锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径

【1.下游痛点驱动电池革新】

动力电池有四大劣势,这是现在阻碍新能源汽车抢占市场份额的关键所在。2022年初,财政部、工信部、科技部和发改委一块儿发了通知,说新能源汽车购置补贴政策到2022年12月31日就停止了。这就表明新能源汽车行业靠着补贴和政策照顾来发展的模式已经快“断奶”了,行业那种低水平瞎扩张的情况被控制住了,必须要实现高质量发展了。而动力电池是新能源汽车的核心部件,把它优化升级是提高新能源汽车产品竞争力的关键。目前,动力电池主要有下面这些制约新能源汽车发展的因素:

奥纬咨询指出,成本比较高,现在电动车制造的成本要比燃油车多出45%呢。整车成本高主要是因为动力电池。燃油车的发动机和辅助系统成本是3000欧元,可电动车电池的成本却达到了8000欧元。

2. 续航短是个问题,燃油车能跑600到1000千米,主流电动车也就跑400到600千米。而且在低温的时候,电动车实际能跑的里程差不多得少一半,里程焦虑这事儿让消费者不敢买电动车。

3. 充电速度比较慢,在理想的工作状况下,主流的电动车充50%的电需要40分钟,可到了实际工作状况就得花50分钟。但燃油车呢,10分钟就能把油加满。

4. 存在安全隐患,仅2021年上半年,国内就发生了56起新能源乘用车自燃事故,大多是由动力电池内短路造成的,这让终端客户对动力电池的安全产生了担忧。

要消除新能源汽车竞争力方面的劣势,对动力电池材料和结构设计进行升级是个有效办法。电池企业会通过迭代电池原材料、创新结构的方式,不断提高动力电池的产品性能。就像不断增加正极原材料里的镍含量来提升续航能力,2018年的时候,续航大概300km的中镍三元电池在国内电池市场是主流,而到了2021年,由于使用高镍三元电池,续航已经突破700km了。电池系统可以通过优化结构设计来提高体积利用率,以前广泛应用的VDA355模组,系统体积利用率仅有45%,现在大规模应用的CTP体积利用率达到了60%。(报告来源:未来智库)

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

【2.特斯拉技术创新,龙头先后布局】

2.1 电池方案多种多样,未来发展趋势明晰。

三元和铁锂都存在,方型、软包、圆柱各有各的好处。锂离子电池按封装形式能分成方型、软包、圆柱这几种,按正极主要材料来分的话,又能分为三元NCM(包括NCMA和NCA)和LFP。LG、松下、宁德时代在软包、圆柱、方型电池这些细分领域里分别是最强的。从各龙头企业的产品规划来看,松下一直走三元(NCM和NCA)的发展道路,并且在2016年就换用高能量密度的硅碳负极了;LG从2021年起,由高镍NCM转成高镍NCMA,同时也开始用高能量密度的SiO+石墨负极,还打算在2024年批量生产LFP电池,是日韩里第一个批量生产LFP电池的企业。宁德时代同时开发LFP和NCM电池,低成本的车型能用LFP电池,高性能的车型应该用高镍NCM+SiOX - Gr电池。我们觉得不同封装形式和正极材料的电池都会依据自身的特性,在不同的细分市场体现出应用价值。

2.2 成本和性能很难两者都顾得上,特斯拉靠技术创新解决了行业里的这个痛点。

4680电池首次达成了电池续航、充电以及成本这三方面的共同优化。特斯拉、LG和宁德时代这三家代表不同封装形式的电池制造商,针对动力电池行业痛点的解决办法差异比较明显。LG和宁德时代采用不同的产品战略:靠经济型体系电池来解决电池成本高的问题,像是采用低成本的磷酸铁锂(LFP)或者中镍高电压三元电池;用性能型体系电池提升续航能力,比如采用高镍三元电池;还用性能型体系电池解决充电慢的问题,例如采用导电性能特别好的石墨烯导电剂和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)锂盐。不过使用性能型体系电池虽然能改善电池续航和充电情况,但成本会大幅提高;而用经济型体系电池能有效降低成本,可续航和充电性能会有一定的下降。电池成本和性能很难兼顾,这是现在大多数电池企业面临的共同难题。LG和宁德时代制定差异化产品战略来满足下游客户不同细分市场的应用需求,但没法用一个产品解决所有痛点。特斯拉在2020年9月推出了自己设计的4680电池(直径46毫米、高80毫米的圆柱电池),其能量是之前电芯的6倍,续航里程提高了16%,成本降低了56%。特斯拉的4680 + CTC方案能同时解决成本高、续航低、充电慢和安全隐患这些行业痛点。

2.3 圆柱电芯是怎么发展起来的呢?

