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激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

行業(yè)動(dòng)態(tài) 2022-05-05 21:12

1. 激光加工工藝：性能優(yōu)勢(shì)突出，契合動(dòng)力電池生產(chǎn)需求? ?

1.1 動(dòng)力電池是新能源汽車核心部件，對(duì)于電池生產(chǎn)設(shè)備要求極高

鋰離子電池是目前公認(rèn)的最佳動(dòng)力電池解決方案，是新能源汽車的重要組成部件。動(dòng) 力型鋰電池主要用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、代步車等，又稱為鋰離子動(dòng)力電池、動(dòng)力鋰電等，主要形態(tài)分為圓柱、方形和軟包電池。由于新能源汽車?yán)m(xù)航距離、最高時(shí)速、電池車重比、能量密度等技術(shù)指標(biāo)均與動(dòng)力電池密切相關(guān)，鋰電池質(zhì)量直接決定新能源車輛的性能，因此，動(dòng)力電池是新能源車的“心臟”，動(dòng)力電池的采購(gòu)成本一般占到新能源汽車整車成本的 30%-40%；動(dòng)力鋰電池主要為三元材料電池及磷酸鐵鋰電池，下游為新能源車的裝機(jī)應(yīng)用。

動(dòng)力電池能量密度及安全性能、生產(chǎn)自動(dòng)化要求逐步提升，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精度、安全性以及一致性提出高要求。動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心部件，制作工藝復(fù)雜，其制造技術(shù)和設(shè)備要求極高。一方面，政府提高財(cái)政補(bǔ)貼門檻，將補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)與電池能量密度掛鉤，鼓勵(lì)企業(yè)不斷優(yōu)化工藝，提高能量轉(zhuǎn)換效率、提升能量密度、減輕重量；另一方面，隨著各動(dòng)力電池廠商的產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，降低生產(chǎn)成本成為動(dòng)力電池廠商重要的考慮因素，通過(guò)設(shè)備自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率成為必然選擇。

激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

1.2 激光實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)加工技術(shù)的革新，在動(dòng)力電池生產(chǎn)中作用突出

激光加工技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)加工技術(shù)的革新，相較于傳統(tǒng)加工技術(shù)，具有潔凈環(huán)保、精度高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。激光加工可實(shí)現(xiàn)多種材料加工目的，它可以對(duì)多種金屬、非金屬進(jìn)行加工，特別是高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料；加工過(guò)程無(wú)刀具磨損、無(wú)接觸應(yīng)力、不產(chǎn)生噪音、無(wú)環(huán)境污染。激光加工柔性大，主要用于切割、表面處理、焊接、打標(biāo)和打孔等。

激光工藝憑借多重性能優(yōu)勢(shì)，在動(dòng)力電池產(chǎn)線在發(fā)揮重要作用。鋰電池的生產(chǎn)制造是由一個(gè)個(gè)工藝步驟嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)起來(lái)的，其生產(chǎn)過(guò)程大致包括極片制造、電芯制作及電池組裝三部分。激光工藝依托高效精密、靈活、可靠穩(wěn)定、焊材損耗小、自動(dòng)化和安全程度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于動(dòng)力電池生產(chǎn)線的前、中、后段加工過(guò)程中，具體涉及的激光工藝有激光切割、激光焊接、激光打標(biāo)、激光清洗等。動(dòng)力電池的前段、中段以及后段均有較多激光技術(shù)應(yīng)用，有效提高了動(dòng)力電池安全性、可靠性和使用壽命，以及生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。

1.3 國(guó)內(nèi)多家激光設(shè)備企業(yè)崛起，為動(dòng)力電池廠商提供激光設(shè)備

由于動(dòng)力電池制造市場(chǎng)需求旺盛，眾多激光企業(yè)紛紛搶灘入局鋰電激光焊接市場(chǎng)。國(guó) 內(nèi)重要的新能源動(dòng)力電池廠商紛紛擴(kuò)建生產(chǎn)線，迎來(lái)產(chǎn)能擴(kuò)張期。與傳統(tǒng)加工方法相比，激光具有精度高、速度快、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等諸多優(yōu)勢(shì)，是動(dòng)力電池生產(chǎn)中不可或缺的標(biāo) 準(zhǔn)工藝。

