鋰離子電池根據應用場景可分為動力、消費和儲能三種。傳統的消費鋰電池主要應用于手機、筆記本電腦、數碼相機等3C類產品，2015年占全球各類鋰電池出貨量的62%，但隨著全球對新能源汽車需求量的增加，消費類鋰電池應用的占比逐年下降。根據預測，我國動力鋰電池在鋰電池全部應用中的占比有望從2015年的34%上升至2020年的70%，動力電池將成為鋰電池的主要應用場景。此外，儲能鋰電池作為新興應用場景也逐漸受到重視，預計市場占比從2015年的6%小幅上升至2020年的8%。

 

鋰離子電池根據應用場景分類

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2015年全球各類鋰離子電池出貨量占比

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我國動力、消費、儲能鋰離子電池需求量占比

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全球市場規模2020年有望達到4500億。2016年受新能源汽車政策推動，我國鋰離子電池年產量飆升至78億只，同比增長高達40%。全球鋰離子市場規模近年穩定上升，2016年全球規模達2158億元，2011-2016年復合增長率21%。預計2020年全球鋰離子電池市場規模有望達到4500億元，其中我國鋰離子電池市場規模有望達到3000億元。

 

我國鋰離子電池累計年產量(億只)

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全球鋰離子電池市場規模(億元)

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中國鋰離子電池出貨量在全球市場占比變化

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我國鋰離子電池需求量統計及預測(GWh)

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我國鋰離子電池市場規模估算(億元)

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政策推動新能源汽車產業發展。2016年12月，國務院發布《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》，明確指出，需要大幅提升新能源汽車和新能源的應用比例，推動新能源汽車、新能源和節能環保等綠色低碳產業成為支柱產業;到2020年，產值規模超過10萬億。2017年4月，工信部印發的《汽車產業中長期發展規劃》中提出，2020年新能源汽車產銷達到200萬輛，2025年新能源汽車占汽車產銷20%以上。

 

我國新能源汽車成爆發式發展。2014-2015年受政策驅動，新能源汽車概念在市場上迅速推廣，我國新能源汽車銷售量的增長率均超過300%;2016年銷售量達51萬輛，同比增長率也高達53%。根據工信部規劃的2020年我國新能源年銷量目標(200萬輛)估算，2016-2020年復合增長率將在40%左右，維持高速增長趨勢。

 

鋰電自行車快速增長推動動力電池需求上升。除汽車以外，我國鋰電自行車產量也在迅速提升，2015年鋰電自行車產量達350萬輛，同比增長32%，2010-2015五年復合增長率高達70%。電動汽車、鋰電自行車需求的迅速上升，使得動力鋰離子電池需求量大幅上升，使之成為帶動鋰離子電池行業增長的主力。

 

我國新能源汽車銷售量(萬輛)

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我國鋰電自行車產量(萬輛)

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3C類產品發展減緩，導致消費類鋰電池需求增速降低。3C類產品在經歷過發展的黃金階段之后，智能手機產品等市場已趨近于飽和。全球智能手機的出貨量增速，從2010年的高達76%，降低至2015年10%。根據估算，2016年全球智能手機出貨量達到15億個，但同比增速僅2%，而到2019-2020年可能會出現負增長。

 

VR、無人機、可穿戴設備等新增需求帶動消費鋰離子電池增長。盡管傳統手機、筆記本電腦、數碼產品等發展減慢，近年來出現的多種新型產業增加了對消費鋰離子電池的需求，如VR眼鏡、無人機、可穿戴設備等。中國虛擬現實(VR)行業從2015年開始起步，市場規模正處于飛速擴張時期;根據預測，2017年VR行業規模將從2016年的約60億元增長至超過130億元，同比增長約140%;到2020年預計超過550億元，2016-2020年復合增長率接近80%。根據預測，全球民用無人機市場規模也呈快速擴張趨勢。2015年全球民用無人機市場規模為36億美元，同比增長率33%;到2020年，全球民用無人機市場規模增長到約260億美元，五年復合增長率近50%。2012年發布的GoogleGlass，2014年發布的小米手環，2015年面市的蘋果手表，相繼將智能穿戴推向了風口浪尖。根據預測，2016-2020年，智能眼鏡出貨量的年復合增長率高達200%左右，智能服裝超過60%，智能手表接近30%。

 

全球智能手機出貨量增速下降(百萬個)

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中國虛擬現實行業市場規模迅速擴大(億元)

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全球無人機市場未來增長可期(億美元)

