2022年东华测试研究报告.docx

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1、2022年东华测试研究报告1、电化学工作站：壁垒高、应用广泛的科研仪器1.1、电化学工作站是电化学研发的强大工具电化学工作站是电化学测量系统的简称，是电化学研究和教学常用的测量设备。 电化学工作站的本质是控制和监测电化学池的电流和电位，以及其他电化学参数 变化的仪器装置。其将电化学测量系统组成一台整机，内含快速数字信号发生器、 高速数据采集系统、电位电流信号滤波器、多级信号增益、IR 降补偿电路以及 恒电位仪、恒电流仪，可以直接用于超微电极上的稳态电流测量，并且测控不同 情况下的某些电化学参数。将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机 地结合，既可以做三种基本功能的常规试验，也可以做基于

2、这三种基本功能的程 式化试验。在试验中，既能检测电池电压、电流、容量等基本参数，又能检测表 现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成多种状态下电池参数的跟踪和分析。根据通道个数的不同，电化学工作站可以分为单通道和多通道两种。单通道工作 站主要是在一定时间内只能完成一个样品的参数测量，而多通道工作站可以同时 对多个样品进行参数测量，能有效地提高工作效率。通过与微电流放大器等其他 设备一起使用，电化学工作站的功能可以进行扩展。三电极体系是电化学工作站较为常见的模式。电化学工作站有二电极、三电极和 四电极体系，其中三电极体系较为常用。三电极电化学工作站包含工作电极、辅 助电极、参比电极这三个电极。其中

3、，工作电极主要用于被测量的未知电极。辅 助电极在工作电极测量的过程中起到辅助作用，与工作电极一起形成闭合回路。 参比电极在工作电极测量的过程中起参考作用。由于参比电极的电势是固定且已 知的，因此可通过求解工作电极与参比电极之间的电势差，来得到工作电极的电 势。1.2、电化学工作站应用领域多元电化学发展历史悠久，与多个学科相互促进。电和化学反应相互作用可通过电池 来完成，也可利用高压静电放电来实现，通过电池来完成的作用被称为电化学。 1791 年，伽伐尼发表的金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象一般被认为是 电化学的起源。20 世纪 40 年代以后，随着电化学暂态技术的应用和发展、电化 学方法与

4、光学和表面技术的联用，人们可以研究快速和复杂的电极反应，提供电 极界面上分子的信息。电化学作为物理化学中比较活跃的分支学科，它的发展与 固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相互渗透。电化学应用领域多元，电化学工作站的应用场景包括各类科研及工业研究领域。 在现代工业生产中，电化学原理广泛应用于电解工业、机械工业、环境保护等多 个工业生产领域。电化学工作站作为主要应用电化学原理的测量系统，应用场景 包括电化学机理研究、生物技术研究、物质的定性定量分析、纳米科学研究、传 感器研究、金属腐蚀研究、电池研究、电镀研究等多方面。1.3、乘政策之风，电化学工作站市场存空间科学服务业是助力产业升级、

5、保障创新发展的关键行业。科学服务业是为从事科学研究和生产质量控制的企业、高校和研究机构，提供科学服务技术解决方案的服务性行业。行业内公司销售产品包括科研试剂、高端耗材、实验仪器、智能设备、科研信息化、特种化学品等，并提供配套专业技术服务。下游客户覆盖生物医药、新材料、新能源、节能环保、食品日化、分析检测、智能制造、化工化学等多个领域。科学服务业的发展对于下游研发机构提升研发效率、落地研发成果具有明显推动作用，是助力产业升级、保障创新发展的关键性行业。我国研发经费投入连年高速增长，投入强度仍可提升，科学服务业成长空间广阔。 我国大力实施科教兴国战略，研究与试验发展（R&D）经费支出已连续多年保持

6、 10%以上增速。2021 年，我国研发经费支出 27,864 亿元，比上年增长 14.01%。 此外，以研发经费支出占 GDP 的比重衡量的投入强度逐年稳定提升，由 2015 年的 2.06%提升至 2021 年的 2.44%。但是，与美国、日本等科技强国相比，我 国研发经费支出强度仍有较大提升空间。下游研发经费的巨量投入，为科学服务 市场提供了广阔的成长空间。受益于政策推动，科学服务行业迎来快速发展期。早在 2015 年，国务院颁布的 国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见提出， 力争用三年时间，基本建成覆盖各类科研设施与仪器、统一规范、功能强大的专 业化、网络化管理

