锂电设备工艺技术的延展性及发展趋势！
本报告旨在对锂电设备企业的长期成长性进行展望：归纳和总结锂电池生产工序各环节所需的核心工艺技术，并对该工艺技术可应用的其他下游领域的进行汇总，从而为锂电设备企业的业务延展性提供参考。归纳和总结锂电池行业的各个新技术路线对生产工艺、设备需求的影响。
一、锂电设备工艺技术的延展性
非标机械企业的核心竞争力来源于对特定工艺的精密控制。对于非标设备企业而言，其产品竞争力由三大因素构成： 1）底层构成：PLC、视觉系统、伺服电机、气动元件、机器人等零部件是非标设备产品的直接组成部分，这部分零部件是非标设备产品性能的基础，但往往由非标设备企业从外部采购，因此并非非标设备企业的核心竞争力。 2）工艺实现：由掌握非标机械设计专业技能的人员进行设计，形成能够实现特定工艺效果（但不要求性能）的非标设备；掌握非标机械设计基本方法的人员不在少数，但具备特定工艺丰富经验的人员较为稀缺。 3）特定工艺的精密控制：通过对设备的不断试错与调节，力求改善设备的精密度、效率与稳定性；通过该步骤获得的试错经验，可反馈至“工艺实现”环节，优化其设计与零配件选配，甚至实现工艺的革新与优化；该环节需依托于生产与调试人员对工艺、下游客户需求的理解与积累。 1）根据各公司公告、投资者交流记录表、官网信息、业内人士科普资料等信息来源，对锂电设备各环节核心工艺技术进行梳理，明确核心工艺技术所解决的问题； 2）参考各公司业务拓展方向、研发布局方向、业内人士科普资料等信息来源，对各工序核心工艺技术可应用的其他领域场景进行梳理。由此判断锂电设备企业潜在的业务拓展方向。 1）极片制片（电芯前段）：包括搅拌、涂布、辊压、分切及制片模切环节，对应涂布机、辊压机、分切机、模切机等设备； 2）电芯装配（电芯中段）：包括卷绕/叠片，封装、干燥、注液环节，对应卷绕机、叠片机、电芯装配线等设备； 3）电芯检测（电芯后段）：包括化成、分容和检测环节，对应化成柜、分容柜和电芯检测设备等； 4）模组&Pack线：在上述前、中、后段工序完成单体电芯制造之后，需要对动力电池模组、PACK进行自动化组装，对应模组组装线与Pack组装线。 值得一提的是，激光加工技术贯穿于电芯的前、中段、以及模组&Pack线。 前段环节为极片制片，所需工艺积累侧重于浆料处理、箔材处理和激光切割 电芯前段工艺包括浆料的分散&混合、金属箔材的涂布、辊压和切割，其背后的核心技术包括张力控制技术（涉及精确、稳定的运动控制技术，以及生产、调试人员的丰富经验）、自动纠偏技术、温度控制技术、粉尘处理技术，以及各环节所需要的专有技术。 相对于中后段，前段设备的技术通用性较强，相关企业可广泛拓展至高分子材料处理、金属材料处理、燃料电池、医药等领域。 电芯前段中的制片环节涉及激光切割工艺，激光切割工艺的可拓展应用方向非常广泛。 中段环节为电芯装配，所需工艺积累侧重于机械与自动化、激光焊接 电芯中段对生产设备的精度、效率和一致性要求较高。卷绕/叠片为中段的核心工序，二者所需的底层技术类似，均为张力控制技术、运动控制技术、自动纠偏技术等，但在实际的设计、生产与调试当中，二者差异较大，需要企业不断的工艺积累以及相关技术人员丰富的经验。相对而言，卷绕/叠片环节技术的专用化属性较强，可拓展方向基本局限于卷绕机与叠片机的跨领域应用。中段的其他环节包括装配线、烘烤（干燥）和注液，相对而言，技术通用性较强，可拓展的方向广泛。