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锂电设备二十年进化史
发布时间:2022-06-30 02:36:55 来源:aoa体育登录

  在《智能制作走向深水区》一文中,咱们要点论说了配备和工艺在制作业中的重要性。配备关于终端产品制作的质量起着决议性的效果,产品越是质量要求高、共同性要求严、着重安全性,配备的重要性就越发凸显。配备一般是支撑起一个工业的打开,而工业也只要经过继续的技能立异才干带动配备制作企业向前打开,微观上就表现为配备承载工艺,工艺引领配备。

  本文期望经过对我国锂电工业打开前史的回忆与总结,带领读者朋友们领会锂电设备二十多年来的进化进程、锂电设备是怎么支撑我国锂电池职业一步步从手艺作坊式的出产走向智能制作的,以及新形势下锂电工业还存在哪些数字化智能化的机遇。文章终究总结了配备制作业打开的几点规则。

  锂电池的工业化发源于日本,具体是从1991年索尼出产18650圆柱电池开端的,锂电池一开端的运用范畴是数码玩具商场,后续锂电池在消费电子范畴的运用能够说横跨了传统手机和智能手机两个年代。

  工业打开初期,锂电池商场简直被松下、三洋电气、东芝等少量几个日资企业操控。这些企业在资料、电池工艺方面都树立了深沉的壁垒,与工业链上下流企业进行严密协作,出产上已然高度主动化。在2000年曾经,日本的锂电池企业占有全球95%以上的商场比例。

  国内锂电池职业的起步则开端于比亚迪,1998年比亚迪进下手机锂电池商场,凭仗国内贱价的劳动力和技能改造后构成的本钱优势,比亚迪的电池价格能够比日本三洋均匀低40%。由此比亚迪产能和商场比例敏捷扩展,连续为摩托罗拉、诺基亚等干流手机厂供货,2005年日本东芝抵挡不住我国锂电池企业的价格战,直接宣告退出锂电池商场。

  这一阶段国内锂电池出产形式首要是将低本钱人力与主动化设备结合,锂电池制作商一般只在几道精细工序上运用单台的主动化设备,其他精度要求较低的环节以及中心物料运送都是人工操作。相较于日本的全主动化产线,这种以人力为主的出产线出资本钱很低,柔性出产才干也很强。

  这种出产形式的成功之处在于其时我国的劳动力价格十分之低,2003年我国制作业职工的均匀工资水平大约仅为日本的1/23[1]。

  这种劳动密布型的打开方法不可能一向继续下去,一方面2007年之后日本三洋电机在北京、天津新建出产基地,松下和索尼在无锡出资建厂,以求削弱国内厂商的本钱优势,另一方面站在2007-2009年的时刻节点上看,商场现已开端估计笔记本电脑和电动轿车将成为锂电池未来首要的运用范畴,这两个商场关于锂电池质量要求更高,一起中高端手机锂电池的比例也将添加。高端锂电产品对出产工艺精度的要求愈加严厉,我国锂电池出产商需求进步设备比重和主动化程度以满意锂电出产工艺的技能进步需求。这意味着依托人工出产中低端锂电池的企业将损失竞赛优势,主动化锂电设备将成为未来高端电池大规划出产的要害环节。

  国内电池出产企业开端转变观念,对锂电设备的重视程度逐渐进步,许多企业开端更多引入日韩高端锂电设备,一起也有自建团队开发主动化设备和装配线。可是国外设备价格较高,也不适配国内厂商的原资料(浆料和基片,基片时为铝箔和铜箔)。并且日韩出于技能维护的考虑,对我国锂电企业出售的根本都是相对落后的设备产线,买家也仅限于比亚迪、力神和比克等少量几个头部企业。

  这些商场改变和特色为国内设备企业发明了杰出的商场条件。国内头部锂电企业的转向将进步国内锂电设备的商场空间。国内锂电设备厂商也开端充沛运用本身优势抢夺商场比例。

  首要,国内锂电设备厂商会依据国内电池厂商的原资料情况和各环节工序情况来个性化开发设备、拟定设备情况,例如在极片有蛇形弯、厚薄不齐的情况下进步出产主动化程度。第二,国内设备价格遍及较低,大概是日韩设备的一半或三分之一。此外,国内设备厂商售后服务响应速度更快,许多设备厂商都能在48小时内抵达客户现场处理问题,关于ATL一类的大客户,甚至能够到达4小时之内的响应速度。而许多进口设备售后服务需求提早一个月甚至是三个月预定,零部件替换价格也很昂扬[2]。所以,许多电池厂商开端抛弃进口设备,引入国产设备。

