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锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径

2022-10-19 20:55:55 6934

摘要:(报告出品方/作者:兴业证券,王帅)1.下游痛点驱动电池革新动力电池的四大劣势是当前制约新能源汽车抢占市场份额的关键因素。2022 年 初,财政部、工信部、科技部和发改委联合发布通知,新能源汽车购置补贴政策 将于 2022 年 12 月 3...

(报告出品方/作者:兴业证券,王帅)

1.下游痛点驱动电池革新

动力电池的四大劣势是当前制约新能源汽车抢占市场份额的关键因素。2022 年 初,财政部、工信部、科技部和发改委联合发布通知,新能源汽车购置补贴政策 将于 2022 年 12 月 31 日终止。这意味着新能源汽车行业依赖政府补贴和政策倾斜 的发展模式已进入“断奶”倒计时,行业低水平盲目扩张态势被遏制,高质量发 展亟需实现。而动力电池作为新能源汽车的核心部件,其优化升级是提高新能源 汽车产品力的关键。现阶段动力电池主要存在以下制约新能源汽车发展的因素:

1. 成本较高,奥纬咨询认为当下电动车的制造成本比燃油车高出了 45%,而动力 电池是整车成本高的主要原因,燃油车的发动机和辅助系统成本为 3000 欧元, 而电动车电池的成本则高达 8000 欧元;

2. 续航较短,燃油车续航为 600~1000km,主流电动车续航在 400~600km,且 在低温条件下电动车实际续航基本腰斩,里程焦虑让终端用户对电动车望而 却步;

3. 充电较慢,理想工况下,主流电动车 40min 可充 50%电量,而实际工况下需要 50min,而燃油车 10 分钟就能加满油;

4. 安全隐患,仅 21 年上半年国内发生了 56 起新能源乘用车自燃事故,多为动 力电池内短路引起,引发了终端客户对动力电池安全的担忧。

动力电池材料与结构设计升级成为消除新能源汽车竞争力劣势的有效途径。电池 企业通过电池的原材料迭代和结构创新,持续提升动力电池的产品力。例如不断 提高正极原材料中的镍含量提升续航能力,2018 年续航在 300km 左右的中镍三元 电池占据着国内主流电池市场,到了 2021 年,高镍三元电池的使用使续航突破了 700km。电池系统通过优化结构设计提高体积利用率,最早广泛应用的 VDA355 模 组的系统体积利用率只有 45%,现在大规模应用的 CTP 体积利用率为 60%。(报告来源:未来智库)


2.特斯拉技术创新,龙头先后布局

2.1 电池方案百花争艳,未来发展趋势明显

三元与铁锂并存,方型、软包和圆柱各有千秋。锂离子电池按照封装形式可分为 方型、软包和圆柱,按照正极主材区分可以分为三元 NCM(包含 NCMA 和 NCA)和 LFP。LG,松下和宁德时代分别是软包、圆柱和方型电池细分领域的龙头老大。根 据各龙头公司的产品规划,松下坚持三元(NCM 和 NCA)发展路线,并在 2016 年 切换高能量密度的硅碳负极;LG 在 2021 年开始由高镍 NCM 切换为高镍 NCMA,同 时也开始使用高能量密度 SiO+石墨负极,并计划在 2024 年量产 LFP 电池,是日 韩首家量产 LFP 的电池企业。宁德时代并行开发 LFP 和 NCM 电池,低成本车型可 使用 LFP 电池,高性能车型应使用高镍 NCM+SiOX-Gr 电池。我们认为不同封装形 式和正极材料的电池都会根据自身特点,在不同的细分市场展现应用价值。