特斯拉是使用圆柱电池最多的车企,这对圆柱电池的标准化有推动作用。Model S和Model X早期用的是18650电池,Model 3和Model Y用的是21700电池,21700电池是出货量最多的圆柱电池规格。圆柱电池要想提高能量密度、降低成本,就和方形电池一样,尺寸得越做越大。18650电池变成21700电池时,体积增加了46%,能量提高了50%;21700电池变成4680电池时,体积增加了448%,能量提高了400%。像国轩32135和比克26650这种其他尺寸的圆柱电池,并没有被广泛应用和推广。在特斯拉的带动下,4680电池很可能成为汽车行业下一个广泛使用的标准尺寸电池。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

4680采用全极耳设计,这能在高能量密度的基础上提高功率密度。从18650到2170只是尺寸变大、材料升级了,电池能量密度是提高了,可充电功率并没有改善。全极耳技术能增加集流体导电面积,让电芯内阻降低,能很好地解决圆柱电芯快充时热量大的问题。伦敦大学做的热仿真计算表明,新型的4680圆柱形电池尺寸比较大,沿Z向也就是电芯长度方向,高欧姆损耗会让电池内部电流分布更不均匀,所以得用全极耳设计来缓解。要是用传统极耳设计,集流体欧姆损耗产生的热量是全极耳设计时的5倍。实验发现,4680电池从10%充到80%只要15分钟,2170电池充70%的电却要25分钟,4680靠全极耳设计,充电性能优化了40%。

2.4和4680的优势很明显,产业也已经先后布局了。

各大电池公司都公布了4680电池的投产规划,国内外企业在量产方面有差别。国内的宁德时代、亿纬锂能、比克这些主流电池公司,在特斯拉电池日之后,都公布了4680电池的规划。可是国内企业过去几年主要在研发方型电池,圆柱电池方面技术储备和生产经验都不多,所以预计到2024年才能量产。国外的松下和LG这两家主流电池企业,圆柱技术储备很足,它们是特斯拉18650和2170电池的主要供应商,预计2022年松下和LG的4680电池就能量产了。

特斯拉有独特的技术优势,4680技术的壁垒挺高的。2019年的时候,特斯拉把有干电极技术的Maxwell公司给收购了,这样特斯拉在干电极技术方面的储备就更雄厚了。现在呢,在干电极匀浆的时候,活性材料的团聚现象还是4680量产面临的最大难题。第一代4680电池还是用的传统液态涂布技术,估计第二代4680电池可能会用上干电极技术。干电极和全极耳焊接这些技术,研发周期特别长,而且有一些技术诀窍,国内公司啥时候能取得突破,还得一直盯着看呢。

在国内,企业在4680技术方面都差不多,这让第二梯队的企业有了机会。特斯拉对4680电池的需求很明确,可国内的电池公司一时半会儿还没法大规模生产。国内的宁德时代这个龙头企业在这方面也没多大优势,第二梯队的亿纬锂能电池企业有可能集中力量在某个点上取得突破,早点量产4680电池,提高自己的市场份额。(报告来源:未来智库)

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

【3.4680 多维度优势,产业未来趋势】

3.1 4680有很多方面的优势,是解决电池痛点的最好办法。

把宁德时代、LG还有特斯拉2022年的重点产品拿来对比一下,4680很可能会变成动力电池的主要解决方案。以前国内电池市场基本都是方型电池占主导,现在随着像4680这样的大圆柱电芯快速发展,国内的主机厂就有了更多选择。以前圆柱电池有不少问题,像受补贴政策限制,系统集成和BMS(电池管理系统)复杂之类的,软包呢,一直存在成本高和机械强度差的毛病。方型电芯结构简单,系统集成也相对简单,所以一直是国内市场的主要方案。对比宁德时代、LG和特斯拉2022年的重点产品能发现,以4680为代表的大圆柱电芯优势特别明显:能量密度提高了(是2022年量产电池里能量密度最高的),功率密度也提高了(15分钟能充70%的电),充电和续航这两方面都兼顾到了。

