前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告

www.hczq.com@2021华创版权所有前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告首席分析师：黄麟邮箱：huanglin1@hcyjs.com 执业编号：S0360522080001 2022-09-26联系人：苏千叶邮箱：suqianye@hcyjs.com 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。2前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃摘要•2020年特斯拉电池日发布4680电芯（直径46mm，高度80mm），包括松下、LG、三星、亿纬、宁德时代、比克等电池企业纷纷跟进。•4680有望成为特斯拉主力电芯，带动相关产业链发展。4680采用大圆柱+全极耳+干电极等全新技术，大幅提升了能量（5倍于2170电池）、功率（6倍于2170电池），降低了电池成本（14%于2170电池），优化了散热性能、生产效率、充电速度，能量密度、循环性能等。•全极耳大幅降低内阻、提升功率、安全性、快充性能，所需激光切割工序倍增：传统电池只有两个极耳，分别连接正极与负极，而4680电池实现了全极耳（直接从正极/负极上剪出极耳），从而大大增加了电流通路，并缩短了极耳间距，进而大幅降低内阻、提升倍率型。由于极耳数量远多于常规设计，所需激光切割工序倍增。•4680大圆柱与高镍的适配性更好，刺激高镍产业链发展。铁锂材料价格更低，安全性能更高，不断挤压三元材料市场份额。大圆柱电芯与高镍的适配性更好，特斯拉采用高镍NCM811正极材料，有助于提升高镍市场份额。•4680大圆柱与硅负极适配性更好：硅负极理论最大电池容量可达4200Wh/kg，远高于石墨的372Wh/kg，特斯拉第一代4680电芯未采用硅负极，预计是因为特斯拉首次涉足电芯领域，未采用非常激进的设计。•投资建议：建议关注特斯拉电池产业链及国内4680产业链：1）4680动力电池：宁德时代，亿纬锂能；2）高镍三元正极：容百科技、厦钨新能、长远锂科、当升科技、振华科技；3）负极：贝特瑞、信德新材；4）隔膜：星源材质、恩捷股份；5）电解液：新宙邦、天赐材料；6）结构件：科达利、东山精密、东方电热；7）导电剂：天奈科技、道氏技术；8）激光设备：联赢激光、海目星。•风险提示：新能车销量不及预期、新车上市进程不及预期，原材料上涨过快削弱企业盈利、行业扩产过快加剧行业竞争、地缘政治、贸易摩擦阻碍海外供应链、安全事故影响企业产销，新技术落地不及预期。 4680电芯结构：全极耳及集流盘设计差异大4680材料表征：正极采用高镍，负极采用干电极+石墨0102第一部分 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。4前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃不同的4680设计存在差异性•特斯拉与国产4680电芯设计差异较大•特斯拉技术迭代周期很短，不同时期的4680电芯外观存在明显差异•第二代4680电芯负极盖板变化极大，可以清晰看见三道焊缝第一代特斯拉4680第二代特斯拉4680资料来源：懂车帝资料来源：Cagle国产4680资料来源：华创证券3条焊缝┃圆柱焊接次数远高于方形电池•每个电芯至少需要正负极两次焊接，主流动力类普通方形电池容量为100~200Ah，远高于4680电池的25~30Ah.•若4680电池渗透率提升，将带激光设备发展。 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。5前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃正极集流盘•第一代特斯拉4680正极集流盘：共计6个花瓣，每个花瓣3长2短共5条焊缝•国产4680集流盘：点状焊接，无花瓣形状•集流盘与全极耳的焊接是难点┃正极全极耳•全极耳：拆解后严重受损资料来源：TheLimitingFactor，转引自汽车电子设计公众号资料来源：华创证券花瓣连接位置正极集流盘线状焊接特斯拉第一代4680集流盘国产4680集流盘拆解后全极耳受损点状焊接全极耳全貌图资料来源：高工锂电资料来源：华创证券 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。6前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃第一代特斯拉4680电芯卷绕•黄色和绿色的是终止胶带•最外层包裹隔膜第一代特斯拉4680电芯卷绕┃国产4680电芯卷芯国产4680电芯卷芯资料来源：TheLimitingFactor，转引自汽车电子设计公众号资料来源：华创证券终止胶带终止胶带外圈隔膜外圈蓝色绝缘膜包裹隔膜•未发现终止胶带，外圈多包裹一层蓝色绝缘膜•蓝色绝缘膜内部再包裹一层隔膜 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。7前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃第一代特斯拉4680正极绝缘片特写•正极绝缘片覆盖整个电芯截面积•点评：全极耳所有电流最终汇集到正极极柱，热量集中在正极极柱位置，可能会影响快充性能第一代特斯拉4680正极绝缘片特写┃国产4680正极绝缘片特写•国产4680同样有绝缘片，但厚度明显低于特斯拉的设计国产4680正极绝缘片特写资料来源：TheLimitingFactor，转引自汽车电子设计公众号资料来源：华创证券绝缘片绝缘片 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。8前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃集流体材料边缘特写国产4680极片边缘特写资料来源：华创证券资料来源：华创证券•正极铝箔边缘极耳清晰可见，且紧密排列•负极铝箔边缘极耳清晰可见，且紧密排列•如此密集的小极耳将显著增加生产工艺的控制难度负极边缘极耳正极边缘极耳国产4680极片边缘特写 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。