宁德手工活在家赚钱(6000亿扩产潮，高景气周期下锂电产业链机遇)

久古

2022-04-20 02:40:47

图片@视觉中国

温韬云秀之都，作者童扣李玉东

2021年，中国动力锂电池进入爆发年，市场化明显加速。根据工信部数据，2021年新能源汽车销量将达到352万辆。预计2-3年后，全球动力电池出货量将达到1100GWh，正式进入TWh时代。据不完全统计，2021年，锂电池扩容投资将超过6000亿元。

这股扩产热潮也催生了一批市值过千亿的锂电池巨头，当代安培科技股份有限公司稳步迈入万亿市值大关。

在锂电池扩容大潮下，产业链也面临着各种挑战:上游材料短缺，价格上涨；中游制造的设备交付延迟和高质量生产能力；下游面临客户更高的要求，电池寿命、安全性、充电速度、成本等都亟待解决。

行业的不成熟和需求的激增，为技术和产业链带来新的发展机遇，同时释放出新的投资机会。

云修资本从上游材料、中游制造、下游电池技术和电池回收四个方面梳理锂电产业链，详细拆解6000亿扩张大潮下锂电行业的新动向和投资机会，持续跟踪分享。

上游:材料创新提升电池性能，从精细化工到大化工时代

(1)提取锂:势在必行

锂电池生产大规模扩张的需求被放大后，传导到上游各层。从最上游的锂资源开始，原材料的争夺愈演愈烈。从2021年开始，碳酸锂/氢氧化锂的价格一路上涨，从年初的五六万元涨到20多万元。以天齐锂业为例，其银行贷款已达170亿元，资产负债率一度攀升至82%。有必要通过港股上市来降低负债率。各锂企也在大举抢占资源，如当代安普科技有限公司与赣锋锂业争夺千年锂业，最终被美国锂业以4亿美元的高价斩断。

目前锂的提取方法可分为锂辉石提取法、盐湖提取法和锂云母提取法。主要产品有碳酸锂和氢氧化锂，其中氢氧化锂的电池性能较好。氢氧化锂主要从锂辉石中提取，锂辉石资源主要集中在南美锂三角和澳大利亚。中国的锂矿资源并不丰富，中国的盐湖锂禀赋差，镁含量高，产量多为碳酸锂。

然而，随着全球新能源汽车需求的爆发，中国作为全球最大的锂消费国，开发和控制锂资源势在必行。提锂技术一直备受关注，旨在通过技术创新弥补自然资源的稀缺性和禀赋缺陷。可以关注有突破性提锂技术，把握锂资源的企业。

(二)材料:持续推动降本增效

锂电池主要依靠锂离子在正负极之间的运动和脱嵌，以及与正负极材料的化学反应进行充放电。

锂材料主要分为正极、负极、隔膜、电解液和其他材料如铜箔、铝箔、铝塑膜。材料创新需要综合考虑能量密度、功率、循环寿命、安全性、成本等诸多因素。，对应下游需求，形成多元化的电池技术路线。

材料创新主要有两种途径:材料改性和新材料开发。

在锂电池材料的创新中，正负极的变化最具想象力，电解液、隔膜等其他材料也在不断创新，带动了行业的发展。

在锂电池材料中，正极材料占的成本最高，也是锂电池的核心材料，决定了锂电池的性能，对产品的最终能量密度、电压、使用寿命和安全性有直接影响。

1。阴极材料

目前主流的正极材料是三元材料和磷酸亚铁锂，这两种材料各有优势:三元材料的理论能量密度更高，磷酸亚铁锂更安全，性价比更高，所以三元材料和磷酸亚铁锂的争议从来没有停止过。

2021年，三元材料在动力电池装机类型中仍占据较高份额，占比55.3%，但磷酸亚铁锂方面装机增长更快。业内流行的观点是，高镍三元是中高端电动车实现长途续航的重要技术路线，磷酸亚铁锂在其他场景会更有优势，比如A00级轿车、城市短途出行、两轮车、储能、重卡等等。

【/s2/】两种材料都在不断发展，三元材料朝着高镍、低钴甚至无钴的方向发展。在铁锂体系中，与磷酸亚铁锂相比，磷酸锰铁锂可以提高最高工作电压，从而提高能量密度，这是一个重要的发展方向。未来什么样的材料会成为主流，还不能轻易确定。

从中长期来看，富锂阳极和高压电极是提高能量密度的重要技术路线。更长远的终极:也许可以重点研究周期表右上方的元素——电化学当量小、电极电位高、作为正极的电位更多的元素，筛选出应用前景很大的无锂正极