2.2 成本与性能难以兼顾,特斯拉技术创新解决行业痛点

4680 首创性地实现了电池续航、充电和成本的共同优化。特斯拉、LG 和宁德时 代所代表的三种封装形式的电池制造商,面对动力电池行业痛点的解决方案有较 明显差别。LG 和宁德时代采用差异化的产品战略:通过经济型体系电池解决电池 高成本的问题,例如使用低成本的 LFP 或中镍高电压三元电池;用性能型体系电 池提高续航,例如使用高镍三元电池;用性能型体系电池解决充电慢的问题,例 如使用导电性能优异的石墨烯导电剂和 LiFSI 锂盐。但是使用性能型体型电池会 改善电池续航和充电的同时,会使成本大幅上升,而使用经济型体系电池可以有 效降低电池成本,但是续航和充电性能会有一定程度的下降。电池成本与性能难 以兼顾,是目前大部分电池企业面对的共同难题。LG 和宁德时代制定差异化的产 品战略满足下游客户的不同细分市场的应用需求,但不能通过一个产品解决所有 痛点。特斯拉在 2020 年 9 月发布了自主设计的 4680 电池(直径 46 毫米、高 80 毫米的圆柱电池),能量是此前电池芯的 6 倍,续航里程增加 16% ,成本下降了 56%。特斯拉的 4680+CTC 方案同时解决成本高,续航低,充电慢和安全隐患的行 业痛点。

2.3 圆柱电芯发展历程

特斯拉作为圆柱电池应用量最大的车企,促进圆柱电池标准化。从早期 Model S 和 Model X 配备的 18650 电池,到 Model 3 和 Model Y 使用的 21700 电池,是圆 柱电池出货量最多的规格。为了提升能量密度和降低成本,圆柱的发展趋势也像 方型电池一样,尺寸越做越大。从 18650 电池到 2170 电池,体积提升 46%,能量 提升 50%;从 2170 电池到 4680 电池,体积提升 448%,能量提升 400%。而其他尺 寸的圆柱电池(国轩 32135 和比克 26650)并未得到广泛应用和推广。预计 4680 电池在特斯拉的带动下,有望成为下一个被汽车行业广泛使用的标准尺寸电池。


4680 的全极耳设计在高能量密度基础上实现功率密度的提升。从 18650 到 2170 仅仅是做了尺寸变大和材料升级,提高了电池的能量密度,但并没有改善电池的 充电功率。全极耳技术可增加集流体导电面积,降低电芯内阻,有效改善圆柱电 芯快充产生热量较大的问题。根据伦敦大学的热仿真计算结果,对于尺寸较大的 新型 4680 圆柱形电池,沿 Z 向电芯长度方向的高欧姆损耗会加剧电池内部电流分 布的不均匀性,需采用全极耳设计来缓减。当采用传统的极耳设计时,集流体的 欧姆损耗导致的热量是全极耳设计时的 5 倍。实验显示,4680 电池仅需要 15 分 钟从 10%充电至 80%,而 2170 电池需要 25 分钟充 70%电量,4680 通过全极耳设计 优化了 40%充电性能。

2.4 4680 优势明显,产业先后布局

各大电池公司发布 4680 投产规划,国内外企业量产有所差异。国内主流电池公 司宁德时代、亿纬锂能和比克在特斯拉电池日后纷纷发布 4680 电池规划,但受限 于国内企业过去几年研发重点集中在方型电池,圆柱技术储备和生产制造经验较 少,所以国内企业预计 2024 年才能量产。国外主流电池企业松下和 LG 圆柱技术 存储充足,是特斯拉 18650 和 2170 电池的主要供应商,预计 2022 年松下和 LG 4680 即可实现量产。

特斯拉独具技术优势,4680 技术壁垒较高。2019 年特斯拉收购了干电极技术的 Maxwell 公司,加强了在干电极的技术储备。目前干电极匀浆过程中活性材料的 团聚现象仍是 4680 量产的最大挑战,第一代的 4680 电池继续采用传统的液态涂 布技术,预计第二代 4680 电池有望采用干电极技术。干电极、全极耳焊接等技术 研发周期长,并存在一定 know-how,国内公司何时实现突破还需保持追踪。

4680 国内企业技术处于均势,第二梯队企业迎来先机。特斯拉 4680 电池需求量 清晰,但国内电池公司短时间无法实现大规模量产。国内龙头宁德时代在此领域 并未形成较大优势,第二梯队电池企业亿纬锂能有望通过集中力量实现单点突破, 提前量产 4680,提升自身市场占比。(报告来源:未来智库)


