新能源电池行业新技术之四：大圆柱电池，巨头推动，高镍和硅负极搭配

新能源电池 大圆柱电池：巨头推动，高镍和硅负极搭配 新能源电池新技术之四 2023年08月11日评级领 先 大 市评级变动：维持 投资要点： 巨头推动，大圆柱电池大规模量产在即：圆柱电池自商业化之初，直径经历了18mm、21mm的设计。2020年9月特斯拉正式发布4680大圆柱电池，宝马、宁德时代、亿纬锂能等企业纷纷布局大圆柱电池，综合考虑电池的整体性能和经济性两方面，46mm外径是当前技术水平下的最优解。大圆柱电池较普通圆柱电池有能量密度高、功率性好能等优势，较市场主流的方形电池有功率性能好、一致性高、强度高等优势。 周 策分 析师执业证书编号:S0530519020001zhouce67@hnchasing.com杨 鑫研 究助理yangxin13@hnchasing.com 预计2026年大圆柱电池需求超381GWh：预计2026年全球大圆柱电池装机量有望达到381GWh，若以2026年大圆柱电池均价为0.5元/Wh来计算，则对应总体市场规模将达到1905亿元。 预镀镍环节受益大圆柱放量，市场空间近百亿：由于对耐压强度的要求，大圆柱通常采用钢壳作为封装壳体，而锂电池钢壳的原材料钢带需要进行预镀镍处理来增强耐腐蚀性。当前预镀镍环节主要被新日铁、东洋钢板等日本厂商所垄断，未来随着国内龙头厂商的验证和扩产完成，有望逐步实现国产替代。预计2025年全球大圆柱电池对应的实际预镀镍需求约为38万吨，加上消费类和碱性电池需求差不多在15万吨，总需求约在53万吨左右，市场空间超98亿元。 相关报告 1新能源电池行业7月份月报：复合集流体进展较快，下半年进入密集催化期2023-07-172 6月电池数据点评：动力电池产量60.1GWh，环比增长6.3%2023-07-113新能源电池行业6月份月报：需求端开始复苏，新能源渗透率稳步提升2023-06-19 硅负极与大圆柱结构更适配，碳纳米管环节有望受益：硅基负极材料在能量密度方面有明显优势，但是硅基负极材料的膨胀较大，极片易受到损坏从而导致循环寿命下降。与方形卷绕电池相比，大圆柱电池的极片为受力均匀的圆柱形，在极片发生膨胀时不易受到损伤，因此更兼容硅负极。碳纳米管本身具有的一维线状结构，其能够在硅颗粒表面及硅颗粒之间建立点线接触式的高度导电、紧密的连接，在硅负极颗粒体积膨胀并开始出现裂缝时可通过碳纳米管保持良好连接，减少材料破裂，维持负极的稳定，因此有望受益于大圆柱电池放量。 投资建议：特斯拉率先量产大圆柱电池，宝马、宁德时代、亿纬锂能等车企和电池企业纷纷推动大圆柱电池研发和工业化，我们预计2024 年开始大圆柱电池会开始迎来爆发元年。推荐4680布局领先的电池龙头企业：【宁德时代】、【亿纬锂能】；推荐受益大圆柱电池爆发需求提升的预镀镍供应商：【东方电热】、【甬金股份】；推荐其他主辅材供应商：【德方纳米】（补锂剂）、【科达利】（结构件）、【天奈科技】（碳纳米管）、【新坐标】（端子）。 风险提示：大圆柱电池研发及工业化进展不及预期；技术路线发生重大 变化；供应链降本不及预期；新能源汽车销量不及预期。 内容目录 1大圆柱电池：巨头推进，2026年需求超381GWh.....................................................5 1.1电池三种封装形式各有优劣势..........................................................................................................51.2目前方形电池是主流路线，圆柱市场份额较低...........................................................................61.3特斯拉推出4680电池，性能与经济性同步提升.........................................................................71.4各大车企和电池企业跟进大圆柱设计方案....................................................................................91.5市场潜力大：预计2026年大圆柱电池需求超381GWh..........................................................11 2大圆柱电池产业链变化：结构设计变化较大，预镀镍为新增量................................11 2.1结构件：大圆柱提高技术壁垒，预镀镍成为新的增量............................................................112.2正极材料：高镍与高压体系是未来趋势......................................................................................142.3负极材料：更适配掺硅负极，碳纳米管搭配使用.....................................................................152.4电池结构和工艺设计：全极耳设计，工艺难度加大................................................................18 3投资建议................................................................................................................19 4风险提示................................................................................................................20 图表目录 图1：三种电池封装结构..............................................................................................5图2：2022国内电芯封装形式占比情况........................................................................7图3：2022H1全球电芯封装形式占比情况....................................................................7图4：2022年电池厂商全球动力电池装车辆市场份额情况............................................7图5：21700电池与18650比较....................................................................................8图6：特斯拉圆柱电池.................................................................................................8图7：特斯拉4680大圆柱电池性能提升情况................................................................8图8：大圆柱电池外径变化对续航和降本的影响曲线....................................................9图9：结构件在锂电池产业链的位置..........................................................................12图10：大圆柱电池结构件示意图...............................................................................12图11：圆柱壳体类型.................................................................................................13图12：镀镍流程........................................................................................................13图13：特斯拉对于硅负极体积膨胀的描述.................................................................16图14：特斯拉硅负极方案..........................................................................................17图15：补锂技术分类.................................................................................................17图16：21700和4680设计方案对比...........................................................................18图17：4680全极耳极片设计......................................................................................18图18：常规设计和全极耳设计电子传输路径对比.......................................................18图19：圆柱电池极耳设计和热分布对比.....................................................................18图20：特斯拉4680电池............................................................................................19图21：集流体边沿折弯工艺：预折弯再卷绕..............................................................19 表1：各封装形式的锂电池特点对比情况.....................................................................6表2：车企布局大圆柱电池情况.................................................................................10表3：电池企业大圆柱电池规划情况..........................................................................10表4：全球大圆柱电池需求量测算...............................................................................11 表5：全球预