本文來自微信公眾號：雲岫資本（ID：winsoulcapital），作者：口莉、於東，原文標題：《6000億擴產潮，高景氣週期下鋰電產業鏈機遇梳理｜雲岫研究》，頭圖來自：視覺中國
2021年，中國動力鋰電池進入爆發年，市場化提速明顯。根據國家工信部的數據，2021年新能源汽車銷量達352萬輛，預計2-3年後，全球動力電池出貨量達到1100GWh，正式邁入TWh時代。據不完全統計，2021年鋰電擴產投資額超6000億元。
這場高景氣的擴產潮也催生了多個千億市值以上的鋰電巨頭，寧德時代更是穩穩地邁入了萬億市值大關。
鋰電擴產大潮下，產業鏈也面臨着各種挑戰：上游材料短缺、價格上漲；中游製造環節設備和優質產能交付延遲；下游則面臨來自客户的更高要求，續航、安全性、充電速度、成本等亟待解決。
產業的不成熟和需求激增，為技術和產業鏈帶來新的發展機遇，同時也在釋放着新的投資機會。
本文針對鋰電產業鏈，從上游材料、中游製造、下游電池技術及電池回收四個方面進行梳理，詳細拆解6000億擴產潮下鋰電行業新的趨勢和投資機遇，持續跟蹤並分享行業觀點。
一、上游：材料革新提升電池性能，從精細化工進入大化工時代
（一）提鋰：勢在必行
鋰電大規模擴產的需求被放大後，向上遊層層傳導，從最上游鋰資源開始，原材料的爭搶愈演愈烈。2021年以來，碳酸鋰/氫氧化鋰的價格一路上漲，從年初的5、6萬元漲至20餘萬元。以天齊鋰業為例，其銀行借款已達170億元，資產負債率一度攀升至82%，需要通過港股上市降低負債率。各家提鋰企業也在大舉搶佔資源，如寧德時代和贛鋒鋰業對千禧鋰業的爭奪戰，最終被美洲鋰業以4億美金高價截胡。
目前提鋰方式主要可分為鋰輝石提鋰、鹽湖提鋰、鋰雲母提鋰三種。產出產品主要為碳酸鋰和氫氧化鋰兩種，其中氫氧化鋰生產出的電池性能更優。氫氧化鋰主要從鋰輝石中提取，鋰輝石資源主要集中在南美鋰三角和澳洲。我國鋰礦資源並不豐富，並且我國的鹽湖鋰稟賦較差，鎂元素過高，產出大多為碳酸鋰。
但是，在全球新能源汽車迎來需求爆發之際，我國作為全球最大的鋰消費國，對鋰資源的開發和把控勢在必行。提鋰技術受到重點關注，旨在通過技術的革新，來彌補自然資源的稀缺和稟賦上的缺陷。可以關注擁有突破性提鋰技術及把握鋰資源的企業。
（二）材料：持續推動降本增效
鋰電池主要靠正負級之間鋰離子的移動、脱嵌，並與正負極材料產生化學反應進行充放電。
鋰電材料主要分為正極、負極、隔膜、電解液四大主材及銅箔、鋁箔、鋁塑膜等其他材料。材料革新需要綜合考慮能量密度、功率、循環壽命、安全性、成本等多個因素，對應着下游需求，形成了多元化的電池技術路線。
材料革新主要有兩種方式：材料改性及新材料的開發。
鋰電材料的革新中，正負極的變革最具想象力，電解液、隔膜等其他材料也在不斷創新，帶動產業發展。
鋰電材料中，正極材料成本佔比最高，也是鋰電池的核心材料，決定了鋰電性能，對產品最終的能量密度、電壓、使用壽命以及安全性等都有着直接影響。
1. 正極材料
正極材料目前主流為三元材料和磷酸鐵鋰，二者各具優勢：三元材料理論能量密度更高，磷酸鐵鋰更安全、更具成本優勢，因而三元和磷酸鐵鋰之爭一直未停。
2021年動力電池裝機種類中，三元材料仍佔據更高份額，佔比為55.3%，但磷酸鐵鋰裝機量增長更快。產業內較流行的觀點是：高鎳三元是中/高端電動車實現長距離續航的重要技術路線，磷酸鐵鋰將在其他場景更有優勢，如A00級車、城內短途出行、二輪車、儲能、重卡等。