3.4680 多维度优势,产业未来趋势

3.1 4680 多维度优势,电池痛点最佳解

对比宁德时代、LG 和特斯拉 2022 年的重点产品,4680 有望成为动力电池的主力 解决方案。以往国内电池市场一直以方型电池为主,随着 4680 等大圆柱电芯快速 推进,国内主机厂迎来更多选择。过去圆柱电池受限于补贴政策、系统集成和 BMS 复杂等问题,软包一直存在成本高和机械强度弱的缺点。而方型电芯具有结构简 单、系统集成相对简单的特点,一直是国内市场的主力方案。对比 宁德时代、LG 和特斯拉 2022 年的重点产品,以 4680 为代表的大圆柱优势显著: 既提高了能量密度(22 年量产电池中的最高能量密度),又提高了功率密度(15 分钟充 70%电量),实现了充电和续航兼得。

3.2 4680 高镍硅碳匹配度高,实现 300wh/kg 能量密度

圆柱高镍电池产业化领先方型和软包电池。1991 年,索尼公司发布了首个商用锂 离子电池,采用的就是圆柱电池的结构,后广泛应用在消费电池领域。电池为了 追求高能量密度,正极材料镍含量不断提升。镍含量越高对电池生产过程的环境 和工艺要求越来越高。圆柱电池工艺成熟度和自动化程度较高,而方型和软包的 工艺成熟度较低。在同材料体系的新产品量产时间上,圆柱电池早于方型和软包 电芯 2~3 年。

圆柱结构提高负极硅含量,提高电池能量密度。在负极中掺杂硅或氧化亚硅可显 著提高电池容量,但硅在充放电过程中会产生巨大的体积变化(硅在充放电过程中 容易产生 300%的体积膨胀,而石墨只产生 10.6%的体积膨胀),从而引发 SEI 膜破 损副反应,导致电池容量衰减。4680 电池的不锈钢壳体机械强度大,可充分吸收 负极的膨胀力;同时 4680 电池极片卷绕的特点可以使极片各个位置膨胀力均匀, 减少破损和褶皱的出现,而方型和软包电池在 R 角处易出现应力集中而导致的破 损和褶皱。电池负极中硅的掺杂比例为 3%~10%,圆柱电池硅的掺杂比例相对高一 点。

3.3 4680 充电优势明显,解决下游痛点

全极耳设计充电优势明显。一般而言,使用高性能导电剂石墨烯和降低压实密度 等方法可提升电池最大充电电流,但会增加电池成本和能量密度。温度是制约充 电的重要因素,4680 电池通过全极耳设计,缩短电子传输路径、加宽传输通道, 全面导电,降低了热量产生。4680 创新的全极耳设计能够在不影响电池的能量密 度和成本情况下,大幅提高电池的倍率性能。


4680 电池 400V 方案可与方型软包 800V 方案竞争。优化充电可以通过提高充电电 流实现,另一方面,提高电池系统电压提升充电效率。根据 Insideevs 的研究报 告,400V 的 4680 电池系统充 70%电量需要 15 分钟,而采用 800V 电池系统的保时 捷 Taycan 和现代汽车的 IONIQ 分别需要 18 分钟和 22 分钟充 70%电量。4680 在远 低于 800v 电压的条件下实现了当前行业领先的充电效率,意味着 4680 的充电性 能在未来还有较大的提升空间。

3.4 CTC 作为未来趋势,4680 与之高度匹配

CTC 是未来电池整车匹配的必然趋势。从特斯拉 Model S 的小模组,到 Model 3 的大模组,再到 4680 推出的 CTC 方案,模组的概念逐渐弱化和取消,电池包的集 成效率不断提高。特斯拉电池系统不断迭代,电池 BOM 成本降低,电池系统生产 效率和电池的体积利用率提高,成为降低电池成本和提高能量密度的有效路径。 国外车企电池系统集成向 CTC 和 CTP 倾斜,特斯拉将在下一代 Model Y 使用 CTC, 现代汽车旗下的摩比斯与宁德时代签订了 CTP 的深度合作协议,沃尔沃将在第三 代电池系统集成方案采用 CTC。

