报告发布方:中金企信国际咨询
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(1)锂电池充放电检测设备:锂电池测试设备用于检测电池电芯、模组、PACK和储能电池系统的容量、一致性、稳定性、可靠性和安全性,贯穿锂电池及其组合的研发、生产到工程应用各环节的功能及性能检测和评价,对于保证锂电池及其组合的质量起到不可或缺的作用。如下图所示,锂电池测试设备主要可分为锂电池充放电检测设备和锂电池综合性能检测设备。
锂电池测试设备产品分类
锂电池充放电检测设备,又称“充放电测试系统”、“充放电检测系统”,其通过对电池电压、电流、温度等信号的检测来实现对锂离子电池性能测试。由于电芯、模组、PACK、储能簇产品对于测试的电压/功率大小要求不同,因此锂电池充放电检测设备一般可划分为电芯充放电检测设备、模组充放电检测设备、PACK充放电检测设备、储能簇充放电检测设备、储能电池系统检测设备等五大类产品,其中模组充放电检测设备、PACK充放电检测设备、储能簇充放电检测设备、储能电池系统检测设备可统称为系统段充放电检测设备。
不同类型充放电检测设备部分参数对比分析
电芯充放电检测设备主要用于研发、质检领域,客户群体包括锂电池企业、车企、锂电池材料企业、科研院所、第三方检测机构、高校等,单个合同金额相对较小。系统段充放电检测设备既可以应用于实验室又可以应用于模组/PACK生产线,其通道数量较电芯充放电检测设备要少,且电压平台远高于电芯充放电检测设备。
(2)行业在产业链中的地位及上下游关系:锂电池产业链的上游原材料主要为锂矿、镍钴锰矿等金属矿资源、石墨矿,中游主要为正极材料、负极材料、电解液、隔膜等材料制作、电芯组装、电池检测和电池PACK封装,下游主要为消费电子、动力电池、储能等终端应用领域。锂电池产业链的中游即锂电池生产制造,按照工序可分为极片制作、电芯组装、电池检测及封装三段,也称为前段、中段和后段,不同生产阶段所使用的制造设备不同。后段制造包括电芯化成、分容、电芯检测、电芯成组、电池PACK等工序,电池充放电检测设备是锂电池后段处理工序中的核心设备,关系到生产过程的安全性、电池产品的合格率和一致性。
新能源汽车市场的繁荣和储能的快速发展,推动锂电池企业产能扩张步伐加快,为提升市场份额,企业不断研发新产品、提升工艺品质,从而推动国产锂电设备产业迈入黄金发展期。锂电池技术的发展以控制成本、提高锂电池的能量密度、增强使用安全性、延长使用寿命和提高成组一致性等为主轴,锂电池制造商和设备商之间通过紧密协作进行技术升级和开发新工艺,以提升市场竞争力。锂电池制造商新增产能以及存量产能的更新改造,为锂电池测试设备带来市场需求。同时,锂电池测试设备的创新和技术进步对于电池生产企业提升产品技术等级、管控产品质量和控制生产成本起到重要作用,有利于锂电池产业链的高质量发展。
(3)行业技术水平及特点:
1)高压储能簇检测设备技术难度较高:电芯、模组、PACK、储能簇产品对于测试的电压/功率大小要求不同,电池组合体中组合的电池数量越庞大、结构越复杂则测试时适用的电压/功率越大,动力电池测试设备最高电压通常在1000V以内,储能电池测试设备最高电压需要到1500~2500V,因此储能簇检测设备技术难度更高:高电压环境下的电路设计和电子元件选择更加复杂,充放电时须具备良好的绝缘和安全性以防止电弧闪络、击穿等问题;此外,储能簇的性能评估需要高精度的电压、电流和温度测量,且数据采集也更加高频、大量化,技术复杂性大大增加。
2)碳化硅方案加速成为未来趋势:碳化硅相比硅基的导电性能更好、耐高温性能更好、开关频率更高,因此可提升充放电检测系统的响应速度、转化效率、稳定性、耐用性等设备性能,并且可以缩小2/3的设备体积。随着国内外碳化硅衬底产能的逐步释放以及外延、器件加工工艺的成熟,碳化硅MOSFET与二极管成本正以每年10%-15%的幅度下降,为大规模应用创造了条件。
3)高压产品高频化:传统工频解决方案存在选型困难、开发慢、体积重、安装维护困难等问题,高频化电源设计使得系统响应更快,保障测试更精准,体积小重量轻(变压器、电感等器件体积减小),安装运输和包装成本更低,便于现场安装与后期维护等。高频化的电路拓扑更复杂,需要突破多模块多单元协同控制等技术难点,尤其是高压高频化仍存在一定技术难度。是国内较早推进高压高频化技术研发并实现产品系列化的企业,率先将多电平变换与软开关技术结合,攻克了高压下高频开关的电磁兼容、绝缘耐压与均流控制等关键技术。