3.2的4680和高镍硅碳的匹配度很高,能达到300wh/kg的能量密度。

圆柱高镍电池在产业化方面比方型和软包电池领先。1991年的时候,索尼公司推出了首个商用锂离子电池,这种电池用的就是圆柱电池的结构,后来在消费电池领域得到了广泛应用。电池想要有更高的能量密度,正极材料里镍的含量就得不断增加。镍含量越高,电池生产时对环境和工艺的要求也就越高。圆柱电池的工艺成熟,自动化程度也比较高,但是方型和软包电池的工艺成熟度就没那么高了。在相同材料体系的新产品投入量产的时间上,圆柱电池比方型和软包电芯能早2到3年。

圆柱结构能让负极硅含量增加,进而提升电池能量密度。在负极里掺杂硅或者氧化亚硅,电池容量会明显提高。不过,硅在充放电的时候体积变化特别大(硅充放电时体积容易膨胀300%,石墨才膨胀10.6%),这就会造成SEI膜发生破损副反应,使得电池容量下降。4680电池的不锈钢外壳机械强度高,能够很好地吸收负极的膨胀力;并且4680电池是极片卷绕的,这样极片各个地方的膨胀力就比较均匀,能减少破损和褶皱。方形和软包电池在R角那里容易因为应力集中而出现破损和褶皱。电池负极中硅的掺杂比例是3%到10%,圆柱电池里硅的掺杂比例相对高些。

3.3 4680在充电方面优势很显著,能解决下游的痛点。

全极耳设计在充电方面优势特别突出。通常来说,像采用高性能导电剂石墨烯以及降低压实密度这类方法,是能提高电池最大充电电流的,可这样做会让电池成本上升,能量密度也会受影响。温度是限制充电很关键的一个因素,4680电池采用全极耳设计以后,电子传输路径变短了,传输通道变宽了,能全方位导电,产生的热量就减少了。4680这种创新的全极耳设计,可以在不改变电池能量密度和成本的前提下,让电池的倍率性能大大提升。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

4680电池的400V方案能跟方型软包800V方案竞争。要优化充电的话,可以提高充电电流,还有个办法就是提高电池系统电压来提升充电效率。Insideevs的研究报告说,400V的4680电池系统充到70%的电只要15分钟,可800V电池系统的保时捷Taycan和现代汽车的IONIQ充70%的电分别得18分钟和22分钟呢。4680在电压远低于800V的情况下,充电效率在行业里就已经领先了,这说明4680的充电性能以后还有很大的提升空间。

3.4 CTC是未来的趋势,4680和它特别匹配。

CTC肯定是未来电池和整车匹配时必然会走的方向。你看特斯拉,从Model S的小模组,发展到Model 3的大模组,再到推出4680的CTC方案,模组这个概念是越来越淡化,到最后都没了,电池包的集成效率也一直在提升。特斯拉的电池系统不断更新换代,电池的物料清单(BOM)成本降下来了,电池系统生产效率和电池体积利用率都上去了,这可是降低电池成本、提升能量密度的好办法呢。国外车企在电池系统集成这块,都朝着CTC和CTP的方向发展了。特斯拉下一代Model Y就会用CTC,现代汽车旗下的摩比斯和宁德时代签了CTP深度合作协议,沃尔沃的第三代电池系统集成方案也会采用CTC。

4680电池跟方型、软包电池比起来,更适合CTC结构。为啥呢?首先啊,CTC对电池结构强度是有要求的。CTC取消了模组设计,这就意味着电池得自己承担更多机械强度,就因为这个,软包电池根本没法做到真正的CTC。其次呢,CTC是把电池装在底盘上的,电池高度会影响车的人机工程。方型电池高度在100到110毫米,可4680电池只有80毫米,这就比较有优势了。再就是,车的底盘形状往往不规则,方型电池体积大,和底盘匹配起来挺难的。4680电池体积小,不同平台的底盘它都能匹配。最后,CTC是用结构胶把电池固定在底盘上的,单个电池没法维修和替换,所以对电池一致性要求很高,而圆柱电池最大的优势就是一致性好,4680电池是圆柱电池,所以在这方面也有优势。

