[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

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在电动汽车需求放缓、今年第一季度业绩低迷的背景下，韩国电芯企业正着手调整今年的投资节奏。

LG新能源近日在2024年第一季度业绩说明电话会议上表示：“对必要的新建和扩建投资将继续采取选择与集中策略，但将严格审视投资优先级，调整投资规模和执行速度，并下调资本支出执行规模。”SK On也在第一季度业绩说明电话会议上称：“为应对不利的行业环境，将灵活调整欧洲和中国的设备扩建时点。”

不过，三星SDI表示：“受高利率和全球经济复苏延迟影响，电动汽车市场增速短期内有所放缓，但中长期的高成长性依然有效。”该公司称，将不受影响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，今年投资规模将较上年大幅增加。

电池电芯三大企业中，除三星SDI外，另两家已正式明确将缩减今年投资规模。因此，与这些企业合作的伙伴公司预计也将直接或间接受到影响，电池设备企业的订单量也预计将出现一定变化。

此前，每当电芯企业公布在韩国国内外大规模扩建计划时，电池设备企业都会受益。据分析，截至去年年底，电池电芯三大企业的订单积压额已超过1000万亿韩元。去年，三家企业的资本支出约为20万亿韩元，其中约一半流向相关设备企业。

与在很大程度上依赖日本等进口设备的半导体和显示器行业不同，电池设备的国产化程度已相当高。电池设备国产化率约为90%。韩国设备企业已通过与本国电池电芯企业合作验证技术实力，并向海外供应产品。美国和欧洲出现的遏制中国情绪，也成为韩国设备企业的利好因素。

但如今，韩国设备企业也不得不在一段时期内熬过困难期。专家认为，随着电芯企业调整投资节奏，韩国设备企业也难免受到影响。另一方面，整车企业正将电池生产内化，以及直径46毫米圆柱形电池、全固态电池等下一代电池即将准备量产，均可能成为新的机遇。

未来资产证券分析师Park Junseo表示：“随着电池电芯企业扩建速度放缓，设备企业也不可避免会受到影响。海外新兴电池电芯企业或整车企业可能成为新的机遇。”

与半导体、显示器相同，电池也是大规模设备产业，因此设备在设施投资中的占比较高。据电池业界消息，以韩国为基准，单位资本支出通常每吉瓦时约为700亿韩元；海外，尤其是北美地区，则估计超过1000亿韩元。

近年来，随着物流费、人工费等上涨，资本支出进一步升至每吉瓦时1200亿至1500亿韩元水平。今年4月，LG新能源开工建设的美国亚利桑那州工厂规模为53吉瓦时，投资额为7.2万亿韩元。简单计算，每吉瓦时投资成本约为1358亿韩元。

设备在整体资本支出中的占比因施工现场而异，但通常为40%至50%。工厂规模越大，设备在资本支出中的比重越高。市场调研机构和券商研究中心估算，每吉瓦时的设备市场规模约为500亿至600亿韩元。

从设备投资金额的工序分布来看，电极工序占比最高，达30%；组装工序占17%，化成工序占29%，其他占24%。

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电池企业近期还在扩大对智能工厂和工厂自动化的投资。智能工厂是指通过信息技术（IT）整合产品策划、设计、生产、流通等全过程，以降低成本并提高生产率。

实现这一目标的重要工具之一是利用机器人的工厂自动化。电池和材料企业正在制造设施内引入自动导引车、自动移动机器人等，以提高生产效率。

尽管电池企业今年开始调整节奏，但设备投资仍将持续。与LG新能源、SK On不同，三星SDI还公布了今年积极的投资计划。投资时点虽有所延后，但设备市场预计仍将持续增长。

能源专业市场调研机构SNE Research预计，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）。按地区看，到2035年，中国预计将占整体电池设备市场的38%，欧洲占31%，美国占28%。

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韩国电池电芯企业在初期曾大量使用日本设备，目前已在很大程度上由国产设备替代。即使电芯企业在海外新建和扩建工厂，也会使用经过验证的韩国设备。电池电芯企业的设备国产化率约为90%。

