机械深度报告：动力消费双景气，锂电设备增长可期.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 Table_Summary 报告摘要： 核心逻辑：锂电设备行业景气度取决于下游电池商的扩产增速。我们认为，锂电设备有望受益于全球汽车电动化趋势以及5G换机潮。 动力类：欧洲电动化进程加快+国内日韩电池商入局带来国产电池商积极扩产 1、海外：受环保政策压力驱动，欧洲电动化进程加快 欧洲汽车碳排放政策驱动新能源车渗透率提升。汽车碳排放政策是欧盟考核车企每年销售车辆的平均二氧化碳排放值，若超标，则罚款。下一次考核时间是2020年。根据我们测算，2020年，合规带来的BEV、PHEV渗透率需均达到7%，电池需求为57-71GWh。根据ACEA数据，2018年欧盟BEV、PHEV渗透率分别为1.28%、1.17%，增长空间广阔。 传统车企跑步进入新能源车赛道。根据车企电动化规划，预计 2025 年至少生产1181万辆电动车， 2018年各大车企电动车销量少于150万辆，增长空间广阔。 欧洲电池商扩产积极。2020 年，欧洲电池规划新增产能合计约 88GWh，与车企需求较为匹配。按照动力电池单GWh需要4 亿元设备投资测算，2020年对应设备投资额分别在352亿元。 2、国内：保护性电池政策终结，带来日韩电池商入局，国产电池商扩产意愿强 国内动力电池保护性政策终结，日韩电池商纷纷在华扩产，国产电池商宣布新一轮产能扩张计划应对。我们预计 2019年、2020 年、2021年新增产能为110GWh、170GWh、45GWh，按照动力电池单GWh需要 2.5亿元设备投资测算，国内锂电设备投资额预计为 275、425、112 亿元，以 2018 年国内锂电设备市场总规模 206 亿元计算，2019年、2020年同比增速分别33%、55%。 消费类：5G换机潮+单机带电量提升 1、换机潮：以 4G 换机潮为鉴，发放 4G 牌照后，4G 手机用时 9 个月出货量超过3G+2G手机。我们认为，5G换机潮将从2020年起逐渐放量。 2、单机带电量提升，与手机价位无关：统计 38 款已上市 5G 手机，最小电池容量为4000mAh，大于79%的手机。5G 手机最低报价 1699元，搭载4500mAh电池。 投资建议：推荐先导智能，建议关注赢合科技、璞泰来。 推荐先导智能，建议关注赢合科技、璞泰来。先导智能是国产锂电设备领军者，单品实力突出、品类齐全、客户优质，曾为 LG 化学、特斯拉供货，有望凭借优秀的技术实力扩张海外客户。赢合科技实控人变更为地方国企上海电气，控股股东在新能源领域布局完善、实力突出，公司未来发展值得期待。璞泰来是细分单品涂布机优秀供应商+负极/隔膜涂覆供应商，有望充分受益于下游扩产。 风险提示：欧洲电动化进程不及预期、新能源汽车销量下滑、新技术路线风险 Table_ProfitDetail 盈利预测与财务指标 代码 重点公司 现价 EPS PE 评级 1月7日 2019E 2020E 2021E 2019E 2020E 2021E 300450.SZ 先导智能 45.61 1.12 1.51 1.94 40.73 30.18 23.52 推荐 300457.SZ 赢合科技* 33.69 1.04 1.30 1.60 32.25 25.92 21.05 暂未评级 603659.SH 璞泰来* 86.95 1.68 2.26 2.79 51.68 38.49 31.11 暂未评级 资料来源：公司公告、民生证券研究院，标*公司数据取自 Wind一致预期 Table_Invest 推荐 维持评级 Table_QuotePic 行业与沪深300走势比较 资料来源：Wind，民生证券研究院 Table_Author 分析师：刘振宇 执业证号： S0100517050004 电话： 010-85127653 邮箱： liuzhenyumszq Table_docReport 相关研究 1.