4680 电池相比于方型和软包电池更适用于 CTC 结构。首先,CTC 对电池的结构强 度有一定要求,取消了模组设计,需要电池本身承担更多的机械强度,这就决定 了软包电池无法做到真正意义的 CTC。其二,CTC 将电池安装在底盘上面,电池高 度会影响车辆的人机工程,相较于方型电池的高度为100~110mm,只有80mm的4680 更有优势;其三,车辆的底盘往往是不规则的形状,方型电池往往体积较大,和 底盘匹配起来较为困难。而 4680 电池体积较小,可以匹配不同平台的底盘。其四, 由于 CTC 是将电池通过结构胶固定在底盘上面,不能对单个电池进行维修和替换, 对电池的一致性提出了较高的要求,而一致性也是圆柱电池最大的优势。

3.5 4680 成本骤降,缩小与燃油车差距

2025 年 4680 成本下降 50%,优于其他电池。根据特斯拉电池日的信息,2170 电 池成本约为 0.698 元/Wh,特斯拉通过扩大电池尺寸、使用高镍和硅碳负极高能量 密度材料,应用干电极工艺和 CTC 的系统集成方案, 2025 年 4680 电池成本为 0.323 元/Wh。而方型电芯成本 2022 年为 0.75 元/wh,预计 25 年为 0.55 元/Wh (按年降 10%计算)。假设一台 B 级车续航 700km,电池电量为 100kWh,2025 年, 方型电池的成本约为 5.5 万元,而使用 4680 电池的成本仅为 3.23 万元,低于方 型 2.27 万元。


4680 电池有望缩小电动车和燃油车差距,实现与燃油车竞争。根据奥纬咨询的分 析,将燃油车的生产成本分为以下各项:装配、底盘、电子电气(E/E)架构、白 车身/外型、内饰、动力总成/传动系统、发动机和辅助性成本。对于电动汽车, 没有发动机和辅助部件,如油泵,但是有电驱和电池。动力电池占整车成本的 40%~50%,是电动车成本最高的部件,所以电池的成本直接影响到电动车和燃油车 的竞争。2020 年燃油车较同级别电动车成本低 4.5 万 RMB,如 2025 年使用低成本 的 4680 电池,成本差距可缩小至 1.25 万 RMB。

4.特斯拉 2023 年 4680 需求 74GWh

特斯拉新增柏林、奥斯汀两大工厂,上海工厂加速扩产。特斯拉柏林工厂规划产 能 70 万辆,受制于德国政府环保审批周期较长,预计 22 年 Q2 开始投产 Model Y。特斯拉德州工厂规划产能 50 万辆,预计 22 年 Q3 开始量产 4680 电池的 Model Y。 特斯拉上海工厂在 21 年投资 12 亿元进行产能提升,预计 22 年产能有望达到 85 万辆。随着柏林工厂、德州工厂的投产和上海工厂的产能优化,22 年底特斯拉理 论产能达到 265 万辆,为销量的高增长奠定基础。

特斯拉车型、版本众多,满足细分市场需求。特斯拉每款车型按照性能和续航维 度提供两个及以上版本,例如 Model3 有标准续航、长续航和高性能版本。特斯拉 已经推出的 5 款车型包含 2 款轿车、2 款 SUV 和 1 款跑车,未来还将推出电动卡 车和美国受众广泛的电动皮卡(订单超过 125 万量),进一步提高品牌覆盖度。

区域策略差异化,提升产品力。特斯拉在中国利用 LFP 产业化优势,面向中国市 场率先推出 LFP 版本的 Model 3 和 Model Y,降低整车成本,扩大市场份额。后 期将依托上海工厂,生产 LFP 的车型,供货至全球。

特斯拉产品力优异,覆盖主流细分市场,未来销量取决于特斯拉的交付能力。特 斯拉的交付主要围绕着各个工厂的生产进行,销售围绕直销积累订单。随着欧美 的新能源汽车政策落地和特斯拉产品力持续增强,我们预计相比于 2021 年 93 万 辆的销量,2025 年销量有望达到 380 万辆,仍有 3 倍的成长空间。


