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电池测试设备行业市场需求及竞争格局

文章出处:高格官网责任编辑:高格小编作者:高格科技人气:发表时间:2022-01-03 14:20:21 【

电池测试设备是进行电池产品研发、技术创新以及相关产品质量保证的基础仪器,对推动电池材料基础研究、电池产业发展等方面具有重要战略意义。现阶段,国家大力推进新能源产业发展,相关法规、政策旨在明确和引导产业发展方向、确定行业市场规模目标、强调突破电池及材料相关核心技术,相关政策将推动下游持续扩大研发投入和产能规模,为电池测试设备企业的发展提供更广阔的市场基础;相关政策对电池测试设备行业的经营资质、准入门槛、运营模式不存在重大影响,行业内相关企业均深耕行业多年,短期内行业竞争格局预计不存在重大变动。
在具备对电池充放电和检测功能的各类电池测试设备中,因设备功能侧重点、稳定性要求、测试功能的多样性差异、自动化设备配置程度的不同等,可大致分为面向研究、质检领域的电池测试设备,以及用于产线化成、分容的电池测试设备。
1、电池测试设备市场需求分析
(1)微小功率电池测试设备市场需求情况
微小功率电池测试设备主要应用于电池材料研究领域,客户主要包括高校、科研院所以及电池材料生产企业。在电池材料研究领域,普遍采用微小功率电池测试设备进行分析。因为电池材料研究的充放电对象为模具电池或纽扣电池(通常称为半电池),专注于分析电极材料的电化学性能。为了减小分析误差,一般是以毫克甚至微克为单位提取微量的电极活性材料做成极片,通过微电流检测不同电极材料的电化学性能,包括比容量、阻抗大小、充放电曲线、倍率特性等等。一般正极材料电压范围为 3.0~4.3V,负极材料的电压范围为 0.005~1.0V,因此通常使用微小功率电池测试系统进行研究,对系统的检测精度要求极高。
政府部门、科研院所、电池材料生产企业对新型电池的研发投入持续加大,带动相关微小功率电池测试设备需求持续增长。为使电池达到更高的能量密度,必须研究和开发新材料和新体系,寻找满足性能要求的新材料一直是科研人员的工作方向。尤其是动力电池性能的提升需要兼顾正极材料、负极材料、电解液、隔膜、BMS 设计等的性能突破、性质匹配等,因此,对动力电池新型材料的开发是重点科研投入方向。电池测试设备作为电池材料研究的基础性实验设备,其产品的精度、功能、稳定性对电池材料研究具有重大影响。当前动力电池行业的技术进步和技术迭代是推动微小功率电池测试设备发展的重要驱动力。
从国家战略层面来看,根据《中国制造 2025》,2025 年电芯的能量密度预期达到 400Wh/Kg。在政府部门鼓励及市场需求的促进下,对先进材料的设计、新电极的制造、电池工程优化等方面的研究投入预期将持续加大,动力电池不断突破能量密度、功率密度、循环寿命、成本和安全的极限。在此背景下,随着更多政府研究经费的投入和研究机构的参与,微小功率电池测试设备市场将持续扩容。
 
(2)小功率电池测试设备市场需求情况
小功率电池测试设备需求量与消费电子类电池产量具有相关性,随着国民经济及居民消费水平的持续增长,消费电子产品市场需求不断扩大,市场对各类消费电子类电池的需求更加多样化,消费类电池市场整体呈现稳中有升的发展态势,其中以柔性电池、高倍率数码电池、高端数码软包电池等为代表的高端数码电池领域受可穿戴设备、无人机、高端智能手机等细分市场带动,将成为消费电子电池市场中成长性较高部分。
 
2、电池测试设备市场竞争格局
(1)微小功率电池测试设备行业竞争格局
国外企业较早进入中国微小功率电池测试设备市场,其检测精度和产品可靠性高,但价格相对昂贵,随着国内电力电子技术水平快速发展,国产设备凭借性价比优势,已经成为微小功率市场的重要参与者。一方面,从产品性能来讲,目前国内企业研发和生产微小功率电池测试设备已有充分的技术基础,产品升级换代较快。硬件指标方面,国内测试设备在输出电压范围、电压电流采集精度等方面已经接近国外设备先进水平。另一方面,由于微小功率电池测试设备的客户以大专院校、科研院所为主,客户高度分散。因此,针对分散于全国各地的众多科研院所,国外企业的售后服务难以及时响应。相较之下国内企业凭借本地关系网络,面对科研机构的各项定制化需求与售后服务要求,能够做到快速响应、及时满足。
 
