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前沿拓展：

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在《智能制造走向深水區》一文中，我們重點闡述了裝備和工藝在制造業中的重要性。裝備對于終端產品制造的品質起著決定性的作用，產品越是品質要求高、一致性要求嚴、強調安全性，裝備的重要性就越發凸顯。裝備通常是支撐起一個產業的發展，而產業也只有通過持續的技術創新才能帶動裝備制造企業向前發展，微觀上就體現為裝備承載工藝，工藝引領裝備。

本文希望通過對中國鋰電產業發展歷史的回顧與總結，帶領讀者朋友們體會鋰電設備二十多年來的進化歷程、鋰電設備是如何支撐我國鋰電池行業一步步從手工作坊式的生產走向智能制造的，以及新形勢下鋰電產業還存在哪些數字化智能化的機會。文章最后總結了裝備制造業發展的幾點規律。

產業初期靠人工取勝

鋰電池的產業化發源于日本，具體是從1991年索尼生產18650圓柱電池開始的，鋰電池一開始的應用領域是數碼玩具市場，后續鋰電池在消費電子領域的應用可以說橫跨了傳統手機和智能手機兩個時代。

產業發展初期，鋰電池市場幾乎被松下、三洋電氣、東芝等少數幾個日資企業控制。這些企業在材料、電池工藝方面都建立了深厚的壁壘，與產業鏈上下游企業進行緊密合作，生產上已然高度自動化。在2000年以前，日本的鋰電池企業占據全球95%以上的市場份額。

國內鋰電池行業的起步則開始于比亞迪，1998年比亞迪進入手機鋰電池市場，憑借國內低廉的勞動力和技術改造后形成的成本優勢，比亞迪的電池價格可以比日本三洋平均低40%。由此比亞迪產能和市場份額迅速擴大，陸續為摩托羅拉、諾基亞等主流手機廠供貨，2005年日本東芝抵擋不住中國鋰電池企業的價格戰，直接宣布退出鋰電池市場。

這一階段國內鋰電池生產模式主要是將低成本人力與自動化設備結合，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備，其他精度要求較低的環節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線，這種以人力為主的生產線投資成本很低，柔性生產能力也很強。

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

鋰電設備重要性提升

這種勞動密集型的發展方式不可能一直持續下去，一方面2007年之后日本三洋電機在北京、天津新建生產基地，松下和索尼在無錫投資建廠，以求削弱國內廠商的成本優勢，另一方面站在2007-2009年的時間節點上看，市場已經開始預計筆記本電腦和電動汽車將成為鋰電池未來主要的應用領域，這兩個市場對于鋰電池品質要求更高，同時中高端手機鋰電池的份額也將增長。高端鋰電產品對生產工藝精度的要求更加嚴格，我國鋰電池生產商需要提高設備比重和自動化程度以滿足鋰電生產工藝的技術提升需求。這意味著依靠人工生產中低端鋰電池的企業將喪失競爭優勢，自動化鋰電設備將成為未來高端電池大規模生產的關鍵環節。

圖片來源：2009年ITT鋰電池市場預測報告[1]

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

這些市場變化和特點為國內設備企業創造了良好的市場條件。國內頭部鋰電企業的轉向將提高國內鋰電設備的市場空間。國內鋰電設備廠商也開始充分利用自身優勢爭奪市場份額。

首先，國內鋰電設備廠商會根據國內電池廠商的原材料情況和各環節工序狀況來個性化開發設備、制定設備狀態，例如在極片有蛇形彎、厚薄不齊的情況下提升生產自動化程度。第二，國內設備價格普遍較低，大概是日韓設備的一半或三分之一。此外，國內設備廠商售后服務響應速度更快，很多設備廠商都能在48小時內到達客戶現場解決問題，對于ATL一類的大客戶，甚至可以達到4小時之內的響應速度。而很多進口設備售后服務需要提前一個月甚至是三個月預約，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備，引進國產設備。

國產替代進行到2013年時，鋰電設備國產化率已經逐步上升至30%以上。當時的力神除了關鍵性的如檢測設備主要使用進口外，其它比如化成等環節，國產設備發展較為成熟的基本都已實現國產化。ATL的生產檢測設備也主要使用了國產設備。