(4)行业不存在明显季节性:锂电池充放电检测设备的主要下游客户为锂电池生产企业,作为下游企业产线建设投资的一部分,锂电池测试设备销售与下游企业相应资本开支相对应,下游企业在产能扩建或升级其产线时会形成对检测设备的需求。下游企业的产能建设和相关固定资产开支受下游新能源汽车消费需求和全社会储能投资需求拉动,与宏观经济周期有较为密切的关系,在宏观经济景气周期,下游产业投资需求增加,对锂电池充放电检测设备需求亦随之增长。锂电池充放电检测设备行业不存在明显的季节性特点。
(5)行业市场规模:
1)全球及中国锂电池行业市场规模分析及预测:锂电池充放电检测设备的下游为锂电池行业。中金企信数据显示,受动力锂电池及储能锂电池增长带动,2024年全球锂电池出货量1,545.1GWh,同比增长28.5%。中金企信数据预计2023-2027年全球锂电池市场年复合增长率将达到21.8%,2027年全球锂电池出货量将达到2,564GWh。中国市场方面,2024年中国锂电池市场出货量为1170GWh,同比增长32.6%,主要原因为:1)2024年中国新能源汽车产量1288.8万辆,同比增长34.4%;2)储能电池受海外市场带动,出货量为335GWh,同比增长64%。
根据中金企信数据,2023-2027年中国锂电池市场年复合增长率将达到21.2%,2027年中国锂电池出货量将达到1,911GWh。
从消费终端看,动力电池仍为锂电池主要应用市场,2024年占比中国锂电池市场66.7%市场份额,远超其他两大终端。2024年中国数码电池出货量为55GWh,占比中国锂电池市场4.7%。储能锂电池出货量为335GWh,占比中国锂电池市场28.6%。锂电池生产设备的技术更新伴随着锂电池技术工艺的进步而变化。综合来看,新的产线经过3-4年的使用后,在产线参数、生产效率等方面往往难以跟上最新的生产技术工艺。为更好地适应新的生产工艺,企业往往需要对已有的旧产线进行技术改造与产线升级。
根据中金企信数据,2023年中国锂电池市场对应的产能达1,280GWh,当年新增产能350GWh。从扩产企业类型来看,主要集中在动力电池与储能电池领域,如CATL、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、中创新航、孚能科技、瑞浦兰钧、海辰储能、派能科技等。结合企业的新增产能以及原有产能的迭代更新判断,预计到2027年中国锂电池产能将达2,710GWh。
2)中国锂电池充放电检测设备市场规模:中金企信数据显示,2024年中国锂电池充放电检测设备市场规模预计超过18亿元,预计到2027年中国锂电充放电检测设备市场规模达21.5亿元。锂电充放电检测设备市场增长主要驱动力为:1)国内锂电充放电检测设备企业加快海外布局,出口规模提升;2)储能系统企业对储能电池检测设备、主机厂自建模组PACK产线对系统段检测设备需求增加。
3)中国锂电池系统段充放电检测设备市场规模:近年来,电池厂模组PACK生产线自动化升级需求明显,对设备生产效率要求增加,推动设备技术迭代加快,锂电池模组PACK设备市场规模快速增长。此外,由于储能行业快速发展带来的储能电池加速扩产及储能系统集成商对储能电池测试设备需求上升,储能模组和储能簇产品对充放电检测设备需求呈现翻倍式增长。
据中金企信数据统计,2024年中国锂电系统段充放电检测设备市场规模预计达9亿元,同比增长12.5%。预计到2027年中国锂电系统段充放电检测设备市场规模达12亿元,2023-2027年年复合增长率达10.7%。
(6)行业面临的机遇和挑战:
1)能源结构转型为锂电池测试设备行业带来增长空间:推动终端能源消费电气化和电力来源清洁化是实现双碳目标的主要路径;电池作为能量转化与储存的装置,是经济社会能源结构转型过程中不可替代的基础工具。在动力电池应用领域,随着锂离子电池成本进一步降低和行业标准的提升,电动汽车的渗透率快速提升。根据中金企信数据,2024年,我国新能源汽车销量为1286.6万辆,乘用车新能源渗透率达到40.9%。同时,随着全球储能产业的爆发增长,锂电储能具备安装灵活、应用范围广、使用寿命长等优势,叠加储能市场逐步走向标准化,未来锂电池在储能市场需求潜力扩大。据中金企信数据调研,预计2027年全球储能锂电池产业需求达到480GWh,2023-2027年复合增长率达到20.9%,将直接带动上游锂电充放电检测设备市场规模快速增长。电动汽车和储能产业的发展带动上游锂电检测设备市场规模快速增长。
