当下，我国已经形成了从材料研发、电池生产、回收利用到设备支撑的全球产业链最全、规模最大的动力电池产业体系，正极、负极、电解液和隔膜四大主材基本摆脱进口依赖，发展日新月异，其中，正负极更是锂电池性能突破的关键所在。4680 大圆柱趋势确立，龙头布局 23 年迎来规模量产4680+高镍硅基电池成本下降可期，未来有望成为长续航里程车型主流技术路线。按照特斯拉对未来电池技术方案及产线的设想，考虑材料端降本和生产工艺的升级，4680+ 高镍三元+硅基负极电池成本有 56%的下降空间第一梯队处在量产的前夜，以特斯拉公司为代表，预计于 2022 年正 式装车投放市场；2）第二梯队处在实质的立项研发阶段，预计于 2~3 年内左右量产装车， 如宝马等，宝马明确计划 2025 年在其新一代电动平台——Neue Klasse（New Class）上新型 圆柱电池；3）第三梯队是处在收集信息，市场调研以及可行性评估阶段。目前大部分的新 能源车企处在第二和第三梯队。当前有很多大型的新能源车企在未来的 5~10 年已经敲定了 经济型采用方壳或刀片磷酸铁锂电池，中高端采用高镍三元加硅负极大圆柱电池的布局。随 着技术工艺进步及产业链配套成熟，特斯拉作为行业的标杆充分发挥示范效应，我们预计 2025 年 4680 电池占整体渗透率达 30%，2025 年全球装机达 492GWh。特斯拉原计划 22 年底 4680 产能达 100GWh，2022 年第二季 度已经在德州工厂开始向客户交付带有 4680 电池组的 ModelY，头部电池厂商纷纷跟随加码 4680 电池阵营，包括松下、LG 新能源、三星 SDI、宁德时代、亿纬锂能、比克电池均已经 深度布局 4680 电池，从投产规划来看，2022-2024 年规模级的 4680 产线将陆续投产。松下计划通过正极无钴化、硅碳负极和大尺寸推动电池能量密度提 升，与特斯拉的 4680 在工艺和材料方面匹配度极高 亿纬锂能圆柱电池多年积累，规划 20GWh46 系圆柱产能。亿纬锂能在圆柱电池领域有 超过 20 年的生产经验，从 18650 到 21700 再到 46800，方形磷酸铁锂和 4680 大圆柱电池是 公司未来发展的核心。当前亿纬锂能已通过中试线完成了大圆柱系统产品的试生产布局了 4680 与 4695 两大型号，8 月 2 日亿纬首件搭载自主研发 46 系列大圆柱电池的系统产品在研 究院中试线成功下线。目前亿纬锂能的 46 系列大圆柱电池已取得国内外多家知名客户的定 点或签订框架合作协议，主要客户即将完成产品整体验证，全过程验证预计于 2023 年至 2024 年陆续完成，9 月 9 日公告定点情况，公司将为德国宝马集团 Neue Klasse 系列车型提供大 圆柱锂离子电芯，成为宝马将于 2025 年上市的新系列电动汽车电池在欧洲的主要供应商。 亿纬锂能此前曾公开表示，预计 2023 年产能释放 20GWh，2024 年达到 40GWh，公司近期 在建产能为湖北省荆门市建设 20GWh 46 系电池产线（拟投资 44 亿元）。 通常锂电池制造需要达到 95%以上的良率量产才具备经济 性，目前特斯拉在加州弗里蒙特工厂试制备的 4680 电芯的良品率已经从最开始的 20%左右 逐步攀升至 92%，国内布局 4680 的电池企业目前还处于 B 样阶段，良率在 50%附近，焊接 的高壁垒、生产一致性难度提高等导致国内电池厂的良率卡壳，未来还需要国内电池企业和 设备厂商共同推进。