動力鋰電池行業研究之三：鋰電池生產工序及相關設備
各類鋰離子電池的制造可統一分為極片制作、電芯組裝、電芯激活檢測和電池封裝四個工序段。極片制作包括攪拌、涂布、輥壓、分切、制片、極耳成型等工序，是電池制造的基礎，對極片制造設備的精度、穩定性、自動化水平和生產效率等要求很高；電芯組裝包括卷繞或疊片、電芯預封裝、注電解液等工序，對精度、效率、一致性要求很高；電芯激活檢測包括電芯化成、分容檢測等；電池封裝包括對構成電池組的單體電池進行測試、分類和串并聯組合，以及對組裝后的電池組性能、可靠性測試。按照生產流程，鋰電設備可劃分為前端設備、中端設備、后端設備，其中關鍵設備主要集中在前端和中端。
前端設備
前端設備主要是指電極制片工序中所需要的漿料攪拌機、涂布機、輥壓機和分切機等。由于極片的重要性，鋰電池生產對前端設備的精度等要求非常高，前端設備也是電池制造的核心設備，是產品是否達標的關鍵。目前國產前端設備在技術上與進口設備相比仍存在差距，與進口設備相比，國產設備在價格上具有優勢。
中端設備
中端設備主要覆蓋電芯裝配工序，主要包括激光極耳成型制片機、自動模切機、卷繞機或疊片機、電芯入殼機、注液機以及封口焊接等設備。目前，中段設備中國產設備正替代進口，部分國產設備已經可與進口產品進行比較。動力鋰電池的電芯制造工藝主要有卷繞（圓柱和方形電池）和疊片（軟包電池）兩種，由于卷繞工藝可以通過轉速實現電芯的高速生產，因此當前國內動力鋰電池主要采用卷繞工藝為主。
資料來源：易三板研究院
后端設備
后端工藝主要分為電芯激活化成、分容檢測、包裝入庫和組裝，其中化成和分容是主要環節，設備的價值量也較高。動力電池組裝主要指動力電池的PACK工藝，是將多個單個電芯通過串、并聯的方式連接成電池組。PACK工藝綜合了動力和熱管理等電池硬件系統，是動力電池系統生產、設計應用的關鍵，也是連接上游電芯生產和下游整車的應用核心環節。目前國內市場上從事動力電池系統PACK設計、研發、生產、銷售與服務的企業主要有三種類型：第一種是本身主營生產電芯的公司，動力電池系統PACK為公司的一類附屬服務業務；第二種是主營業務為新能源汽車生產和銷售的廠商，動力電池系統PACK為其上游配套產品；第三種是專業從事BMS設計、生產和動力電池系統PACK的企業。目前約60%以上的電池系統PACK由電芯生產企業自己完成，剩余約40%由整車廠和專業的第三方電池系統PACK公司完成。而隨著專業化分工和對技術要求的提高，掌握大量定制化技術的專業第三方PACK服務公司將在競爭中具有優勢。
總體而言，鋰電生產設備企業分工精細，基本上都是從事單一設備的研發和制造。從世界范圍來看，日本和韓國的鋰電設備居于世界領先地位，相對于國內研發起步早，設備精度高、自動化程度較高、性能優越、技術更加成熟，價格也相對價高。我國在鋰電設備中后端制造生產方面技術領先，已達到國際先進水平，價格方面優勢明顯，但中后端設備技術壁壘較低，工藝簡單，前端設備則相對技術要求高，對整條生產線質量有著重要的影響。
從價值量上來看，鋰電池前端、中端、后端設備占比分別為 50%、30%、20%。就國產動力鋰電池生產線來說，目前1Gw鋰電池產量對應約3-5億左右的設備投入。前文在綜合考慮國家政策目標、積分制影響等因素，預計2018-2020年動力電池需求量分別為56.53GWh、81.15GWh、114.12GWh，同時預測2018-2020年，1GWh鋰電產能對應的設備投資額分別為4.8億元、4.6億、4.5億元，可推算出2018-2020年鋰電設備市場需求為271.33億元、373.30億元、513.53億元，年復合增長率37.57%。其中前端設備市場需求規模將在2020年達到257億元。在三元電池逐漸成為動力鋰電池的主流路線后，由于三元材料的活性較強，對設備尤其是前端設備要求大幅提升，前道設備價值量占比會有所提升，將有望達到占整線總產值的50%以上。
相關新三板掛牌企業
從新三板掛牌企業來看，歸屬于鋰電池生產設備的企業共9家，其中屬于前端工藝的企業有2家、屬于中端工藝的企業有2家，屬于后端工藝的企業有5家。
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