锂电设备行业深度报告：具备竞争优势的一二线厂商更具看点

（报告出品方/作者：财信证券，杨甫）

1、锂电设备：板块盈利处于产业链中高水平，国产设备商加速崛起

1.1 基本介绍：分为前中后段三个环节，下游涵盖动力、消费、储能三大领域

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称，其工作时主要依靠锂 离子在正极和负极之间移动来工作，电池中不存在金属锂，因此安全性较高。锂离子电 池作为可充电电池，充放电循环可达几百次、数千次到上万次，故其相对一次电池而言 更经济实用。目前，手机、笔记本电脑等电子产品使用的大多都是锂离子电池，通常人 们俗称的锂电池即为锂离子电池。

锂电池产业链上游为锂矿产资源，中游为锂电池材料、电芯生产、电芯生产装备、 锂电池检测系统提供商和锂电池组装企业，下游主要是锂电池配套应用领域，包括 3C 产 品（消费型锂离子电池）、新能源汽车（动力型锂离子电池）、储能等行业（储能型锂离 子电池）。下游应用场景中，占比从高往低依次为新能源汽车动力电池市场（占比 74%， 2020 年数据、后同）、消费类电子产品以及电动工具市场（占比 19%）、储能市场（占比 7%）。

锂电池设备行业是锂电池产业链的重要组成部分，锂电设备从工序上可分为前段（极 片制作，价值量占比 35%）、中段（电芯制作，价值量占比 35%）、后段（检测组装，价 值量占比 30%）三个环节，前段（极片制作）包含搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模 切等六道工序，其中以涂布工序的价值量占比最高，在整个前段工艺中价值量占比达 85%。 中段（电芯制作）包含叠片/卷绕、入壳、焊接、干燥、注液等五道工序，其中以卷绕工 序的价值量占比最高，在整个中段工艺中价值量占比约为 70%。后段（检测组装）环节 包含化成、分容检测、Pack 成组等三道工序，其中以分容检测工序价值量占比最高，在 整个后段工艺中价值量占比约为 70%。

1.2 行业特性：高毛利、宽壁垒、深绑定

1.2.1 整体毛利率处于产业链较高水平，后段毛利率最高

整体毛利率处于产业链较高水平。锂电设备行业由于是定制化研发，因此行业整体 的毛利率水平比较高，行业平均毛利率达 33.75%。与锂电产业链的其他环节相比，锂电 设备企业的毛利率也要高过电池企业、正极企业、负极企业，总体而言，锂电池企业的 毛利率整体处于产业链环节毛利率较高的水平。

前、中、后段工序毛利率依次升高。分工艺来看，锂电设备环节前、中、后段的毛 利率水平也不尽相同，前段工序因为高端设备被海外厂家占据，国内厂家一般介入的为 中低端环节，因此整体的毛利率水平最低。而在中段工序中，国产设备已经取得不小的 突破，先导智能在卷绕机已经占据绝大部分国内的市场份额，因此整体的毛利率水平要 比前段更高。而后段工序是高危险性、高技术含量的环节，后道环节发生爆炸的概率远 高于前、中道环节，因此电池厂对于后道设备的质量要求很高，客户对于供应商的要求 也非常高，一般形成稳定的供货关系后，厂家将不再会更换设备供应商，因此后段设备 商的毛利率水平最高。

龙头厂商开启股权激励潮，纷纷看好后期盈利改善。先导智能、杭可科技和利元亨 均发布了 2021 年限制性股票激励计划（草案），各自均有营收和净利润（率）考核方式， 其中以净利润（率）为考核目标为：先导智能以 2020 年净利润率为考核目标为，2021、 2022、2023 年净利率分别不低于 16%、18%、20%（计算净利润率时，以剔除股份支付 费用的归属上市公司净利润为基准）。

杭可科技以 2020 年净利润为基数，2021、2022、 2023 年净利润增长率分别不低于 30%、100%、280%。利元亨以 2020 年净利润为基数， 未来三年净利润的复合增速分别有望 79%以上。锂电设备行业此前由于议价能力不强， 毛利率净利率均呈现逐年下降态势，此次三家龙头厂商制定的未来三年净利率考核目标 逐年提升，反映出行业将可通过规模效应以及降低费用率的举措对冲毛利率下滑带来的 影响，未来整个行业盈利能力或将面临改善。

1.2.2 锂电设备属于高壁垒行业，新入局者难有机会

锂电设备制造行业是一个非标准化的专用设备制造行业，具备较高的行业壁垒。主 要分为：

1）技术壁垒：锂电池设备制造行业是技术密集型行业，集机械、电子、电气、化学、 材料、信息、自动控制等技术于一体的行业，具有高度的复杂性和系统性，需要设备制 造企业充分掌握上述技术，并具备综合应用的能力。锂电池下游的电子类产品具有技术 发展快、更新频率高的特点，市场和客户不断对锂电池设备提出新的标准。

同一类型的 客户对设备的要求也不同，这就要求设备供应商能对锂电池生产工艺十分的了解，理解 和掌握客户生产线的参数，能够在短时间内根据客户需要确定工艺参数、进行快速试制， 并最终提供成熟可靠的自动化设备。另外随着锂电生产工艺对精细化、稳定性的要求越 来越高，锂电设备制造商为了满足下游需求，对其自身生产过程一体化、自动化、稳定 性的技术标准也越来越高。锂电设备制造企业的综合学科要求及高技术工艺标准等技术 壁垒，成为行业新进入者的门槛。

2）客户壁垒：由于设备对于电池产品的良率有重要影响，以及设备的定制化特征， 设备商要经过多个环节、长周期认证，认证成本高，锂电池厂商不会轻易更换主要的设 备商。过去几年，锂电池高速发展，设备企业与下游锂电龙头共同成长，生产设备经过 长期的问题反馈和细节精进，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。设备企业优先选择服务于优质客户，形成客户壁垒。

3）资金壁垒：锂电设备为订制品，在接到客户订单后，需要根据客户的需求定制化 生产，再发货到客户处，进行安装、调试、产能爬坡等步骤。一般在合同签订后，6 个月 内可完成设备的生产，6 个月内可完成客户处的安装调试及产能爬坡。锂电设备行业的付 款模式一般为 3331，即合同签订后，客户先预付 30%的定金，发货前再付 30%，验收合 格付 30%，验收合格 365 天后无异常付 10%。锂电设备的价值量大、回款周期较长，这 也导致资金实力成为锂电设备商竞争的壁垒之一。

1.2.3 设备厂商与电池厂商深绑定现象明显，订单外溢利好二线设备厂商

从各大锂电设备厂商中标电池厂商的情况以及宁德时代各工艺环节的设备供应商梳 理可以看出两点：

1.无论是先导智能、先惠技术、联赢激光等主要涵盖宁德时代订单的厂商还是中标大 量国轩高科订单的赢合科技以及中标蜂巢订单的利元亨，都反映出锂电设备厂商和动力 电池厂商深绑定现象明显。

2.宁德时代的订单从先导智能、杭可科技等一线龙头一直延伸至海目星、先惠技术、 华自科技等二线设备厂商，反映出目前动力电池厂商的订单量足，承接厂商已从一线龙 头外溢至二线设备厂商，对二线设备厂商也是明显利好。

1.3 行业格局：国产设备商逐步崛起，先导完成全工序覆盖

整个锂电池制作工艺，由于各个工艺环节的技术要求、介入时间、工序的复杂程度 均有差异，因此中国目前在三个工艺环节的现状也差别颇大。

前段高端设备仍由海外厂家主导。从前段工艺来看，目前国产设备的效率、精度、 稳定性还与国外先进水平存在一定的差距。我们以前段价值量最高的涂布机为例，涂布 机的幅宽和速度是反映涂布技术优劣的重要指标，目前国内锂电设备企业的极片最大涂 覆一般在 650mm 左右，与日韩企业 1000mm 幅宽相比还有较大差距，因此我国的高端涂 布机仍需大量进口。国产厂家璞泰来、科恒股份、赢合科技三者的涂布机大多面向中低 端市场，三者市场份额占据 50%以上。

