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鋰電池設(shè)備作為生產(chǎn)工藝設(shè)備，直接決定了鋰電池的品質(zhì)和一致性。鋰電池按照形態(tài)可分為圓柱電池、方形電池和軟包電池等，其生產(chǎn)工藝有一定差異，但大體上其工藝流程可分為前端工序（極片制作）、中端工序（電芯制作）以及后端工序（化成分容及電池組裝）。

鋰電前段工藝的內(nèi)容是極片制作，主要工序包括攪拌、涂布、輥壓、分切、制片、模切等過程，對應(yīng)的主要設(shè)備包括真空攪拌設(shè)備、涂布設(shè)備、輥壓設(shè)備、分切設(shè)備、制片設(shè)備、模切設(shè)備等。中段工藝的內(nèi)容是電芯制作，主要工序包括卷繞/疊片、入殼、點焊、烘烤、注液、封口、清洗等過程，對應(yīng)的主要設(shè)備包括卷繞設(shè)備、疊片設(shè)備、入殼設(shè)備、滾槽設(shè)備、封口設(shè)備、焊接設(shè)備等。后段工藝的內(nèi)容是電池組裝，主要工序包括化成分容、pack組裝等過程，對應(yīng)的主要設(shè)備包括化成分容柜、激光點焊機等。

鋰電前、中、后段設(shè)備的價值量占比分別約為35%、30%、35%。其中前、中、后段工藝最核心、價值量也最高的設(shè)備分別為涂布機、卷繞/疊片機、化成分容柜。由于鋰離子電池的安全性能要求很高，因此在電池制造過程中對鋰電設(shè)備的精度、穩(wěn)定性和自動化水平都有極高的要求。

鋰電前段工藝的內(nèi)容是極片制作，主要工序包括攪拌、涂布、輥壓、分切、制片、模切等過程，對應(yīng)的主要設(shè)備包括真空攪拌設(shè)備、涂布設(shè)備、輥壓設(shè)備、分切設(shè)備、制片設(shè)備、模切設(shè)備等。鋰電前段工藝是后續(xù)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)，例如一旦分切過程中產(chǎn)生毛刺則后續(xù)裝配、注電解液等程序、甚至是電池使用過程中都可能出現(xiàn)安全隱患。因此鋰電前段設(shè)備是電池制造的核心設(shè)備，影響到整條生產(chǎn)線的質(zhì)量。根據(jù)鉅大鋰電數(shù)據(jù)，前段設(shè)備的價值量占比約為35%。

漿料攪拌是指將正、負極固態(tài)電池材料混合均勻后加入溶劑攪拌成漿狀。根據(jù)起點鋰電數(shù)據(jù)，目前鋰電攪拌設(shè)備的國產(chǎn)率已超過95%，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。同時，鋰電攪拌設(shè)備領(lǐng)域逐漸形成兩極分化的格局，尾部企業(yè)逐漸出清，市場份額向龍頭集中的趨勢愈發(fā)明顯。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2018年攪拌設(shè)備行業(yè)排名前十企業(yè)已經(jīng)占據(jù)90%的市場份額。目前鋰電攪拌領(lǐng)域的上市企業(yè)主要有先導(dǎo)智能、贏合科技、北方華創(chuàng)、金銀河等。

極片涂布指將攪拌后的漿料均勻涂覆在金屬箔片上并烘干制成正、負極片。涂布是鋰電生產(chǎn)前段工藝中的核心環(huán)節(jié)，直接決定鋰電池的電芯容量、一致性、安全性等關(guān)鍵性能。根據(jù)鉅大鋰電數(shù)據(jù)，在電池失效的所有原因中，涂布工藝不當(dāng)?shù)恼急瘸^10%。

涂布設(shè)備在前段工序中占地面積最大、價值量最高。根據(jù)鉅大鋰電數(shù)據(jù)，2019年涂布設(shè)備領(lǐng)域國產(chǎn)化程度不斷提升，國產(chǎn)涂布設(shè)備占比已超過80%。但目前國內(nèi)真正掌握涂布核心技術(shù)的企業(yè)較少，因此涂布設(shè)備高端市場仍無法完全實現(xiàn)國產(chǎn)替代。同時，涂布設(shè)備領(lǐng)域市場集中化態(tài)勢明顯，根據(jù)鉅大鋰電數(shù)據(jù)，國內(nèi)前五大涂布企業(yè)市場份額占國產(chǎn)總量達到60%以上。目前，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品口碑較好、排名靠前的涂布設(shè)備廠商包括先導(dǎo)智能、贏合科技（雅康精密）、璞泰來（新嘉拓）、科恒股份（浩能科技）、金銀河等。

