1、 4680 大圆柱专题报告（一）：全极耳助力圆柱电池再起航，硅基负极蓄势待发 Table_Industry Table_ReportDate 2022 年 10 月 15 日 Table_ReportDate2022 年 07 月 26 日 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 2 证券研究报告 行业专题研究 电力设备与新能源电力设备与新能源 投资评级投资评级 看好看好 上次评级上次评级 看好看好 武浩 电力设备与新能源行业首席分析师 执业编号：S01 联系电话： 邮 箱： 张鹏 电力设备与新能源行业分析师 执业编号：S150052202

2、0001 联系电话： 邮 箱： 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北 京 市 西 城 区 闹 市 口 大 街9号 院1号 楼 邮编：100031 全极耳助力圆柱电池再起航，硅基负极蓄势待全极耳助力圆柱电池再起航，硅基负极蓄势待发发 2022 年 10 月 15 日 本期核心观点 46804680 大圆柱性能提升显著。大圆柱性能提升显著。1）特斯拉 4680 大圆柱电池配合高镍正极、全极耳、高硅负极、干法电极、CTC 等革命性技术，相比 21700 最终电池成本降低 56%，续航里程提升 54%，单位设备投资强度下降 69%；2）提升能

3、量密度+成组效率+空间利用率，特斯拉 Model 3 的 21700 圆柱电池相较原来 Model S 的 18650 圆柱电池单体容量提升 35%，能量密度提升 20%以上，此外圆柱电芯直径变大后，空间利用率提高；3）降低 BMS 难度，圆柱电池单体容量较小，因此整车需要圆柱电池数量较多，如特斯拉 model Y 采用 18650 需要 7000+个，21700 需要 4000+个，4680 仅需 960 个，电芯数量减少的同时也降低了 BMS 的难度。我们认为特斯拉主导大圆柱电池，带动多家整车厂入场，我们预计 2025 年 46系大圆柱渗透率接近 20%，需求量有望达到 283.95GWh

4、，接近 21 年全年动力电池装机量，年复合增速超过 280%。全极耳设计，倍率全极耳设计，倍率+安全性能双提升，助力圆柱电池再起航。安全性能双提升，助力圆柱电池再起航。在工艺方面，全极耳设计对涂布、分切、卷绕等工艺要求更加严格，增加了焊接量，新增了揉平工艺。在性能方面，特斯拉 4680 电池采用的无极耳设计缩短了极耳传导距离，全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而非长度，电极高度通常是电极长度的 5%-20%，因此电阻相较单极耳减少了 5-20 倍，从而提高了传输效率，提高了电池的倍率性能。且全极耳在电池内部没有集中发热点，热在内部均匀分布，相比单极耳倍率性能和安全性能更佳。我们认为，全极

5、耳设计可以提升锂电池续航里程，降低电池成本，或将拉动圆柱电池装机量。46804680 引领材料变革，加速硅基负极产业化进程。引领材料变革，加速硅基负极产业化进程。在用户日益追求高能量密度的情形下，潜力巨大硅基负极逐步成为一种选择。4680 作为特斯拉新一代电池，使用硅基负极，未来放量后或将带动整体硅基负极需求量，并拉动圆柱电池和其他厂商的应用布局，加速硅基负极的产业化进程，硅基负极性价比或将在不久的将来得到大幅提升。在使用量上，我们预计硅基负极掺杂比例将逐年提升，硅基负极需求 2025 年将达 23.1 万吨；此外，硅基负极提升或将带动单壁碳纳米管渗透需求。投资建议：投资建议：4680 大圆柱

6、性能提升明显，带动多家整车厂入场，电池厂商纷纷跟进，量产在即。在材料方面，4680 引领材料变革，推动硅基负极产业进程加速，而硅基负极的加速将带动单壁碳纳米管渗透。建议关注杉杉股份、天奈科技、科达利、亿纬锂能、宁德时代。风险因素：风险因素：疫情导致产业链需求不及预期风险；技术路线变化风险；原材料价格波动风险；市场竞争加剧风险等。OW9UpXdYfYgXmMnNnP9PdN6MtRnNoMoMjMqRrRkPrQzR8OpPuNxNtPnNxNoOuN 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 3 目录 一、4680 大圆柱性能提升显著，特斯拉躬身入局引爆需求.5 二、4680 全极耳设计

7、，倍率+安全双提升.11 三、4680 引领材料变革，硅基负极产业化进程加速.17 3.1 硅基负极潜力巨大，产业化应用逐步成熟.17 3.2 4680 推动硅基负极产业布局加速.21 3.3 适配硅基负极，碳纳米管渗透率或将提升.24 四、推荐标的.26 4.1 杉杉股份：硅基龙头企业.26 4.2 天奈科技：硅基负极拉动单壁碳纳米管需求，龙头企业有望受益.26 4.3 亿纬锂能：锂电池集大成者，圆柱突围蓄势待发.27 4.4 宁德时代：龙头地位稳固，全球化布局彰显王者之气.27 五、风险因素.28 图 表 目 录 图表 1：不同形状三元电池对比.6 图表 2：不同尺寸圆柱电池对比.6 图表

8、 3：圆柱电池对续航和成本的影响.7 图表 4：特斯拉 4680 大圆柱电池性能提升显著.7 图表 5：整车厂 4680 布局情况.8 图表 6：全球 46 系大圆柱电池需求测算.8 图表 7：电池厂 4680 布局情况.9 图表 8：亿纬锂能大圆柱电池性能.9 图表 9：亿纬锂能大圆柱电池的高效率制造.9 图表 10：比克电池 46 系大圆柱电池产品.9 图表 11：干法电极和湿法电极对比.10 图表 12：干法电极和湿法电极对电池倍率性能的影响.10 图表 13：特斯拉 4680 全极耳结构示意图.11 图表 14：单极耳、多极耳、全极耳对比示意图.11 图表 15：不同尺寸圆柱电池电阻对

9、比.12 图表 16：特斯拉 2170 电池与 4680 电池快充性能对比.12 图表 17：单极耳与全极耳热分布.12 图表 18：国内极耳设计演变.13 图表 19：国内全极耳专利申请数量.13 图表 20：国内全极耳专利申请排行.13 图表 21：全极耳制造工艺.14 图表 22：特斯拉 4680 电池横切面图表.15 图表 23：亿纬锂能极片切割线分布.15 图表 24：特斯拉大圆柱极耳折边工艺.15 图表 25：46 系列圆柱全极耳电芯自动装配线.15 图表 26：特斯拉 4680 电池整体结构.16 图表 27：特斯拉 4680 电池集流盘横截面图.16 图表 28：2016-20

10、20 动力电池单体及系统能量密度变化趋势（元/Kh）.17 图表 29：石墨与硅单质性能对比.17 图表 30：不同形貌的锂沉积图.18 图表 31：锂枝晶刺破隔膜示意图.18 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 4 图表 32：石墨负极与硅基负极对比.18 图表 33：硅薄膜和颗粒在循环过程中容易粉碎.19 图表 34：SEI 膜重复生长，不断消耗电解液.19 图表 35：硅基负极体积膨胀效应解决方案.20 图表 36：硅基路线分为硅氧和硅碳两类.20 图表 37：硅氧负极和硅碳材料优劣势对比.21 图表 38：硅基负极下游应用情况.22 图表 39：硅基负极扩产情况.22 图表

11、 40：各负极厂家产品性能对比.23 图表 41：中国历年硅基负极出货量（万吨）.23 图表 42：全球硅基负极需求预测（万吨）.23 图表 43：全球硅基负极需求测算.24 图表 44：不同导电剂电池材料的接触方式.24 图表 45：CNT 工作原理.24 图表 46：添加 TUBALL 单壁碳纳米管可以提升硅基负极循环性能.25 图表 47：2021 国内负极材料企业市占率.26 图表 48：2021 国内人造石墨负极材料产量排名.26 图表 49：2021 年国内碳纳米管导电浆料市场格局.27 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 5 与市场不同的观点 4680 大圆柱性能提升