电芯装配段涉及多个激光焊接工序，相关工艺的可拓展方向非常广泛。 后段环节为电芯检测，所需工艺积累围绕电源控制技术，所需核心技术包括电流&电压高精度控制及检测技术、能量变换技术、功率变换技术等，底层技术涉及电路电网与PCB设计，后段设备未来可拓展的方向主要包括各类锂电池（包括储能锂电池、消费锂电池）的化成分容与检测、燃料电池的检测等。 模组和Pack组装线环节涉及激光、检测、视觉、装配等多领域工艺 由于动力电池模组和Pack种类繁多，模组和Pack组装环节的定制化属性远高于单体电芯制造环节，因此目前模组和Pack组装线的自动化水平较低。提供自动化组装线的企业为系统集成商，核心技术主要体现在研发设计与装配集成，企业通过特有的技术设计结构、软件模块等方式，取得不同的解决方案，以满足自动化率、生产节拍等最终产品的技术指标要求，同时最大程度节约成本。 该环节所需技术通用性较强，相关企业未来可拓展的方向较为广泛，主要包括燃料电池电堆&系统组装线、汽车零部件生产线等。 与电芯装配段类似，模组、PACK装配段同样涉及多个激光焊接工序，激光焊接工艺的可拓展应用方向非常广泛。 锂电池生产工艺可拓展至多领域，与燃料电池生产工艺共同性最强。 前段工艺技术侧重于浆料处理、箔材处理和激光切割，相关设备企业有望拓展至新材料、功能性薄膜领域，延展性最强； 中段工艺技术侧重于机械与自动化、激光焊接，卷绕与叠片工艺的延展性较差，自动化、激光工艺的延展性较强； 后段工艺技术围绕电源控制，相关企业业务延展性相对较弱。 燃料电池和锂电池生产工艺的共通性较强，从事前、中、后段多数环节的锂电设备企业具备向燃料电池领域的拓展可能性； 激光加工、自动化组装和物流技术本就通用性较强，相关企业可将业务广泛延伸至众多制造业领域。 锂电池涂布机设备所需的核心工艺技术为张力控制技术、自动纠偏技术和干燥技术。 涂布机的设计、生产与调试需要满足不同厚度的生产要求，正极锂电铝箔厚度约6-8微米，负极锂电铜箔厚度约至4.5-6微米，隔膜涂布也只有几微米，而石墨烯涂布要求更薄；不同的厚度还需要针对客户开发不同的涂布方法，保证对浆料的涂布厚度精度控制在2微米以下。除了工艺要求之外，涂布效率是衡量涂布企业技术实力的重要标准。提升涂布效率的主要方式包括提升涂布机运行速度和涂布宽度。 涂布技术广泛应用于以纸、织物、金属及塑料薄膜等基材的涂布和混合包装，生产胶粘制品（如胶带、保护膜、标签材料）及各种包装材料（如阻隔包装材料、广告材料等卷状物）。 涂布技术潜在拓展领域广泛，包括燃料电池（质子交换膜涂布、气体扩散层涂布）、IT素材、柔性印刷电路板、RFID、半导体、液晶显示、触摸屏、薄膜型太阳能电池、各种高功能性薄膜等领域。以锂电涂布机的领先企业浩能科技为例，目前其产品线包括多领域涂布设备，如锂电极片涂布机、量子点涂布机等光学膜设备、水处理反渗透膜设备、质子交换膜涂布机等燃料电池生产设备。 卷绕工艺主要应用于锂电池和电容器领域，可拓展方向较少张力控制是影响卷绕机先进程度的核心技术。 自动纠偏技术同样较为关键。纠偏系统能保证电池卷绕过程中极片隔膜卷绕整齐，正极/负极/隔膜之间相对位置准确，目前行业通常要求卷后正负极片或隔膜的上下偏差均小于0.5mm，超过这一数值将对电池形变产生影响。 卷绕工艺主要应用于锂电池和电容器领域，可拓展方向较少。卷绕工艺可应用于锂电池、电解电容、超级电容等领域，先导智能、诚捷智能等卷绕机领先企业均是由电容器卷绕领域横向切入锂电池卷绕。