中信證券 |從技術和專利視角看TWS耳機電池行業

來源 中信證券

文|宋韶靈 徐濤 胡葉倩雯 聯繫人：董雨翀

TWS耳機行業進入高速成長階段，帶動扣式電池需求提升。本文從專利和技術視角，探討TWS耳機電池行業格局和發展趨勢，推薦具備技術積累、知識產權儲備、同時積極佈局扣式電池產能的鵬輝能源，進入大客戶供應體系的全球消費鋰電池Pack龍頭欣旺達。

▍TWS耳機電池產品形態路線如何？

扣式電池是主流趨勢，佔據高端市場。TWS耳機電池主要分爲扣式和軟包兩種，扣式電池體積小，適應TWS耳機的組裝需求；且容量大，以蘋果Airpods產品爲例，Airpods二代針狀軟包電池容量爲0.093Wh，而Airpods Pro耳機裝配的1154扣式電池容量約達0.19Wh。目前蘋果最新產品Airpods Pro，B&O的Beoplay E8，三星的GalaxyBuds和Gear IconX，索尼的WF系列，華爲的FreeBuds等中高端TWS耳機產品都採用扣式電池作爲耳機電池，其電池價值量15-20元/只。相對低價的耳機品牌則傾向於選擇產量充足，價格較低的軟包電池。

▍TWS耳機扣式電池供應商有哪些？

VARTA是扣式電池先行者，國內企業加速追趕。德國VARTA是全球最早從事TWS耳機扣式電池的供應商，對蘋果、三星等頭部企業供貨，估計2019年出貨約4，000萬隻。隨着下游需求爆發，VARTA供應緊張，國內廠商積極佈局扣式電池市場，鵬輝能源、紫建電子、億緯鋰能2019年出貨估計分別約爲1，000萬隻/3，000萬隻/1，000萬隻，已經逐步進入三星、JBL、華爲、小米等高端客戶配套。

產能方面，自主電池企業在積極擴產，例如：鵬輝能源預計2020年中將扣電產能提升至6000萬隻/年；紫建電子已啓動上市計劃，加速佈局TWS耳機電池市場；億緯鋰能公告擬投資12億元用於年產2億隻TWS耳機電池擴產。

▍TWS耳機扣式電池供應商知識產權佈局情況如何？

TWS耳機電池行業的專利壁壘高，作爲先行者的VARTA率先佈局了多篇核心專利，在電極卷繞技術、封裝結構等方面構築了專利壁壘。國內電池供應商積極研發，在電極組裝技術、電池結構設計等方面，建立了自主的核心技術，並形成了相應的知識產權。例如，1）鵬輝能源和億緯鋰能從電池封裝、外殼結構和極片製造方式上與瓦爾塔專利形成差異化；2）以紫建電子爲代表的疊片路線廠商與瓦爾塔採用不同的路線。綜上，扣式電池行業的新進入者將面臨較高的知識產權壁壘。

▍如何看卷繞與疊片兩種電極組裝路線？

TWS耳機電池製作工藝精密，技術壁壘高，高良品率實現難度大，電極組裝技術（分爲卷繞和疊片）就是關鍵環節之一。VARTA、億緯鋰能、鵬輝能源主要採用卷繞技術，紫建電子採用疊片技術。疊片電池極片與電池側面存在約1.0mm空隙，導致徑向空間利用率較卷繞結構低15%。隨着疊片技術改進，在堆積厚度上提升，其空間利用率進一步提高。例如，對於1254型號電芯，卷繞電池極片與殼體正負極存在空隙，極片寬度僅可至約4.0mm，而疊片電池電芯堆積厚度可達4.8mm以上，疊片技術通過厚度方向拓展進而彌補寬度方向利用率。

▍風險因素：

TWS耳機銷量增長不及預期，各公司產能釋放不及預期，行業競爭加劇導致產品價格下降。

▍投資建議：

TWS耳機行業進入高速成長階段，帶動扣式電池需求提升。本文從專利和技術視角，探討TWS耳機電池行業格局和發展趨勢，推薦具備技術積累、知識產權儲備、同時積極佈局扣式電池產能的鵬輝能源，進入大客戶供應體系的全球消費鋰電池Pack龍頭欣旺達，建議關注億緯鋰能。

TWS 耳機電池行業趨勢與格局如何？

扣式電池爲主流趨勢，優勢企業產能建設加速

TWS 耳機電池主要分爲軟包和扣式兩種。目前 TWS 耳機電池可以分爲扣式電池和軟包電池兩大類，其中扣式電池又分爲卷繞和疊片兩種，軟包電池在能量密度和形狀規則性等方面都弱於扣式電池。目前扣式卷繞電池主要廠商有：鵬輝能源、億緯鋰能、瓦爾塔； 扣式疊片電池廠商有：紫建電子；軟包電池廠商：紫建電子、LG 化學、贛鋒電子等。