4680成本一下子降了很多,跟燃油车的成本差距变小了。

根据特斯拉电池日消息,到2025年的时候,4680电池成本会下降50%,这可比其他电池要强。2170电池成本大概是0.698元/Wh。特斯拉用了不少办法,像把电池尺寸弄大,采用高镍和硅碳负极高能量密度材料,用上干电极工艺还有CTC系统集成方案,这样到2025年4680电池成本就能降到0.323元/Wh了。方形电芯呢,2022年成本是0.75元/wh,要是按照每年降10%来算,预计2025年是0.55元/Wh。假如有一辆B级车,续航能达到700km,电池电量是100kWh,那在2025年的时候,方形电池成本差不多是5.5万元,可要是用4680电池的话,成本就只有3.23万元,这可比方形电池要低2.27万元呢。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

4680电池有希望让电动车和燃油车之间的差距变小,从而能和燃油车竞争。奥纬咨询分析过,燃油车的生产成本可以分成这些部分:装配、底盘、电子电气(E/E)架构、白车身/外型、内饰、动力总成/传动系统、发动机以及辅助性成本。电动汽车没有发动机和油泵之类的辅助部件,不过有电动驱动装置和电池。动力电池在整车成本里占40% - 50%,是电动车成本最高的部件,所以电池成本对电动车和燃油车的竞争有直接影响。2020年的时候,同级别燃油车的成本比电动车低4.5万人民币,如果2025年用上低成本的4680电池,成本差距就能缩小到1.25万人民币。

【4.特斯拉 2023 年 4680 需求 74GWh】

特斯拉新添了柏林和奥斯汀两座大工厂,上海的工厂也在加快扩产速度。特斯拉柏林工厂计划产能是70万辆,不过因为德国环保审批周期比较长,预计在22年第二季度开始生产Model Y。特斯拉德州工厂规划的产能是50万辆,预计22年第三季度开始批量生产使用4680电池的Model Y。特斯拉上海工厂在21年投入了12亿元来提升产能,预计22年产能有希望达到85万辆。随着柏林工厂、德州工厂投入生产,还有上海工厂产能的优化,到22年年底,特斯拉理论上的产能能够达到265万辆,这就为销量的快速增长打下了基础。

特斯拉的车型和版本特别多,这能满足细分市场的需求。特斯拉每款车依据性能和续航情况,都会提供两个或者更多版本,就像Model3就有标准续航版、长续航版和高性能版。特斯拉已经推出了5款车,这里面包括2款轿车、2款SUV和1款跑车。以后特斯拉还会推出电动卡车以及在美国很受欢迎的电动皮卡(订单都超过125万量了),这样能进一步扩大品牌的覆盖面。

区域策略要有差异,这样才能提升产品竞争力。特斯拉在中国借助LFP产业化的优势,率先针对中国市场推出了LFP版的Model 3和Model Y,这能减少整车成本,扩大市场占有率。之后呢,特斯拉会依靠上海工厂来生产LFP车型,然后供应到全球。

特斯拉的产品竞争力很强,主流的细分市场都有涉及,以后的销量就看特斯拉的交付能力咋样了。特斯拉交付主要是靠各个工厂的生产,销售则是靠直销来积攒订单。随着欧美的新能源汽车政策开始施行,再加上特斯拉产品竞争力不断提高,我们觉得和2021年93万辆的销量相比,2025年的销量能达到380万辆,还有3倍的增长空间呢。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

推动电池技术创新,带动新能源汽车发展。从特斯拉21Q4电话会和电池日的信息可知,中高端车型Model S、Model X、Cybertruck、Model Y以及Model 3长里程版配备4680电池,标准续航的Model Y和Model 3配备LFP电池。4680电池于22年开始生产,Model Y车型会首先使用,随着2023年产能提高,Model 3、Model S和Model X将更换为4680电池。按照每款车型现有电池电量提升16%来计算,预计更换4680电池后的容量:Model Y和Model 3为87kWh,Cybertruck为207KWh,Model S和Model X为116kWh。自2022年起进入加速渗透阶段,预计2022 - 2025年4680电池在特斯拉销量中的渗透率为8%、33%、55%、58%。到2025年,预计将有224万辆特斯拉使用4680电池,4680电池的需求量会达到236GWh。