但材料创新中能量密度的提高往往意味着其他性能的牺牲，如循环性能、稳定性等，新的正极材料需要寻找更合适的配套材料，如相应的正极和电解液，成本也会成为阻碍产业化的问题。

因此，正极材料创新和产业化的方向不是完全追求单一性能的完美，而是更加注重综合性能的同步提升。

我相信随着时间的推移和技术的进步，在相关问题解决之后，我们会看到材料变化带来的产业进步，就像半导体行业的摩尔定律一样。

2。负极材料

负极材料是用来储存和释放能量的，主要影响锂电池的循环性能等指标。目前石墨负极本身没有缺口，然而在双碳政策下，内蒙古的生产力受到影响，所以负极材料也供不应求。

负极材料可分为碳基材料和非碳基材料，其中碳基材料中的人造石墨是目前绝对的主流，成本和性能相对优越。典型的企业是北交所-格贝瑞。

石墨阳极的核心问题是其能量密度的理论上限是372mAh/g，行业头部公司的产品可以做到365mAh/g的能量密度，接近理论极限。基于此，人们开始将目光转向硅基阳极，其中硅碳阳极材料被认为是最佳的技术路线。

特斯拉在Model 3上应用了硅碳阳极，在人造石墨中添加了10%的硅，单体能量密度成功做到了300Ah/g，大幅领先于传统工艺路线的电池。

但是，硅碳阳极的加工技术还不成熟。目前硅碳阳极材料的市场价格已经超过15万元/吨，是人造石墨阳极材料的两倍。它的技术和支持流程需要成熟。典型企业有江西陈子、普泰来、智德新能源等。

负极的另一个研发热点是金属锂负极，由于其“高比容量、低电位”的特点，具有应用潜力，但仍需解决锂枝晶等带来的安全问题。

锂负极有可能在中短期内在无人机等细分行业推广商用，预计在动力领域商用需要更长时间。

3。电解质

电解液中含有高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，主要作为离子迁移的载体，保证离子在阳极和阴极之间的迁移。根据成本，电解质锂盐的比例约为40%~50%，溶剂的比例约为30%，添加剂的比例约为10%~30%。

电解液虽然不是核心原料，但却是近年来缺口最大、涨价最严重的部分，尤其是电解液-六氟磷酸锂，其扩产和环评耗时较长，整体耗时1.5-2年，价格从年初的10万吨涨到5万吨。目前，天赐材料、新舟邦等公司都在积极扩产。能够锁定客户长单，绑定上游氟化氢、氟化锂等资源的电解液厂商，业绩更有确定性。

为了应对六氟的涨价和短缺，电解液企业探索出新的替代方案，新型锂盐LiSFI替代LiPF6就是其中之一。这种新型电解液可以提高电池的安全性和稳定性，提高耐低温性和膨胀性，但制备成本相对较高。作为替代，LiSFI的需求主要取决于与LiPF6的差价。

除了电解质的稀缺，添加剂VC今年也暴涨了3倍左右。

添加剂主要用于改善界面特性，增强电解液的导电性，保护内部过充。VC是应用最广泛的添加剂，有助于促进形成稳定的SEI膜(液体锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液界面反应形成覆盖电极材料表面的钝化层)，提高电解液的性能。

未来电解液的主要创新将是新型锂盐和新型添加剂的开发。比如蜂巢能源开发了一种“果冻电池”，使用凝胶电解液作为电解液，提高了安全性能。

进一步来说，未来最有希望的电解液变革将是由液态电解液逐步向固态电解液转变，这将大大提高锂电池的安全性和其他综合性能。

4。隔膜

锂电池的隔膜是一种特殊形状的聚合物薄膜，具有微孔结构，允许锂离子自由通过。

目前锂电池隔膜技术壁垒最高，行业集中度最高，国内市场CR5达到82.1%，仅龙头恩杰股份国内市场份额就达到44.1%，基本达到寡头垄断格局，毛利率也是所有锂电池材料公司中最丰富的。

隔膜的技术路线主要分为干法和湿法。目前湿隔膜是主流。

隔膜也是储能领域不可或缺的材料。在未来，隔膜变薄是发展的一大趋势。

隔板投资的风险点在于，未来电解质将承担起固态电池中分隔正负极的作用，不使用传统的隔板。但纯固态电池大规模商用尚早，隔膜在中短期内仍是高壁垒、广泛使用的材料。

另外，隔膜设备基本都是进口的，也可以关注锂电池隔膜设备国产化替代的机会。

5。其他

除了正负极材料，电解液和隔膜，铝塑膜，铜箔(阳极)/铝箔(阳极)和粘结剂也是值得关注的重点材料。例如，铝塑膜由于改善了柔性电池的渗透性和良好的储能性，成为锂电池材料的新热点。

