中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：鋰離子電池根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可分為動(dòng)力、消費(fèi)和儲(chǔ)能三種。傳統(tǒng)的消費(fèi)鋰電池主要應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等3C類(lèi)產(chǎn)品，2015年占全球各類(lèi)鋰電池出貨量的62%，但隨著全球?qū)π履茉雌?chē)需求量的增加，消費(fèi)類(lèi)鋰電池應(yīng)用的占比逐年下降。根據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)動(dòng)力鋰電池在鋰電池全部應(yīng)用中的占比有望從2015年的34%上升至2020年的70%，動(dòng)力電池將成為鋰電池的主要應(yīng)用場(chǎng)景。此外，儲(chǔ)能鋰電池作為新興應(yīng)用場(chǎng)景也逐漸受到重視，預(yù)計(jì)市場(chǎng)占比從2015年的6%小幅上升至2020年的8%。
鋰離子電池根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景分類(lèi)
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2015年全球各類(lèi)鋰離子電池出貨量占比
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我國(guó)動(dòng)力、消費(fèi)、儲(chǔ)能鋰離子電池需求量占比
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全球市場(chǎng)規(guī)模2020年有望達(dá)到4500億。2016年受新能源汽車(chē)政策推動(dòng)，我國(guó)鋰離子電池年產(chǎn)量飆升至78億只，同比增長(zhǎng)高達(dá)40%。全球鋰離子市場(chǎng)規(guī)模近年穩(wěn)定上升，2016年全球規(guī)模達(dá)2158億元，2011-2016年復(fù)合增長(zhǎng)率21%。預(yù)計(jì)2020年全球鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到4500億元，其中我國(guó)鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到3000億元。
我國(guó)鋰離子電池累計(jì)年產(chǎn)量(億只)
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全球鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模(億元)
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中國(guó)鋰離子電池出貨量在全球市場(chǎng)占比變化
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我國(guó)鋰離子電池需求量統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)(GWh)
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我國(guó)鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模估算(億元)
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政策推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2016年12月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確指出，需要大幅提升新能源汽車(chē)和新能源的應(yīng)用比例，推動(dòng)新能源汽車(chē)、新能源和節(jié)能環(huán)保等綠色低碳產(chǎn)業(yè)成為支柱產(chǎn)業(yè);到2020年，產(chǎn)值規(guī)模超過(guò)10萬(wàn)億。2017年4月，工信部印發(fā)的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中提出，2020年新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)達(dá)到200萬(wàn)輛，2025年新能源汽車(chē)占汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)20%以上。
我國(guó)新能源汽車(chē)成爆發(fā)式發(fā)展。2014-2015年受政策驅(qū)動(dòng)，新能源汽車(chē)概念在市場(chǎng)上迅速推廣，我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)售量的增長(zhǎng)率均超過(guò)300%;2016年銷(xiāo)售量達(dá)51萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)率也高達(dá)53%。根據(jù)工信部規(guī)劃的2020年我國(guó)新能源年銷(xiāo)量目標(biāo)(200萬(wàn)輛)估算，2016-2020年復(fù)合增長(zhǎng)率將在40%左右，維持高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。
鋰電自行車(chē)快速增長(zhǎng)推動(dòng)動(dòng)力電池需求上升。除汽車(chē)以外，我國(guó)鋰電自行車(chē)產(chǎn)量也在迅速提升，2015年鋰電自行車(chē)產(chǎn)量達(dá)350萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)32%，2010-2015五年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)70%。電動(dòng)汽車(chē)、鋰電自行車(chē)需求的迅速上升，使得動(dòng)力鋰離子電池需求量大幅上升，使之成為帶動(dòng)鋰離子電池行業(yè)增長(zhǎng)的主力。
我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)售量(萬(wàn)輛)
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我國(guó)鋰電自行車(chē)產(chǎn)量(萬(wàn)輛)
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3C類(lèi)產(chǎn)品發(fā)展減緩，導(dǎo)致消費(fèi)類(lèi)鋰電池需求增速降低。3C類(lèi)產(chǎn)品在經(jīng)歷過(guò)發(fā)展的黃金階段之后，智能手機(jī)產(chǎn)品等市場(chǎng)已趨近于飽和。全球智能手機(jī)的出貨量增速，從2010年的高達(dá)76%，降低至2015年10%。根據(jù)估算，2016年全球智能手機(jī)出貨量達(dá)到15億個(gè)，但同比增速僅2%，而到2019-2020年可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。
