4680大圓柱干電池經(jīng)過構(gòu)造革新與資料體制矯正，普及干電池安定性與能量密度，咱們估計(jì)在特斯拉/松下/LG/億緯等國(guó)表里廠商激動(dòng)下希望迎來趕快興盛，最后希望在高端長(zhǎng)續(xù)航空電磁法動(dòng)車中吞噬確定商場(chǎng)份額。

綱要

圓柱電芯尺寸連接增大，4680希望變成圓柱干電池尺寸最優(yōu)解之一。從18650到21700干電池，特斯拉是暫時(shí)圓柱干電池的最重要運(yùn)用者。2020年特斯拉接洽覺得46mm是統(tǒng)籌財(cái)經(jīng)性和干電池本能的最好直徑，并推出4680大圓柱干電池。經(jīng)過增大圓柱干電池直徑可實(shí)行更高的活性物資占比與更高能量密度，同聲縮小殼體用量并貶低BMS處置難度，咱們覺得希望變成下一代圓柱干電池興盛目標(biāo)。

無級(jí)耳本領(lǐng)革新提高干電池安定性，兼容激進(jìn)資料體制。圓柱電芯間為面交戰(zhàn)，不易爆發(fā)熱失控傳導(dǎo)，其構(gòu)造比擬方形軟包干電池具備自然的高安定性。另一上面，4680干電池引入全極耳工藝，減少電子流利路途，徑直減小電芯內(nèi)阻與產(chǎn)熱量，且全極耳減少了散熱通道，革新了散熱功效，進(jìn)一步鞏固干電池的安定性。更高的安定性可兼容熱寧?kù)o性較差的高鎳陽(yáng)極、且圓柱形勢(shì)的內(nèi)力平均性可更好適配硅基負(fù)極的高伸展性，高鎳+硅碳將助力4680圓柱電芯能量密度進(jìn)一步提高，咱們覺得希望變成高端能源干電池潛伏興盛目標(biāo)。

4680干電池財(cái)產(chǎn)化興盛加快，激動(dòng)新式資料放量。暫時(shí)4680圓柱干電池構(gòu)造較超過的企業(yè)囊括特斯拉、松下、LG、億緯等，個(gè)中特斯拉在加州、德州工場(chǎng)已發(fā)端量產(chǎn)4680干電池，松下暫時(shí)已啟用中間試驗(yàn)線，其估計(jì)2023年啟用量產(chǎn)，LG與億緯等也均籌備大范圍生產(chǎn)能力激動(dòng)量產(chǎn)，咱們預(yù)期2023年希望變成4680干電池放量元年。參考21700對(duì)18650干電池代替節(jié)拍，咱們預(yù)期2023年4680干電池裝機(jī)量希望超20GWh，2024年將超100GWh，結(jié)尾整車廠運(yùn)用也希望從特斯拉漸漸浸透珍寶馬、戴姆勒等高端電動(dòng)車廠商。同聲，4680干電池趕快放量將啟發(fā)新式資料需要高增：咱們估計(jì)至2025年，高鎳陽(yáng)極/硅碳負(fù)極/LiFSI/補(bǔ)鋰劑/導(dǎo)熱劑/PVDF需要量將辨別達(dá)39.1/16.3/2.0/1.2/1.9/3.1萬噸。

危害

4680干電池財(cái)產(chǎn)化促成不迭預(yù)期。

正文

4680干電池：工藝和構(gòu)造革新集大成者，財(cái)產(chǎn)變化得宜時(shí)

復(fù)盤圓柱干電池興盛史：日韓主宰，漸漸向大含量興盛

寰球首款圓柱鋰干電池始于阿曼，日韓干電池企業(yè)本領(lǐng)興盛較老練，特斯拉Roadster拉開其在電動(dòng)車范圍貿(mào)易化的序幕，縱觀圓柱干電池興盛逸史，有三個(gè)要害節(jié)點(diǎn)：

?1991年，圓柱干電池出生，首先風(fēng)靡于3C商場(chǎng)：1991年，阿曼索尼公司發(fā)領(lǐng)會(huì)18650圓柱干電池，18為直徑18mm，65為長(zhǎng)度65mm，0指代圓柱形干電池，該型號(hào)也是寰球首批商用的鋰離子干電池。跟著1990s寰球3C、小家用電器商場(chǎng)趕快興盛，圓柱干電池在日韓鋰電企業(yè)中時(shí)髦飛來。相較鋰離子干電池，早期圓柱干電池沿用鎳氫資料本錢低且更安定，在豐田混動(dòng)車上有所運(yùn)用。

?2008年，特斯拉打開車用圓柱鋰干電池貿(mào)易化期間：圓柱干電池創(chuàng)造所沿用的卷繞工藝是迄今為止興盛最老練、機(jī)動(dòng)化水平最高、品德最為寧?kù)o的干電池工藝之一，而阿曼企業(yè)在圓柱干電池本領(lǐng)上積累早而深，所以在2008年特斯拉的首款華麗轎跑車掛牌，便沿用了松下的18650干電池。2017年頭，松下共同特斯拉推出更高效的2170鋰干電池承載在Model 3上，沿用了NCA+硅碳計(jì)劃，使得單體能量密度提高20%。

?2020年，4680推出，圓柱干電池巨型化更進(jìn)一步：2020年9月特斯拉在干電池日上頒布4680干電池，干電池直徑進(jìn)一步減少到46mm，大尺寸電芯貶低了pack體例處置難度，縮小了干電池包非金屬構(gòu)造件及導(dǎo)熱貫穿件本錢，每kWh本錢低沉約14%。同聲4680沿用了激光雕琢的無極耳本領(lǐng)，無極耳構(gòu)造使得電子疏通隔絕大大減少，內(nèi)阻縮小，讓更安定、更高含量電芯變成大概，能量密度可達(dá)300Wh/kg。