1）聯(lián)贏激光：2007 年，涉足鋰電行業(yè)，是國(guó)內(nèi)第一家鋰電自動(dòng)化的激光設(shè)備供應(yīng)商。2017 年，被寧德時(shí)代評(píng)為“最佳合作伙伴”，并進(jìn)一步鎖定與動(dòng)力電池行業(yè)龍頭企業(yè)的業(yè)務(wù)合作關(guān)系。作為國(guó)內(nèi)最早從事研發(fā)、生產(chǎn)動(dòng)力電池激光焊接設(shè)備的廠商之一，聯(lián)贏激光及時(shí)跨越了國(guó)內(nèi)激光行業(yè)早期的技術(shù)門檻，先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手引入能量控制技術(shù)，極大降低自研激光器的能量波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，目前為國(guó)內(nèi)激光焊接行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。

2）海目星：2015 年，開始切入鋰電系能源激光及自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)。公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)打破國(guó)內(nèi)外技術(shù)封鎖，研發(fā)出激光極片成型設(shè)備，能夠在鋰電池極片兩側(cè)的金屬箔材上切割極耳，成功解決行業(yè)痛點(diǎn)。海目星動(dòng)力電池激光及自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)品主要包括：高速激光制片機(jī)、電池裝配線、電芯干燥線等，覆蓋極片制片、電芯裝配、烘烤干燥等動(dòng)力電池生產(chǎn) 關(guān)鍵工藝流程。

2. 激光鋰電設(shè)備：用于前中后段加工，成動(dòng)力電池產(chǎn)線標(biāo)配? ?

2.1 應(yīng)用環(huán)節(jié)：涵蓋鋰電多個(gè)工序環(huán)節(jié)，助力電池性能及生產(chǎn)效率提升

鋰電池的生產(chǎn)制造包括極片制作（前段）、電芯組裝（中段）以及后處理（后段）三部分；動(dòng)力電池的前段極片制作、中段焊接以及后段模組 Pack 均有較多激光技術(shù)應(yīng)用。

具體來(lái)看：

（一）極片制作工段-前段：激光切割工藝應(yīng)用于極片及隔膜分切環(huán)節(jié)

極片制作工段具體包括勻漿、極片清洗、涂布、碾壓、極片及隔膜分切環(huán)節(jié)，在極片及隔膜分切環(huán)節(jié)中，激光切割機(jī)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)模切機(jī)的替代。在激光技術(shù)出現(xiàn)前，鋰電池產(chǎn)業(yè)通常使用傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行加工和切割，但使用傳統(tǒng)模切刀設(shè)備會(huì)不可避免出現(xiàn)磨損，粉塵掉落并產(chǎn)生毛刺，進(jìn)而引起電池過(guò)熱、短路、甚至爆炸等各類危險(xiǎn)問(wèn)題。與傳統(tǒng) 的機(jī)械切割相比，激光切割擁有無(wú)工具磨損、切割形狀靈活、邊緣質(zhì)量控制、精確性更高和運(yùn)營(yíng)成本較低等優(yōu)勢(shì)，有利于降低制造成本、提高生產(chǎn)效率、大幅縮短新產(chǎn)品模切周期。

（二）電芯組裝工段-中段：激光焊接工藝應(yīng)用于殼體、頂蓋、密封釘、極耳等焊接環(huán)節(jié)

電芯組裝工段具體包括電芯的卷繞、疊片、極耳焊接、電芯入殼、外殼頂蓋焊、注液、注液口封裝等。電芯是動(dòng)力電池的最小單位，電芯的質(zhì)量決定了電池模組的性能進(jìn)而影響整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的可靠性。其中，激光焊接工藝應(yīng)用于殼體、頂蓋、密封釘、極耳等焊接環(huán)節(jié)，以及電芯前的配件防爆閥的焊接環(huán)節(jié)。相比傳統(tǒng)氬弧焊、電阻焊的方式，激光焊接具有顯著優(yōu)勢(shì)：一是熱影響區(qū)窄，焊接變形小，特別適合于微型件的焊接；二是通過(guò)光導(dǎo)纖維引導(dǎo)或棱鏡偏轉(zhuǎn)，可遠(yuǎn)距離施焊；三是具有極高的能量密度；四是不需要真空防護(hù) 和 X 射線防護(hù)，也不受磁場(chǎng)影響。