扣式電池容量、形狀更優，預計未來成爲市場主流。扣式電池電池容量較針式電池高，以蘋果 Airpods 產品爲例，Airpods 二代耳機（裝配針狀軟包電池）電池容量爲 0.093Wh， 而 Airpods PRO 耳機（裝配 1154 扣式電池）電池容量約爲 0.19Wh，因此在增加降噪等功能後，Airpods PRO 耳機續航仍不落後於前兩代產品。此外，在佩戴體驗上，由於針式電池形狀限制，導致 Airpods 一代與二代存在“長尾”，佩戴效果較差。在更換扣式電池之後， 耳機整體長度變小，佩戴美觀度提升明顯。

中高端市場扣式電池主導，低端趨向軟包電池。目前蘋果（Airpods  PRO），B&O（Beoplay E8），三星（GalaxyBuds、Gear IconX），索尼（WF 系列），華爲（FreeBuds）等主導的中高端 TWS 耳機市場主要採用扣式電池作爲耳機電池，單隻價值量 15-20 元不等。而一些價格相對較低的國產品牌耳機則傾向於選擇產量充足，價格較低的軟包電池。從市場上熱銷的 TWS 耳機電池配套關係來看，目前我國 TWS 扣式電池市場主要競爭者有VARTA、重慶紫建、鵬輝能源、億緯鋰能等。

VARTA 是扣電先行者，國內企業加速追趕

（一）VARTA 行業積累已久，國內企業紛紛佈局。

VARTA 是行業先行者：德國 Varta 公司是歐洲著名的蓄電池生產商，1887 年其前身Büsche & Müller in Hagen 創立於德國漢諾威市，至今在電池領域已積累上百年發展歷史。2009 年，Varta 開始研發扣式鋰離子電池產品，自 2010 年開始申請了大量相關專利，目前供應蘋果、三星、JBL、Bose、SONY 等國際一線大牌產品。

國內企業紛紛佈局：鵬輝能源於 2013 年推出用於手機、平板電腦的高能量密度二次鋰離子電池產品，並於 2014 年申請了扣式鋰離子電池相關專利，目前主要供應 JBL、瘋米等；重慶紫建擁有約 15 年鋰離子電池行業經驗，從 2014 年開始研發扣式鋰離子電池，採用獨創的疊片式技術路線，供應華爲、小米、漫步者等；億緯鋰能 2013 年開始研發扣式鋰離子電池，目前已經進入了三星 TWS 耳機電池供應鏈。

（二）國內廠商擴產加速，未來產業有望轉移向國內。

從配套客戶來看，德國 VARTA 憑藉相關領域的技術先發優勢，對蘋果、三星等頭部客戶供貨，但是國內廠商已經開始積極突破相關市場。目前國內紫建電子、億緯鋰能、鵬輝能源等頭部企業已經開始配套三星、JBL、華爲、小米等國內外高端客戶。

從產能來看，目前全球扣電企業都加積極擴產，鵬輝能源預計 2020 年中將扣電產能提升至 6000 萬隻/年（+100%）；億緯鋰能擬投資 12 億元用於年產 2 億隻 TWS 耳機電池擴產，預計產能將於 2022 年之前投放；紫建電子 2019 年出貨約 3000 萬隻，居國內第一， 預計將於 2020 年啓動上市計劃，加速佈局 TWS 耳機電池市場。

TWS 耳機用扣式電池專利壁壘解析

VARTA 專利提前佈局，國內企業積極應對

VARTA 是扣式電池技術領先者，在知識產權方面提前佈局。VARTA 圍繞扣式卷繞電池在全球範圍內申請了衆多專利，專利實質主要涉及：（1）殼體封裝：未卷邊的密封方式。（2）外殼結構：外殼包括上下極蓋及密封圈，爲三組件直筒扣式電池。（3）結構件連接：VARTA 電池採用陽極與極蓋凹槽互鎖及極片留白區通過物理熱壓或焊接方式與極蓋直接相連。（4）安全組件：電池外加熱保險裝置形成過溫保護。