中段国产设备崛起，先导智能跻身国际第一梯队。中段设备来看，目前国产设备在 效率、精度、稳定性与国外最先进水平已没有差距。以价值量占比最高的卷绕机为例， 技术核心在于提升卷绕线速度以及在提升生产效率的同时保障卷绕的对齐度、张力控制 和位置精度。先导智能卷绕机已进入国际第一梯队，先导智能在国内高端领域市场份额 已达 80%，赢合科技、诚捷智能紧随其后。

后段设备已完成国产替代，杭可科技是绝对龙头。由于后段设备核心技术为电路控 制技术，国产设备商积累较多，所以目前后段设备的国产化率已超过 90%，杭可科技是 后段设备的绝对龙头，在前十大动力电池企业中市场占比超 60%。虽然后段设备在国内 最早实现国产化，但并不意味着后段工艺更为简单，恰恰相反，锂电后道制造是高危险 性、高技术含量的环节，后道环节发生爆炸的概率远高于前、中道环节，因此电池厂对 于后道设备的质量要求很高。

另外从技术层面上看，能否长期保持高效、稳定的运行将 直接影响锂离子电池的性能、良品率及一致性，因此锂电池生产厂商在前期选择设备供 应商时都极为谨慎，一般会从研发设计水平、共同开发能力、对生产工艺的掌握程度、 售后服务能力、产品销售记录、产品质量纪录、客户群体以及客户口碑等多个方面对供 应商进行严格考察。设备开发成功后又须经过安装调试、试生产等多个环节，最终才能 获得客户认可。

由于选择成本相对较高，一旦形成供货关系，除非出现重大问题，锂离 子电池生产厂家一般不会轻易更换设备供应商，而是倾向于与供应商形成长期而稳定的 合作关系。客户口碑的积累、市场声誉的形成需要大量的成功案例，对于新入行的竞争 对手而言，很难在短期内建立良好的市场声誉、快速打开市场。市场壁垒构成进入本行 业的实质性障碍之一，这也是后段设备厂商毛利率远高于前中段设备厂商的原因。

先导智能、赢合科技完成全工序布局，杭可科技为后段龙头。目前来看，在锂电设 备工序的布局企业中，先导智能、赢合科技属于全工序布局；璞泰来、金银河主要布局 前段工艺；科瑞技术、联赢激光主要布局在中段工艺；杭可科技、星云股份主要布局在 后段工艺。（报告来源：未来智库）

1.4 行业发展趋势：设备厂商与电池厂商绑定趋势不改，行业集中度仍会提升

设备企业横向整合加速，强化技术优势、扩大市场。先导智能 2017 年完成并购泰坦 后实现了后段设备的覆盖。赢合在 2016 年收购雅康，增厚原有涂布机业务优势。科恒股 份继前期完成并购浩能后，2019 年公告并购诚捷（卷绕，中段）及誉辰（中后段自动化 设备），总体而言，设备企业横向整合正在加速，锂电设备行业会出现越来越多的全工序 覆盖企业。全工序覆盖有利于设备企业更好的从动力电池厂商拿单，这是因为锂电设备 制造商所需的生产过程一体化、自动化、稳定性的技术标准非常高，自己全工序覆盖的 锂电设备更易保持同一且稳定的高标准，其次锂电池厂商在挑选设备商时，需要经过多 个环节、长周期认证，认证成本高，因此某一环节认证的厂商在全工序认证时认证成本 相对更低。

动力电池厂商集聚度提升，深绑定的情形下，带动设备厂商市占率提升。锂电龙头 企业的行业集中度明显提升，这是因为动力电池厂商与锂电设备厂商绑定明显，动力电 池厂商集中度提升带动锂电设备企业更集聚。2019年国内动力电池企业CR10高达88%， 2020 年国内动力电池企业 CR10 就升至 91.8%，带动上游设备龙头的客户结构持续优化。

2、产需两旺，锂电设备空间可期

2.1 新能源汽车浪潮已成国家与车企共识

2.1.1 国家层面：中美欧为新能源主力军，规划延伸至 2050 年

【中国】顶层设计辅以落地政策，新能源汽车产业健康发展。从碳排放行业 结构来看，目前交通占能源活动中碳排放量 13%，而公路交通占交通行业碳排放的 80% 以上，因此发展电动车以减少交通碳排放是实现双碳目标的重要途径。在具体的落地政 策上，国家先后推出“双积分政策”、限购限行、充电桩等基础设施建设、电池回收政策 等促进措施来推动产业健康发展，行业前景向好。

【欧洲】碳排放考核目标趋紧叠加禁售燃油车时间提前，欧洲新能源汽车趋势向好。 根据 2021 年欧盟 95g/km 排放考核要求，假定不对车企罚款，欧盟全年须销售约 134 万 辆电动车。另外今年 7 月欧盟提出法案拟将 2030 年碳排放考核目标从 48g/km 加严至 43g/km，新能源汽车行业长期趋势明确。另外 G20 公报草案显示将从 2035 年开始要求新 增汽车实现零排放。此前已官宣禁售燃油车时间的国家有挪威（2025）；爱尔兰、瑞典、 丹麦、荷兰、英国（2030）；西班牙、法国（2040）。在此之前，27 个欧盟成员国中，仅 爱尔兰、瑞典、丹麦、荷兰 4 个国家明确禁售时间且早于 2035 年。核心国家德国（未明 确）、法国（2040 年）虽然时间较晚或不确定，但均有明显的新能源车补贴力度，欧洲新 能源汽车趋势将长期向好。

【美国】拜登政府力推电动汽车市场发展，清洁能源政策相继落地

拜登政府自上台之初便提出未来美国将实现 100%的清洁能源经济，在 2050 年之前 达到净零碳排放。为达成该目标，拜登政府已相继推出诸多政策支持美国电池汽车市场 发展。具体为：

1）根据 2020 年的《清洁能源革命和环境计划》，联邦政府的采购系统（每年花费 5000 亿美元）来实现能源 100%清洁和车辆零排放，并计划在 2030 年底之前建设超过 50 万个 新增公共充电站，将恢复全额电动车税收抵免，鼓励购买新能源车，并制定更加严格燃 油排放新标准。

2）根据 2021 年《新基建法案》，拜登政府将总投资 1740 亿美元，计划在在 2030 年 前建设 50 万台充电站网络、将 5 万辆柴油公交车和 20%校车替换为电动车并推动未来公 共汽车 100%电动化等。

3）根据众议院通过的《重建未来美好法案》，美国增添了清洁能源税收抵免的一系 列提案，对新能源汽车提出了更为积极和明确的补贴方案。

2.1.1 车企层面：新能源势力突飞猛进，传统车企奋起直追

新能源汽车市场发展方向明确，新能源汽车将迎来持续快速增长。以特斯拉与国内 三剑客为代表的新能源势力制定了宏伟的 2025 年目标： 1）特斯拉计划在 2030 年前实现年产量 2000 万辆的目标。 2）理想、小鹏计划至 2025 年累计销量分别突破 160 万辆、105 万辆。 传统车企在看到这一机遇的同时，也纷纷坚定了电动化转型的意愿： 1）大众集团计划在 2025 年中国产能达 150 万辆，到 2028 年累计生产电动车 2200 万辆。 2）戴姆勒集团计划至 2025 年新能源车型将占梅赛德斯-奔驰全球销量的 15%至 25%。 3）长城、长安、吉利等国内车企计划至 2025 年分别实现新能源汽车全球年销量 320、 105、155 万辆。

