锂电设备行业深度报告：空间巨大，行业分化，集中度加速提升

一、新能源汽车驱动行业巨大成长空间

（一）新能车渗透率提升，动力电池产能扩张

1、全球新能源汽车市场：大众、特斯拉新产品周期驱动行业加速放量

2020 年欧洲等海外地区新能车在大众、特斯拉等车企的强新产品周期驱动下，叠加补贴 政策和碳排放标准升级，新能车销量实现爆发式增长。 5 月 19 日，欧盟提案将电动车纳入绿 色经济复苏计划。2019 年以来，欧洲对电动车的单车补贴最高接近 1 万欧元，直接导致 2020 年初以来欧洲新能车的高增长。目前全球新能车渗透率仍不足 5%，行业成长空间仍然巨大， 可以预见行业将在未来五年，大概率实现快速放量。

新产品周期驱动： 特斯拉和大众等国外车企新产品周期驱动新一轮电动化渗透率提升周 期，新能源汽车方向确定性进一步增强。短期内，到 2022 年，特斯拉全球产能有望达到 300 万辆，大众 MEB 车型的产能可以达到 120 万辆+；长期来看，特斯拉计划 2030 年其电动车产 量达 2000 万辆，大众计划未来十年新能车产量超 2600 万辆，丰田计划在 2025 年全球销售超 过 500 万辆新能源汽车。

各大国际车企积极布局新能源汽车，强新产品周期是驱动行业高增长的最重要原因，消费 者对电动车的消费可选范围进一步扩展，新能车行业从之前的政策驱动正式转变为市场驱动。 叠加电池成本的进一步降低，目前新能车渗透率不足 5%，未来 5 年有望实现快速放量，行业 高成长性可期。

2、全球动力电池市场：需求快速释放，电池排产持续超预期

新能源汽车的高增长驱动动力电池行业排产持续超预期，部分头部企业的排产计划和新产 线招标都积极扩张。宁德时代计划在 2025 年之前扩产超过 500GWh 的产能，LG 在欧洲此前 规划超过 260GWh 的产能，在一期扩产 68GWh 之后，总排产计划有望进一步增加，以匹配大 众 MEB 车型销量超预期和特斯拉新产能的释放。

欧洲新能车销量的持续高增长，国内新能车市场在补贴退坡和一季度影响后逐步恢复，三 季度销量已经逐步转正。2021 年全球新能车市场高增长的确定性较强，未来五年行业的平均 增速有望达到 40%以上，预计到 2025 年，全球动力锂电池装机量将超过 900GWh，行业成长空间巨大。

3、国内新能源汽车市场：行业低谷已过，高增长如期而至

2016 年-2018 年之间，受益于新能源车补贴政策，国内新能源汽车销量快速增长，由 2015 年 33 万辆快速提升到 2018 年 126 万辆，装机电量也由 2015 年的约 16GWh，提升到 2018 年 超过 60GWh。2018 年下半年到 2019 年上半年，新能源汽车补贴退坡加速，行业盈利能力受 到较大冲击，叠加合资车新产品周期几乎空档，行业销量出现下滑，预期较低。

2019 年下半年，随着特斯拉上海工厂投产预期加强，以及特斯拉德国工厂的规划，新能 源汽车行业由之前自主品牌电动车型和补贴政策驱动，逐步转变成合资品牌和特斯拉等造车新 势力新车型驱动，对补贴的依赖程度明显降低。此外，2020 年 4 月，新能源汽车购置补贴政 策延长 2 年，原计划的 2020-2022 年补贴退坡力度放缓，给予行业的发展更多空间。2020 年三 季度国内新能车在疫情影响之后逐步回暖，行业高增长在 9 月如期而至。

我们认为，国内新能车的渗透率将在未来 5 年显著提升，电动化趋势拥有较强的确定性， 未来 5 年国内的新能车平均增速有望达到 40%+，在 2025 年有望超过 750 万辆。

4、电动化趋势：智能化驱动下的电动化渗透率提升

我们测算未来五年，国内纯电动乘用车的平均增速将大概率保持在 45%+的水平，2021 年 国内纯电动乘用车销量有望达到 140 万辆，2025 年有望超过 650 万辆。并且随着能量密度和 大尺寸电动车型占比的提升，纯电动乘用车的单车带电量将逐步提升 60 度电以上的水平，综 合分析，在非常谨慎的预测下，国内动力电池的出货量将超过 500GWh，年平均增速将保持在 50%左右的水平。

我们认为，电动化的渗透率提升已经从早期的环保需要驱动，逐步转变为，智能驾驶技术 发展对车型电子架构以及电动化要求的提升，倒推行业电动化的趋势。部分智能驾驶的技术需 要电动化以及电动车的电子设计架构去支撑部分智能驾驶功能，因此，智能化和电动化的发展 并不是孤立的，而是充分协同的发展。因此我们认为，电动车的发展并不仅是环保和对新能源 的需求驱动，也是汽车行业技术进步和行业变革需求下驱动的改变，电动车已经成为行业的确 定性趋势，渗透率可提升空间巨大。

（二）5G 换机潮提升 3C 锂电池需求

1、5G 换机潮：带动 3C 电子产品换机升级

5G 通信网络落地实施，3C 电子产品不断更新发展，共同提高了 3C 锂电池市场增长率。 5G 换机潮要求电池保持长续航时间，大容量电池成为智能手机必需品。5G 推出后，电池容量 由原来的 3800mAh 左右增长至 4200mAh 以上。同时软包电池的适用度高和贴合性好符合 5G 手机向体型轻、厚度薄趋势发展的要求。5G 智能手机的发展，可穿戴设备、无人机、服务机 器人等领域需求增长的带动，3C 软包电池将成为 3C 锂电池市场的主要增长点。