兩種材料都在不斷進化，三元朝着高鎳低鈷甚至無鈷方向發展，鐵鋰系中，磷酸錳鐵鋰相比磷酸鐵鋰可提升最高工作電壓，從而提升能量密度，是重要的發展方向。未來何種材料將成為主流，尚不能輕易下定論。
中長期來看，富鋰正極、高電壓電極都是提升能量密度的重要技術路線。更長遠的終極：也許可以重點聚焦週期表右上方元素——具備小的電化當量、高的電極電位，更有作為正極潛質的元素，篩選出極具應用前景的無鋰正極。
但材料革新中對能量密度的提升，往往意味着對其他性能如循環性能、穩定性等方面的犧牲，並且新的正極材料需要尋找更適合的配套材料如相對應的負極、電解液等，成本也將成為掣肘產業化的問題。
因此，正極材料革新及產業化的方向並不完全追求單一性能的極致，而是更看重綜合性能的同步提升。
相信隨着時間推移和技術進步，相關問題得以解決後，我們會看到材料變革帶來的產業進步，如同半導體行業的摩爾定律。
2. 負極材料
負極材料的作用是儲存和釋放能量，主要影響鋰電池的循環性能等指標。目前，石墨負極本身並不存在缺口，然而雙碳政策下，內蒙產能受到影響，因此負極材料也是供不應求。
負極材料可分為碳系材料和非碳系材料，其中碳系材料中的人造石墨是當前絕對主流，成本和性能相對佔優，典型企業是北交所一哥貝特瑞。
石墨負極最核心的問題是其能量密度的理論上限為372mAh/g，行業頭部公司的產品已可實現365mAh/g的能量密度，逼近理論極限。基於此，大家開始將目光轉向硅基負極，其中硅碳負極材料被認為是前景最佳的技術路線。
特斯拉已將硅碳負極應用於 Model 3，在人造石墨中加入 10%的硅，單體能量密度成功實現300Ah/g，大幅領先傳統技術路線的電池。
然而，硅碳負極的加工技術仍不成熟，當前硅碳負極材料市場價格已經超過15萬元/噸，是人造石墨負極材料的兩倍，其技術和配套工藝還有待成熟，典型企業包括江西紫宸、璞泰萊、致德新能源等。
另一個負極研發熱點是金屬鋰負極，其因“高比容、低電位”等特性而具有應用潛力，但還需要解決鋰枝晶帶來的安全問題等。
金屬鋰負極可能中短期將在無人機等細分領域進行推廣商用，在動力領域商用預計還需要更長的時間。
3. 電解液
電解液包括高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽和添加劑，主要作為離子遷移的載體，保證離子在正負極之間的遊動。按成本劃分，電解質鋰鹽佔比約40%~50%，溶劑佔比約30%、添加劑佔比約10%~30%。
電解液雖然不是最為核心的原料，卻是近年來缺口最大、價格上漲最為嚴重的部分，尤其是其中的電解質——六氟磷酸鋰，其擴產和環評需要的時間較長，整體需要1.5-2年的時間，價格已經從年初的十幾萬一噸上漲至五六十萬一噸。目前天賜材料、新宙邦等公司都在積極擴產，能鎖定客户長單、綁定上游氟化氫、氟化鋰等資源的電解液生產企業更具業績確定性。
為應對六氟的漲價和缺貨，電解液企業紛紛探索新的替代性方案，新型鋰鹽LiSFI代替LiPF6就是其中的一種。這種新型電解液可以提升電池安全穩定性，提高耐低温耐脹能力，但製備成本相對較高。作為替代方案，LiSFI的需求主要取決於與LiPF6之間的價格差。
除電解質的稀缺，添加劑VC今年也暴漲3倍左右。
添加劑的作用主要是改善界面特性、提高電解液導電能力、以及進行內部過充電保護等。VC是最廣泛應用的添加劑，有利於促進穩定 SEI 膜（在液態鋰離子電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發生反應，形成一層覆蓋於電極材料表面的鈍化層）的形成，提升電解質性能。