2.2 电池巨头排产密集，但难补需求缺口

2.2.1 国内外电池厂商纷纷扩产，2021-2023 年扩产达 1268GWh

从动力电池厂商的扩产节奏来看，宁德时代、比亚迪、中航锂电、国轩高科 2023 年 分别扩产至 502、155、180、67GWh，扩产需求分别为 427/95/165/39GWh，同比分别增 长 569%/158%/1100%/139%。海外一线电池企业 LG 化学、松下、三星、SKI 规划 2023 年产能分别达 250/151/97/85GWh，扩产需求分别为 130/77/67/55GWh，同比分别增长 108%/104%/223%/183%。可以看出，无论是国内动力电池厂商还是海外动力电池厂商， 整体的扩产增速十分明显。

2.2.2 下游需求超预期，现有规划仍不能满足

锂离子电池按照其用途可分为消费型锂离子电池、动力型锂离子电池、储能型锂离 子电池。消费型锂离子电池主要用于手机、便携式电脑、数码相机等消费电子产品的锂 电池电芯及模组。动力型锂离子电池主要用于电动汽车、电动工具等动力电池的锂电池 电芯及模组，又称为锂离子动力电池、动力锂电等。储能型锂电池主要用于调峰电源、 储能电池等储能产品的锂电池电芯及模组。

2.2.2.1 消费锂电：传统应用企稳回升，新兴领域拉动需求

传统应用企稳回升。消费锂电下游主要涵盖传统的手机及 PC 业务以及新兴的智能穿 戴设备两大类。智能手机及 PC 出货量在遭遇短暂下滑后，目前均呈现企稳回升态势。2020 年全球智能手机出货量 12.92 亿台，同比下降 5.75%，2021H1 实现 6.59 亿台，同比上升 18.86%；全球 PC 出货量在 2020 年回升至 3.03 亿台，同比上升 13.47%，2021H1 实现 1.68 亿台，同比上升 33.55%。

新兴领域拉动需求。消费新品（可穿戴设备、无人机、AR 等）近年仍处于高速成长 阶段，新品推出和上量将推动消费锂电需求增长。可穿戴设备是可直接穿在身上或是整 合到用户的衣服或配件的一种便携式设备，产品形态主要有智能手表、耳戴设备、智能 眼镜(主要包括 VR/AR 头显)等。

2020-2025 年 CAGR 为 13.71%。据 SPIR 起点研究院统计数据，2020 年全球应用于 智能手机、PC、智能穿戴设备等 3C 数码类的锂电池出货量为 60.6GWh，同比上升 20.2%， 预计到 2025 年达到 115.2GWh。2020-2025 年 CAGR 为 13.71%，2021-2023 年消费锂电 动力电池新增需求量依次为 7.4、9.8、10.0GWh。

2.2.2.2 动力锂电：新能源汽车渗透率超预期，动力电池厂商扩产积极

动力锂电下游需求广泛，涵盖汽车、工程机械、两轮车和电动工具等。其中，汽车 所需的动力电池的测算相对简单，而工程机械、两轮车及电动工具由于类型多样且数量 统计有较大误差，因此我们将工程机械、两轮车及电动工具合计所需的动力电池按汽车 所需动力电池的 10%测算。

汽车所需的动力电池的测算： 假设 1：中国、美国、欧洲、其他地区在 2021-2023 年的汽车销量增速依次为 8%/5%/4%、 10%/5%/4%、8%/6%/4%、5%/4%/3% 假设 2：中国、美国、欧洲、其他地区在 2021-2023 年的新能源汽车渗透率依次为 12%/19%/27%、5%/10%/20%、15%/22%/30%、2.5%/5%/9% 假设 3：全球平均单车带电量 2021-2023 年依次为 51.5、53.0、54.5kWh。

据此，我们可以大致测算出 2021 年-2023 年汽车所需新增动力电池依次为 210.51、 279.64、404.95GWh。则所有动力锂电 2021 年-2023 年汽车所需新增动力电池依次为 210.51*1.1=231.56、261.84*1.1=307.60、404.95*1.1=445.45GWh。

2.2.2.3 储能锂电：发展趋势确定性强，新能源配储打开需求空间

储能是电力系统中的关键一环，可以应用在“发、输、配、用”任意一个环节。电 力即发即用，无法直接存储，配储则可以平滑电力波动性，减少资源浪费。储能技术有 抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能等。由于抽水蓄能价格低、容量大，在存量储能 市场占据绝对优势位置（截止至 2020 年底，全球储能累计装机中有 90.3%是抽水蓄能）。 但近年来，新能源车行业高速发展导致锂电池成本的快速下降，以锂电池技术为主的电 化学储能装机呈现高增长（2020 年，全球新增储能中电化学储能占比 72.8%）。电化学储 能的应用场景有发电侧、输配电侧与用户侧，其中发电侧与输配电侧储能装机相对较大， 归为集中式储能，用户侧一般为户用和工商业储能，装机相对较小，归为分布式储能。

目前，储能有两大下游需求，一类是非平价驱动的市场，主要是 5G 基站带来的储能 需求；一类是平价驱动的市场，主要是生活/工业用电的各个环节，涵盖发电侧、输配电 侧和用户侧。

5G 基站：其功耗相比 4G 基站提升 2.5-3.5 倍，因此新建 5G 基站备用电源需要相应 同比扩大，叠加基站备电还能发挥削峰填谷以减少电网波动对基站冲击作用，根据国内 三大运营上披露的建站计划，按照备电配储功率比例 100%、备电时长 4h、单站功率 3KW 测算，2021-2023 年容量需求分别为 10.8GWh、12.0GWh、9.6GWh。

电源侧：主要需求驱动为新能源发电配储，测算前做出如下假设： （1）2021-2023 年全球风/光中配储渗透率分别为 6%、10%、14%；15%、20%、25%； （2）2021-2023 年配储功率比例分别为 11%、12%、13%； （3）备电时长为 2h； （4）全球风电新增装机容量与全球集中式光伏新增装机容量在 2021-2023 年分别为 65GW、60GW、60GW 与 100GW、115GW、130GW。 测算得，2021-2023 年年全球风光配储容量预计需求分别为 4.2GWh、7.0GWh、 10.6GWh。

电网侧：主要为辅助服务市场产生的需求，测算前做出如下假设： （1）2021-2023 年电化学储能渗透率分别为 3.2%、3.5%、4.0%； （2）调频比例为 3%、备电时长为 2h; （3）全球化石能源发电累计装机在2021-2023年分别为4150GW、4300GW、4450GW。 测算得，2021-2023 年电网侧储能容量需求分别为 8.0GWh、9.0GWh、10.6GWh。

用户侧：主要考虑户用光伏配储需求，国内主要是工商业光伏配储为主，海外则包 括居民用和工商用，测算前做出如下假设： （1）2021-2023 年国内居民/工商业光伏装机配储渗透率分别为 0.5%、1.0%、1.5%； 8.5%、10.0%、11.5%； （2）2021-2023 年海外屋顶光伏装机（含居民和工商业）配储渗透率为 15%、19%、 24%； （3）配储比例为 100%、备电时长为 4h; （4）国内居民光伏装机在 2021-2023 年分别为 13GW、15GW、17GW；国内工商业 光伏装机在 2021-2023 年分别为 6GW、7GW、8GW；海外屋顶光伏装机（含居民和工商 业）在 2021-2023 年分别为 27GW、36GW、45GW；全球用户侧光伏+储能装机在 2021-2023 年分别为 4.6GW、7.7GW、12.0GW。 测算得，2021-2023 年用户侧储能容量需求分别为 18.5GWh、30.8GWh、47.9GWh。

