Forte demande d’équipements de soudage laser portée par le marché en plein essor des batteries de puissance.
Le soudage au laser se situe au milieu du secteur et ses perspectives de croissance sont meilleures que celles des équipements de soudage au laser de découpe et de marquage, qui se situent au milieu de la chaîne industrielle.
L’amont de la chaîne industrielle du laser comprend les matériaux optiques, les composants et équipements optiques et les pièces mécaniques. Le secteur intermédiaire comprend les lasers et les équipements laser ; les lasers sont les composants essentiels des équipements laser, et les équipements de traitement laser comprennent principalement les équipements de découpe laser, de soudage laser et de marquage laser. Les secteurs en aval comprennent principalement les batteries au lithium, les semi-conducteurs, le photovoltaïque et l’électronique grand public.
Le marché du laser présente un potentiel important, les lasers à fibre dominant les applications, tandis que les lasers à solide conviennent au micro-usinage de précision. Selon Laserfocusworld, de 2017 à 2020, la taille du marché mondial du laser est passée de 13,07 milliards de dollars américains à 16,01 milliards de dollars américains, soit un TCAC de 13,37 %. En comparaison, la taille du marché chinois du laser est passée de 6,95 milliards de dollars américains en 2017 à 10,91 milliards de dollars américains en 2020, soit un TCAC de 16,22 %. De 2017 à 2020, la part de la Chine sur le marché mondial du laser est passée de 53,2 % à 68,1 %. En 2020, les lasers industriels représentaient 32,2 % du marché mondial des lasers, faisant du secteur industriel le principal secteur en aval des lasers. En fonction du milieu de gain, les lasers sont principalement classés en lasers à fibre, lasers à solide (à l'exclusion des lasers à fibre), lasers à liquide et lasers à gaz. En 2020, les lasers à fibre et les lasers à solide représentaient respectivement 52,7 % et 16,7 % de la part de marché des applications laser industrielles, les lasers à fibre dominant les applications industrielles. Par rapport aux lasers à fibre, les lasers à semi-conducteurs présentent des avantages tels qu'une puissance de crête élevée et une faible zone affectée thermiquement, ce qui les rend adaptés au micro-usinage de précision.
Les lasers YAG et les lasers à fibre ont chacun leurs atouts. Les lasers YAG sont des lasers à semi-conducteurs basés sur des cristaux YAG. Les avantages des lasers YAG comprennent : ① le soudage multipoints simultané ou temporel ; ② puissance de crête élevée, adaptée au soudage par points ; ③ prix bas, offrant un avantage de coût. Par rapport aux lasers à fibre, les lasers YAG présentent certaines différences en termes de qualité de faisceau et d'efficacité de conversion photoélectrique. Cependant, en raison de la puissance de crête plus faible des lasers à fibre, ils ne présentent pas d'avantage significatif par rapport aux lasers YAG en matière de soudage. Selon le scénario d'application spécifique, les lasers YAG et les lasers à fibre peuvent être utilisés pour le soudage de batteries de puissance.
La découpe, le soudage et le marquage sont les principales applications en aval des lasers industriels. En 2020, la découpe, le soudage et le marquage représentaient respectivement 40,62 %, 13,52 % et 12,6 % du marché des applications laser. Après avoir connu une croissance rapide de 2014 à 2017, le marché des équipements de découpe laser a connu une concurrence croissante et est actuellement engagé dans une guerre des prix féroce. Le marquage est désormais un domaine d’application laser mature et le marché est relativement stable. Les applications de soudage bénéficient de l'essor du soudage laser portatif et du cycle de forte prospérité des batteries électriques en aval, et devraient maintenir un taux de croissance élevé au cours des prochaines années.
Comparé à la découpe et au marquage, le soudage laser présente des exigences techniques plus élevées. Le soudage au laser a un historique de développement relativement plus court que la découpe et le marquage au laser, et la difficulté du processus est également plus grande. La découpe et le marquage laser utilisent des lasers pour détruire la surface ou la structure globale d'un matériau, tandis que le soudage au laser utilise des lasers pour traiter, fondre et reconstruire la structure d'un matériau. La reconstruction matérielle, par rapport à la simple destruction de matériaux, impose des exigences plus élevées au laser et à la technologie de traitement.