3 高镍+硅基成长空间打开，相关辅材、结构件充分受益---------在锂电池的原材料构成中，正极材料往往占据了50%的成本，负极材料则占据约15%的成本 负极材料是锂离子电池四大核心材料之一，负极材料占锂离子电池制造成本的5%-15%，其中三元电芯的负极材料成本占比约7%。目前的产品结构以人造石墨负极为主，天然石墨负极为辅。新型负极材料主要有硅基负极和硬碳......负极材料第一梯队企业，贝特瑞、杉杉股份、璞泰来，主要生产中高端人造石墨负极，并凭借自身的研发生产优势，正在积极布局新型负极材料。凯金能源、尚太科技、中科电气第二梯队企业则主要生产中低端人造石墨负极。天然石墨负极的代表企业主要是贝特瑞和翔丰华。按照2021年的负极材料出货量数据，人造石墨、天然石墨分别占比84%和14%。 其中，硅基材料分为硅氧负极、硅碳负极、硅基合金负极。硅氧负极和硅碳负极是目前主流两种技术路线，而硅基合金负极能量密度优异，但工艺复杂、成本高的问题还处在研发阶段。 锂电池的负极材料也将不断演化。从石墨负极向碳基负极发展，未来还可能使用金属锂负极材料。例如宁德时代最新发布的麒麟电池，官方称该动力电池可实现4C快充，其负极材料就使用了硅基负极。特斯拉的4680电池也是采用硅基负极材料，这意味硅基负极已在新型的动力电池产品中被大规模应用。 目前,国内真正实现硅基负极量产及批量供货的企业只有杉杉股份、贝特瑞。.....璞泰来、石大胜华、翔丰华、硅宝科技等公司处于布局、中试或研发阶段。 国内目前硅基负极产能达 1.5~2 万 吨，远期规划近 20 万吨，当前具备量产并得到客户验证的有贝特瑞、杉杉股份、凯金能源、 硅宝科技等少数几家。 未来具备技术和产能优势的企业将具备较强竞争优势。 杉杉股份表示,最新一代快充类产品(3C、5C)已经在全球主流消费类企业试产,预计2022年全面导入,公司快充消费类产品将继续领先市场。在动力电池应用领域已经通过主流车企的多轮评测,同时新一代硅氧负极材料项目已经落地。 璞泰来表示,公司硅碳负极材料目前以软包电池和方形电池应用为主,有一定数量中试品在客户端应用。随着产业链配套,例如低膨胀的粘结剂、改善首效率的添加剂等的推出,会加大硅碳和硅氧材料在方形电池应用。已经具备中试规模的硅碳和硅氧能力,根据市场需要会加大规模。 石大胜华一期1000吨硅基负极已经进入试生产阶段,预计今年下半年批量出货。公司还规划了2万吨级硅基负极产线,预计将于2023年12月份建成投产。 翔丰华表示,硅碳负极材料产品处于中试阶段,已具备产业化条件。 新安股份指出,碳化硅负极项目的中试工程已完成设备安装进入试生产前准备阶段。 硅宝科技硅碳负极材料已通过数家电池厂商测评并实现小批量供货,2021年11月公告称建设1万吨/年锂电池用硅碳负极材料项目,产能规模从50吨提升至万吨级别。 格龙新材料硅碳复合负极已通过客户认证,到量产阶段。 值得注意的是,硅基负极大规模量产仍然面临几大瓶颈: 1、硅基负极仍然存在硅易体积膨胀、导电性差、首次充放电损耗大等问题,性能仍需持续优化。 2、由于硅基负极产业化仍处初期阶段、产能规模小,硅基负极缺乏性价比优势。 3、目前硅基负极复合掺杂比例小,增量空间有限,工艺技术尚待突破。
