锂电池生产设备行业深度报告
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2020年，全球锂离子电池市场规模有望达到 4500 亿。其中，我国锂离子电池市场规模有望达到 3000 亿元，锂电生产设备市场空间则预计达 210 亿元。 当前，锂电生产设备市场出现国产化趋势，搅拌、涂布、卷绕、检测为设备，未来生产线整体将向整合化、整线化、自动化发展。
1 锂电池需求增加、能源政策利好，推动锂电生产设备行业不断发展 1.1 动力锂电池的应用占比 2020 年有望达到 70%
锂离子电池根据应用场景可分为动力、消费和储能三种。传统的消费锂电池主要应用于手机、笔记本电脑、数码相机等 3C 类产品，2015 年占全球各类锂电池出货量的 62%，但随着全球对新能源汽车需求量的增加，消费类锂电池应用的占比逐年下降。根据中国报告网的预测，我国动力锂电池在锂电池全部应用中的占比有望从 2015 年的 34%上升至 2020年的 70%，动力电池将成为锂电池的主要应用场景。此外，储能锂电池作为新兴应用场景也逐渐受到重视，预计市场占比从 2015 年的 6%小幅上升至 2020 年的 8%。
全球市场规模 2020 年有望达到 4500 亿。2016 年受新能源汽车政策推动，我国锂离子电池年产量飙升至 78 亿只，同比增长高达 40%。全球锂离子市场规模近年稳定上升，2016年全球规模达 2158 亿元，2011-2016 年复合增长率 21%。预计 2020 年全球锂离子电池市场规模有望达到 4500 亿元，其中我国锂离子电池市场规模有望达到 3000 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。
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。
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 Google Gla，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%。
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。
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。
国内锂电设备日渐成熟。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设备。
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%，竞争格局分散。
2.3 锂电生产设备市场空间广阔
我国锂电生产设备市场空间 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%。
3.搅拌、涂布、卷绕、检测为主要设备
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。
搅拌、涂布、分切、检测工序为重心。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高，价格也高。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地涂在金属上，厚度需精确到小于 3μm；分切机需要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。
涂布机、卷绕机、检测设备产值占比高。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。
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。
3.2 涂布环节国内厂商已达国际水平
涂布决定了电池的一致性和优性，在电池制造中占有技术地位。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。开始电池涂布起源于刮涂，然后是转移涂布。
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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