2.2.3 动力电池扩产力度大，但仍存在阶段性缺口

以扩产角度看，2021-2023 年，动力锂电池厂商扩产分别为 257、519、492GWh； 2021-2023 年下游各方面需求合计分别为 280.46、376.2、534.15GWh。假设产能保持满产 满销状态，则 2021、2023 年仍分别存在 23.46 与 42.15GWh 的产能缺口。

2.2.4 2021-2023 年全球锂电设备市场空间接近 3000 亿元

根据世界主要动力电池厂商的规划，结合如下测算假设： 假设 1：单 GWh 设备投资额（亿元/GWh）将以每年 0.05（亿元/GWh）的速度逐年递减。 假设 2：每年因设备故障、经济性等各类原因带来的设备更新比例在 10%左右。 据此，我们以电池厂商扩产的角度测算锂电设备的空间。可以测算出未来三年每年 的锂电设备空间依次为 657.9、1187.7、1202.5 亿元，合计新增 3048.1 亿元。

据此，我们可以大致测算出未来几年锂电设备行业的市场空间： 以电池厂商扩产角度看，可知未来三年（2021 年-2023 年），锂电设备空间依次为 657.9、 1187.7、1202.5 亿元，合计新增 3048.1 亿元；以下游所需动力电池角度测算锂电设备的 空间依次为 703.68、920.74、1258.46 亿元，合计新增 2882.88 亿元。（报告来源：未来智库）

3、核心指标对比，龙头厂商更具竞争力

在前文叙述中，我们重点提到锂电设备行业有技术壁垒及客户壁垒，对应可用研发 实力、客户结构来衡量。此外，对于锂电设备公司来说，成长能力、盈利能力及订单情 况也是不可或缺的重要指标，因此下文我们将从以上五大指标来对比行业内各公司情况。

3.1 成长能力：以营收与人员扩张衡量，先导智能、利元亨成长能力突出

2016-2020 年，选取的十二家锂电设备行业收入合计从 75.34 亿元快速增长至 2020 年的 232.14 亿元，CAGR 高达 32.49%，行业呈现快速增长态势。其中发展最为迅速的三 家公司分别为利元亨（营收从 2016 年的 2.29 亿元增长至 2020 年的 14.30 亿元，CAGR 为 58.08%）、先导智能（营收从 2016 年的 10.79 亿元增长至 2020 年的 58.58 亿元，CAGR 为 52.65%）、海目星（营收从 2016 年的 2.98 亿元增长至 2020 年的 13.21 亿元，CAGR 为 45.09%）

员工人数快速扩张反映行业高景气。2016-2020 年，选取的十二家锂电设备厂商人员 均实现一定程度的扩张，行业平均 CAGR 为 29.76%。其中发展最为迅速的三家厂商分别 为：利元亨（员工人数从 2016 年的 711 人增长至 2020 年的 4583 人，CAGR 为 59.34%）、 先导智能（员工人数从 2016 年的 1858 人增长至 2020 年的 8215 人，CAGR 为 45.01%）、 璞泰来（员工人数从 2016 年的 1169 人增长至 2020 年的 4944 人，CAGR 为 43.41%）。

3.2 盈利能力：业内厂商毛利率大多下滑，杭可科技、联赢激光边际改善明显

从毛利率情况我们看出，锂电设备厂商毛利率呈现逐年下降的趋势，从 2017Q1-3 的 49.35%降至 2021Q1-3 的 32.14%。这是因为国内竞争厂商较多，上游电池大厂可进行竞 争策略实行压价行为，压缩了锂电设备厂商的利润，导致行业毛利率呈现逐年下滑的态 势。2021Q3 行业平均毛利率为 32.14%，表现比较突出的有斯莱克、星云股份、科瑞技 术和先导智能，分别为 41.25%、38.56%、37.40%和 36.70%，赢合科技比较低，为 20.78%。 相较于 2021 年 Q2，Q3 毛利率环比增长或基本持平的有：杭可科技（环比+9.01pct）、科 瑞技术（环比+2.51pct）、联赢激光（环比+0.31pct）、先导智能（环比-0.25pct）。

从净利率情况我们看出，锂电设备厂商净利率延续了毛利率的态势，逐年递减。行 业平均净利率从 2017Q1-3 的 20.39%降至 2021Q1-3 的 9.81%。2021Q3 行业平均净利率为 9.88%，表现比较突出的有：先导智能（18.76%）、科瑞技术（17.11%）、杭可科技（16.24%）、 斯莱克（13.05%）。相较于 2021 年 Q2，Q3 净利率环比增长较快的有：杭可科技（净利 率从 9.77%提升至 16.24%，环比+6.47pct）、联赢激光(净利率从 3.95%提升至 8.16%，环 比+4.21pct)、先导智能(净利率从 14.57%提升至 18.76%，环比+4.19pct)。

3.3 研发实力：行业整体研发费用率较高，先导智能、利元亨综合实力更优

2016-2020 年，行业的整体研发费用率一直维持在 7%—9%之间，处于较高水平。在 研发投入上，先导智能、利元亨、杭可科技等龙头设备企业研发投入逐年增加。先导智 能的研发投入从 2016 年的 0.52 亿元增长到 2020 年的 6.89 亿元，CAGR 达 90.37%。利 元亨的研发投入从 2016 年的 0.23 亿元增长至 2020 年的 1.64 亿元，CAGR 达 64.08%。 杭可科技的研发投入由2016年的0.26亿元增长到2020年的1.04亿元，CAGR达41.02%。龙头设备厂商通过高研发投入帮助自己产品快速迭代，提升产品精度、稳定性及竞争力。

从研发人员数量及平均薪酬来看，龙头厂商也均保持较高水平。先导智能及利元亨 分别以 2449 人，16.31 万及 949 人，13.65 万引领行业。综合来看，研发实力表现更好的 厂商有先导智能、利元亨和杭可科技。

3.4 客户结构：与动力电池厂商绑定是行业共性，先导智能、杭可科技更受客 户青睐

从各锂电设备企业与下游客户合作情况可以看出，先导智能、杭可科技更受全球性 的动力电池主要厂商青睐；其次为联赢激光、星云股份与赢合科技。

3.5 订单情况：板块存货、合同负债及预收款同比增速比较，金银河、赢合科 技表现亮眼

从存货水平看，2021 年三季度末行业平均同比增速为 105.87%，超过平均水平的有 赢合科技（+233.09%）、金银河（209.46%）、先导智能（+201.33%），这三家厂商 2021 年三季度末存货同比+200%；其次是利元亨，2021 年三季度末存货同比+100%；其余企 业也大部分大幅增长，但未超过 100%。

从合同负债及预收款看，截至 2021 年三季度末，行业平均同比增速为 188.32%，超 过平均水平的有：金银河（+448.34%）、星云股份（+334.98%）、赢合科技（+307.28%）、 海目星（+230.75%）、斯莱克（+191.89%）。

3.6 总结：具有竞争优势的一二线厂商更具看点

通过对先导智能、杭可科技等十二家设备厂商从成长能力、盈利能力、研发实力、 客户结构以及资金实力等多角度对比，发现从现阶段看，先导智能、杭可科技、利元亨、 联赢激光四家企业核心指标对比更为亮眼。

4、重点公司分析

4.1 先导智能：在手订单保障业绩，平台化战略打开长期发展空间

公司成立于 2002 年，以薄膜电容器设备起家，于 2014 年切入锂电设备业务，2015 年上市，目前已是国内领先整线生产能力的锂电设备供应商之一。公司传统优势锂电设 备产品为卷绕机，依靠自主研发和外延并购成为整线设备龙头。2021Q1-Q3 实现营收59.48 亿元，同比+43.4%；实现归母净利润 10.04 亿元，同比+57.0%；实现扣非归母净利 润 9.75 亿元，同比+61.3%。