圖表：圓柱干電池興盛過程

材料根源：特斯拉官網(wǎng)，中金公司接洽部

從出貨構(gòu)造上看，日韓企業(yè)主宰寰球圓柱干電池商場(chǎng)，電動(dòng)車是第第一次全國(guó)代表大會(huì)運(yùn)用場(chǎng)景。按照阿曼B3數(shù)據(jù)，2021年寰球圓柱鋰離子干電池出貨量達(dá)62.25億支，同期相比延長(zhǎng)27%。分企業(yè)來看，松下、LG和三星SDI三家日韓干電池廠圓柱干電池出貨量吞噬寰球80%份額，格式莫大會(huì)合；分運(yùn)用場(chǎng)景來看，電動(dòng)車為第第一次全國(guó)代表大會(huì)運(yùn)用場(chǎng)景，占比43%，其次為電開工具（包括園藝東西）占比24%。

圖表：圓柱干電池出貨量以日韓企業(yè)為主，松下市占率38%

材料根源：B3，中金公司接洽部

圖表：圓柱干電池運(yùn)用場(chǎng)景以電動(dòng)車為主，占比43%

材料根源：B3，中金公司接洽部

直徑46mm是本能與財(cái)經(jīng)性歸納平衡的最好截止，莫大可做精巧安排。增大圓柱干電池直徑可實(shí)行：

?提高電芯活性物資占比，提高干電池能量密度。

?在溝通干電池包能量下，可縮小電芯數(shù)目，可縮小殼體用量并貶低消費(fèi)本錢，同聲可貶低BMS處置難度。

但大電芯將感化鋰干電池安定性與快充本能。更大的干電池直徑將徑直減少干電池內(nèi)阻與干電池發(fā)燒，對(duì)干電池?zé)崽幹皿w例提出更高訴求，同聲更大的電芯含量也將感化鋰干電池倍恣意能與快充功效。

所以特斯拉接洽覺得46mm是統(tǒng)籌財(cái)經(jīng)性和干電池本能的最好直徑。莫大上面則可按照車型須要做精巧安排，比方比克的46家屬干電池，完備從80~120mm不等的莫大、寶馬則采用4695尺寸鋰干電池。

圖表：46mm是統(tǒng)籌財(cái)經(jīng)性和干電池本能的最好直徑

材料根源：特斯拉官網(wǎng)，中金公司接洽部

圖表：比克大圓柱能源干電池產(chǎn)物-46家屬

材料根源：比克干電池，中金公司接洽部

全極耳+大尺寸，4680是干電池工藝和構(gòu)造革新的集大成者

相較于18650和2170，4680干電池最大的革新是沿用了無極耳構(gòu)造，又稱全極耳。極耳是從圓柱電芯中將正負(fù)極引出的非金屬導(dǎo)熱體，重要因素為鋁和銅，是干電池舉行充尖端放電的交戰(zhàn)點(diǎn)。鋰干電池中央電影企業(yè)股份有限公司子在陽(yáng)極耳與負(fù)極耳之間挪動(dòng)，其流徑路途與內(nèi)阻成正比，而內(nèi)阻與干電池里面耗費(fèi)、發(fā)燒正關(guān)系。所以，減少電子流利路途可徑直減小電芯內(nèi)阻與產(chǎn)熱量。

無級(jí)耳構(gòu)造大幅貶低鋰干電池內(nèi)阻。4680的全極耳則是變換了原有的引出非金屬半導(dǎo)體的極耳構(gòu)造，運(yùn)用所有集流體尾部動(dòng)作極耳，安排成集流盤構(gòu)造，電子流利路途從從來的電芯卷繞長(zhǎng)度（2170干電池卷繞長(zhǎng)度約1000mm）變?yōu)殇嚫呻姵啬螅?680為80mm），流利路途大大減少，并貶低干電池內(nèi)阻。據(jù)《能源干電池4680全極耳本領(lǐng)掃描》[1]預(yù)算，保守極耳的21700內(nèi)阻約23mΩ，而無級(jí)耳構(gòu)造的4680干電池內(nèi)阻僅2mΩ，實(shí)行內(nèi)阻數(shù)目級(jí)貶低。

圖表：4680全極耳構(gòu)造使得電子流利路途大大減少

材料根源：智享新能源，中金公司接洽部

無級(jí)耳構(gòu)造帶復(fù)電池安定性與本能提高：

?更低的產(chǎn)熱量與更高的安定性：更低的內(nèi)阻將在充尖端放電時(shí)徑直貶低干電池的產(chǎn)熱量，提高干電池的安定性。同聲全極耳減少了散熱通道，熱量分散從向來的南北極耳散熱到全極耳更大表面積散熱，熱量傳輸通道寬大，革新了散熱功效，進(jìn)一步鞏固了干電池的安定性。

?更高的輸入功率與快充本能：因?yàn)楦呻姵貎?nèi)阻的縮小，里面耗費(fèi)貶低，可帶來更高的輸入功率與更好的快充本能，在15秒鐘內(nèi)可將干電池電量從0充至80%，功率密度峰值可達(dá)1000W/kg之上。

圖表：無級(jí)耳電芯產(chǎn)熱量遠(yuǎn)低于保守極耳

材料根源：《Communication—Prediction of Thermal Issues for Larger Format 4680 Cylindrical Cells and Their Mitigation with Enhanced Current Collection》[2]，中金公司接洽部