9前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃全极耳极片分析资料来源：国家知识产权局官网，专利号CN113270693A•卷芯中心为中空结构，造成卷芯最内侧并无极耳•卷芯最外侧小极耳与集流盘焊接难度增加，最外侧也无极耳•最内层和最外层的电流时先流向极片长度方向，然后再流向宽度方向•每个小极耳均需要2道激光切割全极耳极片的专利示意图卷芯最内侧并无极耳卷芯最外侧并无极耳小极耳状每道小极耳都需要2次激光切割电流方向电流方向 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。10前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃国产4680电芯负极国产4680负极在手套箱中（氩气环境）呈现金色资料来源：华创证券•手套箱中呈现金色•在空气中逐渐变为黑色国产4680负极在空气中，金色逐渐变成黑色资料来源：华创证券 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。11┃全极耳揉平是重要工序，国产和特斯拉差异性极大揉平：将卷芯的断面揉平整后再与极板焊接，①通过超声波震动直接压平；②通过旋转的揉平轮直接摩擦电池极耳平面。难点：①揉平速度过快时，极片外翻；②揉平速度过慢时，生产效率低；③揉平时产生金属屑较多，导致内部短路；④活材料脱落等问题，⑤极耳产生褶皱等解决方案：①在全极耳外套上揉平套，揉平头一边自转一边接近揉平套，由于揉平头不再直接接触全极耳，故能有效防止将去全极耳部分揉碎。②超声波揉平对电芯的端面进行超声波的预处理揉平，然后进行机械揉平。③免揉平：在涂布之后再边缘空白处涂抹绝缘材料，绝缘材料与活性物质水平高度一致，使得卷绕后集流体形成完整平面；资料来源：国家知识产权局官网，专利号CN113270693A、专利号CN213857825U、专利号CN113113735A、专利号CN113560369A、专利号CN112310574A前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告国内部分专利采用机械揉平方案 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。12前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃特斯拉全极耳采用吹气方案特斯拉采用吹气结构制备全极耳资料来源：TheEVUniverse•最内层没有极耳•中心有极耳•最外层没有极耳•可能用吹气结构实现极耳弯折卷绕最内部无极耳吹气结构进入卷绕下方，吹弯极耳卷绕中部有极耳吹气结构跟着卷绕过程在变化卷绕最外圈无极耳吹气结构收回卷绕前吹气结构在卷绕外侧┃特斯拉采用吹气结构制备全极耳┃国内传利采用机械结构制备全极耳 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。13前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告资料来源：比克官方┃圆柱电池生产流程•大致可以分为：外壳，正极绝缘片，正极集流盘，卷绕，负极集流盘，负极绝缘片，盖板•集流盘焊接后入壳、正极焊接，负极焊接，封口比克4680解析盖板绝缘片负极集流盘卷绕正极集流盘外壳绝缘片集流盘与全极耳激光焊接 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。14前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃第一代特斯拉4680能量信息第一代特斯拉4680电芯基本信息资料来源：EVinside，华创证券•电极尺寸：330*7.2cm•容量：26.136Ah•能量：96~99wh•重量：355g•能量密度：272~296wh/kg测试项测试结果备注正极面积容量待测量负极面积容量5.5mAh/cm2（扣电第二圈）双面为11mAh/cm2总电极面积~330cm*7.2 cm= 2376 cm2大致测量结果总容量11 mAh/cm2 *2376 cm2= 26.136 Ah总能量26.136 Ah (3.7~3.8 V) ~ 96~99 Wh估计的平均电压电芯质量355g实验室电子秤能量密度272 Wh/kg ~ 296 Wh/kg 4680电芯结构：全极耳及集流盘设计差异大4680材料表征：正极采用高镍，负极采用干电极+石墨0102第二部分 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。16前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃第一代特斯拉4680负极使用干电极正负极SEM表征资料来源：华起睿智新能源•正极：未使用干电极技术•负极：确认使用干电极技术正极：未使用干电极正极：确认使用干电极 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。17前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃第一代特斯拉4680正极材料Ni含量正极材料表征资料来源：129Lab公众号•正极为高镍材料，镍含量约80%•不是NCMA材料或者Al含量极低•高镍材料的市占率持续降低，4680有助于刺激高镍材料发展能谱仪检测光谱（过渡金属范围） 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售/购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本PPT最后部分。18前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告┃第一代特斯拉4680负极表征负极表征，未发现硅元素资料来源：129Lab公众号•T通过能谱仪检测分析，确认特斯拉4680负极仅为碳，并未采用硅负极•松下21700使用了5~10