  国产代替进行到2013年时,锂电设备国产化率现已逐渐上升至30%以上。其时的力神除了要害性的如检测设备首要运用进口外,其它比方化成等环节,国产设备打开较为老练的根本都已完结国产化。ATL的出产检测设备也首要运用了国产设备。

  可是在2007-2013年期间,大多数锂电设备企业规划仍然较小,产品单一,技能才干遍及较弱,即便到了2013 年,国内锂电池设备职业中产值在1-3亿元之间的企业也只要13家,其他265 家锂电池设备企业营收均不逾越1亿元[3]。下图为2014年国内部分锂电设备企业锂电设备的营收情况。

  其间原因首要是许多锂电池厂商是跟从工业方针风向而来,从前并不具有锂电池的制作根底,这些企业数量较多,大多数为了追风口赚快钱,所以不运用功用高价格贵的设备,然后带动了一些技能才干较低的锂电池设备企业进入商场。此刻整个锂电职业还处在贱价竞赛的情况,国内60%-70%的锂电池都归于中低端产品。

  国内许多首要的锂电设备制作企业也都是在2005年前后才进入锂电设备职业,技能、办理水平也限制了企业的打开,设备企业之间抄袭压价之风也很厉害。

  总体上看,这一时期国产锂电设备与国外先进设备还存在必定的距离,主动化程度不高,比方工人运用半主动卷绕机时一般需求拉着隔阂边踩边卷绕,设备安稳性相对较低,测控体系落后,出产功率较低一级。设备还不能彻底满意高标准动力锂电池的工艺要求。

  此刻,进口设备仍然占有着锂电的高端商场,全主动化出产线仍然以进口为主。以涂布机为例,2013年国产涂布设备的涂布宽度仍无法到达日韩设备的水平。国内企业还未把握高端精细设备的中心操控技能及零部件,比方涂布机测厚设备根本都是进口产品,锂电设备的中心零部件如操控器及伺服驱动体系,大多选用的是日本安川、松下的产品,涂布头也多为进口。此刻的国产伺服电机还都处于小批量试用阶段,无法代替国外产品。

  一起期,国内有一些锂电设备企业在充沛学习国外锂电设备制作技能的根底上,开端自主研制全主动化锂电设备,部分国产锂电设备主动化程度和技能精度逐渐挨近世界水准。国内进行设备国产代替的一起也开端向海外小批量出口,例如2010年浩能科技研宣告产的锂电池间歇式揉捏涂布机在国内外取得13台订单,其间日本TDK就订货了3台[4]。先导智能在2012年开端触摸ATL动力电池研制团队,得到了ATL的认可,开端进入动力锂电池设备职业。先导智能研制的18650电池卷绕机能够到达每分钟30个电芯的出产速度,逾越了其时特斯拉电池供货商松下的设备出产功率。

  在即将到来的工业扩张时期,这些对技能、办理水平要求高的企业将会捉住机遇打开壮大,而其他瞄准中低端客户的设备企业将被工业浪潮所吞噬,这一点咱们后续会谈到。

  据我国化学与物理电源职业协会计算,2012年我国锂电池商场规划到达 317 亿元,同比添加约40%左右。我国锂电池产值现已占全球锂离子电池总产值约40%左右,并且逐年添加。依据高工锂电计算,2013年我国锂电池设备产值到达了29亿元,同比添加 21%,其间设备更新占比为24%。

  动力锂电池在2012年和2013年的产值别离为2.1亿只、2.9亿只,添加平稳。在波澜不惊的水面之下,一场被商场期待已久的工业扩张正在孕育,并将给锂电及锂电设备职业带来天翻地覆的改变。

  其实早在2006年,北京七星华创电子股份有限公司(后被战略重组为北方华创科技集团)就现已开端研制动力锂电池的制作设备[5],可是动力锂电池线年我国动力锂电池产值到达7.1亿只,仅隔一年就翻了一番,2015年的添加更为夸大,产值直接到达了29.1亿只,即在短短两年时刻里动力锂电池产值就添加为2013年的10倍,一举逾越消费型锂电池,商场占比到达52%[6]。

