受益于新能源汽車滲透率提升以及電池制造技術(shù)進(jìn)步，我們預(yù)計(jì)鋰電設(shè)備需求景氣將在較長周期內(nèi)維持高位，本篇報(bào)告我們將重點(diǎn)討論鋰電設(shè)備可能超預(yù)期的因素，包括新能源車滲透率超預(yù)期提升、鈉離子儲能電池需求增長、設(shè)備智能化需求提升等。

摘要

超預(yù)期因素之一：新能源汽車滲透率超預(yù)期提升。此前中汽協(xié)預(yù)測2021年我國新能源汽車銷量約220萬輛，同比增長64.6％；從近期行業(yè)出貨數(shù)據(jù)來看，我們預(yù)計(jì)2021年銷售量可能達(dá)到250~300萬輛，滲透率達(dá)到12％左右，同比提升約6ppt，有望帶動動力鋰電池出貨量超預(yù)期。中金汽車組預(yù)期，2025年我國新能源汽車滲透率將有望達(dá)到25％，年銷售量突破700萬臺。我們按照2025年全球新能源汽車不同的滲透率和單車帶電量計(jì)算，預(yù)計(jì)2021~2025年全球動力鋰電池設(shè)備需求將實(shí)現(xiàn)25.8％~35.5％的復(fù)合增長。

超預(yù)期因素之二：鈉離子電池可能派生新的需求？2020年7月28日，寧德時(shí)代發(fā)布鈉離子電池，電芯單體能量密度高達(dá)160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)到80％以上，目前處于全球最高水平，解決了以往鈉離子電池的能量密度短板，使用場景擴(kuò)展至新能源車領(lǐng)域，不再局限于儲能領(lǐng)域。鈉離子電池的生產(chǎn)工藝與鋰電池類似，但該技術(shù)的推廣可能帶來新的設(shè)備需求。

超預(yù)期因素之三：新技術(shù)新工藝的變化帶來新的設(shè)備需求。新的電池材料和生產(chǎn)工藝可能帶來新的設(shè)備需求，例如正負(fù)極材料變化帶動前道工序變革；電芯成型工藝?yán)�如卷繞、疊片工藝改進(jìn)，切疊一體化/切卷一體化技術(shù)，帶動中道設(shè)備更迭；而CTP（Cell To Pack）將簡化模組、PACK組裝工藝，帶來新的自動化組裝方案。

超預(yù)期因素之四：智能化需求日益增長。隨著電池生產(chǎn)效率要求日益提升，涂布寬幅、卷繞速度、充放電效率等指標(biāo)都在明顯進(jìn)步；此外，生產(chǎn)過程當(dāng)中機(jī)器視覺應(yīng)用比例增加，數(shù)字化率提升，特別是海外電池工廠對于智能化水平要求更高，都將進(jìn)一步拉動電池設(shè)備行業(yè)需求增長。

風(fēng)險(xiǎn)

下游需求不及預(yù)期。

正文

新能源車滲透率：超預(yù)期提升

未來五年全球鋰電設(shè)備需求超過5,000億元

鋰電設(shè)備市場規(guī)模較大，寡頭競爭。據(jù)我們測算，鋰電設(shè)備2021-2025年全球市場規(guī)模超5,000億元，市場規(guī)模較大，而優(yōu)質(zhì)設(shè)備產(chǎn)能稀缺，當(dāng)前主要鋰電設(shè)備廠商均面臨嚴(yán)峻的產(chǎn)能瓶頸。

新能源汽車滲透率仍在低位，中長期增長確定。全球電動車行業(yè)滲透率仍在低位，長期成長空間仍然廣闊。根據(jù)Markline統(tǒng)計(jì)，2020年全球汽車電動化率僅為4.27％。中汽協(xié)預(yù)測2021年我國新能源汽車銷量約為220萬輛，同比增長64.6％。根據(jù)中金汽車組的預(yù)計(jì)，到2025年全球新能源乘用車滲透率將會達(dá)到21.28％，2030年全球新能源乘用車滲透率為39.76％；2025年中國新能源汽車滲透率將有望達(dá)25％，年銷售量突破700萬臺。2020-2025年，電動車行業(yè)年化增速將超過40％，成為未來幾年高速成長的黃金賽道。

