新能源汽车大圆柱电池发展分析( 52 页)

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目录

1、 电芯大型化趋势明确，大圆柱路线前景可期 ...... 6

1.1、 18650→21700→46800，圆柱电池大型化趋势明确 ....... 6

1.2、 圆柱电池在一致性、安全性、材料应用等方面优势明显 ..... 8

1.3、 受益于大圆柱电池的高成组效率、低BMS 难度和高电压平台适配性，大圆柱电池路线前景可期 ..... 9

2、 电池环节：电池厂商布局大圆柱电池，大圆柱多重优势助力圆柱份额提升 ..... 12

2.1、 动力电池行业集中度高，国内外技术路线布局有所差异 ....... 12

2.2、 大圆柱电池产能即将放量，多重优势助力圆柱电池份额提升 .... 13

3、 材料环节：大圆柱电池需求增加，有望提升高能量密度材料应用潜力 .... 15

3.1、 高镍正极：圆柱大型化趋势下迎高镍扩产高峰，一体化布局铸就高镍正极材料龙头 ....... 15

3.1.1、 高镍材料能量密度优势明显，里程需求驱动NCM811 占比提升 .... 15

3.1.2、 高镍三元与圆柱电池优缺点互补，高镍大圆柱电池优势明显 ..... 17

3.1.3、 大圆柱放量提升高镍材料需求，三元前驱体和正极材料龙头企业受益 ...... 19

3.2、 硅基负极：硅基负极需求向上，商业化进程有望加速 ...... 25

3.2.1、 石墨负极接近理论比容上限，高比容硅材料备受关注 .... 25

3.2.2、 硅基负极适配大圆柱电池，硅基负极规模商业化进程加速 ..... 28

3.3、 LiFSI：大圆柱带动LiFSI 需求提升，国内企业大规模布局加速 ....... 31

3.3.1、 LiFSI 性能优势明显，高镍化助力提升LiFSI 需求 ...... 31

3.3.2、 LiFSI 需求有望大幅提升，龙头公司强者恒强 .... 34

3.4、 碳纳米管：大圆柱助力碳纳米管渗透率提升，龙头企业技术优势加深护城河 ...... 37

3.4.1、 碳纳米管性能优越，大圆柱电池助力碳纳米管渗透率提升 ..... 37

3.4.2、 技术与性能构筑核心竞争力，龙头公司产能扩张强者恒强 ..... 40

4、 结构件环节：大圆柱需求放量，打开圆柱结构件增量空间 ...... 44

4.1、 大圆柱电池前景广阔，圆柱结构件市场快速扩张 ...... 44

4.2、 技术壁垒构筑行业护城河，易拉盖生产设备龙头技术升级趋势明显 ..... 46

5、 投资建议 ...... 51

图表目录

图1：圆柱、方形、软包电池结构对比 ..... 6

图2：2170 圆柱电池较1865 圆柱电池能量提升50% ...... 6

图3：4680 圆柱电池较2170 圆柱电池能量提升5 倍....... 6

图4：大圆柱电池具有低成本优势 .... 7

图5：电池设计是特斯拉降本增效的重要手段之一 ....... 7

图6：圆柱的弧形表面一定程度抑制了侧向热传递 ....... 9

图7：随着电芯直径增加，动力电池支架板和集流片的孔径变大 ..... 9

图8：极耳是电池在进行充放电时的接触点 .... 10

图9：46800 电池采用无极耳技术 ...... 10

图10：全极耳设计可缩短电子传输路径，降低电池内阻 .... 10

图11：无极耳设计能够有效的降低产热速率 ...... 11

图12：无极耳设计可以保证大圆柱电池的充电效率 ....... 11

图13：2020 年全球动力电池企业装机情况 .... 12

图14：2021 年全球动力电池企业装机情况 .... 12

图15：国内方形、圆柱、软包电池出货量占比 ...... 13

图16：全球方形、圆柱、软包电池出货量占比 ...... 13

图17：三元材料性能与镍钴锰元素比例关系 ...... 16

图18：中国锂电池三元正极材料产品结构 ...... 16

图19：锂电池热失控产生原因 .... 17

图20：NCM811 的热稳定性比NCM622 差 ....... 18

图21：NCM811 放热峰的放热量是NCM622 的三倍 ..... 18