(2)小功率电池测试设备行业竞争格局
消费电池电芯属于成熟市场,电池制造商普遍有长期稳定的电池测试设备供应商作为合作伙伴。当前消费电池电芯市场份额已经由日韩向中国转移,从下游客户集中度来看,消费电池电芯龙头制造商市场份额持续提升。
 
(3)大功率电池测试设备行业竞争格局
大功率电池测试设备主要应用于动力电池、储能电池测试领域,当前新能源汽车、新能源发电产业尚处于行业发展初期,相关电池测试设备行业亦处于起步阶段。当前下游动力电池制造商集中度较高,随着下游行业的进一步发展,尤其是高端动力电池需求快速增长,将逐渐淘汰规模小、不具备成熟市场竞争力的中小动力电池生产商。随着下游客户集中度的上升,大、中型动力电池生产商倾向于选择具有一定技术实力的电池测试试备制造商长期合作,因此大功率电池测试设备市场份额亦将持续向掌握核心技术的企业集中。
 
3、电池测试行业发展趋势
从行业宏观层面来看,进口替代效应日趋明显,电池测试设备国产化率正逐步提升。一是国产设备的性能参数取得长足进步。近年来,在相关理论研究推动和产业政策支持背景下,我国电池测试行业技术上不断提升,相关产品的检测精度、响应速度、采样速率不断提高,产品创新能力持续提高,正逐步缩小与国外先进技术的差距;二是国产设备具备更强的产品适应性。虽然欧美设备研发起步早,设备精度高、性能优越,但其在电池型号适应性方面有较大的局限性,设备适用范围窄,难以适应国内型号众多的电池测试需求;三是国产设备商对于客户需求具备更强的快速反应能力,国产设备商凭借本土化的关系网络,已经建立成熟的客户服务体系,能够对客户存在的问题做出快速反应,面对客户的各项定制化需求能及时满足。四是国产设备更具价格优势,当前国外电池测试设备售价十分昂贵,是国产设备的数倍甚至十倍以上,下游客户为降低成本,存在较为强烈的国产设备替代需求。
从具体技术层面来看,当前锂电池细分市场迅速拓展,船舶、轻型车、通讯后备电源、电动工具、ETC、TWS、48V 微混等细分领域正在进入技术变革期,客观要求电池不断向体积小、重量轻、功率高、容量大、寿命长、安全性能好方向发展,对电池测试设备的要求也随之提高,行业技术呈现以下发展趋势:
 
向高精度、高可靠性方向发展。随着电池应用领域的日益拓宽,一方面需要电池能够承受各种环境的考验,无论高温低温环境,均能保持正常能量密度、循环寿命。另一方面,电动汽车、无人机、机器人、储能领域等新兴高端锂电池应用领域迅速发展,其对续航里程的估算等各项指标的精细化程度日益提高,对锂电池的电池容量、一致性、循环寿命及放电倍率等品质要求更为严格,因此行业对电池测试系统检测精度和稳定性的要求不断提升。
 
向高电压、大功率方向发展。随着电池在大容量储能电站、城市轨道列车以及混合动力动车组等大功率场合的应用,电池电压等级不断提高,行业对于电池测试设备的需求向高电压、单机大功率方向发展。如直流测试电源电压等级从几十伏向 800V 逐步发展到 1,000V、1,500V、2,000V,有些领域达到 4,500V 甚至更高,单机功率也从几千瓦向几百千瓦转变,对电池测试设备在大功率环境下的输出稳定性、安全性提出了更高要求。
 
向多参数检测、多功能检测发展,需要电池测试设备能够检测电压、电流、温度、安时以外更多的电池参数,如电池荷电状态(SOC)、电池内阻等;同时检测功能多样化,从单一的电源输出功能向应用场景仿真和实际工况模拟输出转变。随着电池应用领域的扩展、各项电池材料技术的革新及制造工艺的进步,电池种类及其参数指标不断变化,下游应用领域对电池性能指标的要求愈发多样化。例如新能源汽车等动力领域较为注重电池的续航能力及安全性;智能电网等储能领域较为注重锂电池的循环寿命;航天航空等新领域较为注重锂电池在恶劣环境下或失重环境下使用的稳定性。行业内企业将根据电池品种和应用领域的检测要求进行针对性的产品研发,要求电池测试设备具备多参数、多功能的检测能力,满足各类企业的使用要求。
 
向低成本、节能方向发展,以满足充放电设备大规模检测的需要。目前,传统能耗式大功率充放电锂电池测试系统,在充放电过程中需消耗大量电能,随着动力电池、超级电容、大功率储能电池的推广应用,传统电池测试设备在实际检测中的高能耗问题日益凸显。在政府节能环保政策与企业降本增效的驱动之下,下游客户对低能耗电池测试设备的需求与日俱增。行业亟待提高检测设备在充放电过程中的能量利用效率,采用诸如能量回馈技术等技术以大幅度降低能量消耗,电池测试设备未来必须具有更高效充放电效率与能量回收功能。
 
