刘云涛 http://www.csjkc.com/zjtd/m/421.html

（报告出品方/作者：东吴证券，周尔双、刘晓旭）

1.叠片为中段核心环节，软包长薄化方形电池带动叠片机需求1.1.叠片工艺优势显著，但设备效率等仍存在提升空间

卷绕/叠片为锂电池中段电芯装配工序的最核心环节。卷绕为通过控制极片的速度、张力、尺寸、偏差等因素，将分条后尺寸相匹配的极片及隔膜、终止胶带等卷成极芯的一种生产工艺。叠片则将极片与隔膜交替堆叠在一起，最终完成多层叠片极芯的一种生产工艺。就电池形态来看，软包电池只能采用叠片工艺；方形电池既可以使用叠片工艺也能够采用卷绕工艺，目前主流为卷绕工艺；圆柱电池只能采用卷绕工艺。

卷绕与叠片在工艺方面最大的差别在于极组成型工序。（1）极片状态：卷绕的正负极片为连续的，叠片为片状。（2）极组完成标准的判定：卷绕电池控制极片的长度，在模切工序时会根据每个电芯长度标记一个孔进行定位，检测到该孔时进行裁断，完成一个极组的卷绕；叠片则是根据正负极片的设定数量，达到设定值时完成一个极组的叠片。（3）极组形态：卷绕工艺下正负极耳仅位于上方一侧，故卷绕极片一圈仅有一个正极和一个负极极耳，而同样为“一圈”的情况下，叠片能够有2层极片，每一层均有一个正极和一个负极极耳，故数量是卷绕的2倍。（4）隔膜张力控制：卷绕电池的隔膜在高速卷绕过程中会产生一定的张力，张力作用下隔膜会产生一定的拉伸，导致孔隙率发生微小变化；而叠片电池张力几乎为0，隔膜基本无拉伸，孔隙率与原材料保持一致。

从最终电池成品来看，叠片形成的电池具有更高的电池能量密度、更稳定的内部结构、更高安全性和更长循环寿命等优点。

（1）更高的电池能量密度：卷绕在卷绕拐角部有弧度，空间利用率比叠片低，叠片能够充分利用电池边角空间，故在相同体积的电芯设计下叠片形成的电芯能量密度更高。

（2）更稳定的内部结构：在电池的循环使用过程中，随着锂离子的嵌入，正负极片均会有膨胀，受卷绕拐角处内外层内应力不一致的影响，卷绕的电池会发生波浪状变形，波浪状变形会导致电池的界面变差，电流分布不均，加速电池内部结构不稳定。叠片的电池不存在拐角内应力不均的问题，在电池的循环往复使用中，每层膨胀力相近，故叠片的电池可保持界面平整。

（3）更高安全性：卷绕下两端极片折弯后涂层材料发生较大弯曲变形，折弯处容易发生掉粉、毛刺问题，严重时会造成电池内部短路，引起热失控，此外极片和隔膜所受拉力容易出现不均匀、产生褶皱，极片的膨胀和收缩、隔膜拉伸等都会导致电芯变形；而叠片电池受力均匀，不存在两端折弯问题，电池安全性更高。

（4）更长的循环寿命：如前述叠片电池的极耳数量是卷绕的2倍，而极耳数量越多，电子传输距离越短，电阻越小，故叠片的电池内阻能够降低10%+，电池产热小，使用寿命长于卷绕电池；而卷绕容易发生变形、膨胀等问题，影响电池衰减性能，故同等设计下叠片的循环膨胀更低、循环寿命更长。

但叠片工艺存在设备效率低、设备投资额较高、良率低、控制难度大等缺点。

（1）设备效率低：一般动力电池卷绕的效率为12PPM，先导智能的卷绕机性能优越，其方形卷绕机在极片长度mm时效率仍可达12PPM，而传统Z字叠片效率一般为0.5s/pcs/工位，若电池极片层数为30层，则传统Z字叠片完成一个电池的时间为15秒，则一分钟内能完成4个电池，即传统Z字叠片效率仅有4PPM；此外叠片设备占地面积比卷绕机大，也意味着叠片比卷绕效率低。

（2）设备投资额高：从单条产线来看，卷绕电池通过控制极片的长度来判断极组完成与否，一条产线需要的卷绕机数量与每片电芯的长度有关，一般一条产线需要10台卷绕机，按照-万元/台的价格，则一条产线下卷绕机价值量合计约为0-0万元；叠片则是根据正负极片的设定数量，达到设定值时完成一个极组的叠片，一条产线需要的叠片机数量与电池片数有关，中航锂电的一条产线一般需要10台切叠一体机，按照万元/台的价格，则中航锂电一条产线的切叠一体机价值量为万元，蜂巢短刀电池的一条产线需要20台切叠一体机，按照万元/台的价格，则蜂巢一条产线的切叠一体机价值量约为1.2亿元。