電解液未來主要的創新將體現在對新型鋰鹽和新型添加劑的開發。如蜂巢能源開發出以凝膠電解液為電解質的“果凍電池”，提升安全性能。
進一步地，電解液未來最有前景的變革將是從液態電解液逐步向固態電解質變革，大幅提升鋰電池安全性及其他綜合性能。
4. 隔膜
鋰電池的隔膜是一種經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由通過。
目前來看，鋰電池隔膜技術壁壘最高，行業集中度最高，國內市場CR5達到82.1%，僅龍頭恩捷股份國內市佔率就達到44.1%，基本達到寡頭壟斷格局，毛利率也在一眾鋰電材料公司中堪稱最為豐厚。
隔膜的技術路線主要分為幹法和濕法，目前濕法隔膜為主流。
隔膜在儲能領域也是不可或缺的材料，未來隔膜輕薄化是開發的一大趨勢。
隔膜投資的風險點主要在於未來固態電池中電解質承擔了分隔正負極的作用，而無需用傳統隔膜，但純固態電池大規模商用尚早，隔膜短中期仍是高壁壘、廣泛使用的材料。
此外，隔膜的設備基本為進口，也可以關注鋰電隔膜設備國產化機會。
5. 其他
除了正負極材料、電解液、隔膜四大主材，鋁塑膜、銅箔（負極用）/鋁箔（正極用）、粘結劑等也是值得關注的關鍵材料。如鋁塑膜受軟包電池滲透率提升和儲能利好，成為鋰電材料中新的熱點。
鋁塑膜長期由日本昭和電工、DNP等日韓企業壟斷，國產率低，是技術壁壘最高的鋰電材料之一。主要技術路線為幹法和熱法，但各有優劣勢，幹法鋁塑膜深衝性能好，但耐電解液和抗水性能不及熱法；熱法鋁塑膜耐電解液腐蝕性能好，但衝深成型性能差。因此也有新的廠商另闢蹊徑，如鋰盾材料自主研發出非極性微波錨固法多相界面一體化鋁塑膜，將幹法和熱法優勢結合。
（三）從精細化工到大化工供應：解決供需矛盾
除了每種原材料本身的技術進步外，應對下游大規模需求，鋰電材料還需從精細化工向大化工產業轉，才能維持健康、可持續的供需關係。
近年來，越來越多的“局外化工巨頭”正在加速攪局，如巴斯夫與杉杉合資成立巴斯夫杉杉，萬華化學投建5萬噸磷酸鐵鋰正極材料一體化項目，新洋豐、龍佰集團、中核鈦白等磷化工和鈦白粉企業也宣佈投建磷酸鐵、LFP材料項目。可以説，鋰電材料正經歷的不僅僅是“局內人”的內卷。
未來，傳統精細化工的生產方式將不再適用，小而美的材料商也難以繼續奇貨可居，來自外圍大化工企業的降維打擊正在考驗每個材料上的運營能力和創新能力。
二、製造：亟需高效的優質產能及智能製造
（一）鋰電設備：一體化、自動化和一致性
隨着鋰電擴產潮的到來，鋰電設備受益明顯。據統計，2021年中國動力鋰電池累計裝機量達154.5GWh，同比累計上升153.1%，而TOP10企業規劃產能合計已接近2.1TWh。按照動力電池單GWh設備投資額約為2億元測算，預計2021-2025年新增鋰電設備市場需求將超4000億元。
在強訂單需求下，具備規模化供應能力的廠商有限，鋰電池的擴產週期較長，從廠房建設到確認驗收一般需要2-3年建設期，其中設備從採購生產到驗收確認收入也需要12-18個月的時間，這就意味着鋰電設備的收入增長相對遲滯，投資者可根據在手訂單有效預測未來收入。
從今年各家鋰電廠商2021年中報披露的在手訂單來看，大部分鋰電設備商在上半年的新簽訂單或者在手訂單就已經超去年全年的收入，先導智能更是僅上半年就新簽訂單92億元，幾乎是2020年收入的兩倍。面對大量的訂單堆積，交付能力成了關鍵。