12、显著，我们认为特斯拉主导带动多家整车厂入场，我们预计 4680 大圆柱的渗透率或将在 23 年左右进入快速放量期。同时，4680 对能量密度的追求也带动多项工艺和材料端的变化，如硅基负极及单壁碳纳米管的应用，而随着 4680 圆柱电池量产和电池厂的跟进，或将加速硅基等材料的产业布局，我们认为随着硅基负极、碳纳米管在动力电池领域渗透加速，未来产业化和规模化将降低售价，叠加中游材料厂让利等因素，相关材料负极性价比将逐渐提升。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 6 一、4680 大圆柱性能提升显著，特斯拉躬身入局引爆需求 圆柱电池工艺最为成熟，防热扩散上亦有优势。圆柱电池工艺最为成熟，防

13、热扩散上亦有优势。按照封装方式不同，可以将锂离子电池分为圆柱、方形和软包，三种电池的组成要素区别不大，核心差异在于圆柱和方形电池采用了金属材料作为外壳，而软包电池采用了铝塑膜作为外壳。此外，在制造工艺上，圆柱和方形电池常采用卷绕的制造工艺，而软包电池常采用叠片的制造工艺。圆柱电池生产工艺最为成熟，在生产效率、良品率、投资成本、产品一致性等方面都有一定优势，例如在良品率方面松下的 21700 圆柱电池能够达到 99%以上，远高于方形电池目前 90%的水平。另外在安全性方面，圆柱电池单体容量低，单个电池热失控释放的能量小，且圆柱电池的弧形表面使得电芯之间的接触为线接触，相比于方形和软包的面接触，在

14、一定程度上限制了电池之间的热传递，从而更不易引起热蔓延。图表图表 1 1：不同形状三元电池对比：不同形状三元电池对比 三元软包 三元方形 三元圆柱 壳体 铝塑膜 钢壳或铝壳 钢壳或铝壳 制造工艺 叠片 卷绕 卷绕 平均能量密度（Wh/kg）260 240 250 工作电压（V）3.71 3.71 3.65 单体容量（Ah）30-80 100-300 3.5-24 循环寿命（次）1500 2000 1500 成组效率 70%75%65%安全性 好 差 中 生产效率 低 中 高 标准化程度 低 低 高 一致性 低 低 高 资料来源：孚能科技招股书，电动知家，信达证券研发中心 圆柱尺寸增加能够提升能

15、量密度和成组效率，降低系统成本和圆柱尺寸增加能够提升能量密度和成组效率，降低系统成本和 B BMSMS 难度。难度。圆柱电池按尺寸大小可分为各种型号，如常见的 18650 即直径 18mm，高 65mm 的圆柱电池，此外还有常见型号 21700、4680。随着尺寸的变大，圆柱电池性能也会发生改变：1）提高能量密度，特斯拉 Model 3 的21700 圆柱电池相较原来 Model S 的 18650 圆柱电池单体容量提升 35%，能量密度提升 20%以上。2）提高成组效率，圆柱电芯直径变大后，电池支架板和集流片孔变大，相应重量减轻，电池系统中电芯数量减少，同时焊接配件的数量也相应减少，提高了空

16、间利用率。3）降低系统成本，随着单体电芯容量增大，辅助结构件比例降低，将会降低 PACK 成本，如 21700 电池相较18650 电池系统成本降低了 9%，而特斯拉 4680 电池成本相比 21700 更是下降了 14%。4）降低BMS 难度，圆柱电池单体容量较小，因此整车需要圆柱电池数量较大，如特斯拉 model Y 采用18650 需要 7000+个，21700 需要 4000+个，4680 需要 960 个，电芯数量减少的同时也降低了 BMS的难度。图表图表 2 2：不同尺寸圆柱电池对比：不同尺寸圆柱电池对比 型号 电池规格 电池容量 能量密度 4680 直径 46mm*长度 80mm

17、 22Ah 284.4Wh/kg 21700 直径 21mm*长度 70mm 4Ah 254Wh/kg 18650 直径 18mm*长度 65mm 2.65Ah 211Wh/kg 资料来源：电池中国，车知知，电车测试等，信达证券研发中心 特斯拉特斯拉 4 4680680 大圆柱电池尺寸更为适宜，性能提升更为显著。大圆柱电池尺寸更为适宜，性能提升更为显著。圆柱电池尺寸增大虽然能够减少整 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 7 车电芯节数，降低 BMS 难度，但是从直径 46mm 开始，整车的续航开始下降，同时降本的边际效益趋缓，因此从提高续航和降低成本的角度，直径 46mm 是圆柱电

18、池的黄金尺寸。而在高度方面，宝马采用的是 4695 方案，高度虽不及直径对性能的影响程度，但高度增加会提升径向散热难度，同时会增厚底盘厚度，影响设计美感和风阻。特斯拉 4680 大圆柱电池配合高镍正极、全极耳、高硅负极、干法电极、CTC 等革命性技术，最终电池成本有望降低 56%，续航里程提升 54%，单位产能设备投资额下降 69%。图表图表 3 3：圆柱电池对续航和成本的影响：圆柱电池对续航和成本的影响 资料来源：42 号车库，信达证券研发中心 图表图表 4 4：特斯拉：特斯拉 46804680 大圆柱电池性能提升显著大圆柱电池性能提升显著 资料来源：华起睿智新能源，信达证券研发中心 特斯拉

19、主导大圆柱电池，带动多家整车厂入场，特斯拉主导大圆柱电池，带动多家整车厂入场，我们我们预计预计 2 25 5 年大圆柱电池需求量年大圆柱电池需求量有望超过有望超过2 280GW80GWh h。目前 46 系大圆柱电池最主要的推动者还是特斯拉，按照特斯拉计划，得州超级工厂产出的 Model Y 将搭载 4680 电池，一季度末将开启交付，预计到 2022 年年底，特斯拉 4680 电池产能将达到每年 100GWh，2030 年达到 3TWh。宝马 4695 电池有望在 2024 年量产，或许会成为 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 8 宝马未来纯电平台 Neue Klasse 的主

20、力电池。此外，蔚来、江淮、保时捷、东风岚图等多家整车厂也明确表示旗下车型会搭载 4680 大圆柱电池。我们预计 2025 年 46 系大圆柱渗透率接近20%，需求量有望达到 283.95GWh，接近 21 年全年动力电池装机量，年复合增速超过 280%。图表图表 5 5：整车厂：整车厂 46804680 布局情况布局情况 企业 布局 特斯拉 特斯拉已规划在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级工厂自产 4680 电池。按照此前计划，其 4680 电池的年产量将在 2022 年达到 100GWh、在 2030 年达到 3TWh。蔚来 蔚来汽车正在自研 4680 圆柱电池和磷

21、酸锰铁锂电池，并计划量产这两种电池，供给蔚来旗下车型及子品牌阿尔卑斯使用，该品牌定位 20 万-30 万元市场区间，预计将于 2024 年上市。江淮 CBAK 能源科技宣布，已与江淮汽车签署了一项为期三年的联合产品开发战略协议，联合开发包括 4680 型号的圆柱形锂电池及电池组。目前江淮汽车正在进行基于 46 系列的全新平台规划。未来将开发 4680/46105 系列电芯，并实现整包 CTP。宝马 2022 年 9 月 9 日，宝马宣布将从 2025 年起率先在“新世代”车型中使用全新的 46 系大圆柱电池，并与供应商在中国、欧洲、北美自贸区各建立 2 家电池工厂，共 6 座工厂，每厂产能 2

22、0GWh。Rimac 克罗地亚电动超跑制造商 Rimac 正在开发一种基于 46 系列电池的电池模组，目标是在 2023 年供应不少于 4 万电池组，到 2028 年达到不少于 20 万电池组。资料来源：电池中国，GGII 等，信达证券研发中心 图表图表 6 6：全球：全球 4646 系大圆柱电池需求测算系大圆柱电池需求测算 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球电动车销量（万辆）650 1070 1478 1944 2468 全球动力电池装机量（GWh）296.8 535.22 783.10 1,088.43 1,456.16 圆柱电池占比（%）17%18%21%2