推进电池技术创新,引领新能源汽车发展。根据特斯拉 21Q4 电话会和电池日中的 信息,中高端车型 Model S、Model X、Cybertruck、Model Y 和 Model 3 长里程 搭载 4680 电池,标准续航的 Model Y 和 Model 3 搭载 LFP 电池。4680 电池在 22 年开始生产,Model Y 车型将率先使用,随着 2023 年产能提升,Model 3、Model S 和 Model X 会切换 4680 电池。基于每款车型现有电池电量提升 16%测算,预计 切换 4680 电池后的容量:Model Y 和 Model 3 为 87kWh,Cybertruck 为 207KWh, Model S 和 Model X 为 116kWh。从 2022 年开始进入加速渗透期,预计 2022~2025 年 4680 在特斯拉销量的渗透率为 8%、33%、55%、58%。2025 年,预计有 224 万辆 特斯拉搭载 4680 电池,4680 电池的需求将达到 236GWh。

5.4680 产业链敏感性分析

5.1 4680 电池产业链概述

动力电池逐步形成了专业化程度高、分工明确、各司其职的产业链体系,主要分 为上、中和下游。上游包括钴、锰、镍矿、锂矿以及石墨矿,其中钴、锰、镍矿 一般作为正极材料上游,锂矿应用最为广泛,石墨一般只作为负极材料。中游产 业链由正极、负极、电解液、隔膜、铜箔等组成。下游产品则是由单体电池、模 组、线束、连接器以及 BMS 管理系统整体组成的动力电池系统。上游产品同质化 程度高,周期属性较强,下游产品的差异化较大,消费属性强。4680 电池技术革 新和大规模应用,对电池产业链影响较大。

5.2 4680 需求快速提升,特斯拉率先量产

特斯拉自供产能不足,预计 LG、松下补足需求。特斯拉规划 2022 年建成 100GWh 产能,受制于柏林和奥斯汀工厂审政府批延后、电池产线调试周期长和产线爬坡 周期长,我们预计 2022 年的需求主要由特斯拉弗里蒙特试制线供货。2022~2025 年,特斯拉自供预计分别达到 7.7GWh、40GWh、80GWh、100GWh,特斯拉自制产能 不能满足需求,假设其他产能由特斯拉现有供应商供货。我们预计 2025 年,特斯 拉自供产能可达到 100GWh,松下供货 91.1GWh,LG 供货 45.6GWh。


5.3 亿纬锂能加速布局大圆柱,有望实现单点突破

亿纬锂能领先国内同行,4680 将助其发力。亿纬锂能公司现有已建成电池产能 39GWh,预计 2024 年将扩大至 225GWh,其公司公告显示在湖北荆门计划投产 20GWh 年产能的三元大圆柱电芯产线,建设周期不多于 18 个月,有望在 2024 年底开始 供应。相比国内其他电池公司,亿纬锂能对大圆柱的布局速度更快,且亿纬锂能 有多年 18650 和 2170 的生产经验积累,有助于 4680 电池的量产。因此,我们认 为 4680 电池将助力亿纬锂能发力新的增长点。

5.4 4680 加速渗透,高镍需求激增

短期铁锂继续上探,长期三元有望反弹。刀片和 CTP 设计提高磷酸铁锂能量密度, 比亚迪汉、比亚迪秦、铁锂版 Model 3 和 Model Y 等爆款车型应用刀片和 CTP 技 术,带动磷酸铁锂电池出货量增长。2021 年国内动力电池三元累计 109GWh,占比 48.3%,同比增长 91.3%,磷酸铁锂累计 117GWh,占比 51.7%,同比增长 227%。磷 酸铁锂短期内占据优势地位,后续三元体系的需求有望通过 4680 的放量实现反 弹。

三元正极国产出货加速,中高端车型拉动高镍比例。2021 年,中国三元正极材料 出货量达到 42.2 万吨,同比增长 79.6%,占全球三元正极出货量的 58.7%。在中 高端车型高能量密度需求的带动下,高镍三元占比由 2020 年的 22%提高至 2021 年的 36%,三元正极材料的高镍化趋势进一步明确。