2)光储充检一体化充电站的普及为锂电充放电检测设备带来新的市场空间:随着电动汽车的快速发展和销量的大幅增长,电动汽车进行充电与检测的需求越来越大。此外,充电技术的迭代使得充电时间缩短但充电功率增加,电力配网的压力越来越大。传统的充电桩存在如下缺点:1)由于主要采用交流充电或者交直流充电,充电效率低下;2)由于充电桩不具备电池检测功能,对电动汽车的电池进行检测时,需将电池拆卸下来利用电池检测设备进行检测,使得电动汽车电池检测十分繁琐;3)不具备存储电量的功能,增加电网配电容量的压力:为了提升电动汽车的充电效率、电动汽车电池检测的便携性、增加电网配电容量的利用率,光储充检一体化电站逐渐被普及。光储充检系统主要包括新能源汽车充电站、储能箱、光伏发电装置、电能智能管理系统等几部分,能够将太阳能转化成电能,是实现新能源、储能、智能充电互相协调支撑的一种高科技绿色充电模式。在技术上具备多项优势,例如可实现并离网切换,与公共电网灵活互动且独立运行;可配合电网调度,提供有功、无功支撑,调峰调频;具备新能源汽车检测服务,为新能源汽车的安全性保驾护航;使用储能系统,缓解充电桩大电流充电时对区域电网的冲击;能量管理软件实时监测,准确选择能量路由策略,可靠性与稳定性好等。
电池功率密度不断升高,安全性持续提升,新型全固态电池有望量产,在这种背景下,除了已经形成规模化发展的电动汽车、储能两大行业,在新兴的低空飞行器、电动船舶、轨道交通等领域,电池产品应用形成多点应用、全域增量的全新市场局面。电池成品因此呈现出多样化、高增长的全新态势,测试设备需求将快速增长。
光储充检一体化充电站的运营模式成熟和用户使用习惯后,可替代部分传统充电桩市场,并具备更大的市场规模增长空间,锂电充放电检测设备企业将作为设备供应商的角色提供光储充检电站解决方案。
3)下游电池行业快速发展对电池测试设备提出更高的技术和创新需求:锂电池技术和应用长期处于高速发展中,基于终端应用对性能升级和使用成本降低的需求以及电池企业降本增效的经营目标,锂电池测试设备对于电池生产企业提升产品技术等级、管控产品质量和控制生产成本的重要作用日益凸显。行业内专注技术创新、具有长期技术积淀和较好创新能力的设备供应商,凭借更出色的技术解决方案,有望占据更加有利的市场竞争地位,拓展市场份额。
在储能测试应用领域,除了运用单机设备检测单个电池簇,针对2MW-4.5MW级储能电池集装箱进行高压、大容量电池性能测试的系统测试需求也逐渐上升。上述系统级测试方案不是所有测试设备的简单组合,需配套解决诸多伴生问题,比如系统的控制和优化、多台设备的工作稳定性、局部环境的抗干扰、安全性设计、保护设计等,要求技术方案和设备供应商能够深刻理解工程应用环境,综合运用各项技术手段解决问题,技术竞争远超单机设备范畴,并且随着系统的复杂化而不断升级。在动力电池领域,800V快充平台汽车占比持续提升,电池PACK测试设备容量需求从300kW~500kW提升至800kW~1.2MW,电压需求从900V提升至1000~1200V,设备需要不断迭代更新。
在储能电池测试应用领域,随着用户对储能安全性要求越来越高、储能系统标准不断完善,除了运用单机设备检测单个电池簇,针对2.5MW-5MW级储能电池集装箱进行高压、大容量电池性能测试的系统测试需求也快速增长。上述系统级测试方案不是所有测试设备的简单组合,需配套解决诸多伴生问题,比如系统的控制和优化、多台设备的工作稳定性、局部环境的抗干扰、安全性设计、保护设计等,要求技术方案和设备供应商能够深刻理解工程应用环境,综合运用各项技术手段解决问题,技术竞争远超单机设备范畴,并且随着系统的复杂化而不断升级。
第一章 锂电池充放电检测设备行业发展概况
第二章 2020-2025年锂电池充放电检测设备行业发展状况分析
第三章 中金企信国际咨询:锂电池充放电检测设备行业市场环境分析
第四章 2020-2025年锂电池充放电检测设备行业市场竞争状况分析
第五章 中国锂电池充放电检测设备行业市场运行分析
第六章 中国锂电池充放电检测设备行业区域细分市场调研
第七章 中国市场锂电池充放电检测设备进出口分析及主要地区分布(2020-2025年)
第八章 中金企信国际咨询:中国锂电池充放电检测设备行业市场竞争格局分析
第九章 锂电池充放电检测设备行业领先企业竞争力分析
第十章 2026-2032年中国锂电池充放电检测设备行业发展趋势与前景分析
第十一章 中金企信国际咨询:锂电池充放电检测设备行业投资现状分析
第十二章 2026-2032年中国锂电池充放电检测设备企业投资规划建议分析
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