2024年机械设备行业策略报告：智造升级、复苏在途、创新为先

一、2024 年机械设备投资关键词：人形机器人、通用设备结构性复苏、 专用设备新技术

（一）复盘 10 年行情把握长期机遇，回顾 23 年要点指引来年趋势

1、机械设备位于大中游环节，下游涉及制造业门类众多

机械是中游制造业最大也是最主要的板块，上市公司众多、子行业众多、产品众多、连接众多上 下游产业，下游涉及固定资产投资各个方面。机械设备行业包括专用设备制造业、通用设备制造业、 运输设备制造业、仪器仪表制造业等。机械类公司的产品多为资本品，主要为下游扩产所用，机械设 备景气度与下游行业景气度和需求直接相关。

2、复盘 A 股机械设备行业 10 年行情关键词

由于机械设备涉及子行业众多，因此复盘机械设备行情，我们可以发现，机械设备行业永远不缺 结构性机会，有周期有成长，有白马大票也有黑马小票，每年的投资机会取决于当年宏观经济形势、 下游景气度及子行业自身周期属性等。挖掘机械设备领域投资机会既要懂宏观会自上而下，也要不断 学习最新最前沿的下游行业动态。

从一年的维度看，每年机械设备行业各不相同，但从 3-5 年的角度看能穿越周期获得超额收益的 公司较少，典型公司有恒立液压、汇川技术、华测检测、三一重工、浙江鼎力、晶盛机电、先导智能 等。

3、2023 年行情回顾：人形机器人、出口链、工业母机自主可控为主线

我们在 2023 年度机械行业策略报告《紧抓通用设备自主可控，把握专用设备景气加速》中提出 2023 年投资关键词为疫后复苏、国产替代、新技术落地，认为 2023 年增长将主要来源于政策对于高技 术制造业的支持、国际形势不确定增强下的产业链自主可控，以及设备更新周期等，并且重点看好通 用设备。 回顾 2023 年，机械设备板块投资机会主要集中于人形机器人、出口链、工业母机自主可控等细分 子行业，受益于 AI+具身智能、自主可控、周期向上及海外需求等逻辑演绎。

（二）2024 年投资展望：人形机器人、通用设备结构性复苏、专用设备新技术

1、从宏观大势研判机械设备行情

机械设备行业的投资与宏观环境息息相关，机械设备的需求来源于下游制造业的投资，宏观大势 对机械设备投资产生绝对影响，我们从（1）国内固定资产投资（2）周期的位置（3）全球经济，三个 角度看明年宏观环境对机械设备行业的影响以及投资方向。

（1）国内固定资产投资拆解

2023 年经济处于疫后修复的弱复苏阶段，1-10 月份固定资产投资累计增速为 2.9%，增速逐月下 降，主要受累于房地产投资。分项来看，1-10 月份制造业投资累计增速为 6.2%，基建投资为 8.27%， 房地产投资为-9.3%。展望 2024 年，根据银河宏观预测，预计 2024 年 GDP 增长为 5.2%，固定资产投 资增速为 5.1%，其中制造业投资增速 5.1%，房地产投资增速-0.4%，基建投资 8.3%。 基于 2024 年固定资产投资展望，我们认为，机械设备投资机会可关注（1）基建投资持续增长以 及地产数据边际改善下的基建地产链条设备投资机会，如工程机械和轨交装备，（2）制造业投资与 GDP 增长基本持平，可关注结构性机会。

（2）周期的角度和现在的位置

典型的经济周期可分为四类，按照周期时间由短到长分别为基钦周期（即库存周期，平均长度为 40 个月）、朱格拉周期（即设备更新周期，约为 8-10 年）、库兹涅茨周期（即建筑周期，一般约 20 年）、 康波周期（即技术周期，约为 50 年）。

四个典型的经济周期对机械设备投资均有不同程度影响： 从库存周期角度看，机械设备中通用设备如机床、工业机器人、注塑机、通用激光等景气度与制 造业投资高度相关，历史上主要受汽车制造业投资、新能源制造业投资、3C 制造业投资及其他一般制造业投资波动影响，景气趋势上体现出方向上的一致性，且呈现 3-4 年的小周期波动，本质上背后是 库存周期的影响。目前处于被动去库存阶段，随着需求逐步好转，新一轮补库周期开启，顺周期通用 设备有望企稳复苏，但由于下游各个细分行业复苏弹性不一，我们建议关注其中结构性复苏机会。 朱格拉周期是与机械设备关系最密切的一个周期，因其本身就是源于设备使用寿命而产生的更新 换代需求带来的周期性。从朱格拉周期角度看，机床行业仍处于更新周期向上阶段，工程机械仍处于 更新需求磨底阶段。朱格拉周期的开启并不能按图索骥，与下游需求息息相关，当下游需求旺盛，叠 加更新需求的释放，往往为机械设备带来更高弹性。 从建筑周期角度看，目前我国处于房地产周期下行阶段，与之相关的设备类投资机会将会受到不 同程度影响。 从康波周期角度看，每一轮技术创新都将带动新一轮设备投资，在不同阶段产生“从 0 到 1”“从 1 到 N”的投资机会。站在当前时点，AIGC 开启新一轮科技革命，2024 年有望成为新一轮康波周期元 年，与之相关的设备投资机遇值得重点关注，如人形机器人。

（3）全球经济及出口的影响

展望 2024 年，全球经济增速放缓影响设备海外需求，关注具备出海竞争力企业及“一带一路”带 动下出口份额的提升。从细分板块来看，工程机械企业全球竞争力已现，挖机出口占比已超 50%，随 着北美房地产底部复苏，出口依然值得期待。“一带一路”十周年，中国出口份额持续提升，2023 年我 国对俄出口高速增长，机床等高端设备成为重要出口产品，一带一路逐渐成为支撑我国出口的重要力 量。

二、人形机器人：AI 赋能，未来已来

（一）需求侧：人口老龄化日益严峻，机器代人大势所趋

全球老龄化趋势加剧，劳动力缺口持续扩大，催生机器代人需求。随着全球经济的快速发展，人 均寿命的不断延长以及生育率的持续下降，全球老龄化趋势日益加剧。以老龄化系数超过 7%为标志， 中国于 2000 年正式进入老龄化社会，老龄人口占比快速攀升。截至 2022 年，全球和中国 65 岁人口在 总人口中占比已分别达到 9.81%和 14.90%。未来随着长期累积的人口负增长势能进一步释放，中国老 龄化程度将持续加深，人口红利逐步消失，劳动力市场供需格局将日趋紧张，从而带来机器人替代人 力的市场需求。

用工成本显著提升，机器换人性价比未来有望逐步体现。全球产业升级导致低技术、重复劳动工 作减少，叠加劳动力供不应求的现状，劳动力成本明显提高。我国就业人员平均工资呈快速提高趋势， 2022 年我国平均工资为 9.25 万元，是 2013 年平均工资的 2 倍。美国私人非农业员工平均时薪也从 2006 年的 20 美元，增长至 2023 年的 34 美元。马斯克在发布会现场曾提及，Optimus 实现数百万台量产规 模后，其售价有望低于 2 万美元/台。从长远视角来看，按人形机器人量产后价格 15 万元人民币计算， 则企业购买单个人形机器人的回本时间约为 1.6 年。

另一方面，人口老龄化打开养老服务类机器人市场空间。据人社部预测，“十四五”期间，国内 60 岁以上老龄人口将突破 3 亿，“十四五”末尾中国将迈入中度老龄化社会。面对劳动力短缺和医疗、护 理、陪伴、家政等综合性养老服务需求，“机器人+养老”成为解决养老问题的可行方式之一。工信部 等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》指出，养老服务成为机器人应用的重点领域，要研 制残障辅助、助浴、二便护理、康复训练、家务、情感陪护、娱乐休闲、安防监控等助老助残机器人 产品，积极推动外骨骼机器人、养老护理机器人等在养老服务场景的应用验证。 根据弗若斯特沙利文数据，全球智能服务机器人产品及解决方案市场销售规模由 2018 年的 114 亿 美元增长至 2022 年的 235 亿美元，年复合增长率为 19.8%；预计 2028 年市场规模将达到 628 亿美元。 中国智能服务机器人产品及解决方案市场规模由 2018 年的 193 亿人民币增长至 2022 年的 516 亿人民 币，年均复合增速达 27.9%；预计 2028 年规模将增至 1832 亿人民币。GGII 预测，人形机器人有望在 对人形设计和 AI 需求更高的服务和特种领域率先实现商业化落地，2026 年全球人形机器人在服务机 器人中的渗透率有望达到 3.5%。

（二）供给侧：ChatGPT 引发新一轮 AI 热潮，政策频出催化机器人发展

ChatGPT 催生人工智能发展新浪潮。2020 年，OpenAI 公司推出 GPT-3，模型参数规模达到了 1750 亿，成为当时最大的语言模型。随后，更多策略如基于人类反馈的强化学习（RHLF）、代码预训练、指 令微调等开始出现，被用于进一步提高推理能力和任务泛化。2022 年 11 月，搭载了 GPT3.5 的 ChatGPT 横空出世，凭借逼真的自然语言交互与多场景内容生成能力，迅速引发新一轮 AI 浪潮。2023 年 3 月， 最新发布的超大规模多模态预训练大模型——GPT-4，具备了多模态理解与多类型内容生成能力。 AI 大模型为人形机器人注入灵魂，具身智能机器人将成为人工智能终极形态。具身智能是指具备 感知和理解环境的能力，能够与物理世界进行交互，并具备行动能力以完成任务的智能体。ChatGPT 的 出现使得人工智能拥有了"大脑"，而高度发达的"大脑"对于身体功能提出了更高要求，因此，具身智能 机器人是人工智能发展的下一个浪潮，将成为机器人发展的终极目标，也是人工智能的终极形态。具 身智能机器人将沿“大脑先行、感知突破、身体完善、优化迭代”的方向发展。人形机器人需要具备 人类的三大核心能力：用于思考和推理的“大脑”，用于感知世界的“感觉”，用于与世界交互的“身 体和手脚”。当前，GPT、数据、算力等技术的发展给大脑提供了极佳的土壤，已高度智能化，能够处 理视觉图像、语音、文本等等信息的多模态大模型也纷纷出现，当机器人大脑具备多模态信息处理能 力时，首先在感知能力实现高度智能化，再推动“手脚”等运动执行器的改进，完善机器人本体，最 后在实践中不断优化迭代，拓展应用领域，加速商业化进程。