Par rapport au soudage traditionnel, le soudage laser présente des avantages significatifs. Par rapport au soudage par résistance traditionnel, au soudage à l'arc et au soudage par faisceau d'électrons, le soudage laser offre des avantages tels qu'une vitesse élevée, une déformation minimale, des exigences d'environnement de soudage moins exigeantes, une densité de puissance élevée, une immunité aux champs magnétiques, une applicabilité aux matériaux conducteurs, l'absence de conditions de vide et l'absence de génération de rayons X pendant le processus de soudage. Il est largement utilisé dans la fabrication de précision haut de gamme, en particulier dans les secteurs des véhicules à énergie nouvelle et des batteries électriques. Les batteries de puissance impliquent de nombreux points de soudure, sont complexes et nécessitent une grande précision. Les avantages uniques du soudage laser peuvent améliorer considérablement la sécurité, la fiabilité, la cohérence des batteries, réduire les coûts et prolonger la durée de vie.
Le marché des équipements de soudage laser connaît une croissance rapide. De 2016 à 2020, la taille du marché chinois des équipements laser est passée de 38,2 milliards de yuans à 69,2 milliards de yuans, avec un TCAC de 15,79 %. En revanche, la taille du marché chinois des équipements de soudage laser est passée de 4,17 milliards de yuans à 11,05 milliards de yuans, avec un TCAC de 27,59 %, ce qui indique que le marché des équipements de soudage laser croît plus rapidement que le marché global des équipements laser.
La pénétration rapide des véhicules à énergie nouvelle entraîne une forte demande pour le soudage laser des batteries au lithium.
Les équipements de soudage au laser sont largement utilisés dans les étapes de pré-production, de mi-production et de post-production de la fabrication de batteries au lithium. À mesure que les exigences en matière de densité énergétique, de performances de sécurité et d'automatisation de la production des batteries de puissance augmentent progressivement, des exigences plus élevées sont imposées à la précision, à la sécurité et à la cohérence des équipements de production. Par rapport aux méthodes de traitement traditionnelles, les lasers offrent de nombreux avantages, notamment une haute précision, une vitesse élevée et une facilité d'automatisation. La fabrication des batteries au lithium comprend trois parties : la fabrication des électrodes (pré-production), l'assemblage des cellules (mi-production) et le post-traitement (post-production), toutes impliquant l'application de plusieurs équipements de soudage laser. Les applications spécifiques de soudage au laser dans les étapes de pré-production, de mi-production et de post-production de la fabrication de batteries au lithium comprennent :
1) Pré-production : machines de soudage et de formage d'électrodes entièrement automatisées et machines de formage d'électrodes laser au stade de la fabrication des électrodes ;
2) Mi-production : soudage de vannes antidéflagrantes, soudage à l'électrode, soudage de bandes d'électrodes, soudage d'adaptateurs, soudage de boîtiers de cellules et soudage de couvercle supérieur ;
3) Post-production : Soudage de l'adaptateur du module Pack.
Plusieurs sociétés renommées ont annoncé leur entrée sur le marché des batteries 4680, ce qui devrait ouvrir de nouvelles opportunités de croissance pour les équipements de soudage laser. La batterie 4680 utilise une technologie sans table, comportant de nombreuses languettes sur les électrodes positives et négatives, augmentant considérablement la demande d'équipements de soudage laser par rapport aux batteries prismatiques. Au premier trimestre 2022, l'usine Tesla du Texas livrera les premiers véhicules Model Y équipés de 4680 batteries. Pendant ce temps, lors du Battery Day 2020, Tesla prévoyait d’atteindre une capacité de production de batteries de 100 GWh d’ici 2022 ; cependant, compte tenu des retards de construction, la capacité effective en 2022 est estimée à environ 5 à 10 GWh. Outre Tesla, des constructeurs automobiles comme BMW et des fabricants de batteries de premier plan tels que Panasonic, LG et Samsung ont également annoncé leur intention de développer de grosses batteries cylindriques.