2、3C 锂电池市场：3C 产品消耗碳酸锂当量逐步增长

我们预计至 2025 年全球手机市场锂电池出货需求提升至 21.5GWh，在考虑 5G 购机潮和 单机带电量的双重影响下，预计至 2025 年 5G 手机渗透率将达到 35%，智能手机出货量在 5G 带动下由负转正。但考虑到整体手机市场趋于饱和，5G 换机潮带动存量市场的换机升级，市 场整体边际增长较为平缓，预计行业整体未来五年将维持 1.38%的年复合增长，至 2025 年锂 电池消耗碳酸锂当量为 1.81 万吨。充电宝是传统 3C 市场增量主要来源，同时也是未来拉动 3C 市场的核心动力，预计至 2025 年全球除手机外 3C 产品消耗碳酸锂约 6 万吨，年复合增长 率约为 4%。

（三）储能市场驱动行业长期成长性

1、储能电池市场规模：空间巨大，降本仍是关键

储能电池发展潜力巨大，但由于电力、储能政策、锂电池价格等原因，相对于动力电池增 长滞后。2019 年，储能锂电池出货量总额为 3.8GWh，与 2018 年相比，同比增长 26.7%，其 国内市场出货量 0.7 GWh，占比 18%; 国外市场出货量 3.1 GWh，占比 82%，整体出货实现增 长，但国内占比仍然较低。

我们对储能市场的核心观点：1） 拉长时间周期，储能将作为电网峰谷调节的重要环节， 储能行业的发展趋势确定性较强；2）储能电池目前尚未放量的核心原因是电池成本仍然较高， 随着电池成本的逐步降低和规模效应的逐步凸显，储能电池放量有望如期而至；3）政策端支 持力度较大，短期放量仍有难度，中长期可以期待。

2、储能电池市场发展趋势：成本下降将大幅提升市场渗透率

我们认为，储能电池成本降低的核心驱动因素包括：1）原材料成本的降低，目前电池行 业原材料占比较高，原材料价格的降低是关键；2）技术迭代，储能电池的技术演变路线将围 绕降本去进行的，采用低成本的技术路线；3）规模效应的体现，目前储能行业的规模仍然较 小，规模效应对成本的降低将逐步体现。

当存量市场渗透率为 30%时，储能装机规模有望达到 435GWh。国家发改委、财政部、科 技部、工信部、能源局联合发布《关于促进储能技术和产业发展的指导意见》，计划到 2025 年，使储能产业实现规模化发展，形成较为完整的产业体系，成为能源领域经济新增长点。在 政策的刺激下，电池领域上市公司纷纷开启储能产业布局。

（四）锂电设备行业具有中长期高成长性

锂电设备行业的推荐逻辑之一是下游的高成长性。 电池行业的下游的高成长的三个主要 驱动因素包括：1）动力电池是驱动行业高增长的核心因素，特斯拉、大众和丰田等国际主要 车企的电动车新产品周期驱动行业渗透率的显著提升，叠加国内和欧洲市场的政策支持力度， 行业高增长在短期、中期和长期都拥有较强的确定性；2）消费电池将在短期内驱动行业的成 长性，由 5G 换机潮驱动的消费类电池新增需求将在 1-2 年内集中释放；3）储能电池是驱动行 业长期增长的驱动因素，目前储能电池的成本仍是阻碍行业放量的核心因素，随着技术进步、 规模效应和原材料成本的降低，储能将在长周期内驱动行业的成长性。

我们认为，中短期内由特斯拉、大众和丰田等新产品周期驱动的行业高增长，将推动锂电 行业的新一轮扩张周期，下游高增长确定性强，头部锂电设备企业将在这一轮扩张周期中更好 的匹配下游的新增需求，同时受益于行业的高增长和集中度的加速提升。

二、技术迭代推动的改造和升级需求

（一）主要产品及性能参数介绍

1、锂电设备分类：前道+中道+后道

锂离子电池生产程序，一般分为极片制作、电芯组装、后处理（激活电芯）等三大步骤， 分别为前中后三道程序。锂电池的核心设备包括前段的搅拌机、涂布机和辊分机等，中段的卷 绕机、叠片机和焊接机等，后段的化成分容设备。

前道工序为极片制作，包括均浆、涂布、烘干、辊压、分切等工序，其中涂布、辊压和 分切为主要工序。

涂布： 把搅拌后的浆料均匀涂抹在基材铜箔（负极载体）和铝箔（正极载体）上，以制作 正极和负极，是锂离子电池研制和生产中的关键工序之一。

辊压： 对已涂好的正负极材料进行轧压使其压实更好的依附在铝箔和铜箔上，提升电池能 量密度。

分切： 分条是指将较宽的整卷极片连续纵切成若干所需宽度的窄片。锂离子电池对极片的 主要技术要求是分条后的极片不能出现褶皱、脱粉，分条尺寸精度高等，同时要求极片边缘的 毛刺小。

中道工序 为电芯组装，包括注液、焊接帽、焊接、入壳、卷绕或叠片等工序卷绕与叠， 其中卷绕或叠片为主要工序。

卷绕 ：将制片工序中制作的极片制成锂离子电池的裸电芯。卷绕电芯是指正极、负极极片 料卷或长片间夹有一层隔膜，一起卷绕成一个圆柱体或棱形体的电池芯体，是完成锂离子电池 制造的关键工序之一。

叠片： 将模切完成的正、负极片与隔膜间隔堆叠成电池的裸电芯。

后道工序 为后处理，其中电芯化成、分容为主要工序。

化成： 进行充电活化并测量容量。

分容： 将化成好的电池按照 1C 放电容量进行分类，以适合不同的容量需求。

检测： 充放电机记录电芯充放电的相关数据和曲线图表，以作为计算电芯电容量及评价电 芯是否合格、如何分类的依据。在充放电之外，电芯静置前后还要接受专门的测试设备的检测， 以测试电芯的电压和内阻。

