怎么把方形布做成圆柱(叠片技术路线：性能优势显著，叠片技术渐入佳境)

Posted 2023-05-26

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怎么把方形布做成圆柱(叠片技术路线：性能优势显著，叠片技术渐入佳境)

卷绕和叠片是锂电池中段生产的核心环节，相较于卷绕，叠片工艺能更好提升电池性能，在能量密度、安全性、循环寿命等方面具备优势，此前未能大规模应用主要受制于生产效率低、工艺控制等问题。目前，主流电池企业均有叠片电池技术路线规划，在方形电池大尺寸趋势下，伴随叠片设备技术进步，叠片工艺有望得到大规模应用。建议把握三条投资主线：1）GGII测算目前叠片机设备价值量约占中段设备价值的70％，预计将直接受益叠片电池需求爆发；2）叠片工艺对极片裁切设备要求更高，五金模具作为当前主流裁切设备有望受益，未来随着激光裁切设备的技术突破，也有望带来新的增量；3）采用叠片工艺的电池生产企业有望提高电池生产效率、提升电池性能、降低生产成本。

▍电芯叠片是锂电池中段生产的核心环节。

锂电池制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和模组/Pack封装四大工序，其中，电芯组装属于中段生产环节，主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、电芯注液等工序。卷绕是指将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯，叠片指的是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯。通常来说，卷绕用于方形和圆柱电池，叠片用于方形和软包电池。根据GGII测算数据，在锂电设备中，中段设备价值量占比约为35％，其中，卷绕/叠片机是中段设备的核心，价值量占比约70％。

▍叠片与卷绕的工艺差别主要在模切和极组成型。

在模切工序，传统卷绕采用双边模切，模切极耳间距不等，冲切位置有Mark孔进行定位；而叠片采用单边模切，极耳间距相同，会进行等间距切断。在极组成型工序，卷绕正负极片连续，叠片是片状物料，在层数相同的情况下，相较于卷绕电池，叠片电池的极耳数量多一倍，同时隔膜张力几乎为零，孔隙率和原材料保持一致。目前市场上主流叠片机设备路线主要有Z字型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷叠一体机四种，其中Z型叠片目前在国内应用最广泛，热复合叠片机技术难度更高，卷叠一体机涉及到日韩专利，国内应用较少。

▍叠片显著提升电池能量密度和安全性，劣势在于效率和工艺控制等方面。

和卷绕电池相比，叠片电池具有一定优势：

1）更高的体积能量密度上限：在相同体积的电芯设计情况下，叠片电芯的能量密度高出约5％左右；

2）更稳定的内部结构和更高的安全性：不存在拐角内应力不均匀问题，每层膨胀力接近，因此可以保持界面平整，内部结构更稳定，同时拐角处受力均匀，断裂风险降低；

3）更长的循环寿命：极耳数量是卷绕电池的2倍，内阻相应降低10％以上，循环寿命比卷绕高10％左右；

4）更适合做高倍率、大尺寸和异型电池。但叠片也存在生产效率较低、良率较低、设备投资大、工艺难度大等劣势，是此前制约大批量生产的主要因素。

▍方形大尺寸电池成为趋势之下，叠片有望得到大规模应用。

在三种不同形态的锂电池中，圆柱电池仅使用卷绕工艺，软包工艺仅使用叠片工艺，方形电池既可以使用卷绕也可以使用叠片工艺。目前，全球头部电池企业未来产品规划逐渐向叠片电池切换。鉴于叠片电池在能量密度以及安全性等方面优于卷绕电池，伴随叠片技术的不断发展，我们预计未来方形电池中叠片工艺有望得到大规模使用。我们预测，到2027年采用叠片设备的电池产能达到845GWh，对应叠片机设备空间约253亿元，折合未来5年CAGR达到35％。

▍风险因素：

电池厂产能实际落地情况不及预期；叠片技术应用不及预期；卷绕设备性能大幅提升对叠片设备的替代风险；行业竞争加剧。

▍投资建议：

1）GGII测算目前叠片机设备价值量约占中段设备价值的70％，将直接受益叠片电池需求爆发；

2）叠片工艺对极片裁切设备要求更高，五金模具作为当前主流裁切设备有望受益，未来随着激光裁切设备的技术突破，也有望带来新的增量；

3）采用叠片工艺的电池生产企业有望提高电池生产效率、提升电池性能、降低生产成本。

本文源自金融界