麒麟电池及快充技术投资机会分析证券分析师：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn联系电话：021-601997982022年7月1日证券研究报告 摘要：麒麟电池加速4C快充迭代，继续强推宁德及电动车板块◆多功能弹性夹层+多模块底层空间共享，麒麟电池性能超预期，实现4C快充。麒麟电池将横纵梁、隔热垫集成为多功能弹性夹层，同时电芯倒置，采用多模块底层空间共享，大幅提升了冷却效果(+体积利用率(72%)和快充性能(4C)。麒麟预计23年实现量产，适配铁锂、中镍、高镍多体系电芯，预计首批搭载理想、哪吒新车型，未来随着规模效应的释放，降本提高性能优势更显著，车企意愿度随之进一步提高。铁锂+麒麟电池可与刀片电池竞争，高镍三元+麒麟电池可与4680竞争，进一步强化宁德全球龙头地位，同时提升了水冷板的价值量，加速4C快充技术的迭代。◆高电压快充是主流的快速补能方式，加速4C高倍率系统以及耐高压功率器件更换。高电压快充不仅提高充电速度，在电机输出功率不变的情况下，显著降低热损耗，并带来车内线束线径的减小，减轻重量。目前采用800V高电压的车型有保时捷Taycan、现代Ioniq5、极狐αSHI版、广汽AIONVPlus等，小鹏、广汽埃安、岚图、理想等纷纷进军800V的车载高压平台。在电池方面，电池数量增多意味着要求电池结构优化，集成程度进一步提高，有利于CTC方案的进一步发展，400kW级快充需要将电池系统更换为4C高倍率系统；在零部件方面，800V高压架构下，电机驱动、电控、车载电源的DCDC和OBC需要采用SiC功率器件以提高耐压等级。◆快充技术的升级带来电池材料的升级需求，负极、电解液龙头受益。负极在快充的过程中容易发生析锂反应，为快充主要限制因素，可通过包覆、改性、加导电剂、掺硬碳软碳等方式改善性能。龙头厂商在高端负极生产的工艺上壁垒明显，特别是二次造粒、包覆碳化等工序上的know-how积累短时间难以被超越。电解液材料中LiFSI、新型添加剂能改善析锂反应，利于快充，电解液龙头受益。◆投资建议：1）三大技术创新，造就经典麒麟，进一步强化宁德时代全球龙头地位，继续强推宁德时代，同时全面看好电动化加速，继续强推动力电池和锂电材料各环节龙头。2）麒麟电池对电芯结构要求提升，对水冷板需求大幅增加，继续强推结构件龙头科达利，关注水冷板供应商包括银轮股份、科创新源、银邦股份等；3）麒麟电池有利于加速4C超级快充的迭代，可拉动快充锂电材料需求，推荐高镍单晶正极（容百科技）、快充负极（璞泰来、贝特瑞、杉杉股份）、电解液添加剂LiFSI（天赐材料）、导电剂（天奈科技），关注导热球铝（壹石通）等，同时电机电控也将受益（推荐英搏尔，关注欣锐科技）。◆风险提示：价格竞争超市场预期，原材料价格不稳定，影响利润空间，投资增速下滑及疫情影响。2 dVjWkW9ZaXmUhYaXnUaQ8QbRnPmMnPoMkPpPsNeRmMtR8OrQoPMYsQoPxNoOpO目录CTP 3.0麒麟电池快充：结构端升级快充：材料端升级投资建议与风险提示 CTP 3.0麒麟电池4 ◆核心创新为多功能弹性夹层+多模块底层空间共享：麒麟电池取消横纵梁、水冷板、隔热垫原本各自独立的设计，集成为多功能弹性夹层，内置微米桥连接装置，同时具备支撑、水冷、隔热、缓冲四大功能麟电池电芯排列采取倒立排列，开创性的让多个模块共用底部空间，将结构防护、高压连接、热失控排气等功能进行智能分布。