展望未来，卷绕工艺应用领域受限，相关企业的业务拓展方向将更多集中于大圆柱动力锂电池、储能锂电池领域。 锂电池叠片机所需的核心工艺技术为张力控制技术、裁切控制技术、自动纠偏技术和高效除尘技术。 简单而言，叠片工艺就是将正极片、隔膜、负极极片按照顺序叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成大电芯。叠片工艺与卷绕工艺所需的关键技术类似，区别在于，叠片环节涉及对极片与隔膜的裁切，因此需要较强的裁切控制技术、高效除尘技术。 在燃料电池的生产当中，堆叠环节的目的是实现膜电极（MEA）和双极板的自动精确堆叠，所需的工艺技术与锂电池叠片环节类似。 例如，根据巨一科技对其燃料电池电堆自动堆叠技术的说明，该技术通过非线性的数据计算模型自动补偿技术，并结合CCD实现膜电极（MEA）和双极板的位置纠偏技术的开发，有效保证机器人在自动堆叠过程中准确的放置膜电极（MEA）和双极板到空间角堆叠定位台，从而保证堆叠精度。因此，叠片工艺有望延展至燃料电池堆叠环节。 1.3.4 激光：通用性极强，可广泛延伸至众多高端制造领域 激光切割、焊接工艺通用性极强，可广泛延伸至众多高端制造领域 在锂电池的生产流程当中，制片/模切、电芯段焊接、模组/Pack段焊接均需要用到激光工艺。 制片环节：1）采用激光极耳切可以避免掉粉，防止安全问题发生；2）采用激光清洗可以去除残留物，提高能量密度；3）采用激光打孔可以构筑离子通道、提高充放电性能。 电芯、模组、PACK装配段：激光焊接具有非接触性、高速的特点，可以提高自动化率和制造效率，同时保证电池质量。 在锂电设备领域，激光设备供应商既包括联赢激光、海目星、大族激光等激光装备专业供应商，也包括先导智能、赢合科技、利元亨等全线布局的锂电设备供应商。 大族激光：在激光设备领域规模最大，在激光工艺、下游领域方面均布局最广，综合实力最强；业务拓展性最强，理论上和激光相关的应用领域均有望涉足。 海目星：同样在激光工艺、下游领域方面布局较广。在锂电设备领域，极耳切割工艺最为领先，且在自动化技术较强；业务拓展性居中，有望拓展至更多激光工艺结合自动化控制的设备应用领域。 联赢激光：专注于激光焊接，在各下游应用领域的焊接设备上具有领先优势；业务拓展方向相对较少，将集中于焊接工艺。 激光技术在高端制造领域中应用广泛，除了锂电之外，还有光伏、显示面板、半导体等领域 激光加工技术具有快速、精确、零接触以及良好的热效应等明显优势，在光伏领域激光打孔、掺杂、消融、转印、修复、划片等技术得到应用。 电池片前道环节：激光掺杂技术通过选择性掺杂提升转换效率，激光消融技术可实现开槽等工艺； 电池片后道环节：激光转印技术可以应用于电极金属化降低银耗，激光修复技术可以降低暗衰减提升转换效率； 激光工艺在柔性OLED面板生产过程中起着至关重要的作用，应用于面板生产的应用多个环节 其中：1）ARRAY段主要应用于切割及修复环节；2）CELL段主要应用于ELA、CELL切割及LLO环节；3）MODULE段主要应用于各类切割环节。目前面板行业LCD产能趋于饱和，未来重点关注激光在OLED中的应用。 随着激光技术的不断发展以及激光技术深入半导体行业，激光已经在半导体领域多道工序取得成功应用，在打标、切割、拆键、钻孔、划线、退火等工序取得不错的应用成果。 1.3.5 组装线：非标产线集成商，对客户需求的理解是关键 组装线供应商本质为集成商。