受益于新能源汽車滲透率提升以及電池制造技術進步，我們預計鋰電設備需求景氣將在較長周期內維持高位，本篇報告我們將重點討論鋰電設備可能超預期的因素，包括新能源車滲透率超預期提升、鈉離子儲能電池需求增長、設備智能化需求提升等。

摘要

超預期因素之一：新能源汽車滲透率超預期提升。此前中汽協預測2021年我國新能源汽車銷量約220萬輛，同比增長64.6％；從近期行業出貨數據來看，我們預計2021年銷售量可能達到250~300萬輛，滲透率達到12％左右，同比提升約6ppt，有望帶動動力鋰電池出貨量超預期。中金汽車組預期，2025年我國新能源汽車滲透率將有望達到25％，年銷售量突破700萬臺。我們按照2025年全球新能源汽車不同的滲透率和單車帶電量計算，預計2021~2025年全球動力鋰電池設備需求將實現25.8％~35.5％的復合增長。

超預期因素之二：鈉離子電池可能派生新的需求？2020年7月28日，寧德時代發布鈉離子電池，電芯單體能量密度高達160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達到80％以上，目前處于全球最高水平，解決了以往鈉離子電池的能量密度短板，使用場景擴展至新能源車領域，不再局限于儲能領域。鈉離子電池的生產工藝與鋰電池類似，但該技術的推廣可能帶來新的設備需求。

超預期因素之三：新技術新工藝的變化帶來新的設備需求。新的電池材料和生產工藝可能帶來新的設備需求，例如正負極材料變化帶動前道工序變革；電芯成型工藝例如卷繞、疊片工藝改進，切疊一體化/切卷一體化技術，帶動中道設備更迭；而CTP（Cell To Pack）將簡化模組、PACK組裝工藝，帶來新的自動化組裝方案。

超預期因素之四：智能化需求日益增長。隨著電池生產效率要求日益提升，涂布寬幅、卷繞速度、充放電效率等指標都在明顯進步；此外，生產過程當中機器視覺應用比例增加，數字化率提升，特別是海外電池工廠對于智能化水平要求更高，都將進一步拉動電池設備行業需求增長。

風險

下游需求不及預期。

正文

新能源車滲透率：超預期提升

未來五年全球鋰電設備需求超過5,000億元

鋰電設備市場規模較大，寡頭競爭。據我們測算，鋰電設備2021-2025年全球市場規模超5,000億元，市場規模較大，而優質設備產能稀缺，當前主要鋰電設備廠商均面臨嚴峻的產能瓶頸。

新能源汽車滲透率仍在低位，中長期增長確定。全球電動車行業滲透率仍在低位，長期成長空間仍然廣闊。根據Markline統計，2020年全球汽車電動化率僅為4.27％。中汽協預測2021年我國新能源汽車銷量約為220萬輛，同比增長64.6％。根據中金汽車組的預計，到2025年全球新能源乘用車滲透率將會達到21.28％，2030年全球新能源乘用車滲透率為39.76％；2025年中國新能源汽車滲透率將有望達25％，年銷售量突破700萬臺。2020-2025年，電動車行業年化增速將超過40％，成為未來幾年高速成長的黃金賽道。

單車帶電量提升，動力電池需求未來五年復合增長率有望超過50％。動力電池方面，隨著單車帶電量的提高，動力電池需求將會持續高于新能源汽車需求增長。我們預計2025年動力電池裝機容量將超過1,430GWh，年復合增速達50％以上；其中中國市場將達到428GWh，海外市場合計1,052GWh，海外需求占比達到七成，2021~2025年海外市場動力鋰電池裝機復合增長率64％，中國國內動力鋰電池裝機復合增長率38％。這將會帶動鋰電池設備新增需求的持續高增長，并且我們預計雙位數增長將持續到至少2025年。

敏感性分析：不同新能源汽車滲透率和單車帶電量下鋰電設備需求測算

根據我們此前預測，在2025年新能源汽車滲透率20.6％及單車帶電量69Kwh的情況下，2025年鋰電設備市場規模為1431億元，對應2020年至2025年CAGR為30.9％。由于新能源汽車行業或將超預期發展及技術進步，我們對2025年鋰電設備需求量進行敏感性分析。據我們測算，在新能源汽車滲透率為18.6％及單車帶電量65Kwh的情況下，鋰電設備需求為927億元，對應5年CAGR為20.0％；新能源汽車滲透率為22.6％及單車帶電量73Kwh的情況下，鋰電設備需求為1,973億元，對應5年CAGR將達到39.6％。

