锂电池制浆设备行业主要技术路线及主要壁垒
思瀚产业研究院 尚水智能    2023-09-18

（1）锂电池制浆工序简介及重要性

锂电池制浆是将活性材料、导电剂和粘结剂等粉料按配比均匀分散到溶剂中，并且在粘结剂分子链的作用下形成稳定浆料的过程。从微观上看，其过程通常包括粉料混合、润湿、分散和稳定化等阶段。

制浆是锂电池生产的第一道工序，锂电浆料微观状态的均匀性、稳定性、一致性对锂电池性能的影响约占 50%，也是后续涂布、辊压工序高质量完成的必要条件。制浆工序重要性如下：

①对电池的内阻、容量、循环寿命和倍率性能具有重要影响。锂电池的电极需要具有良好的机械性能、良好的电子传输和离子传输能力，才能发挥最佳性能。当浆料混合分散不充分时，活性材料和导电剂颗粒发生团聚，粘结剂分布不均匀，无法实现稳定连接，没有良好的离子通道与电子通道，会导致电池内阻偏大，电池容量无法充分发挥，尤其在大电流下电池容量衰减严重，产热严重，循环寿命变差。

②对电池一致性和安全性具有重要影响。在制浆过程中要保证活性材料与导电剂、粘结剂充分混合分散均匀，否则会导致同一批次电池内阻、容量、循环寿命等单体电池性能差异较大。动力和储能应用需要大量的单体电池串并联成组，对单体电池的一致性要求极高，只有高一致性的单体电池才能避免“短板效应”造成电池模组的容量损失和循环寿命急剧衰减，并保障电池的安全性。

此外，制浆过程需要尽可能避免金属颗粒、杂物、粉尘等混入浆料中，如果混入杂物可能会引起电池内部微短路，严重时导致电池起火爆炸，这些对制浆设备的材质选择、过程控制能力等提出了很高的要求。

③对涂布、辊压等后续电池极片加工工序有重要影响。例如，浆料的细度和粘度决定了浆料是否适合涂布，如果细度不合格就会导致涂布过程中产生划痕，如果粘度不合适就无法将浆料均匀地涂敷在集流体上；浆料的固含量会影响涂布的干燥效率和极片的品质；浆料的稳定性会影响浆料能够稳定存放的时

间，对制浆、涂布、辊压的生产节拍有重要影响；浆料的均匀性决定了涂布辊压出来的极片是否均匀。在原材料不存在差异的情况下，浆料的品质是由制浆工艺和制浆设备共同决定的。

（2）锂电池制浆设备行业的主要技术路线

目前，锂电池制浆设备行业技术路线主要有传统的双行星搅拌技术（可搭配薄膜式高速分散机）、双螺杆制浆技术和循环式高效制浆技术。

结合产品种类与应用场景及锂电池行业未来发展趋势，预计未来三类制浆工艺路线都存在一定的市场空间，但单线产能规模较大的动力电池与储能电池领域更倾向于循环式高效制浆技术与双螺杆制浆技术。

①双行星搅拌技术：核心装备是双行星搅拌机，具有适应性强、易操作的优点，但由于双行星搅拌机的分散能力有限，针对于难分散的物料，如小粒径的磷酸铁锂材料及比表面积较大的导电炭黑时，难以达到良好的分散效果。双行星搅拌技术可以通过搭配更高效的分散设备例如搭配薄膜式高速分散机，从而提升浆料的分散效果和效率，但依然无法满足锂电池行业快速增长的产能需求。

②双螺杆制浆技术：核心装备是双螺杆制浆机，双螺杆制浆机具有低能耗、低投入、高效率和大产能的显著优势。但是目前双螺杆制浆技术在原材料适应性、品种切换便利性、金属异物控制等方面存在明显短板，更适用于原材料品质稳定、制浆品种切换少的产线，且对制浆模块的材质、耐磨性、耐腐蚀性有较高要求。

③循环式高效制浆技术：核心装备是循环式高效制浆机。尚水智能首创的循环式高效制浆技术结合了连续式制浆系统和批次式制浆系统的优势，采用批次计量、连续投料、循环分散的方式来实现浆料的高效制备和整批浆料的均匀分散，解决了双行星搅拌技术效率低、一致性差的短板，具有低能耗、低投入、高效率和大产能的优势，已经被国内头部锂电池生产厂商批量采用，在新增产能中的占比迅速提高，逐步替代双行星搅拌技术。

与双螺杆制浆技术相比，循环式高效制浆技术对材料和制浆品种的适应性更强，且循环式高效制浆系统的产线投资成本也比双螺杆制浆系统低。因此，循环式高效制浆技术在市场新增产能中的占比增长更为迅速。

（3）锂电池制浆设备行业的主要壁垒

锂电池制浆设备行业涉及技术领域众多，需与下游客户在工艺技术上高度协同，且前期需大量资金投入，具有较高的行业准入壁垒，头部企业优势显著。锂电池制浆设备行业的主要壁垒如下：

