在《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。

產(chǎn)業(yè)初期靠人工取勝

產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，鋰電池市場幾乎被松下、三洋電氣、東芝等少數(shù)幾個日資企業(yè)控制。這些企業(yè)在材料、電池工藝方面都建立了深厚的壁壘，與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)進行緊密合作，生產(chǎn)上已然高度自動化。在2000年以前，日本的鋰電池企業(yè)占據(jù)全球95%以上的市場份額。

這一階段國內(nèi)鋰電池生產(chǎn)模式主要是將低成本人力與自動化設(shè)備結(jié)合，鋰電池制造商通常只在幾道精密工序上使用單臺的自動化設(shè)備，其他精度要求較低的環(huán)節(jié)以及中間物料運送都是人工操作。相較于日本的全自動化產(chǎn)線，這種以人力為主的生產(chǎn)線投資成本很低，柔性生產(chǎn)能力也很強。

這種生產(chǎn)模式的成功之處在于當(dāng)時中國的勞動力價格非常之低，2003年我國制造業(yè)員工的平均工資水平大約僅為日本的1/23[1]。

鋰電設(shè)備重要性提升

圖片來源：2009年ITT鋰電池市場預(yù)測報告[1]

國內(nèi)電池生產(chǎn)企業(yè)開始轉(zhuǎn)變觀念，對鋰電設(shè)備的重視程度逐步提高，很多企業(yè)開始更多引進日韓高端鋰電設(shè)備，同時也有自建團隊開發(fā)自動化設(shè)備和裝配線。但是國外設(shè)備價格較高，也不適配國內(nèi)廠商的原材料（漿料和基片，基片時為鋁箔和銅箔）。而且日韓出于技術(shù)保護的考慮，對我國鋰電企業(yè)出售的基本都是相對落后的設(shè)備產(chǎn)線，買家也僅限于比亞迪、力神和比克等少數(shù)幾個頭部企業(yè)。

這些市場變化和特點為國內(nèi)設(shè)備企業(yè)創(chuàng)造了良好的市場條件。國內(nèi)頭部鋰電企業(yè)的轉(zhuǎn)向?qū)⑻岣邍鴥?nèi)鋰電設(shè)備的市場空間。國內(nèi)鋰電設(shè)備廠商也開始充分利用自身優(yōu)勢爭奪市場份額。

首先，國內(nèi)鋰電設(shè)備廠商會根據(jù)國內(nèi)電池廠商的原材料情況和各環(huán)節(jié)工序狀況來個性化開發(fā)設(shè)備、制定設(shè)備狀態(tài)，例如在極片有蛇形彎、厚薄不齊的情況下提升生產(chǎn)自動化程度。第二，國內(nèi)設(shè)備價格普遍較低，大概是日韓設(shè)備的一半或三分之一。此外，國內(nèi)設(shè)備廠商售后服務(wù)響應(yīng)速度更快，很多設(shè)備廠商都能在48小時內(nèi)到達客戶現(xiàn)場解決問題，對于ATL一類的大客戶，甚至可以達到4小時之內(nèi)的響應(yīng)速度。而很多進口設(shè)備售后服務(wù)需要提前一個月甚至是三個月預(yù)約，零部件更換價格也很高昂[2]。于是，眾多電池廠商開始放棄進口設(shè)備，引進國產(chǎn)設(shè)備。

國產(chǎn)替代進行到2013年時，鋰電設(shè)備國產(chǎn)化率已經(jīng)逐步上升至30%以上。當(dāng)時的力神除了關(guān)鍵性的如檢測設(shè)備主要使用進口外，其它比如化成等環(huán)節(jié)，國產(chǎn)設(shè)備發(fā)展較為成熟的基本都已實現(xiàn)國產(chǎn)化。ATL的生產(chǎn)檢測設(shè)備也主要使用了國產(chǎn)設(shè)備。

但是在2007-2013年期間，大多數(shù)鋰電設(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，即使到了2013 年，國內(nèi)鋰電池設(shè)備行業(yè)中產(chǎn)值在1-3億元之間的企業(yè)也只有13家，其他265 家鋰電池設(shè)備企業(yè)營收均不超過1億元[3]。下圖為2014年國內(nèi)部分鋰電設(shè)備企業(yè)鋰電設(shè)備的營收情況。

圖片來源：中國化學(xué)與物理電源協(xié)會（單位：億元）

其中原因主要是很多鋰電池廠商是跟隨產(chǎn)業(yè)政策風(fēng)向而來，先前并不具備鋰電池的制造基礎(chǔ)，這些企業(yè)數(shù)量較多，大多數(shù)為了追風(fēng)口賺快錢，所以不使用性能高價格貴的設(shè)備，進而帶動了一些技術(shù)能力較低的鋰電池設(shè)備企業(yè)進入市場。此時整個鋰電行業(yè)還處在低價競爭的狀態(tài)，國內(nèi)60%-70%的鋰電池都屬于中低端產(chǎn)品。

國內(nèi)很多主要的鋰電設(shè)備制造企業(yè)也都是在2005年前后才進入鋰電設(shè)備行業(yè)，技術(shù)、管理水平也制約了企業(yè)的發(fā)展，設(shè)備企業(yè)之間抄襲壓價之風(fēng)也很厲害。

總體上看，這一時期國產(chǎn)鋰電設(shè)備與國外先進設(shè)備還存在一定的差距，自動化程度不高，比如工人使用半自動卷繞機時通常需要拉著隔膜邊踩邊卷繞，設(shè)備穩(wěn)定性相對較低，測控系統(tǒng)落后，生產(chǎn)效率較低等。設(shè)備還不能完全滿足高標準動力鋰電池的工藝要求。