圖表：LG M50圓柱形干電池各別極耳下尖端放電一秒鐘后干電池升壓情景

材料根源：Shen Li, etc. “Optimal cell tab design and cooling strategy for cylindrical lithium-ion batteries” 2020，中金公司接洽部

4680+高鎳硅基+高電壓+CTC共同運(yùn)用

因?yàn)?680大圓柱構(gòu)造、無級(jí)耳革新使得電芯完全安定系數(shù)大幅提高，咱們覺得高鎳陽(yáng)極、硅基負(fù)極等高比含量的活性資料能更好表現(xiàn)出4680干電池的上風(fēng)；同聲圓柱干電池高普遍性的上風(fēng)使4680干電池更能適配800V高電壓，處置電動(dòng)車快充困難；貫串圓柱干電池較方形和軟包干電池更佳的構(gòu)造維持性，4680也將將激動(dòng)CTC的財(cái)產(chǎn)變化。

干什么4680更適配高鎳+硅基？1）硅基負(fù)極比擬石墨負(fù)極具備更高的伸展系數(shù)，圓柱電芯比擬方形電芯內(nèi)應(yīng)力散布更平均，不易形成里面資料損毀；2）方形或軟包電芯間為面包車型的士交戰(zhàn)，單體電芯熱失控時(shí)易曼延至范圍電芯爆發(fā)連鎖反饋，而圓柱電芯為線交戰(zhàn)，可更好制止熱失控傳導(dǎo)；3）圓柱干電池的劣勢(shì)是成組功效較低（圓柱干電池約70%，方形干電池可達(dá)80%），所以圓柱干電池想要實(shí)行和方形干電池溝通的能量密度必需在單體層面上運(yùn)用更激進(jìn)的計(jì)劃，所以4680的構(gòu)造與高鎳+硅基負(fù)極井水不犯河水，更為適配。

干什么4680干電池能更好的適配800V高電壓？單個(gè)電芯的電壓惟有3-4V，想要實(shí)行更高的電壓就須要串聯(lián)更多的電芯，比方800V高壓平臺(tái)須要約200個(gè)電芯舉行串聯(lián)，而串聯(lián)數(shù)越大對(duì)電芯普遍性訴求越高。對(duì)立于方形和軟包的封裝情勢(shì)，圓柱干電池在消費(fèi)的規(guī)范化水平和單體普遍性上面上風(fēng)超過，能更好地適配800V高電壓平臺(tái)。

圖表：三種干電池封裝情勢(shì)目標(biāo)比較

材料根源：華經(jīng)財(cái)產(chǎn)接洽院，中金公司接洽部

干什么4680與CTC也有確定共同效率？CTC（Cell to Chassis）一體化安排中，廢除干電池了Pack安排，徑直將電芯或模組安置在車身上，干電池既是動(dòng)力擺設(shè)供給續(xù)航，也充任構(gòu)造硬件來供給確定強(qiáng)度。比擬方形和軟包電芯，圓柱電芯一切單體的殼體都不妨供給確定的構(gòu)造剛性，在遭到外部報(bào)復(fù)時(shí)其蜂窩狀構(gòu)造可更好地提防形變感化電芯里面構(gòu)造。空間上面，特斯拉廢除了4680干電池陣列上的干電池蓋板，干電池上外表的零件與車身構(gòu)造貫穿集成了座椅恒定及車身橫梁的功效，同聲接受了干電池的密封功效，所以儉樸了一層上蓋板的安排，減少了空間運(yùn)用率。制形成甲方面，馬斯克表白沿用了CTC+一體化壓鑄本領(lǐng)后，可儉樸370個(gè)零元件，為車身減重10%，將每千瓦時(shí)的干電池本錢貶低7%。

圖表：特斯拉4680電芯+CTC計(jì)劃

材料根源：特斯拉官網(wǎng)，中金公司接洽部

歸納來看，特斯拉經(jīng)過特殊的4680電芯構(gòu)造、配合高含量的硅負(fù)極和高鎳資料、簡(jiǎn)化消費(fèi)工藝和CTC計(jì)劃等本領(lǐng)實(shí)行了多步驟的共同效力，進(jìn)而實(shí)行干電池能量密度及續(xù)航歷程大幅提高，單元本錢及入股額大幅低沉。按照特斯拉干電池日頒布的數(shù)據(jù)：比擬于 2170，4680+高比含量正負(fù)極+CTC計(jì)劃共同可將歸納續(xù)航歷程提高 54%，這個(gè)中電芯安排占 16%、負(fù)極資料 20%、陽(yáng)極資料 4%、電芯底盤集成占 14%。單元?jiǎng)?chuàng)造用度低沉 56%，電芯安排占 14%、電芯工場(chǎng)占 18%、負(fù)極資料 5%、陽(yáng)極資料占 12%、電芯底盤集成占 7%。