但是在2007-2013年期間，大多數鋰電設備企業規模仍然較小，產品單一，技術能力普遍較弱，即使到了2013 年，國內鋰電池設備行業中產值在1-3億元之間的企業也只有13家，其他265 家鋰電池設備企業營收均不超過1億元[3]。下圖為2014年國內部分鋰電設備企業鋰電設備的營收情況。

圖片來源：中國化學與物理電源協會（單位：億元）

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

國內很多主要的鋰電設備制造企業也都是在2005年前后才進入鋰電設備行業，技術、管理水平也制約了企業的發展，設備企業之間抄襲壓價之風也很厲害。

總體上看，這一時期國產鋰電設備與國外先進設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，設備穩定性相對較低，測控系統落后，生產效率較低等。設備還不能完全滿足高標準動力鋰電池的工藝要求。

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

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

在即將到來的產業擴張時期，這些對技術、管理水平要求高的企業將會抓住機遇發展壯大，而其他瞄準中低端客戶的設備企業將被產業浪潮所吞噬，這一點我們后續會談到。

據中國化學與物理電源行業協會統計，2012年我國鋰電池市場規模達到 317 億元，同比增長約40%左右。我國鋰電池產量已經占全球鋰離子電池總產量約40%左右，并且逐年增加。根據高工鋰電統計，2013年中國鋰電池設備產值達到了29億元，同比增長 21%，其中設備更新占比為24%。

動力鋰電池在2012年和2013年的產量分別為2.1億只、2.9億只，增長平穩。在波瀾不驚的水面之下，一場被市場期待已久的產業擴張正在孕育，并將給鋰電及鋰電設備行業帶來翻天覆地的變化。

下游新能源汽車需求首次爆發，帶動上游鋰電設備國產替代

其實早在2006年，北京七星華創電子股份有限公司（后被戰略重組為北方華創科技集團）就已經開始研發動力鋰電池的制造設備[5]，但是動力鋰電池真正的爆發要等到8年之后。2014年我國動力鋰電池產量達到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：中國電池工業年鑒2016

動力鋰電池產量暴增的背后是下游市場新能源汽車銷量開始增長，根據中汽協統計，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能擴張期。首先是現有動力電池企業通過定增募資、增加投資等方式擴大產能，2015年6月，比亞迪投資60.23億元進行動力鋰電池擴產。其次，一些消費鋰電池企業開始轉向動力電池市場，如億緯鋰能等。還有一些整車企業也開始向上游延伸，如北汽、吉利等。此外，國外鋰動力電池巨頭也加入擴產大軍，如彼時全球排名第一的鋰動力電池供應商松下以及三星SDI、LG化學紛紛在中國投資建廠。

2015-2017年成為動力電池新產線上線的密集期，動力電池供不應求使得電池企業迫切需要快速形成產能，這就對鋰電設備交付周期的要求大大提高。前文中我們提到國產鋰電設備企業快速響應和個性化開發能力此時就展現出了優勢，加上國產鋰電設備經過前幾年的發展，性能上已經十分接近國外設備，價格也相對較低，國內鋰電設備企業就在這一輪產能擴張周期中加速進入下游鋰電池企業的供應體系。鋰電生產設備國產化率迅速提高，2016年國產化率已然從2013年的30%左右上升至50%左右。鋰電設備企業在2016年普遍感受到訂單激增且一直延續到2017年。

產能擴張帶來設備需求激增最終體現在鋰電設備企業的營收上，先導智能鋰電設備營業收入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%。贏合科技鋰電設備營業收入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%。贏合科技和先導智能也先后在深交所上市。

到2016年，國內鋰電設備企業大約有150家，年產值在1億元以上的企業就有近40家。國內鋰電設備產值2017年突破了150億元，國產化率達到85%，2015～2017年我國鋰電設備產值平均復合增速高達58.04%。

行業集中度上升，龍頭企業初現鋒芒

由于動力鋰電池行業本身對企業技術、資金壁壘要求更高，大企業產線規模效應更為明顯，設備企業訂單日益向大企業集中，鋰電設備企業明顯感受到訂單增長已經由過去鋰電池企業數量增長轉變為大客戶采購集中度上升。

