4680大圆柱电池迎来大规模量产新节点

热点报告——新能源汽车产业链 4680大圆柱电池迎来大规模量产新节点 报告日期：2024年9月26日 ★特斯拉4680大圆柱电池迎来大规模量产新节点 特斯拉4680大圆柱电池量产能力提升。日韩电池供应商（LG新能源、三星SDI、松下）相继宣布即将量产4680电芯——LG新能源韩国梧仓工厂若按照6月时所公告的情况所说，如今已在爬产中，初始年产能预计8GWh；三星SDI在送样阶段，送样有小试，中试，吨试，批量试验，估计6个月时间，若一切顺利则有 望25年初开启量产；松下也称将在评估后开启量产，同理，也 新存在量产前环节卡顿的可能。我们将持续关注相关进度。 能★干法正极工艺实现突破 源 汽采用干法正极工艺的量产型4680电池已经装配验证车辆，目标车Q4实现量产干法正极4680电池。理论上，湿法工艺需要混合电极粉末与溶剂制成浆料、均匀地涂布在箔材集流体上、再进行烘 产烤干燥以回收溶剂；而干法工艺情形下，以NMP为例的溶剂需 业求将出现收缩，高温烘烤的环节也将省略，从而达到降低电芯生 链产成本的目的，此外还能一定程度上简化回收难度、减少温室气体排放等。 ★大圆柱电池行业景气度提升 特斯拉选择大圆柱电池，可能是基于原有的电池开发经验，圆柱的研发路径最短。宝马方面，除了能量密度、成本、超充等性能优势外，可能还有“标准化”层面的考虑。基于这两家重量级车企的背书，4680、4695、46120等型号大圆柱电池无疑成为布局的重点。宝马启用开发新世代车型与新一代大圆柱电池的时间定于2025年，该目标时间的将近，以及近期诸多讯息的到来，无疑提升了大圆柱电池行业景气度。国内新能源汽车市场高度竞争，电车价格持续下探，而相较之下海外市场存在电车经济性不足问题，技术降本如果顺利，则市场距迎来更便宜的电车将又近一步。 ★风险提示 产业化进度不及预期；工艺降本不及预期。 曹洋有色首席分析师从业资格号：F3012297 投资咨询号：Z0013048 Tel:8621-63325888-3904 Email:yang.cao@orientfutures.com 联系人徐瑜 从业资格号：F03107629 Email：yu.xu@orientfutures.com 重要事项：本报告版权归上海东证期货有限公司所有。未获得东证期货书面授权，任何人不得对本报告进行任何形式的发布、复制。本报告的信息均来源于公开资料，我公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。我们已力求报告内容的客观、公正，但文中的观点、结论和建议仅供参考，报告中的信息或意见并不构成交易建议，投资者据此做出的任何投资决策与本公司和作者无关。 有关分析师承诺，见本报告最后部分。并请阅读报告最后一页的免责声明。 目录 1.特斯拉4680大圆柱电池迎来大规模量产的新节点4 2.4680电池的缘由和意义7 3.大圆柱电池路径选择和现状8 4.总结和讨论10 5.风险提示11 图表目录 图表1：4680电池爬产进度跟踪4 图表2：Cybertruck电池护照5 图表3：4680电池相关产能规划情况统计6 图表4：4680电池性能提升7 图表5：大圆柱电池降本曲线（46mm是最优选）7 图表6：无极耳和单极耳性能对比7 图表7：无极耳结构7 图表8：宝马集团扩大动力电池生产网络9 图表9：宝马�六代电池采用圆柱型（Gen6）9 图表10：特斯拉、宝马电芯供应商一览9 1.特斯拉4680大圆柱电池迎来大规模量产的新节点 自2020年特斯拉首度公开提出4680大圆柱电池计划以来，4680大电池的进展备受行业关注，但受制于良率等瓶颈，产能爬坡明显落后于预期。而今年下半年以来相继传来好消息： 1）产能爬坡方面，Q2财报会议上，特斯拉表示Q2的4680量产能力较Q1提升了51%。