股权激励彰显信心。公司发布 2021 年限制性股票激励计划（草案），拟向激励对象 授予 258 万股限制性股票，占股本总额的 0.165%，授予价格为 35.43 元/股。激励对象总 人数为 327 人，占员工总人数 3.98%（2021 半年报总人数 8215 人），激励对象主要为公 司高管 1 人（副总经理、董事会秘书，获授 4 万股），核心骨干员工 326 人（共获授予 203 万股），预留 51 万股（占此次授予比例的 20%）。

净利率向上趋势打开。本次限制性股票激励计划设置了以下业绩考核目标：以 2020 年营业收入为基数，2021、2022、2023 年营业收入增长率分别不低于 50%、120%、170% 或以 2020 年净利润率为条件，2021、2022、2023 年净利率分别不低于 16%、18%、20% （计算净利润率时，以剔除股份支付费用的归属上市公司净利润为基准）。锂电设备行业 此前由于议价能力不强，毛利率净利率均呈现逐年下降态势，此次公司制定的未来三年 净利率考核目标逐年提升，反映出行业将可通过规模效应以及降低费用率的举措对冲毛 利率下滑带来的影响，未来整个行业盈利能力或将面临改善。

在手订单保障短期业绩，深绑定电池龙头持续受益。公司 2021 年上半年新签订单 92.35 亿元，占 2020 年全年新签订单的 83.5%，创历年新高。另外，截止 9 月 30 日，公 司存货为 73.23 亿元，同比+201%，预收账款为 35.21 亿元，同比+135%，公司短期业绩 有保证。根据公司此前公告，2021 年 H1 公司共获得宁德时代 45.47 亿元大额订单，占 上半年总新签订单的 49.24%，公司深绑定宁德时代将充分享受电池龙头扩产红利。

平台化优势显现，多业务协同实现快速发展。公司目前布局了包括锂电设备、光伏 设备、3C 设备等多业务板块，并成立八大事业部，通过共享营销、技术和研发以及增强 各行业之间的业务协同等举措，逐步将动力电池设备领域积累的技术优势和经验向其他 领域进行扩展和复制。基于此，公司 2021 年上半年锂电装备业务营收 23.19 亿元，同比 增长 94.74%，占总营收达 71%；光伏设备实现营收 3.37 亿元，同比增长 44.42%，占总 营收 10.3%；3C 智能设备实现营收 1.95 亿元，占总营收 6.0%，各业务均实现快速发展。

4.2 杭可科技：锂电设备后道龙头，受益于海外需求回暖

公司始创于 1984 年，于 2019 年在科创板上市，主要为客户提供锂电后处理系统整 体解决方案。后处理工序是锂离子电池生产的必备工序，经过后处理，锂离子电池才能达到可使用状态，并对制造一致性高、稳定性好、性能优异的锂电芯及电池组起到至关 重要作用。目前公司在充放电机、内阻测试仪等后处理系统核心设备领域拥有核心技术， 并能提供锂离子电池生产线后处理系统整体解决方案。2021Q1-3 实现营收 17.62 亿元， 同比 71.0%；实现归母净利润 2.38 亿元，同比-22.63%。

股权激励叠加订单结构改善，盈利能力拐点来临。受订单结构、股权激励及汇兑损 失的影响，公司 2021 年以来收入增加但利润反而同比下降。2021 年前三季度公司毛利 率、净利率分别为 30.1%、13.5%，同比分别-19.01pct，-16.35pct，均大幅下滑。但 Q3 单季度公司毛利率、净利率分别为 32.8%、16.2%，较 Q2 分别环比提升 9.0pct，6.5pct， 主要是由于公司订单结构改善，带来盈利能力的恢复。另外公司发布 2021 年股权激励草 案，业绩考核以净利润为目标为：2021、2022、2023 年净利润增长率分别不低于 30%、 100%、280%。按照解锁条件及扣除股权支付费用计算，未来 3 年归母净利润复合增速将 分别为 59%、54%，表明公司看好后期盈利改善。

下游电池厂大幅扩产叠加海外新能源政策利好频出，公司成长无忧。根据对各大动 力厂商未来三年的统计，2021-2023 年，动力锂电池厂商合计扩产 1268GWh，按 2 亿元 /GW 测算，对应 2536 亿元的设备空间，公司作为后道设备龙头，将充分受益。同时， 公司海外客户以韩系电池厂商为主，而韩系厂商与美国车企合作紧密，若美国众议院最 近通过的《重建未来美好法案》经参议院通过且生效，则将进一步推动美国新能源车行 业的发展，从而带动公司营收和利润的提升。

4.3 联赢激光：深度绑定头部厂商，受益于动力电池扩产潮

公司成立于 2005 年，是国内领先的精密激光焊接设备及自动化解决方案供应商。专 业从事精密激光焊接机及激光焊接自动化成套设备的研发、生产、销售，产品包括激光 器及激光焊接机、标准工作台、激光焊接自动化成套设备等，广泛应用于动力电池、汽 车制造、五金家电、消费电子、光通讯等制造业领域。2021 前三季度公司实现营收 9.16 亿元，同比+91.59%；实现归母净利润 0.56 亿元，同比+336.40%。

公司在动力锂电领域先发优势明显，深度绑定宁德时代等头部厂商。目前，公司客 户群体覆盖宁德时代、国轩高科、比亚迪、格力智能、富士康、泰科电子、长盈精密、 亿纬锂能、松下、三星、中航动力等国内外知名企业。公司与宁德时代的合作可追溯至 2011 年，2017 年被宁德时代评为“最佳合作伙伴”。截至 2020 年 6 月，在宁德时代累计投产的近 70 条动力电池产线中，其中 62 条产线采用了公司的激光焊接设备。

动力电池迎来扩产高峰，锂电激光焊接需求快速增长。激光焊接是锂电池生产的重 要工序，包括中段的极耳焊接（含预焊接）、极带点焊、电芯入壳预焊、外壳顶盖密封焊 接、注液口密封焊接等，以及后段电池 PACK 模组中的连接片焊接、盖板防爆阀焊接等， 激光焊接设备在锂电设备投入中占比约为 5%-15%。供给端的促进因素推动新能源汽车 大规模普及转向内生驱动，根据对各大动力厂商未来三年的统计，2021-2023 年，动力锂 电池厂商合计扩产 1268GWh，按 2 亿元/GW 测算，激光焊接设备占比 10%计算，2021-2023 年锂电激光焊接合计新增需求约 254 亿元。（报告来源：未来智库）

4.4 利元亨：动力、消费双线发展，公司长期增长可期

公司成立于 2014 年，以消费电池设备起家，后逐步延伸至动力电池设备，目前已与 新能源科技（ATL）、宁德时代（CATL）、比亚迪、蜂巢新能源、力神、中航锂电、欣旺 达等知名厂商建立长期稳定的合作关系。公司在专注服务锂电池行业龙头客户的同时， 积极开拓汽车零部件、精密电子、安防以及轨道交通等行业的优质客户，提升在智能制 造装备行业的地位。公司 2021 年前三季度实现营业收入 16.58 亿元，同比增长 71%；归 母净利润为 1.57 亿元，同比增长 71%。

