行业深度研究报告2024年2月4日大圆柱电池行业深度：市场现状、未来展望、行业研产业链及相关公司深度梳理新能源汽车当前的痛点包括续航能力、充电效率、成本、安全性等，电池成为新能源汽车渗透率提升的究关键。大圆柱电池拥有高能量密度、强快充、高安全、长寿命等相对优势，与中高端乘用车对于长续航报和超快充的需求较为契合，成为了未来中高端电动车的最优解。目前各大企业积极规划布局大圆柱电池告产线，大圆柱电池在2024年有望加速出货。在本报告中，我们将对大圆柱电池行业的生产、技术、市场等方面进行全面的分析。首先，我们将回顾大圆柱电池的发展历程，并分析其所具备的优势。随后，我们将分析目前行业发展的现状，包括应用市场、主要参与者竞争格局及产业规划等内容。另外，我们将通过对产业链的深入探讨，介绍大圆柱电池的制造过程和关键技术，并对相关公司进行梳理。最后，展望未来大圆柱电池市场。目录一、行业概述.............................................................................1二、行业现状.............................................................................4三、产业链分析...........................................................................7四、相关公司............................................................................21五、未来展望............................................................................25六、参考研报............................................................................25一、行业概述1、电池三种封装形式慧博按照封装形式来划分，锂电池可以分为方形、圆柱与软包三种形态。封装形式是指单体锂电池的封装结构，不同的封装形式对应不同的工艺制程，也对应了不同形态的电池精密结构件。目前，锂电池封装形智式技术路线主要包括圆柱、方形、软包三种形式。能投（1）方形：通常采用卷绕或者叠片工艺进行裸电芯的制作，以方形的铝壳或者钢壳作为封装材料。方研形电池有成组效率高、单体容量大、结构简单的优点，但其一致性较低、散热难度大。（2）软包：软包动力电池采用铝塑膜作为外壳，通常采用叠片工艺进行裸电芯的制作。软包电池有单体能量密度高、电化学性能良好、安全性高、设计灵活等优点，但其产品一致性要求更高、成组效率相对较低、成本相对较高。1/26行业深度研究报告2024年2月4日（3）圆柱：圆柱电池通常采用圆柱形的钢壳进行封装，裸电芯制作采用卷绕工艺。圆柱电池具有一致性好、生产效率高、系统层面散热能力强，尺寸升级后可一定程度上改善其原本的单体能量密度低、模组所需电芯多及其导致的寿命差、管理复杂等问题。但总的来说，其能量密度较低、产品的成组效率较低仍然是较为明显的劣势。2、圆柱电池发展历程2/26行业深度研究报告2024年2月4日圆柱电池由索尼公司发明，早期应用于消费电池，特斯拉将其在电动车领域普及。1991年索尼公司发明全球首款商业化锂电池-18650圆柱电池，开启锂电池商业化进程。早期圆柱电池多用于笔记本电脑等消费类产品。2008年，特斯拉Roadster上市，搭载松下生产的近7000颗圆柱电池，开创电动汽车应用圆柱电池的先河。2017年，特斯拉与松下联合推出21700圆柱电池并搭载于Model3中，该电池采用NCA+少量掺硅负极方案，单体容量较18650电池提升约50%。2020年9月，特斯拉正式发布4680大圆柱电池，单体容量较21700电池提升5倍，并且成本实现进一步优化。3、大圆柱电池优势（1）能量密度得到提升圆柱电池向大直径发展，能量密度得到提升。特斯拉21700电池较18650电池实现了单体能量50%的提升；4680电池较21700电池能量提升了5倍，功率提升了6倍，续航对应提升16%。随着电池尺寸的增大，电池不贡献能量密度的结构件等重量或体积占比会减小，从而电池的能量密度可以得到提升。此外，单体电池尺寸和容量提升后，整体电池包的空间利用率和成组效率得到相应提升，从而带来电池包的能量密度提升以及成本的下降（4680电池相比于21700电池单KWh成本降低14%）。3/26eWMBNBmYlWeYqVbRcM7NnPpPpNnRfQpPsQiNmMnQ8OoOxONZmRtOuOsOrR行业深度研究报告2024年2月4日（2）兼顾续航和经济性46mm外径是兼顾续航和经济性的设计方案。在动力领域，圆柱电池尺寸增大虽然能够提升能量密度、减少整车使用的电芯节数，降低电池管理系统的管理难度，然而也会带来性能和其他方面的问题。随着外径的增大，电池不贡献容量的部件占比会减少，生产效率会得到提升，因此成本会随之降低。