【MFC推荐】激光焊接：新能源产业的核心制造技术

01

动力电池高景气驱动激光焊接设备需求高增

1.1 激光焊接处于行业中游，增长前景优于切割、打标激光焊接设备位于产业链中游。

激光产业链上游包括光学材料、光学元件和器材，机械件等。中游为激光器及激光设备，激光器是激光设备的核心部件，激光加工设备主要包括激光切割、激光焊接、激光打标等设备。下游领域主要包括锂电、半导体、光伏、消费电子等。

激光产业链

激光器市场空间大，光纤激光器占据应用主流，固体激光器适合精细微加工。据Laserfocusworld统计，2017-2020年，全球激光器市场规模由130.7亿美元增至160.1美元，CAGR为13.37%。对比来看，中国激光器市场规模由2017年的69.5亿美元增长至2020年的109.1亿美元，CAGR为16.22%。2017-2020年，中国激光器占全球份额由53.2%上升到68.1%。2020年工业激光器占全球激光器市场规模的32.2%，工业领域为激光器主要下游。根据增益介质不同，激光器主要分为光纤激光器、固体激光器（除光纤激光器外）、液体激光器、气体激光器。2020年，光纤激光器和固体激光器分别占据工业激光器应用份额的52.7%和16.7%，光纤激光器占据工业应用主流。与光纤激光器相比，固体激光器具备峰值功率高，热影响小等特点，适用于精细微加工领域。

全球及中国激光器市场规模

YAG激光器与光纤激光器各有所长。YAG激光器是以YAG晶体为基质的固体激光器。YAG激光器的优势包括：①可同时或分时多点焊接；②峰值功率高，适合点焊；③价格低，具有成本优势等。与光纤激光器相比，YAG激光器光束质量和光电转换效率有一定差距。但是由于光纤激光器的峰值功率不高，所以在焊接上并不比YAG激光器有显著优势。根据细分应用场景不同，YAG激光器和光纤激光器均可应用于动力电池焊接当中。

切割、焊接、打标是工业激光器最主要下游应用。2020年，切割、焊接、打标分别占据激光器应用市场的40.62%、13.52%、12.6%。激光切割设备在经历过2014-2017年的高速增长后，竞争者日益增多，目前处于激烈价格战阶段。打标目前已属激光成熟应用领域，市场相对平稳。焊接应用受益于手持激光焊兴起及下游动力电池处于高景气周期，未来几年有望维持较高增速。

全球工业激光器应用市场结构

与切割、打标相比，激光焊接对技术要求更高。与激光切割和打标相比，激光焊接的发展时间相对较短，激光焊接的工艺难度也大于激光切割和激光打标。激光切割和激光打标是利用激光将物质的表面结构或整体结构破坏，而激光焊接是利用激光将物质的结构进行加工熔融并重新构筑。物质构筑相较于简单的物质结构破坏，对激光器及加工工艺要求更高。

与传统焊接相比，激光焊接优势显著。与传统的电阻焊、电弧焊、电子束焊相比，激光焊接具有速度快、变形小、对焊接环境要求不高、功率密度大、不受磁场的影响、不局限于导电材料、不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生X射线等优势，被广泛应用于高端精密制造领域，尤其是新能源汽车及动力电池行业。动力电池焊接部位多、难度大、精度要求高，激光焊接独特的优势可大幅提升电池的安全性、可靠性、一致性，降低成本，延长使用寿命。

激光焊接工艺

激光焊接设备市场快速增长。2016-2020年，中国激光设备市场规模由382亿元增长到692亿元，CAGR为15.79%；对比来看，中国激光焊接设备市场规模由41.7亿元增长到110.5亿元，CAGR达27.59%，激光焊接设备市场增速快于整体激光设备增速。

中国激光设备市场规模及增速

中国激光焊接设备市场规模及增速

1.2 新能源车加速渗透，锂电激光焊接需求高企

激光焊接设备被广泛应用于锂电生产前、中、后三段工艺。动力电池对能量密度及安全性能、生产自动化的要求逐步提升，相应对生产设备的精度、安全性以及一致性也提出更高要求。与传统加工方法相比，激光具有精度高、速度快、易于实现自动化等诸多优势。锂电池的生产制造包括极片制作（前段）、电芯组装（中段）以及后处理（后段）三部分，均涉及多项激光焊接设备的应用。在锂电生产前、中、后三段工艺中涉及的激光焊接应用具体包括：

1）前段工艺：制片环节中的全自动极耳焊接制片机和激光极耳成型制片机；

2）中段工艺：防爆阀焊接、极耳焊接、极带焊接、转接片焊接、电芯入壳焊接、外壳顶盖焊接；

3）后段工艺：Pack模组转接片焊接。

多家知名企业宣布布局4680电池，有望打开激光焊接设备新增长空间。4680电池采用无极耳技术，在正、负极上布有大量的极耳,对激光焊接设备需求较方形电池大幅提升。2022年一季度，特斯拉德州工厂将交付首批搭载4680的Model Y。同时，在2020年的Battery Day上，特斯拉曾计划到2022年电池产能达到100GWh，考虑到建设进度的延后，2022年有效产能约在5-10GWh。除特斯拉外，汽车厂商宝马、动力电池头部企业松下、LG、三星等也纷纷宣布布局大圆柱电池。