铝塑膜长期被日本昭和电工、DNP等日韩企业垄断，国内产出率低，是技术壁垒最高的锂电池材料之一。主要技术路线有干法和热法，但各有优缺点。干式铝塑膜深冲性能好，但耐电解质性和耐水性不如热法。热熔铝塑膜具有良好的耐电解质腐蚀性，但深冲成型性差。所以一些新的厂商另辟蹊径。如锂盾材料自主研发的非极性微波锚定多相界面一体化铝塑膜，结合了干法和热法的优点。

(三)从精细化工到大化工的供给:解决供需矛盾

除了每种原材料本身的技术进步，锂电池材料需要从精细化工向大化工转移，才能维持健康可持续的供需关系。

近年来，越来越多的“场外化工巨头”正在加速搅局。如巴斯夫与杉杉合资成立巴斯夫杉杉，万华化工投资磷酸亚铁锂5万吨正极材料一体化项目，新洋丰、龙柏集团、CNNC钛业等磷化工、钛白粉企业也宣布投资磷酸铁、LFP材料等项目。可以说，锂离子材料正在经历的不仅仅是内部人的内卷化。

未来精细化学品的传统生产方式将不再适用，小而美的材料制造商将很难继续找到舶来品。来自外围大型化工企业的降维攻击，正在考验每一个材料的运营能力和创新能力。

制造业:迫切需要高效优质的产能和智能制造

(一)锂电池设备:一体化、自动化和一致性

随着锂电池扩容潮的到来，锂电池设备受益明显。据统计，2021年中国动力锂电池累计装机容量达到154.5GWh，同比累计增长153.1%，而按仅动力电池GWh设备投资约2亿元计算，10强企业总规划产能接近2.1TWh，预计2021-2021年新增锂电池设备市场需求将超过4000亿元

在订单旺盛的需求下，大规模供货能力的厂商有限，锂电池扩产周期长。一般从厂房建成到确认验收需要2-3年，设备采购、生产验收、确认收入需要12-18个月。这意味着锂电池设备收入增长相对低迷，投资者可以根据手头订单有效预测未来收入。

从今年各锂电厂商2021年中报披露的在手订单来看，大部分锂电设备厂商上半年新签订单或在手订单早已超过去年全年营收，先锋智能仅上半年就新签订单92亿元，几乎是2020年营收的两倍。面对堆积如山的大量订单，发货能力成为关键。

从生产工艺上看，锂电池设备主要分为前置设备、中间设备和后置设备。极片在前道制造，电芯在中道制造，模块和电池组在后道制造。整个过程主要包括涂布、辊压、切割、卷绕、层压、注液、焊接、分卷、组装、检验等工序。

因为生产工序多，不同工序需要的核心技术不同，所以大部分厂家只能掌握2-3道工序。目前前中后路只能覆盖两家企业，先锋智能和赢合科技。

各类设备的关键技术和发展趋势如下:

除了追求每个工艺的改进，集成化、自动化和更高的一致性是锂电池设备的主要趋势。

锂电池生产的工序非常琐碎，仅仅一两个工序的线性提速，并不能带动整个生产效率。如果能整合前后流程，可以直接减少物料搬运时间，降低生产成本，提高物料一致性。因此近年来，许多领先的锂离子设备制造商都在专注于自己的一体机，如卷切机、激光模切机和绕线机、切割折叠机等。预计未来一体机在锂离子设备中的渗透率会越来越高。

除了专用设备，通用激光设备也广泛应用于锂电池行业。典型的跨界代表厂商如汉家激光。

据长江证券研究，激光焊接设备约占锂电池设备投资的5%-15%，具体环节包括:中间工艺——极耳焊接、极带点焊、电芯预焊入外壳、外壳顶盖密封焊接、注液口密封焊接等。后处理——焊接电池模块组的连接件，在模块后面的盖板上焊接防爆阀等。

随着4680电池极耳数量的增加，焊接从两个极耳的点焊变成了所有极耳的面焊，焊接工艺和焊接量都会增加，焊接难度也会大大提高:激光强度和焦距控制难度增加，容易烧穿电芯或虚焊，影响良率等。，因此对焊接工艺提出了更高的技术要求。随着焊接难度和焊接量的增加，预计4680电池生产线中激光焊接设备的价值会增加。

