鋰電行業(yè)大圓柱電池專題研究報(bào)告

鋰電行業(yè)大圓柱電池專題研究報(bào)告（報(bào)告出品方/作者：國(guó)信證券，王蔚祺、李全）大圓柱電池推動(dòng)技術(shù)升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化持續(xù)快速圓柱電池技術(shù)明朗、一致性高，海外市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域廣為按照PCB形式回去劃分，鋰電池可以分為方形、圓柱與軟包三種形態(tài)。1）方形電池：多采用一維或疊片工藝生產(chǎn)，PCB材料采用方形鋁殼或鋼殼制備的電池。方形電池具有強(qiáng)度高、內(nèi)阻小、壽命長(zhǎng)、空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)；但其生產(chǎn)工藝難以統(tǒng)一、且散熱器難度大。2）軟包電池：使用鋁塑膜作為PCB材料的聚合物鋰電池。軟包電池具有形狀有效率、能量密度高、安全性高等優(yōu)勢(shì)；但其生產(chǎn)難度很大、一致性相對(duì)較低。3）圓柱電池：多采用圓柱鋼殼回去進(jìn)行PCB的電池。圓柱電池起步較晚、技術(shù)成熟度高、成本低、產(chǎn)品一致性高；但其能量密度較低、產(chǎn)品的成組效率較低。圓柱電池由索尼公司發(fā)明者，早期應(yīng)用于消費(fèi)電池，特斯拉將其在電動(dòng)車領(lǐng)域普及。1991年索尼公司發(fā)明者全球首款商業(yè)化鋰電池-18650圓柱電池，關(guān)上鋰電池商業(yè)化進(jìn)程。早期圓柱電池多用做筆記本電腦等消費(fèi)類產(chǎn)品。2008年，特斯拉Roadster上市，搭載松下生產(chǎn)的將近7000顆圓柱電池，創(chuàng)造電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域圓柱電池的先河。2017年，特斯拉與松下聯(lián)合推出21700圓柱電池并搭載于Model3中，該電池采用NCA+少量煮硅負(fù)極方案，單體容量較18650電池提升約50%。2020年9月，特斯拉正式宣布正式宣布發(fā)布4680大圓柱電池，單體容量較21700電池提升5倍，并且成本同時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化。圓柱電池在海外電動(dòng)車市場(chǎng)應(yīng)用廣泛。國(guó)內(nèi)寧德時(shí)代、比亞迪等企業(yè)長(zhǎng)期以方形電池作為主要路線，2022年圓柱電池在國(guó)內(nèi)裝機(jī)占比僅為3.4%。海外市場(chǎng)松下堅(jiān)持圓柱電池路線，韓國(guó)三星SDI、LG新能源在圓柱電池方面也具備連貫成熟的技術(shù)布局。車企方面，特斯拉、Rivian、捷豹路虎等海外車企均搭載圓柱電池。2020年全球動(dòng)力電池中圓柱電池需求占比達(dá)到23%，同期國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中圓柱占比僅為13%。大圓柱電池的尺寸設(shè)計(jì)兼有性能與經(jīng)濟(jì)性圓柱電池持續(xù)呈現(xiàn)大型化趨勢(shì)。圓柱電池先后進(jìn)行了直徑18mm、21mm再至現(xiàn)在46mm的持續(xù)升級(jí)。大圓柱電池優(yōu)勢(shì)就是：1）電芯用量減少、BMS掌控難度增加。2）能量密度與成組效率提升：電池直徑增加并使電池支架板和集流片孔徑增大、重量降低，并且電池包內(nèi)結(jié)構(gòu)件用量減少，能量密度與成組效率料提升。3）倍率性能提升：全極舌設(shè)計(jì)縮短電子傳輸路徑、提高傳輸速度，增加內(nèi)阻、提高快補(bǔ)授性能。4）低成本：在高能量密度材料與結(jié)構(gòu)件用量減少推動(dòng)下，據(jù)特斯拉發(fā)布會(huì)數(shù)據(jù)，4680電池組層面單Wh成本較21700電池能夠增加14%。直徑46mm左右的尺寸設(shè)計(jì)就是當(dāng)前兼有性能與經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)先方案之一。尺寸的持續(xù)增大可以提高電池的安全性、循環(huán)壽命風(fēng)險(xiǎn)。