7、服务体系。2017 年科技部、发改委、财政部共同颁布的国 家重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享管理办法又进一步对科研设施和 仪器的管理进行了规范。“十四五”纲要中再次明确：全社会研发经费投入年均 增长 7%以上、力争投入强度高于“十三五”时期实际。同时，纲要还提出要推 进科研院所、高等院校和企业科研力量优化配置和资源共享，支持发展新型研究 型大学、新型研发机构等新型创新主体。政策对研发投入的大力支持，将带动科 学服务下游院所高校、科研机构、企业等客户的需求提升，科学服务业迎来政策 机遇期。国内科学服务业处于蓬勃发展阶段，优质企业迎来机遇。国内科学服务 业起步较晚，业内公司按经营模式可分为生

8、产制造企业（产品包括试剂、特种化 学品、耗材、仪器等）、贸易企业和综合服务企业。受益于国家科教兴国、科技 强国战略等政策大力支持，产业内公司蓬勃发展，在多个细分领域已涌现出初具规模的国产公司，打破了海外巨头的垄断。与海外巨头相比，国内公司在产品定 制需求契合度、服务响应速度、政策支持等方面具有天然优势。乘着政策东风， 预计行业内具备技术壁垒优势、拥有长期业务经验积淀的优质企业，将在国产替 代进程中显著受益。电化学工作站市场规模稳步增长，国外企业开拓电化学工作站市场较早，我国企 业奋起直追。根据 QYResearch 数据，全球电化学工作站的产量从 2013 年的 9,054 台增加到 2017

9、 年的 11,194 台，年均增长率为 5.45。根据 Market Watch 数据，2021 年全球电化学工作站产品市场规模为 2.20 亿美元。随着下游应用领 域的扩展，电化学工作站产品销量持续增长。在竞争格局上，国际企业开始发展 电化学工作站业务较早，在产品上具备较为深厚的积累。我国企业通过加强研发 投入，不断提升产品竞争力和定制化程度。随着电化学工作站下游应用场景逐渐 向中国转移，我国企业有望凭借性价比和售后服务优势导入客户产业链。2、新能源领域：动力电池、储能市场大有可为2.1、交流阻抗在电池生产质控、服役管理中应用广泛2.1.1、交流阻抗是电池分析的重要工具交流阻抗（又称电化学阻

10、抗谱，简称 EIS）是电化学体系分析的重要工具。阻抗 是电路中电阻、电感和电容对交流电的阻碍作用的统称。阻抗为复数，实部称为 电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗，电 感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引 起的阻碍作用总称为阻抗。对于“电”体系，阻抗一直是其重要的基本属性。当 电极系统受到一个正弦波形电压(电流)的交流讯号的扰动时，会产生一个相应的 电流(电压)响应讯号，由这些讯号可以得到电极的阻抗或导纳。一系列频率的正 弦波讯号产生的阻抗频谱，即电化学阻抗谱（EIS），又称为交流阻抗。19 世纪 末起，交流阻抗持续应用于电化学体

11、系，并逐渐成为电化学体系分析的重要工具。交流阻抗在锂离子电池的研究方面具备广泛应用。电池是一个典型的电化学器 件，其也具有阻抗，作为电化学器件，其阻抗具有特殊性。对电池施加交流扰动， 通过对电池上的电压、电流进行时频域分析可以得到阻抗，其反映了离子和电子 在电池不同区域、不同过程运动所受到的阻力。通过对交流阻抗信息的研究，可 以为锂离子电池及其他电池的应用与管理、电化学过程设计及电极材料开发与表 征提供基本依据，最终服务于能量存储与转换器件的设计与开发。电化学工作站可实现电化学阻抗的测量，国内品牌迅速崛起。电化学阻抗的测量 是实现阻抗应用的关键环节，通常运用电化学工作站等商业设备，作为一类通用

12、 设备，它们在电化学阻抗测量方面支持频率范围宽、测量范围广。当前具备交流 阻抗功能的电化学工作站产品多为国外品牌，如美国普林斯顿 Solartron、美国 Ametek、德国 Gamry、法国 Bio-Logic 等，国内品牌如东华分析近年迅速崛起。2.1.2、生产质量控制：可用于产线检测，实现生产提效锂离子电池化成、老化成本在质量控制措施成本中占比较高。基于动力电池的快 速发展，动力电池制造已迈向了 TWh 时代，动力电池的品质也由 ppm 向 ppb 级别提升，因此准确测定产品质量是锂离子电池生产中的关键挑战之一。由于锂 离子电池体系非常复杂，传统的质量控制措施如化成、老化等成本非常高且很