海外电池企业初期也曾大量考虑价格低廉的中国设备，但随着良品率等问题浮现，据信正开始关注韩国设备。

在制造工序中，技术难度最高、投资成本最大的工序是电极工序。电极工序是将正极和负极活性材料分别涂覆于铝、铜集流体的过程，细分为混料、涂布、干燥、压延、分切和切槽工序。相关设备分别称为混料机、涂布机、分切机等。<关于不同电池形态的制造工序，请参阅《电池完全解析》第34、35期>

混料机的技术核心在于以准确配比均匀混合各种材料，制成浆料。为提升生产率，设备需具备更大的单位时间混料能力。近期正呈现向连续式混料机转型的趋势。韩国混料设备企业包括TSI、Yoonsung F&C、Jeil M&S；日本企业包括INOUE、Primix；中国企业包括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

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涂布机需具备快速、均匀地在集流体上涂覆正负极活性材料的性能。为提高生产率，能够进行宽幅涂布且每分钟可涂布70至80米的涂布机正被引入。通常，涂布和干燥工序由一台设备连接完成。

涂布及干燥设备企业方面，韩国有CIS、PNT、Hanwha Momentum、Hana Technology等；中国有先导智能、Yinghe Technology；日本则有东丽（Toray）、Hirano Tecseed等知名企业。

压延机是利用卷对卷设备降低电极厚度的设备，需以均匀压力将厚度控制在1.3微米以下。韩国企业包括CIS和PNT；日本企业包括东丽、日立、佳能；中国企业包括Yinghe Technology、先导智能等。

二次电池电极压延机（辊压机）。照片来源=CIS 提供

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切槽设备是指从极片的未涂覆区域切除材料，仅保留用于连接极耳部分的机械装置。过去多使用冲压方式，目前正转向激光设备。相关韩国设备企业包括Phil Optics、Phil Energy、DENT、Youil Enertech等。

激光切槽工艺及设备。图片来源=Phil Energy

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继电极工序之后的组装工序，是将正极、负极和隔膜组装为电芯形态、制成电池的过程。设备按卷绕工序（圆柱形、方形）和叠片工序（软包型、方形）等分类。近期，方形电池采用叠片方式的情况也在增加。根据企业不同，也有企业将切槽工序归入组装工序而非电极工序。

韩国卷绕及叠片相关企业包括Hana Technology、Phil Energy、DA Technology、Mplus、NineTech等。面向LG新能源的层压设备则由NineTech、DSK、Shinjin M-Tech供应。

NineTech的Z折叠方式叠片设备。图片由NineTech提供

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完成极片后，还需经过焊接极耳并装入钢壳或软包外壳的封装过程。相关韩国企业包括Mplus、Hana Technology、System R&D、NS等。

化成工序由两部分构成：一是在一定条件下静置，使电解液充分渗入组装完成的电池内部的老化过程；二是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。软包型电池还会增加脱气工序。

二次电池活化（formation）设备。图片来源=Wonik PNE

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活化设备企业包括Wonik PNE、Apro、Gapjin、DH、NS（脱气）等；中国企业包括Hangke。检测设备企业包括Nsys、V-one Tech、Inometry、Kowin Technology、SFA等。

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随着4680、4695等直径46毫米圆柱形电池及全固态电池即将实现商业化，新的工序将被引入，设备也需随之改变。

直径46毫米电池预计将采用比当前湿法电极更环保、且能够节约能源的干法电极。包括Tesla、LG新能源和三星SDI在内的多家电池电芯企业均在开展干法电极研发，但预计距实际量产仍需一定时间。

为量产全固态电池，也必须引入不同于现有设备的新设备。作为韩国首家准备实现全固态电池商业化的企业，三星SDI目前据悉正与多家设备企业协商，以建设量产制造生产线。

全固态电池以固体电解质替代液体电解质，因此在组装工序中无需注入电解液。此外，由于不使用液体电解质，形成固体电解质界面层并赋予电学特性的活化过程预计也将简化。

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但在电极工序中，需要采用高压压制工艺，以提高活性材料、固体电解质和集流体之间的结合力，并改善界面特性。对于硫化物系固体电解质而言，其与水分接触时会产生有毒的硫化氢气体，因此全固态电池的制造工艺管理也更加严格。

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