产业发展初期,锂电池市场几乎被松下、三洋电气、东芝等少数几个日资企业控制。这些企业在材料、电池工艺方面都建立了深厚的壁垒,与产业链上下游企业进行紧密合作,生产上已然高度自动化。在2000年以前,日本的锂电池企业占据全球95%以上的市场份额。
国内锂电池行业的起步则开始于比亚迪,1998年比亚迪进入手机锂电池市场,凭借国内低廉的劳动力和技术改造后形成的成本优势,比亚迪的电池价格可以比日本三洋平均低40%。由此比亚迪产能和市场份额迅速扩大,陆续为摩托罗拉、诺基亚等主流手机厂供货,2005年日本东芝抵挡不住中国锂电池企业的价格战,直接宣布退出锂电池市场。
这一阶段国内锂电池生产模式主要是将低成本人力与自动化设备结合,锂电池制造商通常只在几道精密工序上使用单台的自动化设备,其他精度要求较低的环节以及中间物料运送都是人工操作。相较于日本的全自动化产线,这种以人力为主的生产线投资成本很低,柔性生产能力也很强。
国内电池生产企业开始转变观念,对锂电设备的重视程度逐步提高,很多企业开始更多引进日韩高端锂电设备,同时也有自建团队开发自动化设备和装配线。但是国外设备价格较高,也不适配国内厂商的原材料(浆料和基片,基片时为铝箔和铜箔)。而且日韩出于技术保护的考虑,对我国锂电企业出售的基本都是相对落后的设备产线,买家也仅限于比亚迪、力神和比克等少数几个头部企业。
图片来源:2009年ITT锂电池市场预测报告
这些市场变化和特点为国内设备企业创造了良好的市场条件。国内头部锂电企业的转向将提高国内锂电设备的市场空间。国内锂电设备厂商也开始充分利用自身优势争夺市场份额。
随着动力锂电池需求大幅增长,动力电池迎来了真正意义上的产能扩张期。首先是现有动力电池企业通过定增募资、增加投资等方式扩大产能,2015年6月,比亚迪投资60.23亿元进行动力锂电池扩产。其次,一些消费锂电池企业开始转向动力电池市场,如亿纬锂能等。还有一些整车企业也开始向上游延伸,如北汽、吉利等。此外,国外锂动力电池巨头也加入扩产大军,如彼时全球排名第一的锂动力电池供应商松下以及三星SDI、LG化学纷纷在中国投资建厂。
到2016年,国内锂电设备企业大约有150家,年产值在1亿元以上的企业就有近40家。国内锂电设备产值2017年突破了150亿元,国产化率达到85%,2015~2017年我国锂电设备产值平均复合增速高达58.04%。
在市场机制和产业政策的双重影响下,动力锂电池行业集中度进一步上升,优质企业市场份额获得提升,与头部锂电企业合作的设备厂商更多享受到了这一轮产能扩张的红利。
这一时期宁德时代凭借自身在三元和磷酸铁锂上的技术储备、以客车为利基市场以及外供第三方的优势,在2017年超过比亚迪成为当年动力锂电池出货量第一的企业。而和宁德时代紧密合作的先导智能收入在2017年达到了21.77亿元,同比增长101.75%,进一步拉开了与赢合科技之间的差距。
图片来源:高工锂电,中国锂电新能源产业投资发展报告行业竞争格局演变持续到2018年时,前五大动力电池厂商装机量已高达93%,产能占比却只有53%,行业中头部企业的优势和产能结构性过剩已经十分明显。2018年部分锂电池企业利润甚至转负,一些企业或因难以承受成本压力或因技术路线问题,纷纷出局。当年锂电池企业数量急剧减少,整个行业产能扩张开始停顿。锂电池企业毛利率的下降也传导至上游,锂电设备企业承受议价压力,毛利率也随之下降。2019年,新能源汽车政策补贴退坡,行业整体进入调整期,当年锂电设备企业的营收普遍仅有10%左右的增长。那些和头部锂电企业保持紧密合作关系的锂电设备企业则在风浪中站稳了脚跟,等待下一轮产能扩张周期的到来。
2014-2020锂电设备行业营业收入(亿元)及同比增速
