現(xiàn)《智能制造走向深水區(qū)》一文中，我們重點闡述了裝備和工藝在制造業(yè)中的重要性。裝備對于終端產(chǎn)品制造的品質(zhì)起著決定性的作用，產(chǎn)品越是品質(zhì)要求高、一致性要求嚴、強調(diào)安全性，裝備的重要性就越發(fā)凸顯。裝備通常是支撐起一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而產(chǎn)業(yè)也只有通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新才能帶動裝備制造企業(yè)向前發(fā)展，微觀上就體現(xiàn)為裝備承載工藝，工藝引領(lǐng)裝備。

本文希望通過對中國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史的回顧與總結(jié)，帶領(lǐng)讀者朋友們體會鋰電設(shè)備二十多年來的進化歷程、鋰電設(shè)備是如何支撐我國鋰電池行業(yè)一步步從手工作坊式的生產(chǎn)走向智能制造的，以及新形勢下鋰電產(chǎn)業(yè)還存在哪些數(shù)字化智能化的機會。文章最后總結(jié)了裝備制造業(yè)發(fā)展的幾點規(guī)律。

在行業(yè)的初始階段，人們通過手工贏得

鋰電池的工業(yè)化起源于日本。具體來說，它始于1991年索尼生產(chǎn)18650個圓柱形電池。起初，鋰電池的應用領(lǐng)域是數(shù)字玩具市場，隨后鋰電池在消費電子領(lǐng)域的應用可以說跨越了傳統(tǒng)手機和智能手機兩代。

在工業(yè)發(fā)展的早期，鋰電池市場幾乎被松下、三洋電氣和東芝等少數(shù)日資企業(yè)所控制。這些企業(yè)在材料和電池技術(shù)上建立了深厚的壁壘，與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)緊密合作，生產(chǎn)高度自動化。2000年之前，日本鋰電池企業(yè)占全球市場份額的95%以上。

國內(nèi)鋰電池行業(yè)從比亞迪起步。比亞迪于1998年進入手機鋰電池市場。憑借國內(nèi)勞動力低和技術(shù)改造后形成的成本優(yōu)勢，比亞迪的電池價格可以比日本三洋平均低40%。因此，比亞迪的生產(chǎn)能力和市場份額迅速擴大，為摩托羅拉、諾基亞和其他主流手機制造商提供產(chǎn)品。2005年，日本東芝無法抵御中國鋰電池企業(yè)的價格戰(zhàn)，直接宣布退出鋰電池市場。

現(xiàn)階段，國內(nèi)鋰電池生產(chǎn)模式主要是低成本人力與自動化設(shè)備相結(jié)合。鋰電池生產(chǎn)企業(yè)通常只使用一套自動化設(shè)備進行多個精密工序，其他精度要求較低的工序和中間材料運輸都是手工操作。與日本全自動生產(chǎn)線相比，該生產(chǎn)線基于人力的投資成本非常低，柔性生產(chǎn)能力也非常強。

這種生產(chǎn)模式的成功之處在于當時中國的勞動力價格非常低。2003年，中國制造業(yè)員工的平均工資水平僅為日本的1/23左右。

鋰電池設(shè)備的重要性與日俱增

這種勞動密集型發(fā)展模式無法持續(xù)。一方面，2007年后，三洋電機有限公司在北京和天津建立了新的生產(chǎn)基地，松下和索尼在無錫投資，削弱了國內(nèi)制造商的成本優(yōu)勢。另一方面，從2007-2009年開始，市場開始預測筆記本電腦和電動汽車將成為未來鋰電池的主要應用領(lǐng)域，這兩個市場對鋰電池的質(zhì)量有更高的要求。與此同時，中高端手機鋰電池的份額也將增長。高端鋰電池產(chǎn)品對生產(chǎn)工藝的準確性有更嚴格的要求。我國鋰電池生產(chǎn)企業(yè)需要增加設(shè)備比例和自動化程度，以滿足鋰電池生產(chǎn)工藝技術(shù)升級的需要。這意味著依靠手工生產(chǎn)中低端鋰電池的企業(yè)將失去競爭優(yōu)勢，自動化鋰電池設(shè)備將成為未來高端電池大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖片來源：2009年ITT鋰電池市場預測報告【1】

國內(nèi)電池制造商開始轉(zhuǎn)變觀念，更加關(guān)注鋰電池設(shè)備。許多企業(yè)開始從日本和韓國引進更多高端鋰電池設(shè)備。與此同時，自建團隊還開發(fā)了自動化設(shè)備和裝配線。但是，國外設(shè)備價格高，不適合國內(nèi)制造商的原材料（漿料和基材，鋁箔和銅箔）。此外，考慮到技術(shù)保護，日韓兩國基本上都有相對落后的中國鋰電池企業(yè)設(shè)備生產(chǎn)線，買家僅限于比亞迪、力神、BIC等少數(shù)龍頭企業(yè)。

這些市場變化和特點為國內(nèi)裝備企業(yè)創(chuàng)造了良好的市場條件。國內(nèi)領(lǐng)先鋰電池企業(yè)的轉(zhuǎn)移將提升國內(nèi)鋰電池設(shè)備的市場空間。國內(nèi)鋰電池設(shè)備制造商也開始充分利用自身優(yōu)勢爭奪市場份額。

首先，國內(nèi)鋰電池設(shè)備制造商將根據(jù)國內(nèi)電池制造商的原材料和工藝條件，對設(shè)備的開發(fā)進行個性化，制定設(shè)備狀態(tài)。例如，在蛇形彎曲和桿件厚度不均勻的情況下，生產(chǎn)自動化程度將得到提高。其次，國內(nèi)設(shè)備價格普遍較低，約為日本和韓國的一半或三分之一。此外，國內(nèi)設(shè)備制造商的售后服務響應速度更快。許多設(shè)備制造商可以在48小時內(nèi)到達客戶現(xiàn)場解決問題。對于ATL這樣的大客戶，響應速度甚至可以在4小時內(nèi)達到。然而，許多進口設(shè)備的售后服務需要提前一個月甚至三個月預訂，零部件的更換價格也很高[2]。因此，許多電池制造商開始放棄進口設(shè)備，引進國產(chǎn)設(shè)備。