從直徑46mm已經(jīng)已經(jīng)開始，整車的續(xù)航已經(jīng)已經(jīng)開始下降，同時(shí)降本的邊際效益遞減，因此從電池包的整體性能和成本兩方面去來衡量，46mm直徑的圓柱電池就是當(dāng)前工藝水平下兼有性能與經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)先方案之一。從高度上而言，46大圓柱電池具有80/95/120mm等多種設(shè)計(jì)。由于高度變化不影響圓柱電芯的徑向散熱器，故而電池企業(yè)可以根據(jù)客戶仍須有效率設(shè)計(jì)產(chǎn)品。大圓柱電池在設(shè)計(jì)與工藝同時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)全面升級(jí)大圓柱電池采用全極舌技術(shù)提升快補(bǔ)授性能、增大散熱器面積。極耳從圓柱電芯中將正負(fù)極點(diǎn)出的金屬導(dǎo)電體，主要成分為鋁和銅，就是電池充放電的接觸點(diǎn)。全極舌技術(shù)就是將電子的傳輸路徑從沿極耳至集流盤的橫向傳輸變?yōu)榧黧w縱向傳輸。全極舌技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是：1）提高安全性：電子流通在路徑縮短，電池發(fā)熱量料明顯下降。同時(shí)全極舌設(shè)計(jì)增大了極耳端面的散熱器面積，進(jìn)一步進(jìn)一步增強(qiáng)電池的熱穩(wěn)定性。2）提升倍率性能：全極舌設(shè)計(jì)增加電池內(nèi)阻，提高電子流喊叫速度，提高快補(bǔ)授性能。特斯拉明確提出吃飯電極技術(shù)，精簡(jiǎn)工藝、降低成本。吃飯電極技術(shù)就是所指將PTFE（聚四氟乙烯）粘合劑與負(fù)極/負(fù)極活性材料混合，再通過噴涂或者高溫沖刷等方式形成材料提著，然后將電極材料提著層壓至集流體上形成電極。吃飯電極技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是：1）精簡(jiǎn)工藝：省卻了傳統(tǒng)濕法工藝中將具有粘合劑的溶劑與負(fù)極/負(fù)極粉末混合后，將漿料涂抹在集流體上干燥的環(huán)節(jié)。2）降低成本：節(jié)省了溶劑的原料成本與溶劑使用、加熱、回收的設(shè)備成本。3）電極性能不好：粘合劑以纖維狀存，并使電極活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑顆粒觸碰更為緊密，電極的導(dǎo)電性不好、容量高、充放電速度快。4）兼容負(fù)極補(bǔ)鋰工藝：吃飯電極技術(shù)無須使用有機(jī)溶劑，因而負(fù)極補(bǔ)鋰時(shí)可以輕而易舉使用鋰粉，以此優(yōu)化首效低的問題。大圓柱電池生產(chǎn)流程主要涵蓋：電極制備、電芯一維、加裝、注液、化成、選礦等幾大工序。大圓柱電池與21700電池生產(chǎn)工藝差別之處主要就是：極耳鋁門窗與揉元顯恭、集流盤沖壓等工序。而大圓柱電池中的工藝出現(xiàn)發(fā)生改變對(duì)于良率和生產(chǎn)效率明確提出挑戰(zhàn)：1）涂敷環(huán)節(jié)：全極舌電池涂敷時(shí)，負(fù)極仍須給全極舌外框，對(duì)涂布機(jī)的一致性以及已已連續(xù)涂敷建議更高。2）極耳揉元顯恭：大圓柱電池采用全極舌設(shè)計(jì)，仍須對(duì)極片的外框激光鋁門窗。而后將電芯一維后，對(duì)極耳進(jìn)行揉元顯恭。極耳揉元顯恭就是為了平緩端部，以免劃傷電池殼內(nèi)壁。極耳在揉元顯恭過程中難產(chǎn)生金屬碎屑，可以導(dǎo)致電芯自放電、甚至發(fā)生內(nèi)短路；另若揉平后端面較為球狀，電解液則難以步入電芯內(nèi)部。3）集流盤沖壓：將揉后北的負(fù)極/負(fù)極極耳與各自的集流盤二者沖壓。大圓柱電池從傳統(tǒng)兩個(gè)極耳的點(diǎn)焊轉(zhuǎn)型為全極耳與集流盤面沖壓，沖壓工序和沖壓量都變大多，激光強(qiáng)度和焦距不難掌控，難造實(shí)沖壓或者溫度過高損壞隔膜等問題。電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，部分大圓柱電池采用CTC（電芯內(nèi)置至汽車底盤）設(shè)計(jì)。圓柱電池殼體可以提供更多更多一定的結(jié)構(gòu)剛性，因而能夠在受到外部沖擊后更好防止形變影響電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與CTC設(shè)計(jì)具有更高契合度。特斯拉終止了大圓柱電池陣列的電池蓋板，電池上表面零件與車身結(jié)構(gòu)相連接內(nèi)置而后充分發(fā)揮了座椅套管及車身橫梁的功能，進(jìn)而提高了空間利用率。