（3）后處理工段-后段：激光自動(dòng)化系統(tǒng)替代傳統(tǒng)手工裝配方式應(yīng)用于模組 PACK

后處理工段具體環(huán)節(jié)包括化成分容、測(cè)試分檔、PACK 模組，主要設(shè)備包括化成機(jī)、分容檢測(cè)裝置、過(guò)程倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化，PACK 自動(dòng)化設(shè)備。其中，激光自動(dòng)化系統(tǒng)普通應(yīng) 用于模組 PACK 組裝產(chǎn)線，進(jìn)行電池 PACK 模組時(shí)的連接片焊接。

2.2 激光切割：高效精準(zhǔn)，鋰電池制造領(lǐng)域的“利器”

激光切割是利用高功率密度激光束來(lái)實(shí)現(xiàn)切割的工藝，在動(dòng)力電池生產(chǎn)中主要應(yīng)用于前段工序的電池極片制造環(huán)節(jié)。激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，隨著光束對(duì)材料的移動(dòng)，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫，從而實(shí)現(xiàn)切割的技術(shù)。激光切割在鋰電池制造中的應(yīng)用主要包括正負(fù)極的激光極耳切割成型、激光極片切割、激光極片分條，以及隔膜的激光切割；其中，激光極耳成型是目前激光切割在鋰電池制造領(lǐng)域最主要的應(yīng)用。

激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

激光切割作為先進(jìn)加工工藝，具有精度高、速度快、自動(dòng)化水平高等優(yōu)勢(shì)，主要替代傳統(tǒng)模切機(jī)。在激光技術(shù)出現(xiàn)前，鋰電池產(chǎn)業(yè)通常使用傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行加工和切割，而模切刀在使用過(guò)程中，會(huì)不可避免地出現(xiàn)磨損，進(jìn)而掉落粉塵、產(chǎn)生毛刺，可能引起電池過(guò)熱、短路、爆炸等危險(xiǎn)問(wèn)題；且五金模切工藝存在模具損耗快、換模時(shí)間長(zhǎng)、靈活性差和生產(chǎn)效率低等局限性，已越來(lái)越不能滿足鋰電池制造的發(fā)展要求。與傳統(tǒng)的機(jī)械切割相比，激光切割擁有無(wú)工具磨損、切割形狀靈活、邊緣質(zhì)量控制、精確性更高和運(yùn)營(yíng)成本較低等優(yōu)勢(shì)，有利于降低制造成本、提高生產(chǎn)效率、大幅縮短新產(chǎn)品模切周期。在動(dòng)力鋰電池的極耳加工環(huán)節(jié)中，激光極耳切割已成為行業(yè)標(biāo)配。

2.3 激光焊接：高度契合，鋰電池制造領(lǐng)域的“粘合劑”

激光焊接是利用激光束對(duì)物體進(jìn)行融化并實(shí)現(xiàn)焊接的工藝，在動(dòng)力電池生產(chǎn)中主要用于中段電芯、后段模組 PACK 環(huán)節(jié)。激光焊接是利用激光束優(yōu)異的方向性和高功率密度等特性進(jìn)行工作，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚焦在很小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時(shí)間內(nèi)使被焊處形成一個(gè)能量高度集中的熱源區(qū)，從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點(diǎn)和焊縫。作為一種高精密的焊接方式，其極為靈活、精確和高效，能夠滿足動(dòng)力電池生產(chǎn)過(guò)程中的性能要求，是動(dòng)力電池制造過(guò)程中的首選。在動(dòng)力電池的生產(chǎn)中，使用激光焊接的環(huán)節(jié)主要包括：電芯配件中的防爆閥焊接；中道工藝：極耳的焊接（包括預(yù)焊接）、極帶的點(diǎn)焊接、電芯入殼的預(yù)焊、外殼頂蓋密封焊接、注液口密封焊接等；后道工藝：包括電池 PACK 模組時(shí)的連接片焊接等。

