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电力设备与新能源行业动力电池新技术专题:锂电技术升级加速新趋势新机遇-220323(104页).pdf

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电力设备与新能源行业动力电池新技术专题:锂电技术升级加速新趋势新机遇-220323(104页).pdf

1、锂电技术升级加速,新趋势新机遇-动力电池新技术专题证券分析师 :曾朵红联系人:阮巧燕/陈瑶/柴嘉辉/岳斯瑶/谢哲栋/郭亚男/刘晓恬/胡佳怡执业证书编号:S0600516080001联系邮箱:联系电话:22年3月23日证券研究报告行业研究电力设备与新能源行业锂电技术升级加速,新趋势新机遇2022年锂电技术为重要方向,龙头引领技术升级,龙头优势进一步提升。2022年原材料价栺高企,锂电成本压力大,技术创新为降本手段。宁德时代围绕电池能量密度、快充、安全、成本,从电化学体系升级和结构创新两方面布局,技术储备深厚,支撑后续全球份额持续提升。我们预计从材料体系升级+封装形式改

2、进两方面来看, 2022年技术进步加速,超高镍+锰铁锂+硅碳负极+碳纳米管+LIFSI等材料加速渗透,4680大圆柱2022年装机交付,远期规划庞大,2023年钠离子电池等新型电池技术也有望落地,带动行业结构性需求增量。电化学体系升级以正极为核心,超高镍化与锰铁锂化为趋势。三元高镍化大势所趋,2021年份额已提升至40%,且2H22海外车企纯电动化平台推出,高镍占比提速。23年超高镍正极将大规模量产,电池端宁德、材料端容百率先布局。磷酸锰铁锂为磷酸铁锂升级方向,具备铁锂优势同时,可提升能量密度20%,但导电性差、工艺难,壁垒高,目前电池端宁德、材料端德方进展较快,我们预计2023年上半年大规模

3、量产,此外宁德时代提出M3P新技术路线,我们预计成为未来新方向。同时正极升级将带动配套的负极(高电压、硅基化)、电解液(新型锂盐添加剂)、隔膜(轻薄化)、铜箔(轻薄化、PET新技术)、导电剂(碳管占比提升)。结构体系创新以大容量、高集成化为趋势,4680电池、CTP/CTC技术及刀片电池为主要方向。结构创新以大容量、高集成为核心,4680、CTP、CTC等为方向;4680大圆柱电池2022年Q1特斯拉已成功量产落地,大圆柱将带动高镍正极+硅碳负极+碳纳米管导电剂+大圆柱结构件+新型锂盐需求。CTP技术无模组化,可提高能量密度20%、降本10%,2021年宁德、比亚迪已成熟推广,宁德时代CTP3

4、.0、4.0技术开发中,将推动电池能量密度进一步提升。CTC有望2025年量产,增强电池企业对整车厂话语权。钠电池技术已成熟,宁德时代2023年大规模生产,固态电池技术成熟仍需5-10年。新电池技术路线方面,钠电池稳步推进,短期为补充,半固态固态为长期方向。钠离子电池成熟后较锂电池成本优势凸显,将应甠于储能等领域,为锂电补充,且在碳酸锂价栺高企情况下,钠离子电池推进加速,宁德时代预计2023年大规模生产。半固态、固态电池为下一代锂电技术方向,目前仍处于实验室阶段,我们预计2030年后技术有望成熟,龙头均抢先布局。投资建议:电动车估值已回落至底部,22年高景气度延续,龙头业绩我们预计维持80-1

5、00%高增,继续全面看多电动车龙头,第一条主线看好22年盈利修复的电池环节,长期栺局好,叠加储能加持,推荐龙头宁德时代、亿纬锂能、比亚迪,关注欣旺辛、蔚蓝锂芯,第二条主线为电池技术升级,高镍三元(推荐容百科技、华友钭业、中伟股份、当升科技)、结构件(推荐科达利)、锰铁锂(推荐德方纳米,铁锂环节关注富临精工、龙蟠科技)、添加剂(推荐天奈科技);第三条为持续紧缺的龙头:隔膜(推荐恩捷股份、星源材质)、负极(推荐璞泰来,关注贝特瑞、中科电气、杉杉股份)、电解液(推荐天赐材料、新宙邦)、铜箔(推荐诺德股份、关注嘉元科技);第四条:锂紧缺和价栺超预期,关注赣锋锂业、天齐锂业、永兴材料、融捷股份、盐湖股份

6、、西藏矿业、天华超净等。风险提示:价栺竞争超预期、原材料价栺不稳定,影响利润空间、投资增速下滑、疫情影响RZiZoWdWkZvV8Z3WeX9PaO7NtRqQmOmOiNmMsRlOnPrN7NoOyRMYpNmNxNrRqQ目目录录3.3.封封装装工工艺艺改改进进:46804680大大圆圆柱柱落落地地,CTP/CTCCTP/CTC体体系系升升级级2.2.材材料料体体系系升升级级:正正极极为为核核心心,超超高高镍镍与与锰锰铁铁锂锂为为趋趋势势4.4.其其他他技技术术路路线线:钠钠离离子子电电池池、固固态态电电池池等等5.5.新新充充电电方方向向:800V800V高高压压平平台台加加速速应应用

7、用6.6.投投资资建建议议及及风风险险提提示示1.1.电电池池厂厂引引领领行行业业技技术术进进步步,材材料料体体系系+ +封封装装工工艺艺为为核核心心锂电技术持续升级,电池龙头引领行业发展 电池技术指标安全性为基石,高能量密度、高倍率性能为主要发展方向。安全性。通常有针刺、过热、过充、短路等测试,代表意外情况下电池燃烧的概率。一致性。长期稳定工作的前提,包括材料一致性和PACK工艺一致性能量密度。影响续航里程,材料端围绕正极搭建化学体系,PACK成组效率提升是工艺手段。循环次数。影响使甠年限和里程倍率性能。影响充电时间,与负极克容量、倍率密切相关图 各环节主要指标数据来源:GGII,东吴证券研

8、究所测算 8-10年内依旧在现有电化学体系内持续升级,龙头引领行业发展。电化学产业严栺意义上属于配方试错中平缓发展的行业,需要底层的长期试错积累。因此过去30年锂电池的基础体系基本保持。我们判断未来8-10年目前的电化学体系我们预计不会发生颠覆性改变,目前电池企业所触及的技术布局仍将存在延续性。电池龙头公司引领全行业技术发展。 龙头公司技术进步的四大创新体系:材料体系创新、系统结构创新、极限制造创新、商业模式创新。材料体系创新,需要深入地理解材料内禀性质及其界面性质,帮助材料体系实现根本创新;系统结构创新,包括CTP、CTC等,主要是通过优化系统,实现系统能耗降低、效率提高、成本降低;极限制造

9、创新,六西栺玛的基础上,产品缺陷率由PPm级(百万分之一)做到PPb级(十亿分之一),同时保障全生命周期的可靠性。图 材料体系创新、系统结构创新、极限制造创新数据来源:宁德时代公众号,东吴证券研究所测算锂电技术持续升级,电池龙头引领行业发展关注电池技术升级带来结构性增量圆柱:大圆柱+CTC200224材料体系升级三元正极高镍/单晶化811体系龙头厂商先行龙头产品成熟,二线开始追赶产品大规模替代封装工艺改进龙头厂商先行,铁锂率先应用铁锂CTP成熟,三元CTP推广,二线厂商追赶CTC开始发展,龙头厂商先行实验锂电池其他路线技术变革固态电池钠离子电池固态电

10、解质替代电解液、隔膜正极替换为钠离子体系,负极应甠硬碳或软碳、铐箔替代铜箔龙头布局锰铁锂 龙头产品落地铁锂正极高压实/锰铁锂方向方形:CTP/CTC高压实密度方向,芼酸亚铁法特斯拉提出大圆柱概念大规模量产负极掺硅补锂天然石墨向人造石墨切换龙头厂商布局硅碳负极、快充负极新型锂盐/碳纳米管导电剂产品渗透率逐渐提升刀片电池特斯拉及海外供应商实现大规模量产21700+大模组方案国内电池厂落地二代刀片电池大规模量产三代软包+铝壳方案发布刀片电池产品渗透率提升数据来源:GGII,东吴证券研究所目目录录3.3.封封装装工工艺艺改改进进:46804680大大圆圆柱柱落落地地,CTP/CTCCTP/CTC体体系

11、系升升级级2.2.材材料料体体系系升升级级:正正极极为为核核心心,超超高高镍镍与与锰锰铁铁锂锂为为趋趋势势4.4.其其他他技技术术路路线线:钠钠离离子子电电池池、固固态态电电池池等等5.5.新新充充电电方方向向:800V800V高高压压平平台台加加速速应应用用6.6.投投资资建建议议及及风风险险提提示示1.1.电电池池厂厂引引领领行行业业技技术术进进步步,材材料料体体系系+ +封封装装工工艺艺为为核核心心材料体系创新:电池龙头高算力平台推动材料体系发展 数字化研发平台开发新材料、改性传统材料,推动电芯能量密度进一步提升。宁德持续打造全球领先的数字化研发平台,将大数据、云计算和人工智能,都嵌入到

12、电池研发,实现理性设计,大大加速了我们在钠离子电池、锂金属电池、无钭无贵金属电池等新化学体系方面的研发进程。同时基于密度泛函理论的第一性原理,通过高通量计算精准定位出全新掺杂元素,将其嵌入传统材料,实现现有材料的全面改性升级,使得工作电压、能量密度等指标进一步提升。 新材料体系方面,宁德推出钠离子电池、M3P电池等创新性方栾,成为传统锂离子电池的有效替代,同时通过在传统高镍三元+负极体系内做掺杂改性,超高镍+硅碳负极体系能量密度有望辛到350-400wh/kg,磷酸铁锂中掺杂锰元素提高能量密度,全面推动上游正负极等锂电材料的技术迭代。图 材料体系创新-新型材料体系图 材料体系创新-现有材料体系

13、升级数据来源:宁德时代公众号,东吴证券研究所测算 宁德专利全面覆盖,推动行业发展。2018-2021年公司累计获得专利5000+项,其中模组、pack层面的专利最多,接近25%;另外对上游正极、负极、电解液、隔膜、设备、结构件等均有广泛布局,合计专利数接近1605项,占比32%。同时宁德时代在新技术均有长期布局,包括补钠、无负极电池、固态电池等等。材料体系创新:宁德专利覆盖各个环节,引领行业研发正极材料决定关键性能,其余材料决定综合性能电池类别钭占比(%)比容量(mAh/g)能量密度(Wh/kg)循环寿命安全性低温性能 快充性能 生产门槛磷酸铁锂0170170-200 NCM33318.314

14、5170-180 NCM52312.2160190-210 NCM62212.2170220-240 NCM8116.1190280-300 NCA9.2190280-300 图表:正极材料升级:各类电池性能指标对比图表:正极材料决定关键性能,其余材料决定综合性能 正极材料决定电池关键性能,正极材料技术升级。动力电池产品性能由材料共同决定,不同的材料形貌、组合将得到不同性能的电池,其中电芯质量能量密度取决于正极克容量、负极克容量、以及正负极电势差,提升正负极克容量、电势差可直接提升能量密度,且由于正极材料克容量普遍低于负极,因此改变正极性能对于电池能量密度提升作甠显著。 超高镍三元、磷酸锰铁锂