VR、無(wú)人機(jī)、可穿戴設(shè)備等新增需求帶動(dòng)消費(fèi)鋰離子電池增長(zhǎng)。盡管傳統(tǒng)手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼產(chǎn)品等發(fā)展減慢，近年來(lái)出現(xiàn)的多種新型產(chǎn)業(yè)增加了對(duì)消費(fèi)鋰離子電池的需求，如VR眼鏡、無(wú)人機(jī)、可穿戴設(shè)備等。中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)行業(yè)從2015年開(kāi)始起步，市場(chǎng)規(guī)模正處于飛速擴(kuò)張時(shí)期;根據(jù)預(yù)測(cè)，2017年VR行業(yè)規(guī)模將從2016年的約60億元增長(zhǎng)至超過(guò)130億元，同比增長(zhǎng)約140%;到2020年預(yù)計(jì)超過(guò)550億元，2016-2020年復(fù)合增長(zhǎng)率接近80%。根據(jù)預(yù)測(cè)，全球民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模也呈快速擴(kuò)張趨勢(shì)。2015年全球民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為36億美元，同比增長(zhǎng)率33%;到2020年，全球民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)到約260億美元，五年復(fù)合增長(zhǎng)率近50%。2012年發(fā)布的GoogleGlass，2014年發(fā)布的小米手環(huán)，2015年面市的蘋(píng)果手表，相繼將智能穿戴推向了風(fēng)口浪尖。根據(jù)預(yù)測(cè)，2016-2020年，智能眼鏡出貨量的年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)200%左右，智能服裝超過(guò)60%，智能手表接近30%。
全球智能手機(jī)出貨量增速下降(百萬(wàn)個(gè))
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中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大(億元)
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全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)未來(lái)增長(zhǎng)可期(億美元)
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全球可穿戴設(shè)備產(chǎn)品出貨量預(yù)測(cè)(百萬(wàn)個(gè))
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儲(chǔ)能是解決新能源風(fēng)電、光伏間歇波動(dòng)性的重要手段之一。風(fēng)力、光伏發(fā)電具有不穩(wěn)定性，儲(chǔ)能技術(shù)可助風(fēng)電廠平滑輸出功率。近年來(lái)，政府大力扶持可再生能源，風(fēng)電和光伏裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)大。根據(jù)國(guó)家能源局計(jì)劃，“十三五”期間我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)210GW;2017年上半年我國(guó)光伏新增裝機(jī)容量24.4GW，光伏裝機(jī)總量超過(guò)100GW。風(fēng)電、光伏發(fā)電的間歇波動(dòng)性特征嚴(yán)重限制其并網(wǎng)能力，是導(dǎo)致我國(guó)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象嚴(yán)重的原因之一。2016年，我國(guó)棄風(fēng)率高達(dá)17%，西部平均棄光率高達(dá)20%。而配置儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)“削峰平谷”，解決可再生能源發(fā)電的大幅波動(dòng)問(wèn)題，為大規(guī)模并網(wǎng)創(chuàng)造條件。
鋰離子電池儲(chǔ)能是電化學(xué)儲(chǔ)能的重要組成。目前，大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)主要有機(jī)械儲(chǔ)能(抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣、飛輪儲(chǔ)能等)，電磁儲(chǔ)能(超導(dǎo)磁儲(chǔ)能、超級(jí)電容等)，以及電化學(xué)儲(chǔ)能(鉛蓄電池、液流電池、鋰離子電池等)。其中，抽水儲(chǔ)能是最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)，具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)。在中國(guó)運(yùn)營(yíng)的儲(chǔ)能項(xiàng)目中，抽水儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)個(gè)數(shù)占比99.5%。但抽水儲(chǔ)能必須有合適建造上下水庫(kù)的地理?xiàng)l件，受地形條件限制大，且建設(shè)周期長(zhǎng)。
鋰離子電池儲(chǔ)能是未來(lái)發(fā)展的主要形式。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)具有響應(yīng)時(shí)間短、能量密度大、靈活方便、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，是抽水儲(chǔ)能以外最主要的儲(chǔ)能形式。根據(jù)預(yù)測(cè)，中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量將穩(wěn)步上升。2016年累計(jì)裝機(jī)量為255MW，到2020年，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量將超過(guò)2000MW，2016-2020年年復(fù)合增長(zhǎng)率接近70%。而鋰離子電池儲(chǔ)能占電化學(xué)儲(chǔ)能已裝機(jī)個(gè)數(shù)的66%，是最主要的電化學(xué)儲(chǔ)能形式。
國(guó)際上，發(fā)展較早的日韓企業(yè)處于技術(shù)領(lǐng)先地位。1990年，日本Kaido公司成功研發(fā)出第一臺(tái)方形鋰離子電池卷繞機(jī)，標(biāo)志著鋰離子電池自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)。1999年，韓國(guó)Koem公司開(kāi)發(fā)出了鋰離子電池卷繞機(jī)和裝配機(jī)。至此之后，日韓在鋰離子電池設(shè)備制造上一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位，設(shè)備精度高、性能好、自動(dòng)化程度高。
