大电池深度报告：大电池技术快速进步，应用空间广阔

互推小编 2023-11-09

（报告作者：川财证券分析师高翔）

2020 年 9 月特斯拉的电池日上，特斯拉提出了一整套从材料到工艺制造的完整的 4680 电池解决方案，工艺体系上提出 4680 大圆柱、无极耳、CTC 三位一体，化学材料体系配套方面，使用高镍正极材料与硅碳负极材料并在正负极中添加粘合剂等辅材。4680 相比 2170 成本降低 14%，在单吉瓦时的投资成本方面降低了 7%。

一、大电池优势明显，发展空间广阔

1.1.大电池基本原理介绍

锂电池按照其封装方式来进行分类，主要可以分为三类，分别是：方形、圆柱和软包。三种电池主要不同的地方是方形于圆柱形电池采用了金属材质作为电池的外部壳体，软形包装电池则是采用了铝塑膜柔软性材料作为电池的外部壳体。三种电池形状不同，也采取了卷绕和叠片的制造成型工艺。

方形的锂电池整体封装具有高可靠度，高能量效率，高能量密度的特点。电池的结构整体比较简单，可以采用单体容量的提升来实现能量密度的提升，电池的稳定性好。方形锂电池可以根据尺寸大小开展定制化生产，型号比较多，工艺统一比较困难，而且自动化水平较低、单体差异比较大，在具体的下游应用中，存在整体系统的寿命低于单体寿命的问题。

圆形锂电池和方形锂电池都采用硬壳的外部封装技术，圆柱型锂电池整体采用成熟工艺，成组后成本较低，电池的良率以及成组的一致性比较高;而且电池组的整体散热面积大，热性能方面优于方型锂电池，但散热系统的整体设计要求比较高，设计难度比较大、能量密度收影响较低等问题。

软包型锂电池外部采用铝塑膜作为包装材料、电池的安全性好、电池的整体重量较硬壳电池轻、质量比能量比较高、内阻相对比较小、循环寿命相对更长一些，目前由于电池的型号比较多，自动化生产程度低、生产效率也不高、高端的铝塑膜目前主要依赖进口、产品的一致性较差。

1.2.大电池技术发展路径

1865 圆柱动力电池，初期采用钴酸锂正极加上石墨负极方案，供应特斯拉 Roasder。之后松下将电池容量从 2Ah 提升至 4Ah，化学体系改为镍钴铝正极加上石墨负极的方案，开始在特斯拉 ModelS 与 X 车型上规模化推广。2170 圆柱动力电池，2017 年特斯拉与松下共同研发 2170 圆柱电池，并开始应用于特斯拉 Model3 车型，该电池采用镍钴铝与硅碳负极方案，电池整体能量密度比原来的 1865 电池提升了 20%以上，整体系统成本下降接近 9%。4680 圆柱动力电池，2020 年 9 月，特斯拉率先发布无极耳、硅负极、不含钴的 4680 电池结构，电池材料体系为镍锰正极与硅碳负极，预计电芯单体能量比2170 电池提升 5 倍，整车续航里程提升 16%，功率提升了 6 倍。

2020 年 9 月特斯拉的电池日上，特斯拉提出了一整套从材料到工艺制造的完整的 4680电池解决方案，工艺体系上提出 4680 大圆柱、无极耳、CTC 三位一体，化学材料体系配套方面，使用高镍正极材料与硅碳负极材料并在正负极中添加粘合剂等辅材。4680相比 2170 成本降低 14%，在单吉瓦时的投资成本方面降低了 7%。

1.3.大电池主要技术创新

干电极涂布

2019 年，特斯拉用市值 2.35 亿美元的股票购入 Maxwell，该公司的核心技术即干电极技术。次年，特斯拉便在电池日上推出 4680 圆柱电池，称将在全新的圆柱电池体系中应用干电极技术。干电极技术在应用于正负极材料的过程中，既能省去溶剂，又能加强极片性能优势，且因流程化简，设备投入更少。相对的，干法制备电极工艺在产业化上，目前仍与湿法存在差距。