圖表：高鎳硅基+4680+CTC共同效率，可將歸納續(xù)航歷程提高54%

材料根源：特斯拉干電池日，中金公司接洽部

圖表：高鎳硅基+4680 +CTC共同效率，可使單元?jiǎng)?chuàng)造用度低沉 56%

材料根源：特斯拉干電池日，中金公司接洽部

極耳焊接難度大，良品率連接提高

全極耳工藝革新帶復(fù)電池消費(fèi)進(jìn)程中的稠密工藝難點(diǎn)：1）分切步驟：切疊法主假如是特斯拉沿用的全極耳創(chuàng)造工藝，極耳在分切時(shí)須要斜切成片并疊起，使得外表震動(dòng)度較大，易形成極耳因交戰(zhàn)水平不普遍而引導(dǎo)內(nèi)阻普遍性差。2）注液步驟：因?yàn)閮深^被極耳封鎖，難以貫串注液消費(fèi)。3）揉平步驟：揉平法是海內(nèi)運(yùn)用較多的一種全極耳計(jì)劃，經(jīng)過低聲波或板滯將極耳揉成端面。極耳在揉平進(jìn)程中簡(jiǎn)單爆發(fā)非金屬碎屑，引導(dǎo)電芯自尖端放電過大，以至爆發(fā)內(nèi)短路，其余揉平后端面較為精致，電解質(zhì)溶液難以加入電芯里面。4）激光焊步驟：從保守兩個(gè)極耳的點(diǎn)焊到全極耳面焊，焊接歲序和焊接量都變多，激光強(qiáng)度和焦距不簡(jiǎn)單遏制，易焊穿燒到電芯里面大概沒有焊全。暫時(shí)各企業(yè)4680干電池難點(diǎn)重要會(huì)合于焊接步驟，徑直感化了4680干電池良品率。

圖表：全極耳圓柱干電池電芯消費(fèi)過程

材料根源：國(guó)度專利局《一種全極耳圓柱干電池電芯消費(fèi)線》，中金公司接洽部

從良品率看，2021年特斯拉4680考查線良品率約在80%，2022年年頭，據(jù)Tesla motors clubs高貴出的消息，在2022年1月22日特斯拉佛里蒙間諜廠共消費(fèi)了6813顆4680電芯，平衡良品率達(dá)92%，比擬于2021年鮮明提高。但比擬于21700圓柱干電池的95%+的良品率仍生存確定差異。咱們預(yù)期隨各企業(yè)工藝矯正、產(chǎn)線跑通，4680干電池良率希望連接提高。

圖表：2022年1月22日特斯拉4680電芯良率

材料根源：Tesla motors clubs，中金公司接洽部

各干電池企業(yè)趕快促成量產(chǎn)，潛伏需要振奮

特斯拉頒布4680干電池此后，國(guó)表里各廠商趕快促成構(gòu)造，暫時(shí)以特斯拉、松下生產(chǎn)能力構(gòu)造最為超過，咱們預(yù)期2023年希望變成4680干電池放量元年。

?特斯拉：1）加州加藤路工場(chǎng)：2020年特斯拉在加州弗里蒙特加藤路創(chuàng)造“試點(diǎn)工場(chǎng)”，用以試消費(fèi)4680干電池，籌備目的年生產(chǎn)能力10GWh。2022年1月，特斯拉頒布已創(chuàng)造出100萬塊4680干電池，并于1Q22托付首批搭載4680干電池的電動(dòng)公共汽車（Model Y）。2）德州奧斯汀工場(chǎng)：特斯拉德州奧斯汀工場(chǎng)于2022年4月7日進(jìn)行“Cyber Rodeo”震動(dòng)以祝賀其工場(chǎng)投入生產(chǎn)，暫時(shí)已正式發(fā)端消費(fèi)4680干電池，將來總籌備達(dá)100GWh。3）德國(guó)柏林工場(chǎng)：暫時(shí)正安置4680干電池產(chǎn)線擺設(shè)，公司估計(jì)2022年終-2023年將連接投入生產(chǎn)，總籌備生產(chǎn)能力達(dá)50GWh。

?松下：2021年松下在其內(nèi)達(dá)華州Gigafactory中創(chuàng)造4680新產(chǎn)線并舉行量產(chǎn)，同聲在阿曼工場(chǎng)啟用4680考查線樹立并于2022年年頭嘗試消費(fèi)；2022年2月，松下確定在阿曼西部的和歌山工場(chǎng)創(chuàng)造4680消費(fèi)出發(fā)地，其估計(jì)將于2023年3月-2024年3月舉行量產(chǎn)。

?LG：2021年年頭發(fā)端對(duì)其韓國(guó)梧倉(cāng)工場(chǎng)舉行變革，樹立4680考查線，公司估計(jì)最快將于2023年實(shí)行量產(chǎn)。

?億緯鋰能：與以色列首創(chuàng)公司StoreDot(潛心于快充本領(lǐng))協(xié)作開拓4680和4695，2021年11月公司公布入股32億元樹立20GWh大圓柱干電池生產(chǎn)能力，咱們估計(jì)公司希望于2023年正式量產(chǎn)；2022年3月公司公布在海內(nèi)匈牙利構(gòu)造大圓柱生產(chǎn)能力，旨在滿意外鄉(xiāng)存戶訂單需要以及產(chǎn)生就近配系、加強(qiáng)存戶效勞。

圖表：各企業(yè)4680干電池構(gòu)造進(jìn)度

材料根源：SNE，各企業(yè)公布，中金公司接洽部

從結(jié)尾需要來看，特斯拉為短期重要激動(dòng)者，中長(zhǎng)久咱們覺得寶馬、戴姆勒等廠商希望漸漸運(yùn)用。咱們復(fù)盤松下21700對(duì)18650干電池的代替節(jié)拍：2017年松下在前達(dá)華工場(chǎng)發(fā)端量產(chǎn)21700圓柱干電池，2018年后趕快放量，截止2020年，松下21700電芯產(chǎn)量已達(dá)30億顆，約占其圓柱總產(chǎn)量量的3/7。

