4680大圆柱电池专题分析报告( 67 页)

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目 录

一、4680 冲击电芯格局 ..... 2

（一）补贴退坡性价比为王，4680 降本增效 ....... 2

（二）安全要求日益提高，4680 热管理升级 ....... 8

（三）快充成未来趋势，4680 高倍率优势明显 ..... 12

（四）大势所趋，特斯拉等头部企业争相入局 ...... 15

二、4680 引领技术变革 ....... 19

（一）正极：超高镍多元 ...... 19

1、适配度高，加快布局 .... 19

2、生产工艺升级.... 21

（二）负极：硅基材料 ...... 24

1、硅基负极蓄势待发 .... 24

2、硅碳硅氧各具优势 .... 27

3、改性方法：纳米化、碳复合、预锂化 .... 29

4、产业化布局提速 .... 33

（三）其他材料未来趋势 ...... 34

1、导电剂单壁碳管 .... 34

2、新型锂盐LIFSI ..... 38

3、复合铜箔PET ....... 39

4、大尺寸钢制电池壳 .... 43

三、4680 提升工艺要求 ....... 44

（一）4680 电池结构及流程工艺 ..... 44

（二）4680 生产工艺的差异化 ..... 45

1. 独创干电极涂布..... 45

2. 极片极耳切割一体化 ..... 47

3. 激光焊接难度升级 ..... 48

4. CTC 结合一体化压铸 ..... 50

四、推荐标的 .... 57

（一）亿纬锂能 ...... 57

（二）当升科技 ...... 58

（三）贝特瑞 ...... 59

（四）天奈科技 ...... 60

五、风险提示 .... 61

六、附录 .... 61

插 图 目 录

图1：特斯拉4680 锂电池 ....... 2

图2：近年新能源汽车补贴政策标准（万元） ..... 2

图3：锂离子电池组的能量密度及成本 ..... 3

图4：不同封装类型的电池占比变化 ..... 4

图5：特斯拉4680 降本方案 ....... 4

图6：1865/2170/4680 电池实物图 ...... 5

图7：工厂层面从电极涂覆、卷绕、装配、化成提高效率 ..... 6

图8：湿法涂覆工艺 ..... 6

图9：Maxwell 干电极工艺 ...... 7

图10：Model 3 中2170 的四模组装配 ....... 8

图11：特斯拉CTC 无模组装配 ..... 8

图12：方形、圆柱、软包电池大小排列示意图 ....... 9

图13：方形电池底部液冷方案 ....... 9

图14：软包电池底部液冷方案 ....... 9

图15：圆柱电池侧面液冷方案 ..... 10

图16：圆柱电池顶部+侧面液冷方案 ....... 10

图17：单极耳与全极耳原理示意图与结构示意图 ..... 10

图18：单极耳与全极耳温度分布对比 ..... 11

图19：大圆柱电池卷芯结构 ..... 11

图20：大圆柱电池的结构-无极耳 .... 11

图21：800V 快充技术布局情况 ....... 12

图22：电池充电工作原理 ..... 13

图23：宁德时代快充技术 ..... 14

图24：广汽埃安快充技术 ..... 14

图25：亿纬锂能46XX 电池 ..... 16

图26：松下4680 电池 ....... 16

图27：NCMA 与NCM 和NCA 循环稳定性对比 ....... 19

图28：2021 年我国8 系及以上正极材料厂商出货占比 .... 21

图29：NCA 三元正极前驱体的工艺流程图 .... 22

图30：正极材料生产流程示意图 ..... 22

图31：正极材料生产工艺 ..... 23

图32：高速混合机 ..... 23

图33：球磨机 ..... 23

图34：三元正极匣钵 ..... 24

图35：辊道窑 ..... 24

图36：推板窑 ..... 24

图37：地壳中的硅元素含量占比 ..... 25

图38：22Q2 石墨类负极及硅基负极单价对比 ....... 25

图39：锂枝晶在电池工作时析出的过程 ..... 25

图40：中国硅基负极材料出货量及增长情况 ..... 26

图41：中国硅基负极在负极渗透率 ..... 26

图42：硅基负极发展时间线 ..... 26

图43：硅碳负极进展情况 ..... 26

图44：硅基负极的关键技术问题与解决方案 ..... 27

图45：硅负极工作时体积膨胀情况 ..... 28

图46：石墨负极工作时体积膨胀情况 ..... 28

图47：硅碳负极和硅氧负极制作过程 ..... 28

图48：硅纳米化 ..... 30

图49：锂电池的首效问题 ..... 31

图50：负极补锂示意图 ..... 32

图51：正极补锂示意图 ..... 32