  动力锂电池产值暴增的背面是下流商场新动力轿车销量开端添加,依据中汽协计算,2013年我国新动力轿车销量仅有1.76万辆,2014年我国新动力轿车销量就添加到7.48万辆,同比添加324%,2015年产值和销量别离到达了34.04万辆和33.1万辆,同比添加3.3倍和3.4倍,是2013年的30多倍。

  跟着动力锂电池需求大幅添加,动力电池迎来了实在含义上的产能扩张期。首要是现有动力电池企业经过定增募资、添加出资等方法扩展产能,2015年6月,比亚迪出资60.23亿元进行动力锂电池扩产。其次,一些消费锂电池企业开端转向动力电池商场,如亿纬锂能等。还有一些整车企业也开端向上游延伸,如北汽、吉祥等。此外,国外锂动力电池巨子也参加扩产大军,如彼时全球排名榜首的锂动力电池供货商松下以及三星SDI、LG化学纷繁在我国出资建厂。

  2015-2017年成为动力电池新产线上线的密布期,动力电池求过于供使得电池企业火急需求快速构成产能,这就对锂电设备交给周期的要求大大进步。前文中咱们说到国产锂电设备企业快速响应和个性化开发才干此刻就展示出了优势,加上国产锂电设备经过前几年的打开,功用上现已十分挨近国外设备,价格也相对较低,国内锂电设备企业就在这一轮产能扩张周期中加快进入下流锂电池企业的供给体系。锂电出产设备国产化率敏捷进步,2016年国产化率已然从2013年的30%左右上升至50%左右。锂电设备企业在2016年遍及感遭到订单激增且一向延续到2017年。

  产能扩张带来设备需求激增终究表现在锂电设备企业的营收上,先导智能锂电设备经营收入2013年、2014年和2015年别离为2296万元、15179万元和35950万元,别离同比添加643%、561%和137%。赢合科技锂电设备经营收入2013年、2014年和2015年别离为20468万元、21525万元和36517万元,别离同比添加26.64%、5.16%和62%。赢合科技和先导智能也先后在深交所上市。

  到2016年,国内锂电设备企业大约有150家,年产值在1亿元以上的企业就有近40家。国内锂电设备产值2017年突破了150亿元,国产化率到达85%,2015~2017年我国锂电设备产值均匀复合增速高达58.04%。

  由于动力锂电池职业本身对企业技能、资金壁垒要求更高,大企业产线规划效应更为显着,设备企业订单日益向大企业会集,锂电设备企业显着感遭到订单添加现已由曩昔锂电池企业数量添加转变为大客户收买会集度上升。

  2016年11月22日工信部发布的《轿车动力电池职业标准条件》(2017年)的定见稿对动力电池企业的年产能门槛提出更高要求(≥8GWh),这一要求是之前的40倍,清晰了工业方针提质培优的战略意图。

  在商场机制和工业方针的两层影响下,动力锂电池职业会集度进一步上升,优质企业商场比例取得进步,与头部锂电企业协作的设备厂商更多享用到了这一轮产能扩张的盈余。

  这一时期宁德年代凭仗本身在三元和磷酸铁锂上的技能储备、以客车为利基商场以及外供第三方的优势,在2017年逾越比亚迪成为当年动力锂电池出货量榜首的企业。而和宁德年代严密协作的先导智能收入在2017年到达了21.77亿元,同比添加101.75%,进一步拉开了与赢合科技之间的距离。

  享用添加盈余的一起,锂电设备企业,特别是头部企业在主动化技能、事务扩张和信息化数字化建造等三方面下足了功夫。

  技能方面,锂电企业为了寻求规划效应和更高质量对锂电设备企业提出了更高要求,所以锂电设备开端呈现高精度、全主动化、一体化的打开趋势。

  在动力锂电池等大容量电池范畴,车用锂电池一般是上千个电芯串联成组以保证能量密度。每个电芯标准共同、功用安稳决议了全体电池组的功用和质量,因而对电芯的共同性要求很高。

  设备加工精度和主动化程度将直接影响锂电池的功用和共同性。锂电池制作中的首要工序、设备及其功用效果见以下图表。

  每个环节的加工设备都会影响电池的微观功用表现,例如前段设备中拌和机遇影响浆料的批次安稳性,涂布和辊压会影响极片集流效果、能量密度等功用,中段的卷绕和叠片精度会决议电池容量和共同性等,后段的模组和PACK规划会影响电池包的散热性。锂电池良品率会遭到每一道工序工艺效果的影响,因而锂电设备是保证电池功用和电池企业产出收益的要害[8]。