当外径增加到46mm后，整车的续航开始下降，同时降本的边际效益也逐步趋缓，因此综合考虑电池的整体性能和经济性两方面，46mm外径是当前技术水平下的最优解。大圆柱电池的高度尺寸则主要是与整车厂的底盘和电池包设计有关，目前主流的高度尺寸为80/95mm。其中，80mm高度设计以特斯拉为代表，而95mm高度设计以宝马为代表。（3）能够实现快充具备安全性大圆柱电池是目前几种主流电池形态中安全性最高的，因其应力均匀，散热性能好，电芯数量下降与无极耳设计等降低了电池的热管理难度，叠加泄压阀、集成结构件等技术增强了电池包的结构强度。由于大圆柱电池采用无极耳技术，缩短了电子电流在电池中的移动距离，从而能够大幅提高充电速度。二、行业现状1、目前方形电池是主流路线，圆柱市场份额较低2018-2019年全球方形电池占比超过50%，由于宁德时代、比亚迪等方形电池厂商全球市场份额的扩大，方形电池占比持续增长。2022年方形电池占国内动力电池装车量93.20%，圆柱占比仅4.50%。由于宁德时代、比亚迪等方形电池厂商在国内的统治性地位，2022年方形电池在国内的份额达到了93.20%，相对其他两种封装形式的电池拥有绝对的优势。4/26行业深度研究报告2024年2月4日2、圆柱电池日韩企业市场率领先，46系未来将成为汽车和储能用电池的主流型号根据EVTank数据显示，目前圆柱电池日韩企业全球市场率领先。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未来将迎来大批量出货，成为汽车和储能用电池的主流型号。3、各大车企和电池企业跟进大圆柱设计方案特斯拉4680电池发布以来，全球主要车企及电池厂积极跟进，纷纷布局大圆柱电池。特斯拉在2020年9月的电池日推出了4680电池。2023年6月及10月，特斯拉第1000万颗及第2000万颗4680电池相继下线，意味着特斯拉在6-10月的生产速度已达到250万颗/月。此外，松下也在美国进行了4680电池的布局，以满足特斯拉的需求。国内电池企业亿纬锂能、国轩高科等也已有大圆柱电池项目落地。5/26行业深度研究报告2024年2月4日车企积极布局大圆柱电池。除特斯拉加速推进4680电池落地及大规模应用外，宝马、通用、江淮等海内外车企均已公开宣布将使用或考虑使用大圆柱电池，大圆柱电池的批量应用进程有望提速。电池企业快速推进大圆柱电池的研发及工业化，大圆柱电池在2024年有望加速出货。基于应用端对大圆柱技术的广泛接纳，目前全球已超50家企业布局大圆柱电池产品并进行了产能规划，其中达GWh级产能规划的企业超15家。特斯拉目前已有2座工厂开始4680电池的批量化生产，其长期产品端方面，旗下ModelYAWD车型已实现装机，同时搭载4680电池的电动皮卡Cybertruck车型也将进入批量交付阶段，远期特斯拉还计划在电动卡车Semi上应用大圆柱电池产品。亿纬锂能等开始起量，2023年行业产能预计达12GWh。2023Q3起特斯拉4680大圆柱电池生产效率已明显提升，预计特斯拉自制电池2024年将加速量产，亿纬锂能2023年底已量产4680电池，预计2024年有望加速量产并实现装车。6/26行业深度研究报告2024年2月4日4、企业加速布局储能市场，助力大圆柱需求提升户用储能未来几年需求仍有望高增长。户用储能电池技术路线以磷酸铁锂为主，主要包括方形、软包及圆柱等不同类型电池，其中方形以50Ah-100Ah为主，软包为30Ah-80Ah，圆柱为10Ah-50Ah。根据高工锂电发布的调研统计数据，2022年中国储能锂电池出货量达到130GWh，同比增长高达170.8%，其中户用储能领域增速最为显著，同比增长超过3.5倍。大圆柱磷酸铁锂电池备受户用储能市场的青睐。目前，户用储能系统容量正从3kWh-5kWh向5kWh-20kWh迭代，储能系统的升级对电池容量、成本、功率以及安全性提出了更高的要求。大圆柱电池得益于无极耳技术、制造工艺和材料体系优化，在单体容量、成本、性能、循环和安全方面优势明显，例如大圆柱电池采用的磷酸铁锂材料本身具备较高的安全性，同时大圆柱电池采用高强度钢壳设计，受极组膨胀影响形变小、抗冲击、可靠性更高。结合市场需求和技术迭代来看，大圆柱电池发展趋势明显，目前相关企业正积极针对大圆柱储能电池展开研发工作，致力于将大圆柱电池的循环寿命向5000次甚至更高次数瞄准。多家企业密集布局大圆柱磷酸铁锂储能电池。2023年1月24日，特斯拉首次确认不仅会将4680电池用在电动汽车上，还会将其拓展到储能领域，例如户储电池Powerwall。国内包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、航天锂电等不少电池企业自2022年已经规划或开始布局适用于储能市场的磷酸铁锂大圆柱电池。亿纬锂能针对户储市场推出了40135系列大圆柱磷酸铁锂电池。鹏辉能源推出的40135型号大圆柱磷酸铁锂电池已收到客户订单，适用于便携储能、户用储能等多领域。此外，时代联合、中比新能源、华立源和博立威等企业都在通过做大圆柱电芯尺寸来降低成本，进而满足户用储能电池应用场景需求。三、产业链分析大圆柱电池上游包括正极、负极、电解液、结构件等材料及制造设备。中游为大圆柱电池制造商。下游为应用领域。