股权激励彰显信心，业绩指引高增确定性强。公司发布 2021 年限制性股票激励计划 （草案），拟授予限制性股票 110.60 万股，占公司总股本的 1.26%。本激励计划授予的激 励对象总人数不超过 629 人，占公司员工总数 6330 人（截止 2021Q3 末）的 10%，授予 价格为 119 元。该激励计划三个归属期的归属比例分别为 30%/30%/40%，根据其各归属 期公司层面业绩考核目标，收入或利润满足其一即可行权：（1）营业收入：2021-2023 年营收分别不低于 22/34/52 亿元，分别同比+54%/55%/53%；或（2）净利润：2021-2023 年净利润分别不低于 2.2/4.3/8.1 亿元，分别同比+57%/93%/89%（“净利润”为剔除股份 支付费用的归属上市公司净利润）。

公司研发实力强劲，产品品类不断拓展。公司持续高研发投入，2021 前三季度研发 投入 1.94 亿元，同比+69%，研发投入占比 12%，产品由电芯装配线逐步突破化成分容 测试机等核心专机，目前除了前道搅拌机外基本实现覆盖锂电全生产工序，包括前道的 涂布机；中道的卷绕机、叠片机（叠片机和卷绕机将是利元亨拳头产品）、注液、激光切 设备；后道的化成、分容、检测设备；并且在电芯装配线、电池组装线环节实现了集成。

动力、消费双线发展，公司长期增长可期。公司作为国内锂电池制造装备行业领先 企业之一，与蜂巢、比亚迪、ATL 有深度合作，同时与 CATL、国轩高科、欣旺达、赣 锋锂业等全球知名厂商也建立了长期稳定的合作关系。公司于 2021 年 10 月 22 日收到 ATL 中标通知，合计中标锂电设备 4.57 亿元人民币（含税），公司消费锂电设备业务有 望保持稳定增长。另外随着动力电池厂迈入扩产高峰，公司受益于设备商稀缺性凸显， 动力锂电专机将逐步放量，业绩也有望快速增长。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。 未来智库 - 官方网站

磷酸铁锂真的100%安全吗？别被骗了哪有一定安全的电池

【太平洋汽车网 技术频道】在比亚迪e6用超长寿命征服深圳出租车界的遥远年代，“铁电池”成为了一个包揽便宜、耐用、安全特性的动力电池标签。随着三元锂电池的大肆反攻，磷酸铁锂电池的生存空间被压缩，直至CTP技术反杀回战场。

随着汉EV、Model 3和P7等主流车型开始安装磷酸铁锂电池，“铁电池”这一役，势必精彩纷呈。

磷酸铁锂配方的出现

相比电池横跨数百年的历史，磷酸铁锂配方的历史只能算“近期”发生的事。

我们今天能用着刷着智能手机、听着真无线耳机、吃着电动车送来的外卖宅家度日，还得感谢三位2019年诺贝尔化学奖得主——迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆（Michael Stanley Whittingham）、约翰·班尼斯特·古迪纳夫（John Bannister Goodenough）、吉野彰（Akira Yoshino） 。

今年98岁高龄的“足够好先生”——约翰·班尼斯特·古迪纳夫（John Bannister Goodenough），其实从54岁才开始研发电池。古迪纳夫博士是锂电池领域最大的功臣，三大锂电池正极材料（钴酸锂 、锰酸锂 、磷酸铁锂 ）都是他带领的团队找出来的。

德州大学的古迪纳夫教授是公认的最早利用磷酸铁锂制作锂离子正极材料的研究者，其团队在1997年报道了LiFePO4这种新型橄榄石结构嵌入与脱出锂的可逆性，并表示新的磷酸铁锂配方物料更低廉且环境污染更少。

其中要说明的是，LiFePO4是LiMPO4（含锂磷酸盐）的其中一种，其中M可以是Fe、Co、Mn、Ti，LFP则是的LiFePO4简写。

当前我们正在使用的磷酸铁锂配方电池，全称磷酸铁锂锂离子电池，属于锂离子电池的一种。正极即是上文提到的LiFePO4，可见磷酸铁锂的主要反应机理是由正极决定的，所以命名源于正极材料。

目前LFP材质有较差的导电性和较低的锂离子扩散系数，因此学界一直在利用各自办法攻克这些难题，包括使用纳米级材料或者引入新型导电剂来提升导电性能，提升可逆电容量等等。

LFP材质目前最大的优势在于不使用钴，是一种真正的“无钴”锂离子电池（废话，同理荷兰豆也是一款无荤的纯正素菜）。由于钴的产能集中在非洲，价格受国际局势影响的波动非常大，之前一下子涨到了60万/吨。

回收1吨电池所获得的金属重量（吨）

锂 Li

钴 Co

镍 Ni

锰 Mn

铝 Al

每吨金属价格

20万/吨

22万/吨

3万/吨

1万/吨

2万/吨

磷酸铁锂 LiFePO4

0.016

锰酸锂 LiMn2O4

0.029

0.224

三元锂 NCM111

0.024

0.069

0.069

0.064

三元锂 NCM523

0.028

0.047

0.119

0.066

三元锂 NCM622

0.030

0.051

0.152

0.047

三元锂 NCM811

0.033

0.028

0.221

0.026

镍钴铝酸锂 LiNiCoAlO2

0.030

0.038

0.204

0.006

问题是，LFP材质与生俱来的优劣势也太过明显了，消费者们应该也很清楚市面上最长续航的纯电动乘用车一定不是LFP而是NCM，而臭名昭著的自燃之王高镍NCM在安全性上面根本不是LFP的对手。

磷酸铁锂LFP与三元锂NCM的路线之争，将在接下来很长一段时间愈演愈烈。

知己知彼百战百胜，我们接下来就深入了解一下LFP材质的优劣势。

磷酸铁锂配方的特性

此前笔者写过一篇《电池分类与命名大全》，作为《电池研究院》栏目的知识目录，其中提到过磷酸铁锂配方的一些简述，今天来聊聊技术细节。

1、电压

以NCM三元锂为例，一般锂离子动力电池的标称电压在3.7V左右，工作电压范围宽达3.0-4.2V，所以BMS会比较好操作，SOC监控相对精准。

换成磷酸铁锂配方之后，标称电压降低至3.2V，工作电压范围在3.0-3.3V之间，充电的终止电压只有3.6V左右。

这就意味着，磷酸铁锂电池的电压比其他锂离子电池要低，而且工作电压范围比较窄，充放电曲线非常平缓，SOC监测准确度很低，电压一直都在3.2V左右所以很难监测出此时究竟是多高的SOC。

磷酸铁锂的BMS会在前后两端电压范围留有更大的裕量防止过充过放，这也造成多数磷酸铁锂电动汽车的车主也能感受到续航值监测不准、电量不多的问题。

目前学界已有一些解决方案来应对磷酸铁锂电池充放电曲线过于平缓而导致SOC不准的问题，比如重庆邮电大学的学者就提出了基于遗传算法的径向基函数神经网络来预测磷酸铁锂电池SOC，这种方法具备更强的适应能力，因此结果更加精准和稳定。

2、充放电率

在此前技术受限的情况下，磷酸铁锂配方的最佳充电率在0.5C-1.5C之间，属于比较低的充电速度。

宁德时代在2019年宣称，正在研发一种新的磷酸铁锂电池技术，在负极石墨的表面利用“快离子环”技术让石墨结构兼具超级快充和高能量密度的特性，石墨层增加锂离子嵌入速度后可以达到4C-5C的超级快充能力，相当于15分钟完成主要的充电过程。不过，现在这种技术尚未量产，当前市面上的磷酸铁锂电池拼快充性能的确不如三元锂。

说完充电率，再来说放电率。磷酸铁锂电池电池的正常工作放电率为2C左右，理论最大放电率可以到10C（实际上不会用到这么尽，有结构损坏的风险），算是很猛的。

下图数据可见，实线0.5C放电，若使用最下方虚线的3C放电倍率，放电容量下降幅度只有5%左右，表明磷酸铁锂电池在高倍率下依然可以有不错的放电性能，造高性能电动车没问题。

