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    鋰電池生產工序包括極片製作、電芯組裝、後處理(啟用電芯)三大步驟,其中極片製作包括攪拌、塗布、壓片、烘烤、分條、製片、極耳成型等工序,價值量佔比約35-40%;電芯組裝主要包括卷繞或疊片、電芯預封裝、注電解液、封口等工序,價值量佔比約30-35%;後處理主要包括電芯化成、分容、靜置、檢測、分選等工序,價值量佔比約30-35%。

    前段工序

    龍頭公司:新嘉拓(被璞泰來收購)、浩能科技、先導智慧、雅康精密(被贏和收購)

    前段工序主要包括漿料攪拌、正負極塗布、輥壓、分切、極片製作和模切。

    攪拌:先使用鋰電池真空攪拌機,在專用溶劑和黏結劑的作用下,混合粉末狀的正負極活性物質,經過高速攪拌均勻後,製成完全沒有氣泡的漿狀正負極物質。

    塗布:將製成的漿料均勻塗覆在金屬箔的表面,烘乾,分別製成正、負極極片。

    輥壓:輥壓機透過上下兩輥相向執行產生的壓力,對極片的塗布表面進行擠壓加工,極片受到高壓作用由原來蓬鬆狀態變成密實狀態的極片,輥壓對能量密度的明顯相當關鍵。

    分切:將輥壓好的電極帶按照不同電池型號,切成裝配電池所需的長度和寬度,要求在切割時不出現毛刺。

    塗布機

    塗布的主要目的是將穩定性好、粘度好、流動性好的漿料,均勻地塗覆在正負極表面上。其對鋰電池的重要意義主要體現在一致性、迴圈壽命、安全性三方面。在塗布過程中,若極片前、中、後三段位置正負極漿料塗層厚度不一致,或者極片前後引數不一致,則容易引起電池容量過低或過高,且可能在電池迴圈過程中形成析鋰,影響電池壽命。塗布過程要嚴格確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片中,如果混入雜物會引起電池內部微短路,嚴重時導致電池起火爆炸。因此為使中段的卷繞工藝能儘可能粗細均勻、緊密,要求正負極的塗布誤差儘可能小,塗布機的先程序度會直接影響電池化學效能的優劣,以及最終產品的良品率(電池廠家通常要求在99%以上)。

    塗布機是前段工序的核心裝置。池,近幾年該型別由於動力電池生產需求的爆發而快速增加。

    塗布機中中國產化程度較高,中中國產塗布裝置佔總需求量的比例已超過80%。2020年全國各電池企業大型塗布機訂單達418臺,其中中中國產裝置佔比超86%,進口裝置不足14%。但高階產品中東麗、井上、PNT等國外企業仍佔據主導。

    輥壓機

    輥壓的意義在於壓實極片,提高電池的能量密度。極片在完成上一工序的塗布、乾燥後,活性物質與箔片的剝離強度很低,此時需要對其進行輥壓,增強活性物質與箔片的粘接強度,以防在電解液浸泡、電池使用過程中剝落。合適的壓實密度可增大電池的放電容量、減小內阻、減小極化損失、延長電池的迴圈壽命、提高鋰離子電池的利用率。

    分切機

    分切機的功能是將輥壓後的極片分切到需要的寬度,是卷繞的前一道關鍵工序。低端的分切機機械精度低,張力控制簡單,不能適應超薄膜材料的分切。

    前段核心裝置供應商為先導智慧、贏合科技、科恆股份、金銀河、北方華創、璞泰來。其中,攪拌的相關裝置國內供應商有先導智慧、金銀河和北方華創,國外供應商龍頭有淺田;塗布的相關裝置(轉移式塗布機和擠壓式塗布機)國內龍頭供應商有先導智慧、贏合科技、科恆股份和璞泰來,國外龍頭企業有PNT、CIS、富士、平野、東麗和東芝;輥壓和分切的相關裝置(輥壓機和全自動分條機)主要由先導智慧、西村、PNT和CIS供應;模切的相關裝置(模切機和卷式模切機)主要由先導智慧和贏合科技供應。

    中段工序:完成電芯的卷繞和注液

    龍頭公司:先導智慧,贏合科技,

    中段工序主要包括電芯的卷繞/疊片和電芯注液,涉及的裝置為卷繞機、疊片機、注液機。卷繞機對電芯進行卷繞時,可根據下游廠商需要進一步分為圓柱形卷繞和方形卷繞。疊片機在正、負極料盒中拾取極片,經過二次定位,交替將正、負極片放在疊片臺上。隔膜主動放卷,疊片臺帶動隔膜左右往復移動形成Z字形疊繞。疊片完成後,按照設定長度切斷,自動送出人工貼膠。透過注液機,將電解液注入卷繞或疊片後的電芯中。

