（报告出品方：长江证券）

根据不同的封装方式和形状，锂电池可分为方形电池、圆柱电池和软包电池。三种动力电池的组成要素区别不大，主要差异在圆柱和方形电池主要采用金属材料作为外壳，软包动力电池采用铝塑膜作为外壳。由于形状不同，也形成了圆柱卷绕、方形卷绕和叠片三种制造成型工艺。

其中，圆柱锂电池的研究分析最多，技术讨论也最全。1992年，日本SONY公司发明了18650锂电池，成为目前最常见的圆柱形电池设计。圆柱电池具有一致性好、安全性好、能量密度高、内阻小的优点，广泛用于手提电脑、数码摄像机、气动工具等产品。但清晰的标准划分也限制了圆柱电池尺寸上的灵活性，圆柱电池通常按尺寸划分为14650、18650、21700等型号，难以适应多样化的需求。

方形电池是当前国内应用最为广泛的电池。方形电池具备较好的可塑性，其形状可以根据需求灵活改变。方形电池被认为适合新能源汽车的电池设计，方形动力电池广泛应用于宝马i系列、荣威ERX5、蔚来ES8等车型。但方形电池难以做到薄型化，不能满足消费电子对轻薄、尺寸多变的要求。

软包电池，即聚合物软包锂离子电池。软包电池在包装上采用铝塑膜进行封装，而非圆柱、方形电池采用的钢质或铝制硬壳。软包电池具备更加纤薄的体积与同等容量密度下最轻的重量。软包电池的缺点包括一致性差、散热困难与铝塑膜工艺难度高依赖进口等。软包电池近年来市场份额有所提升，近一年来装机量迅速增长。

据高工锂电，2021年前三季度国内软包动力电池装机量为6.33GWh，同比增长212%，软包动力电池装机量接近圆柱动力电池的装机量（6.63GWh），约为方形动力电池的装机量（69.47GWh）的9.1%。预计未来几年国内软包动力电池的装机量将稳步提升，至2025年占比将提升至16.0%。根据SNEResearch统计及预测，预计未来几年全球软包动力电池需求量也将快速提升，至2025年全球软包动力电池的需求量占比将提升至35%。

目前，方形电池与圆柱电池一般应用卷绕技术，软包消费类电池的极组多为卷绕形式，软包动力电池的极组为叠片形式。由于国内方形电池占据绝大部分份额，卷绕工艺市场份额大于叠片工艺，是当前的主流工艺。近年来随着叠片工艺逐渐成熟，叠片工艺的优势凸显，电池厂商也开始推出方形叠片电池。

卷绕工艺是指将原材料按照负极、隔膜、正极、隔膜的顺序叠在一起，通过卷绕法卷成圆柱形或方形再放置在金属外壳中。叠片工艺靠的则是“叠”，例如“Z”字形叠片是先将正负极原料裁切成同样大小的矩形极片，再分别叠到隔膜上，隔膜“Z”字形穿行其间，隔开两极，最后包上铝塑包装。

卷绕工艺与叠片工艺在生产的电池形态上具备一定区别。叠片电池与卷绕电池最大的流程差异在分切工序、模切工序和极组成型三大工序。卷绕工艺正负极片是连续的，叠片工艺正负极片则是片状。在尺寸控制上，卷绕电池控制的是极片的长度，在卷绕机检测到极片上的mark孔时截断从而完成卷绕，叠片电池控制的则是叠片的数量，当正负极片数量达到设定值时完成叠片。因此卷绕电池通常仅需对每片极片进行一次截断，极片数量少，质量可控，而叠片电池则需要对极片进行数次截断，形成成百上千的小极片，工艺控制难度大，且易产生粉尘、毛刺等问题，叠片电芯的毛刺及粉尘控制要求更高。

从生产工艺来看，卷绕工艺优点是生产效率高，层间箍紧力可控，但是由于存在曲率半径，特别是卷芯的内部中心曲率半径小，导致N/P小，充放电受力不均匀，形变不一致，容易析锂等问题。而叠片工艺正相反，各个部分受力均匀，不易变形。叠片更加适合形变大的电极材料，有利于保证充放电循环中形变一致，避免析锂等问题。

具体来看，相较于卷绕电池，叠片电池主要有以下几点优势：能量密度更高。卷绕电池在卷绕处会形成明显的弧度，而叠片电池能利用边角空间，因此在同等条件下，叠片电池的空间利用率更高，对应的电芯能量密度也更高。