根據(jù)特斯拉研究，采用CTC與一體化電鍍技術(shù)后，電池單Wh成本能夠下降7%左右。動(dòng)力市場(chǎng)率先應(yīng)用領(lǐng)域，儲(chǔ)能場(chǎng)景關(guān)上發(fā)展空間電動(dòng)車滲透率穩(wěn)步提升，儲(chǔ)能迎接爆發(fā)式快速增長(zhǎng)全球新能源車市場(chǎng)在政策、供給、市場(chǎng)需求推動(dòng)下仍料保持可觀增長(zhǎng)速度。1）政策：全球新能源車產(chǎn)業(yè)步入內(nèi)生式蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)強(qiáng)化服務(wù)設(shè)施基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同時(shí)美國(guó)、歐洲部分國(guó)家仍對(duì)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)提供更多更多極具有吸引力的補(bǔ)貼政策，促進(jìn)新能源車滲透率穩(wěn)步提升。2）供給：國(guó)內(nèi)外車企持續(xù)強(qiáng)化研發(fā)資金投入，產(chǎn)品力不斷提升，新能源車型持續(xù)多樣。市場(chǎng)需求：我們預(yù)計(jì)2023年全球新能源車銷量料達(dá)致1383萬輛，同比+27%；其中中國(guó)/歐洲/美國(guó)銷量分別料達(dá)致863/295/163萬輛，同比+25%/16%/64%。我們預(yù)計(jì)2025年全球新能源車銷量料達(dá)致2100萬輛，2023-2025年均無機(jī)增長(zhǎng)速度為23%。新能源車單車帶電量有望持續(xù)提升。國(guó)內(nèi)來看，自主品牌車企持續(xù)完善產(chǎn)品矩陣，突破更高端市場(chǎng)。比亞迪、吉利等持續(xù)推出新車型，完善產(chǎn)品布局；長(zhǎng)安汽車加快中高端車型布局，推出深藍(lán)和阿維塔、零跑推出C01、小鵬推出G9、廣汽發(fā)布AionLX等，自主品牌車企逐步上探，推出中高端車型擴(kuò)大覆蓋領(lǐng)域。美國(guó)市場(chǎng)，SUV、皮卡市場(chǎng)占總市場(chǎng)的73%左右，未來伴隨該細(xì)分市場(chǎng)電動(dòng)化率的持續(xù)提升，單車帶電量顯著提升。新能源車銷量快速增長(zhǎng)與單車帶電量提升下，動(dòng)力電池增速有望高于整車銷量增速。我們預(yù)計(jì)2023年全球動(dòng)力電池裝機(jī)量為704GWh，同比+36%；其中中國(guó)/歐洲/美國(guó)裝機(jī)量分別有望達(dá)到446/146/81GWh，同比+33%/26%/77%。我們預(yù)計(jì)2025年全球動(dòng)力電池裝機(jī)量為1156GWh，2023-2025年均復(fù)合增速為28%。全球電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。電化學(xué)儲(chǔ)能憑借建設(shè)周期短、能量轉(zhuǎn)換效率高、產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)明朗等優(yōu)勢(shì)，近年來呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)量為20.4GW，同比快速增長(zhǎng)強(qiáng)于80%。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域場(chǎng)景相同，儲(chǔ)能可以分為電源兩端儲(chǔ)能、電網(wǎng)兩端儲(chǔ)能、用戶兩端儲(chǔ)能等。根據(jù)CESA數(shù)據(jù)，2021年全球電化學(xué)儲(chǔ)能中電源兩端/電源兩端輔助服務(wù)/電網(wǎng)兩端/分布式及微網(wǎng)/用戶兩端等場(chǎng)景裝機(jī)規(guī)模占比分別為30.9/32.1/26.6/4.2/6.2%。表前儲(chǔ)能（電源兩端儲(chǔ)能（不不含輔助服務(wù)）+電網(wǎng)兩端儲(chǔ)能）：政策助推行業(yè)快速發(fā)展中國(guó)：強(qiáng)制性配儲(chǔ)政策提振表前儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展，商業(yè)模式演變優(yōu)化儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模為7.3GW/15.9GWh，同比+200%/+280%；其中新增表前儲(chǔ)能裝機(jī)比重強(qiáng)于92%。