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鋰電設備制造業的現狀與未來

發布時間:2023/03/06 瀏覽次數:3012

隨著新能源汽車、儲能、消費電子等行業的不斷發展,尤其是動力鋰電池需求的持續爆發,不斷推動著鋰電池行業蓬勃發展的勢頭。鋰電池行業快速發展,自然也會帶動與其相關行業的需求增加,比如與鋰電池行業強相關的鋰電池裝備制造業。今天我們就聊一聊鋰電設備制造業的現狀與未來。

一、鋰電池制造環節所需的裝備

鋰電池設備泛指在鋰離子電池生產過程中使用的各種制造設備,鋰電設備對鋰電池性能和成本起著決定性作用。鋰電池生產工藝較長,生產過程有20多道工序,相應要20多種設備來完成各道工序的制造,整個工藝環節所需設備龐雜,專用性也很強。

鋰離子電池的制造可統一分為極片制作、電芯組裝、電芯激活檢測和電池封裝四個工序段。極片制作工藝包括攪拌、涂布、輥壓、分切、制片等工序,是鋰離子電池制造的基礎,對極片制造設備的性能、精度、穩定性、自動化水平和生產效能等有著很高的要求;

電芯組裝工藝重要包括卷繞或疊片、電芯預封裝、注電解液等工序,對精度、效率、一致性要求很高;電芯激活檢測工藝主要包括電芯化成、分容檢測等;

電池封裝工藝包括對構成電池組的單體電池進行測試、分類、串并聯組合,以及對組裝后的電池組性能、可靠性測試。

隨著鋰離子電池應用得越來越廣泛,為滿足人們的使用要求,鋰電池公司不斷擴大生產規模的同時,鋰電設備公司也不斷地創新技術、擴大產量。

二、全球各制造環節裝備發展現狀

與鋰電池競爭格局相似,全球鋰電設備廠商主要為日韓企業與中國企業。

(一)日韓鋰電裝備行業領先地位不在,但仍具備相當實力

日韓鋰電設備企業大多屬于“小而精”類型。如今雖然日韓鋰電裝備行業已經失去領先地位,但其實力仍然相當可觀。日韓鋰電前端設備主要生產廠商有韓國PNT、韓國CIS、日本淺田、日本平野等。中端環節的卷繞機主要生產廠商有日本CKD、韓國高麗機電(KOEM)、日本皆藤等。韓國PNESolution主要為后道鋰電池化成分容設備生產廠商。

1、韓國PNT

PNT是韓國最負盛名的生產涂布機、輥壓機、分條機、卷繞機的公司,重要客戶包括三星SDI、LG化學、LGE、SKInnovation、以及CheilInd等知名公司。韓國PNT公司成立于2003年,是韓國最負盛名的生產涂布機、輥壓機、分條機、卷繞機的公司。

2、韓國CIS

CIS成立于2002年的韓國公司。其主營業務為生產、銷售鋰離子電池制造設備、燃料動力鋰電池制造設備、太陽能電池制造設備以及顯示器制造設備。CIS公司是鋰電設備的集大成者,生產從極片制作、電池單元(電芯)制作和電池組裝各個工段所要的各種設備,并且在技術上具備一定的優勢。2015年六月,浩能科技與CIS合資創辦了智慧易德,并將其打造成浩能科技和CIS進行技術和市場合作的中間業務平臺。

3、韓國高麗機電(KOEM)

韓國高麗機電(KOEM)成立于1987年,主要從事電容、鋰電池等卷繞機研發與制造,主要產品有鋰離子電池卷繞機、薄膜電容器卷繞機、電解電容器卷繞機、鋰一次電池卷繞機、鋰一次電池裝配機等。

4、日本平野

日本平野創立于1935年,從事制造和銷售涂布相關設備和化學相關設備。產品包括光學功能膜涂布生產線、柔性線路板涂布生產線、電池極片涂布設備、無紡布制造設備等,是我國鋰離子電池進口涂布設備的重要供應商之一。受益國內鋰電行業發展,公司在手訂單充裕。

5、日本CKD

日本CKD公司成立于1943年,主要生產的產品有自動化機械、氣動控制系統、流體控制系統以及省力系統。經過多年的積累,日本CKD公司分別在歐洲、北美、中南美、亞洲設立了服務網點。此外,除了在日本本土,CKD還分別在中國、泰國、韓國、馬來西亞以及印度設立工廠。

6、日本淺田

日本淺田鐵工株式會社創立于1905年,長期從事攪拌、分散、粉碎機械的研發生產,其中公司的攪拌設備包括剪式攪拌器和攪拌揉捏機,是生產鋰電制造前端攪拌設備的老牌公司。經過長期積累,日本前田在攪拌設備行業具有一定競爭力,成為國內主要鋰電設備進口商之一。