图52：碳纳米管在电极材料中形成导电导热网络示意图 ..... 35

图53：碳纳米管在电极材料中形成导电网络实际图像 ..... 35

图54：碳纳米管使硅负极在涨缩后免于破碎分离 ..... 35

图55：单壁碳纳米管与双臂碳纳米管结构图 ..... 36

图56：单壁碳纳米管在多次循环中容量损失更少 ..... 37

图57：电解液制作方法 ..... 38

图58：氯化亚砜-氯磺酸法制备LiFSI 工艺流程 ..... 39

图59：传统铜箔生产工艺 ..... 41

图60：复合铜箔与传统铜箔生产流程对比 ..... 41

图61：特斯拉4680 第一代电池结构 ....... 44

图62：比克4680 电池结构 ....... 44

图63：4680 大圆柱电池生产流程 .... 44

图64：Maxwell 干电极法涂布工艺示意图 ...... 45

图65：4680 电池全极耳极片设计 .... 47

图66：4680 电芯生产中的中道焊接环节及焊接部位示意图 .... 48

图67：特斯拉4680 电池Pack 泄压阀实物图 ..... 49

图68：联赢激光复合激光焊接密封钉焊接技术 ..... 50

图69：逸飞激光圆柱动力电池汇流盘智能焊接站 ..... 50

图70：CTM、CTP 与CTC 比较 ...... 50

图71：特斯拉CTC 底盘实物结构 ....... 51

图72：特斯拉车身零部件-电池一体化方案实物图 .... 52

图73：特斯拉Model Y 压铸件（黄色部分为压铸件） ..... 53

图74：高压铸金属的紊流分析 ..... 54

图75：压铸过程中热处理分析 ..... 54

图76：特斯拉弗里蒙特工厂Giga Press ....... 55

图77：亿纬锂能营收利润及增速 ..... 57

图78：亿纬锂能盈利能力 ..... 57

图79：当升科技营收利润及增速 ..... 58

图80：当升科技盈利能力 ..... 58

图81：贝特瑞营收利润及增速 ..... 59

图82：贝特瑞盈利能力 ..... 59

图83：天奈科技营收利润及增速 ..... 60

图84：天奈科技盈利能力 ..... 60

图85：镍钴锰配比与电池性能关系 ..... 61

图86：集流体边缘弯折工艺 ..... 62

表 格 目 录

表1：不同封装方式电芯性对比 ..... 3

表2：2170/4680 电池性能对比 ....... 5

表3：影响不同封装电池组热失控的核心因素对比 ..... 8

表4：快充功率及时间 ....... 12

表5：快充电池技术进展 ....... 13

表6：国内方形电池装机量占比 ....... 15

表7：国内软包电池装机量占比 ....... 15

表8：国内圆柱电池装机量占比 ....... 15

表9：各电池厂商的4680 规划 ..... 16

表10：特斯拉4680 装机测算 ....... 18

表11：各企业4680 正极技术路线梳理 ....... 20

表12：各电池企业正极材料与前驱体供应商梳理 ..... 21

表13：不同三元正极匣钵成本测算 ..... 24

表14：石墨与硅单质性能对比 ..... 25

表15：硅负极体积膨胀带来的问题 ..... 28

表16：硅碳负极和硅氧负极对比 ..... 29

表17：各企业硅碳/硅氧负极产品性能对比 .... 29

表18：硅基复合负极材料的复合结构 ..... 30

表19：常见硅碳负极制备方法 ..... 30

表20：国内厂商的补锂剂进展 ..... 32

表21：布局硅负极的重点公司梳理 ..... 33

表22：4680 电池材料用量变化 .... 34

表23：TUBALL 单壁碳纳米管在电池正负极应用的效果 ..... 36

表24：天奈科技产品发展 ..... 37

表25：新型锂盐LiFSI 与六氟磷酸锂LiPF6 的性能对比 ...... 38

表26：龙头企业布局新型锂盐LiFSI 情况 ...... 39

表27：传统铜箔和PET 铜箔性能对比 .... 40

表28：传统铜箔与复合铜箔生产工艺对比 ..... 41

表29：PET 复合铜箔产业链上市公司梳理 ..... 42

表30：重点公司工艺比较和技术进展 ..... 43

表31：特斯拉及比克电池主要结构对比 ..... 44

表32：4680 新技术方案带来的工艺变革 .... 45

表33：干法涂布和湿法涂布工艺关键项对比 ..... 46

表34：干法涂布和湿法涂布优缺点对比 ..... 46

表35：4680 涂布参数与2170 和1865 对照 .... 46

表36：各公司涂布机产品比较 ..... 46

表37：极片分切过程中存在的问题及解决办法 ..... 47

表38：CTM、CTP 与CTC 比较 ...... 51

表39：CTC 技术入局者 .... 52

表40：部分主机厂一体化压铸方案及其进展 ..... 53

表41：压铸件供应商和压铸机供应商梳理 ..... 55