在當(dāng)今能源領(lǐng)域,鋰電池以其高能量密度、長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì),成為了眾多電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的首選動(dòng)力源。而鋰電池的卓越性能,離不開(kāi)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和核心設(shè)備。
一、鋰電池生產(chǎn)制造流程及核心設(shè)備
(一)生產(chǎn)流程
鋰電池生產(chǎn)工藝分為前、中、后三個(gè)階段。
· 前段工序?qū)⒃牧霞庸こ蓸O片,核心工序?yàn)橥坎肌d囯娫O(shè)備前段設(shè)備價(jià)值占比約 40%,其中涂布機(jī)價(jià)值占 75%,輥壓機(jī)價(jià)值大于分切機(jī)。隨著三元材料的應(yīng)用,前段設(shè)備價(jià)值占比還會(huì)逐步增加。
· 中段將極片加工成未激活電芯,主要設(shè)備包括卷繞機(jī)或疊片機(jī)及注液機(jī)等,價(jià)值占比約 30%。其中卷繞機(jī)價(jià)值占比 70%,目前市場(chǎng)集中度較高。
· 后段進(jìn)行檢測(cè)封裝,核心工序是化成、分容,價(jià)值占比約 30%,其中化成分容系統(tǒng)占 70%,組裝占 30%。
(二)前段:打造高質(zhì)量極片
1. 前段工序
· 攪拌:使用鋰電池真空攪拌機(jī),將正負(fù)極活性物質(zhì)在專用溶劑和黏結(jié)劑作用下,制成無(wú)氣泡漿狀物質(zhì)。
· 涂布:將漿料均勻涂覆在金屬箔表面,制成正負(fù)極極片,其對(duì)鋰電池的一致性、循環(huán)壽命和安全性至關(guān)重要。
· 輥壓:通過(guò)雙輥壓機(jī)壓實(shí)極片,提高電池能量密度,增強(qiáng)活性物質(zhì)與箔片的粘接強(qiáng)度。
· 分切:將極片切成所需寬度,要求無(wú)毛刺,避免影響電池性能。
2. 涂布機(jī)
· 作為前段核心設(shè)備,涂布機(jī)經(jīng)歷了刮刀式、轉(zhuǎn)移式、狹縫擠壓式的演化。狹縫擠壓式涂布主要應(yīng)用于動(dòng)力電池,其先進(jìn)程度直接影響電池化學(xué)性能和良品率。
· 涂布機(jī)設(shè)備的技術(shù)考察四個(gè)方面:涂布技術(shù)要滿足不同厚度生產(chǎn)要求,精度控制在 2 微米以下;張力技術(shù)確保片路運(yùn)行各段張力均勻;糾偏技術(shù)保證片路平穩(wěn)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)精密涂布;干燥技術(shù)需改進(jìn)風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)控制等,在保證速度情況下減小風(fēng)箱長(zhǎng)度。
· 涂布效率也是重要指標(biāo),領(lǐng)先企業(yè)的涂布速度能達(dá)到 120m/min,涂布寬幅達(dá) 1400mm。
3. 輥壓機(jī)
· 輥壓意義在于壓實(shí)極片,提高能量密度。合適的壓實(shí)密度可增大電池放電容量、減小內(nèi)阻等。但輥壓過(guò)程可能出現(xiàn)極片厚度不一致、過(guò)壓等問(wèn)題,影響電芯性能和后續(xù)加工效果。
· 衡量輥壓機(jī)技術(shù)先進(jìn)程度主要看面密度、壓實(shí)密度,當(dāng)前領(lǐng)先設(shè)備能使磷酸鐵鋰正極材料比容量和壓實(shí)密度達(dá)到較高水平。
4. 分切機(jī)
· 分切機(jī)將輥壓后的極片分切到需要寬度,高端分切機(jī)具備波浪邊分切功能和良好張力控制技術(shù)。極片分切工藝難點(diǎn)在于處理毛刺、波浪邊和掉粉等問(wèn)題。
(三)中段:高效完成電芯加工
1. 工序
· 中段工序包括卷繞 / 疊片和注液。卷繞機(jī)可分為圓柱形卷繞和方形卷繞,疊片機(jī)用于軟包電芯生產(chǎn)。
· 鋰電池中段設(shè)備強(qiáng)調(diào)個(gè)性化,對(duì)精度、效率、一致性要求高。目前卷繞機(jī)應(yīng)用更普遍,但疊片機(jī)生產(chǎn)的軟包電池具有諸多優(yōu)勢(shì)。
2. 卷繞機(jī)
· 張力控制是核心技術(shù),張力波動(dòng)會(huì)影響產(chǎn)品一致性。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)能做到圓柱電池張力波動(dòng)控制在 5% 以下,方形電池張力波動(dòng)控制在 10% 以下。
· 自動(dòng)糾偏技術(shù)和卷繞速度也很關(guān)鍵,目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)的圓柱電芯卷繞速度達(dá) 18 米 / 秒以上,方形電芯達(dá) 0.8 米 / 秒以上。
3. 疊片機(jī)
