锂电设备中段工序之所以几乎由中国企业主导,核心原因在于这些年中国电池行业的创新大多集中在结构方面,也就是中段工艺上。国内电池企业能在全球领先,靠的正是在中段做出的差异化,设备端也随之形成了国内企业领先的格局。中段工艺是把极片做成电芯的过程,第一步把极片做成极组最为关键,从价值量看,这一步设备基本占到中段的70%。
中段工艺:卷绕与叠片的结构分野
做极组大体有卷绕和叠片两种方法,二者本身就对应着电池的不同结构:软包只能用叠片,圆柱只能用卷绕,方形则两种都能用。由此可以理解,特斯拉代表的圆柱类电池必然使用卷绕机,比亚迪的刀片电池则用叠片。
两种工艺并无绝对好坏之分,更多是选择不同。卷绕存在“R角”,空间利用上理论逊于叠片,但实证上两者相差并不大;可以确定的是,由于“R角”的存在,卷绕的电流分布并不均匀,在应用超级快充后更容易出现电池老化(“析锂”)现象。叠片稳定性更好,但卷绕工艺更成熟、价格更低——按华创的调研,一台卷绕机价格约300到400万,一台叠片机则要将近600万。工艺上,卷绕只需不停绕、最后截断一次形成极组,叠片则要根据叠几层判断截几下,因此在工艺难度和生产节拍上叠片落后于卷绕。
设备视角:叠片机为何更有看点
从设备角度看,叠片机单台价值量大、工艺上仍有提升空间,渗透率还不高,且各大电池厂也在上马叠片设备。主流叠片机有四类:Z型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机、卷叠一体机。Z型叠片机应用最广,单价低、工艺成熟、毛刺小,但未与前后工序整合,转运中易出现瑕疵,且只能在形成极组后检测;切叠一体机整合了模切机与贴胶热压机,避免转运碰撞、提升良率与效率;热复合叠片机把正负极片与隔膜提前制成叠片单元再堆叠,可避免隔膜褶皱、在单元阶段即可检测,但对电池厂磨合要求较高;卷叠一体机为LG专利,受专利壁垒影响,国内企业难以涉足。
产业链上下游如何分工
中段设备产业链的分工,可以从设备商与电池厂两端来看。设备端,Z型叠片机与切叠一体机国内主流电池厂和设备厂均有布局,工艺更复杂的热复合叠片机布局企业明显更少,主要设备商包括先导智能、利元亨、科瑞技术、格林晟、超业精密、赢合科技等,热复合路线则涉及先导智能、吉阳智能、格林晟。电池端客户方面,前两类叠片机的主要客户包括宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、万向123、卡耐新能源、桑顿新能源等,热复合叠片机的主要客户包括万向123、中创新航、天津捷威。电池厂的结构创新方向,直接决定了设备端哪类机型被验证、被扩产,这正是上下游协同分工的实质。
常见问题
为什么中段设备基本是中国企业的天下?
因为电池行业的创新大多集中在结构方面,也就是中段工艺上,国内电池企业靠在中段做出差异化实现全球领先,设备端也随之领先。中段是把极片做成电芯的环节,其中做极组的设备占到中段价值的70%。
卷绕和叠片应该怎么选?
二者并无好坏之分,更多是选择不同。软包只能用叠片,圆柱只能用卷绕,方形两种都能用。卷绕工艺成熟、价格更低,叠片在产品性能上更有优势,但工艺难度与生产节拍相对落后。
四类叠片机中哪类更被看好?
从国内厂商布局看,热复合叠片机是未来布局的首选,它能在裁切环节就形成叠片单元,便于检测、避免隔膜褶皱,但工艺较复杂,对电池厂磨合要求高。卷叠一体机为LG专利,国内企业难以布局。