單車帶電量提升，動力電池需求未來五年復(fù)合增長率有望超過50％。動力電池方面，隨著單車帶電量的提高，動力電池需求將會持續(xù)高于新能源汽車需求增長。我們預(yù)計(jì)2025年動力電池裝機(jī)容量將超過1,430GWh，年復(fù)合增速達(dá)50％以上；其中中國市場將達(dá)到428GWh，海外市場合計(jì)1,052GWh，海外需求占比達(dá)到七成，2021~2025年海外市場動力鋰電池裝機(jī)復(fù)合增長率64％，中國國內(nèi)動力鋰電池裝機(jī)復(fù)合增長率38％。這將會帶動鋰電池設(shè)備新增需求的持續(xù)高增長，并且我們預(yù)計(jì)雙位數(shù)增長將持續(xù)到至少2025年。

敏感性分析：不同新能源汽車滲透率和單車帶電量下鋰電設(shè)備需求測算

根據(jù)我們此前預(yù)測，在2025年新能源汽車滲透率20.6％及單車帶電量69Kwh的情況下，2025年鋰電設(shè)備市場規(guī)模為1431億元，對應(yīng)2020年至2025年CAGR為30.9％。由于新能源汽車行業(yè)或?qū)⒊�預(yù)期發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步，我們對2025年鋰電設(shè)備需求量進(jìn)行敏感性分析。據(jù)我們測算，在新能源汽車滲透率為18.6％及單車帶電量65Kwh的情況下，鋰電設(shè)備需求為927億元，對應(yīng)5年CAGR為20.0％；新能源汽車滲透率為22.6％及單車帶電量73Kwh的情況下，鋰電設(shè)備需求為1,973億元，對應(yīng)5年CAGR將達(dá)到39.6％。

根據(jù)上述分析，2021~2025年全球新能源汽車動力鋰電池設(shè)備年復(fù)合需求增長率將有望達(dá)到25.8％~35.5％，更高置信區(qū)間在20.0％~39.6％。

圖表：敏感性分析：2025年鋰電設(shè)備需求量

資料來源：萬得資訊，公司公告，中金公司研究部

圖表：敏感性分析：2020年-2025年鋰電設(shè)備需求量年復(fù)合增速

資料來源：萬得資訊，公司公告，中金公司研究部

鈉離子電池或?qū)⒊�預(yù)期發(fā)展

鈉離子電池存在超預(yù)期可能

鈉離子電池（Sodium-ion battery），是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。

圖表：鈉離子電池工作原理

資料來源：Advanced Energy Materials，中金公司研究部

鈉離子電池應(yīng)用領(lǐng)域多為儲能。鈉電池沒有過放電性質(zhì)，允許放電至0伏，且成本較低，在寒冷條件下仍能正常運(yùn)行，又由于其能量密度較鋰電池更低，相同帶電量的情況下鈉電池較鋰電池更重，不易攜帶，但是儲能電池的理想材料，可在全球全氣候條件下使用。

？安全性：鈉離子電池有更高的安全性。電池的過充電與過放電都會對鋰電池正負(fù)極造成不可逆的損傷。鈉離子沒有過放電性質(zhì)，可以將鈉離子的電池放電到零伏而不受損傷。并且，鈉電池還通過了過充、針刺、擠壓等安全測試。

成本：鈉電池和鋰電池的原材料分別為鈉元素和鋰元素。鈉元素產(chǎn)地遍布世界，且鈉元素產(chǎn)量較高；鋰元素產(chǎn)量較少，原料大多集中于美洲，有一定的運(yùn)輸成本。此外，鈉離子電池正負(fù)極均為鋁箔，成本低于鋰電池負(fù)極的銅箔。因此，我們預(yù)計(jì)鈉電池成本將比鋰電池少30％到40％。

能量密度：鈉電池的能量密度較低。鋰電池主要由三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池構(gòu)成。以國產(chǎn)特斯拉為例，Model 3的磷酸鐵鋰電池能量密度為125Wh/kg，三元鋰145Wh/kg。據(jù)《Na-lon Batteries—Approaching oldand New Challenges》總結(jié)：18650型的鈉離子電池能量密度約為90Wh/kg；而根據(jù)寧德時(shí)代所發(fā)布的鈉離子電池，其能量密度可以達(dá)到160Wh/kg。