從生產工序上來看，鋰電設備主要分為前道設備、中道設備和後道設備。前道製作極片，中道製作電芯，後道製作模組和電池pack。整體主要包括塗布、輥壓、分切、卷繞、疊片、注液、焊接、分容化成、組裝、檢測等工序。
由於生產工序非常多且不同工序需要的核心技術不同，大多數廠商僅能卡位2-3個工序，目前前中後道都能覆蓋的僅先導智能和贏合科技兩家企業。
各類設備的關鍵技術及進步趨勢如下：
除了追求各環節工藝的精進，一體化、自動化和更高的一致性是鋰電設備的主要趨勢。
鋰電池生產的工序非常瑣碎，單純的一兩道工序線速度提升並不能帶動整個生產效率，若能將前後工序一體化則能直接減少物料搬運的時間，降低生產成本，提升物料一致性。因此近年來許多領先的鋰電設備廠商都在主打自己的一體機，如輥壓分切一體機、激光模切卷繞一體機、切疊一體機等，預計未來一體機在鋰電設備中的滲透率會越來越高。
除了專用設備外，通用的激光設備在鋰電行業中也應用廣泛。典型的跨界代表廠商如大族激光。
根據長江證券的調研，激光焊接設備在鋰電池設備投資中佔比約 5%-15%，具體環節包括：中道工藝——極耳焊接、極帶的點焊接、電芯入殼的預焊、外殼頂蓋密封焊接、注液口密封焊接等；後道工藝——電池模組 PACK 的連接片焊接，以及模組後的蓋板上的防爆閥焊接等。
隨着4680電池的極耳數量增加，焊接從兩個極耳的點焊變為了全極耳的面焊，焊接工序和焊接量都將變多，焊接難度也大幅提升：激光強度及焦距控制難度提升，容易焊穿燒到電芯內部或者虛焊，影響良率等，因此對焊接工藝提出了更高的技術要求。隨着焊接難度與焊接量的提升，預計4680電池產線中激光焊接設備的價值量將提升。
（二）鋰電製造：從製造走向智造
五六年前，中國的鋰電行業還處於一種高速裸奔的狀態，技術水平弱、自動化程度低，甚至是半手工半機械化生產，跟在3C精密製造業背後模仿追趕。
而隨着技術經驗的積累以及下游大客户的需求倒逼，鋰電生產正從製造轉向“智造”，對設備的互動糾偏能力、精度、速度、穩定一致性，對生產環節中的節能減排，對生產效率的極致追求都在重塑整個行業。其中機器視覺檢測、機器人、數字化系統三大技術在鋰電行業中的應用將帶動鋰電行業新的發展。
1. 機器視覺檢測
鋰電生產中的氣泡、黑點、劃刻等瑕疵，極耳錯位等問題都會影響電池質量甚至造成爆炸等，這就要求對鋰電生產進行實時視覺檢測，保證一致性和穩定性。
過去幾年，鋰電行業視覺檢測一直處於可有可無，甚至是設備廠商為了應付電池廠要求而隨意裝配在設備上的狀態，絕大多數視覺檢測廠商作為Tier 2供貨商話語權弱，利潤空間薄。
隨着電池安全問題頻發、對電池一致性的要求，尤其是海外主機廠對電池質量的要求更加嚴苛，倒逼上游電池廠商引起重視。從寧德時代開始，電池廠商越來越重視視覺檢測，頭部視覺檢測廠商正從幕後走向台前，從Tier 2 發展成Tier1廠商，甚至需要設備廠商配合視覺廠商進行規格定製。
可以預見，未來鋰電池的機器視覺將會向更多電池廠商、更多生產工序中的滲透，鋰電設備標配CCD檢測系統有望成為行業慣例。
2. 機器人
目前鋰電生產過程中還是以專機設備為主，工業機器人使用目前並不多。在一些工藝段，有企業嘗試使用機器人，如疊片環節，並聯機器人更有速度優勢。
據高工鋰電調研，鋰電行業對機器人更大的缺口還在移動機器人。前道因為物料體積和負載問題，需要和產線精準對接，因此對移動機器人需求量比較大，後道則需要移動機器人進行柔性搬運。
與一般AGV的場景類似，在動力電池產線AGV的應用場景中，客户主要看重AGV的定位精度、與整體生產節拍的協調性、調度系統的穩定性以及數據採集的準確性。