2016年11月22日工信部發布的《汽車動力電池行業規范條件》（2017年）的意見稿對動力電池企業的年產能門檻提出更高要求（≥8GWh），這一要求是之前的40倍，明確了產業政策提質培優的戰略目的。

在市場機制和產業政策的雙重影響下，動力鋰電池行業集中度進一步上升，優質企業市場份額獲得提升，與頭部鋰電企業合作的設備廠商更多享受到了這一輪產能擴張的紅利。

這一時期寧德時代憑借自身在三元和磷酸鐵鋰上的技術儲備、以客車為利基市場以及外供第三方的優勢，在2017年超過比亞迪成為當年動力鋰電池出貨量第一的企業。而和寧德時代緊密合作的先導智能收入在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，中國鋰電新能源產業投資發展報告[7]

享受增長紅利的同時，鋰電設備企業，特別是頭部企業在自動化技術、業務擴張和信息化數字化建設等三方面下足了功夫。

技術方面，鋰電企業為了追求規模效應和更高品質對鋰電設備企業提出了更高要求，于是鋰電設備開始呈現高精度、全自動化、一體化的發展趨勢。

在動力鋰電池等大容量電池領域，車用鋰電池通常是上千個電芯串聯成組以保證能量密度。每個電芯規格統一、性能穩定決定了整體電池組的性能和質量，因此對電芯的一致性要求很高。

設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

每個環節的加工設備都會影響電池的宏觀性能表現，例如前段設備中攪拌機會影響漿料的批次穩定性，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，因此鋰電設備是保障電池性能和電池企業產出收益的關鍵[8]。

鋰電設備企業需要將鋰電池制造的工藝細節、工藝參數融入到設備的設計和制造中，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設備可在實現鋰電池生產工藝的基礎上，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。

鋰電池生產過程中的關鍵工序為卷繞和疊片，其中卷繞的核心技術包括張力控制、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 S 型皺褶，嚴重影響產品的一致性。而鋰電池的容量與卷繞的圈數和長度密切相關，精度控制技術就至關重要。部分鋰電設備企業在這方面開始超越國外同行，例如先導智能卷繞技術可將張力波動范圍控制在5%以內，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。

一體化方面主要是指將不同工序集成為一臺機器進行，例如先導智能根據各類客戶需求總結研制開發了集鋰電池生產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，可為鋰電池企業縮短工藝流程，節省成本。先導智能、贏合科技及利元亨等鋰電設備企業又陸續開發出輥壓分條一體機、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備。

此外，鋰電池設備廠商開始從專注于生產單一環節的設備，向其他環節延伸形成整線方案。

從技術方面來說，這種延伸可以降低鋰電池生產線的調試成本、提高鋰電池生產的自動化水平，因為不同廠商的單機設備之間工藝交互并不順暢，各環節設備的控制軟件之間協同性不高，企業需要反復調試，導致整線產能爬坡較慢，而整線設備可以銜接更為緊密，自動化水平進一步提升，因此不同環節間設備的融合符合發展趨勢。

從業務擴張角度來看，設備企業持續追求更大的市場規模空間和更高的規模效應，覆蓋其他生產環節設備可以擴大設備企業自身市場空間和發展規模，整線方案也有利于設備企業和鋰電池的新入局者們建立緊密合作。

因此，在技術發展趨勢和業務驅動的雙重作用下，這一時期鋰電設備頭部企業如贏合科技和先導智能在解決關鍵生產設備基礎上，向整線設備方案供應商邁進，紛紛并購其他工序領域的設備廠商。例如，贏合科技率先提出要為客戶提供整條生產線解決方案及其服務，打造鋰電設備生產線訂單交付的“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備，打通了電芯生產設備線，2017年又收購了涂布機設備商東莞雅康，打通前中段設備。先導智能則在2017年收購后端設備供應商泰坦新動力。

鋰電設備廠商的收購基本都是圍繞著增強公司在鋰電行業核心競爭力和議價權展開的。不同設備廠商之間上游供應商趨同、下游客戶重疊，業務上具有較高的協同性，所以這些并購基本上都形成了較好的規模效應。