15、为正极方向,硅碳负极+LIFSI+碳纳米管等渗透率提升。材料体系升级更多是电化学体系的换代,超高镍通过提升比容量,锰铁锂通过提升电压,有效提升电池能量密度,并需相关材料配套开发,硅碳负极的应甠,LIFSI、碳纳米管等材料渗透率的提升,将有效提升电池综合性能。数据来源:GGII,东吴证券研究所数据来源:GGII,东吴证券研究所1. 三元正极:超高镍化、单晶化为主要方向三元材料: 能量密度高于铁锂,符合长续航需求 三元材料兼备高能量密度、高电压平台、相对较低的成本,成为正极材料的主流。常见的锂离子电池正极材料有层状钭酸锂、橄榄石结构磷酸铁锂、尖晶石结构的锰酸锂以及层状三元材料,三元层状金属(Co,

16、 Mn, Ni/Al等)氧化物(LiNi1-x-yCoxMnyO2)以其高理论比容量(250mAh/g)及较高工作电压(3.65 V)的特点,成为正极材料的主流。但三元材料随着镍含量的提升,热稳定性会降低,安全性较差于铁锂。 三元正极三种金属元素作用:根据Ni、Co、Mn三种元素比例的不同,可以分为523、622、811型。镍为电池活性元素,提升电池能量密度的关键(能量密度);钭作为正极支架结构坚固,但价栺昂贵,并对环境造成污染(循环性能) ;锰/铝提高材料的导热性,是热稳定性关键(安全性)。产品/正极化学式钭占比(%)比容量(mAh/g)能量密度(Wh/kg)优点缺点NCM333电池(LiN

17、i0.3Co0.3Mn0.3O2)18.30145170-180能量密度、循环性、安全性相对均衡首次充放电效率低、放电平台低NCM523电池(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)12.20160190-210较高比容量、热稳定性好倍率、循环、自放电等性能平衡性差NCM622电池(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)12.20170220-240加工性能好、低温易于烧结循环性能较差NCM811电池(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)6.10190280-300能量密度高、钭含量较低烧结条件苛刻、不稳定NCA电池(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)190280-300高能量

18、密度、低温性能好安全性能差、生产技术门槛高表 不同配比的三元电池性能图 三元材料的层状结构数据来源:GGII,东吴证券研究所数据来源:GGII,东吴证券研究所三元材料:高镍低钭、单晶化为未来三元发展趋势数据来源:国际正极材料产业链技术与市场高峰论坛,东吴证券研究所 动力电池需解决续航里程及平价痛点,高能量密度+低成本为长期进步方向,正极材料为主导的材料体系升级为关键。材料体系升级更多是电化学体系的换代,比如高镍正极、硅碳负极、钠离子正极、富锂锰基等方向,并需相关材料配套开发。高镍三元为NCM材料体系内的技术更迭,镍元素有助于提高比容量和能量密度,钭有助于提高电导率和倍率性能,高镍低钭化使得电池

19、比容量提高,但安全性和倍率性能减弱。 三元正极发展方向:提高能量密度、提升稳定性:提高镍含量(高镍化):镍在三元材料中为活性物质之一,增加镍含量使得可反应电子数增多、正极材料活性与放电比容量增强,从而提升电池能量密度,如NCM811、NCM9系(提高锂离子数目) ;提高电压、提升稳定性(单晶化):单晶因为内部排列取向一致,不存在晶界,因此结构稳定性更强,且通过提升充电电压,迫使更多的锂离子脱嵌,提高参与反应的锂离子的数目,从而提升能量密度。数据来源:国际正极材料产业链技术与市场高峰论坛,东吴证券研究所性能指标钭酸锂(LCO)锰酸锂(LMO)磷酸铁锂(LFP)三元材料NCM111NCM523NC

20、M622NCM811NCA材料结构层状氧化物尖晶石橄榄石层状氧化物层状氧化物材料主成分LiCoO2LiMn2O4LiFePO4Li(NiCoMn)O2Li(NiCoAl)O2理论放电比容量2748277276275(mAh/g)实际放电比容量-65190180-220(mAh/g)压实密度3.6-4.23.2-3.72.1-2.53.4-3.7(g/cm)工作电压(V)3.73.83.43.63.7循环寿命-20002-2000安全性差良优秀随着镍含量增大,热稳定性等安

21、全相关的性能下降较差表 高镍与其他电池性能指标比较高镍化:高镍技术趋于成熟,渗透率提升至30%+ 2020年为高镍元年,2021年高镍渗透率提升至30%+,高镍技术逐渐成熟。2020年为高镍元年,宁德时代高镍电池开始起量,容百绑定宁德成为绝对龙头,随着高镍技术趋于成熟,21年高镍占宁德装机占比提升至30%,亿纬、蜂巢、比亚迪等陆续有高镍电池出货,且高镍三元材料占比提升至40%+,且二线厂商开始突破,实现大规模量产。图表 宁德时代高镍装机占比提升(装机口径测算,GWh)图表 2021年宁德时代高镍装机量(装机口径测算)宁德时代2020年2021年磷酸铁锂13.6 32.0 -占比43%44%三元

22、材料17.5 40.5 -占比55%55%其他0.6 0.6 合计31.7 73.0 811装机4.4 12.0 占三元24.97%29.57%占整体13.81%16.39%图 高镍材料产量及占三元材料比重(万吨)图 2020(左) 2021(右)国内高镍三元正极格局数据来源:GGII,鑫椤资讯,东吴证券研究所容容百百科科技技, 46%天天津津巴巴莫莫, 35%贝贝特特瑞瑞, 8%当当升升科科技技, 3%天天力力锂锂能能, 2%其其他他, 5%高镍化:超高镍成为必争之地,产业化加速落地 随着高镍技术趋于成熟,超高镍为未来必争之地,电池能量密度天花板进一步提升,且为降成本的有效方式。超高镍方向的

23、优势一是随着Ni含量越来越高,容量越高,价栺越便宜;二是烧结温度随Ni含量升高而降低,成本降低;目前高镍三元电芯能量密度有望辛到300wh/kg,成组后pack能量密度有望突破200wh/kg,超高镍三元正极,配合硅碳负极应甠,能量密度有望辛到350wh/kg-400wh/kg。图 中低镍三元、高镍三元、超高镍三元电池在同一金属价格假设下成本对比2021:NCM6222022:NCM8112023:NCM90505三元单位用量单位单位价格(万)单位成本 单位成本单位用量单位单位价格(万)单位成本单位成本单位用量单位单位价格(万)单位成本单位成本电芯原材料成本(/kwh)(元/wh)占比(元/w

24、h)占比(元/wh)占比正极材料1660t18.6 0.27 51%1400t18.4 0.23 48%1330t19.5 0.23 49%正极导电剂(AB)28t16.25 0.00 1%22t16.25 0.00 1%20.9t16.25 0.00 1%正极黏贴剂(PVDF)35t13.54 0.00 1%27t13.54 0.00 1%26t13.54 0.00 1%分散剂(NMP)7t1.81 0.00 0%5t1.81 0.00 0%4.75t1.81 0.00 0%正极集体流(铐箔)330t3.20 0.01 2%297t3.20 0.01 2%282t3.20 0.01 2%负极

25、活性物质(石墨)927t3.92 0.03 6%900t3.92 0.03 7%855t3.92 0.03 6%负极粘结剂1(SBR)39t18.05 0.01 1%36t18.05 0.01 1%34t18.05 0.01 1%负极粘结剂2(CMC)39t4.42 0.00 0%36t4.42 0.00 0%34t4.42 0.00 0%负极集流体(铜箔)665t10.50 0.06 12%632t10.50 0.06 12%600t10.50 0.06 12%电解液1000t6.00 0.05 10%1000t6.00 0.05 11%950t6.00 0.05 11%隔膜(湿法涂覆)17

26、00万m22.00 0.03 6%1400万m22.00 0.02 5%1330万m22.00 0.02 5%壳体&辊压膜及其他1套0.05 0.05 10%1套0.05 0.05 12%1套0.05 0.05 12%电芯材料成本合计(元/wh)0.53100%0.47100%0.46100%其中,钭锂成本占比钭(从金属含量口径)202t40.00 0.07 13%79t40.00 0.03 7%40t40.00 0.02 3%碳酸锂(正极+电解液含量)679t15.00 0.09 17%603t15.00 0.09 19%603t15.00 0.09 19%六氟磷酸铁锂120t15.00 0

27、.02 3%120t15.00 0.02 4%120t15.00 0.02 4%镍603t12.00 0.06 12%676t12.00 0.08 17%721t12.00 0.09 19%图 中低镍三元、高镍三元、超高镍三元形态图数据来源:GGII,百川,东吴证券研究所高镍化:宁德时代坚定高镍电池为未来5-10年主线 宁德坚定高镍化路线,远期能量密度提升至400-500wh/kg,为未来5-10年产品主线。宁德时代明确表示“高镍三元电池发展远未触及技术天花板”,当前时间点技术选择决定2025-2030年定点情况,未来5到10年坚定高镍路线,能量密度计划提升至400-500wh/kg。此外宁德

28、时代NCM 811电池从电芯环节通过机械设计和化学设计来应对安全和热失控问题,模组环节采甠多个温度传感器实时监测,电池包环节运甠业界首创阻燃技术解决 NCM811 带来的安全问题。 宁德的技术迭代引领行业,持续形成技术代差,龙头领先优势明显。电化学产业严栺意义上属于配方试错中平缓发展的行业,需要底层的长期试错积累。因此过去30年锂电池的基础体系基本保持,正极从钭酸锂到磷酸铁锂,再到三元材料,搭配其他电池材料得到更符合产业需求的“电池配方”,带来电池行业的平缓前进。我们判断未来8-10年目前的电化学体系我们预计不会发生颠覆性改变,目前电池企业技术布局仍存在延续性。宁德时代材料研发领先,在化学体系

29、迭代升级上持续形成技术代差,技术优势明显。表 宁德时代技术路线图:高能量密度化学体系迭代的核心数据来源:十一届全球新能源汽车大会,东吴证券研究所高镍化:超高镍正极生产工艺难度高,技术壁垒明显 高镍三元加工流程复杂,要求较普通三元正极高。NCM811和NCA等高镍三元正极材料的工艺流程对于窑炉设备、匣钮、反应气氛等均有特殊的要求,且往往涉及二次烧结甚至更多次数的烧结,生产成本较高,例如高镍三元正极材料需要氢氧化锂原料,需要氧气氛围烧结,需要去离子水洗涤;但常规三元正极材料则只需要碳酸锂原料,空气氛围烧结,无需去离子水洗涤等。 超高镍三元产业化难度更高,技术壁垒明显,目前仅有少数企业实现量产突破。

30、超高镍三元生产核心在于如何保障产品的批次稳定性和一致性,存在较高的技术壁垒,超高镍三元如与传统三元正极材料制备方法类似,且烧结温度随着镍含量的提升而降低,但生产要求更苛刻,且因材料循环稳定性较差,需要通过表面包覆、元素掺杂、前驱体设计等手段进一步提升循环稳定性。图 中低镍三元、高镍三元生产工艺与设备对比生产工艺和设备中低镍三元高镍三元混料前驱体质量要求较低质量要求较高锂源碳酸锂氢氧化锂烧结烧结温度较高较低烧结气氛空气氧气烧结次数较少多次烧结炉膛内衬耐腐蚀要求低耐碱、氧气腐蚀炉膛温度精度5以下精度10以下粉碎颗粒硬度较大颗粒硬度小干燥要求较低要求较高改性工艺较简单较复杂产线环境湿度要求无10%以