组装线供应商为下游客户设计非标的产线解决方案，通过采购与自产结合的形式完成各环节单机设备的二次开发和自动化配套设备的集成，为终端客户提供完整的自动化产线解决方案。 该环节的壁垒在于对下游客户需求的理解、产线的自动化水平以及成本控制能力。1）对下游客户的需求的理解：在对组装线的设计当中，需对下游客户的生产制造过程有着深刻理解，且随着下游需求的迭代，需不断进行创新，因此需要多年的技术探索与客户积累；2）产线的自动化水平：随着人工成本不断提高，下游客户对于产线自动化水平的重视程度不断加深，产线的自动化水平主要取决于各环节设备之间的衔接速度与精度，AGV技术的积累在其中起到关键的作用；3）成本控制能力：在追求产线高效率、高精度以及高自动化率的情况下，成本、尤其是人工成本的控制最为关键，设计、生产、调试人员的工作工时对组装线的成本影响较大。 二、锂电设备工艺技术的发展趋势
2.1 4680电池正式量产，促进锂电设备多环节技术升级 4680电池：激光环节受益较大，利好具备技术储备、产品性能较高的头部设备商 特斯拉4680电池正式进入量产阶段。2020年9月，特斯拉发布4680电池，其充放电效率比传统圆柱电池提升6倍，搭载在整车上可提高续航里程16%，度电成本下降56%，生产成本降低69%。2022年2月19日，特斯拉宣布，其加州试点工厂在1月份已生产100万块4680电池，标志着4680电池正式进入量产阶段。 4680电池在设计和生产工艺具有革新性。特斯拉4680电池主要应用以下3项重要技术：1）采用无极耳；2）负极采用硅基负极；3）采用干电极工艺。 由此，4680电池技术对锂电设备多个环节带来新的技术要求或升级。 2.1 4680电池正式量产，促进锂电设备多环节技术升级 极片正极需留白，对涂布的一致性要求更高；涂布长度显著提高，对连续涂布要求提高。全极耳极片涂布与单极耳、双极耳极片涂布有三方面不同：1）正极需留白：全极耳极片在涂布时，正极需要留白，而负极可以实现整体涂布。正极极片留白涂布方式，会对涂布机的一致性提出更高的要求。2）无需间隙涂布：全极耳结构可以采用连续涂布方式，无需采用间隙涂布在留白的地方留出极耳位置，从而可以提高涂布质量与效率。3）涂布长度显著提高：4680电池正极的涂布长度约为21700电池的6倍，负极双面涂布长度约为21700电池的5倍，涂布长度显著上升，对涂布机连续涂布要求提高。 辊压：增加留白部分的加热退火处理，可解决极片翘曲、涂层边缘褶皱问题 连续涂布的极片在辊压中容易出现极片的翘曲和涂层边缘的褶皱。如下图所示，对于连续涂布的极片，辊压时压力作用在涂层区域，涂层被压实，同时作用力通过颗粒传递到箔材上，箔材也会受压发生延展，长度增加，而由于留白部分没有压力作用，不会发生延展，留白区域和涂层区域受压情况不同而导致极片不同位置的延展变形不一致，在涂层边缘产生褶皱，极片发生翘曲。 辊压机搭配加热退火处理功能，可缓解极片褶皱、涂层边缘翘曲问题。对于正极极片轧制过程中极片翘曲和留白出现褶皱的问题，通过对留白区域进行加热退火，可以使铝箔晶粒回复再结晶，在辊压过程中留白部分可以与涂布区域一起协同变形，从而解决极片翘曲、涂层边缘褶皱问题，有利于后道工序的顺利进行。 4680电池对激光切割技术提出了更高的要求。对于4680电池而言，其极耳成型是直接在空箔上进行的，对激光切割设备提出了更高的技术、速度、精度、质量要求。