極限工況：在寒冷條件下，鈉電池放電性好。溫度較低時(shí)，鋰離子電池放電特性變差；鈉離子電池在低至-30℃、高至80℃的環(huán)境中，放電特性良好。

充電時(shí)間：鈉離子充電時(shí)間較鋰電池較短。

2021-2025年儲能電池年復(fù)合增長率將達(dá)52.5％，鈉離子電池可能帶來更大增量。根據(jù)起點(diǎn)研究院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年全球鋰電池出貨量為260GWh，同比+33.6％；其中，儲能電池出貨量為10GWh。起點(diǎn)研究院預(yù)計(jì)，2025年儲能鋰電池出貨量將達(dá)到168GWh，年復(fù)合增長率將達(dá)到54.5％。而我們預(yù)計(jì)，鈉離子電池的推廣可能帶來儲能電池的超預(yù)期放量。

寧德時(shí)代將鈉離子電池推向動力時(shí)代

2020年7月28日，寧德時(shí)代發(fā)布鈉離子電池，使動力鈉電池成為可能。寧德時(shí)代電芯單體能量密度高達(dá)160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)到80％以上，目前處于全球最高水平，解決了以往鈉離子電池的能量密度短板，使用場景擴(kuò)展至新能源車領(lǐng)域，不再局限于儲能領(lǐng)域。

鈉離子電池在架構(gòu)、封裝工藝上與鋰電池高度相似，鋰電設(shè)備企業(yè)可在少量資本投入的情況下進(jìn)行鈉離子電池生產(chǎn)。所以，即使鈉電池在未來替代部分鋰電池，鋰電設(shè)備企業(yè)的下游需求仍將維持高位，加之儲能電池的高速增長，鋰電設(shè)備或?qū)⒊�預(yù)期增長。

技術(shù)進(jìn)步：新工藝帶來新的設(shè)備要求

電池制作工藝流程分為前道、中道和后道。前道為極片制作，流程包括正極/負(fù)極勻漿、涂布、輥壓、分切。前道技術(shù)核心為材料化學(xué)，生產(chǎn)流程中所使用的設(shè)備包括攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分切機(jī)。中道為電芯裝配，流程包括制片、模切、卷繞/疊片。中道技術(shù)核心為自動化，生產(chǎn)流程中所使用的設(shè)備包括模切機(jī)、卷繞機(jī)/疊片機(jī)。后道為電池組裝，流程為封裝、注液、化成、分容等環(huán)節(jié)。后道技術(shù)核心為電化學(xué)，生產(chǎn)流程中所使用的設(shè)備包括注液機(jī)、封焊機(jī)、化成測試設(shè)備等。

圖表：鋰電池生產(chǎn)工藝流程設(shè)備

資料來源：萬得資訊，公司公告，中金公司研究部

正負(fù)極材料變化帶動前道工序變革

三元電池相對于磷酸鐵鋰電池對前段設(shè)備的性能，例如真空、除濕的要求更高。三元聚合物鋰電池的正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰，主要來自于Ni2+/Ni4+氧化還原。對于鎳基材料，顆粒表面會發(fā)生自發(fā)反應(yīng)，Ni3+轉(zhuǎn)變?yōu)镹i2+會釋放O2-，當(dāng)鎳含量高的材料暴露在空氣中時(shí)，更容易吸收空氣中的二氧化碳和水，該過程會在顆粒表面形成Li2CO3和LiOH層。為使材料容量提高，Ni含量提升，從而PH值也越高，而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li，并且不具備電化學(xué)活性，因此會造成容量衰減。且顆粒表面致密的Li2CO3層阻礙Li的擴(kuò)散，影響電池性能。為滿足真空、除濕等要求，新的設(shè)備需求增加，從而帶動整體鋰電設(shè)備市場空間的擴(kuò)張。

三元材料將影響正極漿料制備。在高鎳正極漿料制備過程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的堿性基團(tuán)會攻擊相鄰的C-F、C-H鍵，使PVDF發(fā)生雙分子消去反應(yīng)，在分子鏈上形成一部分的碳碳雙鍵。當(dāng)PVDF內(nèi)雙鍵増加時(shí)，其粘結(jié)力也將増加，從而導(dǎo)致漿料粘度増加，甚至形成凝膠狀態(tài)，影響涂布過程進(jìn)行；另一方面，極片脆性也將增加，在輥壓、分切等工藝流程中，易造成極片斷裂。