23、6%30%圆柱电池装机量（GWh）48.97 96.34 164.45 282.99 436.85 46 系大圆柱占圆柱渗透率（%）0%5%15%35%65%46 系大圆柱装机量（GWh）0.00 4.82 24.67 99.05 283.95 46 系大圆柱占动力电池渗透率（%）0.00%0.90%3.15%9.10%19.50%资料来源：EV sales 等，信达证券研发中心测算 电池厂家争先布局大圆柱，量产在即。电池厂家争先布局大圆柱，量产在即。自特斯拉 2020 年 9 月电池日发布 4680 电池后，全球电池巨头都在加速推进 4680 电池的研发和生产。1)目前进展最快的还是特斯拉自

24、产电芯，2022 年1 月，特斯拉加州工厂成功下线 100 万颗 4680 电池，电池良率已从最开始的 27%提高到了 90%。2)松下在今年 5 月已经开始小量试产 4680 电芯，并计划 2023 年起为特斯拉提供 4680 电池，年产能 10GWh，约满足 15 万辆汽车的电池需求。3)LG 4680 电池预计 2023 年下半年投产，规划产能 9GWh；4)三星 SDI 计划 2024 年量产 4680 电池，规划产能 8-12GWh。国内方面，1)宁德时代规划了 12GWh 的 4680 电池产能，预计 2024 年开始量产；2)亿纬锂能 46 系大圆柱电池今年 8 月完成中试，预计

25、今年底将有一部分产能释放，远期产能 40GWh；3)比克电池作为国内最早布局4680 电池的企业，产品系列齐全，预计 2024 年开始量产。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 9 图表图表 7 7：电池厂：电池厂 46804680 布局情况布局情况 企业 布局 LG LG 新能源宣布将投资 5800 亿韩元在其韩国奥昌工厂建设 4680 电池产线，规划年产能 9GWh，预计将于 2023 年下半年投产，希望获得特斯拉的首笔 4680 电池订单。松下 松下在今年 5 月已经开始小量试产 4680 电芯，并且计划将从 2023 年 4 月起进入大规模量产作业，届时将可供应特斯拉预计每年

26、 10GWh 容量的 4680 电芯，大约可提供 15 万辆电动车使用。三星 SDI 三星 SDI 正在韩国天安为特斯拉建立 4680 电池测试产线，第一批设备已经订购，规划年产能 1 GWh。如果测试顺利，三星 SDI 将其马来西亚工厂批量生产 4680 电池，规划产能 8-12GWh。Britishvolt 英国初创电池企业 Britishvolt 计划先在其收购的德国电池制造商 EAS 工厂开发 4690 电芯原型，然后在其位于英国诺森伯兰郡的电池厂进行大规模生产。宁德时代 目前宁德时代规划了 12GWh 的 4680 电池产能，预计 2024 年开始量产。2025 年起，宁德时代将为宝

27、马“新世代”车型架构的纯电车型供应 46 系大圆柱电池，这些产品将在位于中国和欧洲的两座电池工厂生产，每座工厂供应宝马的年产能高达 20GWh。亿纬锂能 8 月 2 日，亿纬锂能首件搭载自主研发 46 系列大圆柱电池的系统产品在研究院中试线成功下线，今年年底将会有一部分产能释放，预计 2023 年其产能释放将达 20GWh，2024 年将达到 40GWh。9月 9 日，亿纬锂能收到宝马集团定点信，将为德国宝马集团 NeueKlasse 系列车型提供大圆柱锂离子电芯，总供应量 40GWh。比克电池 比克电池作为国内首发 4680 全极耳大圆柱电池的电池企业，早在 21 年 3 月就与国内和海外多

28、个客户合作进行全极耳大圆柱电池的应用开发，预计 2024 年量产 4680 电池。资料来源：电池中国，GGII，券商中国等，信达证券研发中心 图表图表 8 8：亿纬锂能大圆柱电池性能：亿纬锂能大圆柱电池性能 图表图表 9 9：亿纬锂能大圆柱电池的高效率制造：亿纬锂能大圆柱电池的高效率制造 资料来源：亿纬动力公众号，信达证券研发中心 资料来源：亿纬动力公众号，信达证券研发中心 图表图表 1010：比克电池：比克电池 4646 系大圆柱电池产品系大圆柱电池产品 资料来源：维科网锂电，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 10 特斯拉创新性地使用干法电极技术，能够有效降低

29、生产成本。特斯拉创新性地使用干法电极技术，能够有效降低生产成本。特斯拉 4680 创新性地使用了超级电容器中的干法电极技术，与传统湿法电极差别主要在于电极的制备方式上，湿法需要使用粘结剂材料的溶剂与活性材料混合再涂至电极上干燥。而干法无需溶剂，直接将挤出的电极材料带层压到电极上形成成品电极，省去了湿法的涂布和烘干工序，且无需溶剂回收装置，根据华起睿智新能源信息，干法电极工艺可以将生产成本降低 20%以上，投资成本降低 35%以上，电极生产占地减少 70%以上。干法电极量产难度大，成为干法电极量产难度大，成为 4 4680680 良率提升瓶颈。良率提升瓶颈。但干法电极量产难度较大，根据美国加州大

30、学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院对特斯拉 4680 电池的拆解结果，目前特斯拉只在负极中使用干法电极技术，而负极使用的是石墨，本身带润滑作用，在粉体传输和辊压过程中流动性极好，自支撑膜制作难度较低。而正极材料在纤维化完成后，由于材料呈黏性絮状性而且相互交联态，且正极材料本身自润滑性差，在连续传输过程中，极易出现偏析、架桥、结团等现象，自支撑膜制作难度极高，目前特斯拉量产进度不及预期主要在于干法电极迟迟无法投入大规模量产。图表图表 1111：干法电极和湿法电极对比：干法电极和湿法电极对比 图表图表 1212：干法电极和湿法电极对电池倍率性能的影响：干法电极和湿法电极对电池倍率性能的影响 资料来源：

31、力容新能源，信达证券研发中心 资料来源：Dry Electrode Coating Technology，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 11 二、4680 全极耳设计，倍率+安全双提升 全极耳设计提高了倍率性能和安全性能，对制造工艺要求更加严格全极耳设计提高了倍率性能和安全性能，对制造工艺要求更加严格 特斯拉特斯拉 4 4680680 电池采用的无极耳设计缩短了极耳传导距离。电池采用的无极耳设计缩短了极耳传导距离。极耳是电芯正负极引出来的金属导电体，与电池壳体或者外部模组结构件进行连接，电流必须流经极耳才能与电池外部连接。根据极耳数量、面积差异，极耳设计可以

32、分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型。特斯拉电池日上宣称的“无极耳”即为一种全极耳，通过巧妙的结构设计直接利用整个集流体尾部作为极耳，并通过盖板（集流盘）结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积、缩短极耳传导距离。图表图表 1313：特斯拉：特斯拉 46804680 全极耳结构示意图全极耳结构示意图 资料来源：42 号车库，信达证券研发中心 图表图表 1414：单极耳、多极耳、全极耳对比示意图：单极耳、多极耳、全极耳对比示意图 资料来源：逸飞激光招股书，信达证券研发中心 全极耳设计相比单极全极耳设计相比单极耳倍率性能和安全性能更佳。耳倍率性能和安全性能更佳。1）传统的单极耳设计只能沿

33、着集流体的长度方向传输电荷，传导距离长导致内阻较大，而全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而非长度，电极高度通常是电极长度的 5%-20%，因此电阻相较单极耳减少了 5-20 倍，从而提高了传输效率，较大的提高了电池的倍率性能，如以色列的 StoreDot 的 4680 电池可在 10 分钟内充满电。2）单极耳在充放电时，极耳及极耳与电芯或壳盖的连接处极易出现局部热量过大，无法满足大电流充放电条件下电池的散热要求。全极耳在电池内部没有集中发热点，热在内部均匀分布，对于电池的整包有热管理上的优势，因此全极耳设计安全性能更佳。参考钜大锂电官网上宁波久鼎新能源科技有限公司有关负责人访谈信息，全极