我國(guó)鋰電設(shè)備市場(chǎng)空間2020年預(yù)計(jì)到210億。根據(jù)中國(guó)預(yù)測(cè)，假設(shè)動(dòng)力鋰離子電池實(shí)際產(chǎn)能利用率為55-70%，消費(fèi)和儲(chǔ)能鋰電產(chǎn)能利用率90%，到2020年我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)能預(yù)計(jì)將超過(guò)270GWh。我們假設(shè)每GWh的動(dòng)力鋰電池產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的總投資約6億元，其中設(shè)備投資占比65%，而國(guó)產(chǎn)設(shè)備占比到2020年有望提升到100%，則每GWh產(chǎn)能釋放對(duì)應(yīng)的國(guó)產(chǎn)設(shè)備投資約3.9億元，預(yù)計(jì)2020年我國(guó)鋰電設(shè)備規(guī)模約210億元，2016-2020年復(fù)合增長(zhǎng)率約17%。
國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池鋰電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算(單位：GWh、億元)
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我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)能預(yù)測(cè)(GWh)
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鋰電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(億元)
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鋰離子電池設(shè)備泛指鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中使用的各種制造設(shè)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(chǎn)工藝較長(zhǎng)，包括50多道工序，相應(yīng)需要50多種設(shè)備。整個(gè)制造工藝可分為極片制作、電芯組裝、電芯激活檢測(cè)和電池封裝四個(gè)工序段，其中極片制作相關(guān)設(shè)備稱為前端設(shè)備，電芯制作相關(guān)為中端設(shè)備，電芯激活檢測(cè)和電池封裝設(shè)備為后端設(shè)備。整個(gè)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(shí)間較長(zhǎng)，少則10小時(shí)，多則48小時(shí);而其他工藝較快，平均是5-6小時(shí)。
攪拌、涂布、分切、檢測(cè)工序最為核心。前端設(shè)備包括極片制作工序中所需要的攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)和分切機(jī)等。中端設(shè)備是電芯裝配工序中涉及的卷繞機(jī)、疊片機(jī)、注液機(jī)、封口焊接等設(shè)備。后端設(shè)備用于電芯激活化成、分容檢測(cè)以及組裝成電池組等工藝。
前端設(shè)備由于精度和自動(dòng)化要求最高，最為核心，價(jià)格也最高。其中，攪拌機(jī)的攪拌效果直接影響電池性能，被認(rèn)為在鋰離子電池的整個(gè)生產(chǎn)工藝中對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)影響大于30%;涂布機(jī)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(jī)需要保證切片表面不存在任何毛刺，否則對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生很大影響。中端設(shè)備中的卷繞機(jī)、疊片機(jī)，后端設(shè)備中的檢測(cè)設(shè)備技術(shù)壁壘也較高，產(chǎn)值空間大。
涂布機(jī)、卷繞機(jī)、檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)值占比最高。根據(jù)高工鋰電披露的鋰電設(shè)備成本占比分布，屬于前端設(shè)備的涂布機(jī)占比約30%，卷繞機(jī)占比約20%，后端的活化分容檢測(cè)設(shè)備占比約20%，組裝干燥相關(guān)設(shè)備(包括攪拌機(jī))占比10%。結(jié)合該產(chǎn)值比例和預(yù)測(cè)的鋰電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模，計(jì)算出各設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模2016-2020年的預(yù)測(cè)值。涂布機(jī)、卷繞機(jī)和活化分容檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模最大，2016年分別在30億元、20億元、20億元左右，2020年預(yù)計(jì)將超過(guò)60億元、40億元、40億元。
國(guó)內(nèi)鋰電生產(chǎn)線設(shè)備成本占比
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各設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(億元)
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漿料攪拌對(duì)鋰離子電池品質(zhì)影響度大于30%，是鋰離子電池生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)。鋰離子電池正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成，負(fù)極漿料由粘合劑、石墨碳粉等組成;正負(fù)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(zhì)量的好壞，直接影響了鋰離子電池的質(zhì)量及性能。
攪拌環(huán)節(jié)主要是國(guó)內(nèi)設(shè)備企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)。早在2012年，國(guó)產(chǎn)攪拌機(jī)的市占率已超過(guò)95%基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，2013年國(guó)內(nèi)鋰電攪拌設(shè)備企業(yè)已達(dá)56家，僅珠三角地區(qū)就超20家，其中金銀河、廣州紅運(yùn)、柳州豪杰特脫穎而出，成為該細(xì)分領(lǐng)域?qū)＜摇?