三元材料使涂布面臨更大的挑戰(zhàn)。涂布生產(chǎn)的效率瓶頸本就在于烘干干燥，而三元電池對涂布過程中水分控制的要求更高。且如果水分與材料已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng)，常規(guī)的干燥過程無法去除水分的影響。所以，為保證涂布過程濕度要求，材料的切換對風(fēng)場、溫度場和布局形式由更高的要求。

電池封裝帶動中道工序變革

鋰電池封裝類型分為方形、圓柱、軟包三類。方形電池主要采用卷繞工藝，抗沖擊力強(qiáng)、電池循環(huán)壽命長、容量大，外殼通常采用方形鋼殼或鋁殼；圓柱電池主要采用疊片工藝，一致性好、工藝成熟，外殼采用鋼殼或鋁殼；軟包電池主要采用疊片工藝，能量密度高、安全性與散熱性好、設(shè)計(jì)較為靈活，外包裝多采用鋁塑膜。其中，軟包電池多用于消費(fèi)鋰電領(lǐng)域。

圖表：不同類型鋰電池包裝差異對比

資料來源：汽車之家，中金公司研究部

方形電池主導(dǎo)市場。2020年方形電池市占率為80.8％，圓柱電池為9.7％，軟包電池為9.5％。我們預(yù)計(jì)未來方形電池占比略有下降，而圓柱電池和軟包電池占比逐步上升，平分方形電池外的剩余市場。

圖表：2017年-2025年中國動力電池市場電池封裝方式滲透率

資料來源：GGII，中金公司研究部

電芯封裝方式滲透率變化將影響中道工序，疊片需求上升。卷繞工藝多用于方形電池和圓柱電池，而疊片工藝用于軟包電池。隨著未來軟包電池在中國動力電池市場的滲透率上升，疊片設(shè)備的市場需求將有所上升。并且，方形疊片工藝正在進(jìn)入市場。疊片對于電芯尺寸和性能有明顯優(yōu)勢。一方面，疊片工藝可以使動力電池規(guī)則排布、有效利用空間；另一方面，根據(jù)我們調(diào)研信息，相同條件下，疊片工藝可以使電池能量密度提高5％，循環(huán)壽命提高10％，成本降低5％。此前方形疊片技術(shù)受制于生產(chǎn)效率、技術(shù)及投資門檻較高，未大規(guī)模應(yīng)用于方形電池。但隨著LG化學(xué)、三星SDI等國際電池頭部企業(yè)開始布局疊片技術(shù)，疊片技術(shù)未來將應(yīng)用于方形電池，從而帶動疊片設(shè)備需求進(jìn)一步上升。

新組裝工藝帶動后道工序變革

CTP或?qū)⒏淖兒蟮拦ば�，但仍需自動化鋰電設(shè)備。CTP是指Cell To Pack，通過簡化模組結(jié)構(gòu)，使得電池包體積利用率提升15％-20％，零部件數(shù)量減少40％，生產(chǎn)效率提升50％。雖然制造過程由電芯-模組-PACK簡化為電芯-PACK，但制作工藝仍需要采用機(jī)器人、機(jī)械手、輸送線等多種自動化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)單塊電池到電池包的堆疊、焊裝、測試，形成最終的電池包。以比亞迪刀片電池為例，雖然取消模組，但仍需要自動將組盤后電池通過滾筒線、提升機(jī)或堆垛機(jī)送入不同庫位或設(shè)備，自動完成化成、充放電、分容、自放電等后端的工藝操作。所以，CTP技術(shù)可能使后道各工序的價(jià)值量發(fā)生改變，但對自動化鋰電設(shè)備需求仍將維持高位。

圖表：CTP方案圖

資料來源：太平洋汽車網(wǎng)，中金公司研究部

PACK自動化率提升，后道工序設(shè)備升級。根據(jù)我們調(diào)研信息，行業(yè)PACK自動化率為5％-20％，自動化率較低。由于下游鋰電需求劇增、勞動力供給不足、手動生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性下降、自動化經(jīng)濟(jì)型提升，PACK線自動化需求顯著增長；往前看，PACK線將迎來新一輪的迭代需求，鋰電設(shè)備企業(yè)需加大鋰電設(shè)備投資。根據(jù)我們調(diào)研信息，目前行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)自動化率可達(dá)80~90％。