【5.4680 产业链敏感性分析】

5.1 4680电池产业链概况

动力电池的产业链体系专业化程度高、分工清晰、各干各的,主要有上、中、下游之分。上游涵盖钴、锰、镍矿、锂矿还有石墨矿,钴、锰、镍矿通常是正极材料的上游资源,锂矿用得最广,石墨基本就用于负极材料。中游产业链是由正极、负极、电解液、隔膜、铜箔等构成的。下游产品呢,是由单体电池、模组、线束、连接器以及BMS管理系统共同组成的动力电池系统。上游产品都比较同质化,周期性很强,下游产品差异大,消费属性明显。4680电池的技术创新和大规模使用,对电池产业链有不小的影响。

5.2 4680的需求迅速增长,特斯拉最先开始量产。

特斯拉自己的产能供应不上,估计得靠LG和松下来满足需求。特斯拉计划在2022年建成100GWh的产能,可是柏林和奥斯汀的工厂受到审批延迟的影响,再加上电池产线调试和产线爬坡都需要很长时间,所以我们觉得2022年的需求主要得靠特斯拉弗里蒙特的试制线来供货。在2022年到2025年期间,特斯拉自己供应的产能预计分别是7.7GWh、40GWh、80GWh、100GWh,特斯拉自己的产能没法满足需求,就假设其他产能由特斯拉现有的供应商来供货吧。我们预计到2025年的时候,特斯拉自己能供应的产能可以达到100GWh,松下会供货91.1GWh,LG会供货45.6GWh。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

亿纬锂能加速布局大圆柱,5.3亿的投入让其有望单点突破。

亿纬锂能在国内同行里处于领先地位,4680电池会让它更有发展动力。亿纬锂能目前已经建成的电池产能有39GWh,预计到2024年能扩大到225GWh。据公司公告,它打算在湖北荆门投产一条年产能20GWh的三元大圆柱电芯生产线,建设周期不超过18个月,有可能在2024年底开始供货。和国内其他电池公司比起来,亿纬锂能在大圆柱电池方面布局更快。而且亿纬锂能有多年生产18650和2170电池的经验,这些经验对4680电池量产有帮助。所以,我们觉得4680电池会助力亿纬锂能开拓新的增长点。

5.4的时候,4680电池加速渗透市场,这样一来,对高镍的需求一下子就猛增了。

短期来看,磷酸铁锂的价格还会继续往上走,长期的话三元电池有希望反弹。比亚迪汉、比亚迪秦、铁锂版Model 3和Model Y这些热门车型采用了刀片和CTP技术,这种技术能让磷酸铁锂的能量密度提高,也带动了磷酸铁锂电池出货量的增长。2021年国内三元动力电池累计达109GWh,占比48.3%,和去年相比增长了91.3%;磷酸铁锂累计117GWh,占比51.7%,同比增长227%。短期内磷酸铁锂占优势,之后三元体系的需求可能会因为4680电池的大量生产而反弹。

三元正极在国内的出货速度加快了,中高端车型拉动了高镍的比例。2021年的时候,中国三元正极材料出货量有42.2万吨,跟上年比增长了79.6%,在全球三元正极出货量里占了58.7%。因为中高端车型对高能量密度有需求,在这种带动下,高镍三元的占比从2020年的22%上升到2021年的36%,三元正极材料高镍化的趋势更加明显了。

国产高镍方面壁垒很明显,三元的龙头企业一直很强势。目前国内三元供应商大多产能是中镍高电压三元,高镍三元产能够且产品好的供应商不多。当升、容百、巴莫这些龙头企业较早开始布局高镍技术。21年三元正极出货量排在前三位的供应商是容百(占8%)、巴莫(占6.2%)和当升(占5.4%)。容百已经全部切换成8系和9系三元了,当升只有少量中镍产能,大部分都是高镍产能,巴莫21年以中镍为主,22年高镍产能慢慢开始增加。