国产高镍壁垒明显,三元龙头恒强。现国内三元供应商大部分产能为中镍高电压 三元,高镍三元产能充足且产品优质的供应商较少。当升、容百和巴莫等龙头企 业布局高镍技术较早。21 年三元正极出货前三的供应商是容百(8%)、巴莫(6.2%) 和当升(5.4%),容百已经全系切换为 8 系和 9 系三元,当升仅有少量中镍产能, 大部分为高镍产能,巴莫 21 年以中镍为主,22 年高镍产能逐渐开始提升。

国产正极进入国外龙头供应链,出货加速新动力。当升有望凭借供货特斯拉储能 项目经验,进入特斯拉 4680 电池供应链;贝特瑞于 2020 年 6 月供货松下 NCA, 是松下全球第二家正极供应商。预计 2022 年至 2025 年,巴莫、当升和贝特瑞凭 借成本和产能的优势,全球出货占比持续扩大。


4680 电池放量,拉动国产高镍出货。预计 2022 年,特斯拉及电池供应商 4680 需 要三元正极 0.91 万吨,其中当升供货 0.81 万吨,占当升产能 7.49%、出货 9.23%, 2025 年特斯拉及其电池供应商三元正极总需求约 7.85 万吨,对正极供应商业绩 带动显著,占巴莫 25 年出货 1.01%,当升 25 年出货 15.14%,贝特瑞出货 11.27%。

海外产能增速较慢,国产前驱体出口激增。2021 年,全球三元前驱体出货量达到 73.8 万吨,其中中国出货量达到 61.8 万吨,同比增长 80.7%,出货占全球 83.7%。 中伟股份、格林美、华友钴业三元前驱体出口排名前列,主要供货 ECOPRO BM、 LGC、L&F、POSCO、优美科和特斯拉等海外企业。2022 年,中伟和华友全球前驱 体出货占比预计将分别达到 25%和 10%。

三元前驱体提前布局上游,盈利有望持续增强。中伟股份、格林美和华友钴业等 企业均有投资印尼镍冶炼项目,提前锁定印尼镍金属资源量与价格模式,打通并 进一步优化原材料供给,进而降低高镍三元前驱体生产成本。龙头企业在产能规 模、原材料供应、产品质量、产品结构和客户群体等方面均具备较强竞争优势。

国内供应链产能增速快于国外,国际供货比例持续扩大。中伟 21 年 12 月与芬兰矿业签署 12 万吨三元前驱体项目,21 年 5 月在长沙扩建 3.5 万吨前驱体项目, 中西部基地新建的6万吨前驱体募投项目和南部产业基地筹建的18万吨前驱体项 目的投产,预计到 2023 年底公司产能超过 50 万吨。

4680 拉动国内高镍出货,前驱体龙头释放产能。预计 2022 年,特斯拉 4680 电池 需要三元前驱体 0.54 万吨,中伟出货 0.36 万吨,占中伟产能 1.26%,占中伟出 货 1.58%,2025 年特斯拉及其电池供应商三元前驱体需求 18.11 万吨,对前驱体 供应商业绩带动显著,占中伟 25 年出货 13.83%,华友钴业出货 6.27%。


5.5 4680 硅碳高兼容,拉动硅碳需求

负极企业加速石墨化自供产能建设,负极企业盈利有望改善。2021 年,中国负极 材料出货量达到 77.9 万吨,同比增长 86.4%。2021 年,全球负极材料出货量达到 90.5 万吨,同比增长 68.2%。石墨化成本在人造石墨负极材料加工成本中占比超 过 45%,通过一体化布局从而获得成本上的优势,是负极材料企业提升竞争力的 有效途径。各大负极材料企业逐渐从“以委外加工为主的生产模式”向“以自建 石墨化产能为主的一体化模式”转变。以 2021 年均价进行测算,石墨化自供比例 每提升 10%,对应毛利率可以提升 2.27%。