La pénétration des véhicules à énergies nouvelles dans les véhicules à essence traditionnels s’accélère. Bénéficiant des progrès de la technologie des batteries, des améliorations de la technologie intelligente et de l’expansion des infrastructures, associés aux politiques favorables du gouvernement chinois, les ventes de véhicules à énergies nouvelles en Chine ont augmenté rapidement. De 2017 à 2021, le TCAC des ventes de véhicules à énergies nouvelles en Chine a atteint 54,9 %. De 2017 au premier semestre 2022, le taux de pénétration des véhicules à énergies nouvelles en Chine a rapidement augmenté, passant de 2,8 % à 21,56 %.
Le marché chinois des batteries électriques connaît une croissance rapide. En 2017, la production de batteries électriques et la capacité installée de la Chine étaient respectivement de 44,5 GWh et 36,2 GWh. En 2021, ces chiffres ont atteint respectivement 219,7 GWh et 154,5 GWh. De 2017 à 2021, le TCAC pour la production de batteries électriques était de 49,06 % et le TCAC pour la capacité installée était de 43,73 %. Selon la China Automotive Power Battery Industry Innovation Alliance, la production et la capacité installée de batteries de puissance en Chine devraient atteindre respectivement 429,5 GWh et 229,9 GWh en 2022.
Poussés par le marché en plein essor des véhicules à énergies nouvelles, les entreprises de batteries au lithium augmentent leur capacité de production. Selon les statistiques incomplètes de Battery Network, au premier semestre 2022, des sociétés de batteries au lithium telles que CATL, BYD, Sunwoda, Zhongchuang Innovation Aviation et EVE Energy ont successivement annoncé plusieurs nouveaux projets de construction, avec un investissement total supérieur à 439,133 milliards de yuans et une capacité de production annuelle de 1 069 GWh (certains projets n'ont pas divulgué les montants et les capacités d'investissement). La capacité de production monophasée des nouvelles bases des principaux fabricants de batteries de puissance est presque toutes supérieure à 10 GWh. L’expansion des entreprises de batteries au lithium entraînera également une demande accrue d’équipements de batteries au lithium.
Batteries électriques : la demande de nouveaux équipements de soudage laser devrait atteindre 22,1 milliards de yuans d'ici 2025. Selon les données du GGCI, les expéditions mondiales de batteries électriques devraient atteindre 1 550 GWh en 2025 et 3 000 GWh en 2030. De 2018 à 2021, les expéditions chinoises de batteries électriques ont représenté 61,3 %, 60,9 % et 58,4% et 75,3% du total mondial, respectivement. Des prévisions prudentes indiquent que la part de la Chine restera à 55 % en 2025 et 2030. L'investissement estimé par GWh de nouvelle capacité de batteries électriques en 2025 et 2030 est respectivement de 350 millions de RMB et 300 millions de RMB. En outre, selon le prospectus de Lianying Laser, les équipements de soudage laser représentent 5 à 15 % de la construction de la ligne de production de batteries électriques ; en prenant 10 %, sur la base de ces hypothèses, la nouvelle demande d’équipements de soudage laser devrait atteindre 22,138 milliards de RMB en 2025 et 23,925 milliards de RMB en 2030, avec un TCAC de 41,01 % de 2021 à 2025.
L’industrie des équipements laser est fragmentée, ce qui donne un avantage plus important aux fabricants de lasers.
Le marché national des équipements laser est relativement fragmenté, ce qui incite les entreprises laser à rechercher un développement différencié.
Lianying Laser et Raycus Laser possèdent respectivement de solides avantages concurrentiels dans les lasers YAG et les lasers à fibre. Dans les lasers YAG, par rapport au laser de Han et au HGLaser, le laser Lianying présente un avantage significatif en matière de contrôle de l'énergie, ce qui est bénéfique pour obtenir de meilleurs résultats de soudage. Dans le domaine des lasers à fibre continue, Raycus Laser et Chuangxin Laser ont des spécifications techniques de pointe, Raycus Laser détenant une part de marché plus élevée. Dans le domaine des lasers à fibre pulsée, les spécifications techniques du JPT sont plus avancées, ce qui le place à l'avant-garde au niveau national.