13、耗 时。据 BCG 数据，锂离子电池化成和老化的成本占生产成本的比例高达 32.8%。通过交流阻抗手段的应用，电化学工作站可用于判断电解液浸润程度、缩短自放 电筛选时间。在电池生产前期，可以通过监测电池的交流阻抗虚部、高频阻抗等， 测量注液后电解液的浸润程度，缩短生产时间，提高生产效率。电池注液后高频 阻抗会随着电解液浸润程度的增加而不断减小。但当电解液加注到一定程度后， 即使继续注液，电池的高频阻抗也不会有太大变化，表明电池内部已充分浸润， 继续加注将导致电解液过量。根据这一特征，在锂电池注液的过程中监测电池的 交流阻抗，可以判断浸润程度并控制注液量在合适的范围，使电解液充分浸润的 同时避免

14、加注过量。另一方面，锂离子电池自放电筛选直接关系到成组后的电池 组的可靠性，通常而言电池厂商会将锂离子电池常温或者高温存储 7-28 天，通 过检测电压和容量衰降的方式筛选出不同自放电率的电池。英国纽卡斯尔大学的 PierrotS.Attidekou 通过交流阻抗手段的应用，将锂离子电池自放电筛选时间从 数周缩短到了 10min 之内。2.1.3、服役管理：应用场景众多，可实现无损析锂检测交流阻抗在电池服役管理中具备多种应用场景。通过对同一电池不同时间交流阻 抗的纵向比较，可以实现对电池的温度估计、老化估计、老化诊断、寿命预测等； 通过对不同电池间交流阻抗的横向比较，可以实现对电池一致性差异的

15、评估、故 障诊断等。析锂为威胁锂电池寿命的常见问题，交流阻抗在无损析锂检测方面具应用前景。 析锂现象，即充电过程中金属锂在负极表面发生沉积，尤其在大电流及低温条件 下更容易发生。析锂是当前锂电池经常面临的问题，大大降低了电池的寿命，并 限制了快速充电的能力，在严重的情况下，锂镀层会形成锂枝晶，从而渗透到隔 膜中并导致内部短路。快速充电技术的发展对析锂的实时识别提出了更高的要 求，具体如在电池充电时实时检测锂镀层，准确检测和预测锂镀层等。针对析锂 检测，目前业内已提出各种非破坏性检测技术。2.2、电化学工作站在动力电池、储能领域市场应用具备前景2.2.1、动力电池市场：可应用于动力电池全生命周期

16、管理交流阻抗分析在动力电池全生命周期管理中用途广泛。当前，交流阻抗分析已逐 步走出实验室研究阶段，拓展出了大量的应用前景，如电池设计制造环节的材料 特性、平衡体系分析及工艺控制，电池服役器件的寿命估计及预测、安全评估及 预警、故障诊断，电池梯次利用及回收中的残值评估、安全评估、分选等。2.2.2、电化学储能市场：市场空间广阔，催生安全管理需求电化学储能是当前主流新型储能技术。在抽水蓄能外的新型储能技术中，电化学 储能最为主流且技术相对成熟。根据 CNESA 数据计算，截至 2021 年，新型储 能在我国电力储能市场累计装机规模中占比为 12.5%，而电化学储能在新型储 能中占比为 96.7%。

17、因此，截至 2021 年，电化学储能累计装机规模在储能市场 中占比约为 12.09 %。各类储能方式中：抽水蓄能、压缩空气和熔融盐储热主要 适用于长时储能。其中抽水蓄能当前最为成熟，但存在一定的地理约束；压缩空 气技术进步较快；熔融盐储能主要作为光热电站的配套设施。锂电池优势在于 4h 以下储能，但长期需要考虑锂资源约束。液流电池优势在于 8h 以上的长时储 能，钒电池对温度要求低。超级电容和飞轮储能主要用于调频。“十四五”期间我国新型储能装机规模有望达到 30GW 以上。据 CNESA 统计 数据，2016-2021 年，我国电化学储能累计装机规模始终保持 50%以上的同比 增速，截至 20

