先进制造行业周报：锂电新技术涌现，4680全极耳推动激光焊接升级迭代

锂电新技术涌现，4680全极耳推动激光焊接升级迭代 行业评级：增持 分析师：邹润芳 证券执业证书号：S0640521040001 研究助理：闫智 证券执业证书号：S0640122070030 分析师：卢正羽 证券执业证书号：S0640521060001 研究助理：唐保威 证券执业证书号：S0640121040023 行业报告：先进制造行业周报 2022年10月23日 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 股市有风险入市需谨慎 重点推荐：金辰股份、天通股份、捷佳伟创、双良节能、高测股份、宇晶股份、天准科技、东威科技、联赢激光 核心个股组合：协鑫能科、双良节能、西子洁能、联赢激光、东威科技、奥特维、罗博特科、高测股份、宇晶股份、百利科技、至纯科技、先导智能、杭可科技、星云股份、天宜上佳、迈为股份、捷佳伟创、金辰股份、航锦科技、禾望电气、华自科技、科威尔、绿的谐波、埃斯顿 本周专题研究：4680电池为新一代圆柱电池，具有高能量密度、高输出功率、高续航里程、低成本等优势，目前特斯拉、松下、LG、亿纬锂能、宁德时代等企业正加速布局，其量产进度正在加快。从电池结构来看，传统单极耳难以匹配4680电池的大尺寸与长电芯，而无极耳技术将电极一端使用导电涂层替代单一极耳，能够解决大圆柱电池中电子远距离传输、极耳过电位的难题。4680圆柱电池的全极耳结构采用连续激光器进行面焊，焊接工序增加，且焊接数量是2170电池电极的5倍以上。我们认为，若大圆柱渗透率若提升，激光焊接等环节有望受益，建议关注锂电激光焊接龙头联赢激光等。 重点跟踪行业： 锂电设备，全球产能周期共振，预计21-25年年均需求超千亿，国内设备公司优势明显，全面看好具备技术、产品和规模优势的一二线龙头； 光伏设备，设备迭代升级推动产业链降本，HJT渗透率快速提升，同时光伏原材料价格下降有望刺激下游需求，看好电池片、组件设备龙头； 换电，2025年换电站运营空间有望达到1357.55亿元，换电站运营是换电领域市场空间最大的环节，看好换电站运营企业； 储能，储能是构建新型电网的必备基础，政策利好落地，发电、用户侧推动行业景气度提升，看好电池、逆变器、集成等环节龙头公司； 半导体设备，预计2030年行业需求达1400亿美元，中国大陆占比提高但国产化率仍低，看好平台型公司和国产替代有望快速突破的环节； 自动化，下游应用领域广泛的工业耗材，市场规模在400亿左右，预计2026年达557亿元，看好受益于集中度提高和进口替代的行业龙头； 氢能源，绿氢符合碳中和要求，光伏和风电快速发展为光伏制氢和风电制氢奠定基础，看好具备绿氢产业链一体化优势的龙头公司； 工程机械，强者恒强，建议关注行业龙头，看好具备产品、规模和成本优势的整机和零部件公司。 4680电池为新一代圆柱电池，具有高能量密度、高输出功率、高续航里程、低成本等优势。锂离子电池结构主要分为圆柱、方形和软包三种，4680电池是特斯拉推出的直径为46mm，高度为80mm的新一代圆柱电池，相比于此前应用较多的2170圆柱电池，其增大尺寸的同时能量密度提升5倍、输出功率提升6倍、续航里程提升16%、而成本降低14%。4680电池系统采用无模组设计，约由960个电芯组成，能量密度为215wh/kg；而传统2170电池系统由4个模组、4400多个电池组成，能量密度为170wh/kg。 2170电池 4680电池 单电池重量（g） 68.64 352.44 电池数量（个） 4416 960 电池系统重量（kg） 474 438 电池容量（kWh） 82 95 能量密度（wh/kg） 170 215 3 图表1：相比2170电池，4680电池能量密度提升5倍、输出功率提升6倍、续航里程+16%图表2：2170电池与4680电池主要参数对比 资料来源：特斯拉BatteryDay，黑洞科技观察，中航证券研究所 特斯拉引领行业变革，LG、松下、宁德等企业加速布局。