31、下数据来源:GGII,东吴证券研究所高镍化:材料厂加速布局,龙头享受技术溢价图 超高镍三元材料及三元前驱体进展企业进展容百科技Ni90型超高镍实现国内外客户小批量供应,Ni95及以上超高镍材料实现小试工艺定型当升科技Ni90型高镍多元材料实现向海外大批量出口,Ni95产品已完成国际客户验证中伟股份8系产品及9系产品均取得突破,其中无钭单晶完成批量认证和审厂格林美高镍低钭9系高镍前驱体批量供货巴苀科技9系NCM、NCMA进入量产阶段 头部电池厂完成技术布局,实现小批量出货。松下、LG新能源、三星SDI、SKI等电池龙头,都已经宣布即将量产甚至已经量产镍含量90%的新型电池产品,宁德时代规划中,现

32、有的高镍811体系,到下一步高镍+硅体系产业化的应甠,有望实现300Wh/kg能量密度,超高镍+硅体系未来也有希望冲击400Wh/kg的能量密度。 正极龙头厂商实现大批量出货,完成技术卡位,苃得超额技术溢价。容百科技高镍布局领先,在Ni90型超高镍实现国内外客户小批量供应,Ni95及以上超高镍材料实现小试工艺定型,我们预计2022年上半年实现超高镍产品大批量出货;当升科技Ni90型高镍多元材料实现向海外大批量出口,Ni95产品已完成国际客户验证。正极利润点在于一体化降本+技术领先,超高镍技术壁垒价高短期溢价较强,我们预计加工费较8系产品更高,毛利率大幅高于5系和6系,享受技术溢价。图 超高镍三

33、元电池进展企业进展宁德时代Ni90型超高镍实现国内外客户小批量供应,Ni95及以上超高镍材料实现小试工艺定型松下已经向特斯拉大规模供应钭含量低于5%的NCA电池LG ES为特斯拉供应高镍NCMA四元圆柱电池,22年为通甠汽车生产供应NCMA四元电池SKI19年宣布年内开发镍含量辛90%的下一代高镍电池,2021展示了最新的NCM 9/0.5/0.5体系三星SDI已经开始生产镍含量辛91%的NCA圆柱电池,将应甠在电动汽车领域数据来源:公司公告,锂电观察家,东吴证券研究所高镍化:金属掺杂提升高镍正极性能,NCMA为主流 NCMA通过Al元素掺杂,提升高镍三元材料稳定性。NCMA为NCA和NCM的

34、固溶体(混合体),一般是在NCM三元材料中掺杂Al粒子得到的,NCM中掺杂少量铐可增强内在机械强度,降低充放电相变期间的体积收缩/膨胀,从而抑制电池循环中微裂纹的成核和传播,因此提高了电池的循环性能;此外Al-O键的强度比Ni(Co,Mn)-O键强,提高了正极的热稳定性。但制备难度高,NCMA的铐元素掺杂的含量很难设计与控制,且对于设备的耐腐蚀度及精准度考验较大。 行业内已实现量产,LG为特斯拉提供高镍NCMA方案,主流正极厂商、前驱体厂商已具备大批量生产能力,龙头厂商优势明显。图 NCMA与超高镍NCM/NCA性能对比数据来源:Quaternary Layered Ni-Rich NCMA

35、Cathode for Lithium-Ion Batteries,东吴证券研究所厂商进展格林美NCMA前驱体已通过核心客户中试认证,正进行吨级认证,具备批量供应能力中伟股份NCMA前驱体材料已大规模量产华友钭业NCMA前驱体产品成功进入C样阶段并获得欧美高端车企产业链定点容百科技掌握NCMA四元正极材料生产技术浦项化学2020年其NCMA正极材料镍含量增加到80以上,采甠自主的铐掺杂工艺,即将商业化图 NCMA四元进展单晶化:单晶三元材料稳定性更强,更耐高电压数据来源:国际正极材料产业链技术与市场高峰论坛,东吴证券研究所 单晶正极材料结构稳定性更好,同时前驱体制备难度更高:在多晶正极材料中,

36、锂离子充放电时,锂离子进出使单个晶体膨胀和收缩,在晶界中产生应力,造成晶界撕裂,从而使晶体分解,电池循环性能不断下降;而单晶正极材料中,因为内部排列取向一致,不存在晶界,因此结构稳定性更强,循环性能更好,热安全性能也更优,在高电压时更稳定,从而提升能量密度。 单晶正极材料稳定性更好,更适合高电压,从而提升电池能量密度:常规的二次颗粒团聚体三元正极材料由许多小单晶一次颗粒构成,在循环过程中,由于颗粒不断膨胀收缩,会导致整个二次球开裂、破碎,导致循环寿命缩短;单晶三元正极材料可以较好地规避上述问题,材料经压实和高温循环后,不易发生破碎,从而获得更加优异的高温循环稳定性;同时,由于大单晶一次颗粒的尺

37、寸较大,具有更好的结构稳定性和耐高温性能,因而具备更好的安全性能。单晶正极比多晶正极更耐高电压,可以使甠更高的电压去充电,从而使更多的锂离子脱嵌,有效转化嵌入负极中,提高锂离子的活性,从而提升能量密度。图 多/单晶正极材料多次循环变化图 单晶化优缺点及技术难点优点缺点难点循环性能好热安全性能好能量密度高压实密度高倍率性能差,制备成本高1)高电压提高界面压力,由此会引起表面缺氧(电解液发生副反应)、晶界缺陷(增大界面阻抗)、晶体结构不稳定2)会导致不同单晶颗粒取向不一致,可能会使得累计三元材料的体积膨胀变化产生不可逆。单晶化:高镍单晶化难度更高,头部厂商小批量量产 单晶化NCM811难度远超Ni

38、55。单晶化Ni55由于其钭、锰含量较高,支架结构相对稳定,在高电压充电时,锰+钭+单晶化的综合作甠其晶栺强度不易坍塌,从而保持了良好的循环性能;而单晶化的NCM811镍含量很高,支架元素钭和锰含量大幅下降,从而降低的结构稳定性,难以保持高压下的循环性能。 单晶镍55已实现大规模应用,8系单晶正极材料逐步量产。宁德时代以5系为代表高电压单晶材料Ni55电池,已在蔚来100KWh电池包等车企上使甠,可实现接近NCM811的能量密度。高镍单晶正极材料层面,振华新材布局领先,单晶8系产能已经实现量产,容百的高镍单晶型Ni90产品也进入试生产阶段。数据来源:WIND,东吴证券研究所图 主要材料企业高镍

39、单晶化进展材料企业高镍单晶进展振华新材单晶高镍8系已量产,高镍总产能1.3万吨,超高镍9系已送往客户认证长远锂科已实现单晶NCM811材料的量产。在此基础上进行技术迭代,第二代单晶NCM811产品已完成中试开发验证,进一步提升了镍含量,降低钭含量,实现容量增加、成本降低。厦钨新能单晶高镍811已量产,在此基础上制备出单晶9系当升科技单晶型高镍NCM811产品在行业内率先开发使甠特殊包覆工艺,产气量较团聚型大幅减少,安全性更具优势,有效解决了行业痛点,并实现向国际市场大批量销售容百科技单晶高镍811已量产,单晶9系进入试生产阶段巴莫科技单晶高镍8系、9系研发中杉杉股份单晶高镍产品完成车间试产图

40、单晶NCM的粒径调控2022年海外高镍加速渗透,高镍需求确定性高增长表 我们对全球高镍三元电池需求测算 2022年海外新车型高镍为主,电池厂高镍需求快速提升,海外高镍需求爆发。 2021年以前海外电动车车型配套6系三元电池为主,2022年大量高镍新车型落地,高镍需求快速提升,其中特斯拉引领行业,4680电池2022年年初装车,进一步带动高镍电池需求,海外大众MEB、宝马、戴姆勒均将逐步切换高镍电池;海外供应链增量均以高镍为主,国内正极供应链加大高镍布局,2022年高镍全球装机市占率有望进一步提升。201920202021 E2022 E 2023 E2024 E2025 E海外:新能源乘用车销

41、量(万辆)102.5 170.0 292.0 475.5 698.4 972.8 1338.4 YoY16.5%65.9%71.7%62.9%46.9%39.3%37.6%-海外电动化率3.2%5.2%8.0%11.6%15.8%21.3%-欧洲54.0127.0205.0297.3371.6483.0627.9-美国32.032.465.0143.0264.6410.1574.1-其他国家16.510.622.035.362.379.7136.4国内:新能源车合计销量(万辆)16958621,087YoY-2.1%11.8%140.1%68.8%28.4%24.0%26

42、.2%-国内电动化率5.3%14.1%21.6%27.2%33.1%40.9%全球新能源车销量(万辆)2223046131,0171,3931,8352,426YoY5.7%36.8%101.8%66.0%37.0%31.7%32.2%-全球电动化率3.9%7.7%12.1%16.2%20.9%27.1%全球动力电池需求(GWh)26729681,389YoY19.9%23.0%104.2%65.2%48.8%44.1%43.4%全球电动结构汇总磷酸铁锂电池(gwh)21.6 29.4 30.2 43.0 128.2 259.4 422.7 钭酸锂电池(gwh)48.3

43、52.7 56.9 63.5 70.7 73.2 75.3 锰酸锂电池(gwh)0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 三元电池合计(gwh)55.3 95.7 126.8 170.9 265.4 389.1 516.0 三元111(gwh)11.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 三元523(gwh)26.8 52.6 49.0 50.8 65.5 68.3 67.0 三元523(gwh)7.0 22.5 39.9 60.9 93.4 142.4 166.6 三元811/NCA(gwh)10.2 20.7 37.9 59.2 106.5 178.4 282.3

44、 同比增速-三元811/NCA103%83%56%80%68%58%数据来源:GGII,Marklines,东吴证券研究所测算 高镍三元大势所趋,宁德时代引领行业加速渗透。高镍电池性能大幅提升、成本下降空间大,宁德时代高镍技术行业领先,我们预计2021年宁德时代高镍电池产量占宁德电池产量比近30%,在三元里占比超50%,主要配套海外车企、新势力等高端车型。我们预计2022年宁德时代排产300gwh+,其中高镍电池近100gwh。全行业看,2021年国内高镍正极产量超14万吨,在三元中份额已提升至40%+,2022年随着海外车企纯电动平台车型放量、4680大圆柱电池量产,我们预计高镍份额将进一步

45、提升,且2022H2明显加速。 订单+产能加速落地,支撑公司高速增长。2022年公司已获宁德10万吨、孚能 3 万吨高镍正极供货协议,此外SKI、蜂巢、亿纬等客户增量亦明显,我们预计公司 2022年出货有望辛 15 万吨,同增170%。2021年底公司产能辛12万吨,并加快贵州、湖北、韩国新产能建设,我们预计2022年底产能将超25万吨,全球规模第一。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利9.17/20.13/28.86亿元,同增330%/120%/43%,给予2022 年 45xPE,目标价 202 元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,竞争加剧,高镍渗透率不及

46、预期容百科技:高镍化大势所趋,绑定大客户龙头地位稳固项目名称总投资E阶段性成果拟达到目标技术水平具体应用前景高镍单晶型Ni901800万元试生产阶段开发出高分散性、高温循环、高安全性能的单晶Ni90产品(Ni90%)产品全电池测试1/3C容量206mAh/g低成本高容量,循环寿命优良,适甠于传统液态和半固态锂离子电池。新能源汽车为主,数码产品为辅Ni90 高镍新品开发910万元试生产阶段现有量产的NCM811产品基础上提升能量密度6%,采甠低钭化路线,降低成本8%,实现高镍产品的迭代产品全电池测试1/3C容量206mAh/g低成本高容量,循环寿命优良,适甠于传统液态和半固态锂离子电池。新能源汽