内部结构更稳定。二次电池是循环使用的，在使用的过程中随着锂离子的嵌入极片会膨胀，由于卷绕电池拐角处内外层受力不一致使电池发生变形，从而导致电流分布不均匀，电池的内部结构将变得不稳定，而叠片电池则不存在这个问题。

安全性更高。在循环过程中随着膨胀力的增大，方形卷绕电池卷绕拐角处内应力受束缚无法释放，易发生断裂，断裂导致脱粉，毛刺等问题，严重时会造成电池内部短路，引起安全问题；而叠片电池拐角处不存在受力不均问题，该类安全风险被大大降低。

卷叠一体机则是先将正负极片裁切成单元，将极片贴在隔膜上。然后用卷绕的方式，用隔膜将正负极片分别包裹起来，实现两组正负极片相间叠放。

内阻较小，循环寿命更长。受工艺限制，在同一设计体系下，相较于卷绕电池，叠片电池的极耳数多出近一倍，因此电池内阻相对较小，产生的热量也较小，电池寿命会相对更长。但叠片也存在生产效率偏低、工艺要求高控制难度大、设备投资额高等不足。

叠片技术已在软包电池中有所应用，但受制于软包电池整体市场份额小，叠片工艺未成为主流。目前叠片电池的应用领域主要为单极组设计的软包动力电池企业，代表企业有LG、SKI、AESC、孚能科技等。随着叠片技术逐渐成熟、叠片效率持续提升，叠片电池有望在方形电池中应用，为叠片电池打开较大空间。

青岛力神动力电池有限公司在2018年实现了方形铝壳叠片电池的量产，使用的叠片机为格林晟生产的四工位叠片机，单工位叠片效率在1.0秒/片左右，叠片电池的生产效率较低。受制于较低的生产效率、较高的技术及投资门槛，叠片电池技术还没有大规模应用在方形电池领域应用。

孚能科技具备电池生产工艺的高速叠片技术，根据公司招股说明书，公司在叠片流程中，运用自主开发的高速叠片技术及设备，提高叠片机工作效率，保证叠片精度。公司叠片设备相比传统叠片机，叠片速度提高1.5倍。（报告来源：未来智库）

中创新航（中航锂电）此前采用卷绕技术，未来将逐步采用叠片技术。2021年，公司全球产能布局加速拓展，新增成都、武汉、合肥三大产业基地，签约江苏、合肥、厦门多地扩产协议，规划珠三角、长三角、西南地区、中部地区等产业集群，同时部署欧洲锂电池工厂项目，2025年规划产能超500GWh。

蜂巢能源于2019年4月率先发布首款车规级方形叠片电池。在车规级电池3.0时代，新能源汽车电池包设计高度统一在了100mm左右，正在向着长度更长的方向发展。蜂巢能源认为，大模组、大电芯作为未来动力电池发展趋势，叠片工艺生产的电芯将得到广泛应用，因此蜂巢能源主要采用叠片技术。2021年，蜂巢能源形成了无锡、常州、保定、上海、马鞍山、深圳六大国内研发中心，和首尔、东京、新德里、欧洲四大国外研发中心。目前蜂巢能源在建产能达295GWh，主要包括德国30GWh、遂宁29GWh、成都64GWh、上饶23GWh和长三角地区近150GWh。

叠片电池在续航、安全、寿命、尺寸等多方面具备优势，多个锂电池企业均进行了相关技术储备。其中，宁德时代在其定增募集说明书中公告，公司主要生产设备包括电池生产过程中前段工序的搅拌机、涂布机、辊压机等，中段工序的模切机、卷绕机、叠片机、注液机等，以及后段工序的化成系统、检测设备等，因此宁德时代也具备叠片工艺方面的技术储备。

在车企应用方面，国内外不同车企采用的电池形状有所不同。其中，特斯拉采用圆柱电池和方形电池；大众、沃尔沃、奥迪、现代等采用方形电池和软包电池；内资车企比亚迪、上汽、东风、吉利等采用方形电池。

具体到车型来看，在欧洲市场软包电池的使用率较高。2020年欧洲最畅销的20款新能源乘用车中，有15款搭载软包动力电池，主要系欧洲车型搭载的电池主要来自于LG和SKI，这两家电池厂主要供应软包电池。

叠片电池在能量密度、稳定性、安全性和循环性能上有一定的优势，但过去很长一段时间，叠片效率偏低影响了该工艺的大规模应用。目前主流的叠片工艺包括：Z字型叠片、卷叠、热复合、堆叠、制袋式叠片等。

