[电池完全征服](36)到2035年市场将扩大至95万亿韩元…有哪些电池设备

by Kang Heejong

Published 11 May.2024 08:00(KST)

Updated 24 May.2024 16:05(KST)

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编者按当下是电池时代。手机、笔记本电脑、电动汽车等几乎所有领域都在使用电池。[电池完全征服]栏目面向想要了解电池的一般读者、学生，以及对电池产业和相关企业感兴趣的投资者，旨在以浅显易懂的方式介绍电池基础知识与生态、企业信息、产业走势与前景。每周六与各位见面。

在电动车需求放缓、今年一季度交出低迷成绩单的背景下，韩国本土电池电芯企业开始在今年放慢投资步伐。

LG能源解决方案近日在2024年一季度业绩发布电话会议上表示：“必要的新建和扩建投资将通过选择与集中持续推进，但会严格排定投资优先顺序，调节投资规模和执行速度，并下调资本支出（CAPEX）执行规模。”SK On也在一季度业绩发布电话会议上解释称：“为应对不利的行业环境，将灵活调整在欧洲和中国的设备扩建时间点。”

不过，三星SDI表示：“受高利率和全球经济复苏延迟影响，电动车市场的增长势头在短期内有所放缓，但中长期来看其高成长性依然有效”，“将毫无差池地推进已确定的匈牙利、马来西亚工厂以及美国合资工厂的新建投资。”三星SDI预计，其今年投资规模将较上年有大幅增加。

在三家电池电芯企业中，除三星SDI外的两家公司已正式表态，今年将缩减投资规模。由此，与这些企业合作的伙伴公司也预计将受到直接或间接影响。电池设备厂商的订单量也将出现一定变化。

电池设备企业过去每当电芯企业在国内外宣布大规模扩产计划时都会受益。据分析，截至去年底，三家电池电芯企业的订单储备已超过1000万亿韩元。三家公司去年资本支出约为20万亿韩元，其中约一半资金回流至相关设备企业。

与在相当大程度上依赖日本等海外设备的半导体和显示产业不同，电池设备的国产化已相当深入。电池设备国产化率被认为在90%左右。韩国本土设备企业凭借与国内电池电芯企业的合作已验证技术实力，并向海外供应产品。美国和欧洲出现的对中国的警惕情绪也成为韩国设备企业的利好因素。

但目前韩国本土设备企业也面临着一段“青黄不接”的时期。专家认为，由于电芯企业调节投资节奏，韩国设备企业受到影响已难以避免。另一方面，整车企业正推进电池生产内制化，以及直径46毫米的46系圆柱形电池、全固态等下一代电池正准备量产，这些因素也可能成为新的机遇点。

未来资产证券分析师 Park Junseo 表示：“随着电池电芯企业的扩产速度放缓，设备企业也不可避免地受到影响”，“海外新兴电池电芯企业或整车企业可能成为新的机会。”

投资费用一半是设备…2035年将成95万亿韩元市场

与半导体、显示产业一样，电池同样属于大规模装置产业，因此在固定资产投资中，设备所占比重较高。据电池业界介绍，以韩国为基准，单位资本支出通常为每1吉瓦时（GWh）约700亿韩元。海外（北美）则被推算为每1吉瓦时在1000亿韩元以上。

近期受物流费、人工费等上涨影响，资本支出进一步上升，已达到1200亿至1500亿韩元的水平。今年4月LG能源解决方案开工建设的美国亚利桑那州53吉瓦时工厂，投资金额为7.2万亿韩元。简单计算，相当于每1吉瓦时投入1358亿韩元。

在整体资本支出中，设备所占比重因工地不同而异，但通常被认为为40%至50%。工厂规模越大，资本支出中设备所占比例越高。市场调研机构及证券公司研究中心估算，设备市场规模为每1吉瓦时500亿至600亿韩元。

按工序划分设备投资金额，电极工序占比最高，为30%；组装工序为17%；化成工序为29%；其他为24%。

电池企业近期也在扩大对智能工厂和工厂自动化的投资。所谓智能工厂，是指将产品策划、设计、生产、流通等全过程通过信息技术（IT）进行一体化，以此降低成本并提升生产效率。

为实现这一目标的重要工具之一是利用机器人实现工厂自动化。电池及材料企业在制造设施内引入自动导引运输车（AGV，Automated Guided Vehicle）或自主移动机器人（AMR，Autonomous Mobile Robot）等，以提升生产效率。

尽管电池企业今年开始调节投资节奏，但设备投资仍在持续。与LG能源解决方案、SK On不同，三星SDI还公布了今年的积极投资计划。只是投资时间点有所推迟，设备市场预计仍将持续增长。

能源专业市场调研机构SNE Research预测，电池设备市场将从今年的216亿美元（约29万亿韩元）扩大至2035年的700亿美元（约95万亿韩元）。按地区来看，预计到2035年，中国将占全球电池设备市场的38%，欧洲占31%，美国以28%位居其后。

国产化率达90%…韩国有哪些电池设备企业

韩国电池电芯企业在初期大量使用日本设备，但目前已在相当程度上被国产设备替代。电芯企业在海外新建或扩建工厂时，也在使用经过验证的韩国设备。电池电芯企业的国产化率被认为在90%左右。