目前鋰電行業自動化廠商主要有兩大類玩家：機器人廠商、鋰電設備廠商，但各有優劣：
如何將機器人、物流技術和鋰電生產現場工藝融會貫通或將成為競爭要素。在這樣的前提下，先發優勢非常重要，能先進入大客户卡位的廠商，則有一定的時間窗口對生產工藝加深理解，進行現場調試，獲得寶貴的現場工藝經驗，進一步進行技術迭代，提高壁壘。
3. 數字化系統
與精密生產相匹配的，是智能化的生產工廠。
大量的自動化和工業互聯網廠商正試圖將他們多年的數字化改造經驗遷移複用至鋰電行業。他們通過拆解和模塊化生產工序，保證交付的穩定性和一致性。通過打通PLC單元、MES系統，嵌入3D模型組態，強化整線系統和集成能力，並配合5G工業物聯網平台，實現程序高效化、標準化、可視化。
據瞭解，單個工廠的智慧化解決方案客單價可達數百萬元，若配合自動化傳輸、檢測、減排、温控設備則可賣到數千萬。宇航股份、智造家、思客琦、繁易自動化、華為在內的多家跨界玩家都正在鋰電行業輸出軟硬件一體的智慧工廠解決方案。
三、下一代電池：材料和結構的革新驅動產品革新
在鋰電行業高景氣投資主題下，資本也在不斷觀測下一代電池技術，下一代動力電池的爭奪已經進入白熱化的階段。這不僅僅是單一技術指標的突破，更是資本、客户、工程製造能力、管理能力、供應鏈規劃等各個環節的綜合較量。
（一）電池設計環節創新
如何研發出更優的電池，將電池設計環節變得更科學、智能、高效，也是一個值得探索的方向。
一些玩家已經開始用AI來統籌計算電池設計。以寧德時代為例，其持續打造數字化研發平台，將大數據、雲計算和人工智能都嵌入到電池研發，加速了鈉離子電池、鋰金屬電池、無鈷無貴金屬電池等新化學體系方面的研發進程。
除開發新體系，寧德時代也基於密度泛函理論的第一性原理，通過高通量計算來驅動材料革新。而電池研發設計商易來科得則自研電池仿真設計軟件平台，採用多種物理流式仿真方法完成電池產品的設計或優化，面向特定問題進行迭代開發。
（二）電池材料和結構創新
在觀測下一代電池的歷程中，我們也聽到了無數五花八門的名字：刀片電池、彈匣電池、4680電池、鈉離子電池、鋰金屬電池、CTP電池……從創新角度來看，這些都可歸於材料創新和結構創新。
材料創新包括針對正極材料、負極材料、電解液乃至輔料的創新，而結構創新包括對電芯、電池包之間的結構形狀規格的改變。
可以説，頭部整車廠為代表的需求端，對電池能量密度、循環性能、充電倍率、安全性、低温性能、成本等指標的孜孜追求，驅動着鋰電產業鏈進行技術革新，而部分技術的突破又促使整個產業鏈內不斷內化學習。
電池技術更新迭代的速度不斷加快，我們相信鋰電池的博弈絕不僅僅是單純的磷酸鐵鋰和三元正極的路徑之爭，在不久的兩到三年我們就可以看到新一代電池技術登上主流舞台。
從成本角度，鋰離子電池在2010-2020年成本快速下降，尤其近年來比亞迪刀片電池和特斯拉電池無極耳電池的研發突破，讓鋰離子電池的續航能力、安全性、循環壽命上都大大提高的同時，鋰離子電池成本已從十年前的約1100美元/KWh降至約110美元/KWh。
伴隨着電池成本下降的，是動力鋰電池需求的高景氣，主機廠紛紛表示缺電池、特別是缺高質量的好電池。我們預計未來隨着固態電池的量產應用和正負極材料的改性創新，鋰電池將越來越往質優價廉的方向發展。
四、鋰電回收：電池將迎來退役潮，鋰電回收成為風口
隨着新能源汽車的快速發展，電池退役將漸成規模，根據公開資料，預計到2025年，退役電池將超過73萬噸，鋰電回收半年之內成為爆發熱點。