2、主要产品性能

锂离子电池极片制造关键工序为涂布。夹缝式挤压型涂布机是一款应用狭缝挤出式涂布模 头对基材进行非接触式涂布的一款设备。该设备通过配置狭缝挤压涂布模头、精密计量供料系 统与进料阀体配合可实现连续涂布和条纹涂布两种类型的涂布功能。目前主流锂电池涂布机的 辊面宽度为 750mm，涂布速度为 70m/min。国内主要的涂布机设备商为璞泰来（新嘉拓）， 赢合科技和科恒股份（浩能科技），其中赢合科技的双层狭缝式挤压涂布机的辊面宽度最大可 达 1600mm，极限涂布速度可达 150m/min。

锂离子电池电芯的制造工艺主要有卷绕和叠片两种工艺方法。圆柱形全自动卷绕机是圆柱 形电芯制造设备。设备用于正、负极片开卷纠偏后，正/负极耳进行超声波焊接、贴胶，极片 入片后同隔膜一起卷绕成圆柱形电芯，在完成切断，贴终止胶带，烫孔，直径检测，短路检查 后，最后用传送带送出至 ATC 电芯自动装盘。国内主要的卷绕或叠片机的设备商为先导智能， 赢合科技，其中赢合科技圆柱形全自动卷绕机的卷绕速度常规可达 35ppm，目前也可以做到 45ppm，可 6 小时不停机的水平，产品合格率为 99.5%。

全自动锂电池叠片机将正负极及隔膜以叠片工艺装配裸电芯；侧面贴胶带后人工下料或自 助下料至流水线叠片模块，可任一模块单独运行，有效缩减维护和换型时间，高速，稳定，占 地少。赢合科技全自动锂电池叠片机的整机双工位效率约 0.2-0.3s/片，辅助时间为双工位 8s。

锂离子电池的后处理的主要工序为化成和分容。方型电池负压化成设备主要用于方壳动力 锂电池的负压化成工艺，其功能是与电源柜配合，提供电池化成时所需要的电流、电压、容量、 温度、负压和步次的控制，对电池化成进行过程监控和保护，采集电池化成过程中的数据。充 放电分容设备用于将充放电装置中各单体电池的放电电压予以升高并转换成交流电返返回至商业电网或局域电网中。目前国内主要的设备商为先导智能，杭可科技和星云股份。

（二）电池技术路径驱动的改造和置换需求

1、软包、方形、圆柱电池结构、性能和制作工艺比较

锂离子电池按外形分为软包锂电池、方形锂电池和圆柱形锂电池。

软包电池： 液态锂离子电池套上一层聚合物外壳。在结构上采用铝塑膜包装，在发生安 全隐患的情况下软包电池只会鼓气裂开。

方形电池： 通常指铝壳或钢壳方形电池。

圆柱电池： 分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料不同体系，外壳分为 钢壳和聚合物两种。

软包、方形、圆柱电池在不同性能上各有优势。其中，在产品一致性上，圆柱电池表现优 于软包、方形电池。而软包电池在电芯安全性、设立灵活性、循环寿命和充放电倍率性能上都 表现最佳，圆柱电池表现较弱。方形电池在 PACK 成组效率性能上也表现优于圆柱电池。

除了电池结构和性能的不同外，软包电池和方形电池的制作工艺也不同。在前段工序上， 软包电池和方形电池的制作工序基本一致，因此前段工序所需的设备稳定。相反，在中段和后 段工序上，软包电池和方形电池的制作工序区别较大。方形电池的中段工序主要为卷绕、焊软 连接、卷芯入壳、焊顶盖和气密性检测等，而软包电池的中段工序主要为叠片、TAB 焊接、 极耳贴胶、电芯平压测 Hi-pot 和热冷压等。在后段工序上，方形电池的主要工序为化成、焊 接封顶、分容测试等，而软包电池的主要工序为化成、TAB 套绝缘管、容量测试、其他测试 等。因此，锂电池未来仍有改造升级的需求，技术路径的切换将导致设备置换的需求。

2、软包、方形、圆柱电池充电放电设备发展历程比较

软包、方形、圆柱电池产品不断更新迭代及创新。90 年代末，首台量产型软包电池充放电设备和首台圆柱电池充放电设备面世；2000 年首台方形电池充放电设备面世。2005 年，首 台高精度软包电池充放电设备（电流精度 0.3%）和首批高精度设备（电流精度 0.07%）推出。 2009 年，方形电池电压精度达 0.1%，且具备能量回收功能。2012 年首台软包电池高温加压充 放电设备发售；2014 年高精度且具备能量回收功能的充放电设备发售（电压精度 0.02%）。 2016 年以后，软包、方形、圆柱电池都已具备完整的后处理系统设计与集成能力，且不断地 进行改造升级，技术迭代的需求将进一步驱动设备置换的需求。

（三）设备技术进步驱动改造需求

1、设备厂家对比与优势比较

设备技术的不断进步将驱动设备的改造需求。雅康和先导的常规设备效率分别为 13PPM和 15PPM；极耳间距精度都为±0.3mm，未来设备技术进步方向仍为常规设备效率、精度和 线速度的提升。

目前设备优势主要体现在叠片效率、伺服数量、电控信号传输和叠片对齐度的实时监测上。 叠片效率（≤0.5s/片）显著高于行业现状（0.8-1s/片）；伺服数量（50 多套）多于行业平均水 平（30 多套）；电控信号传输（多轴电子凸轮同步控制）优于行业现状（普通 PLC+扩展方式 相应周期 20ms 以上）。创新的叠片对齐度实时监测技术已实现对每片极片进行实时对齐度检 测及上传、数据保存，不良剔除。