从全球范围来看，人形机器人已有商业应用场景预期落地，例如亚马逊推出的人形机器人 Digit 将 应用于物流仓储环节，主要任务包括卸载货车、搬运箱子、管理货架等，预计将在 2025 年全面上市。 美国 1X technologies 与 ADT commercial 共同研发的人形机器人 EVE 目前已成功应用于巡逻安保场景。 1X 推出的另一款双足仿人机器人 NEO 目前已经能够自然准确地穿门、爬楼梯和执行任务，通过将精 心设计的身体与先进的人工智能思维相结合，1X 使用户能够与 NEO 进行自然的互动。通过整合大型 语言模型，用户可以直观的方式与 NEO 进行交流。该机器人的人工智能能力与多模态功能相结合，为 协助和提高生产力开辟了新的可能性。在安全、物流、制造和机械操作等领域表现出色的同时，NEO 还能为家庭提供帮助。该机器人可以完成清洁、整理等家务劳动，并为行动不便的人提供支持。

我国产业支持政策相继推出，技术和政策双重加持下，有望驱动人形机器人快速发展。国家层面， 《“十四五”机器人产业发展规划》提出，到 2025 年，我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制 造集聚地和集成应用新高地。《“机器人+”应用行动实施方案》提出聚焦十大应用重点领域，突破 100种以上机器人创新应用技术及解决方案，推广 200 个以上具有较高技术水平、创新应用模式和显著应 用成效的机器人典型应用场景。《关于组织开展 2023 年未来产业创新任务揭示引领工作的通知》要求 面向未来制造、未来信息 2 个前沿领域，聚焦元宇宙、人形机器人、脑机接口、通用人工智能 4 个重 点方向，发掘培育一批掌握关键核心技术、具备较强创新能力的优势单位，突破一批标志性技术产品， 加速新技术、新产品落地应用。北京、山东、深圳、上海等省市也陆续发布相关行动方案，加快人形 机器人产业链布局。在国家和地方政策的引导下，资金、人才、资源等将加快流入人形机器人领域， 驱动相关技术和产业链各环节发展。

（三）市场空间测算：2030 年人形机器人本体市场空间有望超万亿

我们以美国和中国市场为例，进行如下假设：1）随着商业化进程的不断落地，人形机器人将首先 在制造业、采矿业等工业领域代替人工，并逐步进入商业化服务及养老护理市场，2030 年在制造业和 服务业的渗透率分别达到 12%和 5%；2）参考特斯拉 Optimus 的预期售价，实现量产后人形机器人的 价格将逐步下降至 2030 年的 15 万元；3）美国制造业及采矿业就业人数采用 EIA 预测数据，假设随着 人口老龄化加深和自动化产线应用推广，制造业就业人数将逐年下降，服务业就业人数不断增长。则 到 2030 年，中国及美国人形机器人市场空间合计将超过万亿元。

（四）人形机器人市场发展拉动核心零部件需求

人形机器人通常由三个关键技术部分构成。首先是输入部分，包括眼睛摄像头、触觉传感器和力 学反馈等元件，用于理解其周围环境和用户需求。通过这些传感器，机器人能够感知周围环境，并识 别任务体在环境中的位置。其次是信息处理部分，包括控制电路和控制器。机器人一旦理解任务，便 需要将任务拆解成多个步骤，并规划执行路径，以按照顺序完成这些步骤，以达到任务的最终目标。 最后是输出部分，包括驱动电机、减速器等设备，用于执行任务。这些部件将运动规划转化为机械指 令，确定相关参数如能量、动量和速度，然后开始执行任务。非智能机器人则需要人工计算和设置运 动路径及参数，无法自主感知外界环境。相较之下，智能机器人具备自主感知和决策的能力，因此能 够自主感知外界环境、拆解任务、设计路径，并最终完成任务。

输入系统：人形机器人的输入系统类似于人类的感官器官，例如眼睛和耳朵，可以获取内部和外 部环境的信息，并将这些信息传送给信息处理系统。这些传感器主要分为两大类：内部传感器和外部 传感器。内部传感器用于监测机器人自身状态，例如手臂的角度等，而外部传感器则用于感知外部环 境和情况。随着传感器类型的不断增加和性能的不断提升，人形机器人已经具备了执行多种任务的能 力，包括力量测量、物体检测、导航与定位、碰撞检测以及视觉交互等。这些任务都依赖于通过传感 器收集的数据，使机器人能够更有效地与周围环境互动和执行各种任务。

信息处理：人形机器人的信息处理系统根据输入系统提供的信息来对机器人的行为和动作进行控 制和调节，实时监测机器人的状态，并根据程序指令控制机器人的运动和行为。目前，常用的信息处 理系统包括基于视觉的导航系统和基于力反馈的处理方法。信息处理系统的核心是控制器，负责接收 传感器的反馈信号，并根据预设的控制算法生成相应的控制信号，驱动机器人的执行器实现所需的动 作和任务。

输出部分：人形机器人输出部分包括驱动系统及机械结构系统。驱动系统是指用于实现机器人运 动的系统，由各个关节的传动装置组成，可实现关节的转动或移动。根据能量转换方式的不同，驱动 系统主要分为三大类型：液压驱动系统、气动驱动系统和电动驱动系统，由于电动驱动系统控制精度 高，可以实现精确的关节位置和速度控制，目前大多数人形机器人使用的是电动驱动系统。机械结构 系统主要包括关节、灵巧手、骨架等结构。骨架起到支撑作用，关节是机器人连杆接合部位形成的运 动副，共同形成机器人肢体所需的运动，而灵巧手则用于抓取物品，要求能够柔顺抓取不同形状，不 同质量的物体。

三、顺周期通用设备：关注结构性复苏，把握自主可控机遇

（一）机床&刀具：周期拐点或将来临，需求复苏+自主可控驱动机床及刀具磨底 回升

1、机床行业周期性特征明显，目前处于见底回升阶段

机床行业是一个典型的周期性行业，当前大周期（更新周期）向上，小周期（库存周期）逐步见 底回升。机床的一般产品寿命约为 10 年，因此行业大约每 7-10 年为一个商业周期，历史上全球消费 规模 1983 年、1993 年、2003 年、2013 年均为阶段性低点。从 10 年的大周期来看，2020 年全球机床 总消费 668.17 亿美元，中国机床消费金额 213.16 亿美元，处于近 10 年最低位，中国及全球市场从 2021 年开始复苏，2021 年机床消费显著提升，分别同比增长 19.73%和 31.46%。2022 年受宏观经济形势、 疫情等因素影响，机床消费金额有所回落，中国和全球消费金额分别为 274 亿美元和 795 亿美元。机 床行业目前仍处于底部回升阶段。中国机床消费占全球比重在 2019 年下降到低位 27.16%后，近三年 稳步上升，2022 年达到 34%。

从小周期维度来看，与注塑机、机器人、激光、工控、通用减速机等通用自动化行业一致，背后 是制造业投资的小周期。小周期维度 3-4 年一轮周期，2019 年、2015 年、2012 年、2009 年均为小周 期低点。2022 年以来我国工业企业持续处于去库存状态，PPI 同比和库存同比整体呈下降趋势。今年 8 月以来，我国工业企业库存同比增速回升，PPI 降幅收窄，工业企业利润增速大幅回正，各项数据表 明我国库存周期拐点已逐步显现。从机床产量来看，2023 年 1-10 月我国金属切削机床累计产量 50.6 万台，同比增长 3.7%，其中 10 月单月产量 5.3 万台，同比增长 23.3%；增速环比继续提升。

目前中国机床行业处于大、小周期底部回升的交织阶段。展望未来 3-5 年，一方面借力国家十四 五规划，以高端制造业为导向的制造升级趋势下国内机床消费市场有望持续提升，另一方面国产机床 企业技术进步将进一步打开出口市场。

2、机床需求端：前三季度通用机床需求较为疲软，看好高端制造业驱动下需求回升

（1）经济弱复苏下需求景气不足，看好未来 3-5 年需求提升

2023 年前三季度通用机床市场需求较为疲软，下游仅航空航天、半导体、光伏等少数行业需求景 气度较高。国家统计局数据显示，10 月 PMI 指数 49.5%；10 月规模以上工业增加值同比增长 4.6%，环 比微增 0.1pct。随着宏观经济指标边际改善，以通用机床和刀具为代表的顺周期通用设备板块有望启 动。展望未来 3-5 年，我们看好机床需求在制造升级趋势下的提升，另外更新需求在下游需求回升的 情况下有望得到较多释放，为机床需求提供弹性。

金属切削机床的需求主要分为两种，第一是更新需求，金属切削机床的设备更换周期一般是 10 年， 我们通过将之前 10 年-15 年每年机床产量进行加权计算，得出 2023-2025 年金属切削机床更新需求分 别为 57.46 万台、64.66 万台、67.48 万台；第二是新增需求，每年中国制造业的扩张都需要新机床设备 的购入，我们预计 2023-2025 年中国制造业投资平均增速为 5%，则带动的新增需求分别为 14.01 万台、 11.77 万台、12.36 万台。以上加总，得到 2023-2025 年金属切削机床需求分别为 71.47 万台、76.43 万台、79.83 万台。金属成形机床我们则认为会稳步恢复，以更换需求为基本逻辑，预计 2023-2025 年金 属成形机床需求分别为 15.17 万台、23.39 万台、21.28 万台。

（2）工业现代化建设持续推进，数控机床占比稳步提升

纵观世界各国，日本机床数控化率维持在 80%以上,美国和德国机床数控化率均超过 70%。我国机 床数控化率仍有较大提升空间。随着政策对高端制造业的倾斜，数控机床占比有望稳步提升，2022 年 中国机床数控化率为 45%，预计在政策加持和制造业需求下，假设每年提升 3 个百分点，中国数控机 床 2023-2025 年的需求为 36.45 万台、41.27 万台、45.50 万台。