大圆柱电池将推动电池结构设计变化及电化学体系优化与迭代。7/26行业深度研究报告2024年2月4日1、大圆柱电池在设计与工艺实现全面升级（1）生产技术大圆柱电池采用全极耳技术提升快充性能、增大散热面积。极耳是从圆柱电芯中将正负极引出的金属导电体，主要成分为铝和铜，是电池充放电的接触点。全极耳技术是将电子的传输路径从沿极耳到集流盘的横向传输变为集流体纵向传输。全极耳技术优势在于：1）提高安全性：电子流通路径缩短，电池发热量有望明显下降。同时全极耳设计增大了极耳端面的散热面积，增强电池的热稳定性。2）提升倍率性能：全极耳设计降低电池内阻，提高电子流动速度，提高快充性能。特斯拉提出干电极技术，简化工艺、降低成本。干电极技术是指将PTFE（聚四氟乙烯）粘合剂与正极/负极活性材料混合，再通过喷涂或者高温挤压等方式形成材料带，然后将电极材料带层压到集流体上形成电极。8/26行业深度研究报告2024年2月4日干电极技术优势在于：1）简化工艺：省却了传统湿法工艺中将具有粘合剂的溶剂与正极/负极粉末混合后，将浆料涂在集流体上干燥的环节。2）降低成本：节省了溶剂的原料成本与溶剂使用、蒸发、回收的设备成本。3）电极性能好：粘合剂以纤维状存在，使得电极活性物质与导电剂颗粒接触更为紧密，电极的导电性好、容量高、充放电速度快。4）兼容负极补锂工艺：干电极技术无需使用有机溶剂，因而负极补锂时可以直接使用锂粉，以此优化首效低的问题。（2）生产流程结构件和工艺方面，随着产业化放量大潮将近，相关电池公司扩产意愿逐渐明朗，极耳激光切割、揉平、激光焊接等设备环节面临着升级需求，以激光设备和激光器为代表的设备有望率先受益，同时由于电池结构件的复杂程度提高，单体价值量随之提升，围绕特斯拉产业链的结构零件和零件材料公司有望受益。大圆柱电池生产流程主要包括：电极制备、电芯卷绕、组装、注液、化成、分选等几大工序。大圆柱电池与21700电池生产工艺差别之处主要在于：极耳模切与揉平、集流盘焊接等工序。直接影响了4680电池的良品率，导致电池规模量产困难。实现规模量产需达到90%以上的良率，这仅靠电芯企业开发设计大圆柱电池装配段难以实现，还需要联合锂电设备企业进行产品升级和工艺革新，从而实现良率突破，以达到规模量产要求。极耳模切/卷绕：部分设备企业致力于打造激光模切卷绕一体化，新产品技术迭代加快。无极耳结构对激光切割的速度、精度提出更高的要求，也增加了卷绕环节的难度，其中卷绕张力控制、卷绕速度及效率都是影响电池产品良率的关键。部分企业从设备集成化着手，通过结构和功能的创新设计，将激光切9/26行业深度研究报告2024年2月4日割设备、卷绕设备、极耳成型结构集成，大幅节约占地面积，并降低了成本和能耗。目前，易鸿智能激光模切卷绕一体机已应用于头部动力电池企业产线，其在张力精度控制、线速度适当匹配等均处于行业优势地位。赢合科技的激光切卷绕一体机产品可以有效解决模切制片毛刺大、效率低、除尘不彻底、一致性不好等行业痛点，目前已开始向特斯拉、LG等头部企业供货。极耳揉平：无极耳揉平工艺产生新需求。在大圆柱电池制造工艺中，无极耳电芯卷绕后通常端部不平整且有较多毛刺，为避免电芯入壳时对电池外壳的内侧壁造成刮伤，需对电芯端部进行揉平处理，待电池卷芯的断面平整后再与集流体焊接。传统的揉平方法是通过揉平机的揉平头直接接触在无极耳上，随着揉平头的自转靠近无极耳后，碾转带动无极耳揉平在卷绕电芯的端部，然而这种传统的揉平方法存在以下问题：1）揉平速度过快时，极片容易外翻；2）揉平时候容易产生较多金属屑，导致内部短路；3）揉平时由于摩擦容易产生大量粉尘。新型无极耳揉平技术有望打开新的市场空间。目前，逸飞激光通过创新开发的行星式揉平整形技术，在正负极集流体许用应力范围值内，实现了无极耳高速、无损成型，严格控制了因摩擦导致集流体受损、破裂产生的粉尘与颗粒。骄成超声采用的超声波揉平设备具有所需压力小、揉平过程变形小、箔材紧密程度高、需要能量小，瞬间功率小等特点，近年来已与宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等锂电头部企业建立了良好的合作关系。10/26userid:139428,docid:153578,date:2024-02-06,sgpjbg.com行业深度研究报告2024年2月4日激光焊接：设备有望实现单体价值量提升，并受益于大圆柱电池放量，迎来量价齐升。无极耳圆柱电池规模化生产应用的核心在于通过激光焊接实现集流体与集流盘、正负极盖板的全面积焊接。极耳数量的增加对焊接的精度、质量、一致性提出了更高的要求，促使激光工艺设备从传统电池的脉冲激光器点焊，转变为4680的连续激光焊接设备，激光焊接工序从5道增加至7道。单颗方形电池的电池容量约为150-250Ah，而单颗4680电池的电池容量仅为25Ah，生产一台特斯拉ModelY需要约960颗4680电池。因此无论从单体电芯层面，还是从所需电池总数层面，4680电池技术带来的焊点数量相较传统电池均增加约5倍，即生产单GWh的4680电池相较于18650和21700电池产线增加5台焊接设备。电池包结构设计方面，部分大圆柱电池采用CTC（电芯集成到汽车底盘）设计。