到2013年，鋰電池設(shè)備國產(chǎn)化率逐步提高到30%以上。當時，除了關(guān)鍵檢測設(shè)備，如進口檢測設(shè)備，以及化學成分等環(huán)節(jié)外，發(fā)展相對成熟的國產(chǎn)設(shè)備已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。ATL的生產(chǎn)和測試設(shè)備也主要使用國產(chǎn)設(shè)備。

然而，2007-2013年期間，大多數(shù)鋰電池設(shè)備企業(yè)規(guī)模仍然較小，產(chǎn)品單一，技術(shù)能力普遍較弱。即使在2013年，國內(nèi)鋰電池設(shè)備行業(yè)只有13家企業(yè)產(chǎn)值1-3億元，其他265家鋰電池設(shè)備企業(yè)的收入也不超過1億元[3]。下圖為2014年國內(nèi)部分鋰電池設(shè)備企業(yè)鋰電池設(shè)備收入情況。

資料來源：中國化學與物理電源協(xié)會（單位：億元）

主要原因是許多鋰電池制造商遵循產(chǎn)業(yè)政策的方向，以前沒有鋰電池的制造基礎(chǔ)。這些企業(yè)大多不使用高性能、昂貴的設(shè)備，以迎頭趕上，快速賺錢，從而帶動了一些技術(shù)能力較低的鋰電池設(shè)備企業(yè)進入市場。此時，整個鋰電池行業(yè)仍處于低成本競爭狀態(tài)，國內(nèi)鋰電池60%-70%為中低端產(chǎn)品。

2005年前后，國內(nèi)許多主要鋰電池設(shè)備制造企業(yè)才進入鋰電池設(shè)備行業(yè)。技術(shù)和管理水平也制約了企業(yè)的發(fā)展，裝備企業(yè)也刮起了抄襲降價的狂風。

總體來看，這一時期國內(nèi)鋰電池設(shè)備與國外先進設(shè)備仍有一定差距，自動化程度不高。例如，當工人使用半自動纏繞機時，他們通常需要在踏步和纏繞時拉動隔膜。設(shè)備穩(wěn)定性較低，測控系統(tǒng)落后，生產(chǎn)效率低。該設(shè)備不能完全滿足高標準動力鋰電池的工藝要求要求

此時，進口設(shè)備仍占據(jù)鋰電池高端市場，全自動生產(chǎn)線仍以進口為主。以涂布機為例，2013年國產(chǎn)涂布設(shè)備的涂布寬度仍達不到日韓設(shè)備的水平。國內(nèi)企業(yè)尚未掌握高端精密設(shè)備的核心控制技術(shù)和部件。例如，涂布機的測厚裝置基本上都是進口產(chǎn)品。鋰電池設(shè)備的核心部件，如控制器和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，大多是日本安川和松下的產(chǎn)品，涂層頭也大多是進口的。此時，國內(nèi)伺服電機仍處于小批量試制階段，無法替代國外產(chǎn)品。

同時，國內(nèi)一些鋰電池設(shè)備企業(yè)在充分借鑒國外鋰電池設(shè)備制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始自主開發(fā)全自動鋰電池設(shè)備。國內(nèi)部分鋰電池設(shè)備的自動化程度和技術(shù)精度正逐步接近國際水平。國內(nèi)更換的設(shè)備也開始少量出口到海外。例如，2010年，好能科技研發(fā)生產(chǎn)的鋰電池間歇擠壓鍍膜機在國內(nèi)外共收到13份訂單，其中3份來自日本TDK【4】。2012年，先鋒智能開始聯(lián)系A(chǔ)TL動力電池研發(fā)團隊，該團隊獲得ATL認可，開始進入動力鋰電池設(shè)備行業(yè)。先鋒智能開發(fā)的18650電池卷取機可以達到每分鐘30個電池的生產(chǎn)速度，超過了當時特斯拉電池供應商松下的生產(chǎn)效率。

在即將到來的產(chǎn)業(yè)擴張期，這些對技術(shù)和管理要求較高的企業(yè)將抓住機遇發(fā)展壯大，而其他面向中低端客戶的裝備企業(yè)將被產(chǎn)業(yè)浪潮吞沒，我們稍后再談。

據(jù)中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2012年中國鋰電池市場規(guī)模達到317億元，同比增長約40%。我國鋰電池產(chǎn)量已占世界鋰離子電池總產(chǎn)量的40%左右，并逐年增長。據(jù)高宮鋰電池統(tǒng)計，2013年，中國鋰電池設(shè)備產(chǎn)值達到29億元，同比增長21%，其中設(shè)備更新占24%。

2012年和2013年動力鋰電池產(chǎn)量分別為2.1億和2.9億，穩(wěn)步增長。在平靜的水面下，市場期待已久的產(chǎn)業(yè)擴張正在孕育，并將給鋰電池和鋰電池設(shè)備行業(yè)帶來翻天覆地的變化。

下游新能源汽車需求首次爆發(fā)，帶動上游鋰電池設(shè)備國產(chǎn)化

事實上，早在2006年，北京七星華創(chuàng)電子有限公司（后來戰(zhàn)略性重組為北方華創(chuàng)科技集團）就已經(jīng)開始開發(fā)動力鋰電池的制造設(shè)備[5]，但動力鋰電池的真正爆炸將要等到8年后。2014年，中國動力鋰電池產(chǎn)量達到7.1億節(jié)，僅一年后就翻了一番。2015年的增長更為夸張。產(chǎn)量直接達到29.1億，即在短短兩年內(nèi)，動力鋰電池產(chǎn)量比2013年增長10倍，超過消費鋰電池，市場份額達到52%[6]。