34、耳（无极耳）工艺的圆柱型锂电池，请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 12 能量密度高，输出功率提升数倍，同样空间下车用搭载这种锂电池续航里程增加 13%，且电池成本每千瓦时可以降低 10%以上。我们认为全极耳设计可以提升电池倍率+安全，提升电池续航和降低电池成本，有助于国内锂电池，尤其是大圆柱锂电池装机量再拓新的台阶。图表图表 1515：不同尺寸圆柱电池电阻对比：不同尺寸圆柱电池电阻对比 18650 21700 4680（全极耳）导电长度（mm）800 1000 80 电阻（）20 23 2 资料来源：动力电池 4680 全极耳技术扫描，信达证券研发中心 图表图表 1616：特斯拉

35、：特斯拉 21702170 电池与电池与 46804680 电池快充性能对比电池快充性能对比 资料来源：42 号车库，信达证券研发中心 图表图表 1717：单极耳与全极耳热分布：单极耳与全极耳热分布 资料来源：车知知，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 13 国内全极耳研究布局较早，近年来发展较快。国内全极耳研究布局较早，近年来发展较快。国内圆柱全极耳锂离子电池最早在 2003 年开始萌芽，出现了正负极片单边留白、错位卷绕后形成极耳然后焊接在导电集流盘边缘的结构设计，但由于极耳形态不规则，电池生产工艺复杂，未能转化为实际产品。2009 年国内开始有电池企业与装备企

36、业共同投入圆柱全极耳研究，并真正形成了圆柱全极耳初始产品，据高工锂电不完全统计，国内全极耳电池专利最早从 2010 年开始。经过十几年的发展，国内已经形成了圆柱全极耳软连接与硬连接两种主流的连接形式，也有一端采用软连接一端采用硬连接的结合形式；其中软连接方式是汇集电流的集流盘带有一段宽而短的极耳连接壳体，硬连接方式多通过集流盘直接与壳体进行物理接触或机械连接，硬连接方式多属于“无极耳”连接。图表图表 1818：国内极耳设计演变：国内极耳设计演变 资料来源：GGII，信达证券研发中心 图表图表 1919：国内全极耳专利申请数量：国内全极耳专利申请数量 图表图表 2020：国内全极耳专利申请排行：

37、国内全极耳专利申请排行 资料来源：佰腾网，信达证券研发中心 资料来源：佰腾网，信达证券研发中心 全极耳设计对涂布、分切、卷绕、焊接等工艺要求更加严格，并新增了揉平工艺全极耳设计对涂布、分切、卷绕、焊接等工艺要求更加严格，并新增了揉平工艺 1）全极耳一定的弧形对涂布设备的精密度要求更高，全极耳一定的弧形对涂布设备的精密度要求更高，外圈留白比内圈留白会更多；并且全极耳极片与单极耳和双极耳等极片涂布时不同，正极需要留白而负极可以实现整体涂布，如果涂布精度不够，会导致在极耳整形和焊接时出现问题。2）无极耳设计对极耳分切工艺要求更高无极耳设计对极耳分切工艺要求更高：特斯拉采用了将全极耳切割成多个矩形极耳

38、单体再进行揉平的工艺，但这种工艺在揉平速度过快时，极片会外翻，容易刮伤电池外壳的内壁；揉平时产生的金属屑较多，金属屑残留在电池内部容易造成短路；揉平后间隙过大，导致与集流盘的焊接稳定性差。亿纬锂能改进了模切工艺，将全极耳模切成多个平行四边形的极耳单体，提高了电池的良率。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 14 3）无极耳设计对卷绕工艺要求更加严格：无极耳设计对卷绕工艺要求更加严格：以特斯拉 4680 为例，特斯拉在卷绕工艺过程中，对留白区先预弯折，然后卷绕成卷芯，最后卷芯边缘进一步弯折到位，如果在卷绕过程中极耳交错折叠顺序错误，将会被判定为不良品。4）卷绕后的极耳与电芯的两个端面垂

39、直，因此需要通过揉平工艺将极耳翻折到与电芯的端面平卷绕后的极耳与电芯的两个端面垂直，因此需要通过揉平工艺将极耳翻折到与电芯的端面平行，从而形成焊接平面。行，从而形成焊接平面。极耳通过揉平后形成密实体，有效地改善了焊接特性，但是会使大圆柱电池对电解液吸收难度加大。5）全极耳极片端面与集流盘的面焊增加了焊接工序和焊接量，对焊接工艺全极耳极片端面与集流盘的面焊增加了焊接工序和焊接量，对焊接工艺要求更高：要求更高：4680 的焊点数量相比 21700 提高五倍以上，单 GWh 电池产线增加了 5 台焊接设备，相比方形电池激光焊接工序从 5 道增加至 7 道。面焊的激光强度和焦距不轻易控制，激光焊接工艺

40、不稳定可能会导致焊穿烧到电芯内部或者没有焊接到位，所以以往 21700 电池只需要脉冲激光器点焊，而 4680要求激光点阵焊接，需要连续激光器，生产上全面提升。图表图表 2121：全极耳制造工艺：全极耳制造工艺 资料来源：逸飞激光专利，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 15 图表图表 2222：特斯拉：特斯拉 46804680 电池横切面图表电池横切面图表 图表图表 2323：亿纬锂能极片切割线分布：亿纬锂能极片切割线分布 资料来源：GGII，信达证券研发中心 资料来源：亿纬锂能专利，信达证券研发中心 图表图表 2424：特斯拉大圆柱极耳折边工艺：特斯拉大圆柱极

41、耳折边工艺 资料来源：储能智造，信达证券研发中心 图表图表 2525：4646 系列圆柱全极耳电芯自动装配线系列圆柱全极耳电芯自动装配线 资料来源：逸飞激光官网，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 16 图表图表 2626：46804680 电池典型结构电池典型结构 资料来源：逸飞激光公众号，信达证券研发中心 图表图表 2727：全极耳主要工艺厂家：全极耳主要工艺厂家 工艺工艺 代表企业代表企业 备注备注 全工序 先导智能 先导智能是全球领先的智能装备及解决方案提供商，也是全球唯一拥有 100%自主知识产权的锂电整线装备制造商。目前，先导智能已为行业领先客户提供卷

42、绕、组装等核心装备，并交付多条大圆柱整线量产解决方案。逸飞激光 逸飞激光拥有丰富的圆柱电池量产的工程经验和装备技术积累，推出了适应不同电池尺寸、不同结构和工艺的大圆柱全极耳智能制造解决方案，产线生产效率最高达 450PPM（日产 450,000 只电池）。2018 年至 2020 年，公司圆柱全极耳锂电池激光焊接设备及其全自动组装生产线产品国内市场占有率均排名第一。分切 海目星 海目星 2019 年获得特斯拉的高速激光制片机订单，应用于特斯拉 4680 大圆柱电池激光模切环节，为特斯拉该设备国内唯一供应商，无极耳切割技术领先。卷绕 赢合科技 赢合科技在业内率先推出 18ppm 大圆柱卷绕设备，

43、成为国内首家提供大圆柱高效率卷绕设备的企业。近日，赢合科技旗下子公司雅康精密推出 4680 激光卷绕一体机,整机将激光切割设备，卷绕设备，极耳成型结构集成，比传统的设备激光切+卷绕机+极耳成型机，节省 40%占地面积，节省约 50%的人工和换型成本，节省 25%能耗，减少换料频率，提高客户约0.25%的材料利用率。揉平 易泽赛尔 易泽赛尔产品线研发主要是以 35 电芯制造生产线、46 电芯制造生产线为主，深入研究电芯揉平过程，结合机械原理，对揉平机构重新设计，目前已推出第四代揉平方案，自动揉平机已在相关厂家正常运行。焊接 联赢激光 联赢激光圆柱产品团队先后展开 18、21、27、32、46、6

44、0 系列圆柱电池激光焊接工艺及核心技术突破，并将精密激光焊接技术与自动化、智能系统结合。目前，可以为客户提供可兼容多种型号的圆柱电池电芯装配段全智能高速生产线。资料来源：高工锂电，各公司官网等，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 17 三、4680 引领材料变革，硅基负极产业化进程加速 3.1 硅基负极潜力巨大，产业化应用逐步成熟 高能量密度成发展趋势，高能量密度成发展趋势，4 4680680 圆柱电池引领行业前沿。圆柱电池引领行业前沿。从目前动力电池发展情况来看，电池能量密度呈现增长趋势，终端用户对电池续航时间、里程等要求越来越高，轻量化、高能量密度需求的电池发