輥壓工藝是指將涂布后的極片進一步壓實，改變涂料物質(zhì)的電化學(xué)性能來提高電池的能量密度。分切工藝是指將較寬的整卷極片連續(xù)縱切成若干所需寬度的窄片。輥壓分切工藝的關(guān)鍵是極片表面光滑平整，無毛刺無翹曲，因此對設(shè)備的精度性能提出了較高要求。

鋰電中段工藝的內(nèi)容是電芯制作，主要工序包括卷繞/疊片、入殼、點焊、烘烤、注液、封口、清洗等過程，對應(yīng)的主要設(shè)備包括卷繞設(shè)備、疊片設(shè)備、入殼設(shè)備、滾槽設(shè)備、封口設(shè)備、焊接設(shè)備等。根據(jù)鉅大鋰電數(shù)據(jù)，中段設(shè)備的價值量占比約為30%，主要集中于卷繞/疊片環(huán)節(jié)。

鋰電生產(chǎn)的前段工序?qū)O片制作完成后，下一步是制作電芯。電芯制作方式可以分為卷繞式和疊片式兩種。卷繞工藝是將原材料按負極、隔膜、正極、隔膜的順序疊在一起，把分條后的極片固定在卷針上，隨著卷針轉(zhuǎn)動將正極極片、負極極片以及隔膜卷成電芯的工藝方式。在這里極片的大小、卷繞的圈數(shù)等參數(shù)根據(jù)電池設(shè)計容量來進行確定。

與疊片工藝相比，卷繞工藝更成熟、生產(chǎn)效率更高。卷繞工藝從消費電池開始應(yīng)用，經(jīng)歷最初期的手動式卷繞機、更新后的迭代半自動卷繞機、再到現(xiàn)在的全自動卷繞機。在此期間卷繞工藝生產(chǎn)效率大幅提升，成為電池領(lǐng)域主流工藝路線。因此在消費電池向動力電池發(fā)展過程中也沿用卷繞工藝，成為當(dāng)前動力電池主流生產(chǎn)工藝，廣泛應(yīng)用于方形電池和圓柱電池。疊片工藝則是伴隨著電動車發(fā)展逐漸發(fā)展起來的，目前主要在市場份額較小的軟包電池領(lǐng)域應(yīng)用。

疊片工藝是將正極、負極切成小片與隔離膜疊合成小電芯單體，然后將小電芯單體疊放并聯(lián)起來組成一個大電芯的制造工藝。

從操作工藝上看，疊片工藝主要可分為Z字型疊片、卷繞式疊片、制袋式疊片和熱復(fù)合疊片四種方式。

· Z字型疊片：隔膜主動放卷，經(jīng)過度輥，張力機構(gòu)引入主疊片臺。主疊片臺帶動隔膜前后往復(fù)運動，呈Z字型折疊并放置裁切好的正負極片。疊放至設(shè)定片數(shù)后，停止疊片，完成隔膜裁切，貼膠。

· 卷繞式疊片：先將正負極片裁切成單元，并通過對轉(zhuǎn)臺與升降吸盤的設(shè)置，分別貼在隔膜上。然后用卷繞的方式，包括正負極片分別包裹起來，實現(xiàn)兩組正負極片相間疊放。

· 制袋式疊片：（1）放置極片：設(shè)有若干層走帶隔離膜，除最上層外每層隔離膜上間隔設(shè)置極片，并使極片按正、負極從上到下周期排列；（2）疊帶：將上述放置好極片的隔離膜相互貼近、層疊，并使極片除極耳部分外處于隔離膜的包覆中；（3）制袋：將層疊后的隔離膜無極片空白區(qū)進行多層一體制袋，使隔離膜間的極片均處于隔離膜制成的袋子中；（4）出料。

· 熱復(fù)合疊片：將帶極耳的極片卷與隔膜料卷同時收放，經(jīng)過張力糾偏后，進行熱復(fù)合。在熱復(fù)合前，正負極片先裁切成單元，放置在上下雙層隔膜上。隨后經(jīng)烘箱，在設(shè)定好的溫度下烘烤。熱復(fù)合一體機的隔膜為涂膠隔膜，受熱有粘性。烘烤后的正負極片與隔膜熱復(fù)合，隨后經(jīng)輥壓，裁切成復(fù)合單元。然后有機械手將其轉(zhuǎn)移至疊片臺進行疊片。疊完后熱壓，再進行貼膠。