儲(chǔ)能布局優(yōu)化新能源發(fā)電靈活性，強(qiáng)制性配儲(chǔ)政策大力大力推進(jìn)國(guó)內(nèi)表前儲(chǔ)能發(fā)展。從電源兩端來看，布局儲(chǔ)能能夠有效率減少?gòu)U光賜死風(fēng)率、扁平輸出功率曲線，提高新能源項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益；從電網(wǎng)兩端來看，儲(chǔ)能產(chǎn)品能夠有效率參與電力市場(chǎng)輔助服務(wù)（涵蓋調(diào)頻調(diào)峰、不克調(diào)節(jié)等）。2021年以來，國(guó)家在儲(chǔ)能政策持續(xù)加碼。2021年8月發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)可以再生能源發(fā)電企業(yè)自營(yíng)或出售調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通告》，鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)自建好儲(chǔ)能或調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模，多于電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛勾比例（時(shí)長(zhǎng)4小時(shí)以上）配建調(diào)峰能力，按照20%以上掛勾比例進(jìn)行配建的優(yōu)先并網(wǎng)，國(guó)家強(qiáng)制性配儲(chǔ)政策正式宣布正式宣布面世。隨后各地方政府分別面世適度配儲(chǔ)政策，國(guó)內(nèi)表前儲(chǔ)能市場(chǎng)步入快速發(fā)展期。商業(yè)模式優(yōu)化，增益儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。在強(qiáng)配政策背景下，各地方政府紛紛明確提出政策補(bǔ)貼優(yōu)化儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，共享資源儲(chǔ)能等商業(yè)模式的明確提出，通過服務(wù)多個(gè)發(fā)電項(xiàng)目的模式，減少新能源項(xiàng)目初始建設(shè)資本開支、提高資源利用效率，優(yōu)化配儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)：補(bǔ)貼鞭策行業(yè)發(fā)展。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年美國(guó)新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)致將近4.9GW，同比+39%；其中表前儲(chǔ)能裝機(jī)比重強(qiáng)于90%。聯(lián)邦政策和地方政策對(duì)行業(yè)發(fā)展具有積極主動(dòng)影響。2022年8月，美國(guó)正式宣布正式宣布發(fā)布IRA法案，針對(duì)儲(chǔ)能明確提出延長(zhǎng)ITC稅收免征有效率時(shí)間且趨緊免征建議：1）免征有效期延長(zhǎng)：此前版本2022年免征比例已經(jīng)已經(jīng)開始滑坡，現(xiàn)行版本2033年之后再滑坡。2）免征力度增加：稅收免征由基礎(chǔ)免征+額外免征構(gòu)成，其中基礎(chǔ)免征額度由過去最高的26%提升至30%、融合額外免征后最高可以免征稅收的70%。3）單一制儲(chǔ)能列為ITC補(bǔ)貼范圍。用戶兩端儲(chǔ)能：剛?cè)皂?電價(jià)高企助推發(fā)展國(guó)內(nèi)峰谷價(jià)差拉動(dòng)工商業(yè)儲(chǔ)能發(fā)展。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2023年6月全國(guó)各地代理電價(jià)峰谷價(jià)差均值為0.69元/KWh，低于2022全年價(jià)差0.70/kWh，與2023年5月價(jià)差略有降低；已有16個(gè)地區(qū)峰谷價(jià)差達(dá)到工商業(yè)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的門檻價(jià)差0.70元/kWh；較2023年5月，僅廣西價(jià)差下降至0.70元/kWh以下。