電極裝配方式本身並不構成專利障礙。電極裝配主要有卷繞和疊片兩種方式。電池卷繞工藝是指將電池正極、負極和隔離膜以卷繞的方式組合成形，從而儘可能增大反應面積。德國 VARTA 在早期將卷繞技術成功運用在扣式鋰離子電池中，實現了技術的領先。但卷繞技術本身已有幾十年的歷史，在各類圓柱形、方形鋰離子電池生產中廣泛應用，屬於公示技術，而不構成專利障礙。

結構設計組合是技術核心，國內企業已實現突破。從專利角度觀察，扣式電池技術核心在於將卷繞/疊片電芯製作工藝、極片和極蓋連接方式與電池結構設計進行合理組合，從而實現優良的電池性能以及較好的安全性等。國內企業主要針對上述方面規避專利侵權， 通過自主研發在具體結構設計上形成獨自的專利體系。目前鵬輝能源、億緯鋰能和紫建電子都有相應的扣式鋰離子電池結構設計相關專利，具體如下表：

國內主要廠商如何應對 VARTA 專利壁壘？

（一）從電池結構組合上進行差異化設計

扣式卷繞電池可從封裝方式、外殼結構和極片製造等繞開專利障礙：國內鵬輝能源和億緯鋰能都採用和 VARTA 相同的卷繞路線，主要從三個方面繞開專利封鎖。（1）電池封裝：VARTA 電池採用傳統封裝方式，億緯鋰能採用多包邊依次連接的方式，鵬輝能源在電池下蓋上下段之間設置平臺，並進行注塑使下蓋與密封圈一體化。（2）外殼結構：鵬輝能源採用具有凹陷結構的正極殼防止電池鼓起變形，負極殼採用兩件套配置，區別於 VARTA 的三件套形式。（3）極片製造方式上：億緯鋰能採用留白折邊的工藝，區別於 VARTA 的焊接工藝。

（二）疊片路線與 VARTA 差異化明顯

疊片電池與卷繞電池電芯路線不同。以紫建電子爲代表的疊片路線將正負極片與隔膜依次堆疊，與卷繞路線電芯製造方式具有明顯不同。疊片電池的每片正負極片均連有極耳，而卷繞電池僅在兩端連接極耳。此外，紫建電子正負極片採用了單層活性層塗覆的技術， 節約生產資源，同時可降低工作環境污染。

（三）國內廠家產品性能已處於國際領先水平

國內廠家扣式鋰離子電池性能直追 VARTA。目前國內鵬輝能源、億緯鋰能和紫建電子都已有批量生產的 1254 型號電池產品。從主要性能參數上來看國內廠商與全球領先的VARTA 在 1254 電池產品上已經基本接近，標稱容量可達到或接近 60mAh 水平。

如何看卷繞與疊片兩種電極組裝路線？

兩種路線未來有望共享行業成長

電池容量主要取決於空間利用率。扣式鋰電池負極片和隔膜需略寬於正極片，以實現較好的包覆，保證電池正常工作。以 Varta  電池爲例，其正極片/負極片/隔膜寬度分別爲4.0/4.5/6.0mm，正極片窄於其他二者的部分即出現空隙。從生產過程來看：（1）卷繞電池是將具一定長度的極片和隔膜依次排列並卷繞，兩端連接極耳，再將極耳連接殼體進行封裝；（2）疊片電池則將正負極極片和隔膜順序堆疊成柱狀電芯，每個極片均連有極耳，正/負極耳連接爲正/負集流體，分別通過鋁/銅箔連接殼體。由此，卷繞電池內部空隙主要存在於上下端，而疊片電池內部空隙主要存在於側面。

疊片空間利用率無明顯劣勢，未來有望與卷繞電池共享行業增長。疊片電池極片與隔膜依次堆疊後，正極片外側空出約 1.0mm，導致徑向空間利用率約較卷繞結構低 15%，這也是疊片電池被一些觀念認爲空間利用率低的主要原因；然而卷繞電芯正負極與殼體間同樣存在空隙，相較下疊片電池堆積厚度可以更高，達 4.8mm 以上，同比卷繞電池正極極片的 4.0mm 寬 20%。綜合分析下，疊片電池空間利用率對比卷繞電池無明顯劣勢，未來兩種路線電池有望共享行業增長。

風險因素

TWS 耳機銷量增長不及預期，各公司產能釋放不及預期，行業競爭加劇導致產品價格下降。

投資建議

TWS 耳機行業進入高速成長階段，帶動扣式電池需求提升。本文從專利和技術視角， 探討 TWS 耳機電池行業格局和發展趨勢，推薦具備技術積累、知識產權儲備、同時積極佈局扣式電池產能的鵬輝能源，進入大客戶供應體系的全球消費鋰電池 Pack 龍頭欣旺達， 建議關注億緯鋰能。