周报：氢能源公交车上路，“成本下降”燃料电池潜力巨大20191230 2.点评：电动车以市场为驱动，燃料车启动商业化新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）20191203 3.深度：以动力锂电为坚，燃料电池商业化加速20191028 4.周报：基本面加事件驱动，看好锂电设备20190610 5.深度：需求+财务二位分析锂电设备行业20180312 Table_Title 机械 行业研究/深度报告 动力消费双景气，锂电设备增长可期 深度研究报告/机械 2020年01月08日 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 Table_Page 深度研究/机械 目录 一、锂电设备：高毛利的非标品 . 3 （一）锂电池电芯工作原理及三大应用场景：动力、消费、储能 . 3 （二）锂电设备分类：前道+中道+后道 . 5 （三）锂电设备市场规模：过去 5年，国产锂电设备市场规模从 38 亿元增长至 180 亿元，CAGR达 22% . 7 （四）锂电设备竞争格局与壁垒：锂电设备进口替代基本完成，重要单品市场份额逐渐集中 . 8 二、下游：海外电动化、国内日韩入局推升动力类需求，5G推升消费类需求 . 14 （一）海外动力类：欧洲汽车碳排放政策下，车企、电池商理性推进电动化，关注 LG 化学、宁德时代产业链 . 14 （二）国内动力类：日韩入局，优质国产电池商积极扩产应对 . 28 （三）消费类：5G换机潮+单机带电量上升带来增量需求 . 30 三、相关标的：先导智能、赢合科技、璞泰来. 33 （一）先导智能：稀缺整线锂电设备标的，打入海外供应链确定性高 . 33 （二）赢合科技：实控人变更为地方国企，公司未来发展值得期待 . 35 （三）璞泰来：涂布设备领导者，负极产能扩张有序 . 36 四、风险提示 . 39 插图目录 . 40 表格目录 . 41 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 Table_Page 深度研究/机械 一、锂电设备：高毛利的非标品 （一）锂电池电芯工作原理及三大应用场景：动力、消费、储能 1、锂电池电芯工作原理 锂电池电芯的构造包括正负极+电解液+隔膜。充电时，正极的 Li+和电解液中的 Li+向负极聚集，得到电子，被还原成 Li，镶嵌在负极的石墨中。放电时镶嵌在负极石墨中的 Li 失去电子，成为 Li+，进入电解液，电解液内的 Li+向正极移动。隔膜将正负极隔绝，防止正负极接触而造成短路，但同时为Li+提供微孔通道，使得 Li+可以通过隔膜。 图 1：锂电池电芯工作原理 图 2：锂电池电芯构造 资料来源：北极星输配电网，民生证券研究院整理 资料来源：易车号，民生证券研究院 2、锂电池三大应用场景： 动力类占6成以上，消费类约3成，储能体量较小 锂电池商用技术路线有：钴酸锂 LCO、磷酸铁锂 LFP、三元材料（NCM 或 NCA）。这三种锂电池是以其正极材料命名，钴酸锂电池、磷酸铁锂采用磷酸铁锂、三元材料在正极上分别采用钴酸锂 LCO、磷酸铁锂 LFP 和三元材料（包括镍钴锰 NCM 和镍钴铝 NCA 两种）。从电池的能量密度和成本上看，钴酸锂 LCO最高，三元材料次之，磷酸铁锂 LFP 最低。从安全性上看，磷酸铁锂 LFP 最好。从制造工艺难度上看，三元材料最难制造，钴酸锂 LCO、磷酸铁锂 LFP 制造工艺简单。 