具体数额来看，9月15日，特斯拉宣布�一亿颗4680大圆柱电池成功下线，此前曾于 6月6日宣布生产了�5,000万个电池单元，以及于23年10月宣布生产了�2,000万个 电池单元，这表明过去101天4680电池平均产量已经达到49.5万个/天，而23年10月 至24年6月之间平均产量约为14万个/天，相较之下产能水平有大幅提高。 2）供应商方面，日韩电池企业LG新能源（LGES）、三星SDI、松下相继宣布，即将量产特斯拉4680型电芯。LG新能源今年6月时表示，将于8月在韩国梧仓工厂投产4680 型电芯，计划2024年底前满负荷生产；三星SDI计划到2025年初开始量产46系列圆柱形电池，已在韩国天安工厂设立生产线，并已向通用等主要客户发出了样品；松下能源9月9日通过社交媒体平台宣布，位于日本西部的和歌山工厂已完成4680大圆柱锂 离子电池的量产准备工作，量产将在最终评估后正式开始，松下计划在2025年前实现大规模生产。 3）技术突破方面，今年Q2财报会议上，特斯拉宣布采用干法正极工艺的量产型4680电池已经装配验证车辆，目标是Q4实现量产干法正极4680电池。 图表1：4680电池爬产进度跟踪 时间 4680电池爬产进度 2020年9月22日 特斯拉电池日上首度公开介绍4680电池（PPT） 2021年Q2 成功验证了加州电池电芯试点工厂生产的4680电池的性能和寿命，正专注于将成为产量瓶 颈的生产工艺改进10% 2021年Q3 继续量产用于测试的电池包 2021年11月 撤回欧洲电池工厂申请的11.4亿欧元政府补贴，改在德州量产4680电池 2022年1月 累计生产了100万个4680电池单元 2022年4月7日 德州超级工厂开业，生产ModelY和4680电池 2022年5月 宣布ModelYAWD将是�一款配备4680的车型 2022年Q3 开始在德州超级工厂量产4680电池 2022年12月25日 近七天的4680电池产量达86.8万个 2023年6月 累计生产了1,000万个4680电池单元（可满足1.2万辆ModelY所需用量） 2023年10月 累计生产了2,000万个4680电池单元 2023年11月30日 向客户交付首批12辆电动皮卡Cybertruck，据23年影响力报告，搭载了4680电池 2024年6月 累计生产了5,000万个4680电池单元 2024年9月 累计生产了1亿个4680电池单元 资料来源：公司公告，东证衍生品研究院 图表2：Cybertruck电池护照 资料来源：《2023特斯拉影响力报告》 生产基地方面，目前4680电池的生产主要由特斯拉位于加州和德州的两家工厂进行。新增产能项目经过多年动荡，有几个值得关注：特斯拉与松下合资的内华达超级工厂规划了野心勃勃的100GWh扩建计划，扩建已于今年1月开启；以及，三家日韩供应商松下、LG新能源、三星SDI位于本土的电池工厂均给出了25年初或25年前量产的计划。 图表3：4680电池相关产能规划情况统计 工厂 规划产能 进度 具体情况 特斯拉 加州工厂附近的试点生产线 10GWh 最早投产4680 截至2022年1月，累计生产了100万个4680电池；22年、23年期间有计划增产的新闻报道。 德州超级 工厂 未知 规模化 生产 2024年3月20日消息，德州超级工厂年产量约6.2GWh，23年10月估计的年产量约5GWh。 内华达超级工厂 100GWh 建设中 2023年1月24日，特斯拉曾宣布投资36亿美元扩建内华达超级工厂，建立年产能为100GWh的4680型电芯工厂和重卡Semi的量产工厂；扩建项目在24年1月启动。 柏林超级工厂 无 已取消 早期曾规划生产4680电池，后决定改在德州超级工厂进行生产；目前柏林超级工厂主要聚焦于汽车制造，整车年产能50万辆（ModelY），电池产能50GWh（2170）；工厂扩建计划有所搁置，若按扩建计划，将扩大工厂整车产能至100万辆，电池产能至100GWh。 