圖片來源：2016中國電池行業(yè)年鑒

動力鋰電池產(chǎn)量大幅增長的背后，是下游市場新能源汽車銷量的增長。據(jù)中國汽車協(xié)會統(tǒng)計，2013年中國新能源汽車銷量僅為17600輛。2014年，中國新能源汽車銷量增至7.48萬輛，同比增長324%。2015年，產(chǎn)量和銷售額分別達到340400和331000，同比增長3.3倍和3.4倍，是2013年的30多倍。

隨著動力鋰電池需求的大幅增長，動力電池迎來了真正的容量擴張期。一是現(xiàn)有動力電池企業(yè)通過定期增資擴能。2015年6月，比亞迪投資60.23億元擴大動力鋰電池生產(chǎn)。其次，一些鋰電池消費企業(yè)開始轉(zhuǎn)向動力電池市場，如億威鋰能源。也有一些汽車企業(yè)開始向上游延伸，如北汽、吉利等。此外，國外鋰電池巨頭也加入了產(chǎn)能擴張的大軍，如當時全球第一大鋰電池供應商松下、三星SDI和LG化工在中國投資建廠。

2015-2017年已成為動力電池新生產(chǎn)線投產(chǎn)的密集期。動力電池的短缺使得電池企業(yè)迫切需要快速形成產(chǎn)能，這大大提高了對鋰電池設(shè)備交貨周期的要求。在前一篇文章中，我們提到，此時國內(nèi)鋰電池設(shè)備企業(yè)的快速反應和個性化開發(fā)能力顯示出其優(yōu)勢。此外，經(jīng)過幾年的發(fā)展，國產(chǎn)鋰電池設(shè)備的性能已經(jīng)非常接近國外設(shè)備，價格相對較低。在本輪產(chǎn)能擴張周期中，國內(nèi)鋰電池設(shè)備企業(yè)加快了進入下游鋰電池企業(yè)供應體系的步伐。鋰電池生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化率迅速提高。2016年，國產(chǎn)化率從2013年的30%左右上升到50%左右。2016年鋰電池設(shè)備企業(yè)普遍感受到訂單激增，并持續(xù)到2017年。

產(chǎn)能擴張帶來的設(shè)備需求激增最終體現(xiàn)在鋰電池設(shè)備企業(yè)的收入上。2013年、2014年和2015年，領(lǐng)先智能鋰電池設(shè)備的營業(yè)收入分別為2296萬元、15179萬元和35950萬元，同比分別增長3%、561%和137%。2013年、2014年和2015年盈和科技鋰電池設(shè)備營業(yè)收入分別為20468萬元、21525萬元和36517萬元，同比增長26%分別為5.16%和62%。盈和科技和領(lǐng)先智能也已在深圳證券交易所上市。

截至2016年，國內(nèi)鋰電池設(shè)備企業(yè)約150家，年產(chǎn)值超過1億元的企業(yè)近40家。2017年國內(nèi)鋰電池設(shè)備產(chǎn)值突破150億元，國產(chǎn)化率達到85%。2015-2017年，中國鋰電池設(shè)備產(chǎn)值平均復合增長率達到58.04%。

產(chǎn)業(yè)集中度提高，龍頭企業(yè)優(yōu)勢凸顯

由于動力鋰電池行業(yè)本身對企業(yè)技術(shù)和資金壁壘的要求更高，大型企業(yè)的生產(chǎn)線規(guī)模效應更為顯著顯然，設(shè)備企業(yè)的訂單越來越集中在大型企業(yè)，鋰電池設(shè)備企業(yè)明顯感覺到訂單增長已經(jīng)從過去鋰電池企業(yè)數(shù)量的增長轉(zhuǎn)變?yōu)橹攸c客戶采購集中度的提高。

2016年11月22日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《汽車動力電池行業(yè)標準條件（2017）》意見稿，提出了更高的要求(≥8gwh），這比之前的要求高出40倍，并確定了提高質(zhì)量和卓越產(chǎn)業(yè)政策的戰(zhàn)略目標。

在市場機制和產(chǎn)業(yè)政策的雙重影響下，動力鋰電池行業(yè)的集中度進一步提高，優(yōu)質(zhì)企業(yè)的市場份額增加，與領(lǐng)先鋰電池企業(yè)合作的設(shè)備制造商更能享受到本輪產(chǎn)能擴張的紅利。

在此期間，寧德時代憑借其在三元和磷酸鐵鋰的技術(shù)儲備、乘用車作為利基市場的優(yōu)勢以及第三方的外部供應，在2017年超越比亞迪，成為動力鋰電池出貨量第一的企業(yè)。2017年，與寧德時報緊密合作的領(lǐng)先智能收入21.77億元，同比增長101.75%，進一步拉開了與盈和科技的差距。

圖片來源：高新鋰電池、中國鋰電池新能源產(chǎn)業(yè)投資發(fā)展報告【7】

鋰電池設(shè)備企業(yè)，尤其是龍頭企業(yè)，在享受增長紅利的同時，在自動化技術(shù)、業(yè)務拓展、信息化、數(shù)字化建設(shè)等方面做出了巨大努力。

在技術(shù)方面，鋰電池企業(yè)為了追求規(guī)模效應和更高質(zhì)量，對鋰電池設(shè)備企業(yè)提出了更高的要求，鋰電池設(shè)備開始呈現(xiàn)高精度、全自動化、集成化的發(fā)展趨勢。

在動力鋰電池等大容量電池領(lǐng)域，汽車鋰電池通常有數(shù)千個電池串聯(lián)，以確保能量密度。每個電池的統(tǒng)一規(guī)格和穩(wěn)定性能決定了整個電池組的性能和質(zhì)量，因此對電池的一致性要求很高。

設(shè)備的加工精度和自動化程度將直接影響鋰電池的性能和一致性。鋰電池制造的主要工藝、設(shè)備和功能見下圖。

圖片來源：公司公告及公開數(shù)據(jù)整理

圖像來源：公共數(shù)據(jù)收集

每個環(huán)節(jié)的處理設(shè)備都會影響電池的宏觀性能。例如，設(shè)備前部的攪拌機會會影響漿料的批次穩(wěn)定性，涂層和軋制會影響電極的集電效果和能量密度，中間部分的纏繞和層壓精度會決定電池容量和稠度，后部的模塊和組件設(shè)計會影響電池組的散熱。鋰電池的產(chǎn)量將受到各工序工藝效果的影響。因此，鋰電池設(shè)備是保證電池性能和電池企業(yè)產(chǎn)出收入的關(guān)鍵【8】。