4680 高度匹配硅碳,龙头布局硅碳负极。4680 采用了高镍的正极和硅碳的负极材 料,是现阶段量产能量密度最高的电池。鉴于其外壳采用高强度镍钢和圆柱结构 设计,4680 和硅碳负极兼容性较好,有望提高硅的掺杂比例至 3~10%,而方型和 软包电池为 3%左右。负极供应商贝特瑞和杉杉已经批量供货硅碳负极。

国内龙头硅碳负极供货国内外主流客户。贝特瑞硅碳负极客户包括三星和松下(已 经切入松下-特斯拉体系);杉杉硅碳负极已经用于 3C 领域,2018 年开始给宁德 时代供货测试。

4680 放量,硅碳空间广阔。预计 2022 年,特斯拉 4680 需要硅碳负极 0.83 万吨, 占贝特瑞硅碳负极产能 2.65%,占贝特瑞出货 4.17%,2025 年特斯拉 4680 硅碳负 极需求 14.89 万吨,对负极原材料供应商业绩带动显著,占贝特瑞 25 年出货 32.79%,杉杉出货 2.15%。

5.6 4680 性能优异,新电解液需求倍增

中国电解液企业具备全球竞争力,国内电解液市场飞速发展。2021 年,全球锂离 子电池电解液出货量为 61.2 万吨,同比增长 83.2%,其中中国企业锂离子电池电 解液出货量为 50.7 万吨,同比增长 88.5%,占全球电解液出货量的 82.8%。


4680 带动 LiFSI 产业化,优化电池充电和安全。现电解液锂盐以 LiPF6为主,它 具有热稳定性差和导电性一般的缺点,但考虑到成本和产能等因素,LiPF6现阶段 是应用最广泛的锂盐。4680 电池高镍正极热稳定性差,全极耳设计需要匹配高导 电性的电解液,而新锂盐 LiFSI 具有电导率高、热稳定性高、耐水解、耐高温、 抑制电池涨气等诸多优势,能满足 4680 的需求。因此,4680 电池的电解液 LiFSI 有望替代 LiPF6 ,但其成本较高,现多作为添加剂配合 LiPF6使用。LiFSI 用作添 加剂时用量约占电解液总质量 1~3%,辅助锂盐时用量可占电解液总质量 3~5%; 宁德时代、韩国 LG 化学等已将 LiFSI 应用于其部分电解液配方中。

一体化布局,强化龙头地位。新宙邦收购瀚康、苏州巴斯夫增加添加剂产能,目 前新宙邦已建成 2000 吨 VC 产能和 800 吨 LiFSI 产能。天赐在新锂盐 LiFSI 研发 方面处于领先地位,同时六氟磷酸锂自供比例达到 80%,因此天赐在六氟磷酸锂 价格大幅提升的背景下,实现相关产品毛利率不降反升。目前天赐已建成 6300 吨 LiFSi 产能和 3.2 万吨吨 LiPF6产能。预计天赐和新宙邦凭借技术优势和成本 优势进一步扩大全球电解液出货占比,预计 2022 年天赐和新宙邦分别达到全球电 解液出货的 25%和 15%。

4680 电池释放电解液需求,国内龙头占货比持续提升。特斯拉在 2020 年 11 月定 点天赐为 4680 电解液供应商,新宙邦是 LG 和松下的电解液供应商。我们预测布 局 LiFSI 的电解液龙头天赐和新宙邦对 4680 的电解液供货比例将持续提高。

龙头供应商 4680 电池电解液出货占比提升。预计 2022 年,天赐和新宙邦分别供 货特斯拉 4680 电池电解液 0.69 万吨和 0.05 万吨,分别占其 22 年产能的 2.96% 和 0.31%。随着 4680 电池放量,预计 2025 年特斯拉 4680 电解液需求分别占天赐 和新宙邦出货的 13.16%和 7.99%。