据悉，海外电池企业在初期也大量考察价格低廉的中国设备，但随着良率问题等暴露出来，开始对韩国设备表现出兴趣。

在制造工序中，难度最高且投资额最大的工序是电极工序。电极工序是将正极和负极活性物质分别涂布在铝和铜集流体上的过程，可细分为混合、涂布、干燥、压延（压辊）、分切、冲切等工序。设备名称也被称为混合机（mixer）、涂布机（coater）、分切机（slitter）等。＜关于不同外形规格的制造工序，请参见“电池完全征服”第34、35期＞

混合机的技术关键在于将多种混合物按精确用量均匀混合制成浆料。为提高生产效率，需要在单位时间内具备更大的混合能力。近期正呈现向连续式混合机转型的趋势。混合设备企业包括韩国的TSI、Yoonsung F&C、Jeil MNS，日本的INOUE、Primix，以及中国的Lead China（先导智能）等。

二次电池电极混合工艺及设备。图片来源=TSI

涂布机需要具备能在集流体上快速而均匀地涂布正负极活性物质的性能。为提升生产效率，正在引入宽幅且可实现每分钟70~80米涂布速度的涂布机。通常涂布与干燥工序由一台设备连为一体。

涂布与干燥设备企业方面，韩国有CIS、PNT、韩华Momentum、Hana Technology等。中国企业有先导智能、赢合科技，日本企业则以Toray、Hirano Tecseed较为知名。

压延机是利用卷对卷设备减薄电极厚度的设备，需要在1.3微米（㎛）以下的厚度范围内均匀施加压力。韩国企业包括CIS和PNT。日本企业有Toray、日立、佳能，中国企业则有赢合科技、先导智能等。

二次电池电极压延机（辊压机）。照片来源=CIS 提供

冲切设备是指在极片的无涂布部分仅保留焊接极耳的部分，将其余部分切除的机械装置。过去多采用冲压方式，目前正向激光设备转型。相关韩国设备企业包括Philoptics（Phil Energy）、DNT、Unitech Energy Tech等。

激光切槽工艺及设备。图片来源=Phil Energy

继电极工序之后的组装工序，是将正极、负极和隔膜组装成电芯形态并制成电池的过程。按工序不同，设备分为卷绕（圆柱形、方形）、叠片（软包、方形）等。近期在方形电池中采用叠片方式的情况也在增加。部分企业将冲切工序归类为组装工序而非电极工序。

与卷绕及叠片相关的韩国企业包括Hana Technology、Phil Energy、DA Technology、M Plus、Nine Tech等。为LG能源解决方案配套的层压（lamination）设备由Nine Tech、DSK、Shinjin M Tech供货。

NineTech的Z折叠方式叠片设备。图片由NineTech提供

完成极片后，还需经过焊接极耳并装入金属壳体或软包壳体的封装工序。相关韩国企业包括M Plus、Hana Technology、System R&D、NS等。

化成工序包括在一定条件下存放已组装完成的电池，使电解液充分渗透内部的老化过程，以及通过反复充放电赋予电池电学特性并稳定电池性能的活化过程。对于软包电池，还需增加排气（degassing）工序。

二次电池活化（formation）设备。图片来源=Wonik PNE

活化设备企业包括Wonik P&E、APRO、Gapjin、DH、NS（排气）等，中国企业有Hangke。检测设备企业包括Ensys、V-One Tech、Inometry、Kowin Technology、SFA等。

4680圆柱形与全固态电池登场，设备也将随之变革

随着4680、4695等46系圆柱形电池以及全固态电池即将实现商业化，新的工序被引入，对设备也提出了变革要求。

预计46系电池将采用比现有湿法电极更环保且可节能的干法电极。包括特斯拉、LG能源解决方案、三星SDI在内的多家电池电芯企业正在就干法电极开展研发（R&D），但预计距离真正量产尚需一定时间。

为实现全固态电池量产，也必须导入不同于以往的设备。据悉，正准备实现韩国首例全固态电池商业化的三星SDI，当前正为构建量产生产线而与多家设备企业进行协商。

全固态电池采用固体电解质替代液态电解质，因此在组装工序中无需进行电解液注入。此外，由于不使用液态电解质，用于形成固体电解质界面（SEI，Solid Electrolyte Interphase）层、赋予电学特性的活化过程也有望被简化。

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相应地，在电极工序中需要通过高压压制工序提高活性物质、固体电解质与集流体之间的结合力，并改善界面特性。以硫化物系固体电解质为例，一旦与水分接触便会产生有毒的硫化氢（H2S）气体，因此全固态电池的制造工艺管理也要严格得多。

＜参考文献＞

NewsPim，《K电池三巨头，年度营业利润5倍“设备投资”…量与质双管齐下》，2024.1.8
未来资产证券，《电池设备：业绩上调。关注工艺创新与代工厂自制生产》，2024.3.5
Kiwoom证券，《投资周期全面开启：正是关注设备股之时》，2023.9.13
SNE Research，《锂离子二次电池制造设备开发现状及中长期展望》，2023.5.31
未来资产证券，《电池设备：没有设备就没有电池》，2022.5.23

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。