3、机床供给侧：核心零部件、中高端机床依赖进口，但国产化率在提升，国产产能在提 升

（1）机床产业链：中游位置承接结合上下游工业产业

机床行业技术水平和产品质量是衡量一个国家装备制造业发展水平的重要标志。机床是对金属或 其他材料的坯料或工件进行加工，使之成为所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器，机械产 品的零件通常都是用机床加工出来的。机床与其他机器的主要区别在于，机床是制造机器的机器，同 时也是制造机床本身的机器，因此机床又被称为母机或工具机。 整个机床产业链上中下游清晰，包括上游基础材料和零部件生产商、中游机床制造商和下游终端 用户。上游基础材料和零部件生产商主要为机床制造商提供结构件（铸铁、钢件等）、数控系统、传动 系统（导轨、丝杠、主轴等）、核心功能部件、刀库等组成，涉及企业主要包括发那科、西门子、海德 汉、三菱、THK、上银、银泰等公司；中游是机床制造商，负责向终端用户提供满足其要求的各种机床 或成套的集成产品；终端用户主要是汽车、消费电子、航天航空、船舶、工程机械等领域的公司。

（2）机床核心零部件数控系统、丝杠导轨依然依赖进口

上市机床公司核心零部件占比：

从机床行业上游来看，上游零部件可以分为结构件、数控系统、传动系统、功能部件等，这几部 分占据了机床的最主要成本。 分公司来看，海天精工机床零部件占比前三为结构件、控制系统和传动系统，分别占比 34.92%、 21.60%、20.35%；纽威数控机床零部件占比前三为功能部件、电气件和铸件，分别占比 25.58%、22.33%、 20.86%；国盛智科机床零部件占比前三为机床其他材料、数控系统及配件和钣焊类原材料，分别占比 22.73%、20.17%、20.05%；科德数控机床零部件占比前三为结构件、传动类和控制系统，分别占比 39.26%、 17.26%、13.11%；浙海德曼机床零部件占比前三为导轨、数控系统和铸件，分别占比 26.69%、24.05%、 14.82%。

（3）高端机床进口依赖度依然较高

机床中高端划分

目前我国的机床消费市场按照档次分大致呈金字塔结构，底部是低档机床，占比 50-60%，由国内 厂商占领，主要通过打价格战来竞争，产能过剩；中部是中档机床，占比 30-40%，是目前中外企业竞 争的主要领域；而顶部是高端机床，占比 10%，基本来源于进口，长期被欧日企业垄断。

中国机床消费市场的国产化率在经过 2003-2008 年快速提升后，一直在 70%左右的水平波动，国 产化率有待提高，高端设备进口替代空间弹性更大。根据 Gardner Intelligence 的数据，2022 年中国机 床进口金额为 71.6 亿美元，占消费总量的 26%，国产化率为 74%。而高性能、高精密度的高档数控机 床的国产化率更低。由于低档机床主要由国产厂商提供，我们假设进口机床集中在中高档，则中高档 机床国产化率仅为 20%-30%。

近年来，国内中高档数控机床市场亦出现了一批具备核心技术的新兴民营机床企业，其产品得到 市场的广泛认可，综合竞争力大幅提高，民族品牌开始崛起，逐渐形成进口替代趋势。另外，在中美 贸易战的大背景下，由于美国以各种理由，特别是在高科技领域限制中国的全球化进程，这使得国内 行业供应链被迫进行调整，加速了进口替代的进程。近年来我国各项支持政策向高端装备制造业倾斜， 促进产业链各环节自主可控。今年以来，推动工业母机发展的利好政策频出，不仅在宏观层面支持工 业母机产业发展，微观层面税收抵减扣除政策更进一步驱动机床企业加大研发投入，实现我国工业母 机产业链着整体向高端化发展。

（4）出口：国产机床竞争力增强，海外市场拓展顺利

2023 年上半年机床出口表现亮眼。根据中国海关数据，23H1 机床工具进出口总额 160.2 亿美元， 同比下降 0.6%。其中，进口 56.8 亿美元，同比下降 8.6%；出口 103.4 亿美元，同比增长 4.5%。2023 年上半年机床工具进出口保持了自 2019 年 6 月以来的顺差态势。顺差为 46.6 亿美元,同比增长 26.5%， 并在历史上首次实现全部 9 个商品门类的贸易顺差，金属切削机床自今年以来首次成为机床工具出口 第一大门类。中国机床工具工业协会重点联系企业上半年出口交货值实现两位数增长。

我国主要机床企业海外业务占比整体呈上升趋势，其中海天精工、纽威数控、亚威股份表现突出， 2022 年海外收入占比超过 10%，分别达到 10.62%、17.93%和 21.59%。随着我国机床向高端化发展， 在全球市场的竞争力将逐步提升，未来海外业务有望放量。

4、刀具：机床耗材，有望迎周期向上+进口替代+量价齐升三重逻辑

（1）需求景气复苏+制造业升级，刀具市场存在广阔市场空间

2022 年我国刀具市场消费规模为 464 亿元，同比下降 2.7%。前文已经论述，当前我国库存周期筑 底回升，机床行业处于大、小周期底部回升交织阶段，叠加宏观经济数据边际改善，下游需求有望复 苏。刀具作为机床的关键零部件，也是典型的顺周期行业，有望迎来周期向上。

制造业转型升级趋势下，刀具市场打开广阔空间。随着现代切削加工对刀具的稳定性、加工精度、 进给速度、使用寿命等要求的提高，我国数控刀片占机床消费的比重从 2012 年的 14.1%提升到 2020 年 的 32.1%，但与德国、美国、日本等制造业强国 50%的比例仍存在一定差距。另一方面，机床数控化率 的提升也将为数控刀具市场带来增量。无论是存量机床的更新换代需要，还是每年新增的数控机床的 需求，刀具作为机床加工的消耗品，都将迎来可观的消费需求增速。

（2）刀具国产化率提升，进口替代有望加速

全球刀具厂商可分为三大阵营，第一阵营以山特维克、伊斯卡、肯纳金属等为代表的欧美刀具制 造商，具备向客户提供交钥匙工程的能力，现阶段占有全球行业的领导地位。第二阵营以日本三菱、 日本泰珂洛、日本京瓷、韩国特固克等日韩企业为代表，其中日系刀具在我国进口刀具中的占比最大。 第三阵营为国内刀具企业，企业数量众多且水平参差不齐，产品主要面向中低端市场。

国产刀具技术不断升级，国产替代进程有望加速。在过去三年疫情影响下，国外刀具厂商供应链 滞后问题为国产刀具厂带来进口替代机遇。在过去 30 年里，随着国内刀具行业的新兴企业涌现，各企 业研发投入加大，叠加专精特新企业补贴和减税政策支持，刀具技术升级+本土服务优势显现，国产替 代的进程不断加速，国产刀具市场份额由 2016 年的 62.74%逐步增长至 2022 年的 72.84%。

（3）刀具出口持续增长，国内厂商海外市场不断突破

2023 年上半年我国刀具出口额 112.89 亿元，同比增长 0.44%；刀具进口额 43.35 亿元，同比下降 10.89%。随着我国制造业升级，硬质合金可转位刀具应用越来越广，对刀片的需求迅速增长。2019-2022 年，我国硬质合金刀片进口额逐步下降，出口额逐渐增加，贸易逆差缩小。从价格上看，我国刀片进 口单价远高于出口单价，但差距在逐步缩小。以上均表明我国刀具企业在全球市场的竞争力快速提升。

国内刀具企业持续在海外市场取得突破，海外业务占比稳步提升。其中，沃尔德海外市场进展相 对较快，在收入中占比已经超过 20%；欧科亿海外业务占比也在 2022 年突破 10%；华锐精密目前海外 收入占比相对较小，低于 5%。

（二）工业机器人：AI 助推机器换人渗透率提升，国产替代进入深水区

1、工业机器人的发展仍以人口为长期驱动因素

通过复盘 IFR 公布的 2000 年至 2022 年的工业机器人销量历史数据，全球工业机器人和中国工业 机器人的销量增速有着较为相似的变化趋势，表现出 3-4 年左右的周期性。一共分为三个阶段。第一 个阶段是 2000 年-2008 年的萌发期，在这一阶段，全球工业机器人数量整体保持在 100000 台左右。第 二个阶段是 2009 年-2018 年的发展期，全球工业机器人年度销售量在这一阶段保持迅速增长趋势，从 2009 年的 60000 台到 2018 年的 422000 台。第三个阶段是 2019 年至今的成熟期。从 2021 年开始，全 球工业机器人总销售量超过 500000 台，并保持稳定的增长趋势。

从政策层面来看，近几年我国陆续发布了多个政策以推动工业机器人行业发展，包括今年年初发 布的《机器人+行动方案》，目标在 2025 年实现制造业机器人密度的翻倍，以及下游行业应用深度和广 度的拓展。除政策方面外，我国工业机器人产业发展中长期驱动因素主要还有劳动力人口、老龄化程 度和劳动力成本。

我国近十年总人口增长率持续下降。近十年来，我国总人口出生率的变化分为两个阶段。第一个 阶段是 2013 年到 2016 年，出生率维持在 13%左右，其峰值出现在 2014 年，为 13.83%；总人口增长 率在这一阶段变化幅度不大。第二个阶段是 2017 年至今，总人口出生率呈现出明显的下降趋势，从 2017 年的 12.64%降至 2022 年的 6.77%，人口增长率由 2017 年的 0.61%下降到 2021 年的 0.09%，并在 2022 年首次实现了人口的负增长。 劳动力人口增长率预计下降。从 2013 年到 2019 年，我国劳动力人口数量一直保持稳定，最高值 为 2015 年的约 7.81 亿人，最低值为 2019 年的约 7.75 亿人，同比增长率整体波动不大，但从 2016 年 开始就出现小幅下降趋势。2020 年劳动力人口数量大幅减少至约 7.51 亿人，此后虽然劳动力人口数量 在 2021 年恢复至约 7.80 亿人，增长率仍然呈现出十分明显的下降趋势。