圆柱电池壳体可提供一定的结构刚性，因而能够在受到外部冲击后更好防止形变影响电芯内部结构，与CTC设计具有更高契合度。特斯拉取消了大圆柱电池阵列的电池盖板，电池上表面零件与车身结构连接集成而后发挥了座椅固定及车身横梁的功能，进而提高了空间利用率。根据特斯拉研究，采用CTC与一体化压铸技术后，电池单Wh成本能够下降7%左右。11/26行业深度研究报告2024年2月4日2、化学材料变化：大圆柱电池推动电化学体系优化与迭代化学材料方面，技术创新使得大圆柱电池具备更高的安全上限，相比于21700电池，大圆柱电池可以适配高镍正极、硅基负极等更高能量密度的化学体系，从而充分发挥其优势，这进一步推动了大圆柱电池材料体系的更新：为解决硅基负极的膨胀问题，导电剂需要使用单壁碳纳米管；为适配正极高镍化，需要提升新型锂盐LiFSI的用量比例。（1）正极材料：助力高镍与超高镍材料需求快速增长大圆柱电池需要提升单体电芯能量密度：大圆柱电池相较目前主流的方形电池成组效率较低，需搭载更高能量密度的材料来提升单体电芯的能量密度，从而保障其成组后保持可观的能量密度。根据能量密度W=qU（容量×电压）的计算公式，容量与电压两者共同决定了材料的能量密度。在动力电池应用领域，NCM三元材料因其容量大且能量提升仍有较大潜力而有望在大圆柱电池里面受到广泛应用。提升正极材料能量密度的主要技术路径为高电压化和高镍化：动力电池的性能主要取决于能量密度这一核心指标，而正极材料的能量密度高低将直接影响动力电池的综合表现。容量与电压两者共同决定了材料的能量密度。为实现能量密度的提升，行业内主要通过提升材料的充电电压（高电压化）与提升镍含量（高镍化）来提高下游动力电池能量密度。其中，高电压化路线通过提升电池充电截止电压使得正极材料在更高电压下脱出更多的锂离子，从而同时提升容量与工作电压，进而达到提升能量密度的目的。如下表中所示，将Ni6系NCM三元材料典型产品（Ni65）的充电电压由4.25V提升至4.40V可实现能量密度约10%的提升，综合性能与充电电压4.20V的Ni8系典型产品基本持平；高镍化路线则通过提升NCM三元材料中镍元素的比例，可以使材料在较低的电压下（充电截止电压小于4.3V）脱出更多的锂离子，从而达到提升材料容量的目的，如Ni8系、Ni9系三元材料。高电压化与高镍化两大技术路线在最终目标方面具备一致性，即持续提升现有材料容量，缩小实际容量与理论容量之间的差异。12/26行业深度研究报告2024年2月4日（2）负极材料：更适配掺硅负极，碳纳米管搭配使用硅基负极是负极材料发展方向：目前，石墨负极材料的比容量性能逐渐趋于理论值。为进一步提升动力电池的能量密度，新型负极材料正在积极研发中，其中，硅基材料由于具有极高的能量密度（理论比容量为4200mAh/g，是石墨负极材料的10倍）、较低的脱锂电位以及相对出色的安全性能，有望成为下一代负极材料研发的主流方向。膨胀大、首效低、导电性差是硅基负极的主要问题：1）硅材料在充放电时膨胀严重，体积变化达到300%。这种不断收缩膨胀会造成硅基负极材料产生裂纹直至粉化，破坏电极材料与集流体的接触性，使得活性材料从极片上脱离，引起电池容量的快速衰减；2）硅负极首效较低，硅负极体积变化会导致硅负极表面的固体电解质（SEI）膜随着硅体积的变化而发生破裂，新暴露在表面的硅在充放电过程中会持续生成新的SEI膜，继而不断地消耗来自正极的活性锂和电解液；3）硅的导电性能相较碳材料来说更差，在高倍率下不利于电池容量的有效发挥。13/26行业深度研究报告2024年2月4日大圆柱电池更适配硅基负极：硅基负极材料在能量密度方面有明显优势，但是硅基负极材料的膨胀较大，在电池多次充放电过程中极片容易受到损坏从而导致循环寿命下降。方形卷绕电池极极片有较为脆弱的拐角处，在极片发生膨胀时拐角处更容易受到损伤，而大圆柱电池的极片为受力均匀的圆柱形，在极片发生膨胀时不易受到损伤。特斯拉自产4680电池采用硅负极：在2020年9月22日的电池日上，特斯拉表示计划采用冶金硅作为原材料，通过离子导电高分子进行涂覆、以及特殊胶粘剂（Binder）混合的形式，通过包覆方法以及改进粘结剂的方式来提升性能。在对能量密度要求逐步提升的行业背景下，硅基负极材料逐步成为产业关注焦点。已有包括贝特瑞在内的企业实现了硅基负极材料的量产。在行业下游，以特斯拉为代表的汽车厂商已开始采用硅基负极的动力电池。随着高镍三元材料NCM811、NCA及其他配套材料的技术逐渐成熟，硅基负极搭配高镍三元材料的体系成为未来高端锂电池发展趋势，硅基负极材料产业化进程正在加快。近年来，随着下游动力电池行业对高能量密度负极材料需求的增长，硅基负极材料出货量快速增长。14/26行业深度研究报告2024年2月4日（3）电解液：新型锂盐LiFSI用量有望稳步提升新型锂盐LiFSI更加契合大圆柱电池高电压、高倍率的特点。与传统的六氟磷酸锂相比，LiFSI在导电性、化学稳定性、热稳定性等方面均具有更出色的表现，进而能够增强电池的宽温性、高安全等性能。根据鑫椤锂电数据，LiFSI现报价在24万元/吨，伴随与六氟报价逐步趋近，其凭借稳定性、导电性等优势，有望进一步提升在电解液中的添加比例。企业积极扩产LIFSI，成本和性能将决定开工率。