鋰電設(shè)備主要應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)過程的各個工藝環(huán)節(jié),行業(yè)需求取決于下游鋰電池行業(yè)的設(shè)備投資情況,行業(yè)發(fā)展與下游行業(yè)景氣程度息息相關(guān)。日本、韓國于20世紀(jì)90年代就成功研發(fā)出卷繞機(jī),此后技術(shù)水平一直處于國際領(lǐng)先地位。我國鋰電設(shè)備行業(yè)發(fā)展始于20世紀(jì)90年代末期,在起步階段由于整體技術(shù)水平落后、自動化程度低等因素,關(guān)鍵設(shè)備主要以進(jìn)口為主,但并不能完全匹配國內(nèi)電池廠商需求,因此,研發(fā)并生產(chǎn)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋰電制造設(shè)備勢在必行。近年來,國內(nèi)鋰電企業(yè)在充分借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上,轉(zhuǎn)向全自動化控制、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)的鋰電設(shè)備研發(fā),伴隨著國內(nèi)鋰電池行業(yè)市場需求快速增長以及鋰電池廠商產(chǎn)能高速擴(kuò)張,國內(nèi)鋰電專用設(shè)備制造企業(yè)競爭力大幅提升。
鋰電池的制造流程可以分為極片制作、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、極耳成型等工序,是鋰離子電池制造的基礎(chǔ),對極片制造設(shè)備的性能、精度、穩(wěn)定性、自動化水平和生產(chǎn)效能等有著很高的要求;電芯組裝工藝主要包括卷繞或疊片、電芯預(yù)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(gòu)成電池組的單體電池進(jìn)行測試、分類、串并聯(lián)組合以及對組裝后的電池組性能、可靠性測試。
按照鋰離子電池的制造流程,鋰電設(shè)備主要可以分為前端、中端和后端設(shè)備。其中,前端設(shè)備主要包括攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分條機(jī)、制片機(jī)和摸切機(jī)等;中端設(shè)備主要包括卷繞機(jī)、疊片機(jī)和注液機(jī)等;后端設(shè)備主要包括化成柜、分容柜、PACK自動化設(shè)備等。鋰電池關(guān)鍵設(shè)備主要集中于前端和中端,價值量占比共計達(dá)到70%左右。
鋰電池主要生產(chǎn)工藝及相關(guān)設(shè)備介紹
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電池大致可以分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池幾種類型,日常生活中主要應(yīng)用的電池多屬于化學(xué)電池,其中,化學(xué)電池可以分類為一次電池、二次電池和燃料電池。相對于一次電池而言,二次電池可反復(fù)充電后使用,目前市場上主要的二次電池按照材料分類主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。從二次電池行業(yè)的發(fā)展路徑看,先后經(jīng)歷了以鎳鎘電池為主到鎳鎘、鎳氫及鋰離子電池多樣化發(fā)展再到以鋰離子電池為主的幾個市場階段。
鋰電池依靠鋰離子在正極與負(fù)極之間移動來達(dá)到充放電目的,相對于鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等二次電池而言,具有能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢。目前鋰電池已經(jīng)占據(jù)手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子類產(chǎn)品電池的主要市場。近年來,隨著鋰電生產(chǎn)工藝和電池性能的提升,鋰離子電池在電動汽車、儲能電站等新興領(lǐng)域的應(yīng)用促使動力電池、儲能電池占比提升,鋰離子電池需求的擴(kuò)張將帶動鋰電設(shè)備需求的增長。
2001-2020年全球二次充電電池的市場規(guī)模變化
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鋰電池與其他幾種類型充電電池相比優(yōu)勢突出
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鋰離子電池按照應(yīng)用場景可劃分為消費(fèi)電子類、儲能及動力電池。其中,消費(fèi)電子類鋰電池主要應(yīng)用于3C產(chǎn)品;儲能電池主要應(yīng)用于家居儲能及太陽能、風(fēng)力發(fā)電等分布式獨(dú)立電源系統(tǒng)儲能;動力電池主要應(yīng)用于各種電動車、電動工具及新能源汽車領(lǐng)域。由于應(yīng)用場景的不同,以上三類電池對功率、能量密度、循環(huán)性能等一系列指標(biāo)的要求有一定區(qū)別。
