封装的核心工序：卷绕更贴合实际，叠片代表高性能的未来

不同的封装形式意味着核心制造工艺的差异化，形成卷绕和叠片两种技术。圆柱电池通常采 用卷绕工艺制作而成，软包电池则需应用叠片工艺，方形电池两种工艺皆可（当下主要为卷 绕）。1）卷绕是将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯，原材料按照负极、隔膜、 正极、隔膜的顺序进行卷绕；2）叠片是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯，例如典型的 “Z”字形叠片，正负极分别叠在隔膜两面，隔膜以“Z”字形穿行其间而隔开两极。

卷绕和叠片的工艺环节存在差异，使工艺更换将涉及产线的更新与再投资。电芯在卷绕或叠 片前都需要经历搅拌、涂布、辊压等环节，核心差异在于：1）卷绕工艺需要应用制片机和卷 绕机，制片是卷绕前一道工序，包括对分切后的极片焊接极耳、贴保护胶纸、极耳包胶等；2）叠片工艺主要需采用模切机与叠片机，叠片之前先进行模切，将分切后的涂布的极片冲切 成型。工序的差异带来设备的不同，工艺的更换意味着进行产线的更新和再投资。

工艺更换需要对工艺进行严格论证，当下卷绕更符合产业化需求。理论上，叠片工艺制得的 电芯产品在综合性能上优于卷绕工艺，包括能量密度、循环性能及安全性能等方面，主要系 卷绕电芯存在多处弯折区域和集流体焊接区域，内部空间利用率低，并且会有卷绕张力的不 均匀和形变等现象，而叠片电芯界面反应更均匀，活性物质容量能够得到充分发挥。但在实 际应用中，卷绕的生产效率更高，叠片则会面临虚焊、极片毛刺、粉尘等问题，控制和操作 难度更大，需要进一步开展相关设备改进、提升工艺效率。

品质升级的诉求之下，持续优化的叠片工艺逐渐导入。新能源汽车的发展逐渐从政策驱动切 换为消费驱动，对于产品的质量要求提升，体现在动力电池领域，对工艺品质提出了全面升 级的要求。传统的卷绕工艺切合规模量产要求，但叠片对于电芯性能的提升更为明显。随企 业对工艺的精进，叠片工艺开始逐渐导入。蜂巢能源已于 2019 年 4 月率先发布首款车规级 方形叠片电池，其一期工厂应用的高速叠片工艺效率已达到 0.6 秒/片（传统为 1 秒/片），二 期有望提升至 0.45 秒，三期将达到 0.25 秒以超越卷绕工艺效率。蜂巢能源之外，比亚迪的 刀片电池也采取叠片工艺，宁德时代、松下等优质电池企业也有在 2022 年之后导入叠片的 计划。我们认为，对电池品质的高要求将推动叠片技术继续精进。

工艺格局演化之思：先进技术与产业实践的契合是发展关键

全球范围内，不同封装形式电池均有一席之地，但市场竞争力已有差异。2020 年全球动力电 池装机 142.8GWh，同比增长 21%，CATL、LG 化学、松下分列装机前三。从封装类型看， 装机 TOP3 的主营类型不同，CATL 为方形、LG 化学为软包、松下是圆柱。从市场竞争力 看，TOP10 主要是软包和方形电池企业，其中韩系企业聚焦软包，中国企业主营方形居多。短期部分企业为满足下游整车要求，推出其他封装类型产品，如 LG 化学为特斯拉供应圆柱 形电池，并且取得较好的装机量；但长期看，为提升企业竞争力，向更好封装类型切换的动 力提升，如松下已开发出方形产品，避免单一的圆柱业务阻碍发展。

中国区域方形电池为主流，2020 年以来圆柱电池份额有所提升。2020 年中国动力电池出货 量约 80GWh，同比增长 12.7%，其中方形电池占比达到 81%，是主流的封装形式。另一方 面，受益特斯拉国产 Model 3 销量高增，因其搭载 LG 化学三元 811 圆柱电池，因此圆柱类 型出货量占比有所提升，我们预计未来特斯拉 4680 大圆柱带动下有望保持一定份额。分企 业看，中国 2020 年装机 TOP10 中，有 6 家企业主营方形电池，支撑方形装机。