咱們估計(jì)2022/2023年特斯拉產(chǎn)量將辨別超150/200萬輛，參考松下21700圓柱干電池放量節(jié)拍，咱們假如2022/2023年特斯拉三元干電池中4680浸透率辨別為5%/20%，對(duì)應(yīng)約4.4/25.5GWh 4680干電池需要，至2025年，咱們預(yù)期4680浸透率希望達(dá)70%，對(duì)應(yīng)裝機(jī)需要希望超150GWh。

圖表：松下圓柱電芯累計(jì)產(chǎn)量

材料根源：Panasonic，中金公司接洽部

4680大圓柱計(jì)劃希望漸漸浸透至其余車廠，激動(dòng)圓柱干電池裝機(jī)占比提高。除特斯拉外，暫時(shí)寶馬也精確4695大圓柱電芯研制安置，其估計(jì)在2024年實(shí)行量產(chǎn)，籌備7年功夫內(nèi)量產(chǎn)100-120GWh 4695大圓柱干電池。其余，咱們估計(jì)隨大圓柱干電池良品率提高與本錢低沉，其長(zhǎng)續(xù)航歷程、快充本能的上風(fēng)將充溢展現(xiàn)，估計(jì)其余車企也希望引入4680干電池并激動(dòng)圓柱干電池浸透率提高。咱們估計(jì)至2025年4680等大圓柱干電池總裝機(jī)希望超200GWh，占能源干電池總裝機(jī)量約16%。

圖表：4680干電池需要量估測(cè)計(jì)算

材料根源：特斯拉官網(wǎng)，Marklines，中金公司接洽部

入股時(shí)機(jī)

4680干電池

咱們覺得特斯拉率先運(yùn)用4680將行家行業(yè)內(nèi)部起到演示效力，而4680帶來能量密度/快充本能提高、本錢低沉以及BMS門坎貶低(圓柱用量縮小)，希望向更多長(zhǎng)機(jī)廠導(dǎo)出，變成干電池本領(lǐng)興盛的一條構(gòu)造干線，希望在2023年迎來放量。而4680大圓柱在資料體制、干電池構(gòu)造和創(chuàng)造工藝較原有18650/21700體制生存較大分別，更加全極耳的安排帶來激光焊工藝難點(diǎn)、變成暫時(shí)良品率提高的重要瓶頸步驟，而且4680構(gòu)造非標(biāo)準(zhǔn)化、各廠商計(jì)劃有所分別(生存專利壁壘)，給干電池廠的切入帶來較高壁壘。咱們看好頭部及優(yōu)質(zhì)第一線廠商，依附本領(lǐng)、創(chuàng)造、財(cái)產(chǎn)鏈以及本錢上的上風(fēng)，希望控制4680大圓柱興盛的構(gòu)造線，提高寰球份額。

高鎳陽(yáng)極

干電池組內(nèi)的熱失控曼延是安定題目的重要關(guān)心點(diǎn)。暫時(shí)能源干電池包經(jīng)過較多小含量電芯舉行串串聯(lián)成組，以滿意高能量的訴求。商量干電池組熱失控題目，重要從兩個(gè)維度處置：1）電芯單體熱失控題目；2）單體熱失控后向其余成組干電池?zé)醾鲗?dǎo)題目。商量高鎳的熱寧?kù)o性比擬中低鎳差，對(duì)于安定性訴求更為嚴(yán)苛，咱們覺得4680是更為適配高鎳的封裝工藝：

圖表：在高溫下高鎳資料更簡(jiǎn)單領(lǐng)會(huì)釋氧

材料根源：Structural Changes and Thermal Stability of Charged LiNixMnyCozO2 Cathode Materials Studied by Combined In Situ Time-Resolved XRD and Mass Spectroscopy，中金公司接洽部

圖表：高鎳資料爆發(fā)相變時(shí)的溫度更低

材料根源：Structural Changes and Thermal Stability of Charged LiNixMnyCozO2 Cathode Materials Studied by Combined In Situ Time-Resolved XRD and Mass Spectroscopy，中金公司接洽部

?圓柱在控制熱失控上有自然上風(fēng)。1）圓柱干電池單體含量較小，單個(gè)干電池?zé)崾Э亻_釋能量低，相較于方形和軟包不易惹起熱失控曼延；2）圓柱單體干電池交戰(zhàn)為線交戰(zhàn)，熱傳導(dǎo)較慢，且完備弧形外表，自然預(yù)留散熱間隙，而方形、軟包是面交戰(zhàn)、交戰(zhàn)表面積較大，散熱空間小，一旦單體干電池爆發(fā)熱失控易曼延至干電池組。

?圓柱從21700到4680，高鎳安定性再晉級(jí)。4680大圓柱經(jīng)過全極耳的安排贏得更高的安定性：1）縮小內(nèi)阻生熱。在干電池處事中，內(nèi)阻的生存會(huì)貶低輸入功率，貶低充尖端放電速度，爆發(fā)的歐姆熱簡(jiǎn)單激勵(lì)干電池?zé)崾Э?。而極耳交戰(zhàn)表面積越大，極耳間距越短，內(nèi)阻越小，干電池?zé)崾Э貛茁试叫　?680全極耳干電池把所有正/負(fù)極集流體都形成極耳，經(jīng)過集流體與干電池殼體或集流盤的所有積貫穿，大幅貶低干電池內(nèi)阻，縮小歐姆熱的爆發(fā)。2）減少散熱通道。圓柱干電池散熱為軸向居多，熱量從極耳出散出，保守圓柱干電池如21700惟有兩個(gè)極耳，熱量傳輸通道窄，所以散熱功效不好，4680干電池極耳表面積減少，熱量傳輸通道寬大，革新了散熱功效，鞏固了干電池的熱寧?kù)o性。

