新能源车前瞻技术研究之一：新能源车自燃问题分析

请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 行 业相关股票 股票 股票 EPS PE 投资 评级 代码 名称 2020 2021E 2022E 2020 2021E 2022E 上期 本期 688005 容 百科技 0.48 1.35 2.29 108.22 82.31 48.63 买入 买入 300207 德 方纳米 -0.32 3.93 7.12 -527.62 110.49 60.91 暂 未评级 暂 未评级 300499 高 澜股份 0.29 0.32 0.40 35.26 41.96 33.93 暂 未评级 暂 未评级 002050 三 花智控 0.41 0.54 0.67 60.56 44.43 36.05 暂 未评级 暂 未评级 688700 东 威科技 0.80 0.99 1.46 -- 60.40 40.69 暂 未评级 暂 未评级 资料来源：WIND，德邦研究所（暂未评级股票来自Wind一致预期，其余来自德邦预测，数据截至 2021年10月14日收盘） [Table_Main] 证券研究报告 | 行业深度 电气设备 2021年10月16日 电气设备 优于大市（维持） 证 券分析师 马 天一 资格编号：S0120521050002 邮箱：maty＠tebon.com.cn 研 究助理 苏 千叶 邮箱：suqy＠tebon.com.cn 张 家栋 邮箱：zhangjd＠tebon.com.cn 吴含 邮箱：wuhan3＠tebon.com.cn 市 场表现 相 关研究 1.《光伏封装胶膜行业深度报告-格局清晰、壁垒深厚，铸就光伏行业强贝塔》，2021.10.12 2.《风电行业点评-海风超预期平价，十 四 五 需 求 有 望 达45GW》，2021.10.12 新能源车前瞻技术研究之一： 新能源车自燃问题分析 [Table_Summary] 投资要点：  自燃事件频发，安全问题成为新能源汽车的达摩克利斯之剑，“永不自燃”已经成为 行业共识。通用汽车因电池安全问题召回14.2万台Bolt EV，LG将为此赔偿19亿美元，此次召回将是新能源汽车发展进程中的里程碑事件，安全问题迫使各企业加速推出“永不自燃”电池技术方案。  热失控防护关键影响因素众多，材料热稳定是基础，系统防护是核心。针刺试验成为电池安全测试标准，比亚迪选择全面切换至铁锂电池，其余大多数企业选择铁锂、三元两条技术路线。三元材料稳定性差，电芯无法安通过针刺，主要通过加强系统级防护，使得电池包通过针刺试验，即使发生单电芯热失控，也不会危及乘客和整车，只需更换电池包即可。  第一代热失控防护方案：圆柱最简单，方形已突破，软包难度最高。该方案以加强隔热，加快散热为主要技术手段。通过单体释放能量、单位散热能力、周边电芯隔热能力等多维度定量分析，发现不同封装方式对电池热失控防护有重大影响。第一代技术目前已实现量产，其中以广汽“弹匣电池”、上汽“永不自燃”电池、蔚来“无蔓延安全设计”电池等为代表。  第 二代热失控防护方案：大量灌注冷却液灭火，预计2023年量产。大量灌注水是目前唯一能够熄灭锂电池火焰的方法。精妙设计电池包冷却管路，在热失控时充分利用电池包内冷却液，实现定向灌注冷却液灭火。防爆阀在上方的硬壳电芯使用该方案的效果最佳。  第三代热失控防护方案：超高热稳定性材料是关键，高镍电芯均可通过针刺。目前已知可行的技术路线包括与磷酸锰铁锂混用、复合集流体、固态电介质等。磷酸铁锰锂与高镍材料混合后，热稳定性显著提升，正极材料的主要放热峰温度由217°C提升至252°C，释放总热量由2362J/g降低至1800J/g。宁德时代专利显示在试验条件下，采用复合集流体后的10颗NMC811电池均通过针刺试验。OPPO也发布了复合集流体的相关技术。固态电解质燃点非常高，能提高电池热稳定性能，但目前技术并不成熟，全固态电池量产为时尚早。  风 险提示：技术进步不及预期，新技术应用不及预期，产品开发验证与实际使用存在差异，原材料及能源供应不及预期，新能源汽车销量不及预期。 -13%0%13%27%40%54%67%81%2020-102021-022021-062021-10电气设备沪深300 行业深度 电气设备 2 / 26 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录 1. 自燃事件频发，系统级热失控防护是当前解决问题的关键 ......................................... 5 1.1. 自燃事件频发，“永不自燃”成行业共识，针刺成为“网红实验” .................... 5 1.2. 热失控防护关键影响因素，材料热稳定是基础，系统防护是核心 ...................... 8 1.3. 热量传递方式及影响电芯间热扩散的核心影响因素分析 ................................... 9 2. 第一代热失控防护方案：圆柱最简单，方形已突破，软包难度最高 ...........................11 2.1. 不同封装方式对防护效果影响重大，圆柱最简单，方形次之，软包最难 ...........11 2.2. 广汽埃安“弹匣电池”核心技术解读，加强隔热，加快散热为核心 ................ 12 2.3. 软包电池的热失控防护难度最大，成本最高 .................................................. 14 3. 第二代热失控防护方案：大量灌注冷却液灭火 ........................................................ 15 4. 第三代热失控防护方案：超高热稳定性材料是关键，高镍电芯均可通过针刺............. 16 4.1. 磷酸锰铁锂改善高镍材料热稳定性 ............................................................... 16 4.2. 复合集流体取代常规铜箔/铝箔，适用性最强 ................................................. 19 4.3. 固态电解液，具有超高热稳定性，短时间量产难度大 .................................... 22 5. 三代热失控防护技术方案总结 ............................................................................... 25 6. 投资建议 ............................................................................................................. 25 7. 风险提示 ............................................................................................................. 25 行业深度 电气设备 3 / 26 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图表目录 图1：某品牌新能源汽车着火 .......................................................................................5 图2：电池组成及车企防护路线选择 .............................................................................7 图3：刀片电池宣传资料 ..............................................................................................7 图4：磷酸铁锂材料热重-质谱曲线 ...............................................................................8 图5：镍含量与容量，热稳定性关系图 ..........................................................................8 图6：电芯热失控时间-温度曲线示意图 ....................................................................... 10 图7：方形电池底部冷却 ............................................................................................ 12 图8：圆柱电池侧面冷却 ............................................................................................ 12 图9：软包电池底部冷却 ............................................................................................ 12 图10：“弹匣电池”核心技术宣传 .............................................................................. 12 图11：第一代热失控防护方案详解 ..................