行业知名企业布局4680电池

新能源汽车加速对传统燃油车的渗透。受益于电池技术的进步、智能技术的提升及基础设施扩展，加上中国政府的利好政策，中国新能源汽车销量快速增长。2017-2021年，中国新能源车销量CAGR达54.9%。2017年-2022年上半年，国内新能源车渗透率由2.8%快速提升至21.56%。

中国新能源汽车销量

中国新能源汽车销量渗透率

中国动力电池市场增长迅速。2017年，中国动力电池产量/装机量分别为44.5GWh/36.2GWh。2021年，中国动力电池产量/装机量分别为219.7GWh/154.5GWh。2017-2021年，动力电池产量CAGR达49.06%；动力电池装机量CAGR达43.73%。根据中国汽车动力电池产业创新联盟预测，2022年中国动力电池产量/装机量分别将达到429.5GWh/229.9GWh。

中国新能源动力电池装机量

中国新能源动力电池产量

在新能源汽车高景气带动下，锂电池企业纷纷扩产。据电池网不完全统计，2022年上半年，以宁德时代、比亚迪、欣旺达、中创新航、亿纬锂能等为代表的锂电池企业相继公布了多个新投建项目，整体投建资金超4391.33亿元，建设年产能达1069GWh（部分项目未披露投资金额及产能）。动力电池头部企业新基地的单期产能规模几乎都在10GWh以上。锂电企业的扩产也将带来对锂电设备的更多需求。

2022年上半年国内锂电池投资项目汇总（不完全统计）

动力电池：预计到2025年新增激光焊接设备需求221亿元。根据GGCI数据，预计2025年、2030年全球动力电池出货量分别为1550Gwh、3000GWh。2018-2021年，中国动力出货量占全球之比分别为61.3%/60.9%/58.4%/75.3%，保守预测2025年、2030年中国占全球之比维持在55%的水平。预计2025年、2030年动力电池每GWh新增产能对应投资额分别为3.5亿元和3亿元。另外根据联赢激光招股说明书，激光焊接设备在动力电池产线建设中占比5%-15%，取10%。根据上述假设测算，激光焊接设备新增需求预计到2025年达到221.38亿元，2030年达到239.25亿元，其中2021-2025年CAGR为41.01%。

02

激光设备行业分散激光器自制企业更具优势

2.1 国内激光设备相对分散，激光企业谋求差异化发展

联赢激光和锐科激光分别在YAG激光器和光纤激光器具备备较强竞争优势。YAG激光器中，与大族、华工相比，联赢激光在能量控制方面具备显著优势，这有利于实现更好的焊接效果。在连续光纤激光器方面，锐科激光和创鑫激光技术指标位居前列，锐科激光市场占有率较高；在脉冲光纤激光器方面，杰普特的技术指标较为先进，处于国内领先水平。

国内激光设备市场分散，CR5仅占据22%。激光下游应用领域众多，国内激光加工设备类企业超300家，大部分企业规模均很小。2021年，中国激光设备市场CR5为大族激光、华工科技、海目星、联赢激光、亚威股份，市占率分别14%/3%/2%/2%/1%，合计占比22%。总的来看，中国激光设备市场集中度仍处于较低状态。

2021年中国激光设备行业市场份额情况

国内激光宏观加工市场规模大，参与竞争企业多；精细微加工领域技术门槛高，细分领域参与竞争企业数量少。激光加工按照加工产品尺寸分为宏观和精细微加工两大类。宏观加工主要针对汽车、船舶等尺寸较厚的板材领域，精细微加工主要集中在半导体、显示、3C、医疗等精密度要求较高领域。鉴于宏观加工市场更大，在宏观加工领域，分布着营收规模50亿以上的大族激光、华工科技，营收规模5-10亿的联赢激光、海目星等企业，该领域竞争激烈。精细微加工领域，大族激光作为激光加工设备龙头，在光伏锂电等新能源、半导体、显示、3C等精细加工领域均有涉足。整体来看，精细微加工领域由于技术门槛较高，各细分领域参与竞争企业相对较少。激光器来看，营收体量在20和创鑫激光均集中在光纤激光器领域。

2020年中国主要激光加工企业规模

2.2 竞争三要素：上游垂直整合、高研发投入、绑定下游大客户

激光器自制是降本的关键。激光器为激光设备核心部件。激光器的性能直接影响激光加工设备的品质和使用效果。可实现激光器自制的设备公司不仅可以降本，还具备更为灵活的定制化空间。这种灵活化的定制体现在可依据下游需求更为灵活地迭代设计方案，实现激光器和激光设备之间的交流互动，将下游客户需求及时顺畅地反馈到激光器和加工工艺的研发和改进之中，具有强大的一体化协同效应。头部激光设备企业如大族激光、华工科技、海目星、联赢激光都实现了部分激光器自制，其中联赢激光激光器自制率较高，2019年即达到77.7%。