  锂电设备企业需求将锂电池制作的工艺细节、工艺参数融入到设备的规划和制作中,以此保证锂电池制作精度。由此研制的全主动化的锂电池出产设备可在完结锂电池出产工艺的根底上,使制作的锂电池具有较好的共同性,然后保证锂电池具有较高的安全性。

  锂电池出产进程中的要害工序为卷绕和叠片,其间卷绕的中心技能包含张力操控、卷绕操控和主动纠偏等。假如张力操控欠好,会使资料分层或呈现 S 型皱褶,严重影响产品的共同性。而锂电池的容量与卷绕的圈数和长度密切相关,精度操控技能就至关重要。部分锂电设备企业在这方面开端逾越国外同行,例如先导智能卷绕技能可将张力动摇规划操控在5%以内,对齐偏差度小于0.3mm,韩国KOEM一起期张力动摇规划操控在8%以内。

  一体化方面首要是指将不同工序集成为一台机器进行,例如先导智能依据各类客户需求总结研制开发了集锂电池出产进程不同工艺流程的多功用机器,比方焊接卷绕一体机是将极片的焊接和卷绕两道工序在一台机器上完结,可为锂电池企业缩短工艺流程,节约本钱。先导智能、赢合科技及利元亨等锂电设备企业又连续开宣告辊压分条一体机、涂辊分一体机、激光卷绕一体机、激光模切分切一体机和切叠一体机等设备。

  此外,锂电池设备厂商开端从专心于出产单一环节的设备,向其他环节延伸构成整线计划。

  从技能方面来说,这种延伸能够下降锂电池出产线的调试本钱、进步锂电池出产的主动化水平,由于不同厂商的单机设备之间工艺交互并不顺利,各环节设备的操控软件之间协同性不高,企业需求重复调试,导致整线产能爬坡较慢,而整线设备能够联接更为严密,主动化水平进一步进步,因而不同环节间设备的交融契合打开趋势。

  从事务扩张视点来看,设备企业继续寻求更大的商场规划空间和更高的规划效应,掩盖其他出产环节设备能够扩展设备企业本身商场空间和打开规划,整线计划也有利于设备企业和锂电池的新入局者们树立严密协作。

  因而,在技能打开趋势和事务驱动的两层效果下,这一时期锂电设备头部企业如赢合科技和先导智能在处理要害出产设备根底上,向整线设备计划供货商跨进,纷繁并购其他工序范畴的设备厂商。例如,赢合科技首要提出要为客户供给整条出产线处理计划及其服务,打造锂电设备出产线订单交给的交钥匙 形式。赢合科技2015年收买新浦主动化,补齐电芯化成检测设备,打通了电芯出产设备线年又收买了涂布机设备商东莞雅康,打通前中段设备。先导智能则在2017年收买后端设备供货商泰坦新动力。

  锂电设备厂商的收买根本都是围绕着增强公司在锂电职业中心竞赛力和议价权打开的。不同设备厂商之间上游供货商趋同、下流客户堆叠,事务上具有较高的协同性,所以这些并购根本上都构成了较好的规划效应。

  除了技能和事务方面的精进和拓宽,锂电设备企业也开端重视修炼本身的内功。由于锂电设备是一个典型的非标主动化职业,下流产能扩张会十分检测设备厂商的交给才干和柔性出产才干,关于产质量量、本钱和交给的要求会进一步进步。因而为了进步本身出产办理和制作水平,头部锂电设备厂商开端连续加快本身信息化、数字化建造。

  先导智能2015年开端与IBM协作树立先导云和大数据中心,推动ERP体系建造,集成运用数字化协同途径,一起还自主开发MES出产履行办理体系,完结与PDM、ERP体系等归纳集成,依托先导云途径,使规划高效协同、出产进程精准反应、工厂出产完结智能化,增强本身竞赛力。赢合科技也在2018年研制建造云途径,并自主开发MES出产制作履行体系,以完结企业配备研制规划协同和出产管控集成,一起研制运用数字化仿真技能,树立动力电池出产配备数据库和整线模型,以缩短产品研制周期。