Le marché national des équipements laser est fragmenté, les cinq premiers (CR5) ne représentant que 22 %. Il existe de nombreuses applications en aval pour les lasers et plus de 300 entreprises nationales d'équipements de traitement laser, dont la plupart sont de petite taille. En 2021, les cinq principales entreprises du marché chinois des équipements laser étaient Han's Laser, HGLaser, Hymuxing, Lianying Laser et Yawei, avec des parts de marché de 14 %, 3 %, 2 %, 2 % et 1 % respectivement, pour un total de 22 %. Dans l’ensemble, la concentration du marché chinois des équipements laser reste faible.
Le marché national du macro-traitement laser est vaste et compte de nombreuses entreprises concurrentes ; le domaine du micro-traitement de précision se heurte à des barrières technologiques élevées, ce qui entraîne moins d'entreprises concurrentes dans ses sous-secteurs. Le traitement laser est divisé en deux catégories principales en fonction de la taille des produits traités : le macro-traitement et le micro-traitement de précision. Le macro-traitement cible principalement les applications de tôlerie plus épaisses telles que l'automobile et la construction navale, tandis que le micro-traitement de précision est concentré dans des domaines ayant des exigences de haute précision, tels que les semi-conducteurs, les écrans, les produits 3C et les dispositifs médicaux. Compte tenu du marché plus vaste du macro-traitement, ce secteur est très compétitif, avec des sociétés comme Han's Laser et HGLaser (toutes deux avec des revenus supérieurs à 5 milliards de RMB) et Lianying Laser et Haimuxing (avec des revenus compris entre 500 millions et 1 milliard de RMB). Dans le secteur du micro-traitement de précision, Han's Laser, en tant que fabricant leader d'équipements de traitement laser, est impliqué dans le traitement de précision dans des domaines tels que les batteries photovoltaïques au lithium, les semi-conducteurs, les écrans et les produits 3C. Dans l’ensemble, le secteur du micro-traitement de précision compte relativement moins d’entreprises concurrentes dans ses sous-secteurs en raison de ses barrières technologiques élevées. Concernant les lasers, les sociétés avec un chiffre d'affaires de 20 milliards de RMB et Chuangxin Laser sont toutes deux concentrées dans le domaine des lasers à fibre.
Trois facteurs concurrentiels clés : une intégration verticale en amont, des investissements R&D élevés et la sécurisation de clients majeurs en aval.
La production interne de lasers est essentielle à la réduction des coûts. Les lasers sont le composant essentiel des équipements laser. Les performances du laser affectent directement la qualité et l’efficacité de l’équipement de traitement laser. Les entreprises d’équipement capables de produire des lasers en interne réduisent non seulement leurs coûts, mais bénéficient également d’une plus grande flexibilité en matière de personnalisation. Cette flexibilité se manifeste par la capacité d'itérer les solutions de conception de manière plus flexible en fonction des besoins en aval, permettant ainsi la communication et l'interaction entre le laser et l'équipement laser. Cela permet un retour rapide et fluide des exigences des clients en aval en matière de recherche, de développement et d'amélioration des lasers et des technologies de traitement, ce qui entraîne un puissant effet de synergie intégré. Les principales sociétés d'équipement laser telles que Han's Laser, HGLaser, Hymustar et Lianying Laser ont toutes réalisé une production interne partielle de lasers, Lianying Laser ayant un taux de production interne relativement élevé, atteignant 77,7 % en 2019.
Conclusion
La pénétration rapide des véhicules à énergie nouvelle dans les véhicules à essence traditionnels a conduit les principaux fabricants de batteries de puissance à accroître continuellement leur capacité de production, augmentant ainsi la demande d'équipements de soudage pour batteries de puissance.
Le soudage au laser est une autre application en croissance rapide après le marquage et la découpe au laser. Le soudage au laser peut être largement utilisé dans les industries de l’automobile, des batteries au lithium, du 3C et de l’aérospatiale. Actuellement, son taux de pénétration est encore relativement faible, ce qui indique un potentiel de croissance important pour l'industrie du soudage au laser, qui devrait devenir un marché comparable à celui de la découpe laser.
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