电动智能汽车行业报告名录（点击进入）
（报告出品方：中信证券）
1.电池采用新设计新构型，良率突破是量产关键I.什么是？为什么是？
什么是？电池，即直径46mm，高80mm的电池。于年9月的特斯拉电池日首次公开发布，相较于特斯拉此前采用的电池，电池的电芯容量是其5倍，能够提高相应车型16%的续航里程，输出功率6倍于电池。
为什么是？46：从21mm到46mm，系增加单体电池尺寸可摊薄非活性物质占比，降低固定成本和BMS管理难度，46mm之后热管理难度增加，降本收益为负，故46mm即为增大电芯尺寸后降本程度最大的最优点；80：80mm的高度相较此前70mm有所增加，可在径向散热不恶化的情况下增大单体容量。一般因各家底盘设计而异，例如宝马采用。
II.目前两种结构方案对比
传统方案：负极耳所在一端朝向钢壳槽底面；正极耳从开口端引出，与正极端子焊接连接；采用脉冲激光穿透焊，将钢壳基底通过凹槽与负极全极耳焊接连接；优势：无负极集流盘的结构不占用钢壳高度方向上的空间，提高空间利用率；劣势：当电池壁厚增加，穿透焊难以将极耳与壳体底部焊接牢靠。
新方案：正极集流盘直接焊接到正极柱，正极柱卡在壳体槽底的开口上，之间设有绝缘密封件；电芯为全极耳结构，两端面分别和正、负极集流盘连接，极柱通过正极集流盘和电芯电性连接，壳体和负极集流盘电性连接；盖板和壳体的槽口连接，盖板上刻蚀有防爆线。
2.特斯拉打出电池“组合拳”，全球头部电池供应商跟进I.特斯拉：+全极耳+高镍高硅+干电极+CTC=续航长、充电快、成本低
为什么要用全极耳？——打破了能量与功率密度不能同时提升的约束
电：减少电子流过路径，降低内阻。电子在集流体里流过整个卷绕极片的展向长度，路径约mm，按铜的电导。
热：产热方面，电阻减小发热减少（全极耳电池发热仅为单极耳的1/5）；散热方面，沿径向形成强导热路径，可在仅底部布置冷板（原来是蛇形管冷却侧壁），热管理难。
工：/的极片上需要将留出空白区域给极耳。全极耳可避免斑马涂布，简化工序。
为什么全极耳没有在上得到大规模应用？
彼时快充性能要求没有现在高；实际上，也有少数应用全极耳的案例，例如比克电池曾为一款跑车配套全极耳电池；相比于，空间受限，不易操作；同时集流盘占到电池体积比例比高，影响能量密度；因此，大电池是全极耳的应用前提。
为什么要用高镍高硅？跟方形高镍高硅+CTP的方案有何区别？
从原理上看，圆柱形电池只是一种封装形式，不限材料体系。但从应用层面上，高镍高硅才能发挥出大圆柱较方形热性能更优、内应力分布均匀的优势。
能量密度：由于圆柱形电池集成效率较方形低，即要做成相同能量密度的pack，圆柱形的单体能量密度必须要比方形高。因此，要达到更高的pack能量密度，天然要求圆柱搭配高镍。
高镍适配程度：圆柱比方形更适配高镍。核心原因是方形高镍为面接触，且单体电池大，体心内产热不易释放，热失控设计不好控制；另一方面，铁锂化学性质稳定，对散热和热失控要求较三元低，因此方形CTP非常契合铁锂体系的电池，充分发挥方形集成度高的优势，但热失控设计有难度的短板。+铁锂在乘用车上失去了的优势，可能未来在二轮车、电动工具上有应用。
此外，由于负极添加硅后会膨胀，圆柱形比方形内部应力分散更均匀，方形在此方案下容易造成颗粒破碎，影响性能和寿命。因此，为极致提升电芯能量密度选择高硅方案搭配高镍。
高镍高硅+CTCvs磷系方形+CTP？
CTP是电芯厂向整车厂夺回pack的产值，CTC是整车厂向电芯厂抢话语权的手段；特斯拉自制电池，除了掌握CTC技术，还有向外采供应商压价的作用；因此，未来特斯拉的电池供应格局预计会出现：1）中低端：外采磷系方形+CTP；2）高端：自供+部分电池厂外供高镍高硅+CTC。
低成本实现路径
低成本=大电芯摊薄非活性物质成本+尽可能做高能量密度摊薄总体单Wh成本+生产过程简化节省成本。