根據上述分析，2021~2025年全球新能源汽車動力鋰電池設備年復合需求增長率將有望達到25.8％~35.5％，更高置信區間在20.0％~39.6％。

圖表：敏感性分析：2025年鋰電設備需求量

資料來源：萬得資訊，公司公告，中金公司研究部

圖表：敏感性分析：2020年-2025年鋰電設備需求量年復合增速

資料來源：萬得資訊，公司公告，中金公司研究部

鈉離子電池或將超預期發展

鈉離子電池存在超預期可能

鈉離子電池（Sodium-ion battery），是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。

圖表：鈉離子電池工作原理

資料來源：Advanced Energy Materials，中金公司研究部

鈉離子電池應用領域多為儲能。鈉電池沒有過放電性質，允許放電至0伏，且成本較低，在寒冷條件下仍能正常運行，又由于其能量密度較鋰電池更低，相同帶電量的情況下鈉電池較鋰電池更重，不易攜帶，但是儲能電池的理想材料，可在全球全氣候條件下使用。

？安全性：鈉離子電池有更高的安全性。電池的過充電與過放電都會對鋰電池正負極造成不可逆的損傷。鈉離子沒有過放電性質，可以將鈉離子的電池放電到零伏而不受損傷。并且，鈉電池還通過了過充、針刺、擠壓等安全測試。

成本：鈉電池和鋰電池的原材料分別為鈉元素和鋰元素。鈉元素產地遍布世界，且鈉元素產量較高；鋰元素產量較少，原料大多集中于美洲，有一定的運輸成本。此外，鈉離子電池正負極均為鋁箔，成本低于鋰電池負極的銅箔。因此，我們預計鈉電池成本將比鋰電池少30％到40％。

能量密度：鈉電池的能量密度較低。鋰電池主要由三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池構成。以國產特斯拉為例，Model 3的磷酸鐵鋰電池能量密度為125Wh/kg，三元鋰145Wh/kg。據《Na-lon Batteries—Approaching oldand New Challenges》總結：18650型的鈉離子電池能量密度約為90Wh/kg；而根據寧德時代所發布的鈉離子電池，其能量密度可以達到160Wh/kg。

極限工況：在寒冷條件下，鈉電池放電性好。溫度較低時，鋰離子電池放電特性變差；鈉離子電池在低至-30℃、高至80℃的環境中，放電特性良好。

充電時間：鈉離子充電時間較鋰電池較短。

2021-2025年儲能電池年復合增長率將達52.5％，鈉離子電池可能帶來更大增量。根據起點研究院的統計數據，2020年全球鋰電池出貨量為260GWh，同比+33.6％；其中，儲能電池出貨量為10GWh。起點研究院預計，2025年儲能鋰電池出貨量將達到168GWh，年復合增長率將達到54.5％。而我們預計，鈉離子電池的推廣可能帶來儲能電池的超預期放量。

寧德時代將鈉離子電池推向動力時代

2020年7月28日，寧德時代發布鈉離子電池，使動力鈉電池成為可能。寧德時代電芯單體能量密度高達160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達到80％以上，目前處于全球最高水平，解決了以往鈉離子電池的能量密度短板，使用場景擴展至新能源車領域，不再局限于儲能領域。

鈉離子電池在架構、封裝工藝上與鋰電池高度相似，鋰電設備企業可在少量資本投入的情況下進行鈉離子電池生產。所以，即使鈉電池在未來替代部分鋰電池，鋰電設備企業的下游需求仍將維持高位，加之儲能電池的高速增長，鋰電設備或將超預期增長。

技術進步：新工藝帶來新的設備要求

電池制作工藝流程分為前道、中道和后道。前道為極片制作，流程包括正極/負極勻漿、涂布、輥壓、分切。前道技術核心為材料化學，生產流程中所使用的設備包括攪拌機、涂布機、輥壓機、分切機。中道為電芯裝配，流程包括制片、模切、卷繞/疊片。中道技術核心為自動化，生產流程中所使用的設備包括模切機、卷繞機/疊片機。后道為電池組裝，流程為封裝、注液、化成、分容等環節。后道技術核心為電化學，生產流程中所使用的設備包括注液機、封焊機、化成測試設備等。