我国近十年人口老龄化进程加快。从 2013 年到 2020 年之间，我国 0-14 岁人口数量总体保持增长 态势；从 2020 年开始，0-14 岁人口数量开始减少，到 2022 年约为 2.39 亿人。从 2013 年到 2022 年， 15-64 岁人口数量持续减少，到 2022 年为 9.63 亿人；65 岁以上人口数量持续增加，到 2022 年为 2.10 亿人。我国人口结构类型逐渐由增长型转变为稳定型，青年劳动力人口占比逐渐降低，老年人口占比 增加。 近十年制造业就业人数减少。我国近十年城镇单位制造业就业人数整体呈现出下降趋势。2012 年 到 2013 年制造业就业人数出现了 23.36%的大幅上涨，此后制造业就业人数一直保持下降趋势。制造 业就业人数峰值出现在 2013 年，为 5257.94 万人，最低值出现在 2020 年，为 3805.53 万人。2021 年制 造业就业人数有 0.59%的小幅度上涨，但是整体下降势头明显。

2017 年以来，我国总人口数量持续减少，人口总体预期减少，劳动力人口占比预期减少，老龄化 逐渐加剧，制造业就业人数绝对值减少。从制造业就业趋势来看，我国对工业机器人的需求量大。 制造业劳动力成本不断上升，工业机器人成本下降。2013 年以来，我国制造业从业人员薪酬不断 上升。2013 年，我国制造业从业人员薪酬约为 46431 元；到 2022 年增长到 97528 元。而近十年来，我 国工业机器人领域进口和出口数量均在上升，但进口单价和出口单价逐渐呈现出下降趋势。在制造业 劳动力成本不断上升的情况下，工业机器人逐渐成为更好的替代选择。

从中长期因素整体来看，“十四五”以来，国家大力扶持工业机器人产业发展，出台了一系列利好 政策。人口结构从增长型逐步变为稳定型，劳动力人口减少，老龄化程度加剧。再加上制造业劳动力 成本不断提高而工业机器人单位成本逐渐下降，因此我国对工业机器人的需求量大。

2、工业机器人短期依托产业链协同和新技术迭代

我国工业机器人产业发展短期驱动因素主要有核心零部件国产化率提升、工业机器人下游需求增 加、和 AI 等软件加持。 工业机器人核心零部件国产化率提升。工业机器人价格高，以进口产品更为显著，主要是因为零 部件占成本比例高。但随着近年国内工业机器人产业的不断发展，国产零部件厂商技术取得了重大突 破，分别各个击破减速器、伺服电机和控制器制造难点，因此国产零部件和工业机器人以较高的性价 比提升了其渗透率。再加上 2020 年之后疫情导致进出口受限，这更是国产工业机器人和其核心零部件 发展的重大机遇。 工业机器人核心零部件主要有减速器、伺服电机和控制器。其中，减速器成本占比为 35%，伺服 电机成本占比为 20%，控制器成本占比为 15%。2019 年到 2021 年工业机器人核心零部件国产化率呈 现出明显的提升，减速器国产化率由 30.0%提升至 40.6%，伺服系统国产化率由 22.0%提升至 27.2%， 控制器国产化率由 25.0%提升到 33.6%。

工业机器人下游需求，比如新能源领域需求有明显的增加。工业机器人下游应用广泛，在汽车行 业应用成熟度最高。我国新能源汽车产销量增长势头正劲。根据中国汽车工业协会数据，2022 年我国 新能源汽车产量为 705.8 万辆，同比增长 99.1%；销量为 688.7 万辆，同比增长 96.38%。新能源汽车行 业需求带动我国工业机器人市场需求大幅度提升。国产机器人和国产机器人核心零部件厂商与国产新 能源车厂商合作具有优势，具体体现在产品具有更高的性价比，并且国产新能源车厂商愿意给予国产 机器人厂商试样试产的机会，可以完善产品。

作为工业机器人的下游产业，汽车行业大约占比 1/3，再加上中国新能源车的销量增长，一方面会 造成对上游工业机器人需求绝对值的提升；另一方面也会助力国产工业机器人厂商进入供应链体系， 为国产工业机器人的发展提供更多机会。因此，对工业机器人的未来发展看增长。 AI 等软件加持工业机器人产业发展。工业机器人的发展主要分为三个阶段。第一阶段是程序控制 机器人，完全按照事先预装的程序进行工作，只能从事如抓取、搬运和机械加工等重复固定的工作。 第二阶段是配备了传感器的自适应机器人，这类机器人可以通过视觉、听觉和触觉等传感器获取周围 环境和操作对象的信息，并根据环境变化改变自身行为。第三阶段是 AI 机器人，这一阶段的机器人具 有类人特征，可以自主处理复杂问题。机器人可以通过与人类直接对话进行交互，这极大地丰富了工 业机器人的应用场景，未来发展空间广阔。可以说，工业机器人在逐渐改变制造业，AI 会成为工业机 器人领域发展的重要增长点。 目前国内工业机器人市场主要被外企占据，其长期积累的技术沉淀和先发性优势造成了工业机器 人行业的行业壁垒。第一个是技术壁垒，主要体现在减速器、伺服电机等核心零部件市场长期被国外厂商占据；第二个是算法壁垒，主要是 AI 算法会直接影响大模型的生产，控制算法影响语言输出的稳 定性和精确性；第三个是数据壁垒，数据在互联网时代就是生产力的体现。

3、市场空间测算：预计工业机器人未来三年年均市场空间达 750 亿-1000 亿

在国内密集出台的政策和不断成熟的市场等多重因素的驱动下，我国工业机器人市场规模增长迅 猛。2023 年初时，工信部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，其中提出，到 2025 年， 制造业机器人密度较 2020 年实现翻番，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升，机器 人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。从产量来看，工业机器人产量从 2019 年的 18.69 万台快 速增长至 2022 年的 43.83 万台，国内产能提升迅速。根据中商产业研究报告，2019-2022 年我国工业 机器人市场规模由 369.94 亿元增至 585.17 亿元，复合年均增长率达 16.5%，预计 2023 年工业机器人 市场规模将达到 665.88 亿元，2024 年或将超 700 亿元。 根据银河机械的推测，2022 年我国工业机器人的保有量在 145 万台左右，2021 年我国工业机器人 的密度约在 322 台每万名工人的水平，按照 2022 年工业机器人销量持续增加的态势，我们对策 2022 年工业机器人密度约在 350-380 台每万名工人左右。按照《“机器人+”行动方案》的指引，到 2025 年， 我国工业机器人密度将实现翻倍，因此保守估计我国工业机器人密度在 2025 年可达 600 台每万名工人 的水平，乐观估计则可达到 650 台每万名工人的水平。如果按照制造业工人人数不变的情况计算，为 了实现密度翻倍增长，保有量也将从 145 万台增长至 290 万台左右，同时假定每年有少量报废淘汰产 品，因为未来三年年均工业机器人新增将达到 50 万台水平，按照工业机器人单价为 15-20 万计算，工 业机器人未来年均市场空间将达到 750 亿-1000 亿水平。

四、专用设备：把握景气趋势，聚焦新技术

（一）3C 设备：智能手机进入钛合金、折叠屏时代，3D 打印、MIM 迎来新增量

消费电子周期触底反弹。2021 年以来，疫情等因素抑制消费，换机周期加长。2022 年，国内外环 境、地缘政治风险等因素影响下经济下行，本轮换机周期被进一步拉长。2023 年 9 月以来，华为 Mate60 系列、苹果 iPhone15 系列、小米 14 系列等新机型集中发布，卫星通话等新技术加速运用到智能手机 中，技术迭代频繁，驱动智能手机出货量上升。同时 AI 技术快速渗透智能手机及 PC，进一步推动换 机潮流。2024 年迎来底部反转。

1、3C 行业轻量化趋势加速，钛合金 3D 打印技术或将成为新主流

（1）钛合金材料优势明显，市场规模稳步增长

钛合金兼具轻量化与坚固程度，有效提升电子产品使用体验。回顾手机外壳发展史，从低成本、 易成型却难散热、易刮擦、不环保、质感差的塑料，到导热强、质感好、耐腐蚀、耐高温的金属材料， 重量轻却硬度低的铝合金和高硬度、高重量的不锈钢是其中的典型代表。随着技术的不断发展，以及 影响模组重量的不断增加，兼具轻量化与坚固程度的钛合金逐渐成为新的趋势。今年下半年，荣耀 Magic V2、苹果 iPhone15 Pro、小米 14 Pro 钛金属特别版发布，钛合金手机已成为各大手机厂商新的角斗场。

钛合金需求旺盛，全球海绵钛产量逐年上升。海绵钛是指用金属热还原法生产出的海绵状金属钛， 纯度一般在 99.1～99.7 之间，是制取工业钛合金的最主要原料（对于常规生产流程制备的钛合金板材， 海绵钛成本在总成本中占比最高，约 40%），其产量可以反映钛材的景气度。根据美国地质调查局，2018 年全球海绵钛产量为 19 万吨，2022 年增长到 26 万吨，实现 8.16%的 CAGR。

（2）3D 打印破解钛合金加工难题，开拓消费电子新市场

钛在高温下化学反应性差、难切削，因此钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，使用 3D 打印技术可有效解决钛合金的加工难题。3D 打印又称增材制造，是指以三维模型数据为基础，通 过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺，恰好避开了钛在高温下化学反应性差、难切削的问题，从 而能够有效解决钛合金加工难题。此外，3D 打印技术基本不受零件形状的限制，可快速加工成形结构 复杂的零件；材料利用率高，有利于降低成本和促进环保。

全球 3D 打印市场规模持续快速增长，2030 年有望超 850 亿美元。根据 Wohlers Report，2015 年 全球 3D 打印市场规模为 51.65 亿美元，2022 年增长到 180 亿美元，实现 19.5%的 CAGR；预计 2025 年 全球 3D 打印市场规模为 298 亿美元，2022-2025 的 CAGR 为 18.3%，2030 年有望超 850 亿美元，2025- 2030 的 CAGR 为 23.4%。

2、折叠屏解锁智能手机新形态，MIM 迎来新增量

（1）折叠屏亮点突出，潜在空间巨大

折叠屏手机兼具大尺寸与便携性，主流厂商纷纷布局。大屏化可以带来更好的视觉效果，因而始 终是手机发展的主线之一。传统的大屏化往往是通过增大物理尺寸或屏占比实现。然而，进入全面屏 时代后，手机的大屏化趋势遇到了瓶颈，屏占比的提升空间已接近饱和，继续增大物理尺寸又难免会 影响便携性。在这样的情形下，折叠屏手机用厚度换面积，屏幕面积扩大为原来的两倍，极大地提升 了使用体验；而厚度的增加仍在可接受范围内，折叠之后仍可轻松放入口袋。目前，大部分主流手机 厂商均有折叠屏手机发布，如：华为 Mate X5、荣耀 Magic V2、OPPO Find N2、三星 Galaxy Z Fold5 等。