  产能扩张不是继续的,到2018年,产能扩张的好日子现已继续了3年,锂电职业产能过剩的问题益发凸显。其实在2017年底,国内动力电池实践有用产能到达了110GWh,而产能运用率只要40%左右。2018年国内动力电池有用产能约在150-160 GWh,而2018年全年产值为70.6GWh,产能运用率低于50%,需求侧装机量尽管同比添加56.88%,可是总量仅为56.89GWh,远小于产值。锂电职业供过于求的程度进一步加深。(2017年动力电池装机量36.43GWh,产值44.5GWh)

  职业竞赛格式演化继续到2018年时,前五大动力电池厂商装机量已高达93%,产能占比却只要53%,职业中头部企业的优势和产能结构性过剩现已十分显着。2018年部分锂电池企业赢利甚至转负,一些企业或因难以接受本钱压力或因技能道路问题,纷繁出局。当年锂电池企业数量急剧削减,整个职业产能扩张开端中止。锂电池企业毛利率的下降也传导至上游,锂电设备企业接受议价压力,毛利率也随之下降。2019年,新动力轿车方针补助退坡,职业全体进入调整期,当年锂电设备企业的营收遍及仅有10%左右的添加。那些和头部锂电企业坚持严密协作关系的锂电设备企业则在风波中站稳了脚跟,等候下一轮产能扩张周期的到来。

  src=2014-2020锂电设备职业经营收入(亿元)及同比增速 数据来历:Wind,招商证券收拾[9]

  2020年第三季度开端,新动力乘用车单月销量和浸透率现已开端抬升。2021 年新动力车开年销量更是大超预期。2021 年1-2 月,新动力乘用车零售销量别离到达15.5 万、9.7 万辆,同比大幅上涨3 倍、8 倍。2021 年1-2 月新动力乘用车的浸透率别离为8%、9%,远超去年同期水平。这一上升气势一向继续整个2021年,到2021年年底,12月新动力车国内零售浸透率到达22.6%,全年浸透率14.8%,相较2020年5.8%的浸透率大幅进步。新动力轿车从导入期正式迈入成长期,这一轮成长期引发的上游产能扩张天然也要比上一轮更为迅猛。

  2020年下半年新动力轿车的添加趋势在2021年开年得到承认后,2021年1月动力电池企业纷繁宣告新的扩产计划,国内新增动力电池产能规划逾越35 GWh,2021Q1动力电池新增产能规划逾越470GWh。国外动力锂电池扩产潜力也十分巨大,欧洲本乡产能缺乏也促进国内锂电池及设备企业纷繁出海。

  这一次扩产上不仅是宁德年代、比亚迪和国轩高科等一线厂商加快,中立异航、蜂巢动力和亿纬锂能等锂电新势力也纷繁参加扩产大军。宁德年代规划到2025年公司产能至少到达520GWh,国轩高科2025年产能规划要到达300GWh,蜂巢动力规划2025年总产能要到达600 GWh。

  除了产能方面电池企业纷繁向更高产能方针冲击,这一回各家锂电池企业包含整车企业在电池资料、工艺和结构上都搞起了技能立异。首要是比亚迪高调推出刀片电池,宣告能量密度进步的磷酸铁锂又杀了回来,2020年三元和磷酸铁锂的装机量占比上也现已表现了这一点。蜂巢动力选用叠片技能代替遍及运用的卷绕技能,并推出自主研制的短刀电池系列。特斯拉推出4680圆柱大电池并完结单月100万块的量产水平。还有资料方面如高镍三元、无钴等正极资料,体系集成方面的CTP/CTC技能等等层出不穷。尽管现在看这些立异还不具有十分强的颠覆性,可是为锂电职业带来了新的生机。这些电池技能立异也将引领锂电设备企业研制适配新工艺的新式锂电设备,旧有的落后产能将被筛选。

  相较上一轮产能扩张时国内锂电设备还在向全主动化跨进,新时期锂电设备企业开端将智能操控技能融入配备之中。例如,先导智能的叠片设备选用多重闭环操控技能保证叠片精度,并能完结自适应智能程序优化使得整机归纳稼动率可到达80%以上,节约调试时刻。叠片机还选用AI算法技能以完结叠片进程包覆的全监控;支撑不良极片主动除掉。先导智能还将机器视觉技能融入叠片设备,完结了从制片缺点、叠片overhang到电芯外观的全进程智能化检测。先导自研的卷绕机配备伺服闭环低张力精细操控体系和卷绕张力实时丈量监控功用,将张力动摇操控在≤±3%的水平。科瑞技能也在叠片精度操控方面和高校协作打开研制,选用神经近似内模和迭代学习操控相结合的方法来改善叠片工艺中隔阂纠偏效果[10]。