鋰電池設(shè)備企業(yè)需要將鋰電池制造的工藝細節(jié)和工藝參數(shù)集成到設(shè)備的設(shè)計和制造中，以確保鋰電池的制造精度。由此開發(fā)的全自動鋰電池生產(chǎn)設(shè)備，可以在實現(xiàn)鋰電池生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，使生產(chǎn)的鋰電池具有良好的一致性，從而保證鋰電池的高安全性。

鋰電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序是纏繞和層壓。卷繞的核心技術(shù)包括張力控制、卷繞控制和自動糾偏。如果張力控制不好，材料會分層或出現(xiàn)S形褶皺，嚴重影響產(chǎn)品的一致性。鋰電池的容量與繞組的數(shù)量和長度密切相關(guān)，因此精確控制技術(shù)非常重要。一些鋰電池設(shè)備企業(yè)已開始在這方面超越國外同行。例如，領(lǐng)先的智能纏繞技術(shù)可以將張力波動范圍控制在5%以內(nèi)，對準偏差小于0.3mm。同期韓國koem的張力波動幅度控制在8%以內(nèi)。

在集成方面，主要是指將不同的流程集成到一臺機器中。例如，根據(jù)不同客戶的需求，leadingintelligence總結(jié)并開發(fā)了一種多功能機器，將鋰電池生產(chǎn)過程中的不同流程集成在一起。例如，焊接和纏繞一體機在一臺機器上實現(xiàn)了極片焊接和纏繞兩道工序，可以縮短工藝流程，為鋰電池企業(yè)節(jié)約成本。領(lǐng)先的智能、盈和科技、李元恒等鋰電池設(shè)備企業(yè)先后開發(fā)了滾壓分切機、涂布輥分切機、激光纏繞機、激光模切分切機、切割堆垛機等設(shè)備。

此外，鋰電池設(shè)備制造商開始將重點放在單個環(huán)節(jié)的設(shè)備生產(chǎn)上，并將其延伸到其他環(huán)節(jié)，形成一個全線方案。

從技術(shù)角度來看，此次擴建可以降低鋰電池生產(chǎn)線的調(diào)試成本，提高鋰電池生產(chǎn)的自動化水平。由于不同廠家的單臺設(shè)備之間的流程交互不順暢，各環(huán)節(jié)設(shè)備的控制軟件之間的協(xié)調(diào)性不高，企業(yè)需要反復調(diào)試，導致全線產(chǎn)能增長緩慢，而全線設(shè)備可以連接得更緊密，自動化水平進一步提高，因此，不同環(huán)節(jié)之間的設(shè)備集成符合發(fā)展趨勢。

從業(yè)務拓展的角度來看，裝備企業(yè)不斷追求更大的市場規(guī)模空間和更高的規(guī)模效應。在其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)覆蓋設(shè)備，可以擴大自身的市場空間和發(fā)展規(guī)模。全線方案也有利于設(shè)備企業(yè)與鋰電池新進入者建立密切合作關(guān)系。

因此，在技術(shù)發(fā)展趨勢和業(yè)務驅(qū)動的雙重影響下，這一時期的盈和科技、領(lǐng)先智能等鋰設(shè)備龍頭企業(yè)，在解決關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，向全線設(shè)備解決方案供應商邁進，先后收購了其他工藝領(lǐng)域的設(shè)備制造商。例如，盈和科技率先提出為客戶提供全線解決方案和服務，打造鋰電池設(shè)備生產(chǎn)線訂單交付的“交鑰匙”模式。2015年，盈和科技收購新浦自動化，補充細胞形成檢測設(shè)備，并開通細胞生產(chǎn)設(shè)備線。2017年，該公司收購了涂裝機設(shè)備供應商東莞亞康，以開拓前段和中段設(shè)備。先鋒智能于2017年收購了后端設(shè)備供應商Titannewpower。

收購鋰電池設(shè)備制造商主要著眼于增強公司在鋰電池行業(yè)的核心競爭力和議價能力。不同設(shè)備制造商的上游供應商趨于相同，下游客戶重疊，業(yè)務協(xié)同度高。因此，這些并購基本形成了良好的規(guī)模效應。

除了技術(shù)和業(yè)務的改進和拓展，鋰電池設(shè)備企業(yè)也開始關(guān)注自身身體的“內(nèi)功”。由于鋰電池設(shè)備是典型的非標自動化行業(yè)，下游產(chǎn)能擴張將考驗設(shè)備制造商的交貨能力和柔性生產(chǎn)能力，對產(chǎn)品質(zhì)量、成本和交貨期的要求將進一步提高。因此，鋰電池設(shè)備制造商為了提高自身的生產(chǎn)管理和制造水平，開始加快自身的信息化和數(shù)字化建設(shè)。

2015年，領(lǐng)先智能開始與IBM合作，建立“領(lǐng)先云”和大數(shù)據(jù)中心，推進ERP系統(tǒng)建設(shè)，集成應用數(shù)字協(xié)作平臺，自主開發(fā)MES生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)與PDM、ERP系統(tǒng)等的全面集成。依托“領(lǐng)先云”平臺，它可以實現(xiàn)設(shè)計上的高效協(xié)作，生產(chǎn)過程中的精確反饋，工廠生產(chǎn)的智能化，增強其競爭力。2018年，盈和科技還開發(fā)建設(shè)了云平臺，自主開發(fā)了MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)了企業(yè)設(shè)備研發(fā)設(shè)計的協(xié)同和生產(chǎn)控制的集成。同時，開發(fā)利用數(shù)字仿真技術(shù)建立動力電池生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)庫和全線模型，以縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