LIFSI最开始由日本触媒于2013年开始量产，且受工艺壁垒高、提纯过程复杂等影响，该产品呈现垄断特点。随着2017年前后国内企业陆续开展中试，如天赐材料、康鹏科技、新宙邦等公司相继突破技术瓶颈，逐步打破日韩企业垄断格局。国内厂商积极扩产，2023年底总产能预计超过7万吨，其中国内产能超过94%。到2025年，LIFSI产能预计突破15/26行业深度研究报告2024年2月4日19万吨。LIFSI扩产节奏积极，但多数产线仍处于调试阶段，开工率取决于产品质量，最终取决于产品成本，中长期具备规模效应且成本控制能力强企业将脱颖而出。（4）导电剂：单壁碳管更适配高镍+硅负极体系高镍正极和硅基负极带动碳纳米管（CNT）需求。高镍正极导电性能差，CNT更契合需求。硅基负极理论比容量高但应用面临较大挑战：1）硅材料体积膨胀率达300%（碳材料为16%），材料易粉化；2）负极活性物质易脱落；3）SEI膜处于破损修复动态阶段，厚度持续增加，界面阻抗提高，活性物质消耗。碳纳米管（特别是单壁碳纳米管）是硅基负极的理想导电剂之一：1）导电性能优异：相较石墨烯，其一维结构更容易搭建有效导电网络，弥补硅基负极导电性差的问题；2）弹性高、机械性能强：特别是单壁碳管弹性更优（是多壁碳管的3-10倍），能够在硅材料体积碰撞时紧密连接各颗粒，提高结构稳定性、减少活性物质脱落；3）比表面积大、中空结构优，能够缓解硅基负极在充放电过程中的体积变化的应力，减少材料坍塌、提高循环寿命；4）改善倍率特性、高低温性能等。16/26行业深度研究报告2024年2月4日多壁碳纳米管市场方面，国内天奈科技行业领先、2022年市占率达到40.3%，集越纳米、道氏技术等亦有可观份额；海外企业来看卡博特收购三顺纳米切入该领域，LG化学依托自身化工优势自研自用，日本东丽凭借碳材料领域优势积极服务海外电池客户。单壁碳纳米管是导电剂发展新机遇，OCSiAl超前布局谋求先机。（5）补锂剂：提升能量密度，改善首圈效率补锂剂能够优化电池首圈效率和循环寿命。负极表面在形成SEI膜过程中，会不可逆消耗一定量的正极活性锂，进而造成首圈效率低、循环寿命差等问题。补锂剂实际上就是对电极材料进行预锂化，通过补充首圈循环过程中的锂损耗，来提升首圈效率、能量密度和寿命。根据德方纳米数据，添加2%补锂剂能够提升约5%的能量密度。根据所作用电极的差异，补锂可分为正极补锂和负极补锂。负极补锂多使用锂粉、锂箔等产品。负极补锂虽然作用更加直接且性能改善更明显，但是由于金属锂活性高使用难度大、锂粉难溶于粘结剂等问题，使得其量产存在较大困难。正极补锂多使用富锂化合物和二元锂化合物等产品。正极补锂剂可以直接在合浆过程中添加，操作简单且无需对现有电池体系进行改善，因而有望实现快速量产。17/26行业深度研究报告2024年2月4日补锂剂未来有望在大圆柱电池领域得到广泛应用：1）动力电池领域：硅基材料存在首圈效率低的问题，补锂剂能够显著提升其首圈效率并改善其循环寿命，推进硅材料产业化进程，例如上汽智己搭载的宁德时代掺硅补锂方案，蔚来固态电池的无机预锂化碳硅负极体系。2）储能电池领域：添加补锂剂后将进一步优化体系循环寿命。（6）结构件：大圆柱提高技术壁垒，预镀镍成为新的增量圆柱电池结构件主要包括：壳体、顶盖等，其中顶盖则由防爆片、密封圈、连接片、钢帽等组成。电池的结构件主要发挥着传输能量、承载电解液、保护安全性、固定支承电池等作用。大圆柱电池与传统圆柱电池结构的差别在于：1）壳体增厚：部分大圆柱电池设计采用无模组结构，需要发挥更多的结构支撑等作用，部分企业大圆柱产品壁厚由21700电池的0.12-0.25mm增厚至0.5-0.6mm。2）正负极各新增一个集流盘：21700电池卷芯两侧防止正负极绝缘片，极耳焊接到正极顶盖和负极底盖上；而大圆柱电池采用全极耳设计，两侧直接焊接在集流盘上。3）热电分离、防爆阀置于电芯底部：21700电池防爆阀位于电芯顶部，与汽车电气连接区域相连，电芯热失控时喷发物容易对电气区域产生二次危害。大圆柱电池则是将防爆阀设计在电芯底部，实现热电分离。大圆柱电池结构件性能要求高，且不同企业设计方案存在差异。大圆柱电池的结构件强度、抗拉要求更高，结构复杂度高且精密度要求高。同时，不同企业针对大圆柱电池的结构设计，如盖帽位置、集流盘设计等存在差异，进而使得结构件产品需要针对各家企业方案灵活生产。18/26行业深度研究报告2024年2月4日封装壳体作为电芯内活性物质与外界全生命周期的屏障，是包含锂电池在内的各类电池的重要组成部分。通常大圆柱壳体分为直通型壳体、变壁型壳体、扩口型壳体、普通型壳体、防爆型壳体。不同于方形电池的铝壳，大圆柱电池采用镀镍钢壳作为封装材料。对耐压强度的要求，大圆柱通常采用钢壳作为封装壳体，而锂电池钢壳的原材料主要是钢带，其生产流程包括清洗、连轧、退火、分剪、镀镍和冲制等流程。其中镀镍环节分为预镀镍和后镀镍两种工艺，是为了防止电池正极活性材料对钢壳氧化，增强耐腐蚀性的一种方式。预镀镍工艺是一种在电池壳冲压之前对基础钢材进行镀镍，再通过高温回火处理从而让钢层和镍层之间相互扩散渗透形成镍铁合金层的技术工艺。19/26行业深度研究报告2024年2月4日预镀镍是主流镀镍工艺，目前被日本厂商垄断。