目前，海目星的高速激光制片机设备为锂电池极耳切割优质设备，且已交付给特斯拉的4680电池量产线。 极耳焊接环节，由于极耳数量的增多，4680电池的焊接量较传统圆柱电池增大。传统单极耳或双极耳焊点较少，而4680由于采用“全极耳”设计，极耳数量大大增加，因此焊接量也大大增加。在极耳与集流盘连接中多需采用面焊且需要穿透壳体，焊接难度与工序均明显提升，带来高精度激光焊接需求。 电芯结构件设备：钢壳较铝壳拉伸难度更大，带来工艺升级需求 4680电池所采用的大圆柱钢壳与方形铝壳生产工艺类似，但难度加大。大圆柱钢壳和方形铝壳均采用冲压拉伸工艺进行生产，但是钢壳的硬度强、脆性强，因而容易拉破、拉坏，对冲床的抗偏载能力要求高。此外，钢壳拉伸中产生的热量也更大，热胀冷缩会造成模具、冲床变形，影响产品精度。 宁波精达已完成4680壳体设备交付，采用预充杯工艺，提高生产效率、节约材料成本。2022年2月7日宁波精达通过投资者问答披露，其4680壳体冲压生产线已交付客户，目前正在调试中。锂电池结构件的生产过程分为冲压和拉伸两个环节，冲压环节的速度较拉伸环节快，若一对一匹配，则会拖慢整体生产效率。宁波精达对锂电池结构件生产线进行改进，由一台预冲杯设备（即冲压设备）与多个并联的拉伸设备构成拉伸冲压工序，一方面可以提高整体生产效率，另一方面并联的进料也可以减少边角料，提高材料利用率。 电芯结构件设备：钢壳较铝壳拉伸难度更大，带来工艺升级需求 斯莱克将易拉罐领域的DWI技术迁移至电池壳领域。2022年2月22日斯莱克通过投资者问答披露，其已储备有4680，4695型号电池壳相关技术，大批量自动化生产线的准备已基本到位，在下游客户的验证进展顺利。基于圆柱动力电池结构件与易拉罐在生产工艺上的相似性，作为易拉罐设备龙头企业的斯莱克将成熟的DWI工艺（DWI即Draw Wall Ironing是易拉罐生产线特有的核心工艺，将壳体减薄拉伸的过程)迁移至锂电池结构件的生产中，提高锂电池结构件的生产效率、自动化程度及产品一致性；此外，斯莱克的大批量生产线可实现“一出多”式并联生产，可降低边角料的占比，提高材料利用率。 整体而言，4680电池对于设备端影响并不大，激光环节是显著受益的环节，其他环节对设备性能提出了不同程度的要求。激光设备企业、具备相关技术储备的锂电设备商将受益于4680电池的披露应用。 干电极工艺：挤出、压延（热辊压）工序替代搅拌、涂布、辊压（冷、热辊压） 干电极技术应用于特斯拉4680电池，大幅改变锂电池前段生产工序。2019年2月，特斯拉宣布拟斥资2.18亿美元收购Maxwell，该企业的核心技术之一为干电极技术；2020年9月，特斯拉宣布其4680电池也将采用干电极技术。干电极工艺是对极片制作中的涂布环节所作的创新，传统的湿法涂布工艺需通过搅拌机制成正负极浆料，再用涂布机把浆料涂在集流体金属箔材的正反面，再对涂布后的极片进行干燥、辊压。Maxwell专有的干法工艺不使用溶剂，直接将少量粘合剂、导电剂与正极/负极粉末粘合，通过挤压机形成薄的电极材料带，再将电极材料带层压到集流体金属箔材上，形成成品电极。 干电极工艺：挤出、压延（热辊压）工序替代搅拌、涂布、辊压（冷、热辊压） 干电极技术可以简化工艺，将带来差异化设备需求。传统 湿法涂布通常采用NMP等具有粘合剂的溶剂，混合电极粉末后涂覆在集电体上。