硅碳負(fù)極

4680是硅基負(fù)極實(shí)行的要害抓手

?4680的構(gòu)造上風(fēng)使得硅基負(fù)極率先獲得運(yùn)用。保守石墨負(fù)極經(jīng)過嵌入反饋包含鋰離子，平衡每6個(gè)碳亞原子能包含1個(gè)鋰離子，而硅負(fù)極經(jīng)過合金化反饋包含鋰離子，每個(gè)硅亞原子最多與4.4個(gè)鋰離子貫串成鋰硅合金，從而使得硅負(fù)極資料表面比含量到達(dá)約4200 mAh/g，是保守石墨負(fù)極的十倍。但與此同聲其體積變革率也到達(dá)300%-400%，遠(yuǎn)超保守石墨的12%。而4680的大圓柱鋼殼計(jì)劃在構(gòu)造應(yīng)力調(diào)配上面更具上風(fēng)，也使得硅基負(fù)極率先獲得運(yùn)用。

?4680干電池的陽(yáng)極重要沿用高鎳，共同硅基負(fù)極希望大幅提高干電池能量密度。按照全干電池能量密度和正負(fù)極的比含量對(duì)應(yīng)聯(lián)系，當(dāng)恒定陽(yáng)極含量為180 mAh/g，若負(fù)極含量到達(dá)500 mAh/g，能量密度將提高10%，若負(fù)極含量到達(dá)800 mAh/g，能量密度將普及24%。

圖表：全干電池能量密度與正負(fù)極比含量的聯(lián)系

材料根源：GGII，中金公司接洽部

圖表：人為石墨、自然石墨、硅基負(fù)極的本能比較

材料根源：GGII，中金公司接洽部

硅基負(fù)極伸展大、電位高、首效低， 對(duì)應(yīng)須要構(gòu)造安排、預(yù)鋰化、導(dǎo)熱劑等一攬子的配系革新計(jì)劃。從構(gòu)造安排來看，硅基負(fù)極暫時(shí)兩大本領(lǐng)路途主假如硅碳復(fù)合資料和硅氧復(fù)合資料，個(gè)中硅碳負(fù)極主假如經(jīng)過減小硅的尺寸至納米級(jí)別從而減小資料伸展感化，而硅氧負(fù)極中的Si團(tuán)簇、Si02團(tuán)簇及其氧化界面，不妨在合金化反饋進(jìn)程中起到緩沖體積伸展的效率。

圖表：硅碳負(fù)極和硅氧負(fù)極比較

材料根源：石大勝華，GGII，中金公司接洽部

新式鋰鹽LiFSI

新式鋰鹽LiFSI本能可更好適配4680干電池化學(xué)/構(gòu)造體制，咱們估計(jì)增添比率希望從暫時(shí)的約2-6%提高至近10%。4680運(yùn)用更激進(jìn)的正負(fù)極資料實(shí)行高能量密度，但面對(duì)高鎳帶來的熱寧?kù)o性題目，在電解質(zhì)溶液中增添新式鋰鹽LiFSI可提高電解質(zhì)溶液熱寧?kù)o性，同聲可共同4680全極耳進(jìn)一步提高干電池的快充本能。咱們比較LiFSI和六氟鹽酸鋰，增添LiFSI的電解質(zhì)溶液比擬于僅含LiPF6的電解質(zhì)溶液具備如次幾點(diǎn)上風(fēng)：

?熱寧?kù)o性好，安定性更高。當(dāng)溫度大于200℃時(shí)，LiFSI仍舊不妨寧?kù)o生存，耐熱性好。同聲，LiFSI攙和電解質(zhì)溶液的阻抗更低，在遇到特出情景下爆發(fā)的熱量較少，不簡(jiǎn)單爆發(fā)爆裂。且受熱時(shí)LiFSI可控制HF氣體的爆發(fā)，革新干電池氣脹題目。

?更好的低溫尖端放電和高溫本能維持本領(lǐng)。以LiFSI為電解質(zhì)的電解質(zhì)溶液，與正負(fù)極資料之間維持著杰出的相容性，提高鋰干電池在極其溫度前提下的本能。

?電導(dǎo)率更高，高倍率尖端放電本能好。介入LiFSI的電解質(zhì)溶液具備更高的電導(dǎo)率和更低的粘度，尖端放電含量更高，提高能源干電池的剎時(shí)輸入功率。

?提高SEI膜的熱寧?kù)o性，延遲干電池輪回壽命。比擬于LiPF6，LiFSI能與石墨負(fù)極產(chǎn)生更具熱寧?kù)o性的SEI膜，減小電極與電解質(zhì)溶液之間副反饋爆發(fā)的大概性，普及干電池的輪回本能和運(yùn)用壽命。

圖表：LiFSI與LiPF6是非匯總比較

注：氧化電壓指在電解質(zhì)溶液不被氧化領(lǐng)會(huì)的最高可接受充氣電壓，粘度、電導(dǎo)率為25℃時(shí)1.0M濃淡鋰鹽嘗試所得參數(shù) 材料根源：Enabling fast charging of high energy density Li-ion cells with high lithium ion transport electrolytes，康鵬高科技，中金公司接洽部

圖表：LiFSI電導(dǎo)率比LiPF6更高

材料根源：Enabling fast charging of high energy density Li-ion cells with high lithium ion transport electrolytes，中金公司接洽部；注：圖表橫軸表白鋰鹽的摩爾數(shù)，縱軸表白電導(dǎo)率