（1）回收來源
談起鋰電回收，避不開一個關鍵性問題：未來廢電池從哪裏來？
根據調研，目前鋰電回收還處於非常混亂的狀態，本身退役的動力電池量還不大，目前拿到電池的也多為各地大大小小的電池回收商（類似“批發商”），其依據地域優勢和關係網絡拿到部分電池，進行簡單的拆解、破碎後，將極片、粉末賣給有處理能力的廠商。
而隨着電池回收資質和責任的落實，未來電池回收的責任可能落到電池廠商甚至是更上游的材料廠商。部分海外電池廠商無法在海外處理廢舊電池，則會要求上游材料廠商負有一部分回收責任。目前一些電池銀行、換電廠商也在積極尋求與電池回收廠商的合作。
（2）回收方式
從回收方式上來看，電池回收主要分梯次利用和再生利用。
梯次利用是對回收的電池進行分類、破碎、拆解、分揀，形成報廢電池和二次重組電池，將能夠再使用的廢舊電池重新應用在二輪車、儲能等場景。
再生利用則是從廢舊電池中提取出有用的金屬鹽和原材料，如硫酸鎳、碳酸鋰、硫酸鈷、硫酸錳、甚至前驅體等。
從工藝上看，再生利用工藝技術門檻更高，也越來越受到追捧。工藝和技術的差異化能力也決定了相應的毛利空間。
電池回收廠商通過再生利用提取出有用金屬後，也開始往材料端探索，探索更大的增值空間。
除了工藝和技術能力外，產能、環評審批及環保工藝、土地資金的儲備、上游電池資源也都將成為電池回收行業的重要門檻和競爭要素。電池回收白名單未來也將成為進入的重要資質，有電池資源的廠商會優先從白名單上挑選具備回收處理能力的合作伙伴。
除創業公司外，越來越多的電池廠也在下場佈局鋰電池回收板塊，鋰電池回收領域形成了電池廠系、主機廠系、拆車廠與車後市場系三種主流派系，可以預見，未來鋰電回收行業將會越來越規範化、三種派系博弈的狀態也更加微妙。
雲岫認為，鋰電行業既可以説是一個傳統產業，有着大量十幾二十年經驗的行業老兵孜孜不倦；又可以説是一個新興產業，大家都在這場電動潮中拼命學習、捕捉機會，與新技術、新材料、新思維不斷髮生碰撞。
可以預見，未來兩年一定是奔向TWh時代的高歌猛進的兩年，因此企業需要在這場強者環伺、虎視眈眈的戰役中堅持創新精神、不斷追求技術的進步，同時又存敬畏之心，以精益創業的態度，捆綁需求、穩定供應。
從產業投資的角度，比起盲目追趕熱點，更需要找到能在這場浪潮中以務實的心態紮實地做好產品和服務的團隊，攜手共進。
部分參考資料
[1]東吳證券：電動車2021年10月專題報告——行業景氣度持續向上，電池技術加速升級
[2]國信證券：H1鋰電總結：完美收官，火熱延續
[3]申萬宏源：鋰電設備行業深度報告之二：本輪擴產不一樣，鋰電設備景氣更長
[4]五礦證券：動力電池深度：從芯出發，迴歸技術本源，聚焦發展主線
[5]長江證券：鋰電設備系列專題一：淺析激光焊接在鋰電池製造中的應用
[6]中金公司：鋰電設備：還有哪些超預期因素？
[7]新華社：連續7年銷量全球第一！我國新能源汽車“馬力十足”
[8]阿爾法工場：為什麼鹽湖提鋰勢在必行
[9]新材料在線：一張圖看懂鋰電產業鏈及其9大關鍵材料
[10]錦緞：正極風雲：磷酸鐵鋰VS三元鋰電
[11]中國汽車動力電池產業創新聯盟
[12]萬得數據
[13]高工機器人產業研究所
[14]高工鋰電
本文來自微信公眾號：雲岫資本（ID：winsoulcapital），作者：口莉、於東
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