  由于一、二线电池厂商均在加快扩产,整线产品交给速度更快、价格较低、全体主动化程度更高的优势显现出来,整线交给有助于锂电池企业快速构成新产能。锂电设备企业则需求考虑产线全体的工序衔接、上下流设备匹配和厂内物流等问题,特别是需求考虑整线的规划布局。整线不是简略把前端、中端、后端的设备进行凑集,需求专业技能团队深化了解锂电池出产工艺,经过工序优化、前后产能平衡规划、加大新技能运用等,为下流企业供给安稳、牢靠、功率高的整线计划。

  整线出产除了设备主动化,还要完结中心物料转运的主动化柔性化。设备企业针对厂内物流开发智能物流体系,例如在锂电出产的涂布、模切和卷绕工序,规划开发相应的AMR,完结卷料的主动转移和主动上下料和锂电前段工序的无人化物流,进步出产线全体协同性。再比方树立智能化、主动化立体库完结智能仓储,并经过堆垛机和立体仓完结质料处理、制品收发货、制品存储办理等,可进步空间运用率,进步仓储物流功率。先导智能和赢合科技都在AMR技能范畴打开了相应研制,赢合科技还在软包590拼装线上研制运用了高速磁悬浮物流技能。

  为了满意下流需求、进步客户粘性,锂电设备企业开端由单纯的硬件配备供货商开端转变为一起交给软硬件产品的全体智能制作处理计划供货商,软件的效果日益凸显。如先导智能2021年定向增发征集资金用于投建锂电智能制作数字化全体处理计划研制及工业化项目,该项目包含了机器视觉、智能物流、数字孪生和MES软件四部分,这意味着锂电设备企业的数字化、智能化投入现已从内生打开到外延,成为进步客户粘性、增强产品竞赛力的一部分。

  机器视觉部分,先导智能期望经过自主研制深度学习算法模块,完结低比照度、形状多变缺点方针的像素及精度提取,进步分类检测功率,削减人员参加,然后进步整线出产功率和质检精度。

  先导智能期望开发适用于下流锂电池和新动力轿车企业的数字孪生处理计划,经过出产线设备的仿真测验及虚拟调试等功用完结智能工艺规划规划,即在虚拟调试中依据客户需求不断优化于涂布、辊压、分切等设备的工艺参数,优化物料流操控战略,然后缩短项目交给周期、进步设备功用及牢靠性,以满意下流客户快速构成实践产能的火急需求。

  赢合科技早在2015年就建立子公司慧合智能专营锂电职业MES软件。利元亨在2021年建立海葵智造,将自研的MES软件体系与工业物联网等技能结合,全体构建为锂电职业的数字化工厂处理计划,协助锂电企业进步出产办理水平。

  能够看出,锂电设备企业不再单单把出售硬件设备收入作为仅有的收入来历,开端构成软硬结合和真假交融的全体智能制作处理计划,期望以此深度绑定下流客户并构成新的添加曲线。

  为了应对日益急迫的交给压力,锂电设备企业开端进一步加强本身数字化建造,赢合科技2020年开端推动数字化办理晋级,将数字化办理晋级列入三年重要打开战略之一,力求构满意流程可追溯办理、数据通明、目标量化、办理闭环的数字化办理体系。在产品规划阶段,赢合科技运用仿真技能模仿产品全生命周期情况,缩短产品开发周期,下降试错本钱。先导智能则敞开工业互联网途径建造,期望以此打破非标配备制作企业出产管控难、产能规划进步难的瓶颈,满意锂电设备多种类小批量的柔性化出产研制需求。

  商场拓宽方面,国内锂电设备企业产品现已从完结国产代替打开到出口海外商场,比方先导智能2021年海外营收现已逾越14.78亿元,订单占比逾越30%,现已落地的海外客户包含宝马和Northvolt等。