相较于后镀镍工艺，预镀镍工艺对高速连续预镀镍的生产设备、电镀液配方、扩散退火温度参数以及钢带平整技术等方面均对生产厂家有着更为严苛要求。同时，凭借着产品优异的焊接、力学性能、耐腐蚀性能以及良好镀层的均匀性等优势，预镀镍工艺广泛应运于新能源汽车、高端电动工具等领域。目前，国内外主流锂电池生产厂商均已由后镀镍转化为预镀镍，预镀镍工艺成为行业主流趋势。锂电池预镀镍钢基带因具有较高的技术壁垒，尚未实现大规模国产化，主要被新日铁、东洋钢板等日本厂商所垄断。国内企业逐步发力，逼近进口产品水平。目前预镀镍国内技术层面差距缩小至持平。以东方电热的预镀镍产品在力学性能方面与新日铁产品的对比为例，两者产品原本在镀层均匀度上有少许差距，经过工艺20/26行业深度研究报告2024年2月4日改进后，该差距已经很小。力学性能的好坏主要对产品的冲制过程产生影响，例如产品是否会出现卡磨具、冲裂、划伤、掉屑等情况，目前公司生产的预镀镍产品在品质方面和进口产品相比基本没有差别。目前国内企业客户结构良好，国内厂商已经开始积极布局预镀镍，预计未来产品规模化之后会使成本下降，叠加国内厂商的质量提升，国产替代指日可待。预计2026年预镀镍材料需求超53万吨，市场空间98亿元。预计2025年全球大圆柱电池的需求量为381.4GWh，对应的实际预镀镍需求约为38万吨。加上消费类和碱性电池需求差不多在15万吨，总需求约在53万吨左右。若以1.85万元/吨的单价进行计算，则2026年市场空间超98亿元。四、相关公司1、亿纬锂能亿纬锂能成立于2001年，主要从事消费电池、动力及储能电池的研发、生产和销售；2003年开始深度布局锂原电池业务，陆续实现锂亚电池、锂锰电池量产，已成为国内锂原电池龙头企业；2009年在深圳创业板首批上市；2010年开始布局消费锂离子电池业务，先后收购德赛聚能、麦克韦尔与孚安特，消费电池成为其业绩增长点；2015年开始涉足动力电池业务，加强技术追赶和产能建设，已成功供货捷豹路虎、宝马、小鹏、广汽等整车厂；2018年开始拓展储能电池业务，成立武汉亿星能源（后改名武汉亿纬储能），2023年与POWIN.LLC、ABS等外企签订约23.3GWh储能电池供货协议。在三元大圆柱电池方面，公司是国内率先掌握三元大圆柱电池技术的厂商之一，已实现包括高比能材料体系技术、全极耳连接技术、大圆柱平台工艺技术、热蔓延安全控制技术在内的多项新型技术的研发突21/26行业深度研究报告2024年2月4日破，在电池和系统方面完成了大圆柱电池核心知识产权布局，取得了一种新型结构圆柱型离子电池、正极柱和正极集流盘的组装结构等多项专利，产品覆盖纯电动车（BEV）和插电混动车（PHEV）等市场要求，已获得梅赛德斯奔驰、宝马等一流车企的认可。亿纬锂能已取得大圆柱意向需求574GWh。根据国内电池厂商亿纬锂能的公告，截至2023年11月初，亿纬锂能圆柱磷酸铁锂电池已取得的未来5年的客户意向性需求合计约88GWh，三元大圆柱电池已取得未来5年的客户意向性需求合计约486GWh。亿纬锂能是国内大圆柱电池发展领先的电池厂商，已经获得了宝马等主机厂的定点或合作资格，随着其获得的意向需求逐步兑现，有望推动国内大圆柱电池产业链的发展。2、贝特瑞深耕锂电负极材料20余年，出货规模全球第一。公司2000年成立，布局天然、人造、硅基等多种负极技术，为天然石墨全球龙头，在产品技术和全产业链领域具备领先优势；人造石墨扩产积极加速追赶，产品类型覆盖全面；硅基负极业内布局最早，率先实现产业化，技术领先同行2-3年，为松下-特斯拉硅基负极的核心供应商，出货量国内领先。2022年公司负极总出货量33万吨，同增106%，出货规模全球第一。天然石墨全球龙头，人造石墨扩张，硅基负极增厚盈利。1）贝特瑞在天然石墨有先发技术优势及全产业链布局优势。公司产品性能参数优异，天然石墨负极产品容量均在340-360mAh/g高端产品区间，中粒径、首次容量等指标更优，满足更高能量密度电池需求。2）积极扩展人造石墨业务，国内市占率排名第四。人造石墨较天然石墨具备更好的循环性能，公司产品类型较为全面，涵盖高能量密度、快充、长循环、高功率人造石墨，并在连续造粒、连续石墨化等新技术上率先破局。根据GGII数据，2022年公司人造石墨国内厂商出货市占率达11%，排名第四。3）公司硅基负极布局最早，2006年开始研发专利，2013年通过三星认证并批量出货，占据先发优势。公司硅基负极材料分为硅碳复合材料和氧化亚硅材料两种技术路线，其中硅碳负极产品目前已开发到第5代，比容量2000mAh/g以上，硅氧负极产品比容量大1500mAh/g以上。公司硅基负极出货量国内领先，2022年出货超3000吨。硅基负极成本较高，单价高，2022年贝特瑞硅基负极销售均价在20万元/吨左右，毛利率达50%，净利率达30%以上，增厚负极业务盈利。加速扩产人造石墨，远期聚焦海外布局，产能规划志在长远。公司已投产负极49.5万吨，在建产能18.5万吨。新增负极产能规划中，京阳科技合资的山东瑞阳一期4万吨负极一体化23年H1已投产，另有山西瑞君10万吨（一期4万吨开始投产）、云南贝特瑞20万吨（5万吨在建）我们预计于24年批量释放，深圳硅基负极4万吨（一期1.5万吨在建）预计在24年开始投产。