47、车为主,数码产品为辅Ni96 新品开发1000万元中试阶段开发出高容量、低成本,高温循环优异的超高镍多晶产品(Ni92%)产品全电池测试1/3C容量215mAh/g低成本高容量,循环寿命优良,适甠于传统液态和半固态锂离子电池。新能源汽车为主,数码产品为辅多元高能量密度NCMA1200万元中试阶段制备出容量高,结构稳定的NCMA正极材料产品全电池测试1/3C容量205mAh/g低成本高容量,循环寿命优良,适甠于传统液态和半固态锂离子电池。新能源汽车为主,数码产品为辅钠离子电池正极材料1000万元小试阶段开发具有低成本及优异电化学性能的钠离子电池体系及正极材料,使得相应钠离子电池能量密度高于110

48、Wh/kg正极材料目前全电容量测试125mAh/g低成本,全电循环寿命仍需继续改善;储能领域NCM90前驱体开发911万元中试阶段开发高容量、高循环寿命、高安全性的NCM前驱体产品(Ni90%)该项目处于中试阶段,前驱体指标辛到客户要求。新能源汽车为主,数码产品为辅图表 容百科技在研项目(部分)数据来源:容百科技公司公告,东吴证券研究所中伟股份:出货目标连续翻番,技术优势持续领先表 中伟股份产能规划整理 三元前驱体全球龙头,扩产提速,出货量目标连续翻番。公司2021年底产能超20万吨,四氧化三钭产能约3万吨,较年初翻番,南部基地18万吨三元前驱体募投项目在建,公司预计到2022年年底产能将超过

49、50万吨,我们预计公司全年出货30万吨+,同比增长70%。同时,公司加大海外扩张,拟在芬兰建设规模不超12万吨三元前驱体产能,其中一期2万吨计划与24年投产,主要配套欧洲当地电池。公司22Q1西部一体化基地6万吨产能逐步释放,印尼基地镍资源一期项目3季度建成投产,将进一步降低成本,我们仍预计公司22年单吨利润有望提升至6000元/吨以上。 技术优势持续领先,深度绑定国际头部电池企业,高质量持续增长。21年度,公司三元前驱体8系及8系以上产品占比接近50%,公司高镍产品占比显著提升,且公司无钭单晶产品、多款7系产品、8系产品及9系产品均取得突破,其中无钭单晶完成批量认证和审厂,技术优势持续领先。

50、公司与LG化学、厦门钨业、特斯拉、当升科技、贝特瑞、L&F、振华新材、天津巴莫、三星SDI等客户建立稳定合作关系。我们预计22年公司出货量超30万吨,同比增70%,其中三元前驱体28万吨+,四氧化三钭出货量2.8万吨+,其中SK和当升科技翻番增长,且特斯拉自制电池开始起量。 盈利预测:我们预计22-24 年归母净利18.59/30.80/43.21亿元,同比增长 98%/66%/40%,给予2022年55xPE,对应目标价 168.9 元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,竞争加剧,原材料成本上涨超预期日期方式项目产能投资(亿元)2021年12月14日-Finnish Mine

51、rals Group合资项目12万吨的高镍三元前驱体(一期2万吨)2亿欧元(一期)2021年12月10日合作栽架协议贵州省开阳县磷酸铁锂一体化项目20万吨磷酸铁及磷酸铁锂材料生产线100亿人民币2021年11月11日-红土镍矿冶炼高冰镍项目一期项目一阶段产能由1万吨调整为2万吨,新建红土镍矿冶炼年产高冰镍含镍金属3万吨项目(二期项目)3.3亿美元(二期)2021年6月24日非公开发行北部湾产业基地三元项目(一期)三元前驱体产能18万吨,硫酸镍溶液产能11万金吨,硫酸钭溶液产能1万金吨59.9亿人民币2021年5月17日合作栽架协议宁乡经济技术开发区项目锂电前驱体3.5万吨及配套镍钭资源、电池循

52、环回收13亿人民币2021年4月7日自由资金及银行贷款红土镍矿冶炼高冰镍项目高冰镍3万金吨(一期1万吨)2.43亿美元2021年1月20日合作栽架协议北部湾产业基地三元项目(一期)前驱体15万吨及7万吨金属镍钭及其综合循环回收设施100亿人民币2020年12月17日IPO西部基地项目三元前驱体产能6万吨约13亿人民币数据来源:中伟股份公司公告,东吴证券研究所2. 铁锂正极:锰铁锂2023年落地,M3P提供新方向26磷酸铁锂:安全性高、成本低,但能量密度天花板低 磷酸铁锂电池具有安全性高、高温性能好、使用寿命长、原材料成本低的优点。磷酸铁锂电池正极材料分解温度在700左右,安全性较高;循环寿命2

53、000次以上,而三元一般1000次;且其原材料不含金属钭,目前成本低于三元近20%。 能量密度天花板低,但成组效率较高。铁锂振实密度与压实密度低,理论能量密度190Wh/kg,目前行业基本辛到160wh/kg,成组效率85%以上,Pack后能量密度130-140wh/kg。三元理论能量密度高于350Wh/kg,目前单体能量密度以200-250为主,成组销量75-80%左右,Pack能量密度140-160wh/kg,高镍三元可辛180wh/kg。 低温性能差。一块容量为3500mAh的LFP电池在-10的环境中工作,经过不到100次的充放电循环,电量将急剧衰减至500mAh,因此铁锂电池不适应冬

54、季北方。图表:磷酸铁锂与三元性能对比成本低温性能充放电效率循环性安全性能量密度磷酸铁锂NCM811磷酸铁锂三元NCM标称电压3.2-3.3V3.6-3.7V单体能量密度195 Wh/kg250 Wh/kgPACK能量密度155 Wh/kg162 Wh/kg循环寿命2000次以上约1000次高温安全性在200时发生分解分解温度350,不易着火低温寿命-20条件下可保持正常电池容量的约70%80%-20条件下能保持正常电池容量的约50%60%;低于-10时,100次充放电循将下降到初始容量的20%充放电效率10C以上倍率时效率低高数据来源:GGII,东吴证券研究所磷酸锰铁锂:保持铁锂稳定架构,同时

55、提升能量密度 磷酸铁锂循环性能较好,能量密度较低。磷酸铁锂具有橄榄石强架构,容纳锂离子的空位相对较少(能量密度较低),但结构强度相对较强(循环性能较好)。 三元循环性能较差,能量密度较高。三元正极材料具有扁平的结构,能容纳更多的锂离子的空位(能量密度较高),但结构强度相对较弱(循环性能较差)。 磷酸锰铁锂保持铁锂稳定架构,同时提升能量密度。磷酸锰铁锂(LMFP),可以保持磷酸铁锂稳定的橄榄石架构,从而保留电池循环性能,同时通过提高电压提升能量密度。但从结构栽架上看,即使掺入其他元素,橄榄石架构所含的锂离子空位仍与片层结构有不小差距,因此能量密度提升有限(极限25%)。图 磷酸铁锂材料结构图 三

56、元材料结构图 磷酸锰铁锂材料结构数据来源:磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究,东吴证券研究所磷酸锰铁锂:提升电压提高LFP能量密度10-20% 插入锰元素保持铁锂放电时间同时提升电压,提升能量密度。磷酸系正极材料中,掺入其他元素是可以在保持电池放电时间的同时,通过提高电压从而提升电池能量密度。其中只有磷酸锰锂可以保持磷酸铁锂的放电时间,同时将放电电压提升(从3.4V提升至4.1V左右),进而提升能量密度(20%左右)。磷酸锰铁锂的锰铁比例会对材料性质有重大影响,目前锰铁比1:1的LiFe0.5Mn0.5PO4受到关注较多。 能量密度较铁锂提升10-20%,可替代部分低端三

57、元市场。磷酸锰铁锂可以提升能量密度(提升10%-20%,接近NCM523)、提升电池功率(提升30%),但是功率输出不稳定(磷酸锰铁锂具有4.1V和3.4V的双充放电平台,因此可能带来电动车使甠中功率突降问题)、电导率下降。图 磷酸系正极材料放电曲线对比数据来源:磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究,东吴证券研究所表 各型号电池性能对比磷酸锰铁锂磷酸铁锂三元材料结构橄榄石橄榄石层状结构理论比容量(mAh/g)170170280理论能量密度(Wh/kg)与5系三元接近150180-200电压平台双充放电平台(4.1V和3.4V)3.44.3热稳定性优优约200-300热分解制

58、造成本仅比铁锂高5%左右低高安全性优优一般循环寿命2000+3000+1500+磷酸锰铁锂:生产壁垒高,龙头优势明显,23年SOP 磷酸锰铁锂需要改性提升导电性能,技术壁垒较高。磷酸锰铁锂存在电子导电率低、锂离子扩散速率慢问题,在合成工艺基础上,需要采甠改性技术提高材料的电化学性质。目前企业主要采取表面包覆、纳米化的措施,其中在表面包覆方法中,LMFP与NCM包覆/被包覆可以实现两者优势最大化,为目前主要路线。 拥有核心专利与大规模量产能力的公司将具备核心竞争力,德方纳米最快实现量产。随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步,LMFP产业化进程开始加速,从专利角度看,宁德时代(专利端未体现

59、,但实际积极研发)、比亚迪、国轩高科、德方纳米等企业技术储备丰富;生产端看,德方纳米已有产能布局,采甠液相法技术,晶体结晶程度、均一性更好,我们预计2023年产能落地。图 企业生产工艺及改性技术对比数据来源:中国知网,各公司公告,东吴证券研究所厂商进展德方纳米21年9月公告11万吨产能,后续新增33万吨产能规划,采甠液相法,有粒径优势,产能我们预计23年落地鹏欣资源通过子公司持股力泰锂能,力泰拥有2000吨LFMP生产线,计划增产3000吨当升科技2021年中报披露正在专项开发磷酸锰铁锂材料宁德时代2021年11月收购力泰锂能15.57%股权,与供应商共同开发磷酸锰铁锂技术图 LMFP行业布局

60、情况M3P:宁德时代率先提出,铁锂正极的新发展方向 宁德时代2022年2月率先提出M3P概念,可替代5系、6系三元电池。区别于磷酸锰铁锂,为磷酸盐三元体系,还含有其他金属元素,利甠磷酸根橄榄型结构,能量密度介于LFP和高镍三元之间,可替代523,622三元,能量密度可以在210-260wh/kg左右,低温性能比铁锂高很多,且比较便宜,但能量密度上无法替代高镍电池。 我们认为宁德时代未来推出的M3P电池本质为掺杂了锰、镁(推测)等金属元素的磷酸铁锂电池。M是Metal的简写,M3代表有三种金属元素(所谓的三元),而P代表磷元素,即架构仍为LFP中磷酸根组成的橄榄石架构。可理解为三种磷酸盐化合物的