此時，進口設(shè)備仍然占據(jù)著鋰電的高端市場，全自動化生產(chǎn)線依然以進口為主。以涂布機為例，2013年國產(chǎn)涂布設(shè)備的涂布寬度仍無法達到日韓設(shè)備的水平。國內(nèi)企業(yè)還未掌握高端精密設(shè)備的核心控制技術(shù)及零部件，比如涂布機測厚裝置基本都是進口產(chǎn)品，鋰電設(shè)備的核心零部件如控制器及伺服驅(qū)動系統(tǒng)，大多采用的是日本安川、松下的產(chǎn)品，涂布頭也多為進口。此時的國產(chǎn)伺服電機還都處于小批量試用階段，無法替代國外產(chǎn)品。

同時期，國內(nèi)有一些鋰電設(shè)備企業(yè)在充分借鑒國外鋰電設(shè)備制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始自主研發(fā)全自動化鋰電設(shè)備，部分國產(chǎn)鋰電設(shè)備自動化程度和技術(shù)精度逐漸接近國際水準。國內(nèi)進行設(shè)備國產(chǎn)替代的同時也開始向海外小批量出口，例如2010年浩能科技研發(fā)生產(chǎn)的鋰電池間歇式擠壓涂布機在國內(nèi)外獲得13臺訂單，其中日本TDK就訂購了3臺[4]。先導(dǎo)智能在2012年開始接觸ATL動力電池研發(fā)團隊，得到了ATL的認可，開始進入動力鋰電池設(shè)備行業(yè)。先導(dǎo)智能研發(fā)的18650電池卷繞機可以達到每分鐘30個電芯的生產(chǎn)速度，超過了當(dāng)時特斯拉電池供應(yīng)商松下的設(shè)備生產(chǎn)效率。

在即將到來的產(chǎn)業(yè)擴張時期，這些對技術(shù)、管理水平要求高的企業(yè)將會抓住機遇發(fā)展壯大，而其他瞄準中低端客戶的設(shè)備企業(yè)將被產(chǎn)業(yè)浪潮所吞噬，這一點我們后續(xù)會談到。

據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2012年我國鋰電池市場規(guī)模達到 317 億元，同比增長約40%左右。我國鋰電池產(chǎn)量已經(jīng)占全球鋰離子電池總產(chǎn)量約40%左右，并且逐年增加。根據(jù)高工鋰電統(tǒng)計，2013年中國鋰電池設(shè)備產(chǎn)值達到了29億元，同比增長 21%，其中設(shè)備更新占比為24%。

動力鋰電池在2012年和2013年的產(chǎn)量分別為2.1億只、2.9億只，增長平穩(wěn)。在波瀾不驚的水面之下，一場被市場期待已久的產(chǎn)業(yè)擴張正在孕育，并將給鋰電及鋰電設(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)，帶動上游鋰電設(shè)備國產(chǎn)替代

其實早在2006年，北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司（后被戰(zhàn)略重組為北方華創(chuàng)科技集團）就已經(jīng)開始研發(fā)動力鋰電池的制造設(shè)備[5]，但是動力鋰電池真正的爆發(fā)要等到8年之后。2014年我國動力鋰電池產(chǎn)量達到7.1億只，僅隔一年就翻了一番，2015年的增長更為夸張，產(chǎn)量直接達到了29.1億只，即在短短兩年時間里動力鋰電池產(chǎn)量就增長為2013年的10倍，一舉超過消費型鋰電池，市場占比達到52%[6]。

圖片來源：中國電池工業(yè)年鑒2016

動力鋰電池產(chǎn)量暴增的背后是下游市場新能源汽車銷量開始增長，根據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計，2013年我國新能源汽車銷量僅有1.76萬輛，2014年我國新能源汽車銷量就增長到7.48萬輛，同比增長324%，2015年產(chǎn)量和銷量分別達到了34.04萬輛和33.1萬輛，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大幅增長，動力電池迎來了真正意義上的產(chǎn)能擴張期。首先是現(xiàn)有動力電池企業(yè)通過定增募資、增加投資等方式擴大產(chǎn)能，2015年6月，比亞迪投資60.23億元進行動力鋰電池擴產(chǎn)。其次，一些消費鋰電池企業(yè)開始轉(zhuǎn)向動力電池市場，如億緯鋰能等。還有一些整車企業(yè)也開始向上游延伸，如北汽、吉利等。此外，國外鋰動力電池巨頭也加入擴產(chǎn)大軍，如彼時全球排名第一的鋰動力電池供應(yīng)商松下以及三星SDI、LG化學(xué)紛紛在中國投資建廠。

2015-2017年成為動力電池新產(chǎn)線上線的密集期，動力電池供不應(yīng)求使得電池企業(yè)迫切需要快速形成產(chǎn)能，這就對鋰電設(shè)備交付周期的要求大大提高。前文中我們提到國產(chǎn)鋰電設(shè)備企業(yè)快速響應(yīng)和個性化開發(fā)能力此時就展現(xiàn)出了優(yōu)勢，加上國產(chǎn)鋰電設(shè)備經(jīng)過前幾年的發(fā)展，性能上已經(jīng)十分接近國外設(shè)備，價格也相對較低，國內(nèi)鋰電設(shè)備企業(yè)就在這一輪產(chǎn)能擴張周期中加速進入下游鋰電池企業(yè)的供應(yīng)體系。鋰電生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化率迅速提高，2016年國產(chǎn)化率已然從2013年的30%左右上升至50%左右。鋰電設(shè)備企業(yè)在2016年普遍感受到訂單激增且一直延續(xù)到2017年。

產(chǎn)能擴張帶來設(shè)備需求激增最終體現(xiàn)在鋰電設(shè)備企業(yè)的營收上，先導(dǎo)智能鋰電設(shè)備營業(yè)收入2013年、2014年和2015年分別為2296萬元、15179萬元和35950萬元，分別同比增長643%、561%和137%。贏合科技鋰電設(shè)備營業(yè)收入2013年、2014年和2015年分別為20468萬元、21525萬元和36517萬元，分別同比增長26.64%、5.16%和62%。贏合科技和先導(dǎo)智能也先后在深交所上市。