圖表：鋰電池生產工藝流程設備

資料來源：萬得資訊，公司公告，中金公司研究部

正負極材料變化帶動前道工序變革

三元電池相對于磷酸鐵鋰電池對前段設備的性能，例如真空、除濕的要求更高。三元聚合物鋰電池的正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰，主要來自于Ni2+/Ni4+氧化還原。對于鎳基材料，顆粒表面會發生自發反應，Ni3+轉變為Ni2+會釋放O2-，當鎳含量高的材料暴露在空氣中時，更容易吸收空氣中的二氧化碳和水，該過程會在顆粒表面形成Li2CO3和LiOH層。為使材料容量提高，Ni含量提升，從而PH值也越高，而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li，并且不具備電化學活性，因此會造成容量衰減。且顆粒表面致密的Li2CO3層阻礙Li的擴散，影響電池性能。為滿足真空、除濕等要求，新的設備需求增加，從而帶動整體鋰電設備市場空間的擴張。

三元材料將影響正極漿料制備。在高鎳正極漿料制備過程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的堿性基團會攻擊相鄰的C-F、C-H鍵，使PVDF發生雙分子消去反應，在分子鏈上形成一部分的碳碳雙鍵。當PVDF內雙鍵増加時，其粘結力也將増加，從而導致漿料粘度増加，甚至形成凝膠狀態，影響涂布過程進行；另一方面，極片脆性也將增加，在輥壓、分切等工藝流程中，易造成極片斷裂。

三元材料使涂布面臨更大的挑戰。涂布生產的效率瓶頸本就在于烘干干燥，而三元電池對涂布過程中水分控制的要求更高。且如果水分與材料已經發生了反應，常規的干燥過程無法去除水分的影響。所以，為保證涂布過程濕度要求，材料的切換對風場、溫度場和布局形式由更高的要求。

電池封裝帶動中道工序變革

鋰電池封裝類型分為方形、圓柱、軟包三類。方形電池主要采用卷繞工藝，抗沖擊力強、電池循環壽命長、容量大，外殼通常采用方形鋼殼或鋁殼；圓柱電池主要采用疊片工藝，一致性好、工藝成熟，外殼采用鋼殼或鋁殼；軟包電池主要采用疊片工藝，能量密度高、安全性與散熱性好、設計較為靈活，外包裝多采用鋁塑膜。其中，軟包電池多用于消費鋰電領域。

圖表：不同類型鋰電池包裝差異對比

資料來源：汽車之家，中金公司研究部

方形電池主導市場。2020年方形電池市占率為80.8％，圓柱電池為9.7％，軟包電池為9.5％。我們預計未來方形電池占比略有下降，而圓柱電池和軟包電池占比逐步上升，平分方形電池外的剩余市場。

圖表：2017年-2025年中國動力電池市場電池封裝方式滲透率

資料來源：GGII，中金公司研究部

電芯封裝方式滲透率變化將影響中道工序，疊片需求上升。卷繞工藝多用于方形電池和圓柱電池，而疊片工藝用于軟包電池。隨著未來軟包電池在中國動力電池市場的滲透率上升，疊片設備的市場需求將有所上升。并且，方形疊片工藝正在進入市場。疊片對于電芯尺寸和性能有明顯優勢。一方面，疊片工藝可以使動力電池規則排布、有效利用空間；另一方面，根據我們調研信息，相同條件下，疊片工藝可以使電池能量密度提高5％，循環壽命提高10％，成本降低5％。此前方形疊片技術受制于生產效率、技術及投資門檻較高，未大規模應用于方形電池。但隨著LG化學、三星SDI等國際電池頭部企業開始布局疊片技術，疊片技術未來將應用于方形電池，從而帶動疊片設備需求進一步上升。