45、展方向。特斯拉 2020 年发布的 4680 电池采用硅基负极，能量密度达到 300Wh/kg。我们认为，目前用户对能量密度需求越来越高，在石墨负极逐渐难以满足更高能量需求情况下，使用其他负极成为一种选择，4680 电池作为特斯拉追求高能量密度的一种设计方案，使用硅基负极，或将引领硅基负极应用趋势。图表图表 2828：2 2 动力电池单体及系统能量密度变化趋势（元动力电池单体及系统能量密度变化趋势（元/K Kh h）圆柱三元单体圆柱三元单体 圆柱三元系统圆柱三元系统 方形三元单体方形三元单体 方形三元系统方形三元系统 软包三元单体软包三元单体 软包三元系统软包三元

46、系统 2016 180 130 180-200 120-145 200-220 130-150 2017 215 140 190-210 130-150 210-240 140-170 2018 250 140-150 220-230 135-155 220-260 140-160 2019 260-280 140-170 230-260 150-180 240-280 150-170 2020 265-280 150-175 230-260 160-190 240-280 150-180 资料来源：GGII，信达证券研发中心 硅基负极理论容量高，石墨负极已逼近理论上限。硅基负极理论容量高，石

47、墨负极已逼近理论上限。石墨负极虽有高电导率和稳定性的优势，但目前商品化的锂离子电池石墨负极材料的可逆比容量已接近理论比容量 372 mAh/g。因此为提升锂电池的能量密度，需开发更高比容量的负极材料。硅负极材料储锂机理与石墨负极材料不同，其主要是通过与锂形成 Li12Si7、Li13Si4、Li7Si3、Li22Si5 等多种合金相，其中最高锂含量的合金相为 Li22Si5，其理论比容量高达 4200 mAh/g，是石墨负极 10 倍左右，目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料。并且采用硅基负极材料的锂电池质量能量密度可以提升 8%以上，同时每千瓦时电池的成本可以下降至少 3%。图表图表 29

48、29：石墨与硅单质性能对比：石墨与硅单质性能对比 密度（密度（g/cmg/cm3 3）嵌锂相嵌锂相 质量比容量质量比容量（mAh/gmAh/g）脱锂电位（脱锂电位（V V）石墨 2.25 LiC5 372 0.05 硅 2.33 Li4.4Si 4200 0.4 资料来源：中国粉体网，信达证券研发中心等 硅基负极安全性能更佳。硅基负极安全性能更佳。硅基负极材料具有较低的脱嵌锂电位（0.4V vs.Li/Li+），略高于石墨（0.05V vs.Li/Li+），在充电时可以避免表面的析锂现象，而石墨负极电压平台接近锂的析出电位，易产生锂枝晶，枝晶刺破隔膜，将导致电池短路，威胁电池安全。请阅读最后一

49、页免责声明及信息披露 http:/ 18 图表图表 3030：不同形貌的锂沉积图：不同形貌的锂沉积图 图表图表 3131：锂枝晶刺破隔膜示意图锂枝晶刺破隔膜示意图 资料来源：锂枝晶的成核、生长与抑制，信达证券研发中心 资料来源：电池中国网，信达证券研发中心 图表图表 3232：石墨负极与硅基负极对比：石墨负极与硅基负极对比 类型类型 天然石墨负极材料天然石墨负极材料 人造石墨负极材料人造石墨负极材料 硅基负极材料硅基负极材料 理论容量 340-370mAh/g 310-360mAh/g 400-4,000mAh/g 首次效率 93%93%77%循环寿命 一般 较好 较差 安全性 较好 较好 一

50、般 倍率性 一般 一般 较差 成本 较低 较低 较高 优点 能量密度高、加工性能好 膨胀低，循环性能好 能量密度高 缺点 电解液相容性较差、膨胀较大 能量密度低、加工性能差 膨胀大、首次效率低、循环性能差 资料来源：贝特瑞募集说明书，信达证券研发中心 硅在锂化时的严重体积效应是硅基材料商业化的最大限制。硅在锂化时的严重体积效应是硅基材料商业化的最大限制。硅在完全锂化时，硅的体积会发生超过 300%的膨胀，巨大的体积变化会带来一系列问题。1）体积效应导致电池内部应力大，容易挤压极片，造成硅负极材料产生裂纹直至粉化。2）体积膨胀效应使得电极材料容易失去与集流体的接触，使得活性材料从极片上脱离，引起

51、电池容量的快速衰减。3）体积膨胀效应容易形成不稳定的固体电解质界面膜 SEI 膜，由于硅体积发生变化 SEI 会随之破裂，新暴露在表面的硅会生产新的 SEI 膜，同时会不断消耗电解液中的锂离子，导致不可逆的容量损失和低初始充电效率。并且 SEI 厚度会随着电化学循环不断增加，过厚的 SEI 层阻碍电子转移和 Li+离子扩散，导致阻抗增大。其次，随着硅含量的提升，首次库伦效率会越来越低。硅材料的首次充电不可逆循环损耗最高达到 30%（石墨为 5-10%）。电解液溶剂和锂盐发生副反应，会在锂离子电池的负极形成一层固体电解质相界面(SEI)膜，该反应会消耗锂。体积变化使得 SEI 不能在 Si 电极

52、表面稳定生成，SEI 层反复破裂，消耗大量 Li+离子；同时 SEI 厚度随着电化学循环不断增加，过厚的 SEI 层阻碍电子转移和 Li+离子扩散，阻抗增大，极化增加。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 19 图表图表 3333：硅薄膜和颗粒在循环过程中容易粉碎：硅薄膜和颗粒在循环过程中容易粉碎 资料来源：Si 基锂离子电池负极材料研究进展，信达证券研发中心 图表图表 3434：SEISEI 膜重复生长，不断消耗电解液膜重复生长，不断消耗电解液 资料来源：Stable cycling of double-walled silicon nanotube battery anodes

53、through solid-electrolyte interphase control ，信达证券研发中心 为解决硅基材料膨胀、失效问题，现有行业采用的硅基负极改性方法包括硅氧化、纳米化、复合化、多孔化、合金化、预锂化等。其中复合化、硅氧化、纳米化技术、预锂化技术已较为成熟，已开始应用于产业化中。1）氧化硅技术：采用氧化硅掺杂，掺杂含量约 5%，氧化亚硅负极体积膨胀较小，但在充放电过程中会生产 Li2O 等非活性物质，导致 SiOx 材料首次效率较低（约 70%）。目前，各大负极材料厂商对氧化亚硅负极均有布局，日本信越化学、韩国大洲、中国杉杉股份及贝特瑞均可量产硅氧负极。2）纳米化：通过降低

54、硅基材料粒径至纳米级别，也可以改善硅基材料在充放电过程中发生的体积变化，但存在生产成本较高，材料均一性不好等缺陷。3）复合化：通过复合其他材料来制备硅基复合材料。硅碳复合材料（硅碳负极）由于具有稳定性好，体积变化小和导电性优异等优点，是产业化进展最为迅速的制备方法。广汽集团发布的海绵硅负极，特斯拉于 2021 年收购的 SiILion 公司持有的硅负极专利实质上均为硅与碳材料复合形成的复合结构。4）预锂化：预锂化技术是改善硅负极首次效率低的重要途径。为保障硅基负极性能，需要对在首次循环中损失的锂离子进行补充。预锂化技术主要包括电化学预锂化和在正负极材料中添加预锂化添加剂（补锂剂）两种形式，其中