非活性物质成本：以结构件为例，电池壳体+盖帽2元，目前为10元左右，长续航M3需要用/电芯/个，目前对应单车价值量/0，因此单车电池结构件成本基本持平。后期量产后降价空间巨大（假设还能降本30%，单结构件就能比节省约元）。vs，Pack面积：2.7:2.57；Pack电量：95:82。（报告来源：未来智库）
尽可能做高能量密度：石墨+高镍能量密度wh/kg（vsLG247wh/kg），硅碳+83系高镍能量密度wh/kg，91系目标-Wh/kg
不同良率下能够做到的单Wh成本：97%-98%的石墨+高镍vs95%方形：0.65vs0.6。60%-70%良率的为0.8-0.9。
生产过程中节约的成本——主要是前段的干电极技术：将正负极颗粒与聚四氟乙烯（PTFE）粘结剂混合，使其纤维化，直接用粉末擀磨成薄膜压到铝箔或者铜箔上，制备出正负极片。可省略繁复的辊压、干燥等工艺，大幅简化生产流程，提升生产效率，节省成本。
II.产业链：Rivan、Lucid已用，宝马立项，全球头部电池厂入局
产业链如何跟随
整车：特斯拉年全年交付量94万辆，同比+87%。年交付量目标增长+50%。
特斯拉德州和柏林工厂已经开始试生产，本季度德州工厂将交付首批搭载的ModelY；同时，特斯拉年2月19日在社交媒体上宣布，1月份已生产出第万块电池；此前在年的BatteryDay上，特斯拉曾计划到年电池产能达到GWh，考虑到建设进度的延后，年有效产能约在5-10GWh。美国造车新势力Rivian和LucidAir均已应用电池，由三星SDI供应，后续LG有望切入。宝马集团亦有电池开发计划，将在下一代车型上应用。
电池厂：对于特斯拉来说，随着的推广，将来在国内需要有两三家代工厂来实现更大的产能。
各大电池厂跟进布局电池，年有望迎来爆发元年。
海外：特斯拉年9月率先公布，将于Q1开始交付搭载电池的ModelY；松下计划H1在日本开始试生产电池，年进行量产；LG将在韩国梧仓工厂扩建电池产能，计划-年量产；三星SDI计划年实现量产，以色列公司Storedot年9月宣布成功生产出第一款电池，计划年实现量产；
国内：宁德时代正加快研发节奏，计划年量产；比克在年3月深圳CIBF上展出大圆柱产品，预计年量产；亿纬锂能Q4在荆门投产20GWh大圆柱电池产能项目，预计年可实现电池量产。
3.驱动高能量高倍率主辅材应用，为结构件和设备升级带来新机遇I.主辅材
硅基负极：下一代主流负极材料，量产带动需求爆发
硅基负极材料作为理想的下一代负极材料，纯硅比容量是石墨的10倍，但纯硅在充电过程中膨胀近3x，目前采用氧化硅掺杂，目前掺杂含量约5%，电池有望提升至10%以上。
补锂剂：补齐硅碳负极首次库伦效率短板
首次库伦效率是硅碳负极的短板：锂电池在首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成电池容量的不可逆损失，目前石墨不可逆容量损失＞6%，而对于具有高比容量的硅基负极，不可逆容量损失甚至10%～20%以上；
硅碳负极除首效低外，循环过程中SEI膜会“呼吸”再生，降低循环寿命，对补锂剂需求更强烈：硅碳负极的膨胀相较石墨负极更为严重，致使负极材料不断粉化、脱落，增加与电解液接触的表面积，因此形成的SEI膜更厚；
正极补锂的原理：在正极合浆的过程中添加少量高锂容量、低脱锂电位的材料（补锂剂），在充电过程中Li+率先从补锂剂中脱出，抵消SEI膜造成的不可逆锂损耗，提高电池的有效容量，弥补硅碳负极在首次库伦效率上的短板。
碳纳米管：硅碳负极将拉动单壁碳纳米管的用量