新組裝工藝帶動后道工序變革

CTP或將改變后道工序，但仍需自動化鋰電設備。CTP是指Cell To Pack，通過簡化模組結構，使得電池包體積利用率提升15％-20％，零部件數量減少40％，生產效率提升50％。雖然制造過程由電芯-模組-PACK簡化為電芯-PACK，但制作工藝仍需要采用機器人、機械手、輸送線等多種自動化設備，實現單塊電池到電池包的堆疊、焊裝、測試，形成最終的電池包。以比亞迪刀片電池為例，雖然取消模組，但仍需要自動將組盤后電池通過滾筒線、提升機或堆垛機送入不同庫位或設備，自動完成化成、充放電、分容、自放電等后端的工藝操作。所以，CTP技術可能使后道各工序的價值量發生改變，但對自動化鋰電設備需求仍將維持高位。

圖表：CTP方案圖

資料來源：太平洋汽車網，中金公司研究部

PACK自動化率提升，后道工序設備升級。根據我們調研信息，行業PACK自動化率為5％-20％，自動化率較低。由于下游鋰電需求劇增、勞動力供給不足、手動生產經濟性下降、自動化經濟型提升，PACK線自動化需求顯著增長；往前看，PACK線將迎來新一輪的迭代需求，鋰電設備企業需加大鋰電設備投資。根據我們調研信息，目前行業領先企業自動化率可達80~90％。

設備升級：效率和智能化要求提升

設備效率提升和工藝改進帶動更新替代

涂布速度提升，寬幅拓展。隨著下游鋰電需求量大幅提升，在保證涂布技術、張力技術、糾偏技術和干燥技術的前提下，對涂布效率的要求提升。提高涂布效率的主要手段包括提升涂布機運行速度和涂布寬度，根據我們調研信息，領先企業的涂布速度可達到120米/分鐘，涂布寬幅最大為1600毫米。

卷繞機速率顯著提升。動力電池大規模生產需求對卷繞機生產效率的提升提出高要求，PPM提升的直接影響因素是卷繞速度的提升和輔助時間的縮短，其中輔助時間的縮短可通過輔助動作時間并聯完成，例如卷繞、卷芯下料和貼膠三個動作同時進行。根據我們調研信息，目前國內領先鋰電卷繞設備企業卷繞速度可達500毫米/秒。

疊片設備順應降本增效、高能量密度、高安全性趨勢。疊片機主要分為Z字型疊片機、切疊一體機、熱復合一體機、卷疊一體機，其中Z字型疊片機和切疊一體機均采用Z字型疊片工藝。目前疊片設備集中度低，未來主流疊片設備將是性價比高、高能量密度、高安全性設備。隨著不斷驗證，疊片機將更新迭代，產生新的設備需求。

圖表：疊片機主要有4種類型

資料來源：GGII，中金公司研究部

圖表：熱復合高速疊片機

資料來源：吉陽智能官網，中金公司研究部

圖表：Z字型疊片和卷繞式疊片工序

資料來源：先導智能官網，中金公司研究部

智能化水平提升刺激設備需求

機器視覺應用比例增加，智能化水平提升。機器視覺在鋰電生產流程應用滲透率上升。機器視覺通過瑕疵提取法、分類算法、焊點測算法等實現精準化檢測。例如模切工藝中，上下兩個相機以120-260片/分鐘的速度，對極片的兩面分別進行掃描拍照，并將結果反饋給打料機構進行調整，從而滿足極片各類瑕疵、長寬等檢測需求。使電池良率提升的同時，能夠相應降低檢測時使用的人力成本。機器視覺的應用使單機設備價值量提升，帶動設備需求增加。

海外動力鋰電池裝機量高雙位數增長，高端自動化裝備需求大。根據我們測算，2021-2025年海外市場動力鋰電池裝機復合增長率為64％，中國國內動力鋰電池裝機復合增長率為38％。由于海外裝機需求量大、人工成本高、安全性要求高，對自動化需求高于國內，單GW投資更高，我們預計從而有望進一步刺激鋰電設備需求增長。

投資建議：優選核心龍頭，關注細分賽道

綜合前文關于行業市場空間及競爭格局的分析，我們建議投資者重點關注以下三個方向：

1） 對于電池電芯良率影響關鍵的中后道制程設備廠商；

2） 關注目前自動化率仍低，當前需求增長加速的模派段自動化設備廠商；

3） 關注與電池裝機量同步增長的結構件廠商等。