现实例子？3.9秒破百的比亚迪汉EV四驱版用的就是磷酸铁锂电池。

3、能量密度

能量密度一直都是磷酸铁锂配方电池的大软肋，在大型公交车上广泛运用的原因便是因为商用车不缺布局空间，能容得下体型、重量都颇为“雄伟”的磷酸铁锂电池。

在5年前左右，磷酸铁锂电池的单体能量密度只有150Wh/kg左右，成组之后的整包能量密度只有100Wh/kg左右（200Wh/L左右的体积比能量）。

业界一直宣称磷酸铁锂配方电池的理论最高能量密度只有175Wh/kg，这是整包的数据，包含BMS和模组结构的重量。

最近两年，因为比亚迪带头重新刮起了磷酸铁锂配方热潮，各大主要的动力电池企业都在刷“捷报”，也就是根本没有量产化但对股民“很有帮助”的振奋消息，其中国轩高科在2020年初宣称研发出整包能量密度高达160Wh/kg的磷酸铁锂配方电池包（单体超200Wh/kg），宁德时代的是161.29Wh/kg，四川绿鑫只有147.25Wh/kg，亿纬锂能、亿鹏能源、安驰新能源三家的整包能量密度都在150Wh/kg左右。

宁德时代表示，通过对磷酸铁锂材料体系性能的深度挖掘，未来可能将单体的能量密度提升至230Wh/kg。只不过，当前宁德时代提供给特斯拉Model 3（标准续航升级版）的磷酸铁锂电池，整包能量密度还只有125Wh/kg，续航为468km，这个倒不低，电耗只有12.6kWh/100km。

为了解决磷酸铁锂配方与生俱来的低能量密度问题，在单体能量密度无法取得革命性突破的前提下，必须对模组结构进行改进，比亚迪就整出了自家的CTP（Cell to Pack）技术，直接省去了模组和一大堆控制模块，把长条形的“刀片电池”（单体Cell）直接安装到电池包（整包Pack）当中，电池包体积利用率可以提升20%左右，整包能量密度与整车续航能力也大幅度提升20%-30%。

磷酸铁锂敢用CTP技术的前提是单体电池本身的安全性能远远优于三元锂配方，所以省去了模组级别的结构保护也不会有大问题，不过单体电池本身的框架强度需要加强。

因为续航上的进步，以及制造成本上的降低（主要原因），目前主流的电池供应商都在做磷酸铁锂配方的CTP技术，相继让模组结构成为历史。

此外，磷酸铁锂电池在能量密度上的提升，还可以在剩下的一年半国家新能源补贴期内获得最后一批补贴。

4、循环寿命

在技术不成熟的年代，磷酸铁锂电池的循环寿命只有500次左右，大电流充放电（1C充/5C放）的循环寿命为300次左右。

在7年前，有几家汽车媒体曾经给一台跑了50万公里的比亚迪e6深圳出租车（标称续航300km）做过续航测试，测出来的实际续航里程还是挺硬核的。

想了解测试详情的可以点击下图看全文：

如今，磷酸铁锂电池的整包循环寿命通常都有2000次甚至更多，有些实验室的1C循环寿命可以达到3500-5000次，宁德时代在2019年更是发布了可以循环12000次的磷酸铁锂储能电池产品。

5、低温性能

磷酸铁锂的另一个重要的特征便是低温性能不佳，非常的不佳，北方车主叫苦不迭。

磷酸铁锂电池的工作温度范围为-20℃至75℃，有些磷酸铁锂电动汽车一旦到达0℃以下的环境温度就有启动困难的风险，若在-20℃的外部温度下，磷酸铁锂电池的放电容量只相当于25℃时的38%左右，我就问你还敢不敢开暖气……

因为低温性能不佳，所以磷酸铁锂电池的热管理系统变得尤为重要，最高效率的方式是采用PTC电阻来给电池包加热。虽然会耗费一定的电量，但也好过因为低温导致内部活性物质电化学性能大幅降低带来的续航锐减问题。

磷酸铁锂电池正极的导电性本身就不佳，在低温环境下更是容易发生极化，电解液粘度增加并增加锂离子的迁移阻抗，导致电池内部结构的崩塌，电池损坏。

因为磷酸铁锂天生的低温性能不佳问题，中国甚至出现了“北三元 南铁锂”的产业布局，当然另一个重要的方面是南派比亚迪与北派松下LG的产业话语权之争、

之前磷酸铁锂版本的特斯拉Model 3在北方就遇到了静置后掉电严重的问题，解决方案是特斯拉建议用户一周充满一次，帮助特斯拉磷酸铁锂电池BMS系统积累北方地区的用户数据，更高的数据量可以带来更精准的SOC监测能力。等等，这玩意没标定完成就上市了然后等用户数据OTA完善？

6、安全特性

之前有自媒体做过一个传播度很广的穿刺试验，软性给比亚迪磷酸铁锂电池打安全性广告，把宁德时代逼得出来说胡话（哎呀其实穿刺没代表性啊）。

笔者此前在下文中提到过，在众多热失控的原因当中，穿刺是最不讲武德的物理攻击，将一根导体（比如直径3mm钢针）插入动力电池中，正负极直接短路，热失控速度超快，几乎是瞬间就开始对外喷射火焰。

穿刺的机理是内部短路，这种情形就像潜水艇在水下被物理击穿，除了全员殉国之外就没啥其他可能性了。

自2021年1月1日实施的动力电池安全新国标GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，并未引入穿刺试验，现有的试验则分为几类，其中电池单体进行过放电、过充电、外部短路、加热、温度循环、挤压试验，电池包或系统进行振动、模拟碰撞、挤压、湿热循环、浸水、热稳定性、温度冲击、盐雾、高海拔、过温保护、过流保护、外部短路保护、过充电保护过放电保护试验。

虽然没有强制要求穿刺试验，但在同一份国标当中有几份补充条款，其中包括“要求电池单体发生热失控之后，电池系统5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间”，条款实施时间同样是2021年1月1日。

也即是说：我不管你能不能通过最险恶的物理击穿，反正你得让驾乘人员有5分钟逃离时间。为什么下个车就要5分钟呢？因为有些事故会让车体变形，你得给消防官兵留足时间剪开车体救人。

整体而言，LiFePO4不容易分解，P-O键很稳固，不容易析氧，分解温度高达600℃，而三元锂电池在200℃就会分解，所以磷酸铁锂是安全性能非常高的一种配方，即使烧起来了，火烧连营的蔓延速度比三元锂慢很多，逃生时间大大增加。

此外，虽然磷酸铁锂电池过充还是会热失控，但热失控的阈值比其他锂离子电池要高很多，而在0电压的极限状态下存储30天不会有过度损伤，三元锂动力电池在0电压下长期存储会有泄露风险与内部化学物质损坏风险。

7、记忆效应

电池记忆效应，指的因电池不完全放电而导致容量降低的现象。业界普遍认为磷酸铁锂配方电池没有记忆效应，但近年有部分研究团体认为磷酸铁锂同样有一定记忆效应，只是并不明显。

不过因为工作电压范围过小的问题，厂家一般都会把磷酸铁锂的可用容量范围标定得窄一点，也不建议用户经常过充过放，虽然磷酸铁锂电池的过放耐受能力明显强于三元锂。

这就意味着，有无记忆效应对于磷酸铁锂而言，没什么影响。

8、制造成本

因为正极材料不含高价的钴Co，不需要承受国际贸易风险，所以磷酸铁锂电池的整体成本比三元锂电池低了一截，安全性能极佳的特性也让电控难度降低了。

不过由于磷酸铁锂工艺不稳定，成品率较低，单体电池一致性差，所以早起来是挺有门槛的。

目前国内磷酸铁锂电池的主要生产商家有比亚迪、宁德时代、国轩高科、江苏时代、弗迪、瑞普、比克、力神、万向等等。

拿一份2020年12月的采购数据来对比展示，NCM811三元锂电池的整包采购均价在985元/kWh，而LFP磷酸铁锂电池的整包采购均价在0.795元/kWh，因此使用磷酸铁锂电池大约可以节省19%左右的成本。