国产正极进到国外龙头的供应链里,出货速度加快有了新动力。当升有希望靠着给特斯拉储能项目供货的经验,进入特斯拉4680电池的供应链;贝特瑞在2020年6月给松下NCA供货,是松下在全球的第二家正极供应商。预计在2022年到2025年期间,巴莫、当升和贝特瑞凭着成本和产能方面的优势,在全球的出货占比会不断扩大。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

4680电池大量生产了,这会拉动国产高镍的出货量。2022年的时候,特斯拉和它的电池供应商在4680电池这块大概需要0.91万吨的三元正极。这里面呢,当升会供货0.81万吨,这个量在当升的产能里占7.49%,在出货量里占9.23%。到2025年,特斯拉和它的电池供应商对三元正极总共大概会有7.85万吨的需求。这对正极供应商的业绩拉动效果很明显,在巴莫2025年的出货量里占1.01%,在当升2025年的出货量里占15.14%,在贝特瑞的出货量里占11.27%。

海外产能的增长速度比较慢,国产的前驱体出口却猛增。2021年时,全球三元前驱体出货量有73.8万吨,中国出货量就达到了61.8万吨,跟之前比增长了80.7%,出货量在全球占比83.7%。中伟股份、格林美、华友钴业这几家的三元前驱体出口排名很靠前,主要给ECOPRO BM、LGC、LF、POSCO、优美科还有特斯拉这些海外企业供货。到了2022年,预计中伟和华友在全球前驱体出货量里所占的比例会分别达到25%和10%。

三元前驱体在上游提前布局,盈利或许会持续增加。像中伟股份、格林美还有华友钴业等企业,都在印尼镍冶炼项目上有投资。这样就能提前确定印尼镍金属的资源量和价格模式,把原材料的供给打通,还能进一步优化,从而降低高镍三元前驱体的生产成本。那些龙头企业在产能规模、原材料供应、产品质量、产品结构以及客户群体等方面,都有着很强的竞争优势。

国内供应链的产能增长速度比国外快,国际供货的占比一直在扩大。2021年12月,中伟和芬兰矿业签了一个12万吨三元前驱体的项目;2021年5月,中伟在长沙扩建3.5万吨前驱体项目;中西部基地新建的6万吨前驱体募投项目要投产,南部产业基地筹建的18万吨前驱体项目也要投产,预计到2023年底,中伟的产能会超过50万吨。

4680电池拉动国内高镍出货,前驱体的龙头企业释放产能。2022年,特斯拉的4680电池预计需要0.54万吨三元前驱体,中伟出货量为0.36万吨,这个量占中伟产能的1.26%,占中伟出货量的1.58%。到了2025年,特斯拉及其电池供应商对三元前驱体的需求将达到18.11万吨,这对前驱体供应商的业绩拉动很明显,占中伟2025年出货量的13.83%,占华友钴业出货量的6.27%。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

4680硅碳兼容性很高,能拉动硅碳的需求,数值是5.5。

负极企业加快石墨化自供产能建设的话,盈利就有希望改善。2021年,中国负极材料出货量是77.9万吨,和上一年比增长了86.4%。同年,全球负极材料出货量为90.5万吨,同比增长68.2%。在人造石墨负极材料加工成本里,石墨化成本占比超过45%。靠一体化布局来取得成本优势,这是负极材料企业提高竞争力的有效办法。各个负极材料企业慢慢从“主要靠委外加工的生产模式”转变成“主要靠自己建石墨化产能的一体化模式”了。按照2021年的均价来算,石墨化自供比例每提高10%,毛利率就能提高2.27%。

4680跟硅碳特别匹配,龙头企业已经在布局硅碳负极了。4680用的是高镍正极和硅碳负极材料,在当下它是量产电池里能量密度最高的。它的外壳是高强度镍钢的,结构是圆柱型的,所以4680和硅碳负极很适配,有可能把硅的掺杂比例提高到3% - 10%,而方形和软包电池也就3%左右。贝特瑞和杉杉这两家负极供应商,已经开始批量供应硅碳负极了。

国内硅碳负极的龙头企业给国内外主流客户供货。贝特瑞的硅碳负极客户有三星和松下(已经进入松下 - 特斯拉体系了);杉杉的硅碳负极在3C领域已经有应用,2018年开始给宁德时代提供货物做测试。