到2016年，國內(nèi)鋰電設(shè)備企業(yè)大約有150家，年產(chǎn)值在1億元以上的企業(yè)就有近40家。國內(nèi)鋰電設(shè)備產(chǎn)值2017年突破了150億元，國產(chǎn)化率達到85%，2015～2017年我國鋰電設(shè)備產(chǎn)值平均復(fù)合增速高達58.04%。

行業(yè)集中度上升，龍頭企業(yè)初現(xiàn)鋒芒

由于動力鋰電池行業(yè)本身對企業(yè)技術(shù)、資金壁壘要求更高，大企業(yè)產(chǎn)線規(guī)模效應(yīng)更為明顯，設(shè)備企業(yè)訂單日益向大企業(yè)集中，鋰電設(shè)備企業(yè)明顯感受到訂單增長已經(jīng)由過去鋰電池企業(yè)數(shù)量增長轉(zhuǎn)變?yōu)榇罂蛻舨少徏卸壬仙?/p>

2016年11月22日工信部發(fā)布的《汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件》（2017年）的意見稿對動力電池企業(yè)的年產(chǎn)能門檻提出更高要求（≥8GWh），這一要求是之前的40倍，明確了產(chǎn)業(yè)政策提質(zhì)培優(yōu)的戰(zhàn)略目的。

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)集中度進一步上升，優(yōu)質(zhì)企業(yè)市場份額獲得提升，與頭部鋰電企業(yè)合作的設(shè)備廠商更多享受到了這一輪產(chǎn)能擴張的紅利。

這一時期寧德時代憑借自身在三元和磷酸鐵鋰上的技術(shù)儲備、以客車為利基市場以及外供第三方的優(yōu)勢，在2017年超過比亞迪成為當(dāng)年動力鋰電池出貨量第一的企業(yè)。而和寧德時代緊密合作的先導(dǎo)智能收入在2017年達到了21.77億元，同比增長101.75%，進一步拉開了與贏合科技之間的差距。

圖片來源：高工鋰電，中國鋰電新能源產(chǎn)業(yè)投資發(fā)展報告[7]

享受增長紅利的同時，鋰電設(shè)備企業(yè)，特別是頭部企業(yè)在自動化技術(shù)、業(yè)務(wù)擴張和信息化數(shù)字化建設(shè)等三方面下足了功夫。

技術(shù)方面，鋰電企業(yè)為了追求規(guī)模效應(yīng)和更高品質(zhì)對鋰電設(shè)備企業(yè)提出了更高要求，于是鋰電設(shè)備開始呈現(xiàn)高精度、全自動化、一體化的發(fā)展趨勢。

在動力鋰電池等大容量電池領(lǐng)域，車用鋰電池通常是上千個電芯串聯(lián)成組以保證能量密度。每個電芯規(guī)格統(tǒng)一、性能穩(wěn)定決定了整體電池組的性能和質(zhì)量，因此對電芯的一致性要求很高。

設(shè)備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。鋰電池制造中的主要工序、設(shè)備及其功能作用見以下圖表。

圖片來源：公司公告、公開資料整理

圖片來源：公開資料整理

每個環(huán)節(jié)的加工設(shè)備都會影響電池的宏觀性能表現(xiàn)，例如前段設(shè)備中攪拌機會影響漿料的批次穩(wěn)定性，涂布和輥壓會影響極片集流作用、能量密度等性能，中段的卷繞和疊片精度會決定電池容量和一致性等，后段的模組和PACK設(shè)計會影響電池包的散熱性。鋰電池良品率會受到每一道工序工藝效果的影響，因此鋰電設(shè)備是保障電池性能和電池企業(yè)產(chǎn)出收益的關(guān)鍵[8]。

鋰電設(shè)備企業(yè)需要將鋰電池制造的工藝細節(jié)、工藝參數(shù)融入到設(shè)備的設(shè)計和制造中，以此確保鋰電池制造精度。由此研制的全自動化的鋰電池生產(chǎn)設(shè)備可在實現(xiàn)鋰電池生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，使制造的鋰電池具有較好的一致性，從而保證鋰電池具有較高的安全性。

鋰電池生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序為卷繞和疊片，其中卷繞的核心技術(shù)包括張力控制、卷繞控制和自動糾偏等。如果張力控制不好，會使材料分層或出現(xiàn) S 型皺褶，嚴重影響產(chǎn)品的一致性。而鋰電池的容量與卷繞的圈數(shù)和長度密切相關(guān)，精度控制技術(shù)就至關(guān)重要。部分鋰電設(shè)備企業(yè)在這方面開始超越國外同行，例如先導(dǎo)智能卷繞技術(shù)可將張力波動范圍控制在5%以內(nèi)，對齊偏差度小于0.3mm，韓國KOEM同時期張力波動范圍控制在8%以內(nèi)。

一體化方面主要是指將不同工序集成為一臺機器進行，例如先導(dǎo)智能根據(jù)各類客戶需求總結(jié)研制開發(fā)了集鋰電池生產(chǎn)過程不同工藝流程的多功能機器，比如焊接卷繞一體機是將極片的焊接和卷繞兩道工序在一臺機器上實現(xiàn)，可為鋰電池企業(yè)縮短工藝流程，節(jié)省成本。先導(dǎo)智能、贏合科技及利元亨等鋰電設(shè)備企業(yè)又陸續(xù)開發(fā)出輥壓分條一體機、涂輥分一體機、激光卷繞一體機、激光模切分切一體機和切疊一體機等設(shè)備。