2、设备技术进步历程与未来技术研发规划

目前后处理系统的核心技术集中于充放电过程电压/电流的控制检测精度、能量利用效率、 充放电过程温度/压力控制、系统集成自动化/智能化水平。控制及检测精度类技术方面，已从 第一代高精度新型充放电技术（电压精度 0.05%，电流精度 0.07%）发展成目前的高精度 150A~480A 同步整流开关型充放电技术以及新一代高速高精度控制及检测系统。通过高控制 精度及检测精度的充放电技术，使得电池参数的检测结果更为准确。能量利用效率技术方面， 异步整流开关型重放电技术和能量回收技术不断升级，使得锂离子电池充放电全过程的节能降 耗。温度/压力控制技术已从第一代高温加压技术发展成第四代高温加压技术，大大减少了电 池后处理工艺的时间。自动化及系统集成类技术方面，已从圆柱电池自动装夹技术发展成动力软包电池自动装夹技术，目前已完成了后处理设备的自动化运行以及对后处理工艺的所有数据 进行自动收集、存储、热备份和统计处理，逐步实现生产过程的自动调度，无人化、智能化运 行，设备技术仍在不断更新迭代。

技术研发的目标是更安全、更高效、更智能和实现一体化。通过仿真驱动优化设计，使得 电池制造更加安全；通过先进机构、控制技术和设备开发使得单机生产效率更高；全面应用 CCD 技术、闭环检测与控制关键设备技术以及运用智能单机与整线的 MES 采集与处理大数据 使得生产更加智能化；集成前后工序使得物料利用率提高，运用多种一体机实现生产一体化。

三、国产锂电设备的全球份额扩张加速

（一）前中段目前基本国产化

1、前中后段相关设备和国内核心设备供应商

极片制作、电芯组装、后处理（激活电芯）三大步骤为锂离子电池电芯的主要生产程序。 前道工序为极片制作，包括涂布、辊压、分切等工序；中道工序为电芯组装，包括卷绕或叠片、 注电解液等工序；后道工序为后处理，其中电芯化成、分容为主要工序。

目前国内的设备供应商已经拥有独立完成前中后道工序的技术条件，其中前中道工序所需 的设备已经基本实现国产化。

前段核心设备供应商为先导智能、赢合科技、科恒股份和璞泰来。其中，涂布的相关设备 （转移式涂布机和挤压式涂布机）主要由先导智能、赢合科技、科恒股份和璞泰来供应；辊压 和分切的相关设备（辊压机和全自动分条机）主要由先导智能供应；模切的相关设备（模切机 和卷式模切机）主要由先导智能和赢合科技供应；搅拌的相关设备（真空搅拌机）主要由先导 智能、金银河和北方华创供应。

中段核心设备供应商为先导智能和赢合科技，主要供应卷绕机、叠片机和焊接机等，格林 晟也为叠片工序所需设备的核心供应商。

后段核心设备供应商为先导智能和杭可科技，主要供应化成和分容检测所需相关设备（锂 电子电池化成和分容柜等），其中先导智能主要供应宁德时代，杭可科技主要供应 LG。此外， 赢合科技也供应分容检测的相关设备；大族激光和光大激光孩主要供应封装所需的相关设备 （电池入壳机、滚槽机、封口机和焊接机）；东莞起源精密、无锡众迈、深圳精朗主要供应注 液所需的相关设备（全自动注液机）。

2、海外主要锂电设备产品布局

国内的电池厂商，如宁德时代，基本都采用了国内供应商提供的设备。此外，国外主要的 电池厂商，如 LG 和松下，已经在国内建立了电池厂且开始采用国内供应商提供的设备。但目 前比亚迪的电池厂采用日系设备偏多，且国外主要电池厂，如 LG 和松下，仍有采用国外设备， 因此未来国内外市场仍有较大的替代空间。目前国外主要锂电设备产品的布局主要集中在日本 和韩国。前段核心设备供应商中，主要由日本富士、日本东芝、日本东丽和日本平野供应涂布 机；日本浅田供应搅拌机；日本西村供应分条机。此外，韩国 Koem 供应涂布机、辊压机和分 条机。卷绕机是中段核心设备之一，主要由日本皆藤、日本 CKD、韩国 Koem 和韩国 PNT 供 应。后道的主要工序为化成分容与检测，主要由日本片冈和韩国 PNE 供应其相关设备。

3、国内外卷绕机设备性能对比

国内主要设备供应商生产的的卷绕机性能优于国外主要设备供应商生产的的卷绕机性能。 目前先导智能的卷绕机速度可达 1500mm/s，明显快于韩国 Koem 的卷绕机速度（800mm/s）; 先导智能的设备产能为 7PPM，显著高于韩国 Koem 的设备产能（4PPM）；先导智能的张力 波动范围≤6%，小于韩国 Koem 的张力波动范围（≤8%）；先导智能的产品优质率≥99.5%， 优于韩国 Koem 的产品优质率（≥99%）。此外，先导智能和韩国 Koem 的三星 SDI 对其偏差 度皆为≤0.3mm。

（二）后段加速替代中

1、国内后处理设备类型

后处理是电芯制造完成后的工序，主要是完成电芯的激活、检测和品质判定，具体包括电 芯的化成、分容、检测和分选等工作。从原理上说，化成就是激活电芯，使电芯具有存储电的 能力。分容，即“分析容量”，就是将化成好的电芯按照设计标准进行充放电，以测量电芯的 电容量。充放电机是整个后处理系统的核心设备之一，也是后处理系统中使用量最多的设备。 充放电机的最小工作单位是“通道”。在充放电机实际使用中，一个“单元”由一定数量的通 道组合而成，工作时为若干个电芯同时进行充电或放电。若干个单元（BOX）组合在一起， 就构成了一台充放电机。经过后处理，电芯得以达到可使用状态，而后还需要对电芯进行封装。

杭可科技的充放电设备分为圆柱电池充放电设备、软包/聚合物电池充放电设备（包括常 规软包/聚合物电池充放电设备和高温加压充放电设备）、方形电池充放电设备。方形电池充 放电设备主要进行方形动力电池封口后的分容工序，分容过程中具有电池实时电压、电流采集 功能，设备采用自动针床式结构，适用于方形动力电池全自动后处理产线系统。

