電力設(shè)備新能源行業(yè)800V高壓快充新技術(shù)系列報(bào)告（二）：寧德時(shí)代“神行”4C超充電池發(fā)布開(kāi)啟材料端技術(shù)進(jìn)步新篇章20230817-光大證券

寧德時(shí)代“神行”4C超充電池發(fā)布開(kāi)啟材料端技術(shù)進(jìn)步新篇章——800V高壓快充新技術(shù)系列報(bào)告(二)核心觀點(diǎn)c重心從續(xù)航里程轉(zhuǎn)向補(bǔ)能效率，新產(chǎn)品的定位為實(shí)現(xiàn)普通大眾的快速補(bǔ) 材料、結(jié)構(gòu)、體系全方位創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)4C超充，負(fù)極改性及包覆受益彈性大。超電子網(wǎng)正極、石墨快離子SEI、高孔隙率隔離膜等技術(shù)創(chuàng)新共同為4C超充的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。我。及材料端滲透率有望首先看到快速提升。我們認(rèn)為，電過(guò)去一直作為高端車型的選配，寧德此次發(fā)布會(huì)的意義更在于使C前消費(fèi)者補(bǔ)能焦慮的技術(shù)趨建議關(guān)注：信德新材(負(fù)極包覆材料用量提升)、黑貓股份(正極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)對(duì)導(dǎo)電劑要求提升)、天賜材料(LiFSI用量提升)等。目錄材料的升級(jí)需求ccminkm-10℃下實(shí)現(xiàn)30分鐘資料來(lái)源：寧德時(shí)代快充新品發(fā)布會(huì)材料、結(jié)構(gòu)、體系全方位創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)4C超充。實(shí)現(xiàn)快充需要電池各材料環(huán)節(jié)共同技術(shù)創(chuàng)新，寧德時(shí)代通環(huán)、超高導(dǎo)電解液配方、超薄SEI膜、高孔隙率隔離膜等材料創(chuàng)新，共同為料來(lái)源：寧德時(shí)代官網(wǎng)目錄材料的升級(jí)需求6材料端：快充帶來(lái)電池材料的升級(jí)需求電池快充難點(diǎn)：平衡高能量密度和倍率性能，同時(shí)高倍率會(huì)帶來(lái)更為嚴(yán)重的析鋰副反應(yīng)和產(chǎn)熱效應(yīng)，造成電池的安全性降低。通過(guò)改善負(fù)極、電解液、正極、隔膜等提高鋰離子電池的快充循環(huán)性能。資料來(lái)源：湯愛(ài)華等，《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池大功率快充方法研究》，2021，光大證券研究所整理資料來(lái)源：Janek，《FastChargingofLithium-IonBatteries:AReview資料來(lái)源：湯愛(ài)華等，《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池大功率快充方法研究》，2021，光大證券研究所整理石墨層狀結(jié)構(gòu)決定了鋰離子必須從材料的端面嵌入，并逐漸擴(kuò)散至顆粒內(nèi)部，導(dǎo)致擴(kuò)散路徑較長(zhǎng)，快充性能不佳。資料來(lái)源：Zhang，《Areviewonenergychemistryoffast-chargingZhangAreviewonenergychemistryoffast-charginganodes》，2020，光大證券研究所整理78建快離子環(huán)從理論角度上來(lái)看，增強(qiáng)石墨的快充能力有以下兩種策略：強(qiáng)化單一相擴(kuò)散，指強(qiáng)化鋰離子在石墨顆粒內(nèi)部或在電解液中的擴(kuò)散能力；增強(qiáng)界面動(dòng)力學(xué)，指加速鋰離子的去溶劑化，提高鋰離子在固體電解質(zhì)界面(SEI)膜的遷移能力。寧德時(shí)代提出二代快離子環(huán)技術(shù)，對(duì)石墨表面改性(修飾多孔包覆層)，為電流傳導(dǎo)搭建高速公路。另外，多梯度分層極片設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快充與續(xù)航的平衡。圖7：負(fù)極的表面改性策略：表面刻蝕(左)、通過(guò)碳納米管增加擴(kuò)散孔徑(右)資料來(lái)源：Zhang，《Areviewonenergychemistryoffast-charginganodes》，2020，光大證券研究所整理性能。