（3）良率低：卷绕电池分切方便，合格率高，每个电芯只需要进行正负极一次分切，难度小；而叠片分切繁琐，每个电池有几十个小片，每个小片有四个切面，且冲切容易产生不良品，故叠片的单个电池容易发生断面等问题。

（4）控制难度大：①卷绕点焊容易，每个电池只需要点焊两处，容易控制，而叠片容易虚焊，所有极片都要点焊到一个焊点，操作难度大；②卷绕一个电池只有两个极片便于控制，而叠片极片数量较多，检测、转运、统计都是难点。

综合来看，叠片形成的电池具有更高的电池能量密度、更稳定的内部结构、更高安全性和和更长循环寿命等优点，仍面临设备效率低、设备投资额较高、良率低、控制难度大等缺点。我们认为随着先导智能、利元亨等我国优秀叠片机厂商加大研发投入以持续提升叠片机效率、国产叠片机逐步放量实现降本，叠片工艺的低效率、高成本问题有望得到解决。

1.2.软包占比持续提升长薄型方形电池快速发展，叠片需求空间广阔

1.2.1.软包电池性能更优，未来技术成熟后需求占比将持续提升

目前方形电池由于效率高、成本低为我国动力主流路线，软包主要受限于叠片工艺的低效率、高成本问题。我们认为随着叠片机效率不断提升，先导智能、利元亨等优秀国产叠片设备商逐步实现国产替代、降低成本，叠片工艺的低效率、高成本瓶颈将得以解决，具备更高能量密度、更高安全性的软包电池占比将进一步提升。

根据高工锂电，年我国动力电池装机量市场中圆柱电池年度装机量约8.69GWh，同比+10%，占总装机量比重为6%；方形动力电池装机量约.99GWh，同比+%，占比为86%；软包动力电池装机量约10.30GWh，同比+%，占比为7%，未来软包电池凭借优越性能，年占比有望提升至16%。全球动力电池装机量来看，高工锂电预计到年全球软包动力电池出货量达GWh。

1.2.2.长薄型方形电芯快速发展，叠片重要地位日益凸显

随着新能源汽车的逐步发展，对动力电池的安全性、能量密度、续航里程等提出更高要求，各电池厂对此均提出了相应差异化的解决方案，例如比亚迪推出了刀片电池、蜂巢能源推出了短刀电池、宁德时代推出了CTP（CelltoPack）、CTC（CelltoChassis）技术等，我们认为未来随着电动汽车对能量密度提升需求日益迫切、方形电芯尺寸逐步变大厚度逐步变薄，叠片工艺的重要地位将日渐凸显。

比亚迪的刀片电池是一种基于方形电池的长电芯CTP方案。刀片电池通过减薄电芯厚度、增大电芯长度，同时取消模组设计、电芯直接阵列在电池包中充当结构件（即CTP方案），从而提升空间利用率、提高电池安全性。与传统方形电池相比，刀片电池最大的特点在于“长而薄”，天然适用于叠片工艺：传统方形电池的长度一般为mm、厚度79mm、高度97mm，一般选择卷绕工艺进行生产；而刀片电芯长度为mm、厚度13.5mm、高度90mm，刀片电芯的长度大幅增加、厚度明显变薄，此时利用卷绕工艺很容易出现褶皱、变形等问题，故比亚迪采用叠片工艺生产刀片电池，最长可以实现mm长度叠片，对齐度可以控制在±0.3mm内，叠片效率为0.3s/pcs。

蜂巢能源推出短刀电池，推行产品全域短刀化。虽然相较于比亚迪的刀片电池，其长度稍短，一般为-mm（L-L），但短刀电池也是长薄型铝壳电芯，其中应用最广泛的L电池尺寸为长度mm、厚度21.8mm、高度mm。蜂巢推行的全域短刀化将涵盖从L-L的全尺寸短刀电池产品，覆盖从1.6-4C全域充电范围，从乘用车到储能、商用车、工程机械、非高速电车等全域使用场景，从无钴、三元到磷酸铁锂全域化学体系。短刀具备刀片电池的几乎所有长处：体积能量密度高、可以作为结构件实施CTP方案，降低成本，易于散热，安全性好；此外由于长度适中，能够适配80%以上的乘用车，包括能与大众系推行的MEB模组相兼容，还适合储能领域。目前长城欧拉的一款车型已经配套了蜂巢能源的L短刀磷酸铁锂电芯。

基于叠片工艺下单个电池高能量密度的产品定位，中创新航选择采用切叠工艺。CATL的优势是大产能、广产线，客户为了电池保供优先选择CATL，而CATL选择了卷绕技术路线，因为卷绕机的工作效率高；但相较于CATL，中创新航的产能规模小，故产品亮点在于电池的续航能力，中创新航的策略为与核心高端车企合作，高端车型对电池的需求量小、更

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