設(shè)備升級：效率和智能化要求提升

設(shè)備效率提升和工藝改進(jìn)帶動更新替代

涂布速度提升，寬幅拓展。隨著下游鋰電需求量大幅提升，在保證涂布技術(shù)、張力技術(shù)、糾偏技術(shù)和干燥技術(shù)的前提下，對涂布效率的要求提升。提高涂布效率的主要手段包括提升涂布機(jī)運(yùn)行速度和涂布寬度，根據(jù)我們調(diào)研信息，領(lǐng)先企業(yè)的涂布速度可達(dá)到120米/分鐘，涂布寬幅最大為1600毫米。

卷繞機(jī)速率顯著提升。動力電池大規(guī)模生產(chǎn)需求對卷繞機(jī)生產(chǎn)效率的提升提出高要求，PPM提升的直接影響因素是卷繞速度的提升和輔助時(shí)間的縮短，其中輔助時(shí)間的縮短可通過輔助動作時(shí)間并聯(lián)完成，例如卷繞、卷芯下料和貼膠三個(gè)動作同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)我們調(diào)研信息，目前國內(nèi)領(lǐng)先鋰電卷繞設(shè)備企業(yè)卷繞速度可達(dá)500毫米/秒。

疊片設(shè)備順應(yīng)降本增效、高能量密度、高安全性趨勢。疊片機(jī)主要分為Z字型疊片機(jī)、切疊一體機(jī)、熱復(fù)合一體機(jī)、卷疊一體機(jī)，其中Z字型疊片機(jī)和切疊一體機(jī)均采用Z字型疊片工藝。目前疊片設(shè)備集中度低，未來主流疊片設(shè)備將是性價(jià)比高、高能量密度、高安全性設(shè)備。隨著不斷驗(yàn)證，疊片機(jī)將更新迭代，產(chǎn)生新的設(shè)備需求。

圖表：疊片機(jī)主要有4種類型

資料來源：GGII，中金公司研究部

圖表：熱復(fù)合高速疊片機(jī)

資料來源：吉陽智能官網(wǎng)，中金公司研究部

圖表：Z字型疊片和卷繞式疊片工序

資料來源：先導(dǎo)智能官網(wǎng)，中金公司研究部

智能化水平提升刺激設(shè)備需求

機(jī)器視覺應(yīng)用比例增加，智能化水平提升。機(jī)器視覺在鋰電生產(chǎn)流程應(yīng)用滲透率上升。機(jī)器視覺通過瑕疵提取法、分類算法、焊點(diǎn)測算法等實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化檢測。例如模切工藝中，上下兩個(gè)相機(jī)以120-260片/分鐘的速度，對極片的兩面分別進(jìn)行掃描拍照，并將結(jié)果反饋給打料機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而滿足極片各類瑕疵、長寬等檢測需求。使電池良率提升的同時(shí)，能夠相應(yīng)降低檢測時(shí)使用的人力成本。機(jī)器視覺的應(yīng)用使單機(jī)設(shè)備價(jià)值量提升，帶動設(shè)備需求增加。

海外動力鋰電池裝機(jī)量高雙位數(shù)增長，高端自動化裝備需求大。根據(jù)我們測算，2021-2025年海外市場動力鋰電池裝機(jī)復(fù)合增長率為64％，中國國內(nèi)動力鋰電池裝機(jī)復(fù)合增長率為38％。由于海外裝機(jī)需求量大、人工成本高、安全性要求高，對自動化需求高于國內(nèi)，單GW投資更高，我們預(yù)計(jì)從而有望進(jìn)一步刺激鋰電設(shè)備需求增長。

投資建議：優(yōu)選核心龍頭，關(guān)注細(xì)分賽道

綜合前文關(guān)于行業(yè)市場空間及競爭格局的分析，我們建議投資者重點(diǎn)關(guān)注以下三個(gè)方向：

1） 對于電池電芯良率影響關(guān)鍵的中后道制程設(shè)備廠商；

2） 關(guān)注目前自動化率仍低，當(dāng)前需求增長加速的模派段自動化設(shè)備廠商；

3） 關(guān)注與電池裝機(jī)量同步增長的結(jié)構(gòu)件廠商等。