資料來(lái)源：璞泰來(lái)招股說(shuō)明書，光大證券研究所資料來(lái)源：貝特瑞招股說(shuō)明書，光大證券研究所9好選擇硅負(fù)極可從各個(gè)方向提供鋰離子嵌入和脫出的通道，而石墨只能從層狀端面方向提供，因此硅負(fù)極是面向快充的更好選擇。硅碳復(fù)合(Si-CNTs)提供了解決硅負(fù)極體積膨脹、電子傳輸緩慢問(wèn)題的有效途徑；與純硅相比，硅碳復(fù)合增加了負(fù)極的快充能力。然而，復(fù)合材料的使用仍然受到能量密度和高制造成本的阻礙。鈦酸鋰、鋰鈮鎢氧化物的摻雜同樣可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)快充性能的提高。資料來(lái)源：Janek，《FastChargingofLithium-IonBatteries:AReviewofMaterialsAspects》，AdvancedEnergyMaterials，2021；光大證券研究所整理抑制共嵌對(duì)石墨負(fù)極而言，在常規(guī)的低濃度電解液中，鋰離子被大量溶劑溶解，形成鋰離子溶劑化鞘層。當(dāng)鋰離子嵌入石墨陽(yáng)極時(shí)，溶劑分子在石墨的夾層中發(fā)生共嵌入。調(diào)節(jié)鋰離子的溶劑化結(jié)構(gòu)，有效抑制溶劑分子共嵌入，是提高石墨的快充性能的一種有效策略。2023年7月“2023中國(guó)汽車論壇第五屆全球汽車技術(shù)發(fā)展領(lǐng)袖峰會(huì)”上，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱稱，電解液在降低粘度資料來(lái)源：Xu，《TheRoleofCesiumCationinControllingInterphasialChemistryonGraphiteAnodeinPropyleneCarbonate-RichElectrolytes》，2015，光大證券研究所整理于快充在以酯類有機(jī)物為溶劑(碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯)(EC/EMC)的常規(guī)電解液中，含雙氟磺酰亞胺鋰鹽(LiFSI)的電解液具有比含其他鋰鹽(LiFSI>LiPF6>LiTFSI>LiClO4>LiBF4)電解液更高的電導(dǎo)率，因此利于快充。得益于不同鋰鹽間的協(xié)同效應(yīng)，采用鋰鹽混合物作為電解質(zhì)也能改善石墨的快充能力。例如，在LiPF6基電解液中添加少量雙草酸硼酸鋰(LiBOB)，可以建立更為穩(wěn)定的SEI膜，從而極大改善石墨負(fù)極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。圖12：不同鋰鹽體系對(duì)電池充放電曲線的影響(1C)ctrolyteadditiveenabledfastchargingandstablecyclinglithiummetalbatteriesNatureEnergy隔膜性能直接影響鋰離子擴(kuò)散速度、電解液的保持性、體系內(nèi)阻和界面結(jié)構(gòu)的組成，從而對(duì)電池快充性能產(chǎn)生影響。寧德時(shí)代為實(shí)現(xiàn)4C快充，在隔膜端改善隔離膜高孔隙率、低迂曲度孔道、鋰離子液相傳輸速率。資料來(lái)源：寧德時(shí)代快充新品發(fā)布會(huì)資料來(lái)源：吳明霞等，資料來(lái)源：寧德時(shí)代快充新品發(fā)布會(huì)光大證券研究所整理磷酸鐵鋰導(dǎo)電性較差，構(gòu)建超電子網(wǎng)絡(luò)是核心。2023年8月16日，寧德時(shí)代“神行”超充電池發(fā)布會(huì)強(qiáng)調(diào)為磷酸鐵鋰正極搭建超電子網(wǎng)，提高鋰離子脫出效率。電池BMS與熱管理要求提升：2018年電動(dòng)汽車大功率充電試點(diǎn)專題研討會(huì)上，寧德時(shí)代展示了自加熱技術(shù)通過(guò)BMS電池管理系統(tǒng)識(shí)別電池狀態(tài)，擬定速熱控制策略，能使電池溫度在15分鐘內(nèi)從-20℃提升到10℃，充電能力提高5倍，放電能力提高7倍。資料來(lái)源：寧德時(shí)代快充新品發(fā)布會(huì)ChaoYangWangThermallymodulatedlithiumironphosphatebatteriesformass-marketelectricvehicles》，2021，光大證券研究所整理高鎳不利，低鎳占優(yōu)三元材料中，正極的鎳含量越高，在循環(huán)過(guò)程中越容易出現(xiàn)體積膨張的現(xiàn)象，其顆粒粒徑會(huì)隨著循環(huán)逐漸增大，而快充性能與正極顆粒粒徑直接相關(guān)，因此高鎳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足以支撐其快充。