此外，鋰電池設(shè)備廠商開始從專注于生產(chǎn)單一環(huán)節(jié)的設(shè)備，向其他環(huán)節(jié)延伸形成整線方案。

從技術(shù)方面來說，這種延伸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，因為不同廠商的單機設(shè)備之間工藝交互并不順暢，各環(huán)節(jié)設(shè)備的控制軟件之間協(xié)同性不高，企業(yè)需要反復(fù)調(diào)試，導(dǎo)致整線產(chǎn)能爬坡較慢，而整線設(shè)備可以銜接更為緊密，自動化水平進一步提升，因此不同環(huán)節(jié)間設(shè)備的融合符合發(fā)展趨勢。

從業(yè)務(wù)擴張角度來看，設(shè)備企業(yè)持續(xù)追求更大的市場規(guī)?？臻g和更高的規(guī)模效應(yīng)，覆蓋其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備可以擴大設(shè)備企業(yè)自身市場空間和發(fā)展規(guī)模，整線方案也有利于設(shè)備企業(yè)和鋰電池的新入局者們建立緊密合作。

因此，在技術(shù)發(fā)展趨勢和業(yè)務(wù)驅(qū)動的雙重作用下，這一時期鋰電設(shè)備頭部企業(yè)如贏合科技和先導(dǎo)智能在解決關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上，向整線設(shè)備方案供應(yīng)商邁進，紛紛并購其他工序領(lǐng)域的設(shè)備廠商。例如，贏合科技率先提出要為客戶提供整條生產(chǎn)線解決方案及其服務(wù)，打造鋰電設(shè)備生產(chǎn)線訂單交付的交鑰匙 模式。贏合科技2015年收購新浦自動化，補齊電芯化成檢測設(shè)備，打通了電芯生產(chǎn)設(shè)備線，2017年又收購了涂布機設(shè)備商東莞雅康，打通前中段設(shè)備。先導(dǎo)智能則在2017年收購后端設(shè)備供應(yīng)商泰坦新動力。

鋰電設(shè)備廠商的收購基本都是圍繞著增強公司在鋰電行業(yè)核心競爭力和議價權(quán)展開的。不同設(shè)備廠商之間上游供應(yīng)商趨同、下游客戶重疊，業(yè)務(wù)上具有較高的協(xié)同性，所以這些并購基本上都形成了較好的規(guī)模效應(yīng)。

除了技術(shù)和業(yè)務(wù)方面的精進和拓展，鋰電設(shè)備企業(yè)也開始注重修煉自身的內(nèi)功。由于鋰電設(shè)備是一個典型的非標自動化行業(yè)，下游產(chǎn)能擴張會非?？简炘O(shè)備廠商的交付能力和柔性生產(chǎn)能力，對于產(chǎn)品質(zhì)量、成本和交付的要求會進一步提升。因此為了提升自身生產(chǎn)管理和制造水平，頭部鋰電設(shè)備廠商開始陸續(xù)加快自身信息化、數(shù)字化建設(shè)。

先導(dǎo)智能2015年開始與IBM合作建立先導(dǎo)云和大數(shù)據(jù)中心，推進ERP系統(tǒng)建設(shè)，集成應(yīng)用數(shù)字化協(xié)同平臺，同時還自主開發(fā)MES生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)與PDM、ERP系統(tǒng)等綜合集成，依托先導(dǎo)云平臺，使設(shè)計高效協(xié)同、生產(chǎn)過程精準反饋、工廠生產(chǎn)實現(xiàn)智能化，增強自身競爭力。贏合科技也在2018年研發(fā)建設(shè)云平臺，并自主開發(fā)MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，以實現(xiàn)企業(yè)裝備研發(fā)設(shè)計協(xié)同和生產(chǎn)管控集成，同時研發(fā)利用數(shù)字化仿真技術(shù)，建立動力電池生產(chǎn)裝備數(shù)據(jù)庫和整線模型，以縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

產(chǎn)能過剩，產(chǎn)業(yè)進入調(diào)整期

產(chǎn)能擴張不是持續(xù)的，到2018年，產(chǎn)能擴張的好日子已經(jīng)持續(xù)了3年，鋰電行業(yè)產(chǎn)能過剩的問題愈發(fā)凸顯。其實在2017年末，國內(nèi)動力電池實際有效產(chǎn)能達到了110GWh，而產(chǎn)能利用率只有40%左右。2018年國內(nèi)動力電池有效產(chǎn)能約在150-160 GWh，而2018年全年產(chǎn)量為70.6GWh，產(chǎn)能利用率低于50%，需求側(cè)裝機量雖然同比增長56.88%，但是總量僅為56.89GWh，遠小于產(chǎn)量。鋰電行業(yè)供過于求的程度進一步加深。（2017年動力電池裝機量36.43GWh，產(chǎn)量44.5GWh）

行業(yè)競爭格局演變持續(xù)到2018年時，前五大動力電池廠商裝機量已高達93%，產(chǎn)能占比卻只有53%，行業(yè)中頭部企業(yè)的優(yōu)勢和產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩已經(jīng)十分明顯。2018年部分鋰電池企業(yè)利潤甚至轉(zhuǎn)負，一些企業(yè)或因難以承受成本壓力或因技術(shù)路線問題，紛紛出局。當(dāng)年鋰電池企業(yè)數(shù)量急劇減少，整個行業(yè)產(chǎn)能擴張開始停頓。鋰電池企業(yè)毛利率的下降也傳導(dǎo)至上游，鋰電設(shè)備企業(yè)承受議價壓力，毛利率也隨之下降。2019年，新能源汽車政策補貼退坡，行業(yè)整體進入調(diào)整期，當(dāng)年鋰電設(shè)備企業(yè)的營收普遍僅有10%左右的增長。那些和頭部鋰電企業(yè)保持緊密合作關(guān)系的鋰電設(shè)備企業(yè)則在風(fēng)浪中站穩(wěn)了腳跟，等待下一輪產(chǎn)能擴張周期的到來。