Maxwell的干电极工艺则采用PTFE粘结剂（质量占比5%-8%）与电极粉末混合，通过挤出机形成电极薄膜，随后利用压延机热压成型。 相较于传统湿法涂布，干电极工艺的优势在于：1）不需要有毒、回收难度大的溶剂，省去溶剂回收、极片干燥流程，降低能耗、占地面积；2）简化涂布流程，改为热压成型工艺，提高电极压实密度。 干电极工艺的难点在于：1）干粉混合如何达到材料均匀性；2）热压成型后如何确保电极层的附着度。 干电极工艺对设备端的影响在于：1）由干粉混合设备替代浆料搅拌机；2）增加挤出机需求；3）由压延机替代涂布机和辊压机，省略涂布机搭配的干燥炉。目前，特斯拉没有透露“干燥电极”的详细情况，但据业内判断，压延工序是通过加热的压辊使集电箔和混合粉末紧密结合，在短时间内溶化粘合剂进行涂布的技术，因此与热辊压技术类似，则不会对热辊压机需求减少。 锂电池制造的中段核心环节为卷绕/叠片环节，方形与圆柱动力电池一般应用卷绕技术，软包动力电池一般应用叠片技术。 由于国内方形电池占据绝大部分份额，卷绕工艺市场份额大于叠片工艺，是当前的主流工艺。 卷绕工艺是将正负极片和隔膜主动放卷、自动纠偏，与隔膜一起按工艺要求卷成圆柱形或方形。叠片工艺是将正极片、隔膜、负极极片按照顺序叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成大电芯。 卷绕工艺的优势：生产速度快，电池一致性较高；叠片工艺的优势：生产的软包电池设计更为灵活，安全性、循环寿命、能量密度较高，但生产较卷绕更为复杂，生产速度、良品率相对较低。 此外，对于方形电芯而言，卷绕工艺更加适合于尺寸较小、厚度较大的电芯，而尺寸较大、厚度较小的电芯以及异形电芯只可有叠片工艺生产。 长薄化电芯的使用有望增加，将带动叠片设备需求。卷绕工艺基本无法适用于大尺寸电芯的生产，两者只能选择叠片工艺。2020年以来，多家动力电池头部公司相继提出全新的电芯设计，比亚迪刀片电池、蜂巢L6、中创新航One Stop Battery均为大尺寸、薄片化电芯设计，并采用叠片工艺。随着下游新能源汽车市场对高性能的追求，长薄化电芯的使用有望增加，叠片设备需求量将随之增加。 方形电池中叠片份额上涨，而软包份额下降，叠片份额整体上提高。随着电池技术的发展与变化，不同形状的电池份额也将随之改变：1）圆柱：受益于4680大圆柱电池的推广，国内、海外圆柱电芯的份额均有望提高；2）方形：国内方形电池份额较高，预计将受到圆柱电池的挤压而下降；受益于大众等欧美整车厂对方形电池的使用增加，海外方形电池份额有望提高；3）软包：国内软包电池份额预计将维持稳定；海外软包电池份额预计将受到圆柱、方形电池的挤压而下降。在方形电池内部，由于长薄化电芯的使用有望增加，预计叠片技术路线的份额将提高。 固态电池：半固态阶段影响不大，全固态阶段将省略隔膜生产、注液环节 固态电池具有高安全性、高能量密度、高功率密度等优势，发展前景广阔。固态电池以固态的电解质替代传统锂离子电池的液态电解液，具有以下优势： 1）安全性高：由于用固态电解质代替了液态电解质，完全消除了电池漏液、电解液腐蚀等安全隐患，同时其热稳定性更高，可以在更宽的温度范围工作； 2）能量密度高：能量密度很大程度上由正负极材料所决定，全固态锂电池具有宽的电化学位窗口,可以大大拓展电池材料选择范围，且不使用液体也可简化外壳与电池组装工艺，从而提升电池能量密度； 3）功率密度高：固态电解质以锂离子作为单一载流子，不存在浓差极化，因此可在大电流条件下工作，提高电池的功率密度； 4）外观、结构的灵活性：由于摆脱了电解液刚性保护壳的束缚，全固态锂离子电池的外观结构更加灵活，柔韧性也更佳，可以根据应用场景的需求进行设计。 