18、21 年底，在各种储能方式中，我国电化学储能累计装机规模仅次 于抽水蓄能，位列第二，为 5541MW，同比增长 69%。2022 年 4 月，国家发改 委、国家能源局下发的关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿） 提出，到 2025 年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达 到 30GW 以上；到 2030 年，实现新型储能全面市场化发展，成为能源领域碳达 峰碳中和的关键支撑之一。安全事故是电化学储能行业亟待解决的问题。据 CNESA 不完全统计，近十年全 球储能发生安全事故 60 余起。2021 年全球储能市场崛起，大规模储能项目越来 越多，储能安全隐患也随之增大。2

19、021 年-2022 年 4 月，全球共发生 18 起储能 项目事故。从已披露的储能电站事故报告看，电池管理系统（BMS）早期未监测 到电池内部故障，引发热失控，是引发事故的重要原因，其他重要因素还包括： 电站缺少气体监测装置和通讯系统；BMS、PMS（电源管理系统）、EMS（能 量管理系统）之间信息不能共享，数据无法发挥其最大价值，BMS 与 PCS（功 率变换系统）控制器的信息交互程度较弱，协同控制能力不足。电化学储能电站的安全管理受到国家政策的高度重视。2022 年 5 月 25 日，国 家能源局综合司发布关于加强电化学储能电站安全管理的通知，通知从高度 重视电化学储能电站安全管理、加强

20、电化学储能电站规划设计安全管理、做好电 化学储能电站设备选型、严格电化学储能电站施工验收、严格电化学储能电站并 网验收、加强电化学储能电站运行维护安全管理、提升电化学储能电站应急消防 处置能力七个方面对电化学储能电站安全提出了具体措施。其中，加强电化学储 能电站运行维护安全管理中，明确提出了要定期开展主要设备设施及系统的检 查，规范电站、电池的退役管理等要求。电化学工作站作为一种高效的检测工具， 有望从中受益。市场需求测算：2026 年我国电化学工作站在储能领域的需求空间为 28 亿元。 1）据 CNESA 预测，保守场景下，2026 年我国新型储能总装机将达到 48.5GW， 2020-20

21、26 年复合增长率为 53.3%，我们参考该预测对 2022-2026 年我国新型 储能累计装机规模进行假设。 2）根据 CNESA 数据计算，截至 2021 年，我国电化学储能在新型储能中占比为 96.7%。我们谨慎假设 2022-2026 年我国电化学储能累计装机规模占新型储能 累计装机规模的 90%。 3）参考海辰储能 20 英尺集装箱式储能系统，我们假设储能电站单个集装箱额 定功率 0.63MW，单集装箱需配备 1 台电化学工作站。 4）根据仪器信息网，公司电化学工作站产品价格范围大部分在 3-5 万元/台，据 此假设电化学工作站单价为 4 万元/台。3、东华测试：业务发展迅速，产品应

22、用广泛3.1、电化学工作站国产企业，盈利能力增强7 年磨一剑，技术同源，公司实现国内研发零的突破。目前国产电化学工作站所 使用的电路板、电极等电子部件，有 70%以上使用国外产品，因而可靠性与稳 定性不高，国内高端电化学站产品主要依赖进口，代表国外品牌如美国普林斯顿、法国Bio-Logic等。电化学工作站与公司传统结构力学测试仪器的技术本质均是 数据采集与分析，公司依靠在测试技术及应用领域多年的技术积累，历经7年研发，成为我国成功研制电化学工作站产品的企业之一。营收净利双增长，业务进入快速成长期。受益于科研仪器赛道自主可控趋势，公 司所处行业国产化需求不断提高，公司进入快速成长期。公司2021

23、年营收为2.57 亿元，同比增速 25.22%，2022H1 营收为 1.40 亿元，同比增速 36.84%。公司 净利润也呈现稳步增长态势，2021 年净利润为 0.80 亿元，同比增长 58.91%， 2022H1 净利润为 0.27 亿元，同比增速达 73.59%。随着各大业务板块齐发力， 公司营收净利有望实现进一步增长。费用管理能力增强，盈利能力持续提升。2022H1 公司毛利率为 66.16%，同比 提升 0.92 个百分点。公司提升运营效率，通过精益化管理降低期间费用率，整 体盈利能力继续呈现上升，净利率同比增长。公司 2022H1 净利率为 19.25%， 同比提升 4.08 个