(二)國產鋰電設備技術與規模全面反超

國內鋰電企業大多成立或發展于2010年前后,隨著近幾年國內鋰電池廠商的擴產而快速發展,已經實現從技術和規模上對日韓的全面反超。

1、先導智能

先導智能于1999年創立,2015年在創業版上市,業務涵蓋鋰電池智能裝備、光伏智能裝備、3C智能裝備、智能物流、汽車產線、氫能智能裝備、激光精密加工、機器視覺等八大領域。

先導建設有92萬平方米的研發和生產制造基地,員工規模達19000余人,其中研發人員超過5500人。多年來,公司研發投入占營收比

始終保持在10%以上,累計獲得授權專利近2000項,在新能源裝備市場,始終保持市占率第一。

2021年,先導智能營收突破100億,訂單突破200億,市值最高1300億,在全球設立11家分子公司,擁有50多個服務網點,雇員遍在

16個國家和地區,產品遠銷美國、德國、法國、日本、韓國、瑞典等20多個國家和地區。

2、博眾精工

博眾精工成立于2001年,2021年在科創板上市。此前多年的業務發展主要圍繞以全球消費電子巨頭產業鏈為主的自動化和數字化裝備領域,經過長期持續耕耘,在工業自動化和數字化底層技術方面已形成了較強技術優勢,公司也在過去數年里致力于積極將技術研發優勢應用于更多領域。

近年來,新能源汽車行業迎來了飛速發展,鋰電設備需求快速釋放。博眾精工利用多年在自動化和數字化設備領域的豐富經驗,在2017年進入鋰電設備行業,成為國內較早進入鋰電設備行業的企業之一。目前具備了豐富的攪拌制漿設備、涂布機、輥壓機、分條機、模切機、疊片機、裝配線、化成分容設備、模組pack線等全產線設備設計、制造、售后服務能力。

其中,熱復合疊片一體機,其工作效率可以達到1/8秒每片,處于行業領先地位,且具備了批量交付的能力;

注液機也實現了批量交付能力,與蜂巢能源、寧德時代等有深度合作,獲得了數億訂單;

鋰電產線整包方面也有建樹,國內的巨源鋰電,國外土耳其的JSNE、Kontrolmatik等企業有著深度的合作;

博眾精工充換電站業務也是其鋰電業務的重要支柱,乘用和商用充換電站,已經累計交付600臺左右。

此外,博眾精工還通過并購上海宇澤,正式進入鋰電行業原材料設備商行業,主打產品是復合集流體M A真空鍍膜機。

3、贏合科技

贏合科技創建于2006年,總部位于深圳,2015年在深交所創業板上市,致力于新能源智能裝備的研發、生產和銷售。目前,贏合科技已發展為行業龍頭企業之一,是目前全球少數能夠提供動力電池智能化數字工廠解決方案的企業之一。

贏合科技旗下擁有多家全資及控股子公司,同時有位于廣東惠州(2個)、廣東東莞(2個)、江西宜春經濟(1個)的五大生產基地,年產值可達130億。具備強大的技術能力、制造能力和服務能力,產品覆蓋動力電池生產的整個工序段,同時為客戶配套新工藝開發個性化定制產品。2015年,率先在業界提出“動力電池整線解決方案”并交付40余條整線。

2019年11月,贏合科技喜獲上海電氣戰略入股,強強聯合共筑發展新格局。同年12月,與德國Manz簽訂戰略合作協議,合力開拓全球新能源市場。面向未來,贏合科技將順應中國制造業升級轉型大潮,打造新能源領域國家級制造業創新中心,幫助客戶實現智能制造、建設智慧工廠,為推進中國制造2025做出卓越貢獻!

4、聯贏激光

聯贏激光成立于2005年,是全國領先的激光焊接設備與智能制造解決方案供應商,專業從事精密激光焊接機及激光焊接成套設備的研發、生產、銷售為一體的科創板上市企業。聯贏激光主營激光器、激光焊接頭、激光焊接機、機器人焊接工作站、激光焊接自動化成套設備及各種非標自動化解決方案。

產品廣泛應用于動力電池、汽車制造、消費電子、五金家電、光通訊、醫療器械、塑料焊及錫焊等領域。目前,累計交付600多套非標定制自動化激光焊接系統,滿足1300多種產品的焊接要求,是國內最大的專注于研發新能源行業激光焊接的企業。合作客戶包括寧德時代、國軒高科、比亞迪、格力智能、富士康、泰科電子、長盈精密、億緯鋰能、松下、三星、中航動力等行業知名企業。