半固态电池已进入量产阶段，但性能仍有待提高；全固态电池商业化仍需时日。根据电解质的不同，固态电池分为聚合物、硫化物和氧化物三大类；根据电解质状态不同，固态电池可分为全固态电池和半固态电池。目前，半固态电池已进入量产阶段，如东风汽车E70纯电动轿车搭载了混合固液电解质锂电池，进入了2021年12月29日工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(2021年第12批)，预计将于2022Q1交付，但该车型电池的系统能量密度为160wh/kg，工况续航426km，竞争力仍有待提高；大众、通用、蔚来等国内外主机厂积极布局固态电池，但预计装车应用时间集中在2030年前后，宁德时代、国轩高科、清陶等中国电池企业也在积极研发固态电池，商业化应用时间集中在2025-2030年。整体而言，全固态电池仍存在诸多技术难点，商业化仍需5-10年。 设备端，固态电池技术对锂电池生产工艺和设备影响较为有限，主要集中在前、中段环节。 全固态锂电池生产流程中不再需要隔膜，半固态电池仍需隔膜。隔膜的作用是将电池的正、负极材料与电解液相分离，从而避免短路，而在使用固体电解质后，电解质本身就能分隔开正负极，发挥了隔膜的作用。因此，随着全固态电池的产业化进程推进，隔膜生产设备的需求量也将下降。由于半固态电池仍需要少量电解液，因此仍需要隔膜隔绝正负极防止短路。 全固态电池或采用干电极工艺对正负极片进行生产，前段生产由挤出、压延（热辊压）工序替代搅拌、涂布、辊压。 叠片工艺需求有望增加，生产环境的要求更高。将固态电池以电解质种类划分，1）聚合物固态电池机械强度高、韧性较好，可以实现“卷对卷”的卷绕式加工；2）无机电解质固态电池（包括硫化物、氧化物固态电池）的机械硬度较低、材料柔软，材料难以成形，卷绕式生产无法应用，只能使用叠片机进行堆叠生产。此外，在生产硫化物固态电池的过程中，由于硫化物本身过于活跃，容易与空气中的水和氧气产生反应，因此对车间的生产环境干燥程度要求更高，最理想的条件是在惰性气体环境中生产，由此提高了硫化物固态电池的生产难度和成本。 全固态电池的生产过程省略了注液环节，半固态电池仍需要。传统锂电池生产的后端工艺主要有注液、化成分容、测试、自动化物流，固态电池与传统锂电池后段生产的最大不同点在于省去了注液环节，不再需要使用注液机将电解液注入电芯中。半固态电池仍需要少量电解液，因此生产流程中仍需要注液机。 总体来看，1）未来3-5年的半固态电池阶段，锂电生产工序受到的影响并不大；2）如果全固态电池实现大规模应用，电池厂商的大部分设备需求不变，对隔膜生产设备、注液机的需求将会减少，对叠片机的需求将会加大，对车间生产环境的要求也将会提高。 2.5 对效率的追求推动设备一体化以及单位投资额下降趋势 锂电设备将向设备一体化方向发展。设备一体化是提升设备效率的重要手段之一，未来锂电设备前、中、后段将分别在各自工段内进行设备一体化。头部设备企业也将借助一体化趋势拓展产品覆盖范围，实现横向与纵向扩张。 众多综合性锂电设备企业开始供应整线和局部整线。一般而言，锂电池厂商向不同供应商采购各环节所需设备，不同环节的设备之间的融合程度会直接影响生产自动化水平的提升效果。