2、国内后段龙头设备供应商与国内外行业平均水平对比

杭可科技是目前国内掌握锂离子电池生产线后处理系统技术、生产规模较大的企业之一。 目前杭可技术水平处于行业领先，总体优于国内外行业平均水平，且产品性能持续优化。在控 制及检测精度类技术上：国外高精度线性充放电技术的行业平均水平（电压精度 0.04%~0.05%， 电流精度 0.1%）优于国内行业平均水平（电压精度 0.04%~0.1%，电流精度 0.05%~0.1%）， 但杭可科技的电压精度（0.02%）和电流精度（0.05%），显著优于国外行业平均水平；国内 外全自动校准技术的行业平均水平均最多可达 256 个通道同时校准，而杭可科技可实现最多 400 个通道同时校准。

能量利用效率类技术（高频 PWM 变流技术和高频、SPWM/SVPWM 变流技术）：国外行 业平均水平（电压精度 0.04～0.1%，电流精度 0.05～0.1%，充电效率≥75%，放电效率≥70%） 仍优于国内行业平均水平（电压精度 0.1%～0.2%，电流精度 0.1%～0.2%，充电效率≥65-78%， 放电效率≥65-75%），但杭可科技仍显著优于国外行业平均水平（电压精度 0.02%，电流精度 0.05%，充电效率≥80%，放电效率≥80%）。

温度和压力控制类技术：杭可科技可实现高温加压充放电技术和恒温充放电技术，而国外 厂商皆无法实现。国内仅个别厂商可以实现高温加压充放电技术，但除了杭可科技外，其他厂 商无法实现恒温充放电技术。

自动化及系统集成类技术：，杭可科技和国外行业平均水平都可满足全电池类型的自动装 夹，而国内绝大部分厂商无法满足全电池类型的自动装夹。国内很少有处理设备厂家能够提供 专业的数据集中管理技术，而国外技术水平很高，大幅度领先于国内，但一般由电池生产商掌 握，后处理设备厂商一般不负责该部分。杭可科技可满足全电池类型的生产数据集中管理。

杭可科技设备面向动力及消费类软包电池、圆柱电池、方形动力电池等全主流电池形态； 韩国 PNE 公司的设备主要面向软包电池；日本片冈制作所的设备主要面向圆柱电池；国内同 行业可比公司设备能够覆盖全主流电池形态的较少。相比日本和韩国的主要电池厂商，杭可科 技设备种类更多，不仅可面向动力及消费类软包电池和圆柱电池，还可面向方形动力电池等全 主流电池形态。因此，无论在种类数量上还是各项技术参数水平上，杭可科技都优于国内外行 业平均水平。由此可见，类似于杭可科技这样的国内优质设备供应商，未来加速替代，提高市 场渗透率是一个必然趋势。

目前内阻电压自动测试设备、分档机和自动上下料机均可由国内设备厂商生产。内阻 电压自动测试设备是一种测试电池电压、内阻、温度、条码扫描、电压（IV）测试、刮极 耳、压极耳、切极耳功能及电池自动输出的全自动化测试设备。依据电池行业生产工艺流 程，在电池生产后段会集中对电池做档位分级，分档机设备可将生产完成的电池依据特定规则挑选分级。自动上下料机是一种动力锂电池的智能全自动上下料装置。

（三）海外电池企业份额提升

1、国产设备与全球龙头动力电池企业的供应关系

目前国内的电池企业，如宁德时代和国轩高科，基本采用国产设备。前段设备主要由璞泰 来，科恒股份和赢合科技供应；中段设备主要由先导智能和赢合科技供应；后段设备主要由先 导智能、星云股份和杭可科技供应。国外主要电池企业，如 LG 化学，松下，三星 SDI，SKI 和 Northvolt，已经开始采用国产设备。其中，前段设备主要由璞泰来和科恒股份供应；中段 设备主要由先导智能和赢合科技供应；后段工序主要由先导智能和杭可科技供应。目前国内外 主要电池厂商仍有使用国外设备，如松下的涂布机供应商之一为日本东丽，比亚迪大多数设备 仍由日本设备厂商供应等。未来随着国产设备性能的提高，国产设备有加速替代的趋势。

2、锂电池前中后段和各设备价值量占比

目前国内的锂电设备供应商已经具备整段设备的供应能力，并且主要性能参数不亚于 国外同行。目前国内每 GWh 的设备价值大约在 1.5 亿~1.8 亿元之间，进口设备相比国产 设备的价格大约贵 50%以上。假设整段设备都采用国产设备，那么前中后段的设备价值量 基本接近，均在 1/3 左右；假设前中段设备采用进口设备，后段设备采用国产设备，那么 后段设备价值量大约占比在 20%-25%之间，前中段设备价值量接近。

最近 5 年，随着国内新能源汽车行业的高速发展，国内电池企业和锂电设备企业经历 了高速发展期，国内整段设备的供应能力和综合问题解决能力逐步提升，设备进口比例逐 步降低。

我们建议持续关注进入宁德时代、LG 等核心客户的设备企业，经过长期的问题反馈 和技术改进，头部设备企业已经形成一定技术壁垒，设备性能已经接近甚至优于国外同行， 国产替代有望进一步加速。此外，目前先导智能、杭可科技以及赢合科技等头部企业已经 进入部分海外电池企业，国内设备企业的全球市场份额有望持续提升。

四、行业分化，集中度加速提升

（一）现金流是行业分化的关键因素

1、龙头现金流情况好于行业

龙头设备供应商的现金流情况和融资能力明显优于行业。2020 上半年，杭可科技、 先导智能和赢合科技的现金及现金等价物分别约 17 亿元，20 亿元和 12 亿元，远超出行 业平均值 7.8 亿元。此外，目前杭可科技、先导智能和赢合科技的货币资金分别约 18 亿 元，24 亿元和 13 亿元，远超出行业平均值 9 亿元。

锂电设备行业的付款方式决定了设备供应商需要阶段性为下游电池厂客户垫资，回款 周期较长，锂电设备公司的应收账款及应收票据数额普遍较高。行业普遍的付款方式仍未 3331，部分大额订单付款方式有一定不同。绑定国际龙头以及部分上市二梯队电池企业的 设备公司，应收账款的安全边际相对较高。