除了技術和業務方面的精進和拓展，鋰電設備企業也開始注重修煉自身的“內功”。由于鋰電設備是一個典型的非標自動化行業，下游產能擴張會非常考驗設備廠商的交付能力和柔性生產能力，對于產品質量、成本和交付的要求會進一步提升。因此為了提升自身生產管理和制造水平，頭部鋰電設備廠商開始陸續加快自身信息化、數字化建設。

先導智能2015年開始與IBM合作建立“先導云”和大數據中心，推進ERP系統建設，集成應用數字化協同平臺，同時還自主開發MES生產執行管理系統，實現與PDM、ERP系統等綜合集成，依托“先導云”平臺，使設計高效協同、生產過程精準反饋、工廠生產實現智能化，增強自身競爭力。贏合科技也在2018年研發建設云平臺，并自主開發MES生產制造執行系統，以實現企業裝備研發設計協同和生產管控集成，同時研發利用數字化仿真技術，建立動力電池生產裝備數據庫和整線模型，以縮短產品研發周期。

產能過剩，產業進入調整期

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

行業競爭格局演變持續到2018年時，前五大動力電池廠商裝機量已高達93%，產能占比卻只有53%，行業中頭部企業的優勢和產能結構性過剩已經十分明顯。2018年部分鋰電池企業利潤甚至轉負，一些企業或因難以承受成本壓力或因技術路線問題，紛紛出局。當年鋰電池企業數量急劇減少，整個行業產能擴張開始停頓。鋰電池企業毛利率的下降也傳導至上游，鋰電設備企業承受議價壓力，毛利率也隨之下降。2019年，新能源汽車政策補貼退坡，行業整體進入調整期，當年鋰電設備企業的營收普遍僅有10%左右的增長。那些和頭部鋰電企業保持緊密合作關系的鋰電設備企業則在風浪中站穩了腳跟，等待下一輪產能擴張周期的到來。

2014-2020鋰電設備行業營業收入（億元）及同比增速 數據來源：Wind，招商證券整理[9]

2020年Q3開始新能源汽車滲透率提升，引導鋰電產業第二次產能擴張

2020年第三季度開始，新能源乘用車單月銷量和滲透率已經開始抬升。2021 年新能源車開年銷量更是大超預期。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整個2021年，到2021年年末，12月新能源車國內零售滲透率達到22.6%，全年滲透率14.8%，相較2020年5.8%的滲透率大幅提升。新能源汽車從導入期正式邁入成長期，這一輪成長期引發的上游產能擴張自然也要比上一輪更為迅猛。

圖片來源：乘聯會

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月動力電池企業紛紛宣布新的擴產計劃，國內新增動力電池產能規劃超過35 GWh，2021Q1動力電池新增產能規劃超過470GWh。國外動力鋰電池擴產潛力也非常巨大，歐洲本土產能不足也促使國內鋰電池及設備企業紛紛出海。

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

除了產能方面電池企業紛紛向更高產能目標沖鋒，這一回各家鋰電池企業包括整車企業在電池材料、工藝和結構上都搞起了技術創新。首先是比亞迪高調推出刀片電池，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體現了這一點。蜂巢能源采用疊片技術替代普遍應用的卷繞技術，并推出自主研發的短刀電池系列。特斯拉推出4680圓柱大電池并實現單月100萬塊的量產水平。還有材料方面如高鎳三元、無鈷等正極材料，系統集成方面的CTP/CTC技術等等層出不窮。雖然目前看這些創新還不具備非常強的顛覆性，但是為鋰電行業帶來了新的活力。這些電池技術創新也將引領鋰電設備企業研發適配新工藝的新型鋰電設備，舊有的落后產能將被淘汰。