激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

主要焊接環(huán)節(jié)如下：

1）電池防爆閥焊接：電池的防爆閥是電池封口板上的薄壁閥體,當(dāng)電池內(nèi)部壓力超過(guò)規(guī) 定值時(shí)，防爆閥閥體破裂,避免電池爆裂。安全閥結(jié)構(gòu)巧妙，這道工序?qū)す夂附庸に囈髽O為嚴(yán)格。沒(méi)有采用連續(xù)激光焊接之前，電池防爆閥的焊接都是采用脈沖激光器焊接，通過(guò)焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的重疊和覆蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)密封焊接，但焊接效率較低，且密封性相對(duì)較差。采用連續(xù)激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高速高質(zhì)量的焊接，焊接穩(wěn)定性、焊接效率以及良品率都能夠得到保障。

2）電池極柱焊接：電池蓋板上的極柱，分為電池內(nèi)部和電池外部連接。電池內(nèi)部連接，是電芯極耳與蓋板極柱的焊接；電池外部連接，是電池極柱通過(guò)連接片焊接，形成串聯(lián)、并聯(lián)電路，組成電池模組。電池的極柱即電池的正負(fù)極，一般正極采用鋁，負(fù)極采用銅。常用的結(jié)構(gòu)為鉚壓結(jié)構(gòu)，鉚壓完成后進(jìn)行滿焊，其大小一般為直徑 8 的圓。焊接時(shí)，在滿足設(shè)計(jì)要求的拉力和導(dǎo)電性能的情況下，優(yōu)先選擇光束質(zhì)量好、能量分布均勻的光纖激光器或是復(fù)合焊激光器，采用光纖激光器、復(fù)合焊激光器焊接可以實(shí)現(xiàn)的電極柱的鋁-鋁結(jié)構(gòu) 焊接、銅-銅結(jié)構(gòu)焊接穩(wěn)定性，減少飛濺、進(jìn)而提升焊接良率。

3）轉(zhuǎn)接片焊接：轉(zhuǎn)接片與軟連接是連接電池蓋板與電芯的關(guān)鍵部件。它必須同時(shí)考慮到電池的過(guò)流、強(qiáng)度及低飛濺的要求，所以在與蓋板的焊接過(guò)程中，需要有足夠的焊縫寬度，且需要保證沒(méi)有 particle 落在電芯上，避免出現(xiàn)電池短路。而作為負(fù)極材料的銅，屬于低吸收率的高反材料，在焊接時(shí)需要更高的能量密度去焊接。

4）殼體封口焊接：動(dòng)力電池的殼體材料有鋁合金和不銹鋼，其中采用鋁合金的最多，也有少數(shù)采用純鋁。不銹鋼是激光焊接性最好的材質(zhì)，無(wú)論是脈沖還是連續(xù)激光都能夠獲得外觀和性能良好的焊縫。使用連續(xù)激光器焊接薄殼鋰電池，效率可以提升 5~10 倍，且外觀效果和密封性更好。現(xiàn)在為了追求更快的焊接速度和更均勻的外觀，大部分公司已經(jīng)開始采用復(fù)合焊和環(huán)形光斑取代以往低速的單光纖焊接。

5）密封釘（電解液注入口）焊接：密封釘（注液孔蓋帽）的形式也較多，其形狀通常為一個(gè)直徑 8mm、厚度約 0.9mm 的圓形蓋帽，其焊接的基本要求就是耐壓值達(dá)到 1.1MPa，密封且不能有針孔、裂紋和爆點(diǎn)的存在。作為電芯焊接的最后一道工序，密封釘焊接的良率尤為重要。密封釘焊接時(shí)由于有殘留電解液的存在，導(dǎo)致有爆點(diǎn)、針孔等缺陷，而抑制這些缺陷的關(guān)鍵方式則是減小熱輸入量。

6）動(dòng)力電池模組及 PACK 焊接：電池模組可以理解為鋰離子電芯經(jīng)串并聯(lián)方式組合，并加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置。電池模組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往能決定一個(gè)電池包的性能和安全。其結(jié)構(gòu)必須對(duì)電芯起到支撐、固定和保護(hù)作用。由于銅和鋁之間采用激光焊接后易形成脆性化合物，無(wú)法滿足使用要求，通常采用超聲波焊接；銅和銅、鋁和鋁一般均采用激光焊接。同時(shí)，由于銅和鋁傳熱均很快，且對(duì)激光反射率非常高，連接片厚度相對(duì)較大，因此需要采用較高功率的激光器才能夠?qū)崿F(xiàn)焊接。