锂电池制造的前段，湿法制极的工艺现已十分成熟，混料、涂布、烘干、NMP 回收、辊压，极片从干到湿再到干。湿法工艺较为简单，有了“湿”的状态加持，浆料流动性好且气泡较少，简单的操作极大程度提高了极片制备的效率，为动力电池迈向 TWh 时代打下坚实基础。相较湿法，干法工艺的革新具备 4大优势：干法制备极片的核心，在于对“湿”的抛弃。干法不使用粘结剂与溶剂，化简了湿法中的浆制、涂布烘干和溶剂回收过程；干法制备的电极可具备更高的压实密度，容纳更多活性物质。并且，在对溶剂的逐步舍弃过程中，负极材料的融合更好，便于负极补锂，减少首次循环容量损失。

目前，干电极整体的能量密度超过 300 瓦时每公斤，未来有望达到 500 瓦时每公斤；动力电池材料体系逐渐向高镍掺硅发展。干电极技术既可以减弱湿度对高镍正极的性能影响，又能对硅基负极的膨胀有更强的承受能力;因不用粘结剂，电池使用寿命得到了明显改善。

高镍与硅碳电池材料

特斯拉采用超高镍多元正极材料，同时提升了镍含量也降低了成本并保证了材料的稳定性，负极方面采用了硅碳和硅氧材料，理论上最高克容量可以达 4200 毫安时每克，指标超过传统石墨材料的 10 倍以上，目前量产克容量已超过 400 毫安时每克。硅的电压平台也高于传统石墨，具有更好的安全性。硅的来源广泛，储量上也丰富，成本较低，对环境也比较友好。采用硅负极材料后，可以提升 8%以上的质量能量密度，可以提升 10%以上的体积能量密度，并且每度电池的成本可以下降 3%以上。特斯拉重新设计了电池材料，采取新的高弹性的材料，并增加了弹性的离子聚合物涂层，使得硅表面结构更加稳定，成本也降低了 5%。

全极耳设计

传统的电池结构有两个极耳，连接正极与负极，大电池实现了全极耳（从正极和负极上直接剪出极耳）结构，较大增加了电流通路，缩短了极耳的间距，大幅提升电池功率。全极极耳设计提升了输出功率，使得锂电池的电流通路变宽，内阻减少，内损降低，大幅提升电池功率（2170 电池的 6 倍）。

全极耳提升电池安全性，圆柱电池其散热为轴向，热量从极耳散出，传统圆柱电池比如 2170 锂电池只有两个极耳，热量传输通道小，4680 锂电池极耳面积增大，热量传输通道较大，极大的改善了散热效果（发热只有传统圆柱电池的 20%），增强了热稳定性，使得锂电池的快充能力提升很大，全极耳的设计结构，使得电子更容易在内部移动，提高了电流倍率，充放电速度加快，锂电池的生产效率得到较大提高，生产线添加极耳的工序取消，设备空间得到节省，减少了锂电池出现制造缺陷的可能性。

预镀镍技术

预镀镍能够优化电池壳体性能，高端大圆柱电池材料要求高，有望加速预镀镍渗透。圆柱电池多采用物理稳定性强、强度高的钢材作为壳体的主要材料。同时，为了保护钢壳里的铁基体不被正极材料等活性物质氧化，钢壳多进行镀镍以保护壳体。电池壳镀镍工艺主要分为两种：后镀镍与预镀镍：电池壳体冲制完成后，再进行滚镀等。2）：在壳体冲压之前，基础钢材上进行电镀，而后通过退火工艺，使得镀层与基材相互渗透形成镍铁合金层。

预镀镍工艺主要优势如下：1）镀层结合力高、缺陷较少，铁元素溶出较少且生产过程中镍粉残留少，耐腐蚀性与安全性持续提升。2）镀层厚度可控且均匀性高，提升壳体一致性。因而在大圆柱电池等高端电池产品中，有望普遍采用预镀镍壳体，以此来提升电池的一致性、寿命与稳定性。