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全球可穿戴設備產品出貨量預測(百萬個)

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儲能是解決新能源風電、光伏間歇波動性的重要手段之一。風力、光伏發電具有不穩定性，儲能技術可助風電廠平滑輸出功率。近年來，政府大力扶持可再生能源，風電和光伏裝機規模迅速擴大。根據國家能源局計劃，“十三五”期間我國風電裝機目標210GW;2017年上半年我國光伏新增裝機容量24.4GW，光伏裝機總量超過100GW。風電、光伏發電的間歇波動性特征嚴重限制其并網能力，是導致我國棄風、棄光現象嚴重的原因之一。2016年，我國棄風率高達17%，西部平均棄光率高達20%。而配置儲能系統可以實現“削峰平谷”，解決可再生能源發電的大幅波動問題，為大規模并網創造條件。

 

鋰離子電池儲能是電化學儲能的重要組成。目前，大容量儲能技術主要有機械儲能(抽水儲能、壓縮空氣、飛輪儲能等)，電磁儲能(超導磁儲能、超級電容等)，以及電化學儲能(鉛蓄電池、液流電池、鋰離子電池等)。其中，抽水儲能是最成熟、最經濟的大容量儲能技術，具有規模大、壽命長、運行費低等優點。在中國運營的儲能項目中，抽水儲能累計裝機個數占比99.5%。但抽水儲能必須有合適建造上下水庫的地理條件，受地形條件限制大，且建設周期長。

 

鋰離子電池儲能是未來發展的主要形式。電化學儲能技術具有響應時間短、能量密度大、靈活方便、維護成本低等優點，是抽水儲能以外最主要的儲能形式。根據預測，中國電化學儲能累計裝機量將穩步上升。2016年累計裝機量為255MW，到2020年，電化學儲能裝機量將超過2000MW，2016-2020年年復合增長率接近70%。而鋰離子電池儲能占電化學儲能已裝機個數的66%，是最主要的電化學儲能形式。

 

國際上，發展較早的日韓企業處于技術領先地位。1990年，日本Kaido公司成功研發出第一臺方形鋰離子電池卷繞機，標志著鋰離子電池自動化生產設備開始出現。1999年，韓國Koem公司開發出了鋰離子電池卷繞機和裝配機。至此之后，日韓在鋰離子電池設備制造上一直處于國際領先地位，設備精度高、性能好、自動化程度高。

 

我國鋰電設備市場空間2020年預計到210億。根據中國預測，假設動力鋰離子電池實際產能利用率為55-70%，消費和儲能鋰電產能利用率90%，到2020年我國鋰離子電池產能預計將超過270GWh。我們假設每GWh的動力鋰電池產能對應的總投資約6億元，其中設備投資占比65%，而國產設備占比到2020年有望提升到100%，則每GWh產能釋放對應的國產設備投資約3.9億元，預計2020年我國鋰電設備規模約210億元，2016-2020年復合增長率約17%。

 

國內動力電池鋰電設備市場規模測算(單位：GWh、億元)

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我國鋰離子電池產能預測(GWh)

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鋰電設備市場規模預測(億元)

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鋰離子電池設備泛指鋰離子電池生產過程中使用的各種制造設備，是鋰離子電池性能和成本的決定因素之一。鋰離子電池生產工藝較長，包括50多道工序，相應需要50多種設備。整個制造工藝可分為極片制作、電芯組裝、電芯激活檢測和電池封裝四個工序段，其中極片制作相關設備稱為前端設備，電芯制作相關為中端設備，電芯激活檢測和電池封裝設備為后端設備。整個鋰離子電池工藝流程約需15天完成，其中漿料制備、干燥、化成時間較長，少則10小時，多則48小時;而其他工藝較快，平均是5-6小時。

 

攪拌、涂布、分切、檢測工序最為核心。前端設備包括極片制作工序中所需要的攪拌機、涂布機、輥壓機和分切機等。中端設備是電芯裝配工序中涉及的卷繞機、疊片機、注液機、封口焊接等設備。后端設備用于電芯激活化成、分容檢測以及組裝成電池組等工藝。

 

前端設備由于精度和自動化要求最高，最為核心，價格也最高。其中，攪拌機的攪拌效果直接影響電池性能，被認為在鋰離子電池的整個生產工藝中對產品的品質影響大于30%;涂布機要求將攪拌后的漿料均勻得涂在金屬上，厚度需精確到小于3μm;分切機需要保證切片表面不存在任何毛刺，否則對后續工藝產生很大影響。中端設備中的卷繞機、疊片機，后端設備中的檢測設備技術壁壘也較高，產值空間大。