鋰電設備企業在新一輪產能擴張中呈現出新的發展趨勢：技術方面注重提升設備智能化水平

相較上一輪產能擴張時國內鋰電設備還在向全自動化邁進，新時期鋰電設備企業開始將智能控制技術融入裝備之中。例如，先導智能的疊片設備采用多重閉環控制技術確保疊片精度，并能完成自適應智能程序優化使得整機綜合稼動率可達到80%以上，節省調試時間。疊片機還采用AI算法技術以實現疊片過程包覆的全監控；支持不良極片自動剔除。先導智能還將機器視覺技術融入疊片設備，實現了從制片缺陷、疊片overhang到電芯外觀的全過程智能化檢測。先導自研的卷繞機配置伺服閉環低張力精密控制系統和卷繞張力實時測量監控功能，將張力波動控制在≤±3%的水平。科瑞技術也在疊片精度控制方面和高校合作展開研發，采用神經近似內模和迭代學習控制相結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，頭部設備企業加大新技術投入

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

整線生產除了設備自動化，還要實現中間物料轉運的自動化柔性化。設備企業針對廠內物流開發智能物流系統，例如在鋰電生產的涂布、模切和卷繞工序，設計開發相應的AMR，實現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，提升生產線整體協同性。再比如建立智能化、自動化立體庫實現智能倉儲，并通過堆垛機和立體倉完成原料處理、成品收發貨、成品存儲管理等，可提高空間利用率，提升倉儲物流效率。先導智能和贏合科技都在AMR技術領域開展了相應研發，贏合科技還在軟包590組裝線上研發應用了高速磁懸浮物流技術。

設備企業開始由硬件銷售切入軟件服務

為了滿足下游需求、提高客戶粘性，鋰電設備企業開始由單純的硬件裝備供應商開始轉變為同時交付軟硬件產品的整體智能制造解決方案供應商，軟件的作用日益凸顯。如先導智能2021年定向增發募集資金用于投建鋰電智能制造數字化整體解決方案研發及產業化項目，該項目包括了機器視覺、智能物流、數字孿生和MES軟件四部分，這意味著鋰電設備企業的數字化、智能化投入已經從內生發展到外延，成為提升客戶粘性、增強產品競爭力的一部分。

機器視覺部分，先導智能希望通過自主研發深度學習算法模塊，實現低對比度、形狀多變缺陷目標的像素及精度提取，提高分類檢測效率，減少人員參與，進而提高整線生產效率和質檢精度。

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

贏合科技早在2015年就成立子公司慧合智能專營鋰電行業MES軟件。利元亨在2021年成立海葵智造，將自研的MES軟件系統與工業物聯網等技術結合，整體構建為鋰電行業的數字化工廠解決方案，幫助鋰電企業提升生產管理水平。

可以看出，鋰電設備企業不再單單把銷售硬件設備收入作為唯一的收入來源，開始形成軟硬結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。

加強自身數字化建設

為了應對日益緊迫的交付壓力，鋰電設備企業開始進一步加強自身數字化建設，贏合科技2020年開始推動數字化管理升級，將數字化管理升級列入三年重要發展戰略之一，力圖形成全流程可追溯管理、數據透明、指標量化、管理閉環的數字化管理體系。在產品設計階段，贏合科技運用仿真技術模擬產品全生命周期狀態，縮短產品開發周期，降低試錯成本。先導智能則開啟工業互聯網平臺建設，希望以此打破非標裝備制造企業生產管控難、產能規模提升難的瓶頸，滿足鋰電設備多品種小批量的柔性化生產研發需求。

圖 先導智能工業互聯網平臺建設體系

出海國外

市場拓展方面，國內鋰電設備企業產品已經從實現國產替代發展到出口海外市場，比如先導智能2021年海外營收已經超過14.78億元，訂單占比超過30%，已經落地的海外客戶包括寶馬和Northvolt等。

和下游鋰電池企業綁定更為緊密

外部合作上，鋰電設備企業與下游電池廠商的戰略合作更為緊密，原因在于這一輪擴產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鏈的穩定。

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

寧德時代在2020年與先導智能簽訂戰略合作協議，寧德時代鼓勵先導智能在未來新電池技術研發流程的 DVT（Design Verification Test，設計驗證測試）階段，參與聯合研發并提供設備的研發和配套。依托寧德時代在前沿電池技術路線上的指引和設備研發使用的反饋，先導智能將深入理解鋰電生產工藝，對電池前沿技術將具備更加敏銳的感知力，節約大量的研發資源，有助于先導設備快速優化設備工藝。寧德時代還將為先導智能開拓汽車客戶銷售PACK產線產品提供渠道便利。