这一次扩产上不仅是宁德时代、比亚迪和国轩高科等一线厂商加速,中创新航、蜂巢能源和亿纬锂能等锂电新势力也纷纷加入扩产大军。宁德时代规划到2025年公司产能至少达到520GWh,国轩高科2025年产能规模要达到300GWh,蜂巢能源规划2025年总产能要达到600 GWh。
除了产能方面电池企业纷纷向更高产能目标冲锋,这一回各家锂电池企业包括整车企业在电池材料、工艺和结构上都搞起了技术创新。首先是比亚迪高调推出刀片电池,宣告能量密度提升的磷酸铁锂又杀了回来,2020年三元和磷酸铁锂的装机量占比上也已经体现了这一点。蜂巢能源采用叠片技术替代普遍应用的卷绕技术,并推出自主研发的短刀电池系列。特斯拉推出4680圆柱大电池并实现单月100万块的量产水平。还有材料方面如高镍三元、无钴等正极材料,系统集成方面的CTP/CTC技术等等层出不穷。虽然目前看这些创新还不具备非常强的颠覆性,但是为锂电行业带来了新的活力。这些电池技术创新也将引领锂电设备企业研发适配新工艺的新型锂电设备,旧有的落后产能将被淘汰。
为了应对日益紧迫的交付压力,锂电设备企业开始进一步加强自身数字化建设,赢合科技2020年开始推动数字化管理升级,将数字化管理升级列入三年重要发展战略之一,力图形成全流程可追溯管理、数据透明、指标量化、管理闭环的数字化管理体系。在产品设计阶段,赢合科技运用仿真技术模拟产品全生命周期状态,缩短产品开发周期,降低试错成本。先导智能则开启工业互联网平台建设,希望以此打破非标装备制造企业生产管控难、产能规模提升难的瓶颈,满足锂电设备多品种小批量的柔性化生产研发需求。
外部合作上,锂电设备企业与下游电池厂商的战略合作更为紧密,原因在于这一轮扩产对于头部电池厂商来说也并不轻松,为了守住市场份额必须保障上游供应链的稳定。
本轮锂电设备企业智能化外延的动力就来源于锂电池企业对实现智能制造的迫切需求。首先,这一轮扩产使锂电行业从GWh时代走进了TWh时代。锂电行业产能建设周期为6-9个月,真正形成产能还需要爬坡3个月左右。下游需求又日益呈现出多种型号混产的趋势。所以锂电池企业需要智能制造技术来满足自身快速形成产能、规模效应以及柔性生产的需求。
对于装备企业来说,绑定大客户本身既是其技术产品品质的体现,可以为市场提供一种信号效应,又是企业发展良性循环的开始。因为头部大客户对于产品技术的要求会更为严苛、理念会领先行业,装备企业在为大客户供货过程中会不断学习前沿的工艺要求提升自身装备产品质量,将形成产品品质-销量的良性循环。而这一切的起点恰恰在于装备企业对于自身技术的严格要求。
从产业发展的角度来看,锂电产业发展从最初的劳动密集型逐渐转变为技术密集型、资本密集型产业,折射出我国从最初依靠低价劳动力的经济发展方式,正在逐渐转变为以技术创新为主导的发展方式。我国锂电产业逐步掌握全球产业链话语权的背后是无数市场主体在吸收借鉴国外产品基础上坚持自主研发锂电池产品,而不是单纯依靠国外的技术路线和供应链体系,逐步从产业链中低端迈向高端领域,证明了产业的比较优势是可以锻造出来的,并不是一成不变的。
综合以上对发展历程的回顾,我们发现锂电池及其设备行业已经进入了数字化和智能化的新发展阶段,那么新阶段下的行业又有哪些新机会?其实不难看出,我国锂电行业硬件设备已颇为成熟,但是软件侧仍很薄弱,设备企业和电池厂商也都在加强软件的研发,这其实也是初创公司在锂电行业的机会点。
产业浪潮起起伏伏,没有无缘无故的扩张兴起,也没有无缘无故的过剩淘汰。回归制造业本源,只有立足技术创新,企业才能抓住稍纵即逝的时机勇立潮头,才能在潮水退去时稳如磐石。产业的生机勃勃,靠的也正是技术创新这一股源头活水。
经过二十年的发展,锂电装备已经从简单的手工作坊走向了数字化、智能化,装备的进步直接提升了产品的质量,大量一线企业崭露头角,从而逐渐成就了现在蒸蒸日上的锂电行业。