全球智能手机出货量整体呈下行态势，但折叠屏手机出货量仍保持稳定增长势头，且未来仍有较 大发展空间。根据 IDC、Counterpoint，2017 年全球智能手机出货量为 14.9 亿部，受宏观经济环境不景 气、智能手机渗透率趋于饱和等因素影响，2022 年下降至 12 亿部，过去五年 CAGR 等于 -4.17%。反 观折叠屏市场，2018 年全球折叠屏手机出货量为 20 万部，2022 年上升至 1310 万部，实现 130.8%的 CAGR，2027 年有望超 1 亿部，实现 40.41%的 CAGR。从渗透率来看，折叠屏手机渗透率从 2018 年的 0.01%增长至 2022 年的 1.09%，增速迅猛且未来仍有较大发展空间。

（2）折叠屏铰链不断迭代，MIM 迎来新增量

铰链是折叠屏的关键部件，其制造工艺主要为 MIM。MIM 即金属粉末注射成形技术，是一种将传 统粉末冶金工艺与现代塑料注射成形技术相结合而形成的一种新型“近净成形”技术，不仅具有常规 粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，同时克服了传统粉末冶金工艺制品材质 不均匀、力学性能低、薄壁不易成形及结构复杂的主要缺点，适用于大批量生产小型、精密、三维形 状复杂以及具有特殊要求的金属零部件的制造。MIM 工艺完美契合折叠屏手机转轴铰链需求，因此成 为了转轴铰链的主要零部件工艺，其市场规模有望跟随折叠屏手机的增量迎来显著增长。

全球和中国 MIM 市场规模持续增长，未来增速有望进一步提升。根据华经产业研究院，2016 年全 球 MIM 市场规模为 24.6 亿美元，2020 年增长到 31.9 亿美元，实现 6.71%的 CAGR，2026 年有望达到 52.6 亿美元，实现 8.69%的 CAGR；2016 年中国 MIM 市场规模为 49 亿元，2020 年增长到 73 亿元，实 现 10.48%的 CAGR，2026 年有望达到 141.4 亿美元，实现 11.65%的 CAGR。

从行业竞争格局来看，可分为三个竞争梯队：第一梯队具有较强的研发创新能力，主要客户为国 际品牌或国内知名品牌企业，主要包括印度 Indo-MIM、台湾晟铭电子、精研科技、富驰高科、泛海统 联、全亿大等；第二梯队主要为国内品牌企业配套生产 MIM 零部件产品，客户集中度往往较高；第三 梯队企业的整体技术研发能力通常较弱，仅通过设备的购置和人员的铺设进行中小批量的 MIM 产品生 产，主要客户为第一梯队和第二梯队的外发订单。

（二）光伏设备新技术：钙钛矿&XBC 将引领下一轮设备投资

降低度电成本、开发高效电池，即降本增效是行业发展趋势和主流方向。硅料环节目前主流技术 路线为改良西门子法（产物为棒状硅），流化床法（产物为颗粒硅）凭借无需破碎、可连续加料等优势 加速渗透；拉棒环节，CCZ 连续直拉法省去了单晶棒冷却时间，大大提升生产效率；硅片向薄片化、 大尺寸方向发展，以有效较少单片硅耗量及硅棒的切割损耗，钨丝作为母线的金刚线，目前中钨高新 已建成 100 亿米光伏钨丝生产线，处于产能爬坡阶段；在开发高效电池方面，目前主流的 P 型电池向 光电转化效率更高的 N 型（TOPcon、HJT、xBC）电池转变，预计 2023 年 HJT、TOPcon 电池占比进一 步提升。在上游环节的技术变革影响下及降本增效目标驱动下，组件环节技术变革主要围绕适应电池 片调整、提高转换效率及单位电池片密度而进行。建议关注钙钛矿电池技术发展及产业化节奏、bc 电 池后续龙头扩产节奏等。

1、降本增效逻辑下，钙钛矿电池有望引领下一轮设备投资

（1）从晶硅到钙钛矿，钙钛矿材料介绍、光电特性及工作原理

第一代晶硅电池目前最成熟，第二代薄膜电池相比第一代具有质量轻、转换效率高的优势，但电 池活性层材料昂贵且设备成本高等因素限制其大面积制备和商业化，第三代新型太阳能电池凭借材料 成本低、效率高、工艺流程短等优势成为产业界和学术界热点。 广义的钙钛矿其实是指具有 ABX3 型的化学组成的化合物:A 位一般由有机无机杂化，包括甲氨 Ch3Nh3 或者甲醚有机的分子，或无机的铯，B 位一般由硒或者铅，X 位一般都是卤素，ABX 通过化学 配位键进行连接，形成 ABX3 结构式，这种结构称为钙钛矿，用在钙钛矿电池的吸光层。 钙钛矿具有优异的光能吸收性，较高光吸收系数有利于减少光学损失，在 300-800nm 波长范围均 有高吸收系数(大于 3*10-4cm-1)。缺陷态密度低使得非辐射复合率很低，电压损失值小，开路电压损 失在 0.3-0.4v 之间。钙钛矿材料可以通过调节组分，使其能带间隙在 1.4~2.3eV 之间连续可调，因此可 以衍生出区别于硅基光伏的应用。目前最常用的钙钛矿材料 MAPbI3 和 FAPbI3 的禁带宽度位于 1.5- 1.6eV，其理论最大光电转化效率均处于 30%以上。连续可调的带隙宽度可制备钙钛矿叠层多结电池。 通过对钙钛矿进行组分调控，可实现带隙连续调控，通过调整Ａ、Ｂ和Ｘ含量可以获得不同组分钙钛 矿材料，对应钙钛矿材料的带隙及能级分布也各不相同。

（2）效率提升空间大，降本优势明显

a、钙钛矿理论极限效率高于晶硅电池，可达 30%以上

钙钛矿太阳能电池（PSCs）单结理论极限效率超 30%，叠层模式下可达 40%以上，相比晶硅电池 效率提升空间大，主要因为人工设计后的钙钛矿材料带隙可以达到或接近 s-q 理论下吸光层最优带隙 （1.3-1.5ev）。钙钛矿电池实验效率从 2009 年的 3.8%提升至目前的 25.7%，电池效率提升速度远快于 晶硅电池的核心原因是钙钛矿电池材料可设计性强。

b、产业化效率稳步提升，大面积组件（0.72m²） 效率达到 17.18%

产业化效率稳步提升，大面积组件（0.72m²） 效率达到 17.18%，2023 年 6 月 30 日，极电光能宣 布已在 0.72m²钙钛矿量产组件上实现了 17.18%的全面积效率，正在进行稳定性认证测试。这是商用尺 寸钙钛矿组件全面积效率首次突破 17%，对于实现钙钛矿在光伏市场的大规模商业化有重要意义。2023 年玻璃基中试组件最高转换效率预计达 19.3%。近年来产业化效率呈现逐步上升趋势，2019 年协鑫光 电在实现 1241.16cm2 面积 15.31%的效率，同年杭州纤纳在 300cm2 尺寸的钙钛矿组件实现 14.3%效率， 华能集团 2019 年实现 100cm2 组件效率 18%，2021 年实现 3500cm2 面积电池效率 15.5%。2022 年极电 光能在 300cm2 大尺寸组件实现 18.2%转化效率，同年协鑫光电尺寸为 1m*2m 组件下线，据协鑫光电 预计在工艺和产能稳定后，量产组件效率将超 18%。目前产业化效率距离钙钛矿单结电池理论极限效 率（超 30%）还有较大提升空间，产业端、研发端针对钙钛矿电池的研发投入逐年增加，随着钙钛矿 可设计性晶体配方以及工艺逐步优化，产业化效率预计呈现上升趋势。根据 CPIA 预测，玻璃基中试组 件最高转换效率（>900cm2）2022 年达到 18.5%、2025 年 20%、2030 年 22%。

c、规模化降本优势明显，GW 级产能组件成本可降至 0.6 元/W

从 100MW 级扩大至 GW 级产能，组件成本下降约 50%，由 0.15 美元/W 降至 0.1 美元/W。目前有 三家公司公布过其钙钛矿电池的生产成本。纤纳光电 100MW 生产线组件成本约 0.15 美元/W，扩大至 GW 级产线后组件成本约 0.1 美元/W；协鑫光电 GW 级产线组件成本可低于 0.1 美元/W。