隨著部分區(qū)域的尖峰電價(jià)機(jī)制建立，給工商業(yè)儲(chǔ)能帶來了更大應(yīng)用空間。戶儲(chǔ)市場(chǎng)高速快速增長(zhǎng)，美國(guó)&歐洲助推發(fā)展。根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)，2022年全球戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)量為15.6GWh，同比+136%；其中歐洲占趙靜儀少于36%以上。電價(jià)偏高+用電穩(wěn)定性推動(dòng)戶儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)展：1）災(zāi)害頻發(fā)下用電穩(wěn)定性市場(chǎng)需求推動(dòng)戶儲(chǔ)發(fā)展。美國(guó)的電力設(shè)施相對(duì)老舊且各州電網(wǎng)相對(duì)單一制，相互之間難以調(diào)度協(xié)同，在颶風(fēng)、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害頻發(fā)影響下，居民可以出現(xiàn)用電中斷等問題。戶儲(chǔ)能有效率保證居民用電的穩(wěn)定性。2）居民用電偏高，戶儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性明顯。近年來通貨膨脹影響下能源價(jià)格持續(xù)居高不下，海外居民電價(jià)高、玩游戲電價(jià)低，政策給予稅收優(yōu)惠及資金補(bǔ)貼下戶儲(chǔ)具有較低經(jīng)濟(jì)性。我們預(yù)計(jì)2023年全球新型儲(chǔ)能裝機(jī)料達(dá)致133GWh，2026年全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)量料達(dá)致810GWh，2023-2026年均無機(jī)增長(zhǎng)速度達(dá)致82%。分后地區(qū)來看，2026年美國(guó)/歐洲/中國(guó)新增裝機(jī)量分別為197/185/310GWh；分后應(yīng)用領(lǐng)域場(chǎng)景回去看一看，表前儲(chǔ)能/工商業(yè)儲(chǔ)能/戶用儲(chǔ)能2026年新增裝機(jī)分別為548/75/187GWh。電動(dòng)車市場(chǎng)：特斯拉先發(fā)布局，國(guó)內(nèi)外車企快速干預(yù)大圓柱電池的高能量密度、強(qiáng)快充、高安全、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，使得其與中高端乘用車對(duì)于長(zhǎng)續(xù)航和超快充的需求具有較高契合度。電動(dòng)車市場(chǎng)，特斯拉率先引入大圓柱電池，寶馬、蔚來等快速跟進(jìn)。國(guó)外車企方面，特斯拉、寶馬、通用、沃爾沃等均積極布局大圓柱電池。2022年寶馬宣布在2025年開始搭載46系列電池，并且已于寧德時(shí)代、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力達(dá)成合作；通用汽車或?qū)y手三星SDI推進(jìn)大圓柱電池量產(chǎn)等。國(guó)內(nèi)車企方面，小鵬、蔚來、江淮等亦積極跟進(jìn)布局，蔚來自研大圓柱電池，有望自產(chǎn)供應(yīng)于自身車型中；江淮汽車計(jì)劃在2023年推出的全新電動(dòng)汽車平臺(tái)上使用46系列電池。電池企業(yè)方面，特斯拉、松下、億緯鋰能、寧德時(shí)代等亦跟隨客戶需求積極布局大圓柱產(chǎn)品。2023年初，特斯拉宣布擴(kuò)建內(nèi)華達(dá)州工廠，計(jì)劃將大圓柱電池年產(chǎn)能提升至100GWh。松下2024年開始大規(guī)模量產(chǎn)大圓柱電池，初步規(guī)劃年產(chǎn)能為10GWh。寧德時(shí)代規(guī)劃8條12GWh的4680電池產(chǎn)線，并為寶馬在中國(guó)和歐洲各建設(shè)20GWh產(chǎn)能配套產(chǎn)能。億緯鋰能年產(chǎn)20GWh大圓柱電池工廠已經(jīng)建成，預(yù)計(jì)在2023年下半年開始給國(guó)內(nèi)客戶供貨。