55、添加补锂剂的方法已相对成熟。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 20 图表图表 3535：硅基负极体积膨胀效应解决方案：硅基负极体积膨胀效应解决方案 资料来源：信达证券研发中心 目前硅碳复合材料和硅氧复合材料是硅基负极的主要技术路线。目前硅碳复合材料和硅氧复合材料是硅基负极的主要技术路线。硅碳负极是指纳米硅与碳材料混合，通过降低硅基材料粒径至纳米级别，可以拥有更多的空隙，用于缓冲硅在脱嵌锂离子过程中产生的应力和形变。硅氧负极采用氧化亚硅（SiOx）和石墨材料混合，SiOx 相比 Si 材料，SiOx 材料在嵌锂过程中的体积膨胀大大减小（SiOx 嵌锂过程中体积膨胀 118%左右，硅

56、则为 300%以上），其循环性能得到较大提升，目前硅氧进展较快，市场上出货量最大的为氧化亚硅负极材料，而硅碳负极材料的制备工艺相对复杂，尚未形成标准化制备方法，规模化生产存在一定困难。图表图表 3636：硅基路线分为硅氧和硅碳两类：硅基路线分为硅氧和硅碳两类 资料来源：化工新材料专委会，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 21 图表图表 3737：硅氧负极和硅碳材料优劣势对比：硅氧负极和硅碳材料优劣势对比 主要种类主要种类 硅氧负极硅氧负极 硅碳负极硅碳负极 优势 A、可逆容量高，达 1700-1800mAh/g，接近理论容 B、循环性能和倍率性能相对于其他硅基负

57、极材料好 A、克容量高 B、首次充放电效率高 C、工艺相对于其他硅基负极材料较为成熟 劣势 A、首次库伦效率低（71.4%），无法单独使用，需要预锂化处理 B、SiO 工艺复杂，生产成本非常高 A、大批量生产电化学性能优异的产品难度较高 B、循环性能和库伦效率有待提高 C、电极膨胀率较高 主要运用领域 消费电池、动力电池 消费电池 资料来源：凯金能源公告，信达证券研发中心 3.2 4680 推动硅基负极产业布局加速 当前硅基负极主要应用在消费电子、电动工具等领域，而 4680 电池将规模应用拓展到动力电池领域。目前硅基负极市场价在 20-30 万元/吨，与 5 万元/吨人造石墨（中端）相比价格

58、高出 4-6 倍，而硅基负极的毛利率也能达到 50%，目前应用上依然缺乏性价比。但参考 2022 年 5 月，石大胜华 3 万吨年硅碳负极项目可行性报告，规划硅基负极产能 3 万吨/年，测算的销售价格 7万元/吨左右。我们认为，随着硅基负极在动力电池领域渗透加速，未来产业化和规模化将降低我们认为，随着硅基负极在动力电池领域渗透加速，未来产业化和规模化将降低硅基售价，叠加中游材料厂让利等因素，硅基负极性价比将逐渐提升。硅基售价，叠加中游材料厂让利等因素，硅基负极性价比将逐渐提升。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 22 图表图表 3838：硅基负极下游应用情况：硅基负极下游应用情况

59、应用领域应用领域 公司名称公司名称 应用情况应用情况 消费领域消费领域 空客 Airbus 2013 年，Zephyr 太阳能飞机搭载了 Amprius 开发的硅基负极硅纳米线负极 飞毛腿 2017 年与 Amprius 合作开发“超原电”系列硅负极大容量 iPhone 内置电池 小米 2019.09，小米概念机 MIX Alpha 采用硅碳负极材料 小米 2021.03，小米 11 Ultra 通过掺硅补锂方式搭载第二代硅氧负极材料 华为 2021.02，公开“硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池”发明专利 动力领域动力领域 特斯拉 2015 年，Model S 采用松下供应的含硅负极圆柱电

60、池 特斯拉 2020 年，电池日宣布未来负极材料技术将围绕硅基负极研发，使用高弹性材料抑制硅膨胀，在硅表面用覆膜 材料，实现续航提升和成本下降 智己汽车 智己 LS7 采用掺硅补锂技术，可实现单体 300Wh/kg 能量密度，最大续航里程可能会接近 1000公里。蔚来 蔚来首款中大型纯电动轿车 ET7 将搭载使用“无机预锂化硅碳负极”的 150kWh 固态电池，续航里程有望突破 1000 公里。广汽 广汽埃安 AION LX Plus 配备了埃安的“海绵硅负极片电池”，电池电芯能量密度能够达到 280 Wh/kg，NEDC 续航里程达 1008km。戴姆勒 2025 年，奔驰将在 G-Clas

61、s 车型中采用新一代高能量密度硅基负极电池，能量密度比目前石墨负极电池高 20%-40%。该电池由宁德时代提供，负极材料来自美国加州初创公司 Sila Nano。国轩高科 今年年初，国轩高科首次推出采用“高克容量硅负极材料和先进的预锂化技术”的磷酸铁锂电池新品，能量密度达 210Whkg。资料来源：信达证券研发中心整理 各大负极厂商纷纷布局硅基负极。各大负极厂商纷纷布局硅基负极。杉杉股份和贝特瑞在硅基负极布局较早，产品最为成熟，已实现量产并批量供货，并且在电动工具等领域得到了部分运用。石大胜华、硅宝科技、杰瑞股份等公司目前虽普遍处于中试阶段，但扩产力度不小，硅基负极产能有望得到进一步释放。图表

62、图表 3939：硅基负极扩产情况：硅基负极扩产情况 公司公司 扩产情况扩产情况 投资强度投资强度 杉杉股份 目前公司有硅基负极产能 1000 吨/年，22 年投资建设 4 万吨/年硅基负极项目，一期 1万吨/年将于 22 年底开工，建设周期 12 个月。12.5 亿元/万吨 贝特瑞 目前公司有硅基负极产能 3000 吨/年，22 年扩建产能 2000 吨/年，22 年投资建设 4 万吨/年硅基负极项目，一期 1.5 万吨/年将于 23 年底投产。12.5 亿元/万吨 石大胜华 2021 年 12 月 28 日投资建设 2 万吨/年硅基负极项目，预计 2023 年 12 月建成投产。2022年

63、5 月 5 日投资建设 3 万吨/年硅基负极项目，预计 2024 年 4 月建成投产。3.7 亿元/万吨 硅宝科技 2021 年 11 月 10 日建设 1 万吨/年锂电池用硅碳负极材料。5.6 亿元/万吨 杰瑞股份 2021 年 11 月 30 日成立合资公司投建一期硅基复合负极 6000 吨，二期硅基复合负极12000 吨。预计今年年底建成一期项目。1.39 亿元/万吨 资料来源：各公司公告，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 23 贝特瑞和杉杉股份硅基负极处行业领先水平。贝特瑞和杉杉股份硅基负极处行业领先水平。贝特瑞已开发至第三代硅碳负极产品，比容量提升至

64、1500mAh/g，并且硅基负极已批量供应三星和松下，2019 年出货量达 2255 吨，位列全球第一。杉杉股份突破硅基负极材料前驱体批量化合成核心技术，已经完成了第二代硅氧产品的量产，正在进行第三代硅氧产品和新一代硅碳产品的研发。杉杉高容量硅基负极于 2017 年实现量产并供货，2018 年开始给宁德时代供货测试，21 年硅氧负极实现百吨出货，2022 年底宁波4 万吨硅基负极项目预计开工建设，有望进一步强化规模化优势。图表图表 4040：各负极厂家产品性能对比：各负极厂家产品性能对比 企业企业 类别类别 产品型号产品型号 粒径粒径 D50D50（M M）比表面积比表面积（m2/gm2/g）

65、振实密度振实密度（g/cm3g/cm3）比容量比容量（mAh/gmAh/g）首次效率首次效率（%）杉杉股份 硅氧负极 GS45 12.02.0 3.0 1.0 450 90.51.0 GS50 12.02.0 3.0 1.0 500 90.01.0 GS60 12.02.0 3.0 1.0 600 88.51.0 硅碳负极 SG43 10-15 3.0 0.9-1.1 430 93.51 SG45 10-15 3.0 0.9-1.1 450 92.51 SG50 10-15 3.0 0.9-1.1 500 91.51 贝特瑞 硅系复合材料 S400 15.0-19.0 1.0-4.0 0.8-

66、1.0 400-499 92-94 S500 15.0-19.0 1.0-4.0 0.8-1.0 500-599 90-92 S600 15.0-19.0 1.0-4.0 0.8-1.0 600-650 89-90 氧化亚硅复合材料 S420-2A 16.02.0 2.0 0.90.1 420 92.51.0 S450-2A 15.02.0 2.0 0.90.1 450 91.51.0 S500-2A 15.02.0 2.0 0.90.1 500 90.0 1.0 翔丰华 硅碳负极 SCX-1 12-17 450-460 硅氧负极 XS1 14-18 420-430 凯金能源 KY05 15.