（3）产业化落地加速，钙钛矿设备显著受益

a、工艺路线：与材料、配方及电池结构等要素相关（以平面反式为例）

平面结构电池中每层工艺路线与对应材料、配方、电池结构等要素相关，可能涉及的工艺如下： （一）导电基底一般使用 CVD 或 PVD 法制备 ITO 或 FTO 导电玻璃。若第二层空穴传输需要温度较高 的工艺，则选择 FTO 导电玻璃，因为 ITO 超过 300 摄氏度之后，会容易出现弯曲形变。（二）空穴传输 层 PVD 法或刮涂法制备，不同材料对应不同制备方法。如果选择氧化镍，它基本上就是喷涂、喷雾热 解制备或者是用 PVD 法制备。如果选择 PTAA 等有机物，就需要刮涂制备或者是喷雾热解制备。（三） 钙钛矿吸光层比较流行的是湿法制备、刮棒制备、狭缝涂布制备以及喷雾热解制备，不同工艺方法各 有优缺点，目前使用湿法，尤其是涂布工艺较多。（四）电子传输层若选择有机材料会使用蒸镀工艺， 若为金属氧化物则会涉及气相沉积等工艺。有机材料，比如富勒烯等，选择的方式可能是蒸镀，尤其 是团簇式蒸镀设备。如果选择二氧化锡或者硫化镉或者是二氧化钛这一部分，则使用 PVD 设备，或是 RPD、磁控电射等设备。（五）电极层选择金属电极通常对应蒸镀工艺，若选择透明导电电极通常对应 磁控溅射工艺。

b、设备端：主要为镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备

产线设备类型主要为镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备，其中镀膜设备价值量过半，激 光设备确定性需求强，封装设备与晶硅电池相比差别不大。（一）镀膜设备主要涉及 PVD 及 RPD 设备， 其中 RPD 设备比传统的 PVD 设备优势在于可以减少对钙钛矿电池的轰击损害，有利于提高转换效率 和良率。相应的设备企业有捷佳伟创、迈为股份、京山轻机、众能光电等，其中捷佳伟创于 2022 年 7 月获钙钛矿电池量产 RPD 镀膜设备订单，该 RPD 设备具备较高技术壁垒；蒸镀设备主要涉及京山轻 机等，2021 年 5 月京山轻机子公司晟成光伏与协鑫光电开展叠层技术战略合作，晟成光伏钙钛矿团簇 型多腔式蒸镀设备已实现量产并应用于多个客户端。（二）涂布设备主要用于制作钙钛矿吸光层，主要 企业德沪涂膜（未上市）、众能光电等，德沪涂膜为协鑫光电 100MW 产线供应大尺寸狭缝涂布设备， 狭缝涂布可在玻璃、塑料等基片上沉积液体化合物，精确控制液体流量和移动相对速度，制备所需技 术指标的薄膜。众能光电目前已对外销售刮涂/涂布一体机。（三）目前各种技术路线均需要激光设备， 激光设备主要应用工序为激光划线，把大的面板进行切割，形成子电池，再将电池用串联或者并联的 方式连接。目前供应钙钛矿激光设备的公司包括大族激光、迈为股份、德龙激光、杰普特、帝尔激光、 众能光电等。

产能端，极电光能 GW 级产线已开工，预计 2024 年底搭建完成，标志行业真正从 0 到 1 走向 GW 级时代，2025 年末、2030 年末产能预计分别达到 25.8GW、177GW，2023-2030 复合增速 88%。伴随着 极电光能等头部企业 2023H2 完成 GW 级产线设备招标与签单，预计 1-2 年内将有多条 GW 级产线建 成。单 GW 产能设备价值量保守按 5 亿元测算（2022 年 9 月的 3-4 亿调高至 5 亿元），则 2023-2030 年 设备需求空间约 885 亿元。

2、BC 电池及其技术工艺衍生技术，带来效率突破

BC 电池是 Back Contact（背接触）电池的简称，是当前各类背接触结构晶硅太阳能电池的泛称。 与常规电池不同，太阳电池的结构特点在于所有电极在背面形成交叉排列的ｐ区和ｎ区，完全消除了 栅线电极造成的遮蔽损耗，实现入射光子的最大化利用，从而有效提高电池效率和发电量。 BC 电池的基型是 IBC 电池，IBC 电池结构由无栅线正面部分与插指状排列 P、N 区和金属化栅线 背面部分组成。

IBC 作为平台型技术，可与 P 型、HJT、TOPCON 等技术结合形成 HPBC、与 HJT 工艺结合形成 HBC、与 TOPCon 技术工艺结合形成 TBC 技术路线。从研发和产业化的成熟程度由高到低分别是 PERC、 TOPCon 相结合的 HPBC、TBC，而叠层电池的 BC 技术刚刚开始。 TBC 电池将 TOPCon 钝化接触技术与 IBC 相结合。TBC 采用隧穿层+poly 层的结构进行钝化，工艺 流程部分与 TOPCon 相同，在保留 IBC 正面高电流优点的同时可以进一步提高电池开路电压，从而提 升电池转换效率。 HPBC 是复合钝化背接触电池的简称，与 P 型 TOPCon 技术或 PERC 技术结合。该电池技术通过电 池内部结构工艺调整，可大幅提升电池的光线吸收和光电转换能力，有效增加组件输出功率。目前 HPBC 电池的标准版量产效率突破 25%。 HBC 是结合 N 型 HJT 技术提升了电池性能。N 型异质结背接触（HBC）单晶硅太阳电池兼具异质 结（HIT）和背接触（IBC）两种电池的优点，可获得高的开路电压和大的短路电流，是未来 N 型高效 太阳电池的发展方向之一。 ABC 电池技术结合了三种不同类型的太阳能电池技术，即硒(CIGS)、化非晶硅（a-Si:H）和多晶硅。 ABC 光伏电池技术具有高效率、低成本、长寿命等优点。通过爱旭股份环评报告其 ABC 工艺流程中包 括的 PECVD 工艺和 ALD 设备广泛用于 TBC、HBC 及 TOPCon 工艺路线中，ABC 工艺路线在传统 IBC 技术的基础上叠加了 TOPCon 以及 HJT 技术。

（1）BC 技术具备高转换率、美观且强通用性的优势

a 电池光电转换效率高。从结构分布上，BC 电池金属栅线排列于背部，减少了遮挡，提高了转换 率。 bBC 电池外观整洁悦目。单面发电的结构可与各类分布式光伏场景配合，满足建筑美学需求。 cBC 电池技术的通用性优。可叠加工艺。TOPCon、HJT、PERC、叠层电池等都可以跟 BC 技术相 结合，扩大效率优势。

（2）BC 电池工艺难点主要集中在掺杂、钝化镀膜、金属化栅线三个方面

a 成本较高。背面图形化需要用到掩膜，降低电池材料成本成为发展限制。b 易短路，制造工艺复杂。N、P 分区对制造工艺要求高，IBC 电池背面 P 区和 N 区需要交替分布 防止漏电短路。 c 精准度需求高。精准度对工艺有较高要求，背面金属电极需要开孔并且对准扩散区。 BC 类电池产业在规模效应与技术进步的条件下，正呈现出低成本化的趋势。 a 规模效应有效降本。随着生产规模的扩大和技术水平的提高，BC 电池的成本不断下降。 b 新技术赋能生产，新材料和制造工艺的引入也有助于降低生产成本。其中，激光图形化将有效 有效降本的途径。上海交通大学太阳能研究所所长、上海市太阳能学会名誉理事长沈文忠教授认为， “BC 技术这么多年发展不起来最大的问题是，SunPower 电池结构所用的光刻工艺成本非常高，导致普 及应用受限。”目前中国企业在隔离方面，最经济的方法就是用激光图形化处理。沈文忠认为，用激光 图形化替代光刻图形化，是很有发展前景的途径。

（3）BC 电池有望在分布式光伏领域提升份额

BC 电池有望在分布式光伏领域提升份额。国家能源局发布 1 月到 9 月份全国电力工业统计数据， 数据显示今年 1 月至 9 月，全国太阳能发电新增装机 128.94GW。据悉，截至 8 月底，全国光伏发电装 机容量达到 5.05 亿千瓦。其中，集中式光伏达 2.88 亿千瓦，同比增长 36%；分布式光伏达 2.17 亿千 瓦，同比增长 58%。

新增光伏装机中分布式光伏装机占比提升。2023 年集中式光伏发电机装机比例较 2022 年下降 4 个百分点，分布式光伏发电机占比从 2022 年 39%上升至 2023 年 43%。中国宏观经济研究院能源研究 所可再生能源发展中心副主任陶冶介绍，“十四五”以来，分布式光伏装机已经连续三年占新增光伏装 机规模的 50%以上”。国内分布式光伏在东中部部分地区已成为增量主力，BC 类电池应响应顺应分布 式光伏市场，迎来分布式市场新增量需求空间。

（4）BC 布局者日益增多

BC 类电池技术发展聚焦龙头，提高产业自信，加速研发转化布局。目前从阵营来看，XBC 技 术路线主要有隆基绿能（HPBC）、爱旭股份（ABC）、日托光伏（MBC）、TCL 中环参股公司 MAXEON （IBC）、黄河水电（IBC）等企业，但与 TOPCon 和 HJT 阵营相比，规模仍属小众势力。

a 隆基绿能

据 2023 年半年度业绩说明会，2023 年年底扩产的 30GW 的 HPBC 产能争取全面达产，预计月产能 2.2GW，即每年约 25GW。

b 爱旭股份

爱旭股份表示，上半年，公司 ABC 组件已实现销售，平均单瓦不含税收入约 2.20 元。目前，公司 在手订单充足，预计下半年公司 N 型 ABC 组件实现批量出货，至 2023 年底公司将形成 25GW 新型 ABC 组件及组件产能。 根据爱旭股份公布规划，爱旭股份珠海一期 6.5GW 高效 ABC 组件已实现满产，配套组件产能逐步 投产。珠海项目扩产 3.5GW，预计至 2023 年末实现 10GW 年产能电池及配套组件项目的全面投入使 用。另外，爱旭股份公布浙江义乌 15GW 项目的建设，建成后该公司将形成年产 25GW 的 ABC 电池及 组件产能。预计 2024 年会继续建设济南基地的 10GW 产能。另外公司也在规划在欧洲的主要地区布局 一些产能。

c 黄河水电

国家电投黄河水电西宁太阳能电力有限公司，作为全国最早布局 IBC 的公司，建成国内首条量产 200 兆瓦高效 IBC 电池组件生产线，电池研发效率达到 25.06%，生产规模及产业化技术水平全球领先。 目前黄河水电 IBC 电池已经投入运营到海南藏族自治州、黄南藏族自治州两地的光伏电站。

d 金阳新能源

2023 年 9 月金阳新能源公告称其本月成功建设了新一代异质结背接触（HBC）电池第一条生产线， 这是目前全球唯一首次量产可超过 27.0%转换效率产线，将引领异质结技术进入背接触电池（BC 电池） 量产阶段。

e 普乐新能源（泰兴）

据普乐新能源（泰兴）公告，普乐科技泰兴计划建设《泰兴和普乐科技二期 10GW 扩产项目》，该 项目计划量产超高效 N 型 TOPCon 电池 2.0 以及 N 型 IBC 电池。 此外，还有 TCL 中环、通威股份、金阳新能源、金石能源、天合光能、晶科能源、钧达股份、晶 澳科技、宇晶股份、帝科股份、华宝新能、汉钟精机、帝尔激光、横店东磁、宇邦新材、罗博特科、东 威科技、同享科技、广信材料、同享科技、广信材料、永和智控、赛伍技术、海目星、微导纳米等布局 bc 方向。（数据来源：北极星太阳能光伏网） 国内各企业已形成一定的技术储备，如中来股份早在 4、5 年前就已经开始 IBC 电池的生产，除此 之外，晶科、天合、晶澳、隆基等同样具备 BC 电池相关技术储备。尽管很多企业仍停留在技术研发阶 段，未实现产业化，但是龙头企业的引领作用、全产业链的配套辅助、将使得 BC 技术未来一定能快速 发展，可能超过传统电池的扩产速度。