远期扩产主要聚焦海外布局，目前已有8万吨负极一体化印尼项目（一期）在建，配套海外动力电池客户，我们预计24年底实现产能释放。公司是NCA龙头，NCM811快速放量。2021年6月公司以8.4亿元对价向天津纳米和江苏纳米出售磷酸铁锂业务，专注以NCA和NCM811为主的高镍三元正极材料。公司从技术壁垒高的高镍NCA开始切入，2015年建成国内首条年产3000吨NCA产线，并于2016年率先实现量产；2017年NCM811开始量产，聚焦软包电池的规模化应用。目前公司高镍三元已通过海外客户的产品验证，实现产业化。按2023年1月-11月累计产量计算，贝特瑞在国内厂商中NCA正极市占率达45%，位居第一；NCM811正极市占率达14%，位居第三。22/26行业深度研究报告2024年2月4日海内外合资扩产10万吨新产能。贝特瑞（江苏）自有高镍产能3万吨，深圳贝特瑞纳米产能0.3万吨，2021年公司与SKI和亿纬锂能合资成立常州贝特瑞，规划高镍产能5万吨，共5条产线，2023年1-3号产线已投产，已有产能3万吨，公司现有产能总计6.3万吨，后续2万吨预计24年投产，届时总产能达8万吨。2023年12月28日公司宣布通过BNUO公司在摩洛哥投建年产5万吨正极材料项目，有望进一步拓展海外份额。2022年公司与中伟签署《战略合作框架协议》，参股4万吨高镍前驱体项目，并在海外矿产资源开发等领域展开合作，实现降本。3、国轩高科公司是全球动力电池行业领军企业。国轩高科股份有限公司成立于2006年，经过多年的探索和努力，已逐步发展成为全球动力锂电池领先企业。公司目前的主要业务包括动力锂电池系统、储能电池系统和输配电设备三大板块。1）动力锂电池：全资子公司合肥国轩是国内最早从事新能源汽车动力电池自主研发、生产和销售的企业之一，主要产品包括磷酸铁锂材料及电芯、三元材料及电芯、动力电池组、电池管理系统等。公司与国内外众多新能源整车企业建立了长期战略合作关系，产品广泛应用于纯电动商用车、乘用车、专用车以及混合动力汽车等新能源汽车领域；2）储能电池：公司在储能电池方面拥有成熟的技术体系，主要产品包括储能型电池组、集装箱式储能系统、通信基站系列电源、5KWH/10KWH户用储能电源、易佳电智能移动储能充电桩等。目前，公司积极与国内主要通信设备企业及国家电网等开展合作，大力开拓国内外储能市场，重点布局发电侧、电网侧、电源侧、用户侧四大储能领域，努力打造第二成长曲线。公司产品广泛应用于通讯基站、储能电站、船舶动力电池、风光互补、移动电源、两轮车等新能源领域；3）输配电设备：输配电设备作为公司的传统业务板块，主要产品为高低压开关成套设备、电器数字化设备、配网智能化设备、变压断路器、一体化充电桩、车载充电机和储能机柜等，产品广泛应用于火电、水电、核电、风电、轨道交通、冶金、化工等行业领域。近年来，公司积极通过创新技术推动产业转型，拓展了输变电运维服务及EPC项目总包施工等业务。坚持“做精铁锂、做强三元”战略，产品广泛配套于乘用车、商用车、专用车、低速车。公司持续突破磷酸铁锂性能天花板，230Wh/Kg磷酸铁锂电池设计已定型；发力三元高镍与硅氧负极电池产业化，三元半固态360Wh/Kg电池已通过严格针刺测试；通过全新结构设计，推出L300、L600、N300第三代电芯产品，其中L300和L600已搭载行业内先进的磷酸铁锂化学体系。公司磷酸铁锂电池和三元电池产品已经广泛配套于乘用车、商用车、专用车、低速车。目前，公司在与战略客户合作开发高性能磷酸铁锂电池，提升新能源汽车续航、安全性能，预期公司未来产品结构继续完善，产品竞争力持续提升。公司储能产品丰富，全面覆盖集中式、分布式、户用等储能应用场景。公司2014年正式进军储能业务，2016年成立储能事业部，产品主要包括储能电芯、标准化电池箱、电池簇及PowerOcean、PowerStar、PowerSmart储能产品系列等，满足集中式电力储能、工商业储能和家用储能各种场景应用的需要，并已通过GB、北美UL、IEC、日本JET等标准认证，具备了全球化产品供应的条件。动力电池收入高速增长，储能电池收入占比不断扩大。2022和2023上半年公司动力电池营业收入分别为184.82亿元、104.78亿元，分别同比增长116.40%、58.56%，营收占比分别为80.2%、68.8%，是公司的主要收入来源。受益于储能市场高度景气，2022和2023上半年公司储能电池业务营收规模大幅增长，分别实现营收35.08亿元、41.47亿元，营收占比分别为15.22%、27.21%。4、当升科技23/26行业深度研究报告2024年2月4日高镍三元行业先行者，业绩表现优于行业。公司是首家以锂电正极材料为主营业务上市的中国企业，主要从事多元材料、磷酸（锰）铁锂、钴酸锂等锂电池正极材料和多元前驱体等材料的研发、生产及销售。国际客户销售占比超70%，海外战略布局提升企业竞争力。1）目前公司与SKon、AESC、LG新能源、Murata等全球一线品牌动力电池企业均建立了深度战略合作关系。公司NCM811高镍产品在海外处于快速放量的过程，在主要国际著名电池生产商、车企客户处均保持较高的占比，助力业绩提升。