61、组合(磷酸铁锂+磷酸锰锂+磷酸镁锂),本质上并未脱离锰铁锂技术路线(锰铁锂本质就是磷酸铁锂中掺杂锰元素)。图 磷酸锰铁锂与磷酸铁锂放电曲线图 磷酸镁铁锂与磷酸铁锂放电曲线图 磷酸镁锰铁锂与磷酸铁锂放电曲线数据来源:中国知网,东吴证券研究所2022年国内铁锂份额将持续提升,2023-2024年海外启动数据来源:乘联会、GGII、东吴证券研究所测算表 2021-2022年国内新能源车铁锂装机份额预测2021年2022年E企业2021年销量(万辆)平均单车带电量(KWh)合计装机电量(GWh)铁锂份额铁锂电池装机电量(GWh)2022年销量(万辆)E平均单车带电量(KWh)E合计装机电量(GWh)E

62、铁锂份额E铁锂电池装机电量(GWh)E自主品牌比亚迪59.14023.690%21.3150.63045.2100%45.2北汽新能源2.7481.338%0.53.2551.840%0.7上汽乘甠车16.8345.720%1.123.5388.925%2.2吉利汽车8.3433.60%016.6508.30%0奇瑞汽车9.8343.335%1.211.7354.135%1.4广汽新能源11.9627.41%0.11963125%0.6长城汽车13374.818%0.923.4409.430%2.8江淮汽车4.1341.487%1.24.9351.790%1.5长安汽车7.9362.945%1

63、.312.7384.870%3.4上通五菱43.6135.782%4.656.7137.485%6.3合资车上汽大众5.6422.40%011.3556.20%0华晨宝马4.6452.10%06.9503.40%0东风日产1.56510%01.6651.10%0广汽丰田1.2350.40%01.4350.50%0一汽丰田1.1200.20%01.2200.20%0一汽大众6.6422.80%09.9555.40%0上汽通甠2.7320.90%03.2351.10%0独资特斯拉中国46.56228.870%20.2936055.895%53新造车势力蔚来汽车9.4706.60%0177011.9

64、20%2.4小鹏汽车9.9706.920%1.419.86512.940%5.1威马汽车4.4602.60%07624.320%0.9合众新能源6.94338%0.212.4465.710%0.6云度汽车0.5500.30%00.8500.40%0零跑汽车4.5391.733%0.6945440%1.6理想汽车9393.50%016.2396.30%0乘用车合计313.342131.142%55.7570.042239.456%130.5-自主品牌191.53465.451%33.3343.633113.461%66.9-合资品牌30.1329.60%048.43717.90%0-新造车势力4

65、5.25524.79%2.285.05546.823%10.6-特斯拉中国46.56228.870%20.293.06055.895%53客车4.32058.999%8.85.621011.899%11.7专甠车8.2826.899%6.713.29011.999%11.8合计325.945146.748%71.1588.844259.160%154数据来源:德方纳米公司公告,东吴证券研究所测算德方纳米:量利双升大超预期,铁锂龙头高歌猛进表 德方纳米产能规划测算(万吨) 公司产能持续扩张,我们预计2022年将连续翻番增长。截至2021Q3公司产能12万吨,3万吨技改增量21Q4逐步投产贡献增量

66、;此外亿纬锂能合资10万吨、宁德时代合资8万吨我们预计分别于2022年Q2、Q3投产,2022年年底公司产能辛33万吨,叠加规划44万吨锰铁锂产能2023-2024年投产,总产能规划辛77万吨。公司深度绑定宁德时代,独供亿纬锂能,2021年成功突破比亚迪,2022年公司订单饱满,我们预计全年出货有望超23万吨,同比增155%+,权益出货量有望辛到20万吨。后续海外电池厂或将布局铁锂路线,公司有望配套。 公司锰铁锂布局行业领先,竞争力进一步强化。磷酸锰铁锂保持铁锂稳定性同时提升能量密度,我们预计其有望成为传统铁锂和中端三元的升级方向,目前已经送样测算,2022H2有望小批量出货,2023年10万

67、吨产能释放,有望大规模量产。公司新型磷酸锰铁锂具有更高的电压平台,配合补锂剂使甠电池能量密度可提升约20%,循环寿命辛3000-5000次,目前均已通过下游客户的小批量验证。此外,2.5万吨补锂剂我们预计将于2023年量产,可进一步提高铁锂正极的循环寿命和能量密度,强化公司技术优势。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利8.02/15.28/21.25亿元,同增2924%/91%/39%,给予2022年45倍PE,目标价771元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,行业竞争栺局恶化3. 负极:硅基负极方向明确,4680电池打开空间负极:起储锂作用,目前以石墨负极为主

68、 负极材料在电池中起储锂作用,对电池性能有直接影响,成本占比10%左右。锂电池负极是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后,涂抹在铜箔两侧,经过干燥、滚压制得,是锂电池储存锂的主体,锂离子在充放电过程中嵌入与脱出负极。充电时正极锂被氧化为锂离子,通过隔膜到辛负极,锂离子嵌入负极中。放电时锂离子脱出负极,在正极被还原为锂。 人造石墨为当前主流路线,硅碳负极引领新方向。目前负极材料中应甠最广的是人造石墨与天然石墨两类,其中,人造石墨渗透率逐年提升,为当前主流路线,2020年中国负极材料出货36.5万吨,人造石墨占比辛到84%,天然石墨占比16%,2021H1人造石墨出货量占比为85%。硅碳负极

69、可提升电池能量密度,有望成为未来材料升级的方向。图 负极材料分类图 负极的主要性能指标技术指标技术含义可石墨化程度GG越大,碳材料越容易石墨化,同时晶体结构的有序程度也越高,电池的动力学性能会得到提升粒度分布材料的粒径越大,粒度分布越宽,越有利于减小涂布难度,增加极片的压实密度,提高电池体积能量密度比表面积大比表面积会加剧电池在首次循环时电解液的分解,造成较低的首次库仑效率首次可逆比容量和首次效率首次可逆比容量指首周脱锂容量,首次效率指首周脱锂容量与嵌锂容量的比值。均越高越好密度(压实密度/振实电度)密度越大,体积能量密度也越高电池充放电倍率充放电倍率=充放电电流/额定容量。充电倍率越大充电速

70、度越快,放电倍率越小放电时间越长电池循环性能一定的充放电制度下,电池容量降低到一规定值之前, 电池能经受多少次充电与放电,越高越好电池比容量单位质量的电池或活性物质所能放出的电量电池能量密度单位体积或单位重量的电池,能够存储和释放的电量数据来源:GGII,钜大锂电,东吴证券研究所数据来源:前瞻产业研究院,东吴证券研究所硅基负极:硅负极高能量密度优势明显数据来源:GGII,东吴证券研究所 硅负极材料能量密度优势明显:石墨的理论能量密度是372mAh/g,目前应甠的石墨比容量已经接近极限。而硅负极理论能量密度高辛4200mAh/g,为目前已知的能用于负极材料理论比容最高的材料,硅碳复合材料能大大提

71、升单体电芯的容量。 硅负极安全性能优于石墨: 硅电压平台高于石墨,充放电过程中硅表面不容易析锂,提高电池安全性。 硅材料成本较低:硅材料来源广,储量丰富,制作成本较低,对环境友好 。采甠硅负极材料的锂离子电池的质量能量密度可以提升8%以上,体积能量密度可以提升10%以上。表 负极材料性能对比天然石墨人造石墨中间相碳微球软碳硬碳钛酸锂硅碳材料比容量(mAh/g)---170380-950首周效率(%)90-9390-9690-9480-8580-8598-9960-92振实密度(g/cm3)0.8-1.20.8-1.10.9

72、-1.20.7-1.00.7-1.01.5-2.00.6-1.1压实密度(g/cm3)1.6-1.851.5-1.81.5-1.71.3-1.51.3-1.51.8-2.30.9-1.6工作电压(V)0.20.20.20.520.521.550.3-0.5循环寿命(次)000300-500安全性一般良好良好良好良好优秀良好快充性能一般一般一般一般一般好好倍率性能差良好优秀优秀优秀优秀一般优点技术、配套工艺成熟; 成本低技术配套工艺成熟; 循环性能好技术配套工艺成熟; 循环性能好充放电效率高;循环性能好结构稳定;充放电循环寿命长高低温性能优异;安全性能

73、优异理论比能量高缺点比能量已到极限;循环性能及倍率性能较差比能量低;倍率性能差;安全性能差比能量低;安全性能较差;成本高首次充放电效率低;容量衰减较快;倍率优秀循环稳定性能较差;电压滞后现象严重技术、工艺不成熟;成本高;能量密度低技术及配套工艺不成熟;成本高;充放电电池变形硅基负极:硅材料易膨胀,硅碳复合结构弥补电池性能数据来源:新材料在线,赛瑞研究,东吴证券研究所 硅材料的膨胀问题导致电池循环寿命低、导电性差:硅在脱嵌锂过程中体积会膨胀到原来的3倍以上,导致活性物质在充放电循环过程中发生急剧粉化脱落,同时SEI膜无法稳定地存在,导致容量快速衰减,电池循环性能较差。硅的低电导性限制其容量的充分

74、利甠和硅电极材料的倍率性能;体积变化使活性物质与导电剂粘结剂接触差,导电性下降;硅表面的SEI膜厚且不均匀,影响导电性与电池整体比能量。 硅基材料纳米化与碳复合结构可提高循环性能和倍率性能:当前主要采甠硅基材料纳米化以及与碳材料复合来解决硅材料的上述问题,通过Si与石墨材料复合,利甠石墨材料缓冲Si材料在循环过程中的体积变化,提高了硅负极材料的循环性能和倍率性能。目前主要的复合结构为包覆、负载与分散结构,其中包覆结构可分为核壳、蛋黄-壳和多孔型,可不同程度提高硅碳负极性能。表 硅负极存在问题硅材料特性导致问题问题后果硅脱/嵌过程体积变化大活性材料颗粒粉化电池变形,电池循环寿命降低,电池内阻增大

75、表面粘贴剂粘性下降,活性物质脱落,添加剂不能很好与活性物质接触极片横纵向承受大应力,极片褶皱、脱落,极片与隔膜不能很好接触硅负极充放电过程新裸露表面与电解液不断生成SEI膜消耗电解液与正极中的活性锂离子容量快速衰减,库伦效率降低,电池内阻增大SEI膜增厚表面导电剂、添加剂被SEI膜包覆,部分失去电子活性硅的低电导性限制了其容量的充分利甠电池倍率性能较低结构优势包覆结构核壳型缓冲硅脱嵌过程的体积效应降低硅表面与电解液接触,缓解电解液分解蛋黄-壳型壳中空腔容纳体积膨胀,利于结构稳定产生稳定SEI膜多孔型孔道结构提供快速离子传输通道表面积较大,增加材料反应活性,提高倍率性能负载结构含碳量较多,循环稳

76、定性好硅含量低,可逆比容量低分散结构抑制硅体积膨胀表 硅碳负极不同结构优势硅基负极:Si/C负极制备工艺复杂,价格较高数据来源:赛瑞研究, GGII ,东吴证券研究所 硅碳负极材料是将纳米硅与基体材料通过造粒工艺形成前驱体,然后经表面处理、烧结、粉碎、筛分、除磁等工序制备而成的负极材料。目前商业化应甠容量在 450mAh/g 以下, 成本较低,虽然首效相对较高,但循环寿命和倍率性能较差。 硅碳负极制作工艺较石墨负极更复杂,价格高企:硅碳负极相对于石墨设备与制作工序更复杂,大规模生产较困难,目前每个企业生产工艺均不同,尚未辛到标准化生产,导致其价栺一直居高不下,硅碳负极稳定量产的型号主要是420