4680产量一放大,硅碳就有很大的发展空间。2022年的时候,特斯拉的4680预计需要0.83万吨硅碳负极。这个量呢,在贝特瑞硅碳负极产能里占2.65%,在贝特瑞出货量里占4.17%。到2025年,特斯拉4680对硅碳负极的需求会达到14.89万吨。这对负极原材料供应商的业绩拉动是很明显的,在贝特瑞2025年出货量里能占到32.79%,在杉杉出货量里占2.15%。

5.6的4680性能很棒,对新电解液的需求成倍增加。

中国的电解液企业在全球很有竞争力,国内电解液市场发展特别快。2021年的时候,全球锂离子电池电解液出货量是61.2万吨,和上一年比增长了83.2%。在这当中,中国企业锂离子电池电解液出货量达到50.7万吨,跟上一年比增长88.5%,在全球电解液出货量里占比82.8%。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

4680能推动LiFSI产业化,让电池充电和安全方面得到优化。现在电解液里的锂盐大多是LiPF6,这LiPF6有热稳定性不好、导电性不太好的毛病,不过考虑到成本、产能这些情况,目前LiPF6是用得最普遍的锂盐。4680电池的高镍正极热稳定性差,全极耳设计就得搭配导电性高的电解液,新锂盐LiFSI呢,它电导率高、热稳定性好、不怕水解、耐高温,还能抑制电池胀气,有好多优点,能符合4680电池的要求。所以说,4680电池电解液里的LiFSI有希望取代LiPF6,但是LiFSI成本高,现在大多是作为添加剂和LiPF6一起用。LiFSI当添加剂的时候,用量大概是电解液总质量的1%到3%,当辅助锂盐的时候,用量能达到电解液总质量的3%到5%。宁德时代、韩国LG化学等已经把LiFSI用到他们一部分电解液配方里了。

一体化布局能强化龙头地位。新宙邦收购瀚康、苏州巴斯夫后添加剂产能增加了,现在它已经有2000吨VC产能和800吨LiFSI产能。天赐在新锂盐LiFSI的研发上是领先的,而且六氟磷酸锂自己供应的比例达到80%,所以在六氟磷酸锂价格大幅上涨的时候,天赐相关产品的毛利率不但没降还升了。现在天赐已经建成6300吨LiFSI产能和3.2万吨LiPF6产能。估计天赐和新宙邦会靠着技术和成本的优势,进一步扩大在全球电解液出货量里的占比,预计2022年天赐和新宙邦在全球电解液出货量中的占比分别能达到25%和15%。

4680电池有释放电解液的需求,国内的龙头企业占货比一直在升高。2020年11月的时候,特斯拉指定天赐作为4680电解液的供应商,新宙邦则是LG和松下的电解液供应商。我们预计,布局了LiFSI的电解液龙头企业天赐和新宙邦,它们对4680电解液的供货比例会持续增加。

龙头供应商在4680电池电解液方面的出货占比提高了。2022年的时候,天赐和新宙邦给特斯拉供应4680电池电解液,预计天赐供货0.69万吨,新宙邦供货0.05万吨,这分别占天赐22年产能的2.96%,占新宙邦22年产能的0.31%。4680电池产量不断增加,预计到2025年,特斯拉对4680电池电解液的需求,在天赐和新宙邦的出货量里所占比例,会分别达到13.16%和7.99%。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

5.7 4680的性能特别好,圆柱结构件的需求一下子增加了好多倍。

动力锂电池结构件产业有很明显的两极分化情况。大部分企业技术和工艺品质都比较低,企业规模也不大,区域特征很明显,生存能力不太强。少数好的企业靠着早期在基础研发上的积累,先一步占据了中高端市场,还通过和国际厂商合作,在技术和生产工艺上有了突破,达到了国际品质的标准,竞争能力很强。全球动力锂电池结构件比较典型的企业有韩国的Sangsin EDP、日本的FUJI SPRINGS。在中国,科达利是龙头企业,瑞德丰、无锡金杨、宁波震裕、深圳深芝等企业也在这个产业里。