接下來從以下幾個方面分別對卷繞工藝和疊片工藝進行對比：

（1）電池內(nèi)阻：疊片式電芯具有較低內(nèi)阻，而卷繞式內(nèi)阻較高。因為卷繞式電芯通常是單一極耳，而疊片式電芯是多極耳式，使得其內(nèi)阻大大降低。內(nèi)阻不同造成電池產(chǎn)品在充放電循環(huán)中產(chǎn)熱量和電池容量衰減快慢不同，疊片式的電池容量衰減更慢。

（2）電池壽命：疊片式電池壽命較長而卷繞式較短。疊片式電池內(nèi)部的溫度分布較為均勻，而卷繞式電池由于極片與隔膜之間只有單方向的熱傳遞方式，導(dǎo)致其內(nèi)部高溫、外部低溫的現(xiàn)象嚴重。溫度分布不均勻?qū)е码姵卦诔浞烹娺^程中，高溫位置活物質(zhì)率先失活，不能進行脫嵌鋰離子的功能，進而縮短電池壽命。

（3）電芯內(nèi)部所受應(yīng)力：疊片式電芯極片隔膜之間受力面積一致，無明顯應(yīng)力集中點，電池在使用過程中不會出現(xiàn)某個部位急劇破壞。卷繞式電芯的邊緣處是應(yīng)力集中所在，極片彎折處更易出現(xiàn)微短路、電擊穿以及析鋰的現(xiàn)象。應(yīng)力集中點是電池失活的首要位置，這也導(dǎo)致卷繞式電池的循環(huán)壽命降低。

（4）電池倍率性能：疊片式工藝相當(dāng)于多極片并聯(lián)起來，更容易在短時間內(nèi)完成大電流放電，有利于電池的倍率性能。而卷繞式單一極耳導(dǎo)致倍率性能略差。

（5）電池能量密度：疊片式電池能量密度更高，因為其內(nèi)部空間利用較為充分。卷繞式電池由于極耳厚度、電芯兩邊為圓形、收尾的兩層隔膜要占據(jù)厚度等原因?qū)е聝?nèi)部空間沒有完全利用，體積比容量因此略低。尤其是應(yīng)用于體積較大的方形電池，卷繞法會在四個邊角形成弧度，在方殼內(nèi)產(chǎn)生空隙。而疊片法則可以充分利用空間，盡量填滿方殼。根據(jù)鉅大鋰電數(shù)據(jù)，疊片式電池能量密度相比卷繞式高5%左右。

（6）電池安全性：疊片式安全性更高而卷繞式更低。由于卷繞式結(jié)構(gòu)的特點，電芯兩側(cè)邊緣位置的電極存在較大的曲率，在充放電的過程中正極、負極產(chǎn)生的體積變化會導(dǎo)致電芯邊緣處應(yīng)力集中，進而導(dǎo)致電芯發(fā)生變形和扭曲，引起鋰離子電池性能下降，甚至產(chǎn)生安全問題。

（7）適用范圍：疊片電池適用范圍更寬，其電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)一致不易變形，因此不論是做成超薄電池還是超厚電池，疊片工藝都可以勝任。而卷繞電池適用范圍較窄，對于超薄電池，極耳厚度占據(jù)空間比例過大進而影響電池容量。對于超厚電池，不僅卷繞起來極片太長難以控制，且電池兩側(cè)空間無法得到充分利用，也會降低電池容量。

（8）電池設(shè)計形狀：疊片電池可以根據(jù)電池尺寸來設(shè)計每個極片尺寸，因此可以做成任意形狀。卷繞電池由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，若尺寸較厚則大倍率充放電或者循環(huán)多次后有變形可能。因此只能做成長方體或圓柱體電池。

（9）加工工藝：卷繞式工藝簡單易操作，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自動化，每個電芯只需要進行正負極各一次分切。而疊片工藝則非常繁瑣，需要將每個極片進行兩次分切，一個電芯則涉及到數(shù)十次分切，每次分切都存在極片的截面產(chǎn)生毛刺的風(fēng)險。因此對工藝控制和設(shè)備技術(shù)的要求更高。

（10）生產(chǎn)效率：卷繞工藝的生產(chǎn)效率更高，能夠帶來成本優(yōu)勢。相比之下，疊片工藝比卷繞電池生產(chǎn)效率低。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)疊片機行業(yè)效率普遍在單工位0.8-1.2秒/片，而只有效率提升到0.2秒/片左右時，疊片工藝才可能與卷繞工藝成本相當(dāng)。