圖表：運(yùn)用各別的電解質(zhì)時(shí)，60Ah干電池的充氣參數(shù)

材料根源：Enabling fast charging of high energy density Li-ion cells with high lithium ion transport electrolytes，中金公司接洽部

補(bǔ)鋰劑

補(bǔ)鋰本領(lǐng)將激動(dòng)硅碳財(cái)產(chǎn)化過程，進(jìn)一步提高干電池能量密度并延遲輪回壽命。鋰離子干電池化成進(jìn)程中在負(fù)極外表SEI 成長(zhǎng)會(huì)耗費(fèi)活性鋰，引導(dǎo)干電池能量丟失。暫時(shí)運(yùn)用最普遍的石墨負(fù)極的不行逆含量丟失大于6%，而硅基負(fù)極不行逆含量高達(dá)10%～20%之上[3]，控制了硅碳體制高克含量上風(fēng)的表現(xiàn)。經(jīng)過補(bǔ)鋰本領(lǐng)可積累活性鋰，不妨革新硅碳負(fù)極低首效的短板，充溢表現(xiàn)其高含量的上風(fēng)。暫時(shí)補(bǔ)鋰辦法分紅負(fù)極補(bǔ)鋰和陽(yáng)極補(bǔ)鋰兩種：

?負(fù)極補(bǔ)鋰起步早，但財(cái)產(chǎn)化難度較大。負(fù)極補(bǔ)鋰本領(lǐng)接洽開拓功夫較早，囊括鑒于非金屬鋰的物理攙和補(bǔ)鋰、化學(xué)補(bǔ)鋰多種補(bǔ)鋰辦法。美利堅(jiān)合眾國(guó)FMC 公司最早開拓出寧?kù)o化鋰非金屬粉產(chǎn)物（97%鋰和3%碳酸鋰包覆層構(gòu)成核殼構(gòu)造），經(jīng)過噴灑或勻漿介入等工藝介入到負(fù)極之中實(shí)行補(bǔ)鋰。鋰箔補(bǔ)鋰比擬鋰粉安定性有所提高，將非金屬鋰箔碾壓至幾忽米的厚薄，而后與負(fù)極復(fù)合、碾壓。干電池注液后非金屬鋰趕快與負(fù)極反饋，嵌入負(fù)極資料之中，進(jìn)而提高資料的首周功效。負(fù)極補(bǔ)鋰辦法大略高效，但受制于非金屬鋰自己的安定危害和工藝難度，暫沒轍大范圍運(yùn)用。

圖表：負(fù)極鋰箔補(bǔ)鋰表示圖

材料根源：《鋰離子干電池補(bǔ)鋰本領(lǐng)》[4]，中金公司接洽部

?陽(yáng)極補(bǔ)鋰財(cái)產(chǎn)化行將到來。陽(yáng)極補(bǔ)鋰是向陽(yáng)極中增添具備高不行逆含量的含鋰復(fù)合物，按照復(fù)合物的品種各別，不妨分為以Li2O、Li2O2、Li2S為代辦的二元含鋰復(fù)合物，以Li6CoO4、Li5FeO4為代辦的三元含鋰復(fù)合物和以Li2DHBN、Li2C2O4為代辦的有機(jī)含鋰復(fù)合物。陽(yáng)極補(bǔ)鋰資料不妨徑直在陽(yáng)極漿料的勻漿進(jìn)程中增添，無需特殊的工藝矯正且本錢較低，所以越發(fā)符合此刻的鋰離子干電池創(chuàng)造工藝。

圖表：富鋰鎳酸鋰與富鋰鐵酸鋰目標(biāo)比較

材料根源：深圳研一官網(wǎng)，中金公司接洽部

導(dǎo)熱劑

4680重要沿用“硅基+高鎳”的計(jì)劃，碳納米管導(dǎo)熱劑的介入提高干電池能量密度和輪回、倍率等本能。碳納米管導(dǎo)熱劑用量?jī)H為保守導(dǎo)熱劑的1/6~1/2，最低可達(dá)0.4%的增添比率[5]，從而貶低PVDF等的用量轉(zhuǎn)彎抹角提高干電池能量密度。其余因?yàn)樘技{米管的一維管狀構(gòu)造，長(zhǎng)徑比和比外表積更大，較保守導(dǎo)熱劑導(dǎo)熱本能更優(yōu)，從而對(duì)于導(dǎo)熱本領(lǐng)較弱的高鎳、硅基資料運(yùn)用更廣。

從4680增量觀點(diǎn)來看，咱們覺得跟著硅基負(fù)極浸透率的提高，單壁管需要也希望漸漸放量。

?單壁較多壁而言，在長(zhǎng)徑比、板滯強(qiáng)度等有更高的上風(fēng)。單壁碳納米管是一層石墨烯彎曲而成，按照鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，單壁碳納米管的管徑約為1-2nm，而多壁碳納米管的管徑約為7-100nm，從而使得單壁碳納米管具有更好的長(zhǎng)徑比，使得在干電池運(yùn)用中完備更低的阻抗和更高的倍恣意能。