儲(chǔ)能市場(chǎng)：企業(yè)快速布局，助力大圓柱市場(chǎng)需求提升戶用儲(chǔ)能及便攜式儲(chǔ)能方面，多采用10-100Ah電芯產(chǎn)品，主要系：1）小電芯產(chǎn)品推出時(shí)間早、成熟度高。2）靈活性強(qiáng)：電芯單體容量小，能夠提高電池與其他零部件的適配性和靈活性，模組形態(tài)和帶電量也更加多樣化。3）優(yōu)化放電效率：電芯數(shù)量多能夠通過串聯(lián)提升系統(tǒng)電壓，降低電流，降低對(duì)系統(tǒng)的干擾程度，提升放電效率。大圓柱電芯具有高安全、高倍率以及靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，有望在戶儲(chǔ)市場(chǎng)獲取的可觀市場(chǎng)份額。2021年，億緯鋰能推出40系列圓柱產(chǎn)品并應(yīng)用于戶儲(chǔ)領(lǐng)域；鵬輝能源40系列圓柱電芯在2022年開始量產(chǎn)交付給公牛集團(tuán)等客戶；2023年初，馬斯克表示特斯拉未來或?qū)⒋髨A柱電池應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。2026年全球大圓柱電池市場(chǎng)需求料達(dá)致238GWh我們預(yù)計(jì)2023年全球大圓柱電池需求量為22.7GWh，其中儲(chǔ)能/動(dòng)力需求量分別為0.3/22.4GWh；2026年我們預(yù)計(jì)全球大圓柱電池市場(chǎng)需求料達(dá)致238GWh，2023-2026年年均無機(jī)增長(zhǎng)速度為119%。大圓柱電池推動(dòng)電化學(xué)體系優(yōu)化與運(yùn)算負(fù)極：助力高鎳與極高鎳材料市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)大圓柱電池與高鎳/超高鎳正極材料更為適配：1）大圓柱電池安全性高，能夠更好兼容安全性相對(duì)較差的高鎳/超高鎳（鎳8系、9系正極）材料；2）圓柱電池相較方形電池成組率較低，需搭載更高能量密度的高鎳/超高鎳材料保障其成組后保持可觀的能量密度。目前大圓柱電池多采用NCM811的正極體系，后續(xù)有望向Ni90以上以及NCA等產(chǎn)品發(fā)展。高鎳材料需求持續(xù)增長(zhǎng)，容百科技、當(dāng)升科技等公司布局領(lǐng)先。根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，2022年國(guó)內(nèi)三元正極產(chǎn)量60.2萬噸，同比+51%；其中高鎳與超高鎳材料占比達(dá)到44.7%以上。前驅(qū)體來看，芳源股份積極布局高鎳三元前驅(qū)體，NCM8系/NCA前驅(qū)體等產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯，積極攜手松下等客戶。容百科技是國(guó)內(nèi)高鎳正極龍頭，2022年市占率超33%，高鎳低鈷、超高鎳等先進(jìn)產(chǎn)品出貨量已超千噸。當(dāng)升科技高鎳、超高鎳產(chǎn)品已向歐美著名電池廠及車廠批量出貨，Ni93產(chǎn)品通過多家電池廠測(cè)試。此外，長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科、巴莫科技等在高鎳正極方面亦有布局。負(fù)極：硅負(fù)極產(chǎn)業(yè)化快速圓柱體系能夠適應(yīng)環(huán)境硅材料的極容易膨脹問題。硅理論比容量高達(dá)4200mAh/g，就是目前石墨類負(fù)極材料的十倍以上，其優(yōu)勢(shì)就是：1）電位低、克容量高，能量密度高；2）地殼中含量高，理論成本低；未來其料變成關(guān)鍵的負(fù)極材料方案。但是，其大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域還遭遇一些挑戰(zhàn)：1）體積膨脹率高達(dá)300%（碳材料僅有16%），材料極容易過氧化苯甲酰、并使部分活性材料完全失去電化學(xué)活性；2）體積變化可能會(huì)引致活性物質(zhì)脫落；3）SEI膜反反復(fù)復(fù)脫落和分解成，持續(xù)消耗活性鋰離子，且使SEI膜厚度增加，并使電阻增大。圓柱電池的形狀設(shè)計(jì)有利于硅材料各向同性膨脹、減少開裂；同時(shí)可以為硅基負(fù)極提供更高的外部應(yīng)力，改善界面阻力。目前，部分企業(yè)的大圓柱電池產(chǎn)品負(fù)極會(huì)采用石墨摻硅的方案，摻硅比例一般在5-10%左右。