軟包電池具備顯著性能優(yōu)勢。與硬殼電池（方形和圓柱）相比，軟包電池具有設(shè)計靈活、重量輕、內(nèi)阻小、不易爆炸、循環(huán)次數(shù)多、能量密度高等特點，能在現(xiàn)有技術(shù)水平提升動力電池的能量密度，在續(xù)航里程上進一步縮小同燃油車的差距。

注液工藝是指將調(diào)制好的電解液注入電芯。注液設(shè)備定制化程度較高，主要分為大轉(zhuǎn)盤、直線和小轉(zhuǎn)盤三種技術(shù)路線，其中前兩者是主流。小轉(zhuǎn)盤成本偏高因此市占率較低；大轉(zhuǎn)盤占地面積大，維護較麻煩，特別是分割器基本上2年就要維護一次。大轉(zhuǎn)盤和直線一旦設(shè)備故障就必須整線停機，所以市場開始出現(xiàn)小轉(zhuǎn)盤或大轉(zhuǎn)盤+直線的模式。

國產(chǎn)注液設(shè)備的性能與國際領(lǐng)先水平幾乎無差，在穩(wěn)定性方面略有短板。目前國內(nèi)注液設(shè)備領(lǐng)域主要公司有超業(yè)精密、精朗自動化、眾脈科技等。先導(dǎo)智能、贏合科技雖已具備整線供應(yīng)能力，但單賣注液設(shè)備情況較少。根據(jù)起點鋰電大數(shù)據(jù)的調(diào)研結(jié)果，若干設(shè)備廠商都表示拿過該兩家企業(yè)的注液機訂單，可見該兩家公司整線銷售中的注液機并不完全由自己生產(chǎn)。

封裝過程具體包括入殼、點焊、封口等。其中入殼是指主要是將經(jīng)過卷繞或疊片后的裸電芯裝入外殼之中；點焊是指將圓柱/方形電池的極耳與外殼相應(yīng)端口焊接到位，軟包電池則主要是將多層極片與極耳引腳焊接到位；封口是指通過滾槽、沖壓或焊接的方式實現(xiàn)密封操作。對應(yīng)設(shè)備主要包括入殼機、滾槽機、封口機、點焊機等。

后段工藝的內(nèi)容是電池組裝，主要工序包括化成分容、pack組裝等過程，對應(yīng)的主要設(shè)備包括化成柜、分容柜、激光點焊機等。后段工藝最核心，也是價值量占比最高的設(shè)備是化成柜/分容柜。

化成，是指激活電芯（使電池中活性物質(zhì)借第一次充電轉(zhuǎn)成正常電化學(xué)作用，并使電極主要是負極表面生成有效鈍化膜或SEI膜），使電芯具有存儲電的能力，類似于硬盤的格式化。

分容，即“分析容量”，又叫分容測試，是指將化成好的電芯按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行充放電，以測量電芯的電容量。分容需要對電芯進行一次完整的充電及放電，國外某些電池生產(chǎn)廠家使用單獨的充電機和放電機，但在國內(nèi)一般使用帶有充電和放電功能的充放電機來進行分容，所以充放電機有時也被叫做分容機，與化成機被叫做化成柜一樣，充放電機也被稱為分容柜。

來源于：2015年鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀及2016年趨勢預(yù)測（一）

鋰離子電池在未來5年內(nèi)市場總體規(guī)模是要飛速擴大的。如上圖所示。

鋰離子電池的主要應(yīng)用市場分為消費類電子產(chǎn)品、電動交通工具、工業(yè)&儲能這三大板塊，我們可以發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池的需求重心正處于由消費類電子產(chǎn)品的小電池市場向電動交通工具和工業(yè)&儲能的動力電池市場轉(zhuǎn)移的發(fā)展階段，大致的先后順序是：消費類電子產(chǎn)品市場→電動交通工具市場→工業(yè)&儲能市場。

在平板電腦、電動汽車(PHEV+EV)、與分布式風(fēng)光發(fā)電相配套的家庭儲能等新興市場，鋰離子電池有的是不二之選，有的是首選。在尚未興起的電網(wǎng)儲能等市場，目前已開展的相關(guān)示范運行項目中，鋰離子電池的用量顯著超過其他二次電池(如極具代表性的國家電網(wǎng)張北風(fēng)光儲輸示范項目等)。

鋰離子電池之所以能在市場上攻城掠地，主要得益于它快速下滑的價格。就性能而言，鋰離子電池明顯優(yōu)于鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等主要競爭對手。通過性能的優(yōu)勢，鋰離子電池逐漸擴大了市場規(guī)模，而需求的增長直接導(dǎo)致產(chǎn)能擴張、制造成本下降，這又反過來刺激市場需求進一步增長。鋰電池產(chǎn)業(yè)就這樣走上了一條良性循環(huán)的發(fā)展道路。