图22：过充电和过放电易导致电池热失控 ...... 18

图23：2020 年国内三元前驱体企业出货占比 .... 20

图24：三元前驱体成本构成 ....... 21

图25：2020 年国内前驱体公司直接材料成本占比 ..... 21

图26：2021 年国内三元材料市场份额 ....... 22

图27：2021 年1-10 月国内高镍市场竞争格局 ...... 22

图28：高镍三元正极材料制备工艺流程 ..... 23

图29：负极材料分类 ...... 25

图30：2021H1 负极市场占比 ..... 25

图31：嵌锂生成Li-Si 合金的体积膨胀率高达320% ...... 26

图32：硅基负极失效机制示意图 .... 26

图33：硅碳复合负极循环稳定性好 .... 27

图34：硅纳米管中铿离子通道示意图 ..... 27

图35：特斯拉生硅负极将使制造成本降至1.2 美元/kWh ....... 27

图36：特斯拉生硅负极示意图 .... 28

图37：硅碳负极材料生产流程 .... 28

图38：电解液由有机溶剂、电解质锂盐和添加剂组成 ....... 32

图39：正极过渡金属溶解对电池性能的危害 ...... 32

图40：LiFSI 分子式 .... 33

图41：LiFSI 具有更好的抗水解性能 ...... 33

图42：LiFSI 在高温下具有更好的电池循环性能 .... 34

图43：LiPF6 价格走势 .... 35

图44：硫酸在天赐材料产业链循环中的示意图 ...... 36

图45：不同接触类型导电剂示意图 .... 37

图46：导电剂接触形式....... 37

图47：2016-2021 年中国锂电池导电剂出货量情况 ....... 40

图48：2020 年中国碳纳米管导电浆料市场竞争格局 ..... 40

图49：天奈科技生产碳纳米管的工艺流程 ...... 41

图50：天奈科技生产碳纳米管导电浆料的工艺流程 ....... 41

图51：动力电池结构件主要为壳体和顶盖 ...... 44

图52：圆柱和方形壳体示意图 .... 45

图53：圆柱电池顶盖（安全阀）示意图 ..... 45

图54：精密级进冲压模具示意图 .... 47

图55：动力锂电池顶盖主要生产工艺及模式 ...... 48

图56：动力锂电池壳体的主要生产工艺及模式 ...... 48

表1：圆柱电池一致性和标准化程度高 ..... 8

表2：国内外电池厂商大圆柱电池布局情况 .... 13

表3：圆柱电池需求量预测 ..... 14

表4：正极材料对比 .... 15

表5：不同三元材料性能对比 ...... 17

表6：大圆柱电池对高镍三元正极需求预测 .... 19

表7：全球高镍三元正极需求预测 ...... 19

表8：三元前驱体材料组成 ..... 21

表9：三元前驱体企业一体化布局情况 ....... 21

表10：三元正极材料企业高镍技术储备情况 ...... 23

表11：国内龙头三元正极企业高镍产能规划（万吨） .... 24

表12：负极材料对比 ...... 26

表13：不同制备方式制备的硅基负极材料的技术特征对比 .... 29

表14：国内硅基负极产业化进度 .... 29

表15：三类电解质锂盐的技术指标对比 ..... 33

表16：动力电池高镍化对LiFSI 需求影响测算 ....... 35

表17：LiFSI 主要厂商产能情况...... 36

表18：导电剂优缺点对比 ....... 38

表19：碳纳米管在力学、电学、热学、化学性能方面优势明显 ..... 38

表20：天奈科技三代产品生产技术和产品性能对比 ....... 41

表21：主流碳纳米管公司产品性能对比 ..... 42

表22：主要碳纳米管企业产能情况 .... 43

表23：天奈科技新增碳纳米管导电浆料产能明细（单位：吨） ..... 43

表24：圆柱结构件市场空间测算 .... 46

表25：动力电池精密结构件是冲压件 ..... 46

表26：国内外锂电池结构件厂商情况 ..... 48

表27：科达利主要客户情况（销售金额单位：亿元） ....... 49

表28：斯莱克结构件产能情况 .... 50