（三）锂电设备：国内动力电池扩产节奏放缓，把握锂电出海及技术革新带来的 设备机遇

1、全球新能源汽车快速发展，出口市场表现强劲

节能减排趋势加速，全球新能源汽车渗透率持续攀升。中国新能源汽车市场保持快速增长态势， 截至 2023 年 10 月新能源汽车累计产量为 735.2 万辆，同比增长 33.9%；新能源汽车销量为 728.0 万辆， 同比增长 37.8%。海外新能源汽车渗透率快速提升，2022 年全球新能源汽车销售超过 1000 万辆，渗透 率达到 14%，欧洲、美国等地区新能源汽车渗透率也持续攀升。

全球竞争力持续提高，国产新能源汽车及动力电池出口高增。凭借性价比及产业链韧性强等方面 的优势，近三年我国汽车出口保持高增。根据中国汽车工业协会数据，2021 年我国汽车出口销量 201.52 万台，同比翻倍增长；2022 年我国汽车出口 311.06 万辆，同比增长 54.35%；2023 年 1-10 月我国汽车 出口 392.2 万辆，同比增长 59.7%。近年来我国新能源汽车产业在全球范围内的先发优势不断凸显，国 产新能源车企和动力电池企业产品和技术实力领先，市占率持续提升。我国新能源汽车整车和动力电 池均实现强势出海，截至 2023 年 10 月，我国动力电池累计出口 101.2GWh，累计同比增长 105.4%；新 能源汽车累计出口 99.5 万辆，同比增长 99.1%。

2、国内扩产增速预期放缓，看好海外市场及技术变革中蕴藏的设备机遇

国内电池新增产能增速放缓，海外扩产仍在加速。我国新能源汽车汽车迅猛发展背景下，近两年 国内动力电池厂进行了大规模扩产，叠加宏观经济发展及产业链供需格局变化等因素，预计扩产节奏 将放缓。而欧美等海外新能源汽车市场尚处初期加速发展阶段，海外电池厂掀起扩产浪潮。据我们对全球主流动力电池厂商产能规划 的不完全统计 ， 2023-2025 年，国内预计将新增电池产能 1052.8/863.5/535.0GWh，同比+32.26%/-17.98%/-38.04%；海外电池厂产能仍将保持较快增长，叠加国 内电池企业 纷 纷 出海建厂

我们认为，受国内动力电池厂商扩产节奏放缓影响，锂电设备新签订单规模将有所收缩，建议重 点关注以下两个方向：（1）锂电设备出海：海外新能源汽车发展加速带动动力电池需求增长，设备招 标进程持续推进，国内锂电设备企业依托较强的技术、供应和服务响应能力，在全球市场具备良好的 竞争力，有望受益海外电池扩产浪潮，平滑国内市场需求波动。另一方面，与国内市场相比，海外锂 电设备市场竞争格局更优，盈利水平更高，有助于锂电设备企业增厚业绩。建议关注海外客户份额较 高、出海能力较强的锂电设备企业，相关标的杭可科技、先导智能。（2）新技术迭代：电池技术的不 断发展叠加电池企业的降本需求，驱动动力电池产业链各环节技术持续更新迭代，设备企业有望迎来 新的发展机遇。短期来看，处于量产前夜的 4680 大圆柱、复合集流体等新技术将推动涂布、激光焊接、 集流体制备环节工艺革新；中长期来看，半固态/固态电池的产业化进程将带来电池生产工艺流程的变 革。

3、复合铜箔产业化进程加速，2025 年设备市场空间超百亿

（1）安全性+低成本+极薄化驱动复合铜箔渗透率提升

典型锂离子电池结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜四部分。正负极通常采用一定孔隙的多 孔电极,由集流体和粉体涂覆层构成。其中，负极极片由铜箔和负极粉体涂覆层构成,正极极片为铝箔和 正极粉体涂覆层构成。锂电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子，通 过隔膜后嵌入片层结构的石墨负极中；放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出，重新和正极的嵌锂 化合物结合，锂离子实现移动，产生电流。铜箔在动力电池成本中占比 9%，为提升电池能量密度和安 全性，并进一步降低成本，锂电铜箔正在向高密度、轻薄化、高抗拉强度、高延伸率等方向发展。

复合集流体采用“金属-PET/PP 高分子材料-金属”三明治结构，以高分子绝缘树脂 PET/PP 等材 料作为“夹心”层，上下两面沉积金属铝或金属铜，替代传统的铝箔和铜箔作为锂电池正负极。复合 铜箔即是在塑料薄膜 PET 等材质表面上制作一层金属导电层的一种新型材料，相比传统电解铜箔，复 合铜箔作为负极集流体的锂电池具有低成本、高安全、长寿命和高能量密度等优势。

新能源汽车安全性重视度日益提升，复合集流体可有效降低电池热失控风险。近年来，由电池热 失控引发的电动汽车起火自燃事故时有发生，是新能源汽车安全性的核心问题之一。锂离子动力电池“热失控”是一种由电池温度急剧上升而导致电池出现不可逆的失效现象，通常由电池内部物质发生 连锁反应引起。诱发动力电池热失控的原因包括机械滥用（碰撞、挤压、穿刺）、电滥用（过充、过放 和外短路）、热滥用（外部高温烘烤）以及电池老化所引起的电池内短路等。传统铜箔在金属疲劳断裂 或意外损坏情况下可能产生毛刺，电池过充导致过量的锂移动至负极形成锂枝晶，均可能导致隔膜被 穿透从而引发内部短路，从而引发电池热失控。

传统技术仅能对内短路起到延缓作用，并通常可能会造成电池能量密度的折损。复合集流体中间 的高分子基材具有阻燃特性，其金属导电层较薄，短路时会如保险丝般熔断，在热失控前快速融化， 电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”。此外，复合集流体相较传统集流体具备的中间基材层可缓 解锂枝晶生长带来的压缩应力，使锂离子沉积更加均匀，电池循环寿命提升约 5%。因此，采用复合集 流体代替传统正负极，可有效提升电池安全性。

锂电铜箔极薄化趋势下，复合集流体有助于提升电池比能量。为满足动力电池高能量密度、低成 本的需求，近年来锂电铜箔呈现轻薄化趋势。2018 年宁德时代率先开始 6μm 电铜箔切换，当前已经 实现 90%以上渗透率；比亚迪、国轩高科、中创新航、欣旺达等国内主流电池厂也在积极引入 6μm 锂 电铜箔，6μm 锂电铜箔逐步成为行业主流。根据 GGII 数据，6μm 及以下锂电铜箔占比从 2020 年的 50.4%提升至 2022 年的 86.2%。更薄的 4.5μm 铜箔也正在成为国内头部锂电铜箔企业布局的重心。

复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，重量比纯金属集流体降低 50%-80%。复合铜箔中铜厚 度相比 6μm 铜箔减少 66.67%，复合铝箔中铝厚度相比 10μm 铝箔减少 80%。金属用量的节省部分用 PET 等材料进行替代后，保障安全性的同时重量更轻，产品综合性能更优。随着重量占比降低、电池 内活性物质占比增加，能量密度可提升 5%-10%。

复合铜箔规模化量产后成本有望显著低于传统铜箔。以 6μm 铜箔为例，其单位材料成本为 3.73 元/平方米；而 6.5 微米 PET 铜箔的铜箔厚度为 2μm，单位总成本为 1.3 元/平方米，低于铜箔的单位 成本，材料成本优势明显。传统铜箔的原材料成本占比约 83%，而复合铜箔原材料成本占比约 31%， 且受产业化初期影响设备成本占比高达 50%，复合铜箔生产通过规模效应降低成本的空间更大。在技 术完备条件下，复合铜箔大规模量产后有望实现 4.5 元每平米以下，相较传统铜箔有望实现降低 40% 的制造成本。

（2）多种工艺路线齐头并进，核心设备 2025 年市场空间超百亿

目前复合铜箔的制备工艺包括一步法（化学沉积法/真空磁控溅射/真空蒸镀法）、两步法（真空磁 控溅射+水电镀）和三步法（真空磁控溅射+真空蒸镀+水电镀）。一步法可分为应用化学沉积的湿法工 艺和应用磁控溅射技术的干法工艺。其中，一步湿法是通过化学及电化学相结合的方式在薄膜基材表 面沉积一层致密可靠的金属铜层，工序包括前处理、水洗、活化、还原、化铜、电镀铜、烘干等。两步 法先采用真空磁控溅射工艺制备基础层，再通过水电镀增厚铜层；三步法则是在磁控溅射后加入真空 蒸镀环节，进一步提升沉积效率和均匀性。

复合铜箔核心工艺设备为磁控溅射和水电镀设备。传统锂电铜箔主要采用电解法生产，将铜料溶 解后制成硫酸铜电解溶液，然后在专用电解设备中将硫酸铜电解液通过直流电电沉积而制成箔，再对 其进行表面粗化、防氧化处理等一系列处理，最后经分切检测后制成成品，包括溶铜造液、生箔、后 处理和分切四个生产工序，核心设备为溶铜罐、生箔机、阴极辊等。而目前复合铜箔的主流生产工艺 为“真空磁控溅射+水电镀”的两步法，即在厚度 3-8 微米的 PET 或者 PP 等塑料薄膜表面先采用真空 沉积铜的方式，制作一层约 30-70nm 的金属层，将薄膜金属化，然后采用水介质电镀的方式，将铜层 加厚到 1μm，复合铜箔整体的厚度在 5-10μm 之间。此外，应用复合集流体后，在电池生产的极耳焊 接环节还需要新增超声波滚焊设备，进行极耳转印焊。