表 1：锂电池三大商用技术路线关键性能对比 正极材料 钴酸锂 LCO 磷酸铁锂 LFP 镍钴锰 NCM 镍钴铝 NCA 化学式 LiCoO LiFePO4 LiMn2-xNixO4 LiCo0.15Al0.05 Ni0.8O2 理论能量比容量（mAh/g） 275 170 275 275 实际比容量（mAh/g） 140 110 左右 180-250 180 压实密度(g/cm3) 4.2 2.2 2.6 2.6 安全性 最高 成本 最高 最低 中 中 制造难度 低 中 高 最高 资料来源：浅谈锂离子电池正极材料，民生证券研究院整理 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 Table_Page 深度研究/机械 不同商用技术路线对应不同应用场景。锂电池的应用场景有三类：消费类（消费电子、电动工具等）、动力类（电动汽车）、储能类（通信基站备用电源、电力电网储能、家庭电力储能等）。消费类中，由于钴酸锂 LCO的能量密度最高、成本最高（采用的贵金属钴最多），对电池价格并不敏感的消费电子多数使用钴酸锂 LCO。在动力类领域，2009-2016 年间，磷酸铁锂 LFP 凭借着低成本、高安全性，成为乘用车领域（即 9 座以下）、商用车领域（9 座以上，或以载货为主要目的）的主流选择；2016 年后，在汽车消费者对续航能力的高要求、政策对高能量密度电池的倾斜的背景下，三元材料凭借着高能量密度在乘用车领域异军突起，但商用车领域依然主要使用磷酸铁锂 LFP。储能类中，国外主要采用三元材料，国内主要采用磷酸铁锂，尤其是是梯次利用的磷酸铁锂。随着国产磷酸铁锂 LFP 电池技术成熟、成本下降、安全性被验证，国产磷酸铁锂 LFP 逐渐渗透到全球储能市场。 表 2：锂电池商用技术路线及对应应用场景 应用场景 消费类 动力类 储能类 详细描述 (1)3C：手机、笔记本电脑、智能穿戴设备等 (1)乘用车：9 座以下 (1)电力电网储能 (2)电动工具：电钻、电锤等 (2)商用车：9 座以上，或以载货为主要目的 (2)通信基站备用电源 (3)自行车、低速车 (3)家庭电力储能 场景特征 (1)电池体积最小，要求高体积的能量密度高 (1)体积比消费类大，要求质量能量密度高 (1)体积、质量无明显限制 (2)单只电芯使用，不涉及串联 (2)多只电芯串联使用，要求安全性、一致性高 (2)多只电芯串联使用，要求安全性、一致性高 主流技术路线 钴酸锂LCO (1)乘用车：磷酸铁锂、三元材料（日韩三元电池为NCA，国产三元电池NCM） (1)国外：三元材料为主，国产磷酸铁锂LFP 的渗透率逐渐提升 (2)商用车：磷酸铁锂LFP为主，也有钛酸锂等非主流技术路线 (2)国内：磷酸铁锂LFP 为主，尤其是乘用车退役的磷酸铁锂LFP 梯次利用的市占率逐渐提升 资料来源：民生证券研究院整理 下游应用场景中，动力类占约60%，消费类约30%。2018年，我国锂电池出货量为102GWh，5年间增加3.4倍，5年 CAGR达 28%，其中动力类出货量占比 64%，消费类占比 31%。 图 3：2018年下游应用场景锂电池使用量比例 图 4：锂电池产业链 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 Table_Page 深度研究/机械 资料来源：高工锂电，民生证券研究院 资料来源：民生证券研究院整理 （二）锂电设备分类：前道+中道+后道 锂电设备是锂离子电池生产过程所涉及的一系列设备。锂离子电池生产过程可分为前道、中道、后道三部分。前道工序为电极制片，即正极、负极的制作；中道工序为电芯装配，即将电解液注入锂电池；后道工序为激活检测组装，即密封、质检、分选阶段。 图 5：锂电池生产过程 资料来源：民生证券研究院整理 1、前道工序电极制作：匀浆（搅拌）涂布烘干辊压分切 搅拌是将活性材料（钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料 NCM 或 NCA 等）、溶剂等通过真空搅拌机搅拌成浆状，力求均匀、控制粉尘，对混料步骤、搅拌时间等有较高要求。 