Z字型叠片机的工作原理是将卷状隔膜主动放卷，引入主叠片台，由主叠片台带动隔膜前后往复运动，并在隔膜上放置裁切好的正负极片。由于隔膜呈“Z”字型折叠，因此被称为Z型叠片机。Z字型切叠一体机在Z字型叠片机的基础上整合模切机、贴胶热压机，正负极片不需裁切成片状，而是正负极卷和隔膜同时收放，在主叠片台或摆杆作用下呈Z字型折叠。

卷叠一体机则是先将正负极片裁切成单元，将极片贴在隔膜上。然后用卷绕的方式，用隔膜将正负极片分别包裹起来，实现两组正负极片相间叠放。

热复合叠片机的设备原理为：正负极卷料、隔膜同时进料，在进入加热装置前，正负极片被裁切成某种规格的单个极片，接着在辊轮的作用下正负极片和隔膜的组合体进入加热系统。加热后再进行热辊压，此时热辊压后的正负极片和隔膜贴合在一起，再通过切刀，将隔膜切断，形成单个叠片单元，再将单个叠片单元堆叠在一起，进行热平压，形成极芯。热复合式叠片机实现了正极、负极和隔膜一次性完全切片堆叠，提高了叠片及极芯的质量。此外，热复合式叠片机整个工作流程中涉及切片、叠片、热压和包胶等多道工序，属于集成化程度较高的极芯制作设备，生产效率较高。

除了Z字型叠片机正逐渐被Z字型切叠一体机取代外，几种主流叠片机各有优劣。切叠一体机效率与成品质量均较高，但容易出现吸多片，隔膜张力不均引起隔膜形变、褶皱等问题，影响电池性能；热复合叠片机能够一定程度上解决Z型叠片机的问题，且更适用于极片尺寸长、590型号以上的高能量密度大电芯，符合未来趋势，但技术难度相对更高，热复合电芯工艺尚不太成熟，易出现隔膜的翻折等问题；卷叠一体机目前能够取得较高的速度和效率，但仅适合小电芯，不适合大电芯电池制造，且涉及到专利问题，在国外应用较多，此外也存在边缘曲率问题。

叠片设备的技术发展趋势目前仍没有统一，但可以确定的是，未来叠片机的各个技术路线一定是性价比、能量密度、安全性的综合竞争。

国内叠片机厂商主要分为三类：1）行业积淀较深的传统品牌，以格林晟、佳的自动化、吉阳智能、超业精密、中天和等为代表；2）中小型潜力企业，包括东莞恒捷、鸿宝、中锂、华创等，以中后端产线一体化为主；3）横向布局叠片机的锂电设备企业，如先导智能、利元亨、赢合科技、科瑞技术、诚捷智能等。

先导智能在叠片设备专利方面持续发展，其在“第二届新能源汽车及动力电池（CIBF2021深圳）国际交流会”上表示，公司叠片设备专利数量已超过120项。公司推出的高速切叠一体机单机设备达到0.4s/pcs/工位，制片精度±0.05mm；相邻极片对齐度±0.2mm，整体对齐度±0.3mm。此外，在新型叠片设备研发上，公司研发的新型热复合式叠片机已实现480片/分钟和600片/分钟的高速热复合设备生产，最新开发的高速热复合采用先复合后折叠的叠片方式，速度达0.08s/pcs，制片精度±0.05mm。

利元亨的高速叠片工艺提升了生产效率，该工艺已应用于方形铝壳电芯制造。公司的高速动力切叠一体机目前最优叠片速度0.15s/pcs，且公司正在开发整机0.125s/pcs的超高速叠片工艺。

赢合科技子公司和合自动化研发了一次叠多片工艺的切叠一体机，设备效率≤0.1s/pcs。在CIBF2021推出的三工位切叠一体机规避多种对极片、电芯损伤的可能，运行过程中减少了物料的转运及人工对极片、电芯的接触，也大大减少了人力成本，其叠片效率、精度控制接近卷绕，整机效率可达0.15s/pcs。2020年，和合自动化为法国SAFT开发了前沿切叠设备。

科瑞技术自2014年开始进行消费锂电池的切叠一体机开发，2015年完成样机交付，并在此后切入动力电池叠片机领域，2021年推出三工位切叠一体机，整机叠片效率达到每片0.15秒，相邻极片对齐度±0.2毫米，整芯对齐度±0.3毫米。2021年8月公司中标蜂巢能源切叠一体机项目。