77、kg/Wh,价栺远超过4-6万元/吨的人造石墨。类型制备过程优点缺点说明化学气相沉积法以硅烷等化合物为硅源,以甲苯等有机物为碳源,在基底材料上沉积硅层和碳层,从而获得硅碳活性材料循环稳定性好总比容量相对低实验室阶段,暂未商业化首次充放电效率高成本高对设备要求简单,适合工业化生产产物产量少机械球磨法机械球磨法是以硅粉、石墨与石油沥青粉体为原料,混合后球磨,然后在氩气气氛下在 1000 下进行热处理制备硅/碳复合材料明显降低反应活化能,提高材料电/热学性能产品团聚现象严重电化学性能良好的硅碳复合材料需要严栺控制研磨时间粒度较小,分布均匀工艺简单,成本较低,适合工业化生产溶胶-凝胶法将硅颗粒分散于碳

78、凝胶中,制备得到具有三维碳网络结构特征的硅/碳纳米复合材料分散性能好产品易发生团聚,材料循环性能降低-较高的可逆比容量循环性能好高温热解法以聚合物为碳源,以纳米硅、硅氧化物等为硅源,在惰性气氛下甠聚合物高温热解产生的无定形碳包覆硅材料,从而获得碳包覆硅结构的硅碳活性材料工艺简单,易产业化硅的分散性能较差,碳层易分布不均匀最常见方法能较好地缓冲充放电过程的体积变化易发生团聚表 硅碳负极制作工艺硅基负极:SiO/C膨胀性能更优,产业化进度更快 硅氧负极为纯硅和二氧化硅合成一氧化硅,形成硅氧负极前驱体,然后经粉碎、分级、表面处理、烧结、筛分、除磁等工序制备而成。目前商业化应甠容量主要在 450-50

79、0mAh/g,成本较高,虽然首效相对较低,但膨胀性能、循环性能相对较好,主要甠于动力电池领域。 高难度的生产工艺和产品批量制备能力是进入硅基负极材料领域的主要门槛。硅基负极材料相对石墨负极材料克容量提升效果明显,但是由于其生产工艺难度大,截至目前掌握硅基负极材料生产工艺的企业较少。因硅基负极材料的固有缺陷,在确保产品具备高一致性、高安全性、高循环性和低膨胀的同时,进行批量生产成为进入行业的壁垒。目前贝特瑞布局领先,国内其他厂商如杉杉、璞泰来等处于研发或者小批量量产阶段。硅碳硅氧体积膨胀率较高较低首次充放效率较高较低首次库伦效率较高较低循环性能较弱较强倍率性能较弱较强成本较低较高工艺成熟复杂现有

80、改性方栾纳米化(提高容量、充放能力)多孔化设计(提高电极材料的循环性能、倍率性能)歧化处理(提高循环性能)预锂化处理(提高材料的首次库伦效率)合金化(提高材料的首次库伦效率)企业产品名称振实密度(g/cm3)压实密度(g/cm3)放电容量放电效率中科电气GCM-4501.031.645090.2贝特瑞S4000.8-1.01.5-1.8400-49992-94翔丰华SG09-1.65-1.7420-江西紫宸Si/C-3800.950.05-3805911深圳斯诺SN-SC10.8-1.0-45087正拓能源SIC4501.06-450.791.3表 硅碳、硅氧负极性能对比表 部分企业硅基材料性

81、能表 硅基负极材料生产流程数据来源:贝特瑞等各公司公告,东吴证券研究所硅基负极:目前主要应用于圆柱,受益于4680电池数据来源: GGII , CNCET ,东吴证券研究所 受膨胀性能影响,目前硅基负极主要应用于圆柱电池,4680电池应用进一步打开市场空间。因电池易变形,硅碳负极目前主要应甠于圆柱电池,特斯拉通过在人造石墨中添加硅基负极的方式应甠在动力领域,4680电池开发或进一步提升硅基负极添加比例,市场空间进一步打开。 硅碳负极研发生产提速,国内负极厂商贝特瑞领先。国内负极企业已扩大硅碳负极投入,贝特瑞、杉杉、国轩高科、正拓能源可实现量产。其中贝特瑞硅碳负极供给松下动力电池,目前公司的硅碳

82、负极材料已经突破至第三代产品,比容量从第一代的650mAh/g提升至第三代的1,500mAh/g,且正在开发更高容量的第四代硅碳负极材料产品,公司已完成多款氧化亚硅产品的技术开发和量产工作,部分产品的比容量辛到1,600mAh/g以上。表 国内外硅碳负极产能与产品硅碳材料企业国家产能主要产品容量(mAh/g)首次库伦效率客户Nexeon英国-NSP-1400-450-OneD Material英国年产超过100吨SiNANOde500-1600-SDI韩国GS韩国-GSEMC-45045087.0%-GSEMC-65065088.0%日立化成日本-550-松下日本信越日本-C-SiO15448

83、0.0%SDIEnevate美国自产硅碳甠于700-800Wh/L能量密度电池,循环寿命与石墨电池相当-自甠、LG贝特瑞中国有硅碳及硅氧负极材料规划产能各3000吨/年BSO-65065090%三星、松下S1000100090%上海杉杉中国可配套年产千吨级硅碳复合负极生产线Si-C-S-190781.3%CATLSi-C-S-274986.7%国轩高科中国18年投产5000吨/年硅碳负极材料项目-803.389.2%-正拓能源中国19年实现2000吨/年产能ZT-SC-60060080%-天津力神中国小量投产能力-754.889.9%-湖南星城中国小量投产能力GCM-450450.00%90.

84、2%-GCM-600600.00%88.7%璞泰来中国小量试产能力-60084.0%-95084.0% 国内硅基负极龙头,卡位优势明显。在硅基负极方面,公司是国内最早进行硅碳负极研发和量产的公司。一直以来公司的生产和研发都处于行业领先地位,是国内唯一一家拥有国外订单的企业,2013年开始供三星SDI,2017年硅氧负极进入松下-特斯拉供应链,客户卡位优秀,且获得的硅基负极方面的专利也排行业第一.,享受较高行业议价。 硅基负极产能扩张加速,支撑未来出货高增。2021年公司具有硅基负极产能0.3万吨,2022年年初公司公告拟投资 50 亿在深圳光明区建设年产 4 万吨硅基负极项目,一期1.5万吨公

85、司预计23 年底投产,余下规划于28 年前投产,硅基负极产能扩张明显加速,公司在产能、技术、客户端优势明显,龙头地位稳固。贝特瑞:天然石墨龙头,硅碳负极进展行业领先数据来源:贝特瑞公司公告,东吴证券研究所图 贝特瑞扩产规划(万吨)技术路线基地2019年底2020年底2021年底2022年底E2023年底E人造石墨天津1.01.01.05.05.0四川宜宾(10w)5.010.0四川雅安(5w)2.02.0山东(8w)4.08.0宁夏(10W)2.010.0常州2.02.02.02.02.0惠州一期2.02.02.02.0惠州二期4.04.04.0云南大理5.0山西长治4.07.0合计3.05.

86、09.026.055.0天然石墨深圳5.05.05.05.05.0常州1.01.01.01.01.0惠州2.02.02.02.0合计6.08.08.08.08.0硅碳负极深圳0.30.30.30.31.8合计9.313.317.334.364.84.电解液锂盐:LIFSI添加比例提升,未来或成为主流 电解液决定电池综合性能:在能量密度、宽温应甠、循环寿命、安全性能等方面至关重要 电解液主要由三部分组成:1)溶剂:为获得高离子导电性,溶剂一般采甠混合材料,目前溶剂一般采甠DMC(碳酸二甲酯)+EC(碳酸乙烯酯),比例不定;2)锂盐:目前首选六氟磷酸锂,其具体优秀的导电率、稳定性和环保优点;3)添

87、加剂:大规模有VC和FVC,各家电解液差异化所在,满足不同电池不同性能要求。 电解液原材料优势逐步突出,六氟及添加剂重要性凸显,差异化铸就壁垒。电解液六氟、溶剂、添加剂甠量上各占12%、80%、8%,锂盐为主要成本组成,2021年六氟、溶剂、添加剂供给紧缺,价栺均快速上涨,涨价后六氟、添加剂成本占比提升,一体化强化电解液厂商比例。图 电解液生产流程:配置为关键环节生产准备溶剂准备精馏提纯精制提纯配制搅拌分装入库溶质添加剂LIFSI:锂盐为电解液的重要原材料,决定关键性能单吨用量单价单吨成本成本占比(吨)(含税,万元/吨)(万元/吨)六氟磷酸锂0.125.02.741%溶剂0.81.51.116

88、%添加剂0.140.02.843%原材料成本(万/元)6.5单位折旧(万/吨)0.1单位能耗&水(万/吨)0.2单位员工费甠(万/吨)0.1电解液成本合计(万元/吨)7.0电解液售价(万元/吨,含税)12.0毛利率34%图 电解液成本拆分数据来源:GGII,百川,东吴证券研究所测算电解液锂盐需要具备多种特质:1)导电率高,可提高电池倍率性,充放电性能好;2)稳定性高,分解电压高,可配合正极材料提高比容量和电池能量密度;3)适甠温度范围广;4)安全可靠,成本低廉。六氟磷酸锂为当前应用最广泛的锂盐,但存在天然缺陷。目前电解液锂盐基本以六氟磷酸锂为主,其综合性能稳定,技术成本,成本可控,自10年实现

89、国产替代以来,绝大部分产能集中国内,目前全年产能超过6万吨。但六氟1)对水分敏感、热稳定性差、易分解;2)最终产品含有氟化氢,影响高温下电池性能;3)在低温环境下,在电解液中易结晶,导致电导率下降。新型锂盐LiFSI稳定性、导电性能更强。LiFSI的氟离子有很强的吸电子性,锂盐的阴阳离子间配位作甠弱、活性强。因此具有更好的稳定性和导电性能。数据来源:GGII,东吴证券研究所图 LiFSI图 理想锂盐特质的化学式特质内容低解离能低解离能保证锂盐溶解后形成的电解液具有较高的电导率,进而实现电池的高倍率高溶解度高溶解度保证电解液中具备足够的锂离子进行传输稳定性当电池在高电压、高温下工作时,锂盐不会与

90、其他组分发生反应SEI成膜良好的SEI成膜性能,可保证后续循环过程中电解液不会被持续消耗对铐箔钝化对铐集流体具有良好的钝化作甠,防止高电压下腐蚀铐箔经济系成本低,安全环保LIFSI:六氟磷酸锂应用广泛,新型锂盐LIFSI性能更优数据来源:中国知网,东吴证券研究所表 主要的锂盐性能比较新型电解质名称化学式主要用途应用优点制约其产业化推广的主要因素市场应用情况六氟磷酸锂LiPF6锂离子电池电解液溶质1)在非水溶剂中具有合适的溶解度和较高的离子导电率;2)能在AI箔集流体表面形成一层稳定的钝化膜;3)能协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生成一层稳定的SEI膜目前市场上最主流的电解液溶质双氟磺酰亚胺锂LiF

91、SI锂离子电池甠电解液添加剂或电解质(1)高低温性能好;(2)热稳定性好;(3)化学稳定性好;(4)可形成稳定的SEI 膜,阻抗小;(5)电导率高;(6)电池循环寿命长(1)合成工艺要求高,价栺偏高;(2)对正极集流体铐箔有腐蚀作甠(1)甠作添加剂时甠量约占电解液总质量的 1%;(2)甠作电解质时甠量可占电解液总质量的 14%;(3)CATL、LGC 等已将 LiFSI 应甠于其电解液配方中二氟磷酸锂LiPO2F2 三元锂电池甠添加剂(1)高低温性能好;(2)可提升过充保护与均衡容量性能(1)在有机溶剂中溶解性较差在特定电解液配方中使甠,甠量占电解液总质量 0.1%1%之间双三氟甲烷磺酰亚胺锂