· 疊片機(jī)將正負(fù)極片和隔膜疊合成小電芯單體,再組成大電芯。疊片工藝生產(chǎn)的電芯內(nèi)阻低、放電平臺(tái)高、能量密度高、倍率性能佳,但操作要求高、生產(chǎn)效率低。
(四)后段:確保電池性能穩(wěn)定
1. 工序
· 后段工序包括封裝、化成分容、測(cè)試分選、模塊裝配及 PACK 等?;煞秩菔顷P(guān)鍵環(huán)節(jié),通過(guò)充放電使電芯活性物質(zhì)激活,形成 SEI 膜,影響電池性能。
2. 化成分容
· 化成分容及檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)充放電電壓和電流要求嚴(yán)格,具有 “能量回饋” 技術(shù)的充放電機(jī)可解決散熱問(wèn)題,節(jié)電 60%-80%。充放電機(jī)最小工作單位是 “通道”,一個(gè) “單元” 由多個(gè)通道組成。
二、鋰電設(shè)備行業(yè)特點(diǎn)
(一)定制化研發(fā),毛利率普遍較高
鋰電設(shè)備廠商根據(jù)客戶需求定制化開(kāi)發(fā),平均毛利率為 35%-45%,高毛利率有望保持。
(二)以銷定產(chǎn),存貨中庫(kù)存商品少,發(fā)出商品占比高
設(shè)備企業(yè)在滿足客戶個(gè)性化需求基礎(chǔ)上提高標(biāo)準(zhǔn)化水平,交付時(shí)間通常為 2 - 6 個(gè)月,后段設(shè)備驗(yàn)收時(shí)間普遍在 9 個(gè)月到 1 年左右。
(三)高效率、一體化趨勢(shì)增強(qiáng)
設(shè)備效率提升導(dǎo)致每 GWh 設(shè)備價(jià)值量下降,一體化設(shè)備如激光切卷繞一體機(jī)、涂輥分一體機(jī)等可提升產(chǎn)線效率。
(四)鋰電設(shè)備行業(yè)進(jìn)入門檻較高
· 資金門檻:收款模式導(dǎo)致付款周期長(zhǎng),新進(jìn)入企業(yè)需有較強(qiáng)資金實(shí)力。
· 自動(dòng)化率門檻:政府和電池廠商對(duì)自動(dòng)化要求高,新企業(yè)需具備高自動(dòng)化率水平。
· 客戶粘性門檻:鋰電池廠商對(duì)設(shè)備供應(yīng)商粘性大,選擇謹(jǐn)慎,一般不輕易更換供應(yīng)商。
· 技術(shù)積累門檻:下游行業(yè)集中度提升,設(shè)備龍頭地位穩(wěn)固,新企業(yè)需長(zhǎng)時(shí)間技術(shù)積累。
(五)行業(yè)國(guó)產(chǎn)化率提升,中后段設(shè)備盈利水平相對(duì)較高
· 國(guó)產(chǎn)化率不斷提升,國(guó)內(nèi)設(shè)備在價(jià)格和服務(wù)上優(yōu)勢(shì)明顯。
· 技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)產(chǎn)設(shè)備議價(jià)能力高,前段、中段、后段設(shè)備盈利水平依次提升。
三、競(jìng)爭(zhēng)格局
(一)龍頭企業(yè)
1. 前段設(shè)備:浩能、新嘉拓、雅康等企業(yè)在涂布機(jī)領(lǐng)域脫穎而出,但與國(guó)際一流仍有差距,國(guó)產(chǎn)化程度不斷加深。
2. 中段設(shè)備:先導(dǎo)智能在卷繞機(jī)市場(chǎng)占有率突出,贏合、億鑫豐等緊隨其后;超業(yè)、佳的、格林晟占據(jù)疊片機(jī)市場(chǎng),但面臨大型企業(yè)沖擊。
3. 后段設(shè)備:杭可科技、泰坦新動(dòng)力、利元亨等為龍頭企業(yè),杭可科技技術(shù)領(lǐng)先,出口比例高。
(二)短期格局:設(shè)備龍頭綁定大客戶,短期地位穩(wěn)固
下游電池大客戶產(chǎn)能提升拉動(dòng)上游設(shè)備商收入增長(zhǎng),先導(dǎo)、贏合、杭可等設(shè)備商客戶均為行業(yè)領(lǐng)先電池企業(yè)。
(三)長(zhǎng)期格局:鋰電設(shè)備行業(yè)集中度會(huì)繼續(xù)提升
· 下游大客戶集中度提升,帶動(dòng)上游設(shè)備企業(yè)集中度提升。
· 設(shè)備企業(yè)橫向整合加速,多工序集成設(shè)備成為亮點(diǎn)產(chǎn)品。
· 海外設(shè)備商逐漸喪失國(guó)內(nèi)份額,高端國(guó)產(chǎn)設(shè)備替代取得突破。
在鋰電池生產(chǎn)的中段設(shè)備領(lǐng)域,競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。而億鑫豐專注于中段設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn),以精湛的技術(shù)和可靠的品質(zhì),為客戶提供高效的卷繞推平一體機(jī)等設(shè)備。億鑫豐設(shè)備兼容范圍廣,可做任意型號(hào)電芯,助力客戶提升生產(chǎn)效率,降低成本,在鋰電池生產(chǎn)的中段環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。選擇億鑫豐,就是選擇專業(yè)與品質(zhì),共同開(kāi)啟鋰電池生產(chǎn)的新未來(lái)。