今年以来，复合铜箔产业链不断迎来催化。广汽埃安、宁德时代分别在今年 3 月和 6 月发布应用 复合集流体的电池技术。6 月，双星新材、万顺新材公告获得首张复合铜箔订单。道森股份子公司洪田 科技研自今年 4 月发布一步法真空磁控溅射一体机后，分别于 7 月和 9 月获得 7000 万元和 1.84 亿元 订单。9 月 4 日，嘉元科技公告，与三孚新科在复合铜箔产业链建立战略合作关系，并签订“一步式全 湿法复合铜箔电镀设备”采购合同，确认合同金额 2.43 亿元。10 月 9 日，璞泰来发布公告，与宁德时 代签订《战略合作协议》，双方同意就复合铜箔集流体业务建立长期合作机制，共同开拓新能源海内外市场；公司溧阳基地预计将在 2024 年逐步实现产能投放。宁德时代作为下游电池厂龙头，这一战略协 议表明复合集流体产业化趋势的进一步明确。

从产业链现状来看，复合铜箔目前多种技术路线并存，共同探索商业化路径。1）上游基材端，复 合铜箔中可选用的高分子材料主要包括 PET、PP 和 PI。PI 各方面性能最优，但成本高昂，故主流选择 为 PET 和 PP。相比于 PP，PET 在耐温性、附着力、抗拉伸性等方面更具优势，因此各材料厂早期多 选用 PET 作为中间层，应用已相对成熟。但 PET 耐酸碱能力较差，易被电解液腐蚀，在测试中出现高 温循环跳水瓶颈，可能需要对电解液进行改性。PP 耐酸碱性强，但附着力和抗拉伸能力较弱，目前部 分材料厂已经对 PP 基材的复合铜箔进行送样测试，尚需解决 PP 与铜金属的结合力问题。

2）中游工艺设备端，“磁控溅射+水电镀”的两步法由于其在良率、成本、效率等方面的综合优势， 成为宝明科技、双星新材、英联股份等各复合铜箔材料厂目前主流选择的工艺路线。3）下游客户端， 宁德时代、广汽等龙头电池厂和车企对复合集流体的应用为行业树立了风向标，推动产业化进程加速 发展。各路玩家纷纷投建产能基地，入局复合集流体产业链。

从产业链上下游布局来看，复合铜箔产业化趋势明朗，预计 2025 年磁控溅射+电镀设备市场空间 合计达到 116 亿元。根据主流电池厂商产能规划，假设 2023-2025 年，复合铜箔在新增电池市场中渗 透率为 0.5%/5%/13%。按单 GWh 需 2 台磁控溅射设备和 3 台电镀设备，单台价格分别为 1400 万元/1000 万元，随着效率和良率的提升，单 GWh 所需设备数量和单台设备价值量逐步减少。则到 2025 年，真 空磁控溅射设备和电镀设备市场规模将分别达到 57.6 亿元和 58.0 亿元。

4、4680 引领多环节技术变革，焊接设备充分受益

（1）特斯拉发布 4680 大圆柱电池，实现电芯降本增效

圆柱、方形、软包是动力电池封装的三种方式。相比方形和软包电池，圆柱电池优势在于：第一， 成组接触面较大，安全性佳。其弧形表面在充分接触时仍存在较大间隙，一定程度上抑制了电池之间 热量传递，且圆柱电池单体能量低，密封性较好，不易发生漏液现象，因此圆柱电池在安全性方面优 势明显。此外，圆柱电池一致性高，可以一定程度上避免由于电池不一致导致的过充、过放和局部过 热的危险。第二，材料兼容性强。为提高电池能量密度，高镍正极材料和硅碳负极材料被应用到电池 材料体系，但高镍材料较差的热稳定性和硅碳材料较高的体积膨胀率对动力电池的安全性带来了考验。 圆柱电池结构体强度更高，对硅碳负极脱胀的容忍度较高，且圆柱电池的热失控传播阻断特性可以在 一定程度上弥补高镍材料热稳定性差的缺点，因此在应用高镍材料和硅碳负极材料方面，圆柱电池优 势明显。

近年来，圆柱电池不断向更大尺寸发展。一方面，目前行业内圆柱形电池的模组成组效率约为 87%， 系统成组约为 65%，而方形电池则分别为 89%和 70%，圆柱电池成组效率较低。圆柱电池直径变大后， 动力电池支架板和集流片的孔径变大，可相应减轻重量。动力电池包中电芯数量的减少可以减少结构 件用量，在提高电池能量密度的同时提高成组效率。另一方面，圆柱路线对车企的 BMS 技术要求较高， 大圆柱路线可降低 BMS 控制难度。单体圆柱电芯容量小，要达到一定的动力性能，需要的电芯数量众 多。一款 75KWh 的电动车动力电池组大约需要 7000 个 18650 电池，或 4400 个 21700 电池，对 BMS 提 出极高要求。而 46800 电池仅需要 950 个，所需电池数量显著减少，从而降低 BMS 控制难度。 2020 年 9 月，特斯拉发布新一代 4680 圆柱形电池。电池直径 46mm，高度 80mm，相较于传统 2170 电池，4680 电池的能量将是其 5 倍，车辆续航里程将提高 16%，未来结合电池材料和车辆设计的改进， 车辆续航里程净增长将高达 56%，生产成本则可以节约 54%，有效实现降本增效，从而提升圆柱电池 市场份额。

（2）电池厂加码布局产能，4680 电池量产在即

2022 年 9 月，宝马集团宣布将从 2025 年起率先在其“新世代”车型中使用全新圆柱电芯，已向宁 德时代和亿纬锂能两家合作伙伴授予价值超过百亿欧元（约合人民币 700 亿元）的电芯生产需求合同， 并还将寻找合作伙伴在北美自由贸易区建设电芯工厂为其供应新型圆柱电池。戴姆勒、Rivian、小鹏、 蔚来、江淮、一汽等国内外车企也逐步布局 4680 车型。下游需求增长，各电池厂商纷纷布局 4680 产 能。 近日，特斯拉宣布在 4680 生产上取得重大突破，其德州超级工厂下线第 2000 万块电池。亿纬锂 能第一条大圆柱产线已于 2022 年底建成，今年上半年第 100 万颗电池完成下线，预计年底会再新增 2 条产线，总产能增至 20GWh。9 月起亿纬锂能开始实现批量生产交付，预计今年将在 1~2 个客户中实 现批量交付，明年下半年出货规模将明显增加，2025 年开始进行大规模的生产交付。

（3）46 系列电池引领涂布+焊接工艺技术革新，设备环节率先受益

4680 电池主打“大电芯+全极耳+高镍高硅+CTC”，相比 18/21 系电池主要具备三点优势：1）改进 材料体系/结构硅基负极：能够提供更高的能量密度和倍率性能，能量密度提升 10%-20%；2）使用新 型电解液：添加新型锂盐，提高电解液窗口和充放电电压；3）无极耳/全极耳设计：阻抗更小，提高电 极和充电倍率，可承受 4C 以上高倍率电流，充电快。根据特斯拉披露的数据，4680 电池在成本端较 21 体系圆柱电池综合降本 56%。 就设备环节而言，46 系列电池的新结构对辊压、涂布、极耳分切、焊接、揉平、注液等工艺均提 出了全新挑战。其中，干法涂布和全极耳激光焊接是技术变革的两大核心环节。相比于传统湿法涂布， 干法涂布不使用溶剂，工艺简单，节省制浆、混料、干燥等环节设备成本；生产速度可提升至原来的 七倍。另一方面，干法涂布避免了锂与混有锂金属的碳在有溶剂情况下无法很好地融合，导致第一次循环容量损失的问题，还可将正极材料厚度从 55μm 提升至 60μm，提升活跃电极材料比，从而使能 量密度提升 5%的同时保证功率密度。

相比于以前的圆柱电池，4680 电池最大的结构创新是无极耳，又称全极耳。极耳是从电芯中将正 负极引出来的金属导电体，电流必须流经极耳才能与电池外部连接。全极耳的优势在于：1）输出功率 高，电池电流通路变宽，且内阻大幅减少，内部损耗随之降低，进而大幅提升了电池功率（6 倍于 2170 电池）。2）安全性高，圆柱电池散热为轴向居多，热量从极耳出散出。传统圆柱电池只有两个极耳， 热量传输通道窄，散热效果不佳。4680 电池极耳面积大大增加，热量传输通道宽阔，大大改善了散热 效果，增强了电池的热稳定性。3）快充性能大幅提升，全极耳结构下，电子更容易在电池内部移动， 电流倍率提高，因此充放电速度更快。4）生产效率高，省去生产线添加极耳的流程和时间，从而节省 设备空间，并减少出现制造缺陷的可能。

传统的圆柱体电池，正负极铜箔、铝箔隔膜叠加起来卷绕，为了引出电极，会在铜箔和铝箔两端 分别焊接一个导引线，即极耳。传统的 1860 电池卷绕长度是 800mm，以导电性更好的铜箔为例，极耳 从铜箔上把电导出来长度就是 800mm，相当于电流要通过 800mm 长的导线。通过计算得到电阻大约是 20mΩ，2170 电池卷绕长度约是 1000mm，电阻约 23mΩ，而 4680 电池全极耳电池把整个集流体都变 成极耳，导电路径不再依赖极耳，电流从沿极耳到集流盘横向传输变为集流体纵向传输，整个导电长 度由 1860 或者 2170 铜箔长度的 800～1000mm 变成了 80mm（电池高度）。电阻降到 2mΩ，内阻消耗 由 2W 降到 0.2W，直接降低一个数量级。

焊接工艺难度、数量升级，关注激光焊接设备投资机会。全极耳极片端面与集流盘的面焊增加了 焊接工序和焊接量，对激光焊接工艺要求大大提高。焊接数量方面，从传统两个极耳的点焊到 4680 全 极耳的面焊，焊点数量相比 21700 提高五倍以上，单 GWh 电池产线增加了 5 台焊接设备，相比方形电 池激光焊接工序从 5 道增加至 7 道。焊接难度方面，面焊的激光强度和焦距不轻易控制，激光焊接工 艺不稳定可能会导致焊穿烧到电芯内部或者没有焊接到位，一般需要使用连续激光器。4680 产线单GWh 需配置焊接设备数量增加，叠加工艺技术要求提升带来的焊接设备价值量的增加，将充分利好激 光焊接设备厂商。

编辑：火腿肠