模组的方式，2019 年宁德时代在德国法兰克福国际 车展上展示了其研发的 CTP 动力电池开发平台，其主要亮点是在模组与模组间采用一种 套筒的连接方式紧贴在一起，同时套筒下有固定装置与整车相连，这样整个模组简化了 结构，也实现了轻量化。根据宁德时代披露的数据，采用 CTP 技术后的电池包体积利用 率提高 15%-20%，电池包零部件数量减少 40%，生产效率提升了 50%，将大幅降低动力电 池的制造成本。CTP 电池采用的是卷绕工艺，方壳封装。

比亚迪于今年初推出的“刀片电池”则采用的是无模组方式，采用自家研发的长度大于 0.6 米的大电芯，电池单体同样向大容量进化，但电芯形状更加扁平、窄小，（长边可以 定制变化，单体最大稳定长度可以达到 2100mm），通过阵列的方式排布在一起。刀片电 池采用的是叠片工艺，方壳封装。

宁德时代 CTP 电池和比亚迪的刀片电池采用的电芯中段处理工艺不同，采用叠片工艺的 电芯虽然在安全性、能量密度、工艺控制方面均比卷绕占据优势，但是叠片工艺的生产 效率低于卷绕式。因此在叠片工艺生产效率没有显著突破的情况下，企业需要对工艺路 线做出取舍。

3.2 软包动力电池的发展对卷绕、叠片工艺路线的影响

另一方面，软包结构在动力电池中的运用也在推进中，目前应用于新能源汽车的主流动 力电池包括三元软包、三元方形、三元圆柱以及磷酸铁锂方形电池，软包电池在三种形 态的电池中质量最轻，能量密度最高。目前的技术水平平软包动力电池单体平均在 300Wh/Kg 左右，远超方形和圆柱锂电池，对于相同容量的电池，软包电池质量要比方形 硬壳轻 30%以上，比圆柱轻 20%以上，作为需要装载在电动汽车上的电池，软包电池在能 量密度方面的优势十分明显。

尽管软包电池有诸多优势，但目前在国内市场尚未被广泛运用。根据高工锂电的数据， 2019 我国全年累计实现动力电池装机量约 62.38GWh，同比增长 9%。其中，软包电池装机 量约 5.49GWh，同比下降 28.1%，市占率仅 8.8%，表现并不尽如人意，主要因目前国内市 场上的软包电池产品尚未获得像方形锂电池那般的认可，相较于技术更加成熟的方形电 池，软包电池在工艺层面需要投入更多，在当前电池企业成本竞争压力和补贴退坡的双 重打压下，国内软包电池厂商面对的更多是生存问题。近年以软包技术路线为主的外资 也反华寻求国产化，未来软包电池市场的竞争注定是激烈而残酷的，但目前外资的国产 化供应链配套尚不充分，预计真正实现有成本优势的完整国产化供应链还需要 1-2 年的 时间，这段时间国产软包企业需要摆脱补贴依赖，形成产品性能、性价比、品牌的优势， 以应对未来行业的竞争。因软包电池采用叠片工艺，因此未来软包电池的发展如何将会 影响设备厂商在技术路线的选择。

4. 重点关注国内优质锂电中段设备供应商（详见报告原文）

锂电中段工序涉及锂电池电芯制作阶段，电芯的优劣对锂电池性能和安全性的影响重大， 中段工序中占比最高的卷绕/叠片工艺显得尤为关键，而卷绕/叠片设备领域近年以来呈 现出极强的马太效应，国内龙头企业也更加倾向于和国外技术领先企业合作开发可靠性、 稳定性更高的产品，抢占高端市场。卷绕机龙头先导智能占据卷绕机领域市场份额超 60%， 赢合科技在叠片机领域与热复合叠片技术国际领先的德国 MANZ 展开合作，针对比亚迪刀 片电池引领的采用叠片工艺的方形电池市场。在中段工序占比相对较低的工艺领域，相 关设备如注液机、入壳机、滚槽机、封口机、焊接机等，已鲜有日韩设备的身影，进口 替代已基本完成。目前国内规模较大、知名度和市场份额较高的锂电中段设备供应商有 卷绕机龙头先导智能、叠片机领先企业赢合科技。

4.1 先导智能：卷绕机优势显著的龙头企业

4.2 赢合科技：卷绕机及叠片机处于领先地位

……

（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：长城证券）

如需完整报告请登录【未来智库官网】。

编辑：沃巴查芒