超业精密成立于2012年，产品涵盖锂电池制造中段的制片，叠片，焊接，包装，干燥，注液，除气终封等，其切叠一体机整机叠片速度0.15~0.2秒/片。2020年智慧松德（现用名：福能东方）收购了超业精密。

兴禾股份自2018年起研发动力电池设备，开发出可兼容消费与动力电池电芯两类产品的叠片工艺，并基于该等工艺开发出锂电电芯高速切叠一体机，生产效率达每片耗时0.15s，同时叠片精度控制在±0.12mm。

格林晟是国内叠片机布局较早的厂商，自2010年开始进行叠片设备的研发和制造，2010年叠片机在力神、中航锂电、微宏等客户处获得好评，2015年叠片类设备销售额超过600台/2.2亿元，2017年切叠一体机投入量产。

吉阳智能推出的高速叠片机（GSSF-480）单工位效率为480ppm，且没有辅助时间，叠片电芯可以兼容到600mm以内，可以覆盖市面上主流的叠片电芯应用。

效率和稳定性仍是国内叠片机当前的痛点，也是各厂商研发改进的核心要点。此外，良率、精度也是关注的重要指标，国内设备厂商仍在继续提高设备的效率和稳定性，并降低成本。随着中航锂电、蜂巢等电池厂的叠片工艺产线的大规模招标，包括先导智能、利元亨等国内相关公司均已取得较大规模的叠片机订单。

海外叠片机厂商主要有韩国DA、韩国mPLUS和德国Manz集团。

韩国DA的前身是1996年成立的DAESUNGFASystem，2003年更名为DATechnology。1999年，公司生产出韩国首条方形锂离子电池装配线，在韩国这一产品首次实现了国产化。2006年，公司成为LG化学优秀合作伙伴。此后公司进入发展期，先后于2007、2009、2010、2011、2013年研发出方形锂离子电池电解液灌注设备、锂聚合物电池开槽设备、折叠设备、阶梯式组装线设备等产品。2014年，公司于KOSDAQ上市。2020年，公司开发长型电芯叠片机，成为叠片机供应商之一。

韩国DA布局三种叠片路线。（1）料盒叠片机：以料盒形式投入切割好的正负极片，将极片与隔膜一起翻转折叠制造电芯；（2）切叠一体机：投入卷状的正负极片，在切叠一体机中与隔膜一起作Z字型折叠；（3）热复合叠片机：将模切的电极与隔膜在热复合设备中制造Bi-cell，进一步将Bi-cell在热复合叠片机中与隔膜进行热复合，卷绕后封头。

DA针对叠片技术开发了一系列专利，包括叠片电芯、叠片电芯制作装置及方法、热复合叠片机、用于二次电池叠片工艺的极片取放装置及方法等。（报告来源：未来智库）

财务数据上，2014-2019年韩国DA收入整体呈现增长，2019年达到历史高点，实现营业收入6.45亿人民币。2014-2019年公司毛利率基本保持稳定，约在10%-20%之间。2020年，受疫情影响，韩系电池厂扩产缩减，公司营业收入和毛利率均出现大幅下滑。

韩国mPLUS成立于2003年。2009-2013年公司致力于研发与客户拓展。技术上，mPLUS研发高速模切系统、超微叠片系统与软包电池高速装配设备。客户上，公司获万向集团（后更名为万向123）、SKInnovation、现代汽车等公司装配整线订单。

mPLUS叠片设备具备如下特点：1）稳定性上，使用叠片平台固定方式，相较移动叠片平台的工艺，能实现更稳定的极片叠层与更高的叠片精度；2）速度上，通过将热复合过程与辊压过程拆分，提高了叠片速度，速度达0.85s/sheet；3）尺寸上，适用于160mm宽，210mm长的电芯制作；4）功能上，可自动检测并排出不良极片，可通过扫码跟踪极片的生产信息，移送极片时通过两枚分离功能可减少取多片问题的发生等。

德国Manz成立于1987年，在汽车工业和电动汽车、电池生产、电子、能源和医疗技术领域为客户提供生产解决方案，目前拥有约1400名员工，在全球设有6大生产基地，并在美国、印度设有销售和服务分公司，2020财年实现收入2.37亿欧元。Manz在锂电设备的产品有卷绕工艺或叠片工艺的单体电池生产线以及电池模组、电池系统的装配生产线。2018-2020年公司锂电设备销售额为2.75、3.19、5.05亿元。在叠片机领域，Manz在软包电池电芯成型制造环节具有较大领先优势，其热复合叠片设备技术全球领先，相较于传统叠片效率生产效率可提升7倍