激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

在動(dòng)力電池應(yīng)用方面，相比于傳統(tǒng)電弧焊、電阻焊等，激光焊接具有材料契合度高、高效精密、自動(dòng)化集成的優(yōu)勢(shì)。激光焊接優(yōu)勢(shì)明顯。1）材料契合度高：動(dòng)力電池殼體多為鋁材材質(zhì)，更適合使用激光進(jìn)行焊接，激光焊接防止飛濺和氣孔，有利于提升電池良品率及安全性能；2）高效精準(zhǔn)：傳統(tǒng)的氬弧焊、電弧焊都是通過(guò)接觸式焊接，降低了焊接速度，激光能量密度高，熱影響區(qū)變化范圍較小，屬于非接觸焊接，焊接速度快，加工精度高，變形??；3）自動(dòng)化集成：激光焊接系統(tǒng)具有高柔性，與機(jī)器人聯(lián)合組成的焊接系統(tǒng)可以形成多功能的激光加工系統(tǒng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

特別值得注意的是，在動(dòng)力電池行業(yè)，激光焊接相較于切割及打標(biāo)具有定制化、客戶粘性強(qiáng)等特點(diǎn)，進(jìn)入壁壘更高。

1）激光焊接設(shè)備呈現(xiàn)非標(biāo)定制化的特點(diǎn)。產(chǎn)品由客戶根據(jù)自己的產(chǎn)品確定技術(shù)指標(biāo)，行業(yè)內(nèi)以寧德時(shí)代的技術(shù)指標(biāo)最為先進(jìn)。動(dòng)力電池行業(yè)的激光焊接設(shè)備主要有：密封釘焊接系統(tǒng)、頂蓋焊接系統(tǒng)、軟連接焊接系統(tǒng)、極柱焊接系統(tǒng)、防爆閥焊接系統(tǒng)、PACK 及模組焊接系統(tǒng)等；依據(jù)下游客戶的場(chǎng)地限制、自動(dòng)化水平、技術(shù)要求等，需要重新進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。

2）激光輸出的穩(wěn)定性控制。為了對(duì)焊件輸出統(tǒng)一、穩(wěn)定的焊接激光束，就需要激光輸出功率具有良好的一致性以及能夠精確控制激光輸出功率，功率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致焊接熔融不足而影響焊接質(zhì)量，功率過(guò)高或上下波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致飛濺、氣孔等不良效果。同時(shí)部分重要的工業(yè)材料如鋁、銅等材料，采用激光焊接方式呈現(xiàn)高反射性、難焊特點(diǎn)，容易形成飛濺、裂紋和氣孔，影響焊接質(zhì)量和效果，因此研發(fā)設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的激光器就顯得尤為重要。

3）針對(duì)不同的焊接材料設(shè)定激光焊接工藝參數(shù)。包括激光光束屬性、光束聚焦及焦點(diǎn)特性、輔助氣體特性、加工材料性質(zhì)、合適的夾具及機(jī)械件等多項(xiàng)工藝參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)焊接效果。

4）焊接工藝技術(shù)參數(shù)及要求會(huì)影響激光器的選擇、自動(dòng)化傳動(dòng)裝置、夾治具、控制軟件等的設(shè)計(jì)開發(fā)。在研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)激光光源有著比較深刻的了解和研究，如激光的波長(zhǎng)范圍、激光的能量密度、激光的焊接的速度、激光焦點(diǎn)和材料的位置關(guān)系等，并且要理解材料特點(diǎn)。

3. 三重驅(qū)動(dòng)力共振，百億市場(chǎng)規(guī)模指日可待

3.1 驅(qū)動(dòng)力一：新一輪動(dòng)力電池?cái)U(kuò)產(chǎn)到來(lái)，激光鋰電設(shè)備需求高漲

動(dòng)力電池行業(yè)與新能源汽車行業(yè)息息相關(guān)，政策驅(qū)動(dòng)下，新一輪動(dòng)力電池投資擴(kuò)產(chǎn)高拉動(dòng)設(shè)備需求提升。在全球范圍內(nèi)，新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車趨勢(shì)明顯，2019 年，全球新能源汽車市場(chǎng)滲透率僅為 2.5%，尚處于發(fā)展初期，2020 年新能源汽車銷量接近 10% 的增長(zhǎng)。到 2025 年，我國(guó)新能源汽車新車銷量占比達(dá)到 25%左右；中國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)占據(jù)全球動(dòng)力電池市場(chǎng)份額 50%以上，成為全球第一大動(dòng)力電池市場(chǎng)。在政策驅(qū)動(dòng)下，激光鋰電設(shè)備市場(chǎng)需求或迎來(lái)高速發(fā)展。