海外头部预镀镍钢带企业布局较早，主要企业包括日本东洋、日本新日铁、韩国 TCC 等，目前海外企业暂未有大幅产能扩张计划。日本的新日铁、东洋，韩国的 TCC 以及欧洲塔塔合计产能 20 万吨左右；东方电热是国内极少数拥有产能达 2.35 万吨，已经实现批量供应。随着圆柱形电池逐渐投入市场，预镀镍需求有望较大幅度增长，国内企业技术不断进步，东方电热加速预镀镍产能扩张，规划增加 16-17 万吨预镀镍产能，甬金股份于 2022 年 11 月计划总投资约 14 亿元建设“年产 22.5 万吨柱状电池专用外壳材料项目”。

CTC 技术

特斯拉 4680 电池组取消了模组设计，将单体电池和底盘集成在一起，将驱动电机、电控系统、逆变器和车载充电器等设备也集成在一起，并由重新优化过的电池管理器来分配动力。

二、大电池的市场空间广阔，动力储能领域应用广泛

2.1 新能源汽车市场空间广阔，锂电池增长迅速

我国新能源汽车的产销量已经处于全球第一水平，2022 年我国新能源汽车维持快速增长，全年实现销售 688.7 万辆，同比增长 93.4%，纯电动汽车销售 536.5 万辆，同比增长 81.6%，插电式混动汽车销售 151.8 万辆，同比增长接近 1.5 倍左右。2022 年中国的新能源汽车整体占比率达到 25.6%，与去年同期相比增加了 12 个百分点。高工锂电预计到 2025 年，中国的新能源汽车年销售数量有望达到 1300 万辆左右，整体电动化占比率有望达到 45%左右的水平。

高工锂电统计数据，2022 年我国锂电池出货量达到 655 吉瓦时，同比增长 100%以上。其中，动力电池出货量达到 480 吉瓦时，同比增长超 100%以上，储能电池出货量达到130 吉瓦时，同比增长接近 1.7 倍。按照高工锂电的预计，到 2025 年，中国的动力电池整体出货有望达到 1730 吉瓦时，而储能电池出货也整体有望达到 560 吉瓦时。

2.2 特斯拉销量快速增长有望拉动圆柱电池需求

特斯拉以圆柱电池起家，助推圆柱动力电池装机量保持高速增长势态。从全球来看，全球圆柱动力电池绝大多数应用于特斯拉，在 2020 年以前，全球圆柱动力电池装机量增速与特斯拉汽车产量变化趋势近似。2020 年特斯拉上海工厂投产以后，采用宁德时代方形锂电池的产品，使得圆柱锂电池的装机量增速比整体汽车产量增速减小。2018年，圆柱电池依托特斯拉汽车的畅销实现快速放量，增速达到 104%。2021 年特斯拉产能进一步扩大，全球圆柱动力电池装机量约 58 吉瓦时，主要来自于松下、LGES。

根据 EVTank 的研究数据显示，2022 年，全球的圆柱形锂电池出货量为 119.6 亿颗，同比下滑 1.8%，下滑的原因主要在于：电动工具需求减弱，导致其对高倍率圆柱电池的需求量减少，并且电动工具电池 2021 年的高出货量在下游工具厂商形成了较大的库存；宁德时代以其方形电池大量供应特斯拉，使得其对 LGES 圆柱电池的需求不及预期；包括换电在内的两轮车用高容量圆柱电芯被低成本的方形和软包电池替代。

三、大电池行业竞争格局和重点公司介绍

3.1日韩企业全球市场率领先，国内企业持续追赶

根据 EVTank 数据显示，2021 年，日韩四家企业圆柱电池全球市场占比合计为 51.5%，2022 年，合计占比增长至 63.0%。从各个企业出货量数据来看，日韩四家企业的出货量均保持了正向增长，其中 LGES 的同比增速最快，达到了 43.7%，国内的圆柱电池企业出货量出现了一定的下滑。