涂布是搅拌好的浆料以均匀的速度抹到铜箔（负极载体）、铝箔（正极载体）上，以制作正极、负极。涂布需要保证正极、负极的厚度与重量一致，没有粉尘、杂物等混入。 烘干的目的是将溶剂挥发出来。 辊压是通过辊，将附着有正极、负极材料的极片进行碾压，让涂覆的正负极材料与铜箔（正负极载体）更加紧密，提升电池的实际能量密度，也可进一步保证正极、负极的厚度一致。 分切包括极耳模切与分条。极耳模切是将压好的极片切割成导电极耳。导电极耳是将正负极引出来的金属导电体，通俗称为电池正负两极的耳朵，是电池充放电的接触点。分条是将压好的极片根据电池的尺寸进行切割。如特斯拉使用的 18650电池，是指直径为18mm、长度为65mm 的电池，最后的“0”代表圆柱形电池，则在生产 18650 电池时，应按照最终电池的尺寸，分切极片大小。极耳与正负极分切好后，还要进行点焊，将极耳焊接到正负极上。分切要求管控毛刺，由于锂电池的内部构造十分精密，正极、负极若毛刺过长，可能会扎穿隔膜，导致正负极直接接触（即短路）。 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 Table_Page 深度研究/机械 图 6： 18650电池的极耳模切与分条示意图 资料来源：民生证券研究院整理 2、中道工序电芯装配：卷绕或叠片入壳点焊或封装注液或焊盖帽 卷绕与叠片的目的均是将制作好的正负极片、隔膜组合起来，是完全相互替代的工艺。卷绕是指以卷绕的方式排列正极片、负极片、隔膜，叠片是将正极、负极、隔膜一层层叠起来。卷绕型工艺应用时间长，技术成熟、速度快、效率高、电芯一致性有保证，但对涂布要求高，且要求极片层有一定的弹性，否则在弯折处易脱落或断裂。叠片尺寸灵活、内阻比卷绕低（如采用同样材料）、内部散热性优良，可制作成各种形状的电池。 表 3：卷绕、叠片工艺对比 卷绕 叠片 示意图 优点 卷绕工艺最早应用，技术成熟、速度快、效率高、电池的一致性有保证，广泛应用于圆形、方形电池， 形状、尺寸灵活，可制成异形电池；内阻比卷绕低（如采用同样材料）、内部散热性优良 缺点 很难用于异形电池；对极片的涂布要求高，且要求极片层有一定的弹性，否则在弯折处易脱落或断裂。 断面多，可能产生更多毛刺，增加毛刺刺穿隔膜、从而造成短路的概率。 资料来源：民生证券研究院整理 入壳是卷绕或叠片的下一步工艺。锂电池的包装分为两大类，一是以铝塑包装膜作为包装材料的软包电芯，二是金属外壳电芯，一般使用钢壳或铝壳，也有部分特殊用途的电芯采用塑料外壳。软包电芯采用热封装，而金属外壳电芯一般采用焊接（激光焊）。 点焊是将极耳与外壳焊接，封装是将铝塑膜预留的用于密封的封头部分加热，使得熔化黏合在一起，再降温以固化黏结。 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 Table_Page 深度研究/机械 注液将电解液注入到点焊好或封装好的电池中。注液后焊接好盖帽，锂电池电芯到此步已制作完成。 3、后道工序化成分容检测 化成是给予锂离子电池的第一次充放电、形成稳定 SEI膜的过程，使电池具有充放电能力。组装好的电池，第一次充放电时，会在负极石墨上形成一层 SEI（solid electrolyte interface）膜，该层SEI膜是负极嵌入锂离子的结构。而锂离子电池充放电的原理即为锂离子在正负极的嵌入与脱离，因此，SEI膜的形成对锂离子电池的性能而言至关重要。 分容为将生产好的锂离子电池根据不同的容量，挑选出来，以保证组成电池包的电池其电容量具备一致性。分容包括将化成好的电池进行恒流充电、恒压充电、静止、恒流放电等，测试多次循环充放电后的容量和电压情况。由于分容与化成原理相近，故化成、分容多在一个设备内完成。 