從全球不同應(yīng)用場景的鋰電池銷售情況來看,2016年消費(fèi)型鋰電池銷售額達(dá)到52.9%,雖然份額占比較前期有所下滑,但在三大應(yīng)用場景中市場份額仍然高;動力型鋰電池市場份額上升至38.6%,是增量大的板塊;儲能及其他工業(yè)型市場份額占比為8.5%,目前與其他兩大應(yīng)用場景相比市場規(guī)模較小。我國鋰離子電池市場的發(fā)展與全球基本同步,處于高速增長期。2010年至2016年我國鋰離子電池下游應(yīng)用占比呈現(xiàn)消費(fèi)型電池占比逐年下降、動力類占比逐年提升的格局,尤其是2014年新能源汽車推廣以來,動力類電池銷售占比快速提升,由2010年的4.60%上升至2016年的52.63%。
2016年全球鋰電池下游應(yīng)用占比
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2016年中國鋰電池下游應(yīng)用占比
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2010-2016年我國鋰離子電池下游應(yīng)用占比
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從我國鋰離子電池三大消費(fèi)終端情況來看,受益于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)性增長,動力電池在鋰電池三大消費(fèi)終端中增速高,成為鋰電池行業(yè)發(fā)展的大引擎;消費(fèi)類鋰電池目前增速已經(jīng)趨于平緩,需求增量主要來自于3C產(chǎn)品的滲透率提升及存量產(chǎn)品的更新?lián)Q代;儲能鋰電池目前仍然處于市場導(dǎo)入期,市場需求與其他兩種類型電池相比差距較大,但儲能已經(jīng)被列入“十三五”規(guī)劃百大工程項(xiàng)目,隨著技術(shù)的逐漸成熟,將成為拉動鋰電池消費(fèi)增長的另一極,成長空間值得期待。
2011-2018年我國鋰電池終端需求量及預(yù)測(GWh)
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我國鋰電池終端需求量增速變化情況
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新能源汽車在全球范圍內(nèi)爆發(fā)性增長,動力鋰電池市場需求激增。2011年全球新能源汽車銷售量僅為5.1萬輛,2016年銷量大幅增長至91.4萬輛,2011-2016年復(fù)合增長率高達(dá)78.1%,未來隨著支持政策持續(xù)推動、技術(shù)進(jìn)步、消費(fèi)者習(xí)慣改變、配套設(shè)施普及等因素影響的不斷深入,全球新能源汽車市場仍將保持較高增速。據(jù)預(yù)計,2022年全球新能源汽車銷量將達(dá)到600萬輛,達(dá)到2016年銷量的6.6倍。在全球汽車電動化的浪潮下,動力電池市場需求不斷增長,2016年全球動力電池規(guī)模為48.5GWh,已經(jīng)成為消費(fèi)電子、動力、儲能三大板塊中增量大的板塊,據(jù)預(yù)計,到2022年全球電動汽車鋰電池需求量將超過340GWh,規(guī)模是2016年的7倍。
2012-2022年全球新能源汽車銷量及預(yù)測(萬輛)
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2012-2022年全球動力電池需求量分析(GWh)
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補(bǔ)貼退坡產(chǎn)生短期影響,雙積分政策保證我國新能源汽車高速發(fā)展。2016年我國新能源汽車銷量50.7萬輛,同比增長51.27%,連續(xù)兩年成為全球大的新能源汽車市場。2017年初受補(bǔ)貼退坡影響,新能源汽車銷售短暫低迷,隨后逐步進(jìn)入正軌,單月銷量同比增速逐漸提高,2017年1-11月累計銷量同比增速也恢復(fù)至52.44%的較高水平,由此可以看出補(bǔ)貼退坡對行業(yè)的影響偏短期。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》中2020年產(chǎn)量200萬輛的目標(biāo),如果以2016年產(chǎn)量為基數(shù)計算,未來幾年的年均復(fù)合增長率需要達(dá)到40%以上,在雙積分政策的引導(dǎo)下,新能源汽車未來滲透率將穩(wěn)步提升,對動力鋰電的需求將起到持續(xù)的拉動作用。
我國新能源車月度銷量情況(輛)
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我國新能源汽車年度銷量及滲透率情況(萬輛)