5.7 4680 性能优异,圆柱结构件需求倍增

动力锂电池结构件产业两级分化趋势明显:大多数企业处于技术和工艺品质较低 的水平,企业规模较小,区域性明显,生存能力相对较弱;少数优质企业凭借早 期的基础研发积累,先期占领中高端市场,并凭借与国际厂商的合作,实现了技 术和生产工艺的突破,达到国际品质标准,具备较强的竞争能力。全球动力锂电 池结构件典型企业有:韩国 Sangsin EDP、日本 FUJI SPRINGS。中国国内龙头企 业为科达利,此外还有瑞德丰、无锡金杨、宁波震裕、深圳深芝等企业。

4680 结构件复杂,制造门槛提升。当前 4680 电池没有标准件,方案全新且各个 公司的型号、结构均有差异,开发成本较高,对公司的产品开发能力、技术经验 积累有较高要求。4680 和 2170 结构件区别如下:

- 承载电流变大、取消模组结构,对于壳体结构机械强度设计和绝缘设计要求 更加严格;

- 尺寸变大、厚度变厚(2170 壁厚为 0.2mm,4680 为 0.6mm)、原材料升级,2170 原材料为铝合金,而 4680 为强度更高的预镀镍钢,镀镍钢加工精度更难控制;

- 4680 底部和顶部分别设计防爆阀,正极集流盘与极柱直接焊接连接,且带有 CID 设计,与 18650、2170 完全不同。

科达利基于先期产品与技术经验积淀,在圆柱结构件领域优先布局。科达利拥有 高精密度、高一致性的生产工艺,以及先进的冲压加工、拉伸加工、注塑加工和 模具制造技术。公司主要产品均拥有自主知识产权,掌握了包括安全防爆、防渗 漏、超长拉伸、断电保护、自动装配、智能压力测试等多项核心技术,已获得多 家国际客户圆柱壳体定点。

随着 4680 电池渗透率提升,科达利将充分受益。预计 2022 年 4680 电池结构件给 科达利带来 3.4 亿元订单,占公司收入的 4%,预计 2023 年 4680 结构件业务给科 达利带来 14 亿元订单,占公司总收入 11.87%。


5.8 4680 电池材料对供应商弹性预测

通过对特斯拉全球销量预测,结合 4680 渗透率,预估特斯拉 4680 总需求量以及 对各供货商 4680 电池材料需求量,结合供应商产能及出货预测,得出 4680 电池 材料对供应商弹性预测。

关键假设点:

2022-2025 年特斯拉 4680 电池需求为:11.4GWh,74.6GWh,168.5GWh、236.7GWh; 2022-2025 年特斯拉 4680 电池需求由特斯拉自制、松下、LG 供货。

6.主要公司投资分析

亿纬锂能:从培育期迈向收获期,2021-2023 年业绩确定性高增长。公司各品类电池均深度绑定主流车企。整体来看,公司具备前瞻性战略眼光,管理层具备超 强执行力,动力电池已从培育期迈向收获季,同时消费电池稳定增长、电子烟持 续高收益,公司 4680 大电芯布局早,产线已在建,在 4680 大圆柱的增量市场有 望抢占先机。

当升科技:公司主要布局三元正极材料,在高镍三元体系正极供应环节有规模优 势,与国际客户进行战略合作且签订长期供货协议,4680 体系与高镍体系高度匹 配,公司有望随着 4680 电芯的应用进一步加速出货。

中伟股份:公司作为三元前驱体龙头,产能扩充庞大,积极布局上游资源,自供 比例快速上升,同时与多家大客户(含特斯拉)签订长期供货协议,4680 有望推 动中伟前驱体出货。


贝特瑞:负极出货量连续多年全球第一,同时公司最早量产硅基负极材料,公司 已成为松下第二家正极材料供应商,大圆柱电芯对高能量密度正极、负极的需求 有望带动公司业绩进一步快速提升。

天赐材料:电解液出货量全球第一,同时布局上游 LiPF6 和 LiFSI 锂盐产业,降 低生产成本。天赐凭借技术优势、成本优势和 4680 电池电解液需求有望持续扩大 全球电解液出货占比。

科达利:公司作为结构件龙头,与国内外客户进行战略合作,并就近配套锁定客 户。多年海外客户圆柱供货经验,4680 有望推动科达利扩大海外市场占比。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站

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