松下 松下日本和歌山工厂 未知 完成量产准备 2022年起松下就宣布在和歌山工厂部署4680电池的生产，但量产被推迟；今年9月9日，松下宣布该工厂完成4680电池量产准备，量产将在最终评估后正式开始，计划在2025年前实现大规模生产。 松下美国堪萨斯州德索托 （DeSote）工厂 无 建设中 于2022年11月开工建设，耗资40亿美元，是松下在美国的�二个电池生产基地，也是松下在全球最大的电池生产基地；2024年6月消息，工厂建设进展顺利，预计到2025年春季投入运营，将率先生产2170电池，初始年产量为30GWh，待性能提高后再引入4680电池。 LG新能源 韩国梧仓工厂 8GWh 预计爬产中 2024年6月消息，LG新能源计划于2024年8月前在韩国梧仓工厂启动4680电池的生产，2024年底前满负荷生产，初始年产能预计为8GWh，下游客户包括特斯拉和其他电动车企。 美国亚利桑那工厂 未知 建设中 美国亚利桑那工厂由LG新能源耗资55亿美元新建；2024年6月消息，LG新能源宣布已临时停止了储能系统（ESS）电池生产线的建设，并将46系列电池的生产作为的优先事项。 三星SDI 韩国天安工厂 未知 送样中 2022年消息，在天安工厂设立试产线；2024年8月消息，已在天安工厂设立生产线，并向通用等客户发出了样品，计划到2025年初开始量产46系列圆柱形电池。 资料来源：根据新闻报道整理，东证衍生品研究院 2.4680电池的缘由和意义 特斯拉在2020年9月的电池日活动上首度公开了4680电池的构想。所谓4680，是指圆柱电池的直径为46mm、高度为80mm，该电池较特斯拉此前使用的1865（2008年）、2170（2017年）圆柱电池的体积都更大。大电池对降本作用明显，综合了续航里程等性能考虑后，46mm直径成为最优选。 大电池带来了充电方面的新挑战，于是采用无极耳结构（tabless），旨在通过缩短极耳传导距离来提高电池功率和充电能力。最终，相比2170电池，4680电池可以实现单体容量提升5倍、车辆续航提升16%、可提供电力提升6倍，每kWh降本约14%。 图表4：4680电池性能提升图表5：大圆柱电池降本曲线（46mm是最优选） 资料来源：《2020BatteryDayPresentationDeck》资料来源：《2020BatteryDayPresentationDeck》 图表6：无极耳和单极耳性能对比图表7：无极耳结构 资料来源：《2020BatteryDayPresentationDeck》资料来源：《2020BatteryDayPresentationDeck》 在特斯拉电池日上，共提出了电芯设计、电芯生产、负极材料、正极材料、电芯车身集成五个方面的降本计划，每kWh分别期望降本14%、18%、5%、12%、7%，合计每kWh降本56%，旨在制造出价格实惠可承担的汽车。其中，4680电池主要是在电芯结构层面的创新，其他降本措施包括： -干法电极工艺——传统工艺采用湿法电极涂布，需要混合、涂布、干燥、辊压等环节，干法仅需要混合、干法涂布两个环节，旨在通过简化制造流程、减少设备使用达到降本的效果。根据当时测算，干法可以使设备占地和能耗分别减少10倍。特斯拉2019年收购MaxwellTechnologies并获得了该公司的干式电极涂层工艺技术（由于技术规模化存在困难，最初的4680电池没有采用相关工艺）； -硅基负极材料，能够存储比石墨多9倍的锂； -高镍化、无钴化正极材料，以及多样化正极材料——例如磷酸铁锂； -电池到车身的直接集成（CTC）； -以及试点电池回收以期实现材料的循环利用等。 也就是说，4680电池的理论优势主要在于，通过采用更大尺寸实现能量密度的提升、通过采用无极耳技术实现充放电效率的提升，并结合其他方面技术调整（例如近期有所突破的干法正极技术），最终达到降本增效的目的。 3.大圆柱电池路径选择和现状 特斯拉选择大圆柱电池，可能是基于原有的电池开发经验，圆柱的研发路径最短。 另外明确