由于硅碳负极材料的导电性能差，因此需要添加碳纳米管（CNT）以增加活性物质之间的导电性，提升电池能量密度；根据石墨烯片的多少，碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管：多壁碳纳米管具有较高的刚性，而单壁碳纳米管柔韧性强、长径比更高、有效添加量仅为0.1%，可有效解决硅碳电池在充放电过程中导致的体积膨胀和裂缝问题；天奈科技目前是全球碳纳米管的龙头企业，公司已布局硅碳负极的导电浆料技术，可转债方案落地，产能扩张将加速推进；此外，化工企业如石大胜华、炭黑龙头黑猫股份等企业也在积极布局碳管生产；电池带来硅碳负极用量的提高，将带动单壁碳纳米管的用量，单壁CNT粉体价格约为1万元/吨，在负极添加比例为0.1%左右。
LiFSi：适用于高镍高压高倍率电池的新型锂盐
电池应用高镍导致热稳定性降低、充放功率高要求电解液导电性能提升。三元正极随着镍含量提升热稳定性降低，结构稳定性变差。采用全极耳结构，追求高倍率性能。高镍高倍率对锂盐性能要求提升。
双氟磺酰亚胺锂(LiFSi)为一种新型电解液溶质锂盐，具有更好的低温放电和高温性能保持能力、更长的循环寿命、更高倍率放电性能、更高的安全性能；
用量：两种用途，1）1%~3%，一般可视为添加剂；2）3%~5%，成为LiPF6成的辅助锂盐。一般而言，5/8/9系用量为0.5%-1%/1%-2%/2.5%。负极如果使用硅碳，用量有望达4%-5%；
价格：LiFSi已完成50%降本，还有25%下探空间。此前由于其高昂的价格（售价40-45万元/吨）与六氟相比不具备经济性优势，由于供需不平衡，目前六氟价格已达58万元/吨，LiFSI具备阶段性相对经济性优势，但绝对值仍处于较高位。另一方面，LiFSI的降本仍在继续（年90万元/吨降至如今45万元/吨），目前LiFSI成本约20万元/吨，数据预测随着技术突破，年LIFSI售价有望降至35万元/吨以内，最终成本有望降至15万元/吨以内。
PVDF：用量增加，供需缺口扩大
PVDF在电池中主要用在正极、隔膜中，充当粘结剂。正极：以油溶性PVDF为主，占到高达90%，用量占到正极材料的1%-3%。大圆柱电池高镍预计与相当；隔膜：在接触负极侧加涂PVDF以增加粘性；1）提高硅碳负极粉的稳定性；2）贴得更紧，提升能量密度；3）提升保液性。假设PVDF涂层1μm，PVDF密度为1.8g/cm3，1GWh用量约20吨；粘结剂（非活性物质）用量过降低能量密度和导电性能，预计电池PVDF总用量增加至正极材料质量分数6%左右。（报告来源：未来智库）
II.结构件：新结构新设计，价高格局好
相比电池，电池结构件价值量提升。各家方案不同，结构件定制化程度高，目前还是非标产品，价格提升（壳体+盖帽：2元vs目前10元左右），另一方面竞争格局比方形和优化；厂家采购意愿更趋于壳体和盖帽整套采购。一方面是非标品，合格供应商稀缺；另一方面主要系目前电池良率低，分开采购增加不良率风险；
非标品和行业壁垒提升格局更优；非标品，要求公司开模能力和know-how积累；壁垒提升：尺寸增加，加工精度控制更困难；壁厚增加（vs=0.2vs0.6mm），为了增加强度用预镀镍钢带，加工难度提升
III.设备：利好激光模切、激光焊设备与壳体生产设备供应商
全极耳因极耳排列紧密，采用五金模切难度高，且部分方案中极耳宽度沿着极片长度而变化，因此激光模切更适用。
激光焊设备受益于方案，叠加行业内主要电池厂亦规划有产能，有望迎来量利齐升。方案增加了全极耳+集流盘的焊接，焊点数量相较于0电池提高5倍以上，焊接设备数量增加3倍；焊接工艺难度大幅增加，设备可能会从原来的脉冲激光器变为连续激光器，价值量增加。
国产壳体生产设备凭借高效率、价格和服务优势，有望在锂电结构件大幅扩产的阶段逐步形成国产替代。例如宁波精达设备价格是海外同类设备的50%-70%；壳体拉伸设备方面以“一出多”方式生产，效率提升且节约原材料，同时预冲杯工艺可使整线效率提升。
报告内容：来源：未来智库
报告订购咨询
邮件：service
yilanzhong.转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbwh/42.html