5、杭可科技

杭可科技位于杭州市,始創于1984年,于2019年成功在科創板上市。三十多年的專業、專注和持續創新,杭可科技已構筑了面向全球的經營和服務網絡,為客戶提供鋰電后處理系統整體解決方案。
其合作客戶包含了三星SDI、LG化學、SKI、索尼(現為村田)、松下、豐田、京瓷、TDK、CATL、比亞迪、ATL、億緯鋰能、中航鋰電、國軒高科、孚能、冠宇、捷威、微宏動力、力神、萬向A123、比克、欣旺達等企業。
未來,杭可科技目標是打造鋰電智能設備產業第一品牌,成為“全球一流的鋰電智慧工廠整體解決方案提供商”。

6、大族激光

大族激光1996年創立于中國深圳,是全球領先的工業激光加工及自動化整體解決方案服務商,2004年在深圳證券交易所上市。

大族激光于2021年4月正式成立新能源事業群,通過整合人才、技術和市場資源,發揮更大效能,協同發展,精益求精,努力把產品做精、做優。產品涵蓋:勻漿、攪拌、涂布、輥壓、模切、分切、卷繞/疊片、電芯組裝、烘烤、注液、化成分容、包藍膜、模組組裝和PACK組裝等系列新能源裝備,并配備大族自主研發的先進MES生產管理系統,提高電池制造的前、中、后段設備的數字化、信息化、網絡化串聯程度。
產品應用范圍包括:新能源動力電池制造產業、儲能及太陽能光伏產業、3C數碼電池產業等。

7、利元亨

利元亨成立于2014年,2021年在上海證券交易所科創板掛牌上市,是全球第一梯隊的鋰電裝備頭部企業,數智化工廠領域的先進企業之一,主要從事智能裝備的研發、生產及銷售,為新能源(鋰電、光伏、氫能)行業的頭部企業提供數智整廠解決方案!

利元亨已實現工藝智能裝備、自動化產線、智能倉儲物流、信息化產品到數字化工廠的全鏈條覆蓋,主要客戶有ATL、CATL、BYD、國軒高科、欣旺達、蜂巢能源、微宏、遠景、大眾,三星等世界500強及各領域頭部企業。利元亨研發制造的智能化裝備分別通過CE、NRTL等各種歐美國家標準的認證。截止2022年12月30日,國內外知識產權布局超3001項,并參與了十余項國家標準、行業標準和團依標準的建立。

終上所述,中國鋰電設備企業不論是在設備技術方面,還是在企業規模、服務能力等方面已經全面超過日韓企業。國產鋰電設備不僅在國內新建的鋰電池工廠已經占據了優勢地位,例如全球第一的動力鋰電池企業寧德時代,其新產線國產生產設備的比例達到了86%以上。而且國產鋰電設備還開始反攻,打入了日韓鋰電池生產廠家的生產線,松下、三星、索尼的電池產線中,中國的生產設備的比例也越來越高。

三、中國鋰電設備企業全球競爭優勢明顯

日本鋰電設備公司多成立于上世紀40~60年代,隨著上世紀80-90年代日本鋰電池行業興起而成長;韓國鋰電設備企業大多成立于2003年前后,隨著LG化學、三星SDI等韓國企業在2000年前后研制出鋰電池而成長,由于這兩個國家鋰電設備企業成立時間長,有足夠的發展時間,目前在技術層面仍然處于領先地位。但是,目前日韓鋰電設備廠商普遍產品種類單一、員工數量較少,產能擴張速度較慢,競爭優勢逐漸喪失。

反觀中國鋰電設備企業,競爭優勢已經十分明朗。這得益于中國鋰電池企業已經占據全球鋰電池行業的主導地位,中國連續5年成為最大鋰電池消費市場。隨著新能源汽車滲透率持續攀升,頭部電池企業擴產加速,疊加儲能領域高速發展,支撐鋰電設備需求持續增長。數據顯示,2021年中國鋰電設備市場規模為588億元,2017年至2021年市場規模年均復合增長率為27.4%,預計2023年中國鋰電設備市場規模將達1077億元。市場規模的不斷擴大,持續刺激著鋰電設備企業的研發投入和規模擴張欲望。

目前,鋰電設備整體國產化率達90%以上,其中前段設備相較中后段設備略低,前段設備中的核心設備涂布機部分高端機型仍需依賴進口,中后段工藝相對簡單,因此基本完成進口替代,競爭力大幅提高,特別是在整線總包方面競爭優勢明顯。

主要原因在于以往鋰電池產能還沒有徹底爆發,鋰電池企業對設備的把握度和掌控度要求很強,基本會選擇分段購買設備,整線需求不強,日韓企業專注于某一部分領域,技術成熟優勢明顯。