產(chǎn)能過剩，行業(yè)進入調(diào)整期

產(chǎn)能擴張是不可持續(xù)的。到2018年，產(chǎn)能擴張的好日子已經(jīng)持續(xù)了三年，鋰電池行業(yè)產(chǎn)能過剩問題日益突出。事實上，2017年底，國內(nèi)動力電池實際有效容量達到110gwh，而容量利用率僅為40%左右。2018年，國產(chǎn)動力電池的有效容量約為150-160gwh，而2018年的年產(chǎn)量為70.6gwh，容量利用率低于50%。雖然需求側(cè)裝機容量同比增長56.88%，但總量僅為56.89gwh，遠遠低于產(chǎn)量。鋰電池行業(yè)供過于求的程度進一步加深。（2017年動力電池裝機容量36.43gwh，出力44.5gwh）

行業(yè)競爭格局的演變一直持續(xù)到2018年。前五大動力電池制造商的裝機容量已達到93%，但容量僅占53%。行業(yè)龍頭企業(yè)的優(yōu)勢和結(jié)構(gòu)性過剩十分明顯。2018年，部分鋰電池企業(yè)利潤甚至出現(xiàn)負增長，部分企業(yè)因無法承受成本壓力或技術(shù)路線問題紛紛出局。那一年，鋰電池企業(yè)數(shù)量急劇減少，整個行業(yè)的產(chǎn)能擴張開始停止。鋰電池企業(yè)毛利率的下降也向上游傳導。鋰電池設(shè)備企業(yè)面臨價格談判壓力，毛利率下降。2019年，新能源汽車政策補貼下降，整個行業(yè)進入調(diào)整期。當年，鋰電池設(shè)備企業(yè)的收入一般只增長了10%左右。那些與領(lǐng)先鋰電池企業(yè)保持密切合作的鋰電池設(shè)備企業(yè)已經(jīng)在這場風暴中站穩(wěn)了腳跟，正在等待下一輪的產(chǎn)能擴張周期。

2014-2020年鋰電池設(shè)備行業(yè)營業(yè)收入（億元）及同比增長數(shù)據(jù)來源：wind、招商證券整理【9】

2020年第三季度，將提高新能源汽車滲透率，引導鋰電池行業(yè)第二次擴能

2020年第三季度以來，新能源乘用車單月銷量和滲透率開始上升。2021新能源汽車年銷量遠高于預期。20211-2月，新能源乘用車零售額分別達到15.5萬輛和9.7萬輛，同比大幅增長3倍和8倍。20211-2月，新能源乘用車滲透率分別為8%和9%，遠高于去年同期水平。這種上升趨勢在2021一直持續(xù)。截至2021年底，12月國內(nèi)新能源汽車零售滲透率達到22.6%，年滲透率為14.8%，明顯高于2020年的5.8%。新能源汽車從引進期開始正式進入增長期。這一增長期導致的上游產(chǎn)能擴張自然比前一個增長期更快。

圖片來源：乘客協(xié)會

2021年初，新能源汽車在2020年下半年的增長趨勢得到確認后，動力電池企業(yè)于20211月份宣布了新的生產(chǎn)擴張計劃。國內(nèi)新動力電池容量計劃超過35gwh，2021q1新動力電池容量計劃超過470gwh。擴大國外動力鋰電池的生產(chǎn)也有巨大潛力。歐洲國內(nèi)產(chǎn)能不足也促使國內(nèi)鋰電池和設(shè)備企業(yè)出海。

這一次，不僅寧德時代、比亞迪、國軒高科技等一線制造商加快了產(chǎn)能擴張，中國創(chuàng)新航空、蜂巢能源、意威鋰能源等新型鋰電池力量也加快了產(chǎn)能擴張。寧德時報計劃到2025年至少達到520gwh的產(chǎn)能，國軒高新計劃到2025年達到300gwh的產(chǎn)能，蜂窩能源計劃到2025年達到600gwh的總產(chǎn)能。

除了產(chǎn)能之外，電池公司也朝著更高產(chǎn)能的目標邁進。這一次，包括汽車公司在內(nèi)的各種鋰電池公司都在電池材料、工藝和結(jié)構(gòu)方面進行了技術(shù)創(chuàng)新。首先，比亞迪高調(diào)推出刀片式電池，宣布能量密度增加的磷酸鐵鋰再次被淘汰。這反映在2020年三元和磷酸鐵鋰的裝機容量上。蜂巢能源采用層壓技術(shù)取代常用的纏繞技術(shù)，并引進了自主研發(fā)的短刀電池系列。特斯拉推出4680個圓柱形大型電池，每月實現(xiàn)100萬塊的批量生產(chǎn)。還有高鎳三元和無鈷陰極材料，以及系統(tǒng)集成中的ctp/ctc技術(shù)。盡管這些創(chuàng)新目前沒有太大的破壞性，但它們?yōu)殇囯姵匦袠I(yè)帶來了新的活力。這些電池技術(shù)創(chuàng)新還將引導鋰電池設(shè)備企業(yè)開發(fā)適合新工藝的新型鋰電池設(shè)備，淘汰舊的落后產(chǎn)能。

鋰電池設(shè)備企業(yè)在新一輪擴能中呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢：注重提高設(shè)備的技術(shù)智能化水平

與上一輪擴能相比，國產(chǎn)鋰電池設(shè)備仍在向全自動化方向發(fā)展。在新的時代，鋰電池設(shè)備企業(yè)開始將智能控制技術(shù)集成到設(shè)備中。例如，領(lǐng)先的智能貼膜設(shè)備采用多閉環(huán)控制技術(shù)，確保貼膜精度，并能完成自適應智能程序優(yōu)化，使整機整體功率率達到8大于0%，節(jié)省調(diào)試時間。層壓機還采用AI算法技術(shù)，實現(xiàn)對層壓過程涂層的全面監(jiān)控；它支持自動拒收有缺陷的桿件。Leadintelligence還將機器視覺技術(shù)集成到層壓設(shè)備中，實現(xiàn)從生產(chǎn)缺陷、層壓懸垂到細胞外觀的全過程智能檢測。自主研發(fā)的領(lǐng)先繞線機，配備伺服閉環(huán)低張力精密控制系統(tǒng)，具備繞線張力實時測量和監(jiān)控功能，將張力波動控制在≤±3%.科瑞科技還與大學合作研發(fā)層壓精度控制，并采用神經(jīng)近似內(nèi)模與迭代學習控制相結(jié)合的方法，提高層壓過程中隔膜偏差的校正效果【10】。