检测包括 X-ray检测、焊接质量检测，绝缘检测等，是锂离子电池的最后一道工序。 （三）锂电设备市场规模：过去5年，国产锂电设备市场规模从38亿元增长至180亿元，CAGR达22% 过去五年，我国国产锂电设备市场规模实现高增长，由 2014 年的 75 亿元，增长至 2019年的 206 亿元，5 年年均复合增长率为 22%。推动因素有两个：一是下游动力电池厂产能、产量扩张；二是国产化替代程度不断加深。 下游动力电池厂产能产量扩张，带来设备需求。据高工锂电调研数据，2014 年，我国锂电池出货量为 30GWh，其中动力类出货量占比 15%，消费类占比78%；2018年，我国锂电池出货量为 102GWh，5年间增加3.4倍，5年 CAGR达 28%，其中动力类出货量占比 64%，消费类占比 31%。2018年的电池出货量比 2014 年增加 72GWh，其中动力类别增加61GWh，贡献 84%，消费类别增加 8GWh，贡献 11%，储能增加 4GWh，贡献 5%。 国产化代替程度不断加深。2014年，我国锂电设备整体市场为 75亿元，其中国产设备份额为38亿元，国产化率约51%。2018年，我国锂电设备整体市场为206亿元，同比增加18.2%，5年间增加2.75 倍，5年年均复合增长率为 22%；其中国产设备份额为 186亿元，国产化率达90%，5年间增加4.9倍，5年 CAGR为 37%。 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 Table_Page 深度研究/机械 图 7：动力电池贡献 84%的新增电池出货量 图 8：2014-2018年我国锂电设备市场规模高速增长 资料来源：高工锂电，民生证券研究院 资料来源：高工锂电，民生证券研究院 （四）锂电设备竞争格局与壁垒：锂电设备进口替代基本完成，重要单品市场份额逐渐集中 1、国产vs日韩：优质国产设备性能与日韩打成平手 早期，国产设备商收入的驱动力是设备的底价；目前，随着国产设备逐步提升，国产设备商收入的驱动力是设备的性价比。全球锂电设备企业主要来自中、日、韩三国。日韩锂电设备企业起步早，专业分工较细，受益于先进的基础机械加工能力，其产品技术优势突出，主要体现在自动化程度高、精度高、速度快三个方面，但价格昂贵。我国锂电设备起步于低端市场，一开始设备精度差、自动化程度低，通过低价拿市场。在动力锂电需求爆发的年代，我国锂电设备企业成功抓住历史机遇，奋发图强，不断增加产品的技术含量，使得国产设备经历了从手工到半自动化到自动化的超越，设备精度、速度也不断提升。自动化方面，目前先导智能提供给客户的模组产线自动化率最高96%，PACK 产线自动化率最高50%（30JPH），处于行业领先。 选取技术难度最高的涂布机、卷绕机进行对比，目前国产最优秀的锂电设备产品性能已达到日韩同行的水准。根据高工锂电数据，从单个设备价格来看，涂布机、卷绕机因技术难度大，单机价值量最高，均占整线投入的 28%左右。国产锂电设备在大陆售后响应速度快，同种类型的国产设备价格一般仅为进口设备的一半，性价比优势不断显现。根据高工锂电调研数据，若采用国产设备，每1GWh的锂电池产线需要投资约5-6 亿元，其中设备成本约2.5-3.6亿元；若采用进口设备，则设备部分成本约 4.8-5.4亿元。 