67、02.0 1.30.7 1.100.05 43510 921 KY07 15.02.0 1.30.7 1.100.05 46010 911 KY10 15.02.0 1.30.7 1.100.05 50010 901 资料来源：各公司官网，信达证券研发中心 硅基负极渗透或将加速。根据高工锂电数据，2015 年我国硅基负极材料出货量仅为 0.03 万吨，2021 年激增至 1.1 万吨，同比增长 83.3%。一方面电动工具、高端数码锂电池需求旺盛，高容量、高倍率锂电池产品需求增加带动硅基负极产量扩张。另一方面源于高能量密度动力电池更受青睐，下游客户对快充性能、续航时间提出更高要求，因此硅基负极优

68、势更加凸显。图表图表 4141：中国历年硅基负极出货量（万吨）：中国历年硅基负极出货量（万吨）图表图表 4242：全球硅基负极需求预测（万吨）：全球硅基负极需求预测（万吨）资料来源：GGII，信达证券研发中心 资料来源：信达证券研发中心 0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.02001820192020硅基负极人造石墨天然石墨其他负极合计0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%00708090100硅基负极市场需求（万吨）硅基负极比率 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 24 468

69、04680 大圆柱放量推动硅基负极需求快速增长。大圆柱放量推动硅基负极需求快速增长。由于 4680 大圆柱具有受力均匀、自动化程度高、膨胀容忍度高等优势，硅基负极搭配能量密度较高的高镍三元正极优势更加突出。4680 大圆柱电池以及长续航快充车型放量，有望推动硅基负极材料快速增长。通过统计高镍三元锂电池对硅基负极的需求，我们预计硅基负极掺杂比例将逐年提升，硅基负极需求 2025 年将达 23.1 万吨。图表图表 4343：全球硅基负极需求测算：全球硅基负极需求测算 2021E2021E 2022E2022E 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2026E2026E

70、2027E2027E 2028E2028E 2029E2029E 2030E2030E 全球动力电池（Gwh）305 508 698 917 1178 1411 1673 1911 2150 2373 三元占比 60.0%56.4%56.4%56.4%56.3%56.3%56.0%55.3%55.0%54.8%全球三元装机（Gwh）183 287 393 517 663 795 938 1057 1183 1300 高镍三元占比 40%47%56%65%74%81%88%90%90%90%高镍三元电池需求（Gwh）73 135 220 336 491 644 825 952 1065 1170

71、 负极材料需求量（万吨）7 13 22 34 49 64 83 95 107 117 硅基负极比率 15%23%31%39%47%56%65%74%78%80%硅基负极市场需求（万吨）1.1 3.1 6.8 13.1 23.1 36.1 53.6 70.4 83.1 93.6 同比增速 83%183%120%92%76%56%49%31%18%13%资料来源：信达证券研发中心 3.3 适配硅基负极，碳纳米管渗透率或将提升 碳纳米管导电性能优，适配硅基负极。碳纳米管导电性能优，适配硅基负极。碳纳米管（CNT）是一种新型导电剂，可以降低降低锂电池的内阻，提高锂电池极片的粘结强度和电池循环寿命。与炭

72、黑相比，碳纳米管可以在活性物质之间形成的线接触式、面接触式导电网络更为充分，能够更加明显的提升导电性能，碳纳米管可以有效降低阻抗，导电性能更好。在达到相同导电效果，碳纳米管的用量仅为炭黑的 1/6-1/3。此外，碳纳米管可以缓解硅材料充放电过程中由于膨胀造成的结构坍缩，适配硅基负极。图表图表 4444：不同导电剂电池材料的接触方式：不同导电剂电池材料的接触方式 图表图表 4545：CNTCNT 工作原理工作原理 资料来源：三顺纳米招股说明书，信达证券研发中心 资料来源：OCSiAl 公司官网，信达证券研发中心 单壁碳纳米管单壁碳纳米管+硅负极性能更优，循环性能提升四倍。硅负极性能更优，循环性能

73、提升四倍。单壁碳纳米管解决了硅负极的关键和根本 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 25 性问题，在硅负极颗粒体积膨胀并开始出现裂缝时，这些颗粒仍可通过 TUBALL 单壁碳纳米管保持较好的连接，防止负极材料破裂，提升硅负极循环寿命和循环性能，循环性能可以提升四倍。图表图表 4646：添加：添加 TUBALLTUBALL 单壁碳纳米管可以提升硅基负极循环性能单壁碳纳米管可以提升硅基负极循环性能 资料来源：高工锂电，OCSiAI,信达证券研发中心 单壁碳纳米管提升单壁碳纳米管提升 1 15 5%电池续航里程。电池续航里程。据 OCSiAI，添加 TUBALL 单壁碳纳米管可生产内含

74、20SiO 的负极，电池能量密度可高达 300Wh/kg 和 800 Wh/l，实现快充性能。在续航上，与目前市场优质的锂离子电池相比，含单壁碳纳米管的电池续航里程可提升 15以上。此外，添加单壁碳纳米管后可以将负极中的 SiOX 含量提高到 90，能量密度可以实现达到 350Wh/kg。我们认为 4680 电池将带动硅基负极应用量提升，这或将带动单壁碳纳米管渗透率提升。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 26 四、推荐标的 4.1 杉杉股份：硅基龙头企业 深耕负极材料多年，人造石墨领先企业。深耕负极材料多年，人造石墨领先企业。根据 ICC 鑫椤资讯数据，2021 年中国负极材料产

75、量为 81.59 万吨，全球市占率为 92%。上海杉杉全球市占率为 11%，排名靠前。从产量来说，杉杉股份 2021 年人造石墨负极产量排名全球第一。图表图表 4747：20212021 全球全球负极材料企业市占率负极材料企业市占率 图表图表 4848：20212021 国内人造石墨负极材料产量排名国内人造石墨负极材料产量排名 资料来源：新京报，ICC 鑫椤资讯，信达证券研发中心 资料来源：新京报，ICC 鑫椤资讯，信达证券研发中心 硅基负极龙头企业，先发优势明显。硅基负极龙头企业，先发优势明显。杉杉股份已经完成了第二代硅氧产品的量产，正进行第三代硅氧产品和新一代硅碳产品的研发。其硅氧产品已率

76、先实现在消费和电动工具领域的应用，动力领域已通过了全球优质动力客户的产品认证，有望迎来规模放量。同时公司内蒙古包头年产 10 万吨负极材料一体化项目二期产线已于 2022 年上半年达产，云南安宁年产 30 万吨一体化基地项目和宁波年产 4 万吨硅基负极材料项目已启动。这将进一步提升公司一体化产能规模，实现持续降本增效，巩固和提升公司在高端负极材料领域的全球领先地位，公司有望享受硅基负极市场的放量增长。4.2 天奈科技：硅基负极拉动单壁碳纳米管需求，龙头企业有望受益 碳纳米管行业龙头，市场份额超碳纳米管行业龙头，市场份额超 4040%。天奈科技作为最早成功商业化并将纳米管通过浆料形式导入锂电池的

77、企业，打破了锂电池领域国外企业对导电剂产品的垄断，改变了原有材料依赖进口的局面，2021 年公司市占率在国内的 40%以上，是行业龙头。贝特瑞璞泰来杉杉股份凯金能源尚太科技中科电气其他 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 27 图表图表 4949：2 2021021 年国内碳纳米管导电浆料市场格局年国内碳纳米管导电浆料市场格局 资料来源：天奈科技公司公告，信达证券研发中心 产能有望逐步投产。从产能上看，截止 2021 年底，公司有 3.5 万吨的导电浆料产能，随着前期 IPO 募投项目“年产 300 吨纳米碳材与 2000 吨导电母粒、8000 吨导电浆料项目”和“碳纳米管与副产物