全線交付方案作用更加突出，首家設(shè)備企業(yè)加大新技術(shù)投入

隨著一線和二線電池制造商加速擴大生產(chǎn)，全系列產(chǎn)品交貨更快、價格更低、整體自動化程度更高的優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)。全線交付幫助鋰電池企業(yè)快速形成新的產(chǎn)能。鋰電池設(shè)備企業(yè)需要考慮生產(chǎn)線的整體工藝銜接、上下游設(shè)備匹配和廠內(nèi)物流，尤其是全線的設(shè)計布局。整條生產(chǎn)線并不是前端、中端和后端設(shè)備的簡單拼湊。需要專業(yè)技術(shù)團隊深入了解鋰電池生產(chǎn)工藝，通過工藝優(yōu)化、前后容量平衡設(shè)計、增加新技術(shù)應用，為下游企業(yè)提供穩(wěn)定、可靠、高效的全線方案。

除設(shè)備自動化外，整個生產(chǎn)線還應實現(xiàn)中間物料輸送的自動化和靈活性。裝備企業(yè)開發(fā)鋰電池生產(chǎn)的涂裝、模切、纏繞等廠內(nèi)物流智能物流系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)相應的AMR，實現(xiàn)線圈材料的自動裝卸和鋰電池前道工序的無人化物流，提高生產(chǎn)線的整體協(xié)同性。另一個例子是建立智能自動化立體倉庫，實現(xiàn)智能倉儲，通過堆垛機和立體倉庫完成原材料加工、成品收發(fā)、成品倉儲管理，提高空間利用率和倉儲物流效率。先鋒智能和盈和科技都在AMR技術(shù)領(lǐng)域進行了相應的研發(fā)，盈和科技也在軟包裝590流水線上開發(fā)并應用了高速磁懸浮物流技術(shù)。

設(shè)備企業(yè)開始從硬件銷售切入軟件服務

為了滿足下游需求，提高客戶粘性，鋰電池設(shè)備企業(yè)開始從簡單的硬件設(shè)備供應商轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r提供軟硬件產(chǎn)品的整體智能制造解決方案供應商，軟件的作用日益突出。例如，2021，先鋒智能通過私募募集資金，投資建設(shè)鋰電池智能制造數(shù)字整體解決方案研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目。該項目包括機器視覺、智能物流、數(shù)字孿生和MES軟件四個部分，這意味著鋰電池設(shè)備企業(yè)的數(shù)字化和智能化投資已經(jīng)從內(nèi)生發(fā)展到外延，成為提高客戶粘性和增強產(chǎn)品競爭力的一部分。

在機器視覺部分，領(lǐng)先的智能希望通過自主研發(fā)深度學習算法模塊，實現(xiàn)低對比度和可變形狀缺陷目標的像素和精確提取，提高分類和檢測效率，減少人員參與，從而提高整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和質(zhì)檢精度。

先鋒智能希望開發(fā)一種適合下游鋰電池和新能源汽車企業(yè)的數(shù)字孿生解決方案，通過對生產(chǎn)線設(shè)備的模擬測試和虛擬調(diào)試，實現(xiàn)智能化工藝規(guī)劃和設(shè)計，即在虛擬調(diào)試中，對涂層、軋制、，根據(jù)客戶需求不斷優(yōu)化分切等設(shè)備，優(yōu)化物流控制策略，從而縮短項目交付周期，提高設(shè)備性能和可靠性，滿足下游客戶的迫切需求，快速形成實際生產(chǎn)能力。

早在2015年，盈和科技就成立了子公司匯和智能，專門從事鋰電池行業(yè)的MES軟件。2021，李元恒成立?？悄苤圃欤瑢⒆灾鏖_發(fā)的MES軟件系統(tǒng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建鋰電池行業(yè)的數(shù)字工廠解決方案，幫助鋰電池企業(yè)提升生產(chǎn)管理水平。

由此可見，鋰電池設(shè)備企業(yè)不再僅僅把硬件設(shè)備的銷售作為唯一的收入來源，而是開始形成軟硬件相結(jié)合、現(xiàn)實與現(xiàn)實相結(jié)合的整體智能制造解決方案。他們希望以此深度捆綁下游客戶，并形成新的增長曲線。

加強自身數(shù)字化建設(shè)

為了應對日益緊迫的交貨壓力，鋰電池設(shè)備企業(yè)開始進一步加強自身的數(shù)字化建設(shè)。2020年，盈和科技開始推動數(shù)字化管理升級，并將數(shù)字化管理升級納入三年重要發(fā)展戰(zhàn)略之一，努力形成可追溯管理、透明數(shù)據(jù)、量化指標、閉環(huán)管理的數(shù)字化管理體系。在產(chǎn)品設(shè)計階段，盈和科技利用仿真技術(shù)模擬產(chǎn)品的全生命周期，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低試錯成本。先鋒智能啟動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，希望突破非標設(shè)備制造企業(yè)在生產(chǎn)控制和產(chǎn)能規(guī)模提升方面的瓶頸，滿足多品種、小批量鋰電池設(shè)備的靈活生產(chǎn)和研發(fā)需求。

圖領(lǐng)先的智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)體系

出國

在市場拓展方面，國內(nèi)鋰電池設(shè)備企業(yè)的產(chǎn)品已從國內(nèi)替代發(fā)展到出口海外市場。例如，先鋒智能2021海外收入超過14.78億元，占訂單的30%以上。登陸的海外客戶包括寶馬（BMW）和北伏（northvolt）。