24、百分点，其中销售、管理、研发费用率分别同比下降 3.32、0.95、 1.12 个百分点。3.2、产品应用领域广泛，科研客户众多公司的电化学工作站业务主要由全资子公司东华分析开展。公司全资子公司江苏 东华分析仪器有限公司依托母公司在测试技术及应用领域的二十多年的技术积 累，专注于电化学工作站的研发、生产和电化学运用研究。公司的电化学工作站 产品通过测量组成的电化学电池待测物溶液所产生的电特性而进行分析，具备 nafion 膜离子电导率测试、双极板腐蚀测试、催化剂性能测试、氧还原测试、 析氢测试、I-V 曲线测试、单体电池阻抗测试、燃料电池堆动态阻抗测试等上百 种测试功能，是电化学分析测试、腐蚀

25、过程分析、新能源电池性能分析等方面化 学反应过程研究必不可少的智能测试分析科学仪器。公司 DH7000 系列电化学工作站产品应用领域广泛。公司经过 7 年的研发积累， 技术已经成熟，拥有 DH7007（支持无限多通道扩展）、DH7008（便携式测试 系统）等系列产品。公司的 DH7000 系列电化学工作站产品应用领域广泛，可 用于电化学分析、腐蚀与防护研究、新能源研究、材料研究、生物研究、教学应 用等多个领域。目前下游应用标准化需求较多，会基于客户流水线需求定制具备 某一特定功能的产品，预计未来定制化需求会逐步增加。当前公司电化学工作站产品的市场拓展方向主要为科研领域、企业配套服务。销 售模式

26、方面，目前公司以销售产品系统为主，会支持和配合客户做相关实验。市 场拓展方面，一方面是针对高校、科研机构、企业研发机构等销售科研仪器；另 一方面是做企业的配套服务，如产线检测、质量控制等，目前正积极对接合作， 沟通具体测试参数。作为国产高端科学仪器产业化的成功实践者，公司产品已广 泛应用于国内知名高校及研究所。3.3、核心技术自主研发，新能源领域应用不断开拓公司交流阻抗技术实力优异，电化学工作站产品优势突出，与国外竞品对比性价 比高。公司的电化学工作站相关核心技术拥有完全的自主知识产权，是能够自主 研发、制造包括适调器、数据采集仪和分析软件全系列产品的供应商，产品的功 能及性能指标在国内处于领

27、先地位。公司的 DH7000 系列电化学工作站产品采 用国际先进的单正弦技术，确保施加到电解池的振幅始终和设定值保持一致，阻 抗测试时能够消除电极线带来的误差，较大地提高了 EIS 测试精度，交流阻抗频 率可达 10MHz。产品实验方法齐全，实验设置灵活，具备信息提示、外部联用、 二次开发接口等辅助功能，同时还可提供序列/循环实验过程中数据自动导出功 能，可极其简便地实现数据处理、将数据导入到各种数据分析处理软件，还具备 DC 数据分析及曲线拟合等功能。与国外产品相比，产品性能可达到同类产品水 平，而价格远低于国外产品。当前公司电化学工作站产品主要用于储能领域。一方面是实现新能源电池性能优 化

28、，通过测量组成的电化学电池待测物溶液所产生的电特性而进行分析，对储能 电池化学反应的过程进行检测，实现最优的化学反应；另一方面是储能电站安全 性在线监测，电化学工作站可以对交流阻抗、电池的内阻进行测量，通过交流阻 抗的变化提前预知不安全因素，提升储能电站的安全性。公司已掌握相关核心技 术，可根据客户需求针对性研发特定产品。此外，公司产品还可用于梯次利用电 池筛选、充电桩安全性测试等动力电池领域。公司新能源领域产品研发不断取得突破，应用领域拓展至电池生产产线检测。新 能源领域应用是公司电化学工作站产品的重点研发方向。截至 2021 年底，公司 的多个主要电化学工作站产品研发项目已取得积极进展，这些项目均应用于新能 源领域，其应用场景包括工业现场的储能锂电堆的智能化监测，高阻腐蚀体系、 固态电解质等能源领域研发，腐蚀和能源领域研究等，并已在生产和客户匹配方 面稳步推进。其中，DH7000C 电化学工作站可用于电池生产产线上的漏电流、 分容等电化学测试，已经完成批量生产，向高校和研究所、电池生产厂家推广。 除硬件研发外，公司还研发了阻抗分析拟合软件，可为客户提供一站式交流阻抗 的拟合分析。公司产品广泛用于科研机构、企业客户的电池研发测试。公司的电化学工作站产 品，被广泛运用于下游客户的各类电池研发测试需求。客户既覆盖中科院研究所、 各大高校等科研机构，也包含各类新能源企业客户。