随着“生产线交钥匙工程”概念的提出，先导智能、赢合科技、利元亨等综合性锂电设备企业开始提供锂电设备整线或局部整线。 整线&局部整线对布局电池领域的整车厂、新兴电池厂吸引力较大。锂电整线交付模式的诸多优点，比如： 3）可大幅度缩短设备设计、生产、交付周期，实行统一售后服务； 4）全套设备均采购自同一设备商，可在一定程度上节约成本。在新能源汽车市场的持续高景气的背景之下，动力电池行业出现众多新玩家，包括Northvolt、ACC等新兴电池厂以及大众等整车厂设立的独资电池厂，这些新玩家相对缺少锂电设备设计、调试和保养维护的相关经验，因此更加倾向于选择整线供应商。但是，提供整线的综合性锂电设备企业往往难以在各个环节均具备领先的技术水平，一二线动力电池企业出于对单机设备的高要求，仍会优先选择优秀的单机供应商。 除了整线与局部整线，部分相互衔接环节的设备也呈现出一体化的趋势。 锂电设备前中段多个环节的单机设备呈现出了一体化趋势，主要优势集中在提高生产效率、产品一致性、降低人工成本、降低占地面积。 锂电设备的性能提升主要来自于规格、效率和稳定性三方面。 1）设备规格提升：各环节单机锂电设备均有不同程度的规格提升，如涂布宽幅有望由1-1.2m提升至1.5-1.8m、结构件设备由“1出1”升级至“1出多”、4680大圆柱电池带来的中后段设备规格提升，设备规格的提升可提高单机产能，从而实现一定的规模效应。 2）设备效率提升：各环节单机设备的效率也呈现出提升的趋势，如卷绕速度有望由12-16PPM提升至25-32PPM、叠片速度有望由0.25s/PCS提升至0.125s/PCS。 3）设备稳定性提升：设备稳定性的提升可带来设备的开工率提高以及使用周期的加长。锂电设备的规格、效率和稳定性提升将共同作用于单线产能的提升，据GGII，目前单线产能正在由2GWh向4GWh升级。 三、投资建议
综上所述：1）锂电设备工艺技术延展性：前道环节、激光应用环节、以及装配线环节工艺延展性较强，相关企业长期成长性更佳；2）锂电池技术发展趋势：新技术对设备端有不同程度影响，其中叠片路线的份额提升趋势最为明确。 重点推荐：具有较强工艺技术延展性、技术壁垒较高的激光装备供应商。 【海目星】：激光及自动化综合解决方案提供商，其激光产品广泛应用于消费电子、动力电池、钣金加工行业，目前逐步向光伏等行业进一步拓展。 【联赢激光】：精密激光焊接设备及自动化解决方案供应商，其激光焊接产品广泛应用于动力电池、汽车制造、五金家电、消费电子、光通讯等制造业领域。 重点推荐：潜在延展方向广泛、有丰富资源提前布局的大型整线锂电设备供应商。 【先导智能】：布局整线的锂电设备全球龙头，目前积极开展专用设备领域的业务延展，已布局锂电池智能装备、光伏智能装备、3C智能装备、智能物流系统、汽车智能产线、氢能智能装备、激光精密加工、机器视觉八大领域。 【利元亨】：锂电设备领先企业，由消费锂电领域向动力锂电领域顺利延伸，目前已进一步布局光伏、氢能、汽车、储能电池、ICT等领域。建议关注叠片机供应商：先导智能、赢合科技、科瑞技术、利元亨 四、风险提示
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首次发布时间：2023-06-30
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