2022 年全球主要圆柱电池企业的竞争格局进一步优化，行业集中度持续提升，日本松下、韩国的 LGES 和三星 SDI 三家企业在圆柱电池的市场合计份额由 2021 年的 48.9%增长到 2022 年的 59.7%，LGES 的市场份额提升最为明显。EVTank 的研究表示，圆柱电池未来需求端的增长将以汽车和储能为主，以 4680、4695等为代表的大圆柱电池在 2022 年实现了小批量的生产并预计在 2023 年将迎来大批量出货，成为汽车和储能用电池的主流型号。倍率型的工具用电池的市场空间增速较为平稳，机会主要来自于中国电池企业对日韩企业的产品替代。

3.1重点公司介绍

宁德时代

2023 年上半年公司实现营业收入 1892.5 亿元，同比增长 67.5%，归属母公司股东净利207.2 亿元，同比增长 153.6%，公司业绩整体保持高速增长。其中，二季度单季归属于母公司股东净利润 109 亿，同比增长 63.2%。二季度单季毛利率 21.96%，净利率11.37%，盈利能力整体环比一季度保持稳定。

2023 年上半年公司实现电池销量超过 170 吉瓦时，动力电池销量和储能电池的销量比例约为 8：2。2023 年上半年电池售价约 0.97 元/Wh，其中动力电池约 1 元/Wh，储能电池约 0.82 元/Wh。2023 上半年公司境外收入占比 35.5%，实现同比大幅提升。公司海外工厂进展顺利，德国工厂已经实现电芯投产，匈牙利工厂也在顺利推进中。同时，公司在美国市场与福特的合作持续推进中，进展顺利。

公司 M3P 电池、钠电池、凝聚态电池等各项新技术进展顺利，处于行业领先水平，预计年内将陆续实现产业化，新材料落地后有助于公司盈利能力持续提升以及适配客户更多需求。储能电池方面，公司升级了产品 EnerOne Plu 以及推出了零辅源光储直流耦合解决方案。

公司的麒麟电池在能量密度、安全性能、快充性能、循环寿命等方面远超国内外友商的 4680 等大圆柱电池，是公司的主要方向之一。同时应个别客户特殊应用要求，公司已研发成功 4680、4695 等大圆柱电池。同比进行测试，公司的大圆柱电池循环寿命是国内外友商的 3 倍以上，能量密度比友商高出 10%以上，安全性远超友商，接近公司的麒麟电池。公司全球竞争力长期来看非常清晰，目前公司正处在快速扩张的阶段，制约公司发展的因素正在排除。从下游需求端来看，全球电动车与储能的整体需求强劲，新的储电需求场景也正在不断涌现，公司的整体竞争优势可以维持公司规模实现持续的增长。

亿纬锂能

2023 年上半年公司预计实现归属于母公司净利润 20.39-22.42 亿元，同比增长50.00%-65.00%，上半年公司预计实现扣除非经常性损益后归属于母公司股东净利润11.94-13.13 亿元，同比增长 0.00%-10.00%。

公司新工厂逐步进入量产阶段，公司经济性持续改善，储能出货实现翻倍，动力领域电芯产能增加、新客户开拓进展良好，营业收入持续增长。储能项目高速增长加上动力领域稳定增长推动公司营收和业绩同比增长均超过 50%。6 月中旬公司与 Powin 签署10 吉瓦时方形磷酸铁锂电池协议，与 ABS 签订协议交付 13.389 吉瓦时方形磷酸铁锂电池，海外市场开拓进展顺利。

公司与 EA 集团计划在泰国共同组建合资公司，该合资公司建设至少 6 吉瓦时的电池生产基地。EA 集团目前从事全系列可再生能源业务，包括生物柴油制造商、可再生能源电力开发商、电动汽车和电动汽车充电器开发商和运营商及锂一次电池制造商，本次合作 EA 集团专注于泰国、台湾和东南亚的当地土地和建设、营销、融资及与泰国政府的当地联系；亿纬锂能专注于研发、建设、工厂的生产、运营和管理以及联合销售，本次携手合作实现协同互补，促进公司海外业务顺利推进，以支持和配套泰国及东南亚地区客户需求。