與下游鋰電池企業(yè)的聯(lián)系更加緊密

在對外合作方面，鋰電池設(shè)備企業(yè)與下游電池制造商的戰(zhàn)略合作更加緊密。原因是，這一輪擴張對頭電池制造商來說并不容易。為了保持市場份額，有必要確保上游供應鏈的穩(wěn)定性。

例如，LG新能源和盈和科技于2021開展研發(fā)活動，共享專利和前沿技術(shù)成果，并聯(lián)合開發(fā)了7項核心技術(shù)專利。盈和的使用壽命為三年。

2020年，《寧德時報》與領(lǐng)先情報公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。寧德時報鼓勵領(lǐng)先的情報部門參與聯(lián)合研發(fā)，并在未來新電池技術(shù)研發(fā)過程的DVT（designverificationtest）階段提供設(shè)備研發(fā)和支持設(shè)施。依托寧德時代對尖端電池技術(shù)路線和設(shè)備研發(fā)的指導通過反饋，領(lǐng)先智能將深入了解鋰電池生產(chǎn)流程，對電池前沿技術(shù)有更靈敏的感知，節(jié)省大量研發(fā)資源，幫助領(lǐng)先設(shè)備快速優(yōu)化設(shè)備流程。寧德時報還將為領(lǐng)先的智能汽車客戶銷售包裝產(chǎn)品提供渠道便利。

兩次擴容比較

從兩個擴能周期的對比來看，鋰電池設(shè)備企業(yè)在經(jīng)歷了兩次產(chǎn)業(yè)浪潮后，在技術(shù)、業(yè)務、自身數(shù)字化水平、對外合作等方面都邁上了一個新臺階，不斷深化。

在技術(shù)方面，在第一次擴容期間，鋰電池設(shè)備從半自動化轉(zhuǎn)向自動化。在第二次擴容中，鋰電池設(shè)備開始加強智能化。事實上，這是由鋰電池企業(yè)提高電池制造技術(shù)水平的需求決定的。

此次鋰電池設(shè)備企業(yè)智能化延伸的動力來自鋰電池企業(yè)實現(xiàn)智能制造的迫切需求。首先，這一輪生產(chǎn)擴張將鋰電池行業(yè)從GWH時代帶到了TWH時代。鋰電池行業(yè)的產(chǎn)能建設(shè)周期為6-9個月，真正形成產(chǎn)能大約需要3個月。下游需求日益呈現(xiàn)出多車型混合生產(chǎn)的趨勢。因此，鋰電池企業(yè)需要智能制造技術(shù)來滿足其快速產(chǎn)能、規(guī)模效應和柔性生產(chǎn)的需求。

近年來，鋰電池企業(yè)頻繁采取行動，推動智能制造。2021，寧德時代投資了工業(yè)智能企業(yè)安邁盛，并成立了子公司寧德時代潤智軟件。先后與騰訊云、英特爾等大公司合作應用AI技術(shù)。為了確保大規(guī)模、高效生產(chǎn)，蜂巢能源建立了一個車載動力電池AI智能工廠。AI智能制造已成為其四大支撐戰(zhàn)略之一，AI技術(shù)已應用于產(chǎn)能預測、焊接技術(shù)、自放電檢測等工藝環(huán)節(jié)。

在數(shù)字化方面，每次擴能都會促使設(shè)備企業(yè)加強自身的數(shù)字化建設(shè)。數(shù)字投資的動力來源是需要形成更強的交付能力，以應對業(yè)務的快速增長。這種對數(shù)字化建設(shè)的需求更加嚴格。此外，在第二次產(chǎn)能擴張中，鋰電池設(shè)備企業(yè)將其數(shù)字化能力從內(nèi)生推向擴展，希望通過交付軟件技術(shù)幫助下游客戶實現(xiàn)數(shù)字化和智能化制造，創(chuàng)造新的利潤點。

在業(yè)務拓展方面，鋰電池設(shè)備企業(yè)在第一次擴能期間開始走全線路線。最近，全線模式得到了進一步改進，并補充了機器視覺和AMR等新技術(shù)。在客戶方面，鋰電池設(shè)備企業(yè)不僅向海外擴張，還向產(chǎn)業(yè)鏈下游的汽車企業(yè)延伸。未來，汽車制造商甚至將參與電池生產(chǎn)。鋰電池設(shè)備的客戶將是電池制造商和汽車制造商。

在對外合作方面，在發(fā)展初期，國內(nèi)鋰電池設(shè)備企業(yè)與鋰電池企業(yè)幾乎沒有研發(fā)合作，設(shè)備企業(yè)對電池不了解，電池廠很難找到符合自身需求的設(shè)備。第一次擴能后，與鋰電池制造商密切合作的多家設(shè)備企業(yè)迅速發(fā)展，雙方合作程度日益加深。第二次擴能后，雙方合作上升為戰(zhàn)略合作。

對于裝備企業(yè)來說，捆綁大客戶不僅是其技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量的體現(xiàn)，也是企業(yè)發(fā)展良性循環(huán)的開始。由于領(lǐng)先的大客戶對產(chǎn)品技術(shù)的要求更加嚴格，理念將引領(lǐng)行業(yè)，裝備企業(yè)將在向大客戶供貨的過程中不斷學習前沿的工藝要求，提高裝備產(chǎn)品的質(zhì)量，從而形成產(chǎn)品質(zhì)量銷售的良性循環(huán)。這一切的出發(fā)點正是設(shè)備企業(yè)對自身技術(shù)的嚴格要求。

論產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來看，鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)從最初的勞動密集型產(chǎn)業(yè)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型和資本密集型產(chǎn)業(yè)，反映出中國最初依靠低成本勞動力的經(jīng)濟發(fā)展模式正在逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐约夹g(shù)創(chuàng)新為主的發(fā)展模式。中國鋰電池產(chǎn)業(yè)逐步掌握全球產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)的背后，是眾多市場主體堅持在吸收和學習國外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上自主研發(fā)鋰電池產(chǎn)品，而不是單純依靠國外的技術(shù)路線和供應鏈體系，并逐步從產(chǎn)業(yè)鏈中低端向高端領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，這證明了產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢是可以鍛造的，而不是一成不變的。

鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的背后是鋰電池裝備產(chǎn)業(yè)的全力支持。鋰電池設(shè)備行業(yè)也抓住機遇，在鋰電池第一次擴容期間實現(xiàn)了國內(nèi)替代，并在第二次擴容周期贏得了海外訂單。

由此可見，鋰電池及其裝備行業(yè)具有明顯的周期性。下游需求的增長傳遞給上游。產(chǎn)能錯配和供給不平衡將推動上游產(chǎn)能擴張。產(chǎn)能的每一次擴張也將推動上游原材料的急劇增長。產(chǎn)能周期可以從產(chǎn)能供需、產(chǎn)能擴張速度、鋰電池價格、鋰電池企業(yè)盈利水平等維度進行判斷。

鋰電池裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也反映了裝備制造業(yè)的一些發(fā)展共性：一是裝備企業(yè)將逐步由單一裝備轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w多個環(huán)節(jié)甚至全線；二是裝備企業(yè)將逐步從單純銷售硬件設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r銷售軟硬件產(chǎn)品；第三，裝備制造企業(yè)要把握新興細分市場產(chǎn)品的高速增長期。在產(chǎn)業(yè)混亂的早期階段，他們應該尋找對產(chǎn)品有高質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)客戶，因為裝備制造企業(yè)的成長依賴于下游終端產(chǎn)品的成長。這些公司也在其他設(shè)備制造業(yè)上演了類似的故事。

我們可以認識到，裝備企業(yè)的核心競爭力不僅僅是表面的硬件裝備，更是對電池制造工藝和生產(chǎn)線集成與服務能力的深刻理解。事實上，生產(chǎn)線集成和服務能力本身也是基于對制造過程的熟悉程度。無論是全線交付，還是后來的智能物流、機器視覺、MES和數(shù)字雙胞胎，都是鋰電池設(shè)備企業(yè)基于流程理解提高自身服務能力，從而增強客戶粘性的手段。整套生產(chǎn)線自始至終交付?？蛻羧绾屋p松更換供應商？它不是依靠這些設(shè)備供應商來快速形成實際生產(chǎn)能力嗎？

基于上述對開發(fā)過程的影響回首過去，我們發(fā)現(xiàn)鋰電池及其設(shè)備行業(yè)已經(jīng)進入了數(shù)字化、智能化的新發(fā)展階段。在新階段，該行業(yè)面臨哪些新機遇？事實上，不難看出，我國鋰電池行業(yè)的硬件設(shè)備已經(jīng)相當成熟，但軟件方面仍然很薄弱。設(shè)備企業(yè)和電池制造商也在加強軟件研發(fā)，這實際上是鋰電池行業(yè)初創(chuàng)企業(yè)的一個機會。

初創(chuàng)企業(yè)的機會集中在軟件算法上，也有一些硬件設(shè)備的機會，如工業(yè)機器人和AMR。然而，AMR制造商也需要關(guān)注調(diào)度算法層面的技術(shù)儲備，以便能夠更深入地干預鋰電池企業(yè)和汽車工廠客戶，提高客戶粘性。

軟件方面的機會主要包括以下幾個方面：

過程智能化：如電池制造中的涂裝、干燥、軋制、焊接等過程提供智能優(yōu)化技術(shù)，可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量，縮短生產(chǎn)線調(diào)試周期。

機器視覺AI檢測：可應用于電池外觀檢測、焊后檢測等環(huán)節(jié)。機器視覺發(fā)展的關(guān)鍵是形成與制造過程相聯(lián)系的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

工廠虛擬仿真規(guī)劃：為了滿足鋰電池企業(yè)快速擴產(chǎn)的需求，虛擬調(diào)試仿真對縮短生產(chǎn)線調(diào)試周期的價值是顯而易見的。目前，國內(nèi)企業(yè)使用的虛擬工廠規(guī)劃仿真軟件大多是西門子的plantsimulation，例如先鋒智能購買該軟件用于數(shù)字孿生產(chǎn)品的二次開發(fā)。目前，一些初創(chuàng)企業(yè)和大學在這方面取得了進展。

生產(chǎn)管理和智能決策：該領(lǐng)域的大部分軟件也提供給外資企業(yè)，如達索的3dexperience軟件。存在國內(nèi)替代的機會。

多尺度設(shè)計仿真與新材料開發(fā)平臺：基于電池多尺度真實物理化學模型、分子動力學等理論基礎(chǔ)，將電池制造過程與設(shè)計仿真相結(jié)合，實現(xiàn)電池正向設(shè)計，實現(xiàn)從材料到系統(tǒng)的多尺度綜合仿真設(shè)計，并節(jié)省了選擇實驗試錯法的時間成本和材料損失成本。

在“面向深水的智能制造”一文中，詳細討論了鋰電池智能焊接技術(shù)和多尺度設(shè)計仿真在學術(shù)和工業(yè)前沿的進展，該文將不再贅述。

掌握新技術(shù)的初創(chuàng)公司可以與設(shè)備企業(yè)和鋰電池企業(yè)合作，深化生產(chǎn)場景，開發(fā)智能制造技術(shù)。相信越來越多的初創(chuàng)企業(yè)將為行業(yè)帶來新的活力。

在末尾寫入

鋰電池制造工藝引領(lǐng)著鋰電池設(shè)備的發(fā)展，鋰電池設(shè)備承載著電池制造工藝。業(yè)內(nèi)有一種說法，電池生產(chǎn)的技術(shù)水平與設(shè)備產(chǎn)品的技術(shù)水平一樣高。兩者緊密結(jié)合。鋰電池技術(shù)在材料、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)工藝方面不斷創(chuàng)新，使鋰電池設(shè)備能夠不斷發(fā)展。

工業(yè)浪潮起起落落，沒有無端的擴張和過剩的消除?；氐街圃鞓I(yè)的原點，企業(yè)只有在技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，才能抓住稍縱即逝的機遇，頂住潮流，退潮時穩(wěn)如磐石。產(chǎn)業(yè)的活力取決于技術(shù)創(chuàng)新的源泉。