核心创新为多功能弹性夹层+多模块底层空间共享5数据来源：宁德时代官网，东吴证券研究所图：麒麟电池产品宣传图图：2019年CTP产品宣传图结构CTP2.0CTP3.0水冷板水冷板放置在电芯下方一排电芯插入一排水冷板，每个电芯两侧均有水冷板横纵梁、隔热垫独立设计和水冷板集成为多功能弹性夹层电芯摆放正放倒立排列功能模块单独放置共用底部空间、智能分布表：麒麟电池结构变化 麒麟电池综合性能优异，整体指标超市场预期◆麒麟电池综合性能优异，整体指标超市场预期：体积利用率超预期5%（原官网公布67来 自 电 芯 倒 放+多 模 块 共 用 底 部 空 间（6%）； 系 统 能 量 密 度 超 预 期5Wh/kg（250Wh/kg）；水冷板效果超预期，水冷面积扩大四倍，水冷板用量扩大两倍，原公布两排电芯间插入一排水冷板，发布时为一排电芯插入一排水冷板，每个电芯两侧均有水冷板，因此水冷板数目/效果超预期（电芯间取消隔热层，源于对水冷效果的信心）。6数据来源：宁德时代官网，东吴证券研究所表：麒麟电池参数参数数值电芯数量（个）198（33*6）多功能弹性夹层（个）34水冷面积/用量4倍/2倍导热效率+50%电芯温控时间减半体积利用率72%系统能量密度255Wh/kg续航＞1000km快充性能10分钟10-80%SoC 多功能弹性夹层：三效合一，化繁为简◆三效合一，化繁为简。麒麟电池取消横纵梁、水冷板、隔热垫原本各自独立的设计，集成为多功能弹性夹层，内置微米桥连接装置，配合电芯呼吸进行自由伸缩，提升电芯全生命周期可靠性。◆提高电池包的比能量和循环寿命。1）提升循环寿命，电芯加紧后寿命会短一半，也就是放松一点的话，循环寿命能长一倍，水冷板附加缓冲作用；2）提高比能量：水冷、隔热、缓冲功能三合一，空 间 得 到 大 幅 节 省，磷 酸 铁 锂 可 达160Wh/kg、290Wh/L，三 元 高 镍 可 达 到250Wh/kg，450Wh/L，比4680多装13%的电量。7数据来源：宁德时代官网，东吴证券研究所图：多功能弹性夹层三效合一图：多功能弹性夹层内置微米桥连接 多功能弹性夹层：4倍冷量，急速控温◆4倍冷量，急速控温。麒麟电池将传统设在底部的水冷功能件功能件置于电芯间，使换热面积扩大四倍。这项首创的电芯大面积冷却设计将电芯控温时间缩短一半，支持5min快速热启动及10min快充（10-80%SOC）,极端情况下，电芯可快速降温，有效阻隔电芯间的异常热量传导。◆水冷效果极大加强，提高了安全性和快充性能。1）大幅提高安全性，水冷板附加隔热作用，可实现无热扩散；2）提升快充性能，电芯双面水冷，4C充电产品23年亮相；8数据来源：宁德时代官网，东吴证券研究所图：大面积冷却设计（冷却面积X4）图：电芯控温时间缩短一半 多模块底层空间共享：进步提升6%的空间利用率◆多模块底层空间共享，进步提升空间利用率6%。麒麟电池电芯排列采取倒立排列，开创性的让多个模块共用底部空间，将结构防护、高压连接、热失控排气等功能进行智能分布CCS取代多块模组CCS，进一步增加了6%的能量空间。同时电芯倒置，防爆阀朝下设计，热失控时气体向远离乘客方向排出，安全性大幅提升，但倒置电芯对电池顶盖设计要求更高。9数据来源：宁德时代官网，东吴证券研究所图：麒麟电池排列方向图：共用底部空间+模块智能排布 ◆第一代CTP到最新的第三代麒麟电池，电池包体积利用率从55%提升至72%。◆CTP1.0：去掉模组的侧板，转而用绑带来替代，代表车型北汽EU5。◆CTP2.0：再去掉模组的两个端板，利用箱体上的纵横梁来代替端板，代表车型蔚来75度。◆CTP3.0：进一步去掉箱体上的纵横梁，采取倒立排列，让多个模块共用底部空间，利用两个电芯之间的夹板和电芯本体来实现结构上的需求，增加能量空间的同时也提升电池安全性。数据来源：宁德时代发布会，东吴证券研究所测算图：宁德时代CTP技术迭代10麒麟电池：体积利用率从55%提升至72%CTP1.0CTP2.0CTP3.0续航里程（km）500+600+1000+能量密度（Wh/kg）180+200+250+表：宁德时代CTP系列性能对比 数据来源：宁德时代官网，东吴证券研究所11铁锂+麒麟主打刀片，高镍三元+麒麟主打4680宁德CTP3.0特斯拉CTC比亚迪CTB电芯种类方形大圆柱长刀片冷却效果高高低能量密度高高中结构强度低中高快充设计中高低成组效率高低中空间利用率72%63%66%图：宁德CTP3.0横向对比 麒麟电池VS4680电池◆麒麟电池水冷效果略逊于4680，但空间利用率高。