2）2023年7月28日公司正式与FMG、FBC签署合资协议，将设立香港投资公司、卢森堡SPV两家公司，再通过其与FBC在芬兰成立合资公司（当升方出资70%，FBC出资30%），负责一期项目建设。该项目有利于充分发挥合作双方优势资源，借助项目所在地显著的区位优势、能源优势及政府支持。技术水平处于行业前列，研发实力雄厚。公司是国内首批布局高镍产品的企业之一，超高镍技术水平处于行业前列。其中公司在超高镍NCM/NCA等材料的研发上持续取得突破，开创性地采用“海绵结构”设计、特殊微晶结构设计等先进的设计理念，实现续航、安全、寿命、效率及低温性能全面提升并广泛应用于全球高端电动汽车。此外，公司顺利开发出超高镍无钴材料，相比目前镍含量达90%的正极材料，成本可减少5%；9系高镍多元材料已实现向海外大批量出口，克比容量达到215-235mAh/g，在国际客户处成为标杆产品。5、天奈科技新一代单壁管即将放量，积极开拓海外客户。公司为碳纳米管导电浆料行业龙头，产能及出货量均为全国第一。目前公司已掌握新型单壁碳纳米管的负载型催化剂的制备方法、新一代寡壁和单壁碳纳米管连续制备技术，成为全球极少数能够规模化生产单壁管产品的企业。公司目前单壁碳纳米管产品正在积极导入相关目标客户，预计很快将贡献增量。公司在巩固提升现有国内锂电市场份额基础上，也在积极拓展国外市场，现已实现对部分海外头部客户的供货，未来将会导入更多的海外主流客户。公司积极布局新型正极业务，未来有望成新增长点。公司规划建设碳纳米管正极材料，是将先进的碳纳米管制备技术和正极材料相结合，形成新型的复合碳纳米管正极材料，新产品能提升下游锂电池的导电性能，将会是碳纳米管应用的新方向。公司计划分期建设年产10万吨/年的新型正极材料，首期建设年产2万吨/年的碳纳米管正极材料，现项目正在建设中。首期预计2024年上半年完成调试投产。6、东方电热国内民用电加热龙头，积极布局新能源业务。公司以电加热技术为核心，广泛拓展电加热技术及热管理系统的应用领域，目前已形成家用电器（元器件）、新能源（装备制造、汽车元器件及锂电池材料）和光通信（材料）三大主要业务板块并行，以新能源行业为重点发展方向的业务格局。预镀镍国产替代先行者。公司是国内极少数拥有完整工艺流程、并采用先进的预镀镍技术自主生产制造预镀镍电池钢壳材料的企业，公司的预镀镍产品性能与海外龙头厂商基本在同一水平，但其定价便宜2000-3000元/吨。随着公司送样产品验证完成和产能释放，有望成为预镀镍电池钢壳材料国产替代的先行者。2万吨预镀镍项目进展顺利。公司年产2万吨预镀镍项目进展顺利，其中的预镀镍工序已于2023年2月热联动试车一次性成功，产品质量符合设计要求，处于试生产状态及零星工程改造；连续退火线于9月和10月完成两次试车，整体工序运行情况良好，产品质量达到预期要求，新下线的产品已经给相关的客户送样做进一步验证。24/26行业深度研究报告2024年2月4日五、未来展望1、高端市场46系将逐步替代2170，中低端市场仍然以方形铁锂为主在三元圆柱电池市场中，基于更优良的能量密度，快充性能和热稳定性，能够认为46系电池有望逐步替代2170电池，在2023-25年中逐步提升在中高端车型中安装量占比。但目前46系电池仍存在干法电级制备难度高和激光焊接问题，行业内综合良率较低导致单Wh电池成本仍高于方形铁锂电池。基于成本考虑和目前国内电池厂商规划和技术进展，能够认为在中国低端车型中，方形铁锂近期或仍占据主导地位。2、预计2026年全球大圆柱电池装机量有望达到381GWh综合考虑目前的市场情况，假设如下：（1）动力电池装车量在2026年达到2061.2GWh，同时大圆柱电池在动力电池中的渗透率达到18%；（2）户储电池装车量在2026年达到172.3GWh，大圆柱电池渗透率达到6%。预计2026年全球大圆柱电池装机量有望达到381GWh。六、参考研报1.财信证券-新能源电池行业新技术之四：大圆柱电池，巨头推动，高镍和硅负极搭配2.国信证券-锂电行业深度系列十二：大圆柱电池，电池技术新发展，量产推动相关材料需求共振3.华泰证券-电力设备与新能源行业专题研究：新能车前沿技术之五，大圆柱电池4.华鑫证券-新能源汽车行业2024年度策略报告：探底再出发，挖掘新机遇5.东兴证券-电力设备与新能源行业2024年投资展望：鹏程万里，行稳致远6.平安证券-动力&储能电池及电气化行业深度报告：行业高景气持续，关注超级快充和大圆柱电池7.国金证券-东方电热-300217-电加热器龙头，预镀镍0~1迎放量8.东吴证券-贝特瑞-835185-负极龙头产品结构铸就盈利优势，正极专攻高镍三元打造第二曲线9.国联证券-锂电行业2024年度投资策略：迎接新周期，拥抱新技术10.东吴证券-贝特瑞-835185-负极龙头产品结构铸就盈利优势，正极专攻高镍三元打造第二曲线11.财通证券-当升科技-300073-海外战略优势尽显，高镍布局行业领先12.浙商证券-国轩高科-002074-深度报告：携手大众剑指全球市场，纵深布局构筑核心竞争力13.东方证券-天奈科技-688116-产品结构持续迭代升级，盈利逐步改善14.财信证券-东方电热-300217-盈利能力稳中有升，预镀镍有望开始放量25/26行业深度研究报告2024年2月4日免责声明：以上内容仅供学习交流，不构成投资建议。26/26