我们认为，行业供需关系的变化是付款方式、价格以及上下游议价能力改变的核心因 素。过去 2-3 年行业下游和设备端的产能过剩，设备企业为了提升产能利用率，价格和付 款方式已经触底。2020 年，大众、特斯拉等国际车企的电动车产能和新产品周期打开行 业空间，叠加欧洲等的新能车政策驱动，LG、宁德时代和松下等国际主要电池厂商排产 持续超预期，新建产能加速，行业需求拐点基本确定，中高端设备目前供需关系已经发生 变化。

龙头企业的现金流情况逐步趋稳，应收账款和票据未出现大幅增长的情况。先导智能 的应收账款及票据总额从 2018 年的 24 亿下降到 2019 年的不到 23 亿，2020 年由于新签 订单等原因，应收账款有所增加，但是应收票据在三季度出现明显下降。行业的付款方式 和价格有望随着下游需求的释放，发生改变，行业拐点将至。

2、下游需求放量，付款方式有望改善

主流锂电池企业纷纷投资建厂增加产能，先导智能、赢合科技、杭可科技和星云股份 等龙头企业在建工程逐年增长。星云股份在建工程由 2019 年的 1.3 亿元，到 2020H1 为 1.6 亿元，增加约 0.3 万。先导智能在建工程由 2017 年的约 1.0 亿元，增长到 2019 年的约 1.8 亿元，2020 上半年在建工程已达 2.4 亿元。赢合科技在建工程由 2017 年的 0.4 亿元增 长到 2019 年的 4.8 亿元。2020 上半年杭可科技在建工程约 0.6 亿元，相比上年同期增长 55%。

行业新建产能预计将在明年二季度之后逐步投产，行业的产能爬坡仍需时间，中高端 设备的供给仍然紧张。中长期来看，我们认为受制于目前现金流和融资能力等原因，锂电 设备企业中高端设备产能的扩建相比下游电池企业的排产仍然较慢，中小企业的扩产能力 受到一定限制，行业集中度将加速提升，设备企业的议价能力也将逐步改善。

3、现金流驱动集中度加速提升

锂电设备企业接到新增订单后，需要垫付部分货款，设备公司的现金流情况与公司的 扩产规模和可接订单相关度较高。龙头显著优于行业的现金流和融资能力，驱动其接单能 力和产能扩张好于行业，因此能更好地匹配下游高成长性，行业集中度将提升速度将比中 下游更快。

（二）三个维度分析技术壁垒的形成

1、研发投入占比提升

杭可科技、赢合科技和先导智能等龙头设备企业研发投入逐年增加。杭可科技的研发 投入由 2016 年的 0.26 亿元增长到 2019 年的 0.74 亿元；先导智能的研发投入从 2016 年的 0.52 亿元增长到 2019 年的 5.3 亿元，研发投入占营收比例持续增长，从 2015 年的不到 5% 增长到 2019 年的 11%+，杭可科技 2020H1 研发投入占收入比例已达 9%。

锂电设备企业通过产品和技术的迭代，增加所供设备的附加值、精度和稳定性等，研 发投入比例提升是公司技术实力的重要指标。

2、客户结构驱动的优势

深度绑定宁德时代、LG 等电池巨头的锂电设备企业，在与其长期合作中，由问题反 馈机制形成的技术实力和问题解决能力，是设备企业的核心技术壁垒。过去五年是动力电 池高速发展的时间窗口，动力电池行业的行业格局逐步形成，龙头设备企业经历了与下游 的电池巨头一同成长的过程，所生产设备经过长期的问题反馈和细节精进，设备企业逐步 形成对口下游电池厂商技术路径下的设备解决方案，具备制造和研发要求更高设备的能力。

深度绑定优质客户，核心优势主要包括：1）现金流优于行业平均水平，应收账款的 安全边际更高；2）充分受益于下游高成长和集中度提升带来的增量；3）规模优势产生成 本优势； 4）形成问题反馈机制，带来技术壁垒；5）和电池龙头的深度绑定，将改善设 备企业的议价能力。此外，由于下游动力电池行业的加速洗牌，绑定 LG、CATL 以及其 他优质电池企业的设备供应商的现金流的安全边际更好，公司整体的经营情况也更加健康。

3、核心团队稳定性

核心团队的稳定性是公司研发实力保证的重要因素。杭可科技的员工数量由 2015 年 的489人增加到2019年的1611人，研发人员占比由2018年的19%增长到2019年的21%。 先导智能的员工数量由 2015 年的 1252 人增加到 2019 年的 6759 人，研发人员占比由 2018 年的 28%增长到 2019 年的 36%。

龙头设备企业人均创收整体呈上升趋势。杭可科技的人均创收从 2015 年的 53 万元上 升到 2019 年的 82 万元，先导智能的人均创收从 2015 年的 43 万元上升到 2019 年的 69 万元，头部企业的公司管理和经营效率呈逐步提升的趋势。

五、估值简析与投资建议

行业格局： 前段设备中的搅拌机、涂布机和辊压分切机主要供应商包括赢合科技、新 嘉拓和浩能科技等，中段的卷绕焊接机主要供应商为先导智能、赢合科技等，后段化成分 容主要的供应商包括：先导智能、杭可科技和星云股份等。其中后段的化成分容，杭可科 技主要客户为 LG，设备针对的主要产品为软包和圆柱电池；先导智能的后段设备主要供 应的是宁德时代，主要针对的产品为方形电池。

行业估值： 我们针对锂电设备行业的主要公司进行盈利预测，并得出目前的估值水平， 2020 年行业内 4 家上市公司的平均估值约 56 倍，根据盈利预测，先导智能和杭可科技 2021 年的估值分别约为 42 倍和 38 倍，相比行业的平均估值，并给予一定龙头溢价，保守估计 仍有 40%以上的空间，叠加下游动力电池排产有望持续超出现有规划，行业估值中枢仍有 上移空间。