  外部协作上,锂电设备企业与下流电池厂商的战略协作更为严密,原因在于这一轮扩产关于头部电池厂商来说也并不轻松,为了守住商场比例有必要保证上游供给链的安稳。

  比方LG新动力和赢合科技2021年打开同享专利和前沿技能成果的研制活动,已共同开发了七项中心技能专利,赢合具有三年的运用期限。

  宁德年代在2020年与先导智能签定战略协作协议,宁德年代鼓舞先导智能在未来新电池技能研制流程的 DVT(Design Verification Test,规划验证测验)阶段,参加联合研制并供给设备的研制和配套。依托宁德年代在前沿电池技能道路上的指引和设备研制运用的反应,先导智能将深化了解锂电出产工艺,对电池前沿技能将具有愈加敏锐的感知力,节约很多的研制资源,有助于先导设备快速优化设备工艺。宁德年代还将为先导智能开辟轿车客户出售PACK产线产品供给途径便当。

  从两次产能扩张周期比照来看,锂电设备企业在技能、事务、本身数字化水平、外部协作等方面在两次工业浪潮降临后都迈上了一个新台阶、不断深化。

  技能方面,榜首次产能扩张时期,锂电设备从半主动化走向主动化。第2次产能扩张,锂电设备开端加强智能化。这背面其实都是锂电池企业进步电池制作技能水平的需求所决议的。

  本轮锂电设备企业智能化外延的动力就来历于锂电池企业对完结智能制作的火急需求。首要,这一轮扩产使锂电职业从GWh年代走进了TWh年代。锂电职业产能建造周期为6-9个月,线个月左右。下流需求又日益呈现出多种类型混产的趋势。所以锂电池企业需求智能制作技能来满意本身快速构成产能、规划效应以及柔性出产的需求。

  近年来锂电池企业推动智能制作动作一再,宁德年代在2021年出资入股工业智能化企业安脉盛,建立子公司宁德年代润智软件,在AI技能运用方面先后与腾讯云、英特尔等大厂打开协作。蜂巢动力为保证完结大规划高功率出产,建造了车规级动力电池AI智能工厂,AI智能制作成为其四大支撑战略之一,将AI技能运用于容量猜测、焊接技能、自放电检出等工艺环节。

  数字化方面,每一次产能扩张都会促进设备企业加强本身数字化建造,数字化投入的动力来历首要是需求构成更强的交给才干来应对事务的快速添加,这种数字化建造需求更为刚性。并且在第2次产能扩张中,锂电设备企业更是将数字化才干从内生面向外延,期望经过交给软件技能协助下流客户完结数字化和智能制作,打造新的盈余点。

  事务拓宽方面,锂电设备企业在榜首次产能扩张时开端呈现整线道路,到近期整线方法又得到进一步完善,弥补了机器视觉、AMR等新技能。客户上,锂电设备企业不只是向海外拓宽,也向工业链下流的轿车企业延伸,未来整车厂甚至将参加电池出产,锂电设备客户将是电池厂与整车厂并存。

  外部协作方面,在早年打开时期,国内锂电设备企业和锂电池企业研制上的协作能够说是简直没有,设备企业不明白电池,电池厂也很难找到匹配自己需求的设备。榜首次产能扩张后,几个和锂电池厂商协作严密的设备企业快速添加,两边协作程度日益加深。到第2次产能扩张降临后,两边的协作更是上升至战略协作关系。

  关于配备企业来说,绑定大客户本身既是其技能产质量量的表现,能够为商场供给一种信号效应,又是企业打开良性循环的开端。由于头部大客户关于产品技能的要求会更为苛刻、理念会抢先职业,配备企业在为大客户供货进程中会不断学习前沿的工艺要求进步本身配备产质量量,将构成产质量量-销量的良性循环。而这一切的起点恰恰在于配备企业关于本身技能的严厉要求。

  从工业打开的视点来看,锂电工业打开从开始的劳动密布型逐渐转变为技能密布型、资本密布型工业,折射出我国从开始依托贱价劳动力的经济打开方法,正在逐渐转变为以技能立异为主导的打开方法。我国锂电工业逐渐把握全球工业链话语权的背面是很多商场主体在吸收学习国外产品根底上坚持自主研制锂电池产品,而不是单纯依托国外的技能道路和供给链体系,逐渐从工业链中低端迈向高端范畴,证明了工业的比较优势是能够铸造出来的,并不是原封不动的。

  锂电池职业打开壮大的背面是锂电设备职业的鼎力支撑,锂电设备职业也在锂电池榜首次产能扩张时期捉住机遇完结了国产代替,在第2次产能扩张周期走出国门赢得海外订单。

  能够看出,锂电及其设备职业带有显着的周期性。下流职业需求添加传导至上游,产能错配供给不平衡将带动上游产能扩张,每一次产能扩张也都会带动上游原资料的大涨。判别产能周期能够从产能供需情况、产能扩张速度、锂电池价格以及锂电池企业赢利水相等维度下手。