激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

受益于新能源市場(chǎng)景氣度回升，動(dòng)力電池廠商擴(kuò)產(chǎn)加速，拉動(dòng)鋰電設(shè)備 3-5 年高需求。動(dòng)力電池廠商擴(kuò)產(chǎn)的進(jìn)度受下游整車銷售情況影響，2020 年下半年以來(lái)新能源汽車銷售火爆，新能源產(chǎn)業(yè)鏈景氣度持續(xù)提升?，F(xiàn)階段，動(dòng)力電池廠商同步在現(xiàn)有產(chǎn)能基礎(chǔ)上大幅擴(kuò) 產(chǎn)，激光鋰電市場(chǎng)有望收益實(shí)現(xiàn)突破。2020 年動(dòng)力電池投擴(kuò)項(xiàng)目 26 起，總金額超 1370 億元，擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模超 400GWh。新增投資項(xiàng)目中，單個(gè)項(xiàng)目的產(chǎn)能規(guī)模基本在10GWh，百億級(jí)投資項(xiàng)目大幅增加，其中寧德時(shí)代 7 個(gè)生產(chǎn)基地新增產(chǎn)能規(guī)劃達(dá)535GW，中航鋰電“十四五”期間，規(guī)劃產(chǎn)能超過(guò) 300GWh；預(yù)計(jì)未來(lái) 3-5 年新能源汽車行業(yè)增速呈噴井態(tài)勢(shì)，下游動(dòng)力電池廠商擴(kuò)產(chǎn)投資熱潮持續(xù)不減，將推動(dòng)鋰電設(shè)備需求快速增長(zhǎng)。

3.2 驅(qū)動(dòng)力二：動(dòng)力電池性能要求提升，激光設(shè)備更迭進(jìn)程加速

動(dòng)力電池能量密度及安全性能逐步上升，對(duì)激光加工設(shè)備提出更高要求。自 2008 年鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車已經(jīng) 10 年，實(shí)際裝車產(chǎn)品的能量密度從 100 瓦時(shí)/公斤提升到 250 瓦時(shí)/公斤，提高了 2.5 倍。2020 年的能量密度將達(dá)到 300 瓦時(shí)/公斤。向高能量密度發(fā)展是動(dòng)力電池的必然趨勢(shì)，但在現(xiàn)有的材料體系下，能量密度的提升將導(dǎo)致電池的熱穩(wěn)定性變差，造成安全性風(fēng)險(xiǎn)，從而對(duì)激光加工設(shè)備的技術(shù)與工藝提出了更高的要求。

激光器的更新迭代較快，企業(yè)為保障領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手而主動(dòng)進(jìn)行設(shè)備替換。隨著近年來(lái)激光行業(yè)的快速發(fā)展，激光器的更新迭代速度較快，市場(chǎng)上每隔一段時(shí)間會(huì)推出更高功率和更好光束質(zhì)量的激光器，促進(jìn)激光行業(yè)整體向更高精度和更快效率不斷發(fā)展，下游客戶對(duì)加工要求也會(huì)逐漸提高，原有較低功率和較差光束質(zhì)量的激光設(shè)備將逐漸無(wú)法滿足市場(chǎng)新的要求，設(shè)備使用商為保障先進(jìn)加工能力，將不斷淘汰老舊設(shè)備、更替新設(shè)備。同時(shí)，磨損及老化等因素導(dǎo)致激光設(shè)備加工效率下滑，倒逼企業(yè)進(jìn)行設(shè)備更替。