特斯拉与松下的合作使圆柱封装盛极一时。1992 年日本索尼发明锂离子电池，随后选择稳妥 可行的 18650 圆柱电池技术满足消费电子需求。索尼之后，日本松下在 1994 年开始锂电研 发，2008 年收购三洋电机成为全球最大锂电供应商。当镍氢电池因涉及专利侵权而使得丰田 无法在纯电动车上使用该类型后，丰田及松下分别在 2010 年向特斯拉投资 5000 万及 3000 万美元，致力于锂电池系统在动力领域的应用。松下与特斯拉自 2008 年起合作逐渐深入， 并成功将圆柱电池推广到电动汽车：2008 年 Roaster 采用 18650 LCO 电芯，2012 年 Model S 及 2015 年 Model X使用 18650NCA 电芯，直至 2017 年 Model 3 搭载 21700 电芯。独家 供应特斯拉圆柱电芯，松下动力业务跟随特斯拉发展壮大。2017 年松下全球装机约 9.9GWh， 份额为 16.7%排名全球第一。圆柱电芯受到青睐，主要系工艺成熟、一致性强。但圆柱电芯 的劣势在于单体电芯容量小，因此在动力领域需要大量电芯组成电池包，增加管理的复杂程 度。特斯拉匹配圆柱电池包的电池管理系统技术世界领先，未来将推出 4680 大圆柱电芯。

中国新能源商用车的推广使方形成为主流，德系车企对方形的推崇则壮大三星 SDI。中国新 能源汽车的快速发展首先得益于新能源商用车的增长，主要系初期给予较多政策倾斜。商用 车尤其是客车对于动力电池容量要求高，需要数百 Ah，圆柱电池应用难度大，此外软包则在 内部胀气和外部穿刺时容易漏液，而方形封装形状规整、空间利用率高，与软包相比成组难 度小，因此成为首选。2014 年全球份额最大封装形式为方形，且中国动力装机排名前五均为 方形企业。在欧洲，德系车企偏爱方形，主要系车企注重安全，认为方形更符合车规级设计， 三星 SDI 通过与博世合资成立动力电池企业 SB Limotive，成功进入德系车企供应链。三星 SDI 与宝马的合作深度逐渐提升，2013 年成为宝马核心供应商。三星 SDI 在深厚的技术积 淀基础上（1999 年进入电池领域）成长为方形动力电池龙头。

LG 化学技术深厚，新能源车性能提升进入一定的瓶颈期，软包封装的高比能优势将凸显。LG 化学具备化学品和材料基础，在消费类软包电池领域已有多年积淀，研发出世界第一款 阶梯式和六角形软包电池。2009 年现代起亚混动汽车搭载 LG 化学软包电池，2010 年则应 用到通用雪佛兰 Volt，LG 化学合作的车企逐渐增加，至今仍是拥有最多全球优质客户的动力 电池企业，配套的车型数量多。另一边，销量快速增长的日产 Leaf 搭载 AESC 的软包电池， 2014 年 AESC 全球市占率达 16.2%。但此后因特斯拉崛起叠加中国新能源车市高景气，软 包份额开始下降。值得注意的是，应用软包的车企仍然较多，但还需等待相关车型的高景气 到来。随着电池材料体系性能瓶颈期的出现，软包封装的高比能优势开始凸显。工艺的精进 也在改善软包成组效率低、一致性差等问题，软包的导入逻辑持续强化。

来源：DT新材料

新材料智库

#台积电已向美提交芯片供应链信息#台积电发言人高孟华(Nina Kao)在一封邮件中表示，台积电仍致力于“一如既往地保护客户的机密”。
#如何评价美国向企业勒索商业数据#台积电跪了，他又解释到“我没完全跪，我那只脚垫着呢”。

对于这件事儿，我最想看看岛蛙绿媒的声音，可惜绿媒还没呱呱叫。不过它们就算开始呱呱叫，也就是为台积电跪下洗地。

另外，美国这样的做法，就是为了他的霸权夯实根基，能捏的都捏[摊手]

#台积电已向美提交芯片供应链信息# 台积电是在美国时间11月5日提交三个档案，包含公开表格一份，以及两个包含商业机密的非公开档案。但台积电发言人高孟华在一封邮件中表示，台积电仍致力于“一如既往地保护客户的机密”。#台积电们上交了数据就安全了吗# 既当又立的台积电，称向美提交芯片供应链信息同时，确保没有客户特定数据在此次提交中被披露。反正档案为非公开，怎么说都行，但台积电们既然上交了数据，后续怕是会把底裤啥的都掏出来。

#如何评价美国向企业勒索商业数据# 美国威胁称不自愿就动用“其他工具”，台积电识相地交出了“最详细答卷”。当前，持续的全球性芯片短缺，让全球各国意识到本土芯片供应链安全的问题，美国勒索数据或别有用心，毕竟美国汽车制造业近期出现大幅减产、经济复苏陷入低迷的背后，还是全球芯片短缺下的削减产能。加之，全球芯片制造产业不断向亚洲倾斜，美国芯片产业空心化问题严重，美国如此无底线操作，相当于狗急了要跳墙。