①工艺壁垒：制浆工序与材料属性结合度高，需对全工艺链条拥有深刻理解

锂电池制浆设备行业属于技术密集型行业，主要涉及流体力学、材料科学、热力学、动力学、纳米技术、表面和界面学、机械设计与自动化控制技术、仿真计算等多个学科领域。根据技术掌握情况，不同厂商间产品的成本及性能等有所差别。行业头部企业通常会在原材料配方、工艺改进、结构设计、产线控制、仿真技术等多方面进行长期技术积累，系统性地理解相关工艺及技术，产品综合性能优异、单位成本较低，规模化经营后竞争优势突出。

制浆工序直接影响电芯的电化学性能，制浆能否满足生产条件需结合使用材料的理化性质进行分析，因此制浆设备企业的核心技术人员需对材料技术指标、材料性能有深入了解，才能完成设备的试制、调试以及最终验收，因此行业存在较强的技术壁垒。

②客户壁垒：先发厂商可同时获得客户资源及产品应用优势

目前，锂电池制浆设备行业内主要技术路线可分为双行星搅拌技术、双螺杆制浆技术、循环式高效制浆技术三大类，新技术需要得到客户验证后才能大批量应用。

锂电池浆料的品质直接影响电池性能，锂电池制浆设备指标需与下游锂电池生产厂商的生产工艺高度适配，在下游锂电池生产厂商进行批量采购前，通常要进行生产线验证、制浆测试、电芯测试等多轮测试验证。

头部锂电池生产厂商试错成本较高，新技术导入期较长，在系统定型后不会轻易更换。新进入制浆设备领域的企业，需要时间培育产品技术优势并赶超先发的企业，叠加客户为了产品稳定性不会轻易更换设备供应商，新进入者面临着较大的客户壁垒。

特别是在近年来，部分头部电池企业为追求更进一步的产品提升，由被动选择转变为主动参与，上游锂电池制浆设备厂商与下游锂电厂商技术协同与交流更为深入，共同推进新品开发进度，锂电池制浆设备厂商可积累大量前沿工艺及技术应用经验，最先完成导入的厂商将拥有相应的竞争优势。

③资金壁垒：产能扩张周期长，资金投入量大

锂电池制浆产线的非标属性较强，产线构造与企业自身工艺直接挂钩，前期设计开发、设备定制，直到后期安装调试、产能爬坡的整体难度较高，研发资金投入较大。因此，锂电池制浆设备行业从计划扩产起到产能落地需要较长时间，无法迅速实施产能扩张，行业内企业往往会提前数年做好产能规划，按照规划逐步提升产能规模，行业资金壁垒较高。

④技术壁垒：需要长时间研发积累

锂电池制浆生产涉及的环节多、设计复杂，锂电池制浆工艺流程中影响浆料品质的因素较多，材料一致性、温度控制、金属磨损等都会对浆料品质产生重大影响。为满足下游客户的良品率、一致性等综合性能需求，通常需要对工艺、设备进行特定优化，整体生产工艺具有精度要求高、控制难度大的特点。

随着锂电池行业的快速发展，锂电池生产厂商对于大产能、高效率、低能耗、低维护成本的锂电池制浆设备需求更加迫切，锂电池制浆系统通常需长时间生产研发积累，才能在兼顾生产效率的同时产出高质量的产品，锂电池制浆设备行业准入难度较大，行业存在较高的技术壁垒。

（4）锂电池制浆设备行业与上下游行业之间的关联性

行业与上下游行业的关系如下图所示：

非标锂电池制浆装备的上游行业产品主要是非标准件（钣金钢结构类、机加件类等）和标准件（电气元器件、通用机械元器件类、电机及变频控制类、传动类等）。从整体来看，上游行业市场成熟、竞争充分，产品供应相对稳定，本行业的原材料和零部件采购需求可以得到充分保障。但是对于部分技术含量高的电机及变频控制类、电气元器件类、传动类等，主要依赖进口或采用国外品牌。进口零部件的供应持续性和钢铝材等大宗商品材料的价格波动会对本行业产生一定影响。

产业链下游为锂电池生产厂商，行业中主要参与者通常为中大型企业，拥有较大的生产、销售规模，每年对锂电池制浆系统等设备采购需求较大。下游行业市场规模扩大，新建产线或旧产线改造项目的落地有助于驱动本行业市场规模的增长；下游行业产品持续迭代升级对锂电池制浆智能制造装备性能要求的提高将推动本行业技术及产品创新能力的提升。

面对新能源汽车、储能等众多终端应用领域，锂电池厂商会根据产品具体的应用场景，有针对性地进行制浆系统的工艺设计。经过多年的发展与磨合，本行业与下游行业已经形成共同发展、紧密合作的局面。未来随着终端市场需求的快速增长，上下游的联动将进一步加强。