2014-2020鋰電設(shè)備行業(yè)營業(yè)收入（億元）及同比增速 數(shù)據(jù)來源：Wind，招商證券整理[9]

2020年Q3開始新能源汽車滲透率提升，引導(dǎo)鋰電產(chǎn)業(yè)第二次產(chǎn)能擴張

2020年第三季度開始，新能源乘用車單月銷量和滲透率已經(jīng)開始抬升。2021 年新能源車開年銷量更是大超預(yù)期。2021 年1-2 月，新能源乘用車零售銷量分別達到15.5 萬、9.7 萬輛，同比大幅上漲3 倍、8 倍。2021 年1-2 月新能源乘用車的滲透率分別為8%、9%，遠超去年同期水平。這一上升勢頭一直持續(xù)整個2021年，到2021年年末，12月新能源車國內(nèi)零售滲透率達到22.6%，全年滲透率14.8%，相較2020年5.8%的滲透率大幅提升。新能源汽車從導(dǎo)入期正式邁入成長期，這一輪成長期引發(fā)的上游產(chǎn)能擴張自然也要比上一輪更為迅猛。

圖片來源：乘聯(lián)會

2020年下半年新能源汽車的增長趨勢在2021年開年得到確認后，2021年1月動力電池企業(yè)紛紛宣布新的擴產(chǎn)計劃，國內(nèi)新增動力電池產(chǎn)能規(guī)劃超過35 GWh，2021Q1動力電池新增產(chǎn)能規(guī)劃超過470GWh。國外動力鋰電池擴產(chǎn)潛力也非常巨大，歐洲本土產(chǎn)能不足也促使國內(nèi)鋰電池及設(shè)備企業(yè)紛紛出海。

這一次擴產(chǎn)上不僅是寧德時代、比亞迪和國軒高科等一線廠商加速，中創(chuàng)新航、蜂巢能源和億緯鋰能等鋰電新勢力也紛紛加入擴產(chǎn)大軍。寧德時代規(guī)劃到2025年公司產(chǎn)能至少達到520GWh，國軒高科2025年產(chǎn)能規(guī)模要達到300GWh，蜂巢能源規(guī)劃2025年總產(chǎn)能要達到600 GWh。

除了產(chǎn)能方面電池企業(yè)紛紛向更高產(chǎn)能目標沖鋒，這一回各家鋰電池企業(yè)包括整車企業(yè)在電池材料、工藝和結(jié)構(gòu)上都搞起了技術(shù)創(chuàng)新。首先是比亞迪高調(diào)推出刀片電池，宣告能量密度提升的磷酸鐵鋰又殺了回來，2020年三元和磷酸鐵鋰的裝機量占比上也已經(jīng)體現(xiàn)了這一點。蜂巢能源采用疊片技術(shù)替代普遍應(yīng)用的卷繞技術(shù)，并推出自主研發(fā)的短刀電池系列。特斯拉推出4680圓柱大電池并實現(xiàn)單月100萬塊的量產(chǎn)水平。還有材料方面如高鎳三元、無鈷等正極材料，系統(tǒng)集成方面的CTP/CTC技術(shù)等等層出不窮。雖然目前看這些創(chuàng)新還不具備非常強的顛覆性，但是為鋰電行業(yè)帶來了新的活力。這些電池技術(shù)創(chuàng)新也將引領(lǐng)鋰電設(shè)備企業(yè)研發(fā)適配新工藝的新型鋰電設(shè)備，舊有的落后產(chǎn)能將被淘汰。

鋰電設(shè)備企業(yè)在新一輪產(chǎn)能擴張中呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢：

技術(shù)方面注重提升設(shè)備智能化水平

相較上一輪產(chǎn)能擴張時國內(nèi)鋰電設(shè)備還在向全自動化邁進，新時期鋰電設(shè)備企業(yè)開始將智能控制技術(shù)融入裝備之中。例如，先導(dǎo)智能的疊片設(shè)備采用多重閉環(huán)控制技術(shù)確保疊片精度，并能完成自適應(yīng)智能程序優(yōu)化使得整機綜合稼動率可達到80%以上，節(jié)省調(diào)試時間。疊片機還采用AI算法技術(shù)以實現(xiàn)疊片過程包覆的全監(jiān)控；支持不良極片自動剔除。先導(dǎo)智能還將機器視覺技術(shù)融入疊片設(shè)備，實現(xiàn)了從制片缺陷、疊片overhang到電芯外觀的全過程智能化檢測。先導(dǎo)自研的卷繞機配置伺服閉環(huán)低張力精密控制系統(tǒng)和卷繞張力實時測量監(jiān)控功能，將張力波動控制在≤±3%的水平?？迫鸺夹g(shù)也在疊片精度控制方面和高校合作展開研發(fā)，采用神經(jīng)近似內(nèi)模和迭代學(xué)習(xí)控制相結(jié)合的方法來改進疊片工藝中隔膜糾偏效果[10]。

整線交付方案作用更為突出，頭部設(shè)備企業(yè)加大新技術(shù)投入

由于一、二線電池廠商均在加速擴產(chǎn)，整線產(chǎn)品交付速度更快、價格較低、整體自動化程度更高的優(yōu)勢顯現(xiàn)出來，整線交付有助于鋰電池企業(yè)快速形成新產(chǎn)能。鋰電設(shè)備企業(yè)則需要考慮產(chǎn)線整體的工序連接、上下游設(shè)備匹配和廠內(nèi)物流等問題，特別是需要考慮整線的設(shè)計布局。整線不是簡單把前端、中端、后端的設(shè)備進行拼湊，需要專業(yè)技術(shù)團隊深入了解鋰電池生產(chǎn)工藝，通過工序優(yōu)化、前后產(chǎn)能平衡設(shè)計、加大新技術(shù)運用等，為下游企業(yè)提供穩(wěn)定、可靠、效率高的整線方案。