企業(yè)硅負(fù)極產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)化快速推進(jìn)。貝特瑞硅負(fù)極年產(chǎn)能達(dá)到5000噸，在建4萬噸，硅碳負(fù)極比容量達(dá)到1800mAh/g以上，多款氧化亞硅已完成技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)，比容量達(dá)到1400mAh/g。杉杉股份2022年實(shí)現(xiàn)硅負(fù)極百噸級(jí)出貨，現(xiàn)有產(chǎn)能近千噸，2023年產(chǎn)能有望擴(kuò)至1萬噸以上。璞泰來前期研發(fā)布局的硅基負(fù)極產(chǎn)品已獲得客戶認(rèn)可，2023年5月公告投資22億元建設(shè)年產(chǎn)1.2萬噸硅基負(fù)極產(chǎn)線。電解液：新型鋰鹽LiFSI用量料穩(wěn)步提升新型鋰鹽LiFSI更加貼近大圓柱電池低電壓、高倍率的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的六氟磷酸鋰較之，LiFSI在導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等方面均具有更出眾的整體整體表現(xiàn)，進(jìn)而能夠進(jìn)一步進(jìn)一步增強(qiáng)電池的闊溫性、高安全等性能。根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，LiFSI現(xiàn)報(bào)價(jià)在24萬元/噸，彌漫與六氟報(bào)價(jià)逐步發(fā)散，其憑借穩(wěn)定性、導(dǎo)電性等優(yōu)勢(shì)，料進(jìn)一步提高在電解液中的內(nèi)嵌比例。LiFSI企業(yè)產(chǎn)能加速擴(kuò)張，有望加快滲透率提升。天賜材料2023年將著重推廣LiFSI在鐵鋰高能量密度體系和長(zhǎng)循環(huán)體系應(yīng)用；其現(xiàn)有LiFSI產(chǎn)能1萬噸，遠(yuǎn)期規(guī)劃12萬噸。多氟多、時(shí)代思康、新宙邦等企業(yè)亦有萬噸級(jí)產(chǎn)能，并有望在2023年開始密集落地。結(jié)構(gòu)件：龍頭地位穩(wěn)固，進(jìn)度表鍍鎳快速蔓延圓柱電池結(jié)構(gòu)件主要涵蓋：殼體、頂蓋等，其中頂蓋則由安全檢查片、密封圈、相連接片、鋼帽等共同共同組成。電池的結(jié)構(gòu)件主要充分發(fā)揮著傳輸能量、橫跨電解液、保護(hù)安全性、套管車軸電池等促進(jìn)作用。大圓柱電池與傳統(tǒng)圓柱電池結(jié)構(gòu)的差別就是：1）殼體變?。翰糠执髨A柱電池設(shè)計(jì)采用并并無模組結(jié)構(gòu)，仍須充分發(fā)揮更多的結(jié)構(gòu)提振等促進(jìn)作用，部分企業(yè)大圓柱產(chǎn)品壁厚由21700電池的0.12-0.25mm變薄至0.5-0.6mm。2）正負(fù)極各新增一個(gè)集流盤：21700電池卷芯兩側(cè)防止正負(fù)極絕緣片，極耳沖壓至負(fù)極頂蓋和負(fù)極底蓋上；而大圓柱電池采用全極舌設(shè)計(jì)，兩側(cè)輕而易舉沖壓在集流盤上。3）熱電分拆、安全檢查閥放到電芯底部：21700電池安全檢查閥座落在電芯頂部，與汽車電氣相連接區(qū)域相連，電芯熱失控時(shí)噴發(fā)物難對(duì)電氣區(qū)域產(chǎn)生二次危害。大圓柱電池則就是將安全檢查閥設(shè)計(jì)在電芯底部，同時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱電分拆。大圓柱電池結(jié)構(gòu)件性能建議高，且相同企業(yè)設(shè)計(jì)方案存差異。大圓柱電池的結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度、抗拉建議更高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜度高且精密度建議高。同時(shí)，相同企業(yè)針對(duì)大圓柱電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比如蓋帽邊線、集流盤設(shè)計(jì)等存差異，進(jìn)而并使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品仍須針對(duì)各家企業(yè)方案有效率生產(chǎn)。