 

涂布機、卷繞機、檢測設備產值占比最高。根據高工鋰電披露的鋰電設備成本占比分布，屬于前端設備的涂布機占比約30%，卷繞機占比約20%，后端的活化分容檢測設備占比約20%，組裝干燥相關設備(包括攪拌機)占比10%。結合該產值比例和預測的鋰電設備市場規模，計算出各設備市場規模2016-2020年的預測值。涂布機、卷繞機和活化分容檢測設備市場規模最大，2016年分別在30億元、20億元、20億元左右，2020年預計將超過60億元、40億元、40億元。

 

國內鋰電生產線設備成本占比

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各設備市場規模預測(億元)

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漿料攪拌對鋰離子電池品質影響度大于30%，是鋰離子電池生產工藝中的重要環節。鋰離子電池正極漿料由粘合劑、導電劑、正極材料等組成，負極漿料由粘合劑、石墨碳粉等組成;正負極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料間的相互混合、溶解、分散等;漿料分散質量的好壞，直接影響了鋰離子電池的質量及性能。

 

攪拌環節主要是國內設備企業間的競爭。早在2012年，國產攪拌機的市占率已超過95%基本實現國產化。高工鋰電數據顯示，2013年國內鋰電攪拌設備企業已達56家，僅珠三角地區就超20家，其中金銀河、廣州紅運、柳州豪杰特脫穎而出，成為該細分領域專家。

 

涂布決定了電池的一致性和優越性，在電池制造中占有很高的技術地位。不管生產何種(如圓柱形或方形)電池，制造中所使用的涂布機都是一樣的;不同類型電池需配備不同類型的卷繞機，但是涂布機應用更加廣泛。目前市面上常見涂布機有轉移式、擠壓式、微型凹版涂布機。最初電池涂布起源于刮涂，然后是轉移涂布。

 

涂布機提高效率的方向是寬幅、高速、雙層涂布。涂布的幅寬和速度是反映涂布技術優劣的重要指標，幅寬越大，速度越高，代表生產效率越高。目前國內鋰電企業的極片最大涂覆一般在650mm左右，與日韓企業1000mm幅寬相比還有較大差距。商用鋰離子電池的正極基片為鋁箔，化學性質活潑易氧化。國內大多數鋰電企業的涂布速度一般最大為30m/min，而德國機械設備制造業聯合會(VDMA)在2014年便提出要將速度提升至70-100m/min，國內企業可提升空間巨大。行業正進入高速涂布時代，涂布速度達50-100m/min、寬度1300mm將會逐漸普及。國內鋰離子電池制造主要采用的是單面涂布方式，涂布時，未涂布的一面完全暴露在高溫、高濕的環境中，氧化反應加劇，對極片質量造成惡劣影響。而雙面涂布技術不僅可以完全解決該問題，還可以大幅提高生產效率。

 

卷繞機國產化進程加快，已部分實現進口替代。除鋰離子電池卷繞機外，還有電容器卷繞機、紡織卷繞機等。按照機器的運行方式，可分為手動卷繞機、半自動卷繞機、全自動卷繞機。以高壓電力電容器自動卷繞機為例，我國從1970年代開始研發，但由于生產效率低下，大批量生產仍依靠進口設備。21世紀以來，設備國產化進程明顯加快。目前，中國鋰離子電池卷繞環節還處在半自動到單體全自動的轉型期，部分公司產品可實現進口替代。如今大部分電池生產廠家都會選擇國產卷繞機，不過大規模的電池廠家(如比亞迪、CATL等)仍會選用一些日韓進口的卷繞機。

 

出于提高鋰離子電池一致性、提升產品合格率、降低勞動力成本的需要，自動化成為鋰離子電池制造行業重要發展方向。在“智能制造”、“工業4.0”的大背景下，鋰離子電池傳統的手工制造工藝難以滿足鋰離子電池市場日益嚴苛的需求，取而代之的將是全智能自動化生產線。根據國際機器人聯合會(IFR)的報告，我國工業機器人產量不斷增加，2009-2016的年復合增長率高達49%，標志著我國自動化水平穩步提升。機器人自動化企業也在不斷拓展對鋰離子電池制造行業的布局，已有不少公司在生產線上使用機器人。時代高科的董事長田漢溶表示：“機器人在鋰電設備行業的應用才剛剛開始”。

 

我國工業機器人產量(臺)

 

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