麒麟电池水冷板放置与特斯拉4680似，都是在电芯间夹水冷板，但特斯拉水冷板无需起支撑作用。大圆柱间散热空间更大还有额外一层水冷板，因此特斯拉CTC散热效果好于麒麟电池，叠加全极耳设计，非常利于快充设计，但空间利用率低于麒麟电池，麒麟电池空间利用率72%，而特斯拉4680空间利用率为63%。12数据来源：宁德发布会，特斯拉发布会，东吴证券研究所图：麒麟电池VS4680电池图：4680电池水冷板结构 麒麟电池VS比亚迪CTB◆麒麟电池散热效果大幅好于比亚迪CTB，空间利用率更高，但结构强度低。比亚迪CTB层直冷板设计，且电芯间无冷却设计，因此其冷却效果劣于麒麟电池，不利于电池快充时散热比亚迪CTB仍保留提供强度/刚度的横向钢梁，结构强度好于麒麟电池，但体积利用率更低，麒麟电池空间利用率72%，而比亚迪CTB体积利用率为66%。13数据来源：宁德时代、比亚迪发布会，东吴证券研究所图：比亚迪CTB展示图 麒麟电池VS上汽魔方电池◆麒麟电池冷却效果大幅好于魔方电池，且体积利用率更高。魔方电池是上汽和宁德合作产品魔方电池采取双电芯躺式布局，双排电芯间穿插一列冷却板，电池大面没有得到冷却，电池采用单排电芯间穿插，冷却为电芯大面侧，因此麒麟电池冷却效果、控制热扩散效果更好。魔方电池垂直方向厚度更薄，但其体积利用率低于麒麟电池。14数据来源：MG MULAN发布会，东吴证券研究所图：魔方电池内部结构 ◆官方发布的麒麟电池水冷板用量比较大，成本比较高，预计为高镍三元版本，磷酸铁锂版本水冷板数量可能减少一半，根据海报及专利推测结构如下：◆方壳电芯采取背对背侧立方式排布于箱体内，而非原本直立方式，可放入更多单体电芯，更有利于快充，提高体积利用率；◆冷却板替代横纵梁，使支撑、冷却、隔热、缓冲功能四合一，有效提升空间利用率。新冷却板以加强体的方式插入电池排间，同时连接上盖和下箱体，起到传统横纵梁支撑保护作用；两排电芯共享一个冷却通道，相比一排电芯使用一个水冷板，减少冷却板数量，降低BOM成本，有轻量化的效果，更有利于快充时散热；立式冷却板打造横向相对隔离空间，纵向电芯间有膨胀补偿片+绝热气凝胶，有效隔热实现“零热失控”；冷却板采用内外两层冷却通道，可吸收电池充放电及老化时产生的膨胀，减少电池单体挤压，提升电池循环寿命；此外新水冷板转移至箱体内部，可避免因碰撞易出现破损而导致漏液风险。◆下箱体有定位/限位槽，用于冷却板的安装及电芯组的固定，该设计可提高电芯组安装稳定性，避免相互碰撞损坏，但仍需导热结构胶保证强度及优化散热。15麒麟电池衍生推测：宁德时代专利CN216648494U图：麒麟电池宣传图图：麒麟电池专利图数据来源：专利之星，东吴证券研究所 ◆此外，麒麟水冷板可能进一步迭代升级，根据宁德时代专利“水冷板组件、水冷系统、其箱体以及用电装置”，申请公布号：CN114497826A，我们可发现宁德在研冷却板结构细节，其主要创新如下：◆水冷板具有内外两层冷却通道，采用口琴管方式，其中外层和内层冷却通道中的一者为液冷通道，另一者为非液冷通道（如外层液冷，内层风冷），非液冷通道由于不填充冷却液，通道壁可以适当朝内变形，吸收电池单体膨胀，避免电池单体挤压损坏。16冷却板衍生推测：宁德时代专利CN114497826A图：宁德冷却板专利图图：宁德冷却板专利图数据来源：专利之星，东吴证券研究所 ◆宁德时代预计23年量产符合无热扩散要求，续航1000km高能量密度的麒麟电池，其大幅提高系统安全性能，降低高镍三元电芯热失控风险，有效解决行业目前的痛点，有助于加速全球电动化进程。同时麒麟电池可适配铁锂、中镍、高镍多体系电芯，对应水冷板等结构设计会跟随需求变化。◆麒麟电池综合性能优异，设计支持4C快充，预计搭载800V高压车型。理想汽车、哪吒汽车预计成为麒麟电池首批搭载车企之一，将装配于23年纯电新车型中，实现续航、快充、安全、寿命、效率、低温性能的全