但2020年以來,由于鋰電池需求爆發,鋰電池企業產能嚴重不足,行業擴產訴求增強,吸引了許多沒有技術積累的新玩家進入鋰電池行業。這些入場企業對設備的訴求是,產線快速到位投產,因此整線總包的形式會成為他們的選擇。整線總包方面,中國鋰電設備企業得益于設備技術完成度高、交付時間短、成本低以及人才優勢等,相較于小而精且人才成本居高不下的日韓企業來說,具有相當大的競爭優勢。

四、鋰電設備未來發展趨勢

(一)鋰電設備標準化

過去定制化程度較高的設備只能小批量生產和供貨,無法形成規模效應,成本居高不下。自補貼逐年退坡開始以來,動力電池企業對于鋰電設備廠商的降價要求從未停止過,尤其是市場集中度越來越高的態勢下,動力電池企業對于設備企業的價格空間擠壓更是兇猛。

如今鋰電設備企業由于交付周期變短,前期設備調試準備的不充分導致售后需要做善后工作,再加上電池企業后期設備操作不當引致售后維護,導致售后服務成本也越來越高,侵占了企業越來越多的人力成本及利潤成本。

隨著客戶端擴產加速,將出現大規模批量的重復性訂單,這有利于鋰電設備商提升產品標準化程度,形成規模效應,進而降低費用率、提升凈利率。

鋰電設備多為專門為客戶定制的非標設備,與下游客戶需求緊密相關,但部分專機標準化程度較高,設備的大部分模塊都是底層通用的、部分為可選配置或針對客戶的定制化需求,實現“非標設備”的“標準化”,實現模塊化的柔性生產。隨著設備標準化程度不斷提高,鋰電設備商已經具備部分設備的大批量生產和供貨能力,例如先導智能2022年3月發布中標200+臺疊片機訂單(包括切疊一體機和熱復合疊片機)和100+臺套新一代輥壓分切一體機訂單。另外,前文提到的博眾精工的注液機、激光模切機、切疊一體機,還有杭可科技的化成分容機、利元亨的疊片機等標準化程度都較高。

這都表明鋰電設備企業提升設備標準化程度,具備大批量供應能力形成規模效應,降低研發生產成本和售后服務成本,提升利潤率是鋰電設備未來發展的大方向。

(二)國產鋰電設備全球化路徑加快,國際競爭白熱化

隨著寧德時代、比亞迪、中創新航、億緯鋰能、欣旺達、孚能科技、蜂巢能源、國軒高科等國內優秀電池廠商加大開拓海外市場力度,越來越多的國產鋰電設備廠商也通過為頭部鋰電池廠商海外基地供貨,陸續進入國際車企供應鏈中,國產鋰電設備全球化進程逐漸加快。

而受全球鋰電池需求快速增長、歐洲持續發力提升本土動力電池產能,松下、LG化學等國外大型鋰電池廠商以及歐洲鋰電池新進入者新建產線速度進一步提高等因素影響,鋰電設備國際競爭進一步趨向白熱化,中國鋰電設備憑借設備性價比高與產能擴張快等優勢,已成為參與國際競爭的重要角色,并陸續獲得國外鋰電池廠商訂單。

2022年,先導智能、贏合科技、利元亨、博眾精工等企業都在海外獲得了很多鋰電設備相關業務。

從全文來看,全球鋰電池設備行業,也在沿著鋰電池的發展軌跡而發展著。中國鋰電池設備行業崛起,先導智能、贏合科技、聯贏激光、杭可科技、大族激光、利元亨、博眾精工等鋰電池設備企業參與到全球競爭中,在技術方面、整線總包、產業規模等方面已經實現了全面趕超。隨著鋰電池設備標準化程度的不斷提高,全球競爭中,中國鋰電池設備占據優勢地位的趨勢已經十分明顯。

雖然我國目前在鋰電池設備方面,都已經有了很大的優勢,但要始終抱著居安思危的心理。比如歐盟下多個國家高校研究機構組成“歐盟鎂交互電池共同體”的研究項目,該項目得到了歐盟資金的支持,目標是研發能量密度超過1000瓦時每升,相當于鋰電池的2倍;

美國休斯頓大學2020年研發出高能量鎂電池,可以應用在電動汽車、再生能源系統的儲電池中;

日本正在研究正極使用氧化錳、負極使用金屬鎂的電池。此外,日本還研究了鋅電池,其大大降低了電池起火的風險。

國內企業如寧德時代布局鈉電池領域,此前發布了一款鈉電池,具備迄今全球最高的能量密度和超快充特性,15分鐘就能充電80%,今后寧德時代公司將不斷提升鈉電池的能源密度,或在2030年形成基本產業鏈。

而一旦這些研究成果真正商品化,為迎合新產品需求,研發出符合要求的設備,必然會對現有鋰電池設備企業產品體系產生影響。未來,鋰電池設備企業的研發能力和戰略布局能力,也將會受到越來越大的沖擊和考驗。

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