前瞻新技术之二：动力电池无热蔓延技术

证 券 研 究 报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 行业研究 电力设备及新能源 2022年09月29日 电力设备及新能源行业深度研究报告 推荐 （维持） 前瞻新技术之二：动力电池无热蔓延技术  新能源车的召回事件频发，安全问题成为达摩克里斯之剑。2022年7月比亚迪因电池安全问题召回52928辆唐DM车型；根据国家市场监督管理总局缺陷产品管理中心公布的数据梳理发现，22H1我国共发布相关汽车召回公告61个，涉及缺陷车辆约254.7万辆，其中在新能源汽车方面，共有11个品牌发布召回公告16个，涉及缺陷车辆超32.49万辆。安全问题迫使各行业加速推出“无热蔓延”的电池技术方案。  各企业的无热蔓延技术方案差异性较大，材料热稳定性是根本，系统防护是设计重点。刀片电池的实验视频使得针刺成为评定电池安全的重要依据，针刺实验模拟的是电芯内部短路造成热量瞬间释放的过程。比亚迪选择全面切换至稳定性更佳的磷酸铁锂材料，其他选择三元材料的企业则希望通过加强电池系统防护设计，实现整包通过针刺实验。  三元材料的热防护解决方案可划分为三类： 1. 第一类方案：被动式防护，麒麟电池是典型。以疏堵结合（散热+隔热）为设计中心，通过控制加强散热、隔热能力为主要技术手段，实现电池包内仅少量电芯热失控，整包外无明火。 2. 第二类方案：主动式防护，喷淋系统与大数据监控。巧妙的电池系统冷却液管路设计，热失控时刻可精准灌注大量冷却液，实现主动定向灭火。后台大数据挖掘，充分利用电池系统智能管理与充电系统，主动发现、主动防护、尽早发现存在安全风险的电池。 3. 第三类方案：提高材料级热稳定性，实现本征安全。提高正负极、隔膜、电解液、集流体等材料的热稳定性，目前已知可行的技术路线包括：磷酸锰铁锂与三元混用、复合集流体等。  无热蔓延技术将逐步普及，动力电池及新能源车的安全性能都将大幅提升。有助于打消消费者对新能源车安全问题的顾虑，解决新能源车的安全短板，促进新能源车的销量。  投资建议：安全问题改善有助于消除购买者的疑虑，促进新能源车销量，利好上下游产业链。建议关注：1）动力电池：宁德时代；2）磷酸锰铁锂正极： 德方纳米；3）三元正极：容百科技、厦钨新能、长远锂科、当升科技、振华科技； 4）隔膜：星源材质；5）复合集流体：东威科技、万顺新材、鼎胜新材；6）热管理：高澜股份、银邦股份、科创新源；7）电解液：新宙邦。  风险提示：新能源车销量不及预期、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。 重点公司盈利预测、估值及投资评级 EPS（元） PE（倍） PB（倍） 简称 股价（元） 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 2022E 评级 宁德时代 429.50 10.40 15.48 19.44 41.29 27.74 22.09 9.63 强推 德方纳米 304.10 10.79 15.43 19.68 28.20 19.71 15.45 6.28 强推 星源材质 21.12 0.64 1.03 1.53 33.11 20.56 13.81 5.30 强推 新宙邦 42.96 2.70 3.39 4.12 15.94 12.67 10.42 3.89 强推 天赐材料 46.60 2.44 2.92 3.70 19.11 15.95 12.58 7.67 强推 中一科技 72.76 4.77 7.72 12.42 15.25 9.42 5.86 1.78 强推 资料来源：Wind，华创证券预测 注：股价为2022年9月27日收盘价 证券分析师：黄麟 邮箱：huanglin1@hcyjs.com 执业编号：S0360522080001 联系人：苏千叶 邮箱：suqianye@hcyjs.com 行业基本数据 占比% 股票家数(只) 296 0.04 总市值(亿元) 64,485.07 7.57 流通市值(亿元) 50,736.56 7.90 相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 -13.4% -3.3% -14.1% 相对表现 -6.6% 4.4% 7.5% 相关研究报告 《前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告》 2022-09-26 《光伏行业周报（20220919-20220925）：欧洲能源政策进一步推动光伏景气度上行》 2022-09-25 《太阳能行业重大事项点评：欧洲能源政策有望进一步推动分布式装机渗透率上升》 2022-09-25 -34%-16%1%18%21/0921/1222/0222/0522/0722/092021-09-28~2022-09-27电力设备及新能源沪深300华创证券研究所 电力设备及新能源行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 投资主题 报告亮点 探究动力电池安全问题的解决方案，消除公众的担忧。新能源车的渗透率持续攀升，同时伴随着时有发生的着火及召回事件刺激着公众神经，市场上关于专门针对动力电池无热蔓延技术的研究报告较少。 本篇报告是专门针对动力电池无热蔓延技术的研究报告，剖析动力电池无热蔓延技术的设计方案及各零部件的作用，指明未来的发展方向，有助于打消消费者对电动车安全问题的担忧。 投资逻辑 无热蔓延技术新增的零件主要为热管理及新技术等。安全问题改善后利好整个新能源车产业链，尤其是高镍正极材料。 热管理包括抗冲击材料：云母板、硅胶垫等；隔热材料：云母板、气凝胶；导热材料：液冷板；以及泄压阀等。 新技术包括：磷酸铁锰锂、复合集流体等，都处于量产前夕，市场前进广阔。 电力设备及新能源行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 3 目 录 一、电动车起火事件频发影响行业健康发展 ......................................................................... 5 （一）新能源车安全问题频上头条，引发公众关注 ..................................................... 5 （二）新国标增加逃生时间要求，无热蔓延成为行业共识 ......................................... 5 二、无热蔓延技术思路解析 ..................................................................................................... 7 （一）电池热失控的诱因及机理分析：热力电滥用导致产热显著大于散热，持续升温最终引发热失控 ................................................................................................. 7 （二）电池系统热失控安全等级分级，铁锂接近本征安全 ......................................... 8 三、三类无热蔓延技术方案：新能源车安全问题有望大幅改善 ....................................... 10 （一）无热蔓延设计要点 ............................................................................................... 10 （二）第一类：被动防护，疏堵结合，麒麟电池为典型设计 ................................... 10 1、冲击及气体：倒置电芯避免高温气体侵入乘客舱 ............................................. 10 2、热：首创大面液冷板方案，可实现急速降温 ..................................................... 11 3、电压、液体及固体：麒麟电池的设计难点 ......................................................... 12 （三）第二类：主动防护，定向喷淋系统精准灭火；数据挖掘、提早发现隐患电池 ............................................................................................................................... 12 （四）第三类：本征安全，实现材料超高热稳定性 ................................................... 13 1、磷酸锰铁锂材料与三元材料混用，电芯可过针刺 ............................................. 13 2、复合集流体材料，大幅改善安全性，处于量产前夕 ......................................... 15 电力设备及新能源行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 4 图表目录 图表 1 林志颖车祸事件 ......................................................................................................... 5 图表 2 各企业的无热蔓延技术 ............................................................................................. 5 图表 3 锂离子电池火灾诱因图解 ......................................................................................... 7 图表 4 LiCoO2/石墨电池热失控过程总览图 ....................................................................... 7 图表 5 电芯热失控过程图 ..................................................................................................... 8 图表 6 清华大学定义的电池系统热失控安全 ..................................................................... 8 图表 7 热失控防护设计 ......................................................................................................... 9 图表 8 不同锂电高温状态下产热量对比曲线 ..................................................................... 9 图表 9 针刺实验对比 ......................................