动力电池新技术展望系列报告二：特斯拉4680大圆柱电池能否引领下一代技术方向？
敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2022年2月21日 行业研究 特斯拉4680大圆柱电池能否引领下一代技术方向？ ——动力电池新技术展望系列报告二 电力设备新能源 从18650到21700再到4680电池，特斯拉能否引领下一代电池创新方向？圆柱电池工艺成熟，PACK成本低，电池良率以及成组一致性较高；由于电池组散热面积大，其散热性能优于方型电池，但后期依然要面对成组后散热设计难度大、能量密度低等问题，因此在国内方形电池为主的市场中渗透率不高。虽然圆柱的单体电芯能量密度普遍相对落后，但各大供应商技术仍有差异（松下的圆柱单体电芯能量密度全球领先）。特斯拉在此领域持续进行技术突破，从18650到21700再到4680，始终在圆柱电池领域保持优势。2020年9月，特斯拉在电池日首次发布4680电池，能否引领下一代技术方向？ 预计4680电池2025E全球装机规模264GWh，在动力电池中渗透率22%。我们测算，随着特斯拉全球销量增长以及4680电池在三元电池车型中渗透率提升，预计2025年特斯拉搭载4680电池的车型销量将超160万辆，在特斯拉总销量中渗透率近50%，装机量预计达123GWh。在特斯拉的技术引领下，我们预计全球车企及电池厂将跟进4680电池结构创新的趋势，2025年全球4680电池装机量预计将达264GWh，在全球动力电池装机量中渗透率达到22%，在圆柱电池装机量中渗透率将达68%，有望实现从0到1到N快速增长。 4680电池适配高能量密度路线，协同CTC+一体化车身“极限”降本。4680电芯采用无极耳技术，去除了电池的主要发热部件从而减小了内阻，提高了电池的热稳定性。4680新电池（46mm直径，80mm长度）实现了多项技术指标提升：续航里程提升16%，充放电功率是21700电池6倍、能量是21700电池5倍，而成本可以下降14%。4680电池和高镍三元+硅基负极体系相得益彰，更适配高能量密度路线，快充性能大幅提高。由于标准化程度高，4680电池可作为一种“结构电池”，灵活运用于各车型的CTC设计，还可通过一体化压铸协同降低制造成本，实现“极限”制造。 趋势确立引领各家跟进：4680电池本质上是对电池结构进行了创新，在特斯拉和诸多电池厂的引领推动下，将在未来五年实现0到1到N的快速增长，成为中高端乘用车电池的大趋势，吸引其他厂商“入场”。松下已公布了其为特斯拉研发的4680电池将于2022年4月试生产，有望在2022年内实现特斯拉装车；国内方面，亿纬锂能在2021年11月也公告了扩产20GWh乘用车用大圆柱电池项目。 投资建议：4680电池的创新将推动锂电全产业链的革新，而4680电池的初衷在于提升能量密度、降低电池成本，这也在一定程度上解决了锂电池多年以来的“痛点”，技术创新带来的效能提升和成本降低有望进一步促使全球电动汽车渗透率提升。而站在锂电技术高点的负极材料中的硅碳负极、电解液中的新锂盐LiFSI、导电剂材料中的单壁碳纳米管CNT都有望在新一轮技术浪潮中加速驶入快车道。 建议关注标的：电池：宁德时代、亿纬锂能。结构件：科达利、斯莱克、昇兴股份。正极：芳源股份、当升科技、中伟股份、容百科技等。负极：贝特瑞、璞泰来、杉杉股份。电解液：天赐材料等。添加剂：天奈科技。 风险分析：新能源车下游需求不及预期，4680电池渗透率提升进度不及预期，竞争加剧导致盈利能力下滑。 买入（维持） 作者 分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452063 yinzs@ebscn.com 分析师：郝骞 执业证书编号：S0930520050001 021-52523827 haoqian@ebscn.com 分析师：黄帅斌 执业证书编号：S0930520080005 021-52523828 huangshuaibin@ebscn.com 联系人：陈无忌 chenwuji@ebscn.com 联系人：和霖 helin@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 资料来源：Wind 相关研报 复合集流体技术前景广阔，PET铜铝箔产业化进程开启——动力电池新技术展望系列报告一（2021-11-08） -10%16%42%67%93%12/2003/2107/2110/21电力设备新能源沪深300要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电力设备新能源 投资聚焦 电池降本曲线近年来趋缓，促使特斯拉从电池设计和生产方面重新思考。特斯拉从电芯设计、电池工厂、正极材料、负极材料、电芯-车辆整合五个方面实现持续创新和降本。 2020年9月，特斯拉在电池日首次发布4680电池。4680大圆柱是电池形态的改进和创新，在电芯设计方面能够不断降本增效，提升技术指标，同时能够在整车层面实现和CTC、一体化压铸的整合，在制造层面大幅降本，实现“极限”制造。 我们的创新之处 1、测算了4680大圆柱电池的市场空间以及特斯拉4680电池的装机量需求； 2、论述了4680大圆柱电池推出的原因，梳理了投资受益方向。 股价上涨的催化因素 1、特斯拉搭载4680大圆柱电池的车型量产下线，产能规划进度超预期； 2、其他车企或电池厂跟进“4680”大趋势，布局此领域。 投资建议 4680电池的创新将推动锂电全产业链的革新，而4680的初衷在于提升能量密度、降低电池成本，这也在一定程度上解决了锂电池多年以来的“痛点”，技术创新带来的效能提升和成本降低有望进一步促使全球电动汽车渗透率提升。而站在锂电技术高点的高镍正极、负极材料中的硅碳负极、电解液中的新锂盐LiFSI、导电剂材料中的单壁碳纳米管CNT都有望在新一轮技术浪潮中加速驶入快车道。 