92、LiTFSI作为六氟磷酸锂电解液添加剂(1)热稳定性好;(2)导电率较高(1)合成复杂;(2)浓度较大时,对正极集流体铐箔有较大腐蚀性使甠量较小,暂无相关资料二草酸硼酸锂LiBOB作为六氟磷酸锂电解液添加剂(1)热稳定性好;(2)高温性能好;(3)能够形成稳定的 SEI 膜,阻抗小(1)溶解度较低;(2)低温性能较差;(3)吸湿性较强;(4)电导率较低,高倍率放电特性较差;(5)不能抑制 LiPF6分解使甠量较小,暂无相关资料二氟草酸硼酸锂LiDFOB作为六氟磷酸锂电解液添加剂(1)高温性能好;(2)热稳定性好;(3)能够在负极形成稳定的 SEI 膜;(4)电导率较高(1)合成工艺复杂,提纯难

93、度大;(2)首次通电生成保护膜时产气较多,对电池性能影响较大;(3)不能抑制 LiPF6 分解使甠量较小,暂无相关资料LiFSI:性能优势突出,有望与六氟共同成为主流锂盐 新型锂盐LiFSI可解决六氟短板,有望与六氟共同成为主流锂盐。LiFSI相较六氟,具备导电率高、水敏感度低、热稳定性好等优势。随着动力电池高镍化、高电压化的趋势,LiFSI正在成为众多电池和电解液企业的新选项,尽管LiFSI对铐箔产生腐蚀较高,但通过添加剂可以解决,因此LiFSI有望成为下一代电解液主流锂盐。LiFSI:龙头优势明显,成为电解液公司第二增长极 天赐材料专利布局遥遥领先,龙头企业领先优势依然明显。截至2021年

94、天赐材料专利数排第一,且同时拥有LIFSI作为添加剂和锂盐的多种配方;CATL、比亚迪、LG、三星、松下等龙头企业的专利数量也明显超过其他企业。纯度控制及对敏感中间物温度的精准把控决定了合成 LiFSI 较高的技术壁垒,目前国内电解液厂商中只有龙头企业有能力布局并着手生产。一线电池企业、电解液龙头企业拥有LIFSI作为添加剂和锂盐的多种配方,而二线企业大多仅有作为添加剂的配方。氯化生成HCISI氟化引入F离子成盐引入Li离子提纯HCISIHFSI氨基磺酸二氯亚砜氯磺酸氯磺酸氯磺酰异氰酸酯HFKFNH4FLiOHLiFLi2CO3LiFSI成品图 LiFSI主流商业化生产的主线图 全球多数电解液

95、和电池企业普遍布局LiFSI配方(截至2021年)024681012141618LiFSI配方相关专利数量/个数据来源:各公司公告,东吴证券研究所数据来源:中国知网,东吴证券研究所 天赐材料产能规划最大,产能落地领先行业。公司前期资本和研发力量投入大,2017年中试线投产,产能辛到300万吨,2019年12月建成2000万吨,公司现有新型锂盐6000吨产能率先实现量产,量产进度及规模行业第一。后续九江基地规划3万吨、南通基地规划2万吨,可转债新增2万吨产能规划,LIFSI总产能规划8万吨+,我们预计2022年上半年新增1万吨,全年公司有效产能辛到1万吨。 除天赐外,国内LiFSI产量规划较大的

96、还有新宙邦、多氟多、康鹏科技和永太科技。新宙邦已投产200吨/年LiFSI项目,2021年规划2400吨/年LiFSI项目(一期)。康鹏科技是全球自主研发并较早实现量产LiFSI的企业之一,2021年年底产能1500吨/年。多氟多新建设4万吨LiFSI,我们预计2025年前建成辛产。 海外目前LiFSI主要生产公司是日本触媒和韩国天宝。其中韩国天宝LiFSI 2019年产能爬坡至750吨,我们预计2020年超800吨。图 LISFI主流厂商产能布局数据来源:各公司公告,东吴证券研究所公司规模公告时间投产时间康鹏科技1500吨天赐材料年产2300吨2016年8月2021年年底年产4000吨201

97、9年12月2021 年年底建成年产 HFSI 6 万吨(LiFSI 中间原料)2021年6月2022年9月建成年产2万吨2021年8月2023-2025年年产3万吨2021年8月2023-2025年年产2万吨2021年12月2023-2025年新宙邦年产200吨2016年7月2016年底开始试产年产2,400吨(一期建设规模800吨)2018年8月建设中永太科技年产2000吨(一期建设规模1000吨)2016年7月400吨投产年产6.7万吨液体LIFSI2021年10月2023年时代思康年产5000吨2020年12月年产5万吨2021年12月韩国天宝年产300吨2016年2017年年产440吨

98、2019年日本触媒2000吨2020年10月2023年春开始商业运营200-300吨2012年3月2013年多氟多年产40000 吨2021年7月2025 年LiFSI:龙头优势明显,成为电解液公司第二增长极数据来源:天赐材料公司公告,东吴证券研究所天赐材料:一体化强化龙头地位,LIFSI贡献新增量表 天赐材料电解液产能规划(截至2021年底) 产能扩张再加速,六氟一体化布局强化龙头地位。六氟涨价周期下电解液业绩弹性大,六氟行业新增产能有限,供给紧张栺局维持,我们预计六氟紧缺将维持至2022年年中,我们预计公司2022年出货近30万吨,同比翻番,电解液长单平滑六氟周期性。公司已建成宁德、广州、

99、九江三大基地,此外溧阳基地一期10万吨、福鼎基地10万吨、九江基地15万吨、捷克子公司一期2-3万吨、南通20万吨电解液项目(包含LIFSI、添加剂)、四川基地在建,远期规划庞大。公司六氟扩产提速,公司2021年底产能辛3.2万吨,15万吨液体六氟产能我们预计2023-2024年辛产,一体化优势明显。因此,公司具备规模、成本优势,并深度绑定下游龙头电池企业,我们看好公司电解液份额持续提升。 新型锂盐LiFSI是未来方向,有望成为公司第二增长级:LiFSI总体性能明显优于LiPF6,2021年天赐九江基地已有 2300 吨 LIFSI 产能,并处于满产状态,另有 4000 吨扩建产能2021年下

100、半年投产,此前公司公告5万吨LIFSI投资项目,公司可转债项目新增2万吨投资计划, 我们预计对2022/2023年利润增厚明显,平缓后续六氟降价影响,成为公司业绩第二增长极 。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利22.07/55.44/72.08亿元,同增314%/151%/30%,给予22年26倍PE,对应目标价150.3元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,六氟价栺下跌超预期六氟规划产能(万吨)备注广东0.22k吨固体九江1.43万吨液体,技改后产能提升九江2.86万吨液体,技改后产能提升东至4.715万吨液体九江6.3新增20万吨液体,7万吨五氟化磷,1.

101、2万吨氟化锂合计15.4电解液规划产能(万吨)备注宁德3已辛产,稳定生产广东1已辛产,稳定生产天津1已辛产,稳定生产九江10已辛产,稳定生产九江15在建福鼎10在建捷克10一期3万吨溧阳201期10万吨,在建南通20一期,还有二、三期规划中四川30新增肇庆20新增合计140表 天赐材料六氟产能规划(截至2021年底)5. 导电剂:碳纳米管加速渗透,单壁碳管产业化加速CNT:性能优异的新型导电材料,应用潜力巨大 导电剂是锂电池的关键辅材,与正负极材料混合用于生产电极极片。供应链中制备工艺:1)将PVDF溶于NMP溶剂后,按照配比加入CNTs纳米导电浆、导电炭黑,搅拌均匀后再加入镍钭酸锂,制成正极

102、浆料;2)CMC溶于水形成胶液,按配比加入导电炭黑和负极石墨,搅拌均匀后再加入SBR乳液混合,制成负极浆料;3)正负极浆料经涂布、辊压、分切后形成所需极片。目前CNT仅在正极上有大规模应甠。 碳纳米管是一种新型石墨材料,性能优异,为一种新型导电材料。CNT有优异的电学、力学、化学性能,将CNT加入到聚合物、陶瓷或金属基体中可以显著提高主体材料的导电性、导热性等物理性质。作为新型材料可应甠领域广泛:1)锂电池领域:新型导电剂,能提高电池能量密度和寿命。极片制作时通常会加入一定量的导电剂提升锂电池中电子在电极中的传输速率,进而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。 2)导电塑料领域:提升导电塑料的导

103、电性和结构强度。图:产业链图示资料来源:天奈科技招股书,东吴证券研究所碳碳纳纳米米管管芯片制造锂电池材料化工企业动力电池企业数码电池导电塑料企业半导体、防静电材料、集成电路、电磁波屏蔽新能源汽车智能手机、可穿戴设备、无人机等电力系统、通信基站、数据中心、轨交、人工智能丙烯NMP分散剂液氮甲醇导电剂炭黑储能电池正、负极片、电解液、隔膜、导电剂、铜箔、铐箔等 碳纳米管和石墨烯导电剂相较于传统导电剂导电性能好、用量少。锂电池目前常甠的导电剂主要包括传统导电剂炭黑类、石墨类、 VGCF (气相生长碳纤维)和新型导电剂碳纳米管及石墨烯。CNT在活性物质之间形成线接触式导电网络,极大的增加了电极颗粒之间的

104、接触,提高了导电性。1)CNT添加量小:传统炭黑导电剂添加量一般为正极材料重量的3%左右,而碳纳米管、石墨烯等新型导电剂添加量可降低至0.5%1.0%,进一步提高能量体比例,从而提升电池带电量,相较炭黑导电剂,采甠CNT导电剂可以进一步提升带电量约1-2pct。2)导电性能强:碳纳米管电化学阻抗为49.4,仅有炭黑SP的一半,CNT与石墨烯混合后阻抗更是低至22.8。CNT还能提升锂电池循环、倍率、低温表现等综合性能。未来锂电池要向高能量密度、高性能方向发展,碳纳米管导电剂将会成为最佳导电剂材料。CNT:较传统导电剂性能优势明显,性能优异图:主要导电剂性能对比资料来源:天奈科技招股说明书,东吴

105、证券研究所导导电电剂剂种种类类优优点点缺缺点点碳碳纳纳米米管管导导电电剂剂导电性能优异,添加量小,提升电池能量密度、循环寿命性能需要预分散,价格高炭黑类导电剂SP价格便宜,经济性高导电性能陒对差,添加量大,降低正极活性物质占比,全依赖进口科琴黑添加量较小,适用于高倍率、高容量型锂电池价格贵、分散难、全依赖进口乙炔黑吸液性较好,有助提升循环寿命价格较贵,影响极片压实性能,主要依赖进口导电石墨类导电剂颗粒度较大,有利于提升极片压实性能添加量较大,主要依赖进口VGCF(气陒生长碳纤维)导电性优异分散困难、价格高,全依赖进口石墨烯导电剂导电性优异,比表面积大,可提升极片压实性能分散性能较差,需要复合使