不过由于磷酸铁锂电池里头没什么贵重金属可回收，所以回收价格有点不堪入目……

磷酸铁锂电池的应用场景

综上所述，磷酸铁锂电池的核心优势是价格低廉、安全性能好、循环寿命长，劣势在于低温性能差、能量密度低。

基于以上优劣势，磷酸铁锂电池主要应用在以下场景当中：

1、纯电动乘用车

纯电动乘用车的高压电池包实际上是很难布局的，大家都以为“放在车底”便是解决方案，问题是大家发现早期的土法油改电坐起来都很难受了对吧？

因为老款的高压电池包往往有200mm甚至更高的厚度，会严重侵占车内空间，把前后两排座椅的高度大大提升了，乘客坐姿又直又顶头，车底还有电池包下缘的凸起，碰上尖锐的石头之后有一定概率被开膛，接下来就是热失控自燃。

磷酸铁锂电池最大的问题是能量密度不高，所以体积和重量都是潜在的问题。在此前的土法油改电时代，过高的电池包整包高度会让车辆舒适性与安全性大打折扣，如今的定制化时代，磷酸铁锂电池的整包厚度大大压缩了，我们坐进去汉EV车内就会发现，其实空间舒适性跟同等级汽油车基本没区别了。

如今越来越多新上市的纯电动乘用车换装了磷酸铁锂电池，比如小鹏P7磷酸铁锂版、小鹏G3磷酸铁锂版、特斯拉Model 3磷酸铁锂版、比亚迪汉EV、2020款上汽荣威Ei5、2020款北汽新能源EU5、长安欧尚科尚EV、长安欧尚X7 EV、东风启辰D60 EV、2021款东风风神E70磷酸铁锂版等。

2、插电式混合动力乘用车

在2016年之前，中国国内生产的插电式混合动力车型，高压动力电池以磷酸铁锂为主，比例高达7成，随后这个高比例不断下滑，被能量密度高得多的三元锂抢占了市场份额。

因为插电式混合动力乘用车动力电池包的“工作压力”远没有纯电动车的高，不用总是过充过放，动力输出也主要依靠内燃机，而磷酸铁锂电池的能量密度近年提升迅速，在空间极为紧迫的插混车上也能挤得进去，考虑到价格便宜和安全口碑好，不断提升装备率是必然事件了。

当前活跃着的磷酸铁锂电池PHEV车型有比亚迪秦Plus DM、比亚迪宋MAX DM、比亚迪宋Pro DM、荣威eRX5 PHEV、荣威ei6 PHEV、名爵MG6 PHEV等等，数量远不如三元锂，不过比例的确在增加。

3、商用车

公交车、轻型客车/货车、矿车等纯电动商用车辆，对动力电池包的体积和重量并不敏感，对动力电池包的价格、循环寿命、每公里能耗成本更为敏感，因此磷酸铁锂是比三元锂更加合适的选择，市场占比在60%左右。

最出名的磷酸铁锂电池商用车产品要数比亚迪生产的K9电动大巴，已经出口到了59个国家，快充3小时可以续航250公里，循环寿命长达4000个循环。

此外，插电式混合动力商用车也特别喜欢用磷酸铁锂电池，毕竟电池采购价格相比三元锂便宜不少，而商用车的电池容量大到有点恐怖。

4、轻型电驱车型

在10年前左右，笔者还在读书的年代，铅酸电池一直都是两轮电动车储能装置的霸主，后来锂离子电池价格大降、性能激增，以小牛为代表的高端两轮电动车产品开始推向市场，锂离子电池成为主角。

随后，外卖平台与共享电单车平台的兴起，让两轮电动车的低压动力电池市场得到了催化，而三元锂电池的产业链最完整，因此推广得最多。

随着磷酸铁锂电池的能量密度短板补齐，便宜、耐用、安全三大优势得到消费者的认同，磷酸铁锂电池在轻型电驱车型上的广泛装备也提上了日程。

除了外卖小哥和共享平台的两轮电单车产品，还有高尔夫球场、电动铲车、小区内部的清洁车（我们公司还真有一台）、电动轮椅等产品也都会逐渐向磷酸铁锂电池伸出橄榄枝。

5、其他

除了作为车辆的动力电池之外，磷酸铁锂电池还有很多的用途，比如用作发电站的大容量储能装备。下图的储能电站是国家电网江苏公司为了协调镇江供电网络建设的磷酸铁锂储能站（北山站）。其中北山站为10KV锂电池储能站，总投资约1.2亿，锂电池容量为16MW/32MWh，项目面积3813平米。（资料来源：中国储能网）

此外，磷酸铁锂电池还可用作UPS电源使用，而在底下矿场，磷酸铁锂的高安全性得到了矿工们的喜爱，矿灯电源使用磷酸铁锂配方明显更加安全。

如果你愿意，把充电宝的聚合物锂离子电芯换成磷酸铁锂电芯之后，的确可以更加安全，不过因为磷酸铁锂配方的工作电压太低，所以极少厂家会选用。

除此之外，电钻、电锯、遥控车、遥控船等工具或玩具，都有使用磷酸铁锂电池的案例。

磷酸铁锂的未来在哪里？

笔者第一次被磷酸铁锂电池的实战能力深受感动到，是在4年前驾驶腾势500车型从林芝跑高速到拉萨，全程410km，走林拉高速（而非318）。

本来主办方弄了一个节电比赛，让大家驾驶这台NEDC“只有451km”的纯电动车慢悠悠地从林芝散步到拉萨，结果笔者比较头铁，一路100km/h定速巡航跑掉了，留下他们70km/h慢慢挪。领航的油车一直在电台喊我们回来，开这么快到不了拉萨就要叫拖车的。

结果我们顺利到达，表现续航0km，完全没毛病。

磷酸铁锂电池最终的归宿（出货量最大的地方）一定是动力电池，然而对动力电池成本最敏感的微型车、小型车并不是这一波磷酸铁锂复兴浪潮的排头兵，反而是Model 3、P7、汉EV这类型20-30万的中档产品。

当然这是好事，起码磷酸铁锂在市场上的形象不再代表着低端与廉价，而是代表着可靠与实惠。

根据中国汽车工业协会的官方数据，我国2019年度动力电池装车量累计63.6GWh，同比累计上升2.3%。其中，三元电池装车量累计38.9GWh，占总装车量61.1%，同比累计下降4.1%；磷酸铁锂电池装车量累计24.4GWh，占总装车量38.3%，同比累计增长20.6%，是驱动装车量整体同比上升的主要产品。

随着磷酸铁锂电池能量密度的困局逐渐解决，磷酸铁锂动力电池的出货量得到了大幅度提升。不过，磷酸铁锂的能量密度潜力非常有限，而目前最有希望得到技术突破的是三元锂电池，在高镍正极、硅负极等新技术细节下有望得到更高的发展前景，且我国相对丰富的稀有金属矿产储量允许中国大力发展三元锂配方。

磷酸铁锂在最合适它的领域，比如商用车、中小型乘用车，有非常很不错的发展空间，毕竟每kWh节省19%采购成本，而且安全和寿命都远优于三元，实在太吸引了。只是我国南北纬度跨度很大，在北方大力推广磷酸铁锂不太现实，在南方则是磷酸铁锂配方的福地。

（文：太平洋汽车网 黄恒乐）

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