圖表：?jiǎn)伪谔技{米管在硅基負(fù)極中不妨更好地保護(hù)輪回本能

材料根源：鑫欏鋰電官網(wǎng)，中金公司接洽部

?單壁碳納米管靈驗(yàn)提高硅基負(fù)極的輪回和力學(xué)等本能。比擬于多壁碳納米管，單壁碳納米管具備極高的長(zhǎng)徑比，供給更好的板滯強(qiáng)度和靈活性，在低劑量的增添就不妨在硅基負(fù)極爆發(fā)3-4倍體積伸展的情景下仍舊供給寧?kù)o且充分的導(dǎo)熱搜集，并在硅顆粒之間創(chuàng)造精細(xì)、持久的貫穿，從而提高輪回壽命，其余緊緊包袱在硅基負(fù)極外表還能革新極片的力學(xué)本能。

圖表：?jiǎn)伪谔技{米管在硅基負(fù)極中不妨更好地保護(hù)輪回本能

材料根源：CNKI，中金公司接洽部（注：SWCNT代辦單壁碳納米管，MWCNT代辦多壁碳納米管）

構(gòu)造件

4680帶來嶄新的圓柱構(gòu)造安排，創(chuàng)造和加工壁壘較21700提高：

?4680殼體的尺寸和壁厚減少(4680壁厚約0.6mm、2170壁厚約0.2mm)，且資料變換為預(yù)鍍鎳不銹鋼、強(qiáng)度較21700鋁合金更高，使得4680殼體完全的沖壓難度提高(保護(hù)鍍鎳層在沖壓進(jìn)程中不分割)；

?4680沿用嶄新蓋帽構(gòu)造、頭部/底部均安排防止爆炸閥。保守21700、18650蓋帽囊括頂蓋、防止爆炸片、分隔圈、貫穿片、墊圈等元件，由頂蓋順序貫穿防止爆炸片、分隔圈和貫穿片，構(gòu)造零件較多，且當(dāng)干電池里面壓力過大時(shí)，在頂蓋構(gòu)造牽制下，防止爆炸片上弱化線若不迭時(shí)割斷，易惹起干電池短路。4680沿用了嶄新適配全極耳安排的蓋帽，所有蓋帽囊括防止爆炸閥、分隔圈、貫穿片和墊圈，廢除了頂蓋的安排，縮小結(jié)束構(gòu)件用量，同聲也貶低了頂蓋泄壓作廢的危害和內(nèi)阻。而且，因?yàn)?680全極耳安排，底部將陽(yáng)極集流盤與極柱徑直焊接，在頂部和底部均安排了帶防止爆炸閥的蓋帽，而保守21700、18550僅在頂部安排定向爆破。

4680各廠商構(gòu)造波及均有所分別、構(gòu)造件非標(biāo)準(zhǔn)化，須要構(gòu)造件供給商完備較強(qiáng)的開拓安排及消費(fèi)創(chuàng)造本領(lǐng)；同聲，因?yàn)閸湫碌纳w帽安排，為提高殼體、蓋帽在開拓及消費(fèi)創(chuàng)造進(jìn)程中更好的共同性，廠商更目標(biāo)于將蓋帽和殼體同聲確定地點(diǎn)。

圖表：21700和4680圓柱構(gòu)造安排比較

材料根源：比克干電池專利，《全極耳圓柱鋰干電池帽蓋及全極耳圓柱鋰干電池專利》，2020，中金公司接洽部

結(jié)余彈性估測(cè)計(jì)算

4680是將來高端干電池興盛目標(biāo)之一，將啟發(fā)高鎳陽(yáng)極、硅碳負(fù)極、新式鋰鹽LiFSI、補(bǔ)鋰劑、導(dǎo)熱劑等加快放量。鑒于4680需要量估測(cè)計(jì)算，咱們估計(jì)至2025年，高鎳陽(yáng)極/硅碳負(fù)極/LiFSI/補(bǔ)鋰劑/導(dǎo)熱劑/PVDF需要量將辨別達(dá)39.1/16.3/2.0/1.2/1.9/3.1萬噸。

圖表：4680干電池啟發(fā)各新式資料放量

材料根源：中金公司接洽部

4680干電池啟發(fā)資料體制演化，咱們預(yù)期完備本領(lǐng)與本錢上風(fēng)的各龍頭企業(yè)將在個(gè)中吞噬更高商場(chǎng)份額。咱們預(yù)期貝特瑞/當(dāng)升/天賜/天奈在硅碳負(fù)極/高鎳陽(yáng)極/LiFSI/碳納米管份額將辨別達(dá)50%/30%/50%/30%。

咱們?cè)囼?yàn)估測(cè)計(jì)算在各別4680干電池產(chǎn)量下，關(guān)系資料廠商成本彈性。咱們對(duì)各步驟龍頭企業(yè)市單元價(jià)錢、單噸結(jié)余本領(lǐng)做出確定假如。確定請(qǐng)見匯報(bào)原文。

[1] 趙宇龍，2022年

[2] Thomas George Tranter, Robert Timms, Paul R. Shearing, 2020

[3] 金浪CLE南京鋰電展

[4] 黃學(xué)杰，2021

[5] 天奈高科技募股證明書

作品根源

正文摘自：2022年4月18日仍舊頒布的《4680大圓柱：高端鋰干電池潛伏目標(biāo)，財(cái)產(chǎn)化興盛加快》

曾 韜 SAC 執(zhí)業(yè)文憑編號(hào)：S0080518040001 SFC CE Ref：BRQ196

王穎東 SAC 執(zhí)業(yè)文憑編號(hào)：S0080120080126

季 楓 SAC 執(zhí)業(yè)文憑編號(hào)：S0080121070373

劉 爍 SAC 執(zhí)業(yè)文憑編號(hào)：S0080521040001

江 鵬 SAC 執(zhí)業(yè)文憑編號(hào)：S0080121090094

法令證明

更加提醒

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