4680的结构件很复杂,制造的门槛也提高了。现在4680电池没有标准件,它的方案是全新的,而且不同公司的型号、结构都不一样,这就使得开发成本比较高,对公司的产品开发能力和技术经验的积累要求也比较高。4680和2170结构件的区别如下:

电流承载量变大,模组结构取消后,壳体结构机械强度设计和绝缘设计的要求就更严格了。

2170的尺寸小、厚度薄(壁厚0.2mm),4680呢,尺寸大、厚度厚(壁厚0.6mm),而且原材料也升级了。2170的原材料是铝合金,4680用的是预镀镍钢,这预镀镍钢强度更高,加工精度更难把控。

4680在底部和顶部都设计了防爆阀,它的正极集流盘和极柱是直接焊接起来的,还有CID设计,这和18650、2170完全不一样。

科达利靠着以前产品和技术经验的积累,在圆柱结构件这块先开始布局了。科达利的生产工艺高精密度又高一致性,冲压加工、拉伸加工、注塑加工还有模具制造技术都很先进。公司的主要产品都有自主知识产权,像安全防爆、防渗漏、超长拉伸、断电保护、自动装配、智能压力测试等好多核心技术都掌握了,已经被好多国际客户定点做圆柱壳体了。

科达利会随着4680电池渗透率的提高而大受其益。在2022年,4680电池结构件预计能给科达利带来3.4亿元的订单,这在公司收入里占比4%;到了2023年,4680结构件业务预计能给科达利带来14亿元的订单,占公司总收入的11.87%。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

5.8 4680电池材料方面,对供应商弹性的预测。

根据特斯拉全球销量的预测情况,再联系4680的渗透率,估算出特斯拉对4680电池的总需求量,还有对各个供货商的4680电池材料的需求量。然后结合供应商的产能以及出货量的预测,就能得到4680电池材料对供应商的弹性预测了。

重点假设之处:

2022 - 2025年,特斯拉4680电池的需求分别是11.4GWh、74.6GWh、168.5GWh、236.7GWh。2022 - 2025年给特斯拉供应4680电池的有特斯拉自己,还有松下和LG。

【6.主要公司投资分析】

亿纬锂能在2021 - 2023年业绩肯定会大幅增长,这是从培育期走向收获期了。它的各类电池都和主流车企紧紧绑在一起。总的来说,这个公司很有前瞻性的战略眼光,管理层的执行力超强。它的动力电池已经从培育阶段迈向收获的时候了,消费电池也在稳定增长,电子烟一直收益很高。公司早早就开始布局4680大电芯了,产线都已经在建了,在4680大圆柱的新增市场里,有望先抢到机会。

当升科技主要搞三元正极材料的布局呢。在高镍三元体系正极的供应这块儿,它有规模上的优势。它还跟国际客户达成战略合作,签了长期供货协议。4680体系和高镍体系特别匹配,随着4680电芯投入应用,这公司出货速度有望进一步加快。

中伟股份可是三元前驱体行业的龙头企业呢。它的产能扩张得特别厉害,还积极地对上游资源进行布局,自己供应的比例在快速提高。而且,它和好多大客户(这里面包括特斯拉)都签了长期供货协议,4680这个东西有望让中伟的前驱体出货量增加。

锂电池行业专题报告:特斯拉4680电池,新能源时代的正确路径-有驾

贝特瑞负极出货量全球第一,这都连续好多年了。而且它是最早量产硅基负极材料的公司呢。它现在已经是松下的第二家正极材料供应商了。大圆柱电芯对高能量密度的正、负极有需求,这很可能会让贝特瑞的业绩再快速提高。

天赐材料的电解液出货量在全球是排第一的。它还在上游的LiPF6和LiFSI锂盐产业有所布局,这样做能把生产成本降下来。天赐材料有技术和成本方面的优势,再加上4680电池对电解液有需求,它在全球电解液出货量中的占比有望持续扩大。

科达利是结构件方面的龙头企业,它跟国内外的客户开展战略合作,通过就近配套的方式锁定客户。科达利有多年给海外客户供应圆柱产品的经验,4680这个(产品或者项目之类的,原文未明确)有望助力科达利提升其在海外市场的占有率。

(这篇文章只是用来参考的,不代表我们的任何投资建议。要是想要使用相关信息的话,请查看报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站

0

全部评论 (0)

暂无评论