表 4：国产优质锂电设备参数已追赶上日韩 涂布机（仅对比锂电设备-狭缝式涂布机） 先导智能 科恒股份 新嘉拓 日本平野 单面/双面 双面 双面 双面 材料宽度 mm 1400 1400 1400 1400 涂布速度 m/min 100 120 120 70 涂膜重量波动 1.5% 1%（厚度误差 1.5% 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 Table_Page 深度研究/机械 2m） 涂膜宽度尺寸精度 0.3mm 0.3mm 涂膜正反面错位精度 0.4mm 0.5mm 涂布机 先导智能 KOEM（官网看方形、圆柱形设备参数差异不大） 方形 EV 卷绕机 圆柱形卷绕机（供给特斯拉、LG化学） 卷绕线速度 mm/s 1500 800 设备产能ppm 7（极片长700mm） 30（极片长750mm） 4（极片长700mm） 张力波动范围 6% 1% 8% 对齐偏差度 0.3mm 0.2mm 0.3mm 良品率 99.5% 99.7% 99% 资料来源：各公司网站、高工锂电、锂电论坛，民生证券研究院 2、国产格局：单品突出或整线包围，重要单品市场份额集中 国产锂电设备厂商有两种竞争策略：一是专注于细分单品，目前重要单品市场份额集中度较高。2018年，涂布机 CR5 超过60%；卷绕机中，先导智能占据60%。单品上看，新嘉拓、浩能科技、赢合科技的涂布机，先导智能的卷绕机的性能为同类国产锂电设备的佼佼者。二是凭借单品设备积累的深厚技术实力和客户资源，跨品类、跨工序扩张。目前国内提供跨品类设备的厂商有先导智能（整线自产率高达 95%）、赢合科技、科恒股份、大族激光。 图 9：国产锂电设备上市公司产品布局 资料来源：各公司网站，民生证券研究院 注：红色代表该设备为公司拳头产品。 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 Table_Page 深度研究/机械 表 5：国内锂电设备竞争格局 设备 国产单品价格/国产整线投入 CR5 国产设备商 国外设备商 前道 涂布机 18% 60%+ 璞泰来、先导智能、赢合科技、科恒股份、大族激光、金银河 日本东芝、富士、东丽、平野，韩国PNE 搅拌机 17% 先导智能、金银河、璞泰来 日本浅田 辊压机 先导智能、赢合科技、科恒股份、纳科诺尔 韩国PNE 分切机 先导智能、赢合科技、科恒股份 日本西村，韩国PNE 中道 卷绕机 30% 先导智能（市占率60%）、赢合科技、诚捷智能、吉阳、珠海华冠 日本皆藤、CKD，韩国Koem、PNE 叠片机 先导智能、赢合科技、蜂巢能源 注液机 10% 先导智能、赢合科技、浩能科技、大族激光 日本浅田 焊接机 先导智能、大族激光、赢合科技 后道 化成分容机 18% 先导智能、赢合科技、杭可科技、利元亨、广州擎天、广州蓝奇 日本片冈、韩国PNE 检测 先导智能、赢合科技、利元亨、正业科技、星云股份、广州擎天、广州蓝奇、深圳新威尔 其他 8% 资料来源：高工锂电，民生证券研究院 注：根据高工锂电数据，目前锂电池产线中，前道、中道、后道设备成本占比分别为 30-35%、30-35%、30-35% 3、竞争壁垒：技术优势、资金优势经过时间积淀累积成为客户优势 （1）国产锂电设备三大特征：非标定制品、客户粘性高、毛利在30%-45%的较高水平 国产锂电设备有三个特征：i）属于非标品，根据客户的需求研发定制。设备的定制化来自于下游锂电池的定制化。锂电池本身形状多、尺寸差异大，形状主要分为圆柱型、方型、异型。圆柱型锂电池是最好标准化的，动力圆柱型一般以 18650/21700为主。“18650”中，“18”指直径为 18mm，“ 65”指长度为65mm，“ 0”表示为圆柱型电池；“21700”指直径为 21mm，长度为 70mm 的圆柱型电池。标准化的圆柱型电池在动力电池中，装机量连续大幅下滑。根据 2017 年圆柱动力电池装机总电量约 12.57GWh、2018 年约 7.11GWh、2019 年 1-10 月约3.27GWh，装机量连续大幅下滑。从下游电池商的角度来看，各家电池厂的产品型号多、厂家间产品型号尺寸差距大。宁德时代、亿纬锂能、中航锂电、多氟多分别拥有 17、46、8、10个不同型号规格的产品，且提供定制化服务。电池商对产线需求不同，使得锂电设备呈现定制化特征。