多晶的快充性能相較單晶會(huì)更好。單晶的燒制溫度高，顆粒粒徑大，多晶的一次顆粒粒徑小于單晶，因此快充性能更好。資料來(lái)源：振華新材招股說(shuō)明書面密度和壓實(shí)密度的差異影響鋰離子傳輸途徑，使得正極極片的電阻不同，從而影響到鋰離子電池在大電流充電下的性能。壓實(shí)密度越小，在充放電循環(huán)中電池內(nèi)阻增加較大，隨著壓實(shí)密度增加，電池初始電阻越小，大電流充電后電池內(nèi)阻增加較??；但壓實(shí)過(guò)大時(shí)，材料對(duì)電解液的浸潤(rùn)能力較弱，接觸內(nèi)阻增大，反而產(chǎn)生了負(fù)面影響。資料來(lái)源：彭彎彎等，《面密度和壓實(shí)密度對(duì)鋰離子電池快充性能的影響》，有色金屬科學(xué)與工程，2017；光大證券研究所整理資料來(lái)源：彭彎彎等，《面密度和壓實(shí)密度對(duì)鋰離子電池快充性能的影響》，有色金屬科學(xué)與工程，2017；光大證券研究所整理正極導(dǎo)電劑含量是影響電池高倍率放電性能的關(guān)鍵因素之一。正極中導(dǎo)電劑含量不足，大倍率放電時(shí)電子不能及時(shí)有效地轉(zhuǎn)移，活性物質(zhì)之間極化內(nèi)阻迅速增大，致使電池的電壓迅速下降至放電截止電壓。電池快充或要求更高含量的正極導(dǎo)電劑或更完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)(可選擇碳納米管構(gòu)筑)。資料來(lái)源：Fujitani，《EffectofElectrodeParametersonLiFePO4Cathodes》，2006；光大證券研究所整理圖21：正極中添加2%(左)和4%(右)導(dǎo)電劑的電池不同電流下的充電曲線資料來(lái)源：劉小虹，《鋰離子電池快速充電及高倍率放電性能》，2017；光大證券研究所整理目錄材料的升級(jí)需求布會(huì)的意義更在于使得4C超快充電池成為搭載在普在快充材料和電芯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，疊加麒麟電池系統(tǒng)優(yōu)秀的熱管理性能，再輔以先進(jìn)的仿真模擬和電提 (LiFSI用量提升)等。20目錄材料的升級(jí)需求21殷中樞(首席分析師)呂昊(聯(lián)系人)，獨(dú)立、客觀人觀點(diǎn)。研究人員獲取報(bào)酬的評(píng)判因素包括研究的質(zhì)量和準(zhǔn)確性、客戶反饋、競(jìng)爭(zhēng)性因素以及光大證券股份有限公司的整體收益。所有研究人員保證他們報(bào)酬的任何一部分不曾與，不與，也將不會(huì)與本報(bào)告中具體的推薦意見(jiàn)或觀點(diǎn)有直接或間接的聯(lián)系。業(yè)及公司評(píng)級(jí)體系tCtS-tC個(gè)月的投資收益率領(lǐng)先市場(chǎng)基準(zhǔn)指數(shù)S%至tS%；9-tC個(gè)月的投資收益率落后市場(chǎng)基準(zhǔn)指數(shù)S%至tS%；tS明貨業(yè)務(wù)許可，本公司的經(jīng)營(yíng)范圍包括證券投資咨詢業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。此外，本公司還通過(guò)全資或控股子公司開(kāi)展資產(chǎn)管理、直接投資、期貨、基金管理以及香港證券業(yè)務(wù)。本報(bào)告由光大證券股份有限公司研究所(以下簡(jiǎn)稱“光大證券研究所”)編寫，以合法獲得的我們相信為可靠、準(zhǔn)確、完整的信息為基礎(chǔ)，但不保證我們所獲得的原始信能將不時(shí)補(bǔ)充、修訂或更新有關(guān)信息，但不保證及時(shí)發(fā)布該等更新。對(duì)任何人的投資建議?？蛻魬?yīng)自主作出投資決策并自行承擔(dān)投資風(fēng)險(xiǎn)。本報(bào)告中的信息或所表述的意見(jiàn)并未考慮到個(gè)別投資者的具體投資目的、財(cái)務(wù)狀況以及特定需求。投資期，本公司可能會(huì)撰寫并發(fā)布與本報(bào)告所載信息、建議及預(yù)測(cè)不一致的報(bào)告。本公司的銷售人員、交易人員和其他專業(yè)人員可能會(huì)向客戶提供與本報(bào)告中觀點(diǎn)不同論或交易策略。本