特斯拉于2020年9月率先发布4680电池，2022Q3每周电池包产量可达100套以上；松下计划2023年4680电池产能达10GWh；LG于2022年6月宣布投资5800亿韩元新建4680电池生产线，年产能9Gwh；亿纬锂能拟投43.75亿元用于年产20GWh大圆柱46系列动力储能锂离子产能建设；宁德时代拟于2025年为宝马供应46毫米新型圆柱电池。 图表3：主要电池厂商4680电池生产进展 主要电池厂 4680电池进展 特斯拉 22Q3的4680电池产量较22Q2翻3倍，每周电池包产量达到1000套以上。1、加州工厂：2022年1月加州工厂4680电池产量已突破100万块；加州的加藤试点线跑通以后，自3月以来，产量每月增长35%。2、德州工厂：4680电池设备已在Q2完成安装和调试，第一辆使用德克萨斯电池的测试车已投入产线，已安装第二代生产设备，计划在Q3开始大规模生产，计划于2022年底前超过加州工厂的周产量。3、柏林工厂：特斯拉拟暂停在德国柏林超级工厂的4680电池生产计划，只保留了电极方面的研究，所有用于缠绕、组装和格式化电池单元的剩余生产步骤的机器都将转移美国德州工厂。 松下 2022年5月已开始小量试产4680电池，已交付4680样品于特斯拉；。计划于2023年在和歌山建立两条4680生产线，产能达10GWh；计划在2024年中期完成4680电池的产品开发、中试线生产，并开始搭建4680电池量产线的相关设备，在日本进行大规模商业化生产。 LG 21年3月，LG化学已经开始建社4680电芯试生产线2022年6月，LG新能源宣布将投资5800亿韩元用于在韩国新建4680电池生产线，年产能为9GWh，将为特斯拉供货。 SDI 2022年6月，三星SDI在韩国天安工厂准备一条试验线，以测试将向特斯拉供应的4680电池，年产能略低于1GWh；若试生产成功，且特斯拉明确表示将购买其所有的电池，三星有望于三星SDI马来西亚Seremban电池厂建造大规模4680产线。 宁德时代 目前规划了12GWh的4680电池产能，预计2024年开始量产；2022年9月，宁德时代与宝马集团宣布达成一项长期协议，从2025年开始宁德时代将为宝马集团“新世代”纯电车型供应46毫米的新型圆柱电池，产品将在位于中国和欧洲的两座电池工厂生产，每座工厂供应宝马的年产能高达20GWh。 亿纬锂能 2022年8月公告拟投43.75亿元用于年产20GWh大圆柱46系列动力储能锂离子产能建设；2022年9月收到德国宝马集团定点信，将为德国宝马集团NeueKlasse系列车型提供大圆柱锂离子电芯；根据披露的量产规划，2022年底亿纬锂能将实现小批量供货，预计2023年释放20GWh，2024至40GWh。 比克电池 2020年推出4680电池样品，2022年初宣布与江淮汽车联合开发4680电池；预计2023年进行4680电池的批量化生产。 资料来源：电池中国，机加在线，汽车电子设计，起点锂电大数据，电动知家，真锂研究，汽车应用电子网，各公司公告，中航证券研究所4 单极耳结构难匹配4680电池的大尺寸与长电芯，无极耳技术解决了电子远距离传输、极耳过电位的难题。4680电池的尺寸更大、电芯更长，若采用传统极耳结构，1）极片存在较大长度的未涂布区域，进而减小活性物质的量、降低电池能量密度；2）更大容量电池需要更宽的极耳，卷绕时极耳更容易弯曲进而引起电极性能劣化；3）充放电时电流在集流体上的传输路径较长，导致内阻高、倍率性能和功率密度降低。 “无极耳”技术将电极一端使用导电涂层进行覆盖来替代单一极耳，使其与电池壳体直接接触，以便电子能够直接在集流体和电池壳体间传导，优势为：1）电子移动路径缩短5-20%，内阻减小5-20倍；2）显著降低了电子偏移和过电位现象，提升了电池寿命；3）导电涂层和电池壳体的接触面积达100%，分散了发热区域。 