我们持续看好已经进入 LG 和宁德时代供应链的锂电设备龙头，推荐逻辑包括：1） 新能车驱动的行业高成长性；2）下游需求爆发后，中高端设备产能缺口驱动的现金流和 价格改善；3）龙头更好的现金流支撑积极的扩产计划，匹配下游需求释放，提升行业集 中度；4）深度绑定优质客户后，经过长期的问题反馈机制及综合方案解决能力，形成的 技术壁垒；5）行业景气度持续超预期驱动的产能利用率保持高位。重点关注先导智能、 杭可科技、赢合科技、星云股份。

……

（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：民生证券）

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如何让电子产品更长待机？钒酸盐锂离子电池储锂性能的终极研究

文|编辑：狼叔有料

引言

锂离子电池 (LIBs) 作为当前能量密度和功率密度最高的储能装置， 在电子产品领域得到了快速的发展。

如果LIBs能够进一步提高它的能量密度 ，功率密度并且能在较短的时间内充足电，那么势必将能够进一步应用到交通工具领域。

本论文主要对具有不同微结构的钒酸盐纳米材料 进行制备并且对相应材料 进行锂电性能和储锂机理研究。

这些材料包括MoV2O 8、Zn 3V 2O 8、Cu 5V 2O 10、 Co3V 2O 8、Zn 2V 2O 7等。

研究过程

1.1材料制备

课题组借助溶剂热反应，制备出具有分级中空球结构结构材料，具体制备过程如图1.27所示。

首先用硝酸镍均苯甲酸分别作为原料和有机配体 ，PVP用作表面活性剂来确保球形Ni-MOF 前驱物结构的形成。

随后经碳化和氧化处理，得到最终分级中空球结构目标产物。

电极在2 A g-1的电流密度下循环1000次后，仍然能够显示1144 mAh g-1的可逆容量 ，同时电极也表现优良的倍率性能 ，在15 A g-1的电流密度下可逆容量仍然达到805mAh g-1。

中空球结构特点 能在循环过程中有效 地为NiO的体积膨胀提供缓冲空间。

石墨烯外壳能提供高导电性的网络，该网络结构能促进电荷快速传递 。

该结构也能保证材料在循环过程中快速的形成稳定SEI膜 ，因此材料表现出优异的Li+储存性能。容量分别达到950 mAh g-1 和800 mAh g-1。

并且制备的材料在这两个电流密度下，整个150次循环过程中都保持平稳的充放电容量，显示材料好的循环稳定性 。

独特的材料形貌 能够在充放电循环过程中有效缓解材料的体积膨胀，进而能够保 持材料的结构长期稳定性。

这些特性是材料显示好的锂电循环性能 的原因。

以碳球为模板可控的制备出具有双层、三层和四层结构的 Co3O 4中空纳米球结构。

制备过程如图1.29所示，以葡萄糖溶液制备碳球， 新制备的碳球分散到含有乙酰丙酮钴的水-乙醇混合溶剂中超声处理15 min 。

最后溶液在3 ℃的温度下陈化处理6h，真空抽滤。

水洗涤随后80 ℃ 温度下干燥12 h得到复合微球结构 前驱物，前驱物在空气氛围下500 ℃煅烧1 h 得到具有三层 结构的最终产物。

通过改变水-乙醇的比例可以得到具有单层、双层和三层结构的产物。

四层材料 的合成过程相似于三层结构 制备过程。

仅仅在碳球制备过程中对碳球进行HCl酸化处理48 h 。

合成的材料 用作锂电池负极时，具有三层结构的材料在0.05 A g-1的电流 密度下循环30次的整体性能要优于其他结构材料的性能。

它的可逆容量平稳在1600 mAh g-1 。该材料在2 A g-1的电流 密度下仍然能够 提供1600 mAh g-1的可逆容量。

1.2材料分析

作者指出材料性能差异是因为不同微球结构具有不同的体积占有率，太大的体积 占有率将导致材料在循环过程中结构逐渐遭到破坏。

合适的体积占有率能够保证高的体积比容量和在循环过程中材料结构的稳定性。

因此材料优异的性能是与材料的独特结构 密切相关。

MnO与石墨烯结合 制备出具有新颖结构的核壳结构。

MnO卷轴与石墨烯纳米带共同构成的氮掺杂石墨烯 带状混合材料，合成过程如图1.33所示。

首先采用已有方法合成MnO2纳米线，随后把材料溶解到包含聚丙烯脂 的溶液中，目的是在MnO2纳米线表面带 上正电荷以便与氧化石墨结合形成MnO2结构。

其次，用水洗涤材料数次，洗去过量的聚丙烯脂 。

此时添加一定量的氧化石墨， 搅拌数小时后水热120 ℃反应得到 MnO2前驱物。

最后，前驱物在Ar气下600 ℃煅烧得到最终产物 。

在反应过程中，促使MnO2表面带上正电荷 是材料合成的关键步骤。

水热过程能保证氮掺杂和石墨 的卷绕过程的进行。材料具有高的比表面积 ，材料的形貌对锂电性能影响相当大。

结果表明混合材料整体性能要优于第一步合成的MnO2，也高 于MnO/GO的性能 。

材料由于石墨烯的存在具有高的倍率性能。

在0.2 A g-1的 电流密度下循环140圈 ，可逆容量为1200 mAh g-1，在2 A g-1的电流密度下电极 循环1000次后 ，可逆容量依然达到750 mAh g-1。

作者指出材料容量逐渐上升，原因是在反应过程中形成电活性的类胶体聚合物膜 。

另外在循环过程中有更高价态Mn参与反应将导致更多的锂参与到反应中。

此外，由Mo、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、V、Mo 等元素构成的三元氧化物也是重要的研究方向。