全球消費類電子產(chǎn)品市場對鋰離子電池的需求占比從2011年至2014年呈現(xiàn)出明顯的下滑勢頭——由2011年的80%以上快速降到2014年的55.7%，預(yù)計到2020年會持續(xù)降到30.5%。與此同時，后兩大市場的占比卻在快速上升，其中電動交通工具市場主要以電動汽車和電動自行車為代表，工業(yè)&儲能市場主要以移動通信基站電源市場為代表，下圖為2015年全球鋰電池產(chǎn)量和占比情況。

來源于 ：【數(shù)據(jù)】2015全球鋰離子電池產(chǎn)量達100.75Gwh

來源：潔凈廠房設(shè)計和施工

我國鋰電池供應(yīng)能力穩(wěn)步提升 產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸擴大

2021-01-19

　　鋰電池是一種可多次充放電、循環(huán)使用，并以鋰離子嵌入化合物為正、負極材料的新型電池，主要由正極材料、負極材料、電解液、電池隔膜以及集流體等五部分組成。鋰電池具有充電密度高、壽命長和單位成本高等特點，近年來，隨著3C產(chǎn)品對鋰電池的需求穩(wěn)定增加，以及新能源汽車的市場規(guī)模逐步擴大，我國鋰電池總出貨量逐年增加?！　∥覈囯姵刂饕煞譃閮δ苡娩囯姵亍⑾M用鋰電池以及動力鋰電池三大類，廣泛應(yīng)用在手機、電動汽車、電動工具、數(shù)碼相機等領(lǐng)域，2019年，我國鋰電池出貨量超過130Gwh，其中動力鋰電池出貨量占比接近54.0%，消費用鋰電池出貨占比達到43.2%。近兩年，隨著國家政策持續(xù)利好，電動汽車動力電池逐漸由鉛酸電池向鋰電池轉(zhuǎn)型，鋰電池是新能源領(lǐng)域的重要組成部分，隨著我國電動汽車規(guī)模逐漸擴大，未來我國電動汽車對鋰電池的需求將進一步增加?！　「鶕?jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2021-2025年中國鋰電池行業(yè)市場調(diào)查研究報告》顯示，全球范圍內(nèi)，鋰電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出中、日、韓三國鼎立的格局，全球鋰電池主要生產(chǎn)企業(yè)包括日本松下、寧德時代、比亞迪、LG化學(xué)、三星SDI、國軒高科等。2019年，我國鋰電池行業(yè)市場規(guī)模達到1760億元，產(chǎn)量接近160億只，隨著我國制造業(yè)快速發(fā)展，我國鋰電池供應(yīng)能力穩(wěn)步提升，鋰電池進口規(guī)模波動下降，出口規(guī)模逐漸增長，我國鋰電池主要出口地區(qū)包括中國香港、美國、韓國、德國以及越南等地區(qū)?！　∥覈囯姵禺a(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，市場競爭較為激烈，隨著市場消費升級，市場對鋰電池的安全性能、續(xù)航性能以及體積等要求愈來越高，為提高競爭力，我國鋰電池生產(chǎn)商不斷改進生產(chǎn)工藝，提高鋰電池產(chǎn)品性能，在此背景下，我國鋰電池行業(yè)將逐漸向高安全性、高能量密度、輕量化以及節(jié)能化等方向發(fā)展。隨著我國鋰電池供應(yīng)能力提升，鋰電池價格逐漸下降，未來我國鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步延伸。　　新思界行業(yè)分析人士表示，近年來，在國家利好政策和龐大市場需求的促進下，我國鋰電池市場發(fā)展較為迅速，鋰電池出貨量逐年增加。隨著我國制造業(yè)快速發(fā)展，鋰電池供應(yīng)能力穩(wěn)定提升，同時我國鋰電池企業(yè)在國際市場競爭中的優(yōu)勢越發(fā)明顯。隨著汽車電動化趨勢的來臨，以及國家政策持續(xù)利好，電動汽車鋰電池將成為未來我國鋰電池市場增長的重要驅(qū)動力。

我還是很看好鋰電池的，隨新能源汽車補貼退坡，磷酸鐵鋰以其安全性及低成本有望重新成為市場首選正極材料，市場占比有望逐步提升，主要供應(yīng)商德方納米、湖南裕能、貝特瑞等擴產(chǎn)計劃穩(wěn)步推進。