图表4：单极耳与全极耳结构示意图图表5：全极耳技术能够均匀电流密度、降低热损耗 单极耳 全极耳 5 资料来源：《动力电池4680全极耳技术扫描》，《PredictionofThermalIssuesforLargerFormat4680CylindricalCellsandTheirMitigationwith EnhancedCurrentCollection》，中航证券研究所 全极耳加工难度大，激光焊接受益于大圆柱渗透率提升。相比传统电池单极耳使用脉冲激光器进行点焊，4680圆柱电池的全极耳结构采用连续激 光器进行面焊，焊接工序增加，且焊接数量是2170电池电极的5倍以上，焊接设备价值量有望提升；此外，全极耳焊接为激流盘与卷芯断面的焊接，集流盘易发生偏移，激光强度和焦距不容易控制，易焊穿烧到电芯内部或者造成虚焊。 相关设备公司有望充分受益。据相关公司公告，联赢激光4680电池激光焊站样机已完成设计生产进入工艺实验阶段，并根据实际数据进行整线设计；杭可科技4680圆柱充放电水冷一体机已批量生产；先导智能可提供4680电池卷绕组装等核心设备；海目星高速激光制片机在行业内率先量产，已进入特斯拉供应链。 图表6：4680电池集流盘结构与集流体焊接示意图图表7：4680电池生产设备公司布局情况 公司4680电池生产设备布局情况 资料来源：车知知，各公司公告，中航证券研究所 联赢激光 先导智能 据公司2022年半年报，公司4680电池焊接站样机已完成设计生产并进入工艺实验阶段。 杭可科技 据公司2022年半年报，4680圆柱充放电设备水冷一体机样机完成，目前已批量生产；二代机研发完成80%。 海目星 公司的高速激光制片机用于极耳切割，在行业内首先实现量产； 19年进入特斯拉供应链。 在原有18650、21700及32系列等圆柱电池整线的技术基础上，不断开发创新，最终在46系列实现再度突破，可提供4680电池的卷绕、组装等核心装备。 6 光伏设备：1）HJT多项目落地，光伏设备企业技术持续突破，需求与技术共振，推动光伏产业高景气增长。建议关注：迈为股份、捷佳伟创等。 2）光伏上游原材料价格或将企稳回落，有望刺激下游环节需求。建议关注：奥特维等。 锂电设备：供给端的促进因素推动新能源汽车大规模普及转向内生驱动，预计2025年全球渗透率21%，对应动力电池装机量1189GWh。中短期看，基于动力电池产能需求测算2021-2025年锂电设备年均需求超千亿元。稳态下，我们测算仅产能折旧更新年需求也有望达千亿元。全球一二线电池厂均加速扩产，但是受到订单、产能、融资、疫情等因素的影响，不同电池厂的扩产速度不同，未来部分厂商未来扩产有望加快，行业或出现结构性加速度，宁德/亿纬锂能/中航/蜂巢/孚能/国轩/LG新能源/SKI/Northvolt等国内外电池厂扩产或将提速。从扩产结构性加速度、经营质量大幅改善、新技术带来新需求和打造第二成长曲线等角度出发筛选公司，受益标的包括先导智能、杭可科技、联赢激光、华自科技、星云股份、东威科技、骄成超声等。 储能：发电侧和用户侧储能均迎来重磅政策利好，推动储能全面发展。1）发电侧：2021年8月10日，《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》出台，首次提出市场化并网，超过保障性并网以外的规模按15%的挂钩比例（4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网，抽水蓄能、电化学储能都被认定为调峰资源，为发电侧储能打开。2）用户侧全面推行分时电价，峰谷价差达3到4倍，进一步推动用户侧储能发展。星云股份是国内领先的以锂电池检测系统为核心的智能制造解决方案供应商，与锂电池、储能行 业头部企业进行战略合作并推广储充检一体化储能电站系列产品。科创新源通过液冷板切入新能源汽车和储能赛道，已进入宁德时代供应商体系，随着下游需求不断提升，未来有望放量增长。 7 激光设备：激光自动化设备市