    鋰電池的中段裝置較前段更加強調個性化,對工序的精度、效率、一致性要求非常高。針對方形、圓柱、軟包電池,中段裝置會分別使用卷繞機或者疊片機。目前卷繞機應用更為普遍,突出的優勢在於生產速度快,產品一致性高;疊片機工藝複雜,良品率低,生產效率較低,但其生產的軟包電池尺寸更為靈活,散熱設計合理,能量密度高,具有圓柱和方形不具備的諸多優勢。國內企業目前大多采用中小尺寸卷繞機,疊片機的比例還不高。

    卷繞機(先導智慧)

    張力控制是影響卷繞機先程序度的核心技術。在整個卷繞過程中,為了保證電芯組裝成的電池具有高一致性,需要尤其注意卷繞的張力控制。張力波動導致的鬆緊差異會使得卷繞出的電芯產生不均勻的拉伸形變,使電芯材料分層或出現S型皺褶,嚴重影響產品的一致性,隔膜、極片表面不平整起的褶皺會增大電池內阻。卷繞張力控制是一個高速的動態平衡過程,卷繞機在電氣和軟體控制方面要求很高,要求伺服控制系統快速反應,軟體的程式設計也需要獨到的經驗水平。

    目前卷繞機市場集中度較高,CR3在60%-70%之間,國內高階市場佔有率約為50%,國內領先企業有先導智慧、贏合科技、誠捷智慧等;外資代表企業有日本Kaido、日本CKD和南韓Koem。從技術水平方面來看,近幾年來中國鋰電卷繞裝置生產技術水平提升明顯,技術和效能已達到世界先進水平,對海外企業的替代性不斷增強。其中,先導智慧在卷繞機市場佔有率突出,格局穩定,卷繞機裝置精度和良品率已和國外競爭對手相差無幾,已順利進入國際第一梯隊。

    疊片機(贏和科技)

    疊片機用於軟包電芯生產,能實現高於圓柱和方形電池的效能和安全性。疊片機是將正極片、隔膜、負極極片按照順序疊合成小電芯單體,然後將小電芯單體疊放並聯起來組成大電芯。

    目前疊片機市場中超業、佳的、格林晟佔據60%-70%的疊片市場,國內鋰電裝置上市公司正加大疊片裝置佈局,首先是贏合科技針對性地對疊片裝置的研發進行集中攻關,成功研發了模切疊片一體裝置,已經開始逐步推廣到國內多家主流電池企業應用,實現快速穩定、連續生產;先導智慧從2017年開始做疊片機,憑藉大力的研發投入,在中中國產疊片機領域已位於前列。有中中國產替代的邏輯!!

    後段:化成分容及測試分選裝置

    龍頭公司:杭可科技、先導智慧、星雲股份、利元亨等

    後段工序主要包括封裝、化成分容、測試分選、模組裝配及PACK等。

    封裝是將電芯放入金屬或軟包外殼中。

    化成是透過充放電方式,將電池內部正負極物質啟用,使得電池充電活化。

    分容在化成之後,對電池進行充放電迴圈並檢測電池各項引數,根據測量引數對電池進行配組。

    模組裝配及PACK包括對電池模組上線檢測、電池包PACK裝配、電池包下線檢測等,該工序之後電池基本就達到了出廠要求。

    化成分容

    化成分及檢測系統是後段工序中最關鍵的環節。鋰電池電芯的化成分容是透過充放電的方式實現電池的初使化,使電芯的活性物質啟用,是一個能量轉換的過程。

    充放電機是化成分容中的重點裝置,也是後段使用量最多的裝置。充放電機的最小工作單位是“通道”。一個通道可以為一個電芯進行充電或放電。

    後處理是鋰電池製造工藝的關鍵步驟,裝置客戶粘性高。後處理工藝是成套鋰電池製造工藝中的最後一道關鍵工藝步驟,直接決定了電池成品率和最終品質,進而影響了鋰電池製造商的競爭力與盈利能力,因此後段裝置客戶粘性較高、盈利能力較強,選投資標的時可重點留意該環節公司。

    後道工序中杭可科技產品競爭力較強,多年來市佔率有較快提升。2020年杭可科技實現收入14.93億元,鋰電後道裝置行業的份額佔到17%,較上年略有回落,較2015年的9%已有接近翻倍的提升。目前國內鋰電裝置主要企業包括杭可科技、先導泰坦和星雲股份等,2020年先導泰坦鋰電後道裝置市佔率達到5.85%,星雲股份市佔率達到5.27%。

    如果選擇長線標的,毫無疑問先導智慧作為全產業均有涉及的龍頭公司首當其衝,但贏合科技、杭可科技、利元亨等後起之秀也做重點關注,朋友們如果感興趣下次也可為大家分析各個公司的投資邏輯。今天的分享就到這,感謝朋友們耐心的看完,老規矩附上各工序圖!祝願這周大a依舊挺起脊樑!

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