兩次產能擴張對比

從兩次產能擴張周期對比來看，鋰電設備企業在技術、業務、自身數字化水平、外部合作等方面在兩次產業浪潮來臨后都邁上了一個新臺階、不斷深化。

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

本輪鋰電設備企業智能化外延的動力就來源于鋰電池企業對實現智能制造的迫切需求。首先，這一輪擴產使鋰電行業從GWh時代走進了TWh時代。鋰電行業產能建設周期為6-9個月，真正形成產能還需要爬坡3個月左右。下游需求又日益呈現出多種型號混產的趨勢。所以鋰電池企業需要智能制造技術來滿足自身快速形成產能、規模效應以及柔性生產的需求。

近年來鋰電池企業推進智能制造動作頻頻，寧德時代在2021年投資入股工業智能化企業安脈盛，成立子公司寧德時代潤智軟件，在AI技術應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大規模高效率生產，建設了車規級動力電池AI智能工廠，AI智能制造成為其四大支撐戰略之一，將AI技術應用于容量預測、焊接技術、自放電檢出等工藝環節。

數字化方面，每一次產能擴張都會促使設備企業加強自身數字化建設，數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對業務的快速增長，這種數字化建設需求更為剛性。而且在第二次產能擴張中，鋰電設備企業更是將數字化能力從內生推向外延，希望通過交付軟件技術幫助下游客戶實現數字化和智能制造，打造新的盈利點。

業務拓展方面，鋰電設備企業在第一次產能擴張時開始出現整線路線，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。客戶上，鋰電設備企業不只是向海外拓展，也向產業鏈下游的汽車企業延伸，未來整車廠甚至將參與電池生產，鋰電設備客戶將是電池廠與整車廠并存。

外部合作方面，在早年發展時期，國內鋰電設備企業和鋰電池企業研發上的合作可以說是幾乎沒有，設備企業不懂電池，電池廠也很難找到匹配自己需求的設備。第一次產能擴張后，幾個和鋰電池廠商合作緊密的設備企業快速增長，雙方合作程度日益加深。到第二次產能擴張來臨后，雙方的合作更是上升至戰略合作關系。

對于裝備企業來說，綁定大客戶本身既是其技術產品品質的體現，可以為市場提供一種信號效應，又是企業發展良性循環的開始。因為頭部大客戶對于產品技術的要求會更為嚴苛、理念會領先行業，裝備企業在為大客戶供貨過程中會不斷學習前沿的工藝要求提升自身裝備產品質量，將形成產品品質-銷量的良性循環。而這一切的起點恰恰在于裝備企業對于自身技術的嚴格要求。

產業發展規律淺析

從產業發展的角度來看，鋰電產業發展從最初的勞動密集型逐漸轉變為技術密集型、資本密集型產業，折射出我國從最初依靠低價勞動力的經濟發展方式，正在逐漸轉變為以技術創新為主導的發展方式。我國鋰電產業逐步掌握全球產業鏈話語權的背后是無數市場主體在吸收借鑒國外產品基礎上堅持自主研發鋰電池產品，而不是單純依靠國外的技術路線和供應鏈體系，逐步從產業鏈中低端邁向高端領域，證明了產業的比較優勢是可以鍛造出來的，并不是一成不變的。

鋰電池行業發展壯大的背后是鋰電設備行業的鼎力支持，鋰電設備行業也在鋰電池第一次產能擴張時期抓住時機實現了國產替代，在第二次產能擴張周期走出國門贏得海外訂單。

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

鋰電設備行業的發展也體現出裝備制造業的一些發展共性：一是設備企業會逐步從單機設備到覆蓋多環節乃至整線；二是設備企業會逐步從單純銷售硬件設備轉變為同時軟硬件產品；三是裝備制造企業要把握住新興細分市場產品的高速增長期，在產業混沌的初期就要尋找有對產品有高品質要求的優質客戶，因為裝備制造企業的增長取決于下游終端產品的增長。以上這些也在其他裝備制造行業上演過類似的故事。