(二)锂电池制造:从制造到智造

5年前，中国锂电池行业还处于高速裸奔状态，技术水平薄弱，自动化程度低，甚至半手工半机械化生产，跟随3C精密制造业模仿追赶。

然而，随着技术经验的积累和下游客户的需求，锂电池生产正在从制造转向“智能制造”，这对设备的交互校正能力、精度、速度、稳定性和一致性、生产过程的节能减排和生产[/S2]都有很大影响，其中，机器视觉检测、机器人和数字化系统在锂电池行业的应用将带动锂电池行业的新发展。

1。机器视觉检测

锂电池生产中的气泡、黑点、划痕等缺陷，极耳错位等问题都会影响电池质量，甚至引起爆炸，这就需要对锂电池生产进行实时目测，保证一致性和稳定性。

在过去的几年里，锂电池行业的视觉检测一直处于可有可无的状态，甚至是设备厂商随意组装设备来满足电池厂的要求。大部分视觉检测厂商作为二级供应商，话语权弱，利润薄空。

随着电池安全问题的频发和电池一致性的要求，尤其是海外主机厂对电池质量的要求越来越严格，迫使上游电池厂商不得不重视。自当代安培科技有限公司以来，电池制造商越来越重视视觉检测。头部视觉检测厂商正在从幕后走向台前，从Tier 2走向Tier1厂商，甚至需要设备厂商与视觉厂商合作定制规格。

可以预见，未来锂电池的机器视觉将渗透到更多的电池厂商和更多的生产流程中。预计锂电池设备标准CCD检测系统将成为行业惯例。

2。机器人

目前，锂电池生产过程中仍以专用设备为主要方法，目前很少使用工业机器人。在一些工艺环节，有些企业尝试使用机器人，比如层压环节，并联机器人更有速度优势。

根据高科技锂电池的研究，锂电池行业对机器人更大的缺口还是搬运机器人。因为物料体积和负荷的问题，前面的车道需要和生产线精准对接，所以对移动机器人的需求比较大，后面的车道需要移动机器人进行灵活的搬运。

与一般AGV场景类似，在动力电池生产线AGV的应用场景中，客户主要关注AGV的定位精度、与整体生产节拍的协调性、调度系统的稳定性、数据采集的准确性。

目前锂电池行业自动化厂商主要有两类玩家:机器人厂商和锂电池设备厂商，但各有利弊:

如何将机器人、物流技术和锂电池生产的现场流程整合起来，将成为竞争要素。在这个前提下，先发优势很重要。能先进入大客户卡槽的厂家，会有一定的时间窗口加深对生产工艺的了解，进行现场调试，获得宝贵的现场工艺经验，进一步进行技术迭代，提高壁垒。

3。数字系统

与精准生产相匹配的是智能生产工厂。

大量自动化和工业互联网厂商正试图将其多年的数字化转型经验转移并重用到锂电池行业。它们通过生产流程的拆解和模块化，确保交付的稳定性和一致性。通过开放PLC单元和MES系统，嵌入3D模型配置，强化全线系统和集成能力，配合5G工业物联网平台，实现方案的高效化、标准化和可视化。

据了解，单个工厂的智能解决方案单价可达几百万元，带自动传输、检测、减排、温控设备的可卖到上千万。包括航天、智造佳、思科奇、自动化、华 for 在内的一批跨界者，正在输出锂电池行业软硬件一体化的智能工厂解决方案。

下一代电池:材料和结构创新推动产品创新

在锂电池行业投资热潮的主题下，资本在不断观察下一代电池技术，下一代动力电池的竞争已经进入白热化阶段。这不仅仅是单一技术指标的突破，更是资金、客户、工程制造能力、管理能力、供应链规划等环节的综合较量。

(一)电池设计的创新

如何研发更好的电池，让电池设计更加科学、智能、高效，也是一个值得探索的方向。

一些玩家已经开始用AI来协调计算电池的设计。以当代安培科技有限公司为例，其不断构建数字化研发平台，将大数据、云计算、人工智能嵌入电池研发，加速钠离子电池、锂金属电池、无钴贵金属电池等新型化学体系的研发进程。

除了开发新系统，Contemporary Amperex Technology co .，Limited 还基于密度泛函理论的第一原理，通过高通量计算推动材料创新。另一方面，电池研发设计师 E-LeEco 自行开发电池仿真设计软件平台，通过各种物理流程模拟方法设计或优化电池产品，针对具体问题进行迭代开发。