激光設(shè)備在新能源汽車核心部件鋰電池上的應(yīng)用

3.3 驅(qū)動(dòng)力三：儲(chǔ)能領(lǐng)域或迎來(lái)黃金期，鋰電市場(chǎng)有望充分受益

儲(chǔ)能領(lǐng)域是鋰電池的嶄新領(lǐng)域，電源、電站、電池三者并駕齊驅(qū)。動(dòng)力型鋰電池主要用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、代步車等；儲(chǔ)能和工業(yè)型鋰電池主要用于調(diào)峰電源、儲(chǔ)能電池等儲(chǔ)能產(chǎn)品和電動(dòng)工具等產(chǎn)品的鋰電池電芯及模組。而鋰電池在循環(huán)壽命、快速充放能效、比能量方面均大幅優(yōu)于鉛酸電池，在安全性方面與鉛酸電池相當(dāng)，作為一種綠色環(huán)保的新型電池，在儲(chǔ)能領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。隨著通信運(yùn)營(yíng)商集中采購(gòu)，以通信儲(chǔ)能為代表的儲(chǔ)能鋰電池市場(chǎng)有望迅速增長(zhǎng)。

儲(chǔ)能鋰電池 2025 年有望達(dá) 58Gwh 裝機(jī)量，有利于帶動(dòng)激光鋰電應(yīng)用增長(zhǎng)。2020 年中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 175 億元，同比增長(zhǎng) 35%。儲(chǔ)能鋰電池出貨量達(dá) 到 16.2GWh，同比增長(zhǎng) 70.53%。隨著政策對(duì)新型儲(chǔ)能支持力度加大、電力市場(chǎng)商業(yè)化機(jī) 制建立、儲(chǔ)能商業(yè)模式清晰、鋰電池成本的持續(xù)下降。預(yù)測(cè)至 2025 年，中國(guó)儲(chǔ)能鋰電池出貨量將達(dá)到 58GWh，市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 550 億元。

3.4 預(yù)計(jì) 2025 年激光鋰電自動(dòng)化設(shè)備需求約 430 億

激光技術(shù)在動(dòng)力電池中承擔(dān)核心功能，假設(shè)激光鋰電自動(dòng)化設(shè)備在整線中的價(jià)值量占比為 30%。鋰電設(shè)備生產(chǎn)中涉及的激光工藝主要為激光焊接、切割和自動(dòng)化模組，激光焊接的價(jià)值量在鋰電設(shè)備中占據(jù) 10-15%；而激光切割及自動(dòng)化設(shè)備，在前段、中段產(chǎn)線中均有重要應(yīng)用，因此，假設(shè)激光自動(dòng)化設(shè)備占產(chǎn)線價(jià)值量投資比例為 30%。

新能源車銷量增長(zhǎng)帶動(dòng)鋰電設(shè)備市場(chǎng)，預(yù)計(jì) 2025 年激光鋰電自動(dòng)化設(shè)備需求約 430 億。2020 年我國(guó)汽車整體銷量達(dá) 2526.76 萬(wàn)輛，新能源汽車銷量為 132.29 萬(wàn)輛，滲透率僅為 5.24%。

假設(shè)一：2025 年新能源汽車滲透率逐步提升至 26%，即可測(cè)算每年新能源汽車銷量（每年汽車銷量*新能源汽車滲透率）；

假設(shè)二：?jiǎn)诬噹щ娏繗v年平均值為 50KWH，假設(shè)未來(lái) 5 年穩(wěn)步提升，即可測(cè)算每年裝機(jī) 量（每年新能源汽車銷售*單車帶電量）；

假設(shè)三：據(jù)高工鋰電測(cè)算，近年動(dòng)力電池單 GW H 設(shè)備投資額約為 1.7-1.9 億元，考慮技術(shù)逐步成熟、設(shè)備性能提升，假設(shè)未來(lái) 5 年每 GWH 設(shè)備投資額小幅降低，即可測(cè)算每年設(shè)備需求規(guī)模（每年產(chǎn)能新增擴(kuò)產(chǎn)*每 GWH 設(shè)備投資額）；

假設(shè)四：假設(shè)激光設(shè)備占整線價(jià)值量投資比例為 30%；即可測(cè)算出每年激光鋰電設(shè)備需求規(guī)模（每年設(shè)備需求規(guī)模*激光鋰電自動(dòng)化設(shè)備價(jià)值量占比）， 2025 年激光鋰電設(shè)備需求規(guī)模約 430 億元。

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