頭部結(jié)構(gòu)件企業(yè)料受益大圓柱電池量產(chǎn)。與現(xiàn)有圓柱產(chǎn)品較之，大圓柱電池在結(jié)構(gòu)、工藝等設(shè)計(jì)上均存明顯變化，仍須企業(yè)進(jìn)行再次研發(fā)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)件環(huán)節(jié)產(chǎn)品認(rèn)證周期較長(zhǎng)、客戶粘性較強(qiáng)，因而頭部企業(yè)特別就是存圓柱電池結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)來說，料憑借工藝和客戶優(yōu)勢(shì)，快速搶占市場(chǎng)大圓柱結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)份額。進(jìn)度表鍍鎳能夠優(yōu)化電池殼體性能，高端大圓柱電池材料建議高，料快速進(jìn)度表鍍鎳蔓延。圓柱電池多采用物理穩(wěn)定性強(qiáng)、強(qiáng)度高的鋼材作為殼體的主要材料。同時(shí)，為了保護(hù)鋼殼里的鐵基體不被負(fù)極材料等活性物質(zhì)水解，鋼殼多進(jìn)行鍍鎳以保護(hù)殼體。電池殼鍍鎳工藝主要分為兩種：1）后鍍鎳：電池殼體沖制順利完成后，再進(jìn)行滾鍍等。2）進(jìn)度表鍍鎳：在殼體沖壓之前，基礎(chǔ)鋼材上進(jìn)行電鍍，而后通過淬火工藝，并使鍍層與基材相互蔓延形成鎳鐵合金層。進(jìn)度表鍍鎳工藝優(yōu)勢(shì)就是：1）鍍層結(jié)合力高、瑕疵較太太少，鐵元素乳化較太太少且生產(chǎn)過程中鎳粉殘存太太少，耐腐蝕性與安全性持續(xù)提升。2）鍍層厚度THF1且光滑性高，提升殼體一致性。因而在大圓柱電池等高端電池產(chǎn)品中，料廣為采用進(jìn)度表鍍鎳殼體，以此回去提升電池的一致性、壽命與穩(wěn)定性。海外頭部進(jìn)度表鍍鎳鋼帶企業(yè)布局較晚，但復(fù)產(chǎn)步伐陡峭。海外進(jìn)度表鍍鎳主要企業(yè)涵蓋日本東洋、日本新日鐵、韓國(guó)TCC等。目前海外企業(yè)短期暫未大幅追加新增產(chǎn)能膨脹計(jì)劃，預(yù)計(jì)主要系則小圓柱電池回調(diào)還仍須一定時(shí)間，海外企業(yè)復(fù)產(chǎn)較為謹(jǐn)慎。國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品性能持續(xù)改善，產(chǎn)能加速建設(shè)搶占市場(chǎng)份額。性能來看，東方電熱與新日鐵等海外企業(yè)產(chǎn)品在力學(xué)性能、防腐蝕等方面基本沒有差別。產(chǎn)能方面，東方電熱、甬金股份均有20萬噸以上長(zhǎng)期產(chǎn)能規(guī)劃?？蛻舴矫妫瑬|方電熱已與金楊股份、東山精密簽訂預(yù)鍍鎳供應(yīng)合同，并通過了科達(dá)利、億緯鋰能等客戶測(cè)試。導(dǎo)電劑：?jiǎn)伪谔脊芨鼉?nèi)置高鎳+硅負(fù)極體系高鎳負(fù)極和硅基負(fù)極助推碳納米管（CNT）市場(chǎng)需求。高鎳負(fù)極導(dǎo)電性能差，CNT更貼近市場(chǎng)需求。硅基負(fù)極理論比容量高但應(yīng)用領(lǐng)域遭遇非常大挑戰(zhàn)：1）硅材料體積膨脹率少于300%（碳材料為16%），材料極容易過氧化苯甲酰；2）負(fù)極活性物質(zhì)極容易脫落；3）SEI膜處于損毀復(fù)原動(dòng)態(tài)階段，厚度持續(xù)增加，界面電阻提高，活性物質(zhì)消耗。碳納米管（特別就是單壁碳納米管）就是硅基負(fù)極的理想導(dǎo)電劑之一：1）導(dǎo)電性能出眾：二者較石墨烯，其一維結(jié)構(gòu)更容易構(gòu)筑有效率導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)硅基負(fù)極導(dǎo)電性低的問題；2）彈性高、機(jī)械性能強(qiáng)：特別就是單壁碳管彈性更優(yōu)（就是多壁碳管及的3-10倍），能夠在硅材料體積追尾時(shí)緊密連接各顆粒，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、減少活性物質(zhì)脫落；3）比表面積大、中空結(jié)構(gòu)優(yōu)，能夠減低硅基負(fù)極在充放電過程中的體積變化的應(yīng)力，減少材料坍塌、提高循環(huán)壽命；4）提高倍率特性、高低溫性能等。HYPERLINK"/SH688116