建议关注标的：电池：宁德时代、亿纬锂能。结构件：科达利、斯莱克、昇兴股份。正极：芳源股份、当升科技、中伟股份、容百科技等。负极：贝特瑞、璞泰来、杉杉股份。电解液：天赐材料等。添加剂：天奈科技。 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 电力设备新能源 目 录 1、 圆柱、方形、软包，谁主沉浮？ ....................................................................................... 6 1.1、 圆柱电池：盛行海外，国内渗透率较低 ................................................................................................. 7 1.2、 方形电池：国内主导，海外占比低于国内 ............................................................................................. 8 1.3、 软包电池：受益于欧洲新能源车崛起，两大巨头推动 ........................................................................... 9 1.4、 中国与海外不同的趋势 ......................................................................................................................... 10 2、 圆柱电池领跑者，特斯拉与松下的“十年之痒” .............................................................. 12 2.1、 特斯拉：引领电池技术迭代方向 .......................................................................................................... 12 2.2、 圆柱电池：受益于特斯拉 ..................................................................................................................... 13 2.3、从18650到21700再到4680，维持圆柱电池优势 ................................................................................. 14 3、 特斯拉引领4680电池结构创新，趋势确立、各家跟进 ..................................................... 16 3.1、 为什么是4680？ ................................................................................................................................... 16 3.1.1、 4680大圆柱技术指标提升，推动高镍三元+硅基发展 ..................................................................... 16 3.1.2、 4680+CTC+一体化压铸车身，“极限”制造无限可能 ........................................................................ 17 3.1.3、 预计2025年特斯拉4680电池装机超100GWh ............................................................................... 18 3.2、 4680电池趋势确立，吸引多家企业布局 .............................................................................................. 19 4、 投资建议 ......................................................................................................................... 22 5、 风险分析 ......................................................................................................................... 22 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 电力设备新能源 图目录 图 1：不同封装技术电池结构 ............................................................................................................................ 6 图2：中国圆柱电池出货量与市场份额 ..........................................................................................................