  锂电设备职业的打开也表现出配备制作业的一些打开共性:一是设备企业会逐渐从单机设备到掩盖多环节甚至整线;二是设备企业会逐渐从单纯出售硬件设备转变为一起软硬件产品;三是配备制作企业要把捉住新式细分商场产品的高速添加期,在工业混沌的初期就要寻觅有对产品有高质量要求的优质客户,由于配备制作企业的添加取决于下流终端产品的添加。以上这些也在其他配备制作职业上演过相似的故事。

  咱们能够领会到设备企业的中心竞赛力不只是表面上的硬件设备,而是对电池制作工艺的深刻了解和产线整合及服务才干,其实产线整合及服务才干本身也是树立在制作工艺的熟稔程度之上。无论是整线交给,仍是后来的智能物流、机器视觉和MES以及数字孪生,都是锂电设备企业根据工艺了解进步本身的服务才干然后进步客户粘性的手法。一整套出产线自始至终都交给得有头有尾,客户又怎么会容易替换供货商呢?快速构成实践产能不就得靠这样的设备供货商么?

  归纳以上对打开进程的回忆,咱们发现锂电池及其设备职业现已进入了数字化和智能化的新打开阶段,那么新阶段下的职业又有哪些新机遇?其实不难看出,我国锂电职业硬件设备已较为老练,可是软件侧仍很单薄,设备企业和电池厂商也都在加强软件的研制,这其实也是草创公司在锂电职业的机遇点。

  草创公司机遇侧重在软件算法侧,硬件配备也具有必定机遇,比方工业机器人和AMR等,但AMR厂商也需求重视调度算法层面的技能储备,如此能够更深化地介入锂电池企业和整车厂客户,进步客户粘性。

  工艺智能:例如针对电池制作中的涂布、枯燥、辊压和焊接等工艺供给智能优化技能,可协助企业进步出产质量,缩短产线调试周期。

  机器视觉AI检测:可运用于电池外观检测、焊接后检测等环节,机器视觉打开要点是要构成与制作工艺联动的闭环操控体系。

  工厂虚拟仿真规划:为满意锂电企业快速扩产的需求,虚拟调试仿真以缩短产线调试周期价值含义显着,现在国内企业运用的虚拟工厂规划仿真软件多为西门子的Plant Simulation,例如先导智能购买该软件用于二次开发数字孪出产品。现在也有一些草创公司和高校在这方面有所开展。

  出产办理和智能决议计划:这方面的软件也多为外资企业供给,如达索的3D EXPERIENCE软件等,存在国产代替机遇。

  多标准规划仿真及新资料开发途径:根据电池多标准实在物理化学模型和分子动力学等理论根底,将电池制作工艺和规划仿真结合起来完结电池正向规划,完结从资料到体系的多标准全面仿真规划,节约挑选试验试错法的时刻本钱和资料损耗本钱。

  智能化焊接技能和锂电池多标准规划仿真在学界和业界的前沿开展具体在《智能制作走向深水区》一文中已有较为具体的论说,此处不再打开。

  把握新技能的草创企业能够与设备企业、锂电池企业协作,深化出产场景中共同开发智能制作技能,信任越来越多的草创企业将为职业带来新的生机。

  锂电池制作工艺引领锂电设备的打开,而锂电设备承载着电池制作工艺。职业内有句话,电池出产的工艺技能水平有多高,设备产品的技能水平就有多高。两者是严密结合的。锂电技能在资料、结构及体系工艺方不断涌现立异,锂电设备才干继续打开。

  工业浪潮起崎岖伏,没有平白无故的扩张鼓起,也没有平白无故的过剩筛选。回归制作业根源,只要安身技能立异,企业才干捉住少纵即逝的机遇勇立潮头,才干在潮水退去时稳如磐石。工业的朝气蓬勃,靠的也正是技能立异这一股源头活水。

  覃海荣,罗思娜.锂电设备国产化还有多远[J].动力研讨与运用,2013(01):23-24.

  赵东林.国内外锂离子动力电池极片制作专用设备的新开展[J].新资料工业,2006(09):65-69.

  我国锂电新动力工业出资打开陈述[M]. 社会科学文献出版社, 2020.

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