高镍+硅基成长空间打开，相关辅材、结构件充分受益 3.1 硅基负极：受益 4680 有望指数增长，爆发前夜多领域企业加速布局 2021 年 贝特 瑞、 璞泰 来、杉杉股份市场占比分别为14.3%/11.9%/11.7%，且市场份额相对较为稳定。 宁德时代(300750.SZ)：已规划8条产线对应12GWh的大圆柱产能。 亿纬锂能(300014.SZ)：大圆柱20GWh年产能已于2022年开建并实现小批量供货，包括4680和4695两大型号，预计2023年产能释放20GWh，2024年扩产至40GWh。 斯莱克(300382.SZ)：公司4680大直径圆柱形钢壳产线的核心主机设备制造即将完成，预计三季度会进行整线的安装调试和试生产、第四季度可实现首条验证线的商业化连续生产。 赢合科技(300457.SZ)：已开始批量向客户供应满足4680大圆柱电池生产的关键设备。 当升科技(300073.SZ)：欧美重要客户是公司高镍正极材料主要用户之一，公司高镍及超高镍产品已广泛应 4680 补足高镍体系安全短板，打开高镍三元发展空间....我们预计 4680 将打开三元长期成长空间，高镍三元在续航里程要求高的中高端电 动车市场将成为主流。用于欧美客户包括4680大圆柱电池在内的各类动力电池。高镍三元渗透率稳步提升，竞争格局相对常规三元较优。受益于欧美新能源市场的起量 以及海外车企对高镍电池的青睐，国内高镍材料的需求量快速提升，2021 年国内以 811 及 NCA 为代表的高镍三元材料市场渗透率稳步提升，全年渗透率由 2020 年的 22%提升至 2022 上半年的 42%。具体到竞争格局，2022 上半年容百科技、天津巴莫、贝特瑞是占据高镍市场 的前三位..........高镍部分的市场集中度较高，2022 上半年 CR5 集中度达到了 82%，三元仅 59%，主要受高镍材料技术门槛较高以及产品差异化的影响，预 计在在技术、产能和客户有领先优势的企业市占率将稳步提升。为尽可能降低对动力电池能量密度 和循环寿命的影响，需要添加导电性更为优异的碳纳米管导电剂来提升导电性能、改善循环 寿命、提升倍率。 目前碳纳米管导电浆料在硅基负极中表现出良好的性能：1）碳纳米管高的机械强度能 够提高硅基负极材料结构的稳定性，在外力的作用下结构不易破坏，降低硅材料膨胀带来的 危害；2）碳纳米管优异的导电性能，可弥补硅基负极导电性差的不足；3）碳纳米管极大的 比表面积可以有效的缓解硅基负极在锂离子脱嵌过程中硅材料结构的坍塌。综合来看，CNT 有望在高能量电池材料体系中加速对传统炭黑导电剂的替代。 CNT 需求 4 年 3 倍，龙头充分受益。国内 2021 年 CNT 浆料出货量为 7.80 万吨，同比 增长 62%，16-21 年 CAGR 达 42%，主要受益于：1）动力电池市场的高速增长；2）三元高 能量密度材料体系占比的提升（三元动力锂电池新型导电剂主要以碳纳米管为主）；未来伴 随电动车快充性能需求提升以及高镍硅碳占比提升拉动，根据 GGII 预测，多壁碳纳米管浆 料 2025 年出货量有望达 32 万吨，21-25 年 CAGR 达 42%。国内碳纳米管厂商主要由天奈科 技、集越纳米、德方纳米等，天奈科技对比同业具备技术和产能优势，2021 年出货量市占率 达 43%是行业绝对龙头，有望充分受益行业增长趋势。 单壁碳纳米管相比多壁碳纳米管使用效用事半功倍，有望成为下一代导电剂。目前，国 内碳纳米管厂主要的竞争点是制备长径比（更大）、纯度（更高），现阶段市场上的碳纳米管 基本为多壁碳纳米管，而单壁碳纳米管因为直径更小、长径比更大，理化性能更优、导电性 能更好、添加量更少，对能量密度和循环寿命提升效果更为明显。根据 OCSiAl 数据，低于 0.1％的 TUBALL单壁碳纳米管添加量即可提供更高的能量密度，多壁碳纳米管或炭黑添 加量是其 5-50 倍。在目前电动汽车电池包中，仅 100g 的 TUBALL单壁碳纳米管就可代替 5kg 的导电炭黑。 