公司 4695 大圆柱电池能量密度达到 350 瓦时每公斤，支持 9 分钟的超快速快电，客户反馈其具备行业领先优势，公司目前在湖北荆门、四川成都、辽宁沈阳等地区规划产能，其中荆门今年年初开始试产，现在正在调试阶段，公司目前已获得成都大运、德国宝马等国内外众多一流车用客户的定点，有望率先受益大圆柱趋势。

科达利

公司主要的产品包含有锂电池精密结构件与汽车结构件，锂电池结构件 2022 年收入占比达到 96%。2022 年公司实现营业收入 86.54 亿元，同比增加 93.70%，实现归属于母公司股东净利润 9.01 亿元，同比增加 66.39%。2023 年第一个季度公司实现营业收入23.26 亿元，同比增加 48.52%；实现归属于母公司股东净利润 2.42 亿元，同比增加42.77%。公司具备优秀的产线整合能力，高端生产设备绑定日本进口的全套精密制造设备，精密度、效率、自动化、良率和一致性等指标优秀。得益于公司产能利用率提升分摊折旧成本、生产工艺优化降低生产成本并提升效率和良率、内部运营成本降低、原半自动化生产线的改造、与主要材料供应商签订长期框架协议等因素，公司抵抗成本波动风险的能力较强，产品毛利率领先同行业。

客户方面，公司已与宁德时代、亿纬锂能、中航创新、松下、特斯拉、LG、Northvolt、三星等全球一线电池企业建立稳定的合作关系。其中，公司与法国 ACC 签订 2024-2030年供货 2 亿套方形锂电池壳体和盖板的协议，与宁德时代签订份额不低于 40%的供货协议，同时加强绿色降碳和全球供给配套。公司已形成国内 13 个生产基地和海外 3个生产基地的产能布局，我们认为公司在国内的产线能力有望复制到全球工厂中，增强公司的全球配套能力。

公司在电池结构件领域从业十余年，生产工艺具有高精密度、高一致性，公司拥有先进的冲压、拉伸、注塑与模具制造能力，产品覆盖方型锂电池和圆柱锂电池。目前公司已经基本完成 46 系电池结构件大钢壳和自动组装线的研发，通过预镀镍的钢材进行连续多工位的拉伸，形成有不被破坏的光亮镀镍层的薄壁钢壳，不再需要表面电镀处理，提高了电池的安全性。目前公司的大钢壳技术开发基本成熟，进入批量验证阶段，有望受益于大圆柱电池的批量生产。

东方电热

公司由家电电加热器龙头为起点，经年拓展应用场景及前瞻性布局核心技术，形成了以国内技术独家创新为支撑的复合型下游业务结构：空调基业稳健替代，新能源技术壁垒保障高速成长，光通信修复维稳。

公司早在 2006 年开始研发电动车加热器技术，参与制定国内唯一行业标准，较竞品加热器具备小巧、高效等优势。伴随电动车在技术、政策加持下需求大增，公司与车企客户合作稳固订单充足，但产能仅为 25 万套/年对应市占率 15%左右，2021 年产能利用率一度 151%。募投扩产下有望解决产能瓶颈，满产状态下合计产能可达 375 万套/年，预计市占率将提升至 30%-40%，营收贡献高达 16.0 亿元。

东方九天实现预镀镍技术突破抢占 4680 电池增量需求。在全球锂电大趋势下特斯拉率先推出 4680 大圆柱，优势性能驱动主流电池厂加速产能布局，提振上游钢制外壳的预镀镍工艺需求。公司多年深耕拥有预镀镍钢壳完整工艺，具备规模化生产能力，工艺均匀性等逼近新日铁等外资，但报价低 3000 元/吨左右，性价比优势有望推动预镀镍国产代替，预期 25 年有望贡献 8.3 亿营收与 1.6 亿业绩，且在后续扩产规划下产能仍有很大释放空间。公司家电类与光通信业务稳固，在新能源部分领域已形成核心技术先手优势，行业高景气度加持下有望迎来高速成长。