整線生產(chǎn)除了設(shè)備自動化，還要實現(xiàn)中間物料轉(zhuǎn)運的自動化柔性化。設(shè)備企業(yè)針對廠內(nèi)物流開發(fā)智能物流系統(tǒng)，例如在鋰電生產(chǎn)的涂布、模切和卷繞工序，設(shè)計開發(fā)相應(yīng)的AMR，實現(xiàn)卷料的自動搬運和自動上下料和鋰電前段工序的無人化物流，提升生產(chǎn)線整體協(xié)同性。再比如建立智能化、自動化立體庫實現(xiàn)智能倉儲，并通過堆垛機和立體倉完成原料處理、成品收發(fā)貨、成品存儲管理等，可提高空間利用率，提升倉儲物流效率。先導(dǎo)智能和贏合科技都在AMR技術(shù)領(lǐng)域開展了相應(yīng)研發(fā)，贏合科技還在軟包590組裝線上研發(fā)應(yīng)用了高速磁懸浮物流技術(shù)。

設(shè)備企業(yè)開始由硬件銷售切入軟件服務(wù)

為了滿足下游需求、提高客戶粘性，鋰電設(shè)備企業(yè)開始由單純的硬件裝備供應(yīng)商開始轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r交付軟硬件產(chǎn)品的整體智能制造解決方案供應(yīng)商，軟件的作用日益凸顯。如先導(dǎo)智能2021年定向增發(fā)募集資金用于投建鋰電智能制造數(shù)字化整體解決方案研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目，該項目包括了機器視覺、智能物流、數(shù)字孿生和MES軟件四部分，這意味著鋰電設(shè)備企業(yè)的數(shù)字化、智能化投入已經(jīng)從內(nèi)生發(fā)展到外延，成為提升客戶粘性、增強產(chǎn)品競爭力的一部分。

機器視覺部分，先導(dǎo)智能希望通過自主研發(fā)深度學(xué)習(xí)算法模塊，實現(xiàn)低對比度、形狀多變?nèi)毕菽繕说南袼丶熬忍崛?，提高分類檢測效率，減少人員參與，進而提高整線生產(chǎn)效率和質(zhì)檢精度。

先導(dǎo)智能希望開發(fā)適用于下游鋰電池和新能源汽車企業(yè)的數(shù)字孿生解決方案，通過生產(chǎn)線設(shè)備的仿真測試及虛擬調(diào)試等功能實現(xiàn)智能工藝規(guī)劃設(shè)計，即在虛擬調(diào)試中根據(jù)客戶需要不斷優(yōu)化于涂布、輥壓、分切等設(shè)備的工藝參數(shù)，優(yōu)化物料流控制策略，從而縮短項目交付周期、提升設(shè)備性能及可靠性，以滿足下游客戶快速形成實際產(chǎn)能的迫切需求。

贏合科技早在2015年就成立子公司慧合智能專營鋰電行業(yè)MES軟件。利元亨在2021年成立?？窃?，將自研的MES軟件系統(tǒng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，整體構(gòu)建為鋰電行業(yè)的數(shù)字化工廠解決方案，幫助鋰電企業(yè)提升生產(chǎn)管理水平。

可以看出，鋰電設(shè)備企業(yè)不再單單把銷售硬件設(shè)備收入作為唯一的收入來源，開始形成軟硬結(jié)合和虛實融合的整體智能制造解決方案，希望以此深度綁定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(yīng)對日益緊迫的交付壓力，鋰電設(shè)備企業(yè)開始進一步加強自身數(shù)字化建設(shè)，贏合科技2020年開始推動數(shù)字化管理升級，將數(shù)字化管理升級列入三年重要發(fā)展戰(zhàn)略之一，力圖形成全流程可追溯管理、數(shù)據(jù)透明、指標量化、管理閉環(huán)的數(shù)字化管理體系。在產(chǎn)品設(shè)計階段，贏合科技運用仿真技術(shù)模擬產(chǎn)品全生命周期狀態(tài)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低試錯成本。先導(dǎo)智能則開啟工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，希望以此打破非標裝備制造企業(yè)生產(chǎn)管控難、產(chǎn)能規(guī)模提升難的瓶頸，滿足鋰電設(shè)備多品種小批量的柔性化生產(chǎn)研發(fā)需求。

圖 先導(dǎo)智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)體系

出海國外

市場拓展方面，國內(nèi)鋰電設(shè)備企業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)從實現(xiàn)國產(chǎn)替代發(fā)展到出口海外市場，比如先導(dǎo)智能2021年海外營收已經(jīng)超過14.78億元，訂單占比超過30%，已經(jīng)落地的海外客戶包括寶馬和Northvolt等。

和下游鋰電池企業(yè)綁定更為緊密

外部合作上，鋰電設(shè)備企業(yè)與下游電池廠商的戰(zhàn)略合作更為緊密，原因在于這一輪擴產(chǎn)對于頭部電池廠商來說也并不輕松，為了守住市場份額必須保障上游供應(yīng)鏈的穩(wěn)定。

比如LG新能源和贏合科技2021年開展共享專利和前沿技術(shù)成果的研發(fā)活動，已共同開發(fā)了七項核心技術(shù)專利，贏合具有三年的使用期限。

寧德時代在2020年與先導(dǎo)智能簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，寧德時代鼓勵先導(dǎo)智能在未來新電池技術(shù)研發(fā)流程的 DVT（Design Verification Test，設(shè)計驗證測試）階段，參與聯(lián)合研發(fā)并提供設(shè)備的研發(fā)和配套。依托寧德時代在前沿電池技術(shù)路線上的指引和設(shè)備研發(fā)使用的反饋，先導(dǎo)智能將深入理解鋰電生產(chǎn)工藝，對電池前沿技術(shù)將具備更加敏銳的感知力，節(jié)約大量的研發(fā)資源，有助于先導(dǎo)設(shè)備快速優(yōu)化設(shè)備工藝。寧德時代還將為先導(dǎo)智能開拓汽車客戶銷售PACK產(chǎn)線產(chǎn)品提供渠道便利。