1）解决硅基材料负极循环寿命差的问题，从而提升硅材料掺杂率上限，最终带来电池 能量密度的提升：单壁碳纳米管具有高附着力，对硅基材料膨胀的忍受程度强，可延长硅负 极循环寿命 4 倍，相比其他传统导电剂更适用于硅基负极材料中，在加入低剂量的情况下即可在材料内部形成发达网络的能力，覆盖硅颗粒表面并在硅颗粒之间建立高度导电和持久的 连接，大幅提升负极硅材料掺杂率的理论上限，为硅负极提高能量密度保驾护航。目前单壁 碳纳米管可以制造出内部含有 20%SiO 的硅基负极，使其比容量提高至 600mAh/g，循环次 数达到 1500。此外，OCSiAl 研发团队测试结果验证，可以将负极中的 SiO 含量提高到 90％； 2）在正极中有做导电剂提高关键参数：单壁碳纳米管的性能优于其他导电剂，在锂离 子电池中提供放电功率、能量密度、附着力安全等方面的性能，其对性能的提升大幅领先传 统的导电添加剂炭黑或多壁碳纳米管。 结构件：大圆柱提高竞争壁垒，龙头强者恒强结构件是电池重要组成部分。锂电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液和精密结 构件等组成，其中精密结构件主要为铝/钢壳、盖板、连接片和安全结构件等，是锂电池及锂 电池组的主要构成材料之一。动力锂电池精密结构件具有高尺寸精度、高表面质量、高性能 要求等特性，作为锂电池外壳，起到传输能量、承载电解液、保护安全性、固定支承电池、 外观装饰等作用，并根据应用环境的不同具备可连接性、抗震性、散热性、防腐蚀性、防干 扰性、抗静电性等特定功能。测得 2020 年圆柱结构单 Wh 成本为 0.036 元/Wh，伴随未来电池大型化带来结构件耗用量下降，假设圆柱结构单 Wh 成本每年降幅 2%，最终测得 2025 年全球圆柱动力电池结构件市场规模达 157 亿元，20-25 年 CAGR 达 67%。 科达利：深耕结构件数十载，产能客户遍布全球。科达利主要生产方形及圆柱形动力电 池精密结构件，2007 年起，公司就与新能源汽车厂商和动力电池厂商开展研发，拥有高精密 度、高一致性的生产工艺，以及先进的冲压加工、拉伸加工、注塑加工和模具制造技术，目 前已经在国内各地区、德国、瑞典、匈牙利等建立了全球十二大生产基地，客户覆盖知名电 池厂如 CATL、LG 等，根据科达利公告，目前公司具备大圆柱电池 4680 电池结构件的生产 能力，且已获国内外大客户定点，预计会在 2022 下半年量产，其主要供给欧美客户。凭借 全球领先的工艺积累和全球的销售网络，有望充分受益圆柱结构占比提升。斯莱克：电池与易拉罐的生产异曲同工，跨界应用有望颠覆原有生产线。特斯拉电池日 宣布积极引进类似易拉罐生产似的高效率生产线，以实现大圆柱对产线生产效率、稳定性和 一致性的要求，相应的，国内易拉罐设备龙头斯莱克正积极推进易拉罐制造技术在电池壳生 产商的应用，斯莱克专注于高速易拉罐量产设备，技术成熟，其易拉罐生产工艺要求目前高 于电池壳生产工艺，在转向电池壳生产工艺过程中没有实质性的技术障碍，可以延伸应用于 圆柱形电池壳生产制造。当前，斯莱克的圆柱形电池壳自动化生产线已经进入批量化试生产 阶段，子公司有生产 21700、18650 圆柱形钢壳、3X 系列圆柱形铝壳等产品，成品生产线具 有成型、清洗、检验、包装等功能，其 DWI 生产工艺与现有国内市场上使用的设备不同， 生产出的电池钢壳一致性更好，生产线效率更高，使用的人员更少。公司在 4680 用到的预 镀镍钢壳、后镀镍钢壳、铝壳、不锈钢壳等都有技术准备储备，有望成功切入 4680 锂电产 设备/结构件业链。 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