涂布決定了電池的一致性和優(yōu)越性，在電池制造中占有很高的技術(shù)地位。不管生產(chǎn)何種(如圓柱形或方形)電池，制造中所使用的涂布機(jī)都是一樣的;不同類(lèi)型電池需配備不同類(lèi)型的卷繞機(jī)，但是涂布機(jī)應(yīng)用更加廣泛。目前市面上常見(jiàn)涂布機(jī)有轉(zhuǎn)移式、擠壓式、微型凹版涂布機(jī)。最初電池涂布起源于刮涂，然后是轉(zhuǎn)移涂布。
涂布機(jī)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(shù)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，幅寬越大，速度越高，代表生產(chǎn)效率越高。目前國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)的極片最大涂覆一般在650mm左右，與日韓企業(yè)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(xué)性質(zhì)活潑易氧化。國(guó)內(nèi)大多數(shù)鋰電企業(yè)的涂布速度一般最大為30m/min，而德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)(VDMA)在2014年便提出要將速度提升至70-100m/min，國(guó)內(nèi)企業(yè)可提升空間巨大。行業(yè)正進(jìn)入高速涂布時(shí)代，涂布速度達(dá)50-100m/min、寬度1300mm將會(huì)逐漸普及。國(guó)內(nèi)鋰離子電池制造主要采用的是單面涂布方式，涂布時(shí)，未涂布的一面完全暴露在高溫、高濕的環(huán)境中，氧化反應(yīng)加劇，對(duì)極片質(zhì)量造成惡劣影響。而雙面涂布技術(shù)不僅可以完全解決該問(wèn)題，還可以大幅提高生產(chǎn)效率。
卷繞機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快，已部分實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。除鋰離子電池卷繞機(jī)外，還有電容器卷繞機(jī)、紡織卷繞機(jī)等。按照機(jī)器的運(yùn)行方式，可分為手動(dòng)卷繞機(jī)、半自動(dòng)卷繞機(jī)、全自動(dòng)卷繞機(jī)。以高壓電力電容器自動(dòng)卷繞機(jī)為例，我國(guó)從1970年代開(kāi)始研發(fā)，但由于生產(chǎn)效率低下，大批量生產(chǎn)仍依靠進(jìn)口設(shè)備。21世紀(jì)以來(lái)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程明顯加快。目前，中國(guó)鋰離子電池卷繞環(huán)節(jié)還處在半自動(dòng)到單體全自動(dòng)的轉(zhuǎn)型期，部分公司產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。如今大部分電池生產(chǎn)廠家都會(huì)選擇國(guó)產(chǎn)卷繞機(jī)，不過(guò)大規(guī)模的電池廠家(如比亞迪、CATL等)仍會(huì)選用一些日韓進(jìn)口的卷繞機(jī)。
出于提高鋰離子電池一致性、提升產(chǎn)品合格率、降低勞動(dòng)力成本的需要，自動(dòng)化成為鋰離子電池制造行業(yè)重要發(fā)展方向。在“智能制造”、“工業(yè)4.0”的大背景下，鋰離子電池傳統(tǒng)的手工制造工藝難以滿足鋰離子電池市場(chǎng)日益嚴(yán)苛的需求，取而代之的將是全智能自動(dòng)化生產(chǎn)線。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的報(bào)告，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量不斷增加，2009-2016的年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)49%，標(biāo)志著我國(guó)自動(dòng)化水平穩(wěn)步提升。機(jī)器人自動(dòng)化企業(yè)也在不斷拓展對(duì)鋰離子電池制造行業(yè)的布局，已有不少公司在生產(chǎn)線上使用機(jī)器人。時(shí)代高科的董事長(zhǎng)田漢溶表示：“機(jī)器人在鋰電設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用才剛剛開(kāi)始”。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量(臺(tái))
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原標(biāo)題：鋰離子電池細(xì)分領(lǐng)域需求規(guī)模測(cè)算 儲(chǔ)能市場(chǎng)將上升至8%