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鋰電設(shè)備市場空間廣闊,未來三年增量市場可達(dá)900億元。2016年中國汽車動力鋰電池產(chǎn)量為30.8GWh,同比增長82.2%,隨著我國新能源汽車滲透率的提升,動力電池需求將保持高速增長,據(jù)預(yù)計,到2020年中國汽車動力鋰電池產(chǎn)量將達(dá)到146GWh,2016-2020年復(fù)合增長率將達(dá)到47.53%。2016年我國動力電池有效產(chǎn)能為60GWh,與實(shí)際出貨量對比得出整體產(chǎn)能利用率為50%左右,由此反推2020年我國動力電池的有效產(chǎn)能將達(dá)到292GWh,GGII預(yù)計2017年國內(nèi)動力電池的產(chǎn)能為110GWh,則2018-2020年新增產(chǎn)能將達(dá)到182GWh。建設(shè)1GWh動力鋰電池生產(chǎn)線的設(shè)備成本為3.6-5(國產(chǎn))/7-10(純進(jìn)口)億元,以國產(chǎn)化率80%計算,1GWh的動力電池成本為4.3-6億元,粗略測算2018-2020年設(shè)備增量市場空間將達(dá)到900億元(1GWh按5億測算),由于動力電池集中度將呈現(xiàn)上升的趨勢,龍頭企業(yè)將獲得更多的增量份額。
2012-2022年中國汽車動力電池的產(chǎn)量(GWh)
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動力鋰電池生產(chǎn)線成本構(gòu)成情況
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儲能是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來并在需要時釋放的一系列技術(shù)和措施,主要應(yīng)用于不間斷電源、家居儲能、電網(wǎng)儲能等領(lǐng)域,貫穿于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電的各個環(huán)節(jié)。在環(huán)境污染問題日益凸顯的情況下,新能源行業(yè)快速發(fā)展是大勢所趨,近年來,我國風(fēng)電和光伏裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)大,但可再生能源的間歇波動特性嚴(yán)重制約了其并網(wǎng)能力,導(dǎo)致我國棄風(fēng)、棄光、限電問題比較突出。配置儲能系統(tǒng)可以解決可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性和波動性,經(jīng)過儲能系統(tǒng)平滑之后輸出電力,可以減少對電網(wǎng)穩(wěn)定性的沖擊,能夠有效解決電力在時間和空間上的不平衡,從而為大規(guī)模并網(wǎng)創(chuàng)造條件。儲能產(chǎn)品作為實(shí)現(xiàn)可再生能源充分應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),具有廣闊的市場前景。
雖然儲能電池由于成本、技術(shù)、政策等原因仍處于市場導(dǎo)入階段,相對于動力電池增長滯后,但隨著鋰電池成本的不斷下降以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,我國儲能鋰電池市場空間值得期待。數(shù)據(jù)顯示,2016年我國儲能鋰電池產(chǎn)量為3.1GWh,產(chǎn)值為52億元,占全球產(chǎn)值比例超過50%,能源互聯(lián)網(wǎng)的興起將顯著拉動儲能的需求,2016-2022年產(chǎn)值復(fù)合增長率達(dá)到18%左右。據(jù)預(yù)測,2020年我國鋰電池需求量將達(dá)到16.64GWh,2016-2020年復(fù)合增長率達(dá)到44.75%。2017年10月11日,國家發(fā)改委、財政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)我國儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,針對我國儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在的政策支持不足、研發(fā)示范不足、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不足、統(tǒng)籌規(guī)劃不足等問題,提出未來10年中國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和五大重點(diǎn)任務(wù)。作為中國儲能產(chǎn)業(yè)個指導(dǎo)性政策,具有里程碑意義。從中長期來看,在政策的驅(qū)動下,我國儲能鋰電池行業(yè)有望進(jìn)入加速成長期,進(jìn)而成為鋰電設(shè)備需求的重要增長極。
2013-2020年中國鋰電池應(yīng)用及需求預(yù)測(Gwh)
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2012-2020年中國鋰電儲能產(chǎn)值預(yù)測(億元)
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我國主要鋰電池企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計劃不完全統(tǒng)計(GWh)
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