我們可以體會到設備企業的核心競爭力不只是表面上的硬件設備，而是對電池制造工藝的深刻理解和產線整合及服務能力，其實產線整合及服務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以及數字孿生，都是鋰電設備企業基于工藝理解提升自身的服務能力進而提升客戶粘性的手段。一整套生產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商呢？快速形成實際產能不就得靠這樣的設備供應商么？

綜合以上對發展歷程的回顧，我們發現鋰電池及其設備行業已經進入了數字化和智能化的新發展階段，那么新階段下的行業又有哪些新機會？其實不難看出，我國鋰電行業硬件設備已頗為成熟，但是軟件側仍很薄弱，設備企業和電池廠商也都在加強軟件的研發，這其實也是初創公司在鋰電行業的機會點。

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

軟件側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化技術，可幫助企業提升生產質量，縮短產線調試周期。機器視覺AI檢測：可應用于電池外觀檢測、焊接后檢測等環節，機器視覺發展重點是要形成與制造工藝聯動的閉環控制系統。工廠虛擬仿真規劃：為滿足鋰電企業快速擴產的需求，虛擬調試仿真以縮短產線調試周期價值意義明顯，目前國內企業使用的虛擬工廠規劃仿真軟件多為西門子的Plant Simulation，例如先導智能購買該軟件用于二次開發數字孿生產品。目前也有一些初創公司和高校在這方面有所進展。生產管理和智能決策：這方面的軟件也多為外資企業供應，如達索的3D EXPERIENCE軟件等，存在國產替代機會。多尺度設計仿真及新材料開發平臺：基于電池多尺度真實物理化學模型和分子動力學等理論基礎，將電池制造工藝和設計仿真結合起來實現電池正向設計，實現從材料到系統的多尺度全面仿真設計，節省選擇實驗試錯法的時間成本和材料損耗成本。

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

掌握新技術的初創企業可以與設備企業、鋰電池企業合作，深入生產場景中共同開發智能制造技術，相信越來越多的初創企業將為行業帶來新的活力。

寫在最后

鋰電池制造工藝引領鋰電設備的發展，而鋰電設備承載著電池制造工藝。行業內有句話，電池生產的工藝技術水平有多高，設備產品的技術水平就有多高。兩者是緊密結合的。鋰電技術在材料、結構及系統工藝方不斷涌現創新，鋰電設備才能持續發展。

產業浪潮起起伏伏，沒有無緣無故的擴張興起，也沒有無緣無故的過剩淘汰。回歸制造業本源，只有立足技術創新，企業才能抓住稍縱即逝的時機勇立潮頭，才能在潮水退去時穩如磐石。產業的生機勃勃，靠的也正是技術創新這一股源頭活水。

參考資料： 李超. 比亞迪公司鋰電池生產運營改進研究[D].復旦大學,2009.覃海榮,羅思娜.鋰電設備國產化還有多遠[J].能源研究與利用,2013(01):23-24.董豐銘.中國鋰電池設備行業分析[J].電子工業專用設備,2016,45(04):6-11+55.蘇海強. “深圳創造”鋰電設備 敲開日本國門[N]. 深圳商報,2010-11-08(B02).DOI:10.28774/n.cnki.nszsb.2010.002509.趙東林.國內外鋰離子動力電池極片制造專用設備的新進展[J].新材料產業,2006(09):65-69.中國電池工業年鑒2016[M]. 化學工業出版社, 2017.中國鋰電新能源產業投資發展報告[M]. 社會科學文獻出版社, 2020.中國電池工業年鑒2018-2019[M]. 機械工業出版社, 2020.招商證券：先導智能.鋰電擴產助益設備龍頭，強者恒強攻略能源版圖丁文華,謝小鵬,張攀峰,韓磊.鋰電池疊片機隔膜糾偏神經近似內模及迭代學習復合控制[J].機械科學與技術,2020,39(09):1404-1411.DOI:10.13433/j.cnki.1003-8728.20190319.高工鋰電先導智能、贏合科技公司公告

拓展知識：