1.3实验过程

他们以溶剂热方法制备具有中空微立方体结构的双壳CoMn2O 4，材料在0.2 A g- 1的电流密度下能够可逆提供624 mAh g-1的容量 。

在乙二醇溶液中 用NH4HCO 3作为沉淀剂成功制备单分散介孔NiCo 2O 4 微球 。

制备的材料 在0.2 A g-1的电流密度下可逆显示1198 mAh g-1的容量，在1.6 A g-1 时的容量保 持在400 mAh g-1。

Chowdari制备出由亚微米CoMoO4构成的具有内部相连网状结构材料 。

材料在0.1 C的倍率 下可逆的显示1000 mAh g-1的容量，在0.25 C时 的容量保持在940 mAh g-1左右 。

可控的制备出具有中空结构的Co-Mo混合氧化物材料，采用混合溶剂是确保球形形貌形成 的关键。

材料在0.2 A g-1 的电流密度下能够可逆提供918 mAh g-1的容量。

研究小组制备出自堆叠的CuFe2O 4–Fe 2O 3多孔纳米片，材料也显示出优良的锂电性能 。

在0.5 C的电流密度下循环200次后的容量在910 mAh g-1， 在0.5 C的电流密度下容量仍然在417 mAh g-1。

材料优良的性能源于 多孔性和高导电性。过渡金属钒酸盐由于材料钒元素具有最高价态，能够进行多步锂插入 。

通常这些钒酸盐显示高的电池可逆容量和倍率性能。因此过渡金属钒酸盐 材料得到了越 来越多的关注，成为锂电池负极材料研究选择之一。

另外，含有锂和金属元 素的氧化物材料也被用来作为锂电池负极材料 进行研究测试。

因此这些氧化物材料也是电池材料的另一个选择。

1.4 MoV2O8纳米棒电化学性能测试

我们将所得MoV2O 8材料制成LIBs电池负极，测试电压窗口为0.005-3.0 V 。

图中是不同形貌电极在0.2 A g-1电流密度下循环曲线。

根据曲线我们了解到纳米棒电极 相对于纳米带电极和块体电极具有良好的循环稳定性 和更高的容量。纳米棒电极具有高达1706 mAh g-1 的放电容量。

在紧接着的充电过程中纳米棒电 极显示1327 mAh g-1 的充电容量。因此纳米棒电极具 有77 %的起始库伦效率值。

正如其他金属氧化物负极材料 显示的研究结果，起始的不可逆容量损失是因为材料在充放电过程中的电解液不可逆分解 ，以及在电极材料表面形成的固体电解质相界面膜。

我们仔细观察纳米 带电极和块体电极的充放电曲线后，发现这两种材料的起始放电容量分别在1046 mAh g-1和780 mAh g-1 。

这些结果要远远低于纳米棒电极的放电容量。

50次长循环 后MoV2O 8纳米棒还能提供高达1325 mAh g- 1 的容量达到起始容量的77.7 %。

同样的测试条件下的MoO3纳米带电极的容量。

我们的纳米棒电极显示高 的循环性能，这个性能也要高于许多过渡金属二元氧化物的性能 。

例如ZnO材料显示大约600 mAh g- 1的容量、Fe3O 4材料显示大约900 mAh g-1的容量 、CuO材料显示大约600 mAh g- 1的容量、一些碳基材料的理论容量在372 mAh g-1。

带电极和块体电极 ，在50次循环后他们的容量分别下降到854 mAh g-1和617 mAh g- 1 。

根据一些文献报道，许多的材料能够显示出高于材料理论容量的性能。

文中指出由于材料中负离子例如氧的存在 。在材料的充放电 过程中扮演氧化还原中心的作用。结果是Li与这些氧化还原中心形成可逆的相互作用。

因此我们认为MoV2O 8纳米棒电极高 的容量是由于循环过程中Li与氧形成如Mo-O-Li 和V-O-Li的结构。

相比于纳米带和块体材料，我们的纳米棒材料具有更小的材料尺寸 。

因此它能够提供更多的氧化还原中心 ，主观显示纳米棒电极具有更高的容量和循环性能 。

结果分析

(1) 利用溶剂热方法，在高温条件下反应形成Mo-V-O前驱物 。

在随后的高 温条件下煅烧处理制备出具有较小粒子尺寸的MoV2O 8纳米棒。

(2) 作为LIBs负极材料，在0.2 A g-1的电流密度 下循环50次后的电极显示 高达1325 mAh g-1的可逆容量。

此外，电极在10 A g-1的电流密度下还能提供高 达570 mAh g-1的可逆容量 。

(3) 借助ex-situ XRD，XPS 和TEM表征方法，我们系统全面的对MoV2O 8纳米棒电极进行锂电机理测试。

通过对测试结果分析表明MoV2O 8 纳米棒电极涉及到两种类型机理 。他们分别是插入-脱嵌过程 和部分氧化还原过程。

这些机理共同构成了材料的锂电循环过程，因而MoV2O 8纳米棒电极显示高的锂电池性能 。

结论

在未来，锂电池电极材料的研究将会与纳米材料更加紧密的联系到一起 。

纳米材料小的粒子尺寸和大的比表面积能够确保活性组分与电解液的充分接触。

过渡金属氧化物具有低的价格 ，因此合理的设计过渡金属氧化物纳米材料确保材料优越的微观结构，来改变材料的循环不稳定性的缺点将是锂电池电极材料接下来研究的方向。

比如：设计制备具有多孔结构的纳米材料，设计合成具有高导电性的复合纳米材料等 。

参考文献

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[3] 采用原位EXAFS/EDXRD互补技术研究了MoO3纤维的溶剂热形成。米哈伊洛夫斯基，阿列克谢；拉格纳·基巴赫；本施，沃尔夫冈；

[4] 单分散NiCo2O4介孔微球作为锂离子电池阳极材料的高电化学性能。李景发；熊胜林；刘玉荣；朱志成；钱一太。Mater。.2013

5] 尹志刚，曹敏华。合成中空多孔纳米笼作为高性能锂离子电池阳极的通用方法，文章。

[6] 王伟，秦静文，尹志刚，曹敏华，通过合理引入CoMoO4实现锂离子电池MoO3的完全可逆转化.

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