兩次產(chǎn)能擴張對比

從兩次產(chǎn)能擴張周期對比來看，鋰電設(shè)備企業(yè)在技術(shù)、業(yè)務(wù)、自身數(shù)字化水平、外部合作等方面在兩次產(chǎn)業(yè)浪潮來臨后都邁上了一個新臺階、不斷深化。

技術(shù)方面，第一次產(chǎn)能擴張時期，鋰電設(shè)備從半自動化走向自動化。第二次產(chǎn)能擴張，鋰電設(shè)備開始加強智能化。這背后其實都是鋰電池企業(yè)提升電池制造技術(shù)水平的需求所決定的。

本輪鋰電設(shè)備企業(yè)智能化外延的動力就來源于鋰電池企業(yè)對實現(xiàn)智能制造的迫切需求。首先，這一輪擴產(chǎn)使鋰電行業(yè)從GWh時代走進了TWh時代。鋰電行業(yè)產(chǎn)能建設(shè)周期為6-9個月，真正形成產(chǎn)能還需要爬坡3個月左右。下游需求又日益呈現(xiàn)出多種型號混產(chǎn)的趨勢。所以鋰電池企業(yè)需要智能制造技術(shù)來滿足自身快速形成產(chǎn)能、規(guī)模效應(yīng)以及柔性生產(chǎn)的需求。

近年來鋰電池企業(yè)推進智能制造動作頻頻，寧德時代在2021年投資入股工業(yè)智能化企業(yè)安脈盛，成立子公司寧德時代潤智軟件，在AI技術(shù)應(yīng)用方面先后與騰訊云、英特爾等大廠展開合作。蜂巢能源為保障實現(xiàn)大規(guī)模高效率生產(chǎn)，建設(shè)了車規(guī)級動力電池AI智能工廠，AI智能制造成為其四大支撐戰(zhàn)略之一，將AI技術(shù)應(yīng)用于容量預(yù)測、焊接技術(shù)、自放電檢出等工藝環(huán)節(jié)。

數(shù)字化方面，每一次產(chǎn)能擴張都會促使設(shè)備企業(yè)加強自身數(shù)字化建設(shè)，數(shù)字化投入的動力來源主要是需要形成更強的交付能力來應(yīng)對業(yè)務(wù)的快速增長，這種數(shù)字化建設(shè)需求更為剛性。而且在第二次產(chǎn)能擴張中，鋰電設(shè)備企業(yè)更是將數(shù)字化能力從內(nèi)生推向外延，希望通過交付軟件技術(shù)幫助下游客戶實現(xiàn)數(shù)字化和智能制造，打造新的盈利點。

業(yè)務(wù)拓展方面，鋰電設(shè)備企業(yè)在第一次產(chǎn)能擴張時開始出現(xiàn)整線路線，到近期整線方式又得到進一步完善，補充了機器視覺、AMR等新技術(shù)?？蛻羯?，鋰電設(shè)備企業(yè)不只是向海外拓展，也向產(chǎn)業(yè)鏈下游的汽車企業(yè)延伸，未來整車廠甚至將參與電池生產(chǎn)，鋰電設(shè)備客戶將是電池廠與整車廠并存。

外部合作方面，在早年發(fā)展時期，國內(nèi)鋰電設(shè)備企業(yè)和鋰電池企業(yè)研發(fā)上的合作可以說是幾乎沒有，設(shè)備企業(yè)不懂電池，電池廠也很難找到匹配自己需求的設(shè)備。第一次產(chǎn)能擴張后，幾個和鋰電池廠商合作緊密的設(shè)備企業(yè)快速增長，雙方合作程度日益加深。到第二次產(chǎn)能擴張來臨后，雙方的合作更是上升至戰(zhàn)略合作關(guān)系。

對于裝備企業(yè)來說，綁定大客戶本身既是其技術(shù)產(chǎn)品品質(zhì)的體現(xiàn)，可以為市場提供一種信號效應(yīng)，又是企業(yè)發(fā)展良性循環(huán)的開始。因為頭部大客戶對于產(chǎn)品技術(shù)的要求會更為嚴苛、理念會領(lǐng)先行業(yè)，裝備企業(yè)在為大客戶供貨過程中會不斷學(xué)習(xí)前沿的工藝要求提升自身裝備產(chǎn)品質(zhì)量，將形成產(chǎn)品品質(zhì)-銷量的良性循環(huán)。而這一切的起點恰恰在于裝備企業(yè)對于自身技術(shù)的嚴格要求。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律淺析

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來看，鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展從最初的勞動密集型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型、資本密集型產(chǎn)業(yè)，折射出我國從最初依靠低價勞動力的經(jīng)濟發(fā)展方式，正在逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐约夹g(shù)創(chuàng)新為主導(dǎo)的發(fā)展方式。我國鋰電產(chǎn)業(yè)逐步掌握全球產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)的背后是無數(shù)市場主體在吸收借鑒國外產(chǎn)品基礎(chǔ)上堅持自主研發(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(yīng)鏈體系，逐步從產(chǎn)業(yè)鏈中低端邁向高端領(lǐng)域，證明了產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢是可以鍛造出來的，并不是一成不變的。

鋰電池行業(yè)發(fā)展壯大的背后是鋰電設(shè)備行業(yè)的鼎力支持，鋰電設(shè)備行業(yè)也在鋰電池第一次產(chǎn)能擴張時期抓住時機實現(xiàn)了國產(chǎn)替代，在第二次產(chǎn)能擴張周期走出國門贏得海外訂單。