78、氢及相关复合产品生产项目”（1 万吨导电浆料、6000 吨碳纳米管、900 吨副产物氢）、可转债“用于年产 5 万吨导电浆料、5000 吨导电塑料母粒以及新增 3000 吨/年碳管纯化加工能力”项目等若全部投产，公司产能将进一步提升。此外，公司 6 月拟在眉山投资建设生产基地项目，将建设年产 120,000 吨导电浆料及 15,500 吨碳管纯化生产基地项目，假设项目的顺利进行，公司导电浆料产能将超过 20 万吨。单壁碳纳米管方面，2022 年 6 月公司拟在镇江投资约 12 亿元建设天奈科技年产 450 吨单壁碳纳米管项目，2022 年 9 月公司拟投资约 2 亿元年产 20,000 吨单壁

79、纳米导电浆料及 500 吨单壁纳米功能性材料项目。4.3 亿纬锂能：锂电池集大成者，圆柱突围蓄势待发 动力储能电池持续加码，圆柱电池产能持续释放动力储能电池持续加码，圆柱电池产能持续释放。动力方面，2022H1 公司惠州潼湖基地磷酸铁锂电池产能已经进入稳定生产状态，惠州二期磷酸铁锂动力电池项目正在建设。公司是国内率先掌握三元大圆柱电池技术的厂商之一，在国内率先完成了 46 系列等三元高比能大圆柱电池产品的布局，首件搭载自主研发 46 系列大圆柱电池的系统产品在研究院中试线成功下线。储能方面，公司在通信储能与电网侧配套等领域与龙头企业开展合作。消费电池方面，圆柱电池产能持续巩固，公司第十三工厂扩

80、产项目达产后年产能可达 7.5 亿只，生产效率达 300ppm，小圆柱电池总产能将达 15 亿只。4.4 宁德时代：龙头地位稳固，全球化布局彰显王者之气 全球化布局，龙头地位稳固。公司 22H1 电池系统产能 154.25GWh，在建产能 100.46GWh，产量125.32GWh，产能利用率 81.25%，公司装机量占国内动力电池装机量为 50%，龙头地位稳固。43%15%12%11%5%14%江苏天奈集越纳米卡博特青岛昊鑫无锡东恒其他 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 28 扩产动作频繁，7 月公司拟建设济宁新能源电池产业基地项目；8 月公司新增匈牙利产能规划，总规划 100

81、GWh，预计将于今年年内开工建设，有望于 2024 年部分放量。我们认为公司持续加大产能投入，欧洲市场布局再进一步，未来或将持续巩固公司在锂电池行业的龙头地位。五、风险因素 疫情导致产业链需求不及预期风险；技术路线变化风险；原材料价格波动风险；市场竞争加剧风险；国际贸易风险等。研究团队简介研究团队简介 武浩，新能源与电力设备行业首席分析师，中央财经大学金融硕士，曾任东兴证券基金业务部研究员，2020 年加入信达证券研发中心，负责电力设备新能源行业研究。张鹏，新能源与电力设备行业分析师，中南大学电池专业硕士，曾任财信证券资管投资部投资经理助 理，2022 年加入信达证券研发中心，负责新能源车行业

82、研究。胡隽颖，新能源与电力设备行业研究助理，中国人民大学金融工程硕士，武汉大学金融工程学士，曾任 兴业证券机械军工团队研究助理，2022 年加入信达证券研发中心，负责风电设备行业研究。曾一赟，新能源与电力设备行业研究助理，悉尼大学经济分析硕士，中山大学金融学学士，2022 年加入信达证券研发中心，负责新型电力系统和电力设备行业研究。孙然，新能源与电力设备行业研究助理，山东大学金融硕士，2022 年加入信达证券研发中心，负责新能源车行业研究。陈玫洁，团队成员，上海财经大学会计硕士，2022 年加入信达证券研发中心，负责锂电材料行业研究。机构销售联系人机构销售联系人 区域区域 姓名姓名 手机手机

83、邮箱邮箱 全国销售总监 韩秋月 华北区销售总监 陈明真 华北区销售副总监 阙嘉程 华北区销售 祁丽媛 华北区销售 陆禹舟 华北区销售 魏冲 华北区销售 樊荣 华北区销售 章嘉婕 华北区销售 秘侨 华东区销售总监 杨兴 华东区销售副总监 吴国 华东区销售 国鹏程 华东区销售 李若琳 华东区

84、销售 朱尧 华东区销售 戴剑箫 华东区销售 方威 华东区销售 俞晓 华东区销售 李贤哲 华东区销售 孙僮 华东区销售 贾力 华东区销售 石明杰 华东区销售 曹亦兴 华南区销售总监 王留阳 华南区销售副总监 陈晨 华南区销售副总监 王雨霏 华南区销售 刘韵 华南区销售 胡洁颖 137944

85、80158 华南区销售 郑庆庆 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 30 华南区销售 刘莹 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 31 分析师声明分析师声明 负责本报告全部或部分内容的每一位分析师在此申明，本人具有证券投资咨询执业资格，并在中国证券业协会注册登记为证券分析师,以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告；本报告所表述的所有观点准确反映了分析师本人的研究观点；本人薪酬的任何组成部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体分析意见或观点直接或间接相关。免责声明免责声明 信达证券股份有限公司(以下简称“信达证券”)具有中

86、国证监会批复的证券投资咨询业务资格。本报告由信达证券制作并发布。本报告是针对与信达证券签署服务协议的签约客户的专属研究产品，为该类客户进行投资决策时提供辅助和参考，双方对权利与义务均有严格约定。本报告仅提供给上述特定客户，并不面向公众发布。信达证券不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。客户应当认识到有关本报告的电话、短信、邮件提示仅为研究观点的简要沟通，对本报告的参考使用须以本报告的完整版本为准。本报告是基于信达证券认为可靠的已公开信息编制，但信达证券不保证所载信息的准确性和完整性。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告最初出具日的观点和判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及

87、投资收入可能会出现不同程度的波动，涉及证券或投资标的的历史表现不应作为日后表现的保证。在不同时期，或因使用不同假设和标准，采用不同观点和分析方法，致使信达证券发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告，对此信达证券可不发出特别通知。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议，也没有考虑到客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况，若有必要应寻求专家意见。本报告所载的资料、工具、意见及推测仅供参考，并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向人做出邀请。在法律允许的情况下，信达证券或其关联机构可能会持有报告中

88、涉及的公司所发行的证券并进行交易，并可能会为这些公司正在提供或争取提供投资银行业务服务。本报告版权仅为信达证券所有。未经信达证券书面同意，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发布、转发或引用本报告的任何部分。若信达证券以外的机构向其客户发放本报告，则由该机构独自为此发送行为负责，信达证券对此等行为不承担任何责任。本报告同时不构成信达证券向发送本报告的机构之客户提供的投资建议。如未经信达证券授权，私自转载或者转发本报告，所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。信达证券将保留随时追究其法律责任的权利。评级说明评级说明 风险提示风险提示 证券市场是一个风险无时不在的市场。投资者在进行证

89、券交易时存在赢利的可能，也存在亏损的风险。建议投资者应当充分深入地了解证券市场蕴含的各项风险并谨慎行事。本报告中所述证券不一定能在所有的国家和地区向所有类型的投资者销售，投资者应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专业顾问的意见。在任何情况下，信达证券不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任，投资者需自行承担风险。投资建议的比较标准投资建议的比较标准 股票投资评级股票投资评级 行业投资评级行业投资评级 本报告采用的基准指数：沪深 300 指数（以下简称基准）；时间段：报告发布之日起 6 个月内。买入：买入：股价相对强于基准 20以上；看好：看好：行业指数超越基准；增持：增持：股价相对强于基准 520；中性：中性：行业指数与基准基本持平；持有：持有：股价相对基准波动在5%之间；看淡：看淡：行业指数弱于基准。卖出：卖出：股价相对弱于基准 5以下。