向网络化、智能化方向发展。随着数字化测试技术的迅猛发展,数字化控制的电池测试装置迅猛发展,电池测试设备开始由计算机后台进行综合控制,构建起基于虚拟技术的自动测试系统。伴随下游锂电池制造环节自动化程度的提高以及智能制造体系的建立,企业对电池测试系统在数据收集、电池充放电程序编写、检测数据自动存储和管理功能等智能化方面有更加迫切的要求。
 
4、面临的挑战
(1)人才和技术经验较为欠缺
电池测试设备的研发涉及电力电子、材料科学、自动化技术、计算机软件等多个领域,对从业人员综合素质及技术水平要求较高,相关研发人员需要拥有多个专业技术领域交叉应用的经验积累。由于我国基础科学起步晚,人才储备相较于欧美发达国家仍为薄弱,给新产品研发和技术更新带来了一定困难。
 
(2)行业标准尚需完善
当前电池测试行业尚未形成全国性行业协会等自律组织,对于电池测试设备,政府部门也未曾出台相关质量标准,导致行业内设备性能质量参差不齐,一定程度上影响了我国电池测试行业的健康有序发展。从长远来看,标准的缺失导致未能架起技术和产业衔接的桥梁,制约了电池测试产业发展进程。随着一系列电池检测标准的出台,尤其是动力电池行业标准规范明确了对电池性能、电池寿命、以及安全性三个方面的评价标准以及明确的测试方法,有利于电池测试设备标准的建立与行业规范发展。
 
5、行业主要壁垒构成
(1)技术壁垒
电池测试设备是集现代电力自动化技术、电力电子技术、计算机技术等诸多高新技术于一体的综合性产品。一方面随着电池技术的日新月异以及电池应用场景的不断扩大,对电池测试设备的功能多样性、性能精确性、产品稳定性提出了更高的要求,相关测试设备的研发、试制、投产周期势必逐渐拉长。另一方面随着下游电池产品更新换代周期不断缩短,客观上要求电池测试设备生产企业必须具备快速的市场反应能力,能够紧跟市场变化潮流,快速研发设计满足现阶段市场上客户需求偏好的新产品,从而加强与下游客户的合作紧密度,保持并扩大企业市场竞争力及市场份额。因此,电池测试设备生产商必须具备雄厚的技术实力和丰富的人才储备方能适应行业未来发展要求。一般来讲,新进入企业难以在短期内形成较强的技术工艺研发能力、生产运营管控能力,因而难以满足下游电池厂商、科研院所对测试设备愈发严格的技术要求。
 
(2)人才壁垒
电池测试设备的制造环节涉及到软件开发、模拟与数字电路设计、控制理论与实践、线性与开关电源设计、机械结构设计、安全性检测以及电池行业应用背景等多个领域,客观上要求企业技术人员及管理人员必须具备跨专业、跨学科的理论知识和技术工艺,需要建立起一支具备深厚技术经验积累和较强产品设计创新能力的研发团队作为支撑。由于电池测试设备在我国大规模应用相对较晚,深度掌握相关技术基础及具有丰富经验的人才较少,了解和进入该行业的高素质复合型人才数量也相对匮乏。市场新进入者难以在短时间内获得大量有丰富经验的专业性技术人才,而行业人才的培养、经验的积累以及高效的协作都需要较长时间,所以进入本行业存在一定程度的人才壁垒。
 
(3)品牌及服务壁垒
电池测试设备是下游客户进行研发和产品质检的关键设备,在测试过程中,需要对电池进行长时间的充放电测试,因此产品长期使用的稳定性是用户的核心考量指标之一。不同于检测精度、自动化程度等参数,长期使用的稳定性是一个较难被量化的指标,需要客户在长时间使用过程中观察测试设备是否能够长期稳定运行等,品牌与客户信任的建立是一个长期的过程。
同时,由于电池产品高度多样化,电池测试设备可能需要根据客户的技术需求开发适合客户的设备;在设备投入使用后,还可能需要针对客户使用过程中出现的疑难杂症提供技术支持等售后服务,行业内企业需要具备较强的客户服务能力。
高格科技仪器是一家专注研发生产电池安全性能测试设备的厂家,主要产品有:电池高低温(防爆)试验箱  、电池充放电防爆试验箱(大型)、可程式恒温恒湿试验机、电池短路试验箱、动力电池跌落试验机、电池高空低压模拟试验箱、电池伺服挤压试验机、电池重物冲击试验机、电池燃烧试验机、电池热冲击试验机等。

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