可以看出，鋰電及其設(shè)備行業(yè)帶有明顯的周期性。下游行業(yè)需求增長傳導(dǎo)至上游，產(chǎn)能錯配供給不平衡將帶動上游產(chǎn)能擴張，每一次產(chǎn)能擴張也都會帶動上游原材料的大漲。判斷產(chǎn)能周期可以從產(chǎn)能供需狀況、產(chǎn)能擴張速度、鋰電池價格以及鋰電池企業(yè)利潤水平等維度入手。

鋰電設(shè)備行業(yè)的發(fā)展也體現(xiàn)出裝備制造業(yè)的一些發(fā)展共性：一是設(shè)備企業(yè)會逐步從單機設(shè)備到覆蓋多環(huán)節(jié)乃至整線；二是設(shè)備企業(yè)會逐步從單純銷售硬件設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r軟硬件產(chǎn)品；三是裝備制造企業(yè)要把握住新興細分市場產(chǎn)品的高速增長期，在產(chǎn)業(yè)混沌的初期就要尋找有對產(chǎn)品有高品質(zhì)要求的優(yōu)質(zhì)客戶，因為裝備制造企業(yè)的增長取決于下游終端產(chǎn)品的增長。以上這些也在其他裝備制造行業(yè)上演過類似的故事。

我們可以體會到設(shè)備企業(yè)的核心競爭力不只是表面上的硬件設(shè)備，而是對電池制造工藝的深刻理解和產(chǎn)線整合及服務(wù)能力，其實產(chǎn)線整合及服務(wù)能力本身也是建立在對制造工藝的熟稔程度之上。無論是整線交付，還是后來的智能物流、機器視覺和MES以及數(shù)字孿生，都是鋰電設(shè)備企業(yè)基于工藝理解提升自身的服務(wù)能力進而提升客戶粘性的手段。一整套生產(chǎn)線從頭到尾都交付得有始有終，客戶又怎么會輕易更換供應(yīng)商呢？快速形成實際產(chǎn)能不就得靠這樣的設(shè)備供應(yīng)商么？

綜合以上對發(fā)展歷程的回顧，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)字化和智能化的新發(fā)展階段，那么新階段下的行業(yè)又有哪些新機會？其實不難看出，我國鋰電行業(yè)硬件設(shè)備已頗為成熟，但是軟件側(cè)仍很薄弱，設(shè)備企業(yè)和電池廠商也都在加強軟件的研發(fā)，這其實也是初創(chuàng)公司在鋰電行業(yè)的機會點。

初創(chuàng)公司機會側(cè)重在軟件算法側(cè)，硬件裝備也具有一定機會，比如工業(yè)機器人和AMR等，但AMR廠商也需要注重調(diào)度算法層面的技術(shù)儲備，如此可以更深入地介入鋰電池企業(yè)和整車廠客戶，提高客戶粘性。

軟件側(cè)的機會主要有以下幾個方面：

工藝智能：例如針對電池制造中的涂布、干燥、輥壓和焊接等工藝提供智能優(yōu)化技術(shù)，可幫助企業(yè)提升生產(chǎn)質(zhì)量，縮短產(chǎn)線調(diào)試周期。機器視覺AI檢測：可應(yīng)用于電池外觀檢測、焊接后檢測等環(huán)節(jié)，機器視覺發(fā)展重點是要形成與制造工藝聯(lián)動的閉環(huán)控制系統(tǒng)。工廠虛擬仿真規(guī)劃：為滿足鋰電企業(yè)快速擴產(chǎn)的需求，虛擬調(diào)試仿真以縮短產(chǎn)線調(diào)試周期價值意義明顯，目前國內(nèi)企業(yè)使用的虛擬工廠規(guī)劃仿真軟件多為西門子的Plant Simulation，例如先導(dǎo)智能購買該軟件用于二次開發(fā)數(shù)字孿生產(chǎn)品。目前也有一些初創(chuàng)公司和高校在這方面有所進展。生產(chǎn)管理和智能決策：這方面的軟件也多為外資企業(yè)供應(yīng)，如達索的3D EXPERIENCE軟件等，存在國產(chǎn)替代機會。多尺度設(shè)計仿真及新材料開發(fā)平臺：基于電池多尺度真實物理化學(xué)模型和分子動力學(xué)等理論基礎(chǔ)，將電池制造工藝和設(shè)計仿真結(jié)合起來實現(xiàn)電池正向設(shè)計，實現(xiàn)從材料到系統(tǒng)的多尺度全面仿真設(shè)計，節(jié)省選擇實驗試錯法的時間成本和材料損耗成本。

智能化焊接技術(shù)和鋰電池多尺度設(shè)計仿真在學(xué)界和業(yè)界的前沿進展具體在《智能制造走向深水區(qū)》一文中已有較為詳細的論述，此處不再展開。

掌握新技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)可以與設(shè)備企業(yè)、鋰電池企業(yè)合作，深入生產(chǎn)場景中共同開發(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。

寫在最后

鋰電池制造工藝引領(lǐng)鋰電設(shè)備的發(fā)展，而鋰電設(shè)備承載著電池制造工藝。行業(yè)內(nèi)有句話，電池生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平有多高，設(shè)備產(chǎn)品的技術(shù)水平就有多高。兩者是緊密結(jié)合的。鋰電技術(shù)在材料、結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)工藝方不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新，鋰電設(shè)備才能持續(xù)發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)浪潮起起伏伏，沒有無緣無故的擴張興起，也沒有無緣無故的過剩淘汰?；貧w制造業(yè)本源，只有立足技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)才能抓住稍縱即逝的時機勇立潮頭，才能在潮水退去時穩(wěn)如磐石。產(chǎn)業(yè)的生機勃勃，靠的也正是技術(shù)創(chuàng)新這一股源頭活水。

參考資料：

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