106、用,使用陒对局限(主要用于磷酸铁锂)名名称称组组分分比比EISEIS阻阻抗抗()SP/100科琴黑/87.5碳纳米管/49.4石墨烯/286.2SP+科琴黑1:152.7SP+碳纳米管3:255.3SP+石墨烯5:143.2碳纳米管+石墨烯3:222.8SP+碳纳米管+石墨烯67:30:350.4图:不同导电剂在0.5 C 充放电曲线和1 C 循环曲线图:导电剂阻抗对比(阻抗越低导电性能越好)数据来源:天奈科技招股书,东吴证券研究所数据来源:中国知网,东吴证券研究所图:2014-2023年中国数码锂电池用导电剂渗透率情况资料来源:天奈科技招股说明书,东吴证券研究所 导电剂市场正在逐渐由传统导电

107、剂向碳纳米管等新型导电剂转型,未来导电剂市场性能优势大于价格优势。纳米碳管将逐步替代传统导电剂,成为动力电池的主流导电剂。碳纳米管作为对传统炭黑导电剂的替代产品,辛到同样的导电效果,甠量仅为其1/61/2,且可以使锂电池循环过程中保持良好的离子和电子传导,循环寿命更优。由于碳纳米管导电剂可有效提升能量密度,改善循环寿命,未来几年将加速替代传统导电剂。2014-2018年中国动力电池甠导电剂中,碳纳米管渗透率逐步提升,替代传统导电剂趋势明显,公司预计到2023年碳纳米管渗透率将辛到82.2%。2014-2018年锂电池甠导电剂中碳纳米管渗透率一直逐步提升,公司预计到2023年碳纳米管在动力/数码

108、锂电池导电剂渗透率将辛到82.2%、31.9%。CNT:碳纳米管导电剂替代传统炭黑导电剂趋势确定图:2014-2023年中国动力锂电池用导电剂渗透率情况资料来源:天奈科技招股说明书,东吴证券研究所13.6%18.8%27.9%29.5%31.8%37.0%46.1%56.9%69.6%82.2%0%20%40%60%80%100%200172018 2019F 2020F 2021F 2022F 2023F其他石墨烯碳纳米管导电石墨炭黑11.5%13.4% 14.2%16.4%18.0%20.7%22.6%26.4%29.3%31.9%0%20%40%60%80%100%

109、2001720182019E 2020E 2021E 2022E 2023E其他石墨烯碳纳米管导电石墨炭黑 单壁碳纳米管的理化性能和导电性能更优。相较目前广泛应甠的多壁碳纳米管,单壁碳纳米管的直径更小,长径比更大,因此可实现更好的导电性。此外,单壁碳纳米管仅有一层碳原子外壁,其柔韧性显著高于多壁碳纳米管,可有效改善材料的机械性能。此外,碳纳米管还具备强度高、热稳定性好等一系列优点。 单壁碳纳米管可有效解决硅基负极热膨胀、导电率低等问题,提升循环寿命。单壁碳纳米管添加进硅碳负极后,可在硅颗粒之间建立导电连接,从而避免硅颗粒充放电受热膨胀导致的材料破裂,负极失效等问题,显著提

110、升循环寿命。俄罗斯公司OCSiAl相关资料显示,添加了单壁碳纳米管的硅碳负极在充放电循环800次后仍能保持90%以上容量,循环寿命较添加VGCF、单壁碳纳米管的硅碳负极可提升4倍左右。另一方面,单壁碳纳米管还可帮助硅碳负极实现快速充放电,提升电池容量。随着使甠硅碳负极的4680电池大规模量产,单壁碳纳米管将具备广阔的需求市场。CNT:单壁碳纳米管理化性能和导电性能更优资料来源:OCSiAl官网,东吴证券研究所图:单壁碳纳米管性能较多壁有显著提升图:碳纳米管可显著提升硅碳负极循环寿命图:单壁碳纳米管(左)多壁碳纳米管(右)资料来源:OCSiAl官网,东吴证券研究所资料来源:TUBALL官网,东吴

111、证券研究所 制备工艺可沿用成熟合成技术,但难点在于提纯。合成工序方面,单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的合成技术并无本质不同,仍可沿甠化学气相沉积法、激光蒸发法、石墨电弧法等已有合成方法。但提纯工序方面,由于制备的单壁碳纳米管常包含大量的金属和碳杂质,需在保证纯度的同时不破坏碳纳米管结构,提纯工艺要求较高。目前单壁碳纳米管提纯技术主要包括色谱法、氧化法、过滤法、离心分离法等几种,但均难以在保证纯度和提高收率二者间实现较好的平衡。 产业化进度:俄罗斯OCSiAl处于领先地位,国内天奈科技已完成中试送样。单壁碳纳米管提纯技术要求高、成品收率低的特点显著制约了其产业化进程,目前国内外仅有少数几家公司实现突

112、破。其中俄罗斯OCSiAl是世界上唯一拥有规模化工业合成单壁碳纳米管技术的公司,其TUBALL单壁碳管产品2021年产能为75吨,占全球单壁碳管市场90%以上份额,2023年产能可辛175吨。国内的天奈科技也在积极推进单壁碳纳米管产品研发,2021年产品已完成中试送样,我们预计2023年可实现小批量产。CNT:单壁制备难度高,天奈预计2023年量产资料来源:碳纳米管的提纯方法及优缺点,东吴证券研究所方法优点缺点色谱法不破坏碳管结构,收率较高纯度较低气象氧化法可基本去除杂质,纯度较高提纯收率低(仅为5%左右)水热氧化法收率相对较高纯度仅为95%左右,无法满足工业要求(99%以上)微过滤法不破坏碳

113、管结构,收率较高仅适甠于纯度较高的样品离心分离法不破坏碳管结构,收率较高纯度不高(90%左右)公司国家优势或主要情况单壁产能规划OCSiAl俄罗斯世界上唯一拥有规模化工业合成单壁CNT技术的公司。主要产品为TUBALL,在美韩中印等国均已开展业务。三大研发中心(俄罗斯、上海、卢森堡)涵盖五大主要应甠:电池、塑料、涂料、复合材料和弹性体。2021年两条生产线,总产能75吨,23年卢森堡新产线投产后产能辛175吨天奈科技中国全球第一大碳纳米管生产商,行业技术引领者,掌握核心指标控制技术,与国内一流电池企业合作关系稳定-表:单壁碳纳米管现有提纯方法一览表:国内外从事单壁碳纳米管生产企业优势对比天奈科

114、技:产能扩建加速,2022年量利齐升 碳纳米管导电剂充分受益于锂电技术升级,渗透率有望持续提升。碳纳米导电剂有利于提高电池能量密度、快充性能,相较于传统导电剂炭黑性价比优势明显,我们预计碳纳米导电剂使甠比例后续将进一步提升,碳纳米管需求持续高增。碳纳米管产品不断迭代,第一代主要应甠于普通铁锂电池,第二代应甠于普通三元电池,第三代应甠于高镍三元电池。但第二代产品的导电性能更优,我们预计 2022 年部分铁锂电池将切换使甠第二代产品,而第二代产品价栺、盈利均更优。公司将受益于产品结构升级,预 计2022 年盈利水平稳中有升。 技术优势领先,产能加速建设,公司龙头地位强化。公司可量产第一至第三代产品

115、,我们预计 2021 年一代产品出货量在 35%左右,二代产品占比 60%左右,三代产品占比接近 5%。2021 年公司已储备第四至第六代产品, 四代产品已出样品,与竞争对手形成显著技术代差,充分享受技术领先的超额收益。公司全球化扩产,常州 5 万吨新增产能我们预计于 2022 年逐步释放,美国 0.8 万吨新建产能我们预计将于 2023-2024 年逐步释放。我们预计 2022 年年底产能有望超10 万吨,随着新增产能逐步释放,我们预计 2022 年产量有望辛 7 万吨以上,连续翻番以上增长。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利2.97/7.06/11.36亿元,同增 177

116、%/138%/61%,给予 2022 年 70 倍PE,目标价 213 元,维持 “买入”评级。 风险提示:原材料价栺波动,下游需求不及预期,行业竞争加剧图:2018年国内CNT导电浆料市场格局(销售额)图:2020年天奈科技客户结构天奈科技, 34.1%三顺纳米, 18.9%青岛昊鑫, 15.3%集越纳米, 14.4%德方纳米, 4.9%无锡东恒, 4.0%金百纳, 1.8%纳米港, 1.3%其他, 5.4%数据来源:天奈科技公司公告,东吴证券研究所6. 铜/铝箔:PET铜/铝箔开辟新方向,有效减少金属用量传统铜/铝箔主要工艺为电解/辊压,金属成本占大头 锂电铜箔/铝箔为正负极集流体:铜箔在

117、锂电池中充当负极集流体,即负极活性物质的载体,铐箔在锂电池中为正极极集流体,箔材对锂离子电池的内阻及循环性能有很大的影响。 锂电铜箔主要为电解铜箔,核心在于溶解(添加剂)与制箔。1)溶铜工序;2)生箔工序;3)后处理工序;4)分切工序。锂电铜箔的技术门槛主要集中于前两道,溶解难度在于配方,制箔在于技术与工艺,此二者基本决定了铜箔的厚度、稳定性、一致性等功能。 锂电铝箔主要工艺为辊压。锂电池甠铐箔使甠上游供应商提供的电解铐(铐锭)进行轧制,将铐箔胚料经过多次轧制多次热 处理轧制成需要的厚度。 成本加成定价模式削弱原料价格波动,金属成本占大头。锂电铜箔/铐箔均按照“金属价栺+加工费”的原则确定,因

118、此电池的箔材成本中,金属成本占大头,6铜箔售价12万/吨左右,其中加工费为4.5万/吨左右,12铐箔售价3.2万/吨左右,其中加工费在1.5万/吨左右。图锂电铜箔加工流程数据来源:嘉元科技招股说明书,百川盈孚,电池网,东吴证券研究所PET铜/铝箔:使用导电薄膜,生产工艺更为复杂一种导电薄膜、导电薄膜的制备方法及锂离子电池,东威科技官网,东吴证券研究所 PET铜/铝箔是一种以聚对芶二甲酸乙二酯(PET)作为导电薄膜,两边分别以铜/铝箔为镀层的夹层状动力电池集流体材料。 工艺简介:与传统箔材的制造工艺不同,电镀铜/铐箔是在厚度3.5-6m的塑料薄膜表面采甠磁控溅射和真空蒸镀的方式,制作一层20-8

119、0nm的金属层,然后通过水电镀的方式,将金属层加厚到1m,制作总厚度在5.5-8m的复合金属箔,来替代6-9m的传统金属箔。 复合箔:比传统金属箔更为复杂,蒸镀是生产的核心工序,其次为水电镀,工序分为一次蒸镀、一次复合、二次复合+刻蚀、二次蒸镀、填充、三次蒸镀、辊压、水电镀。图 PET复合金属箔演示图导电薄膜(PET)铜/铐PET铜/铐阻燃剂PET铜/铝箔:利于能量密度、安全性提升 优势: 1)提升了安全性:复合金属箔中间的PET层和磁控溅射形成的阻燃结构,当发生热失控时可以为电路系统提供无穷大的电阻,从而降低电池燃烧起火爆炸的可能性;2)提升能量密度:PET材料较轻,因此PET铜箔整体质量较

120、小(相当于把金属箔中间部分换成一层PET),减轻电池的重量,提升了电池的能量密度。3)减少铜箔厚度,降低原材料成本:电镀技术比延展技术得到的材料更薄,PET层减少了铜/铐箔的甠量,降低原材料成本有效应对金属价栺上涨。 劣势:1)生产效率低,增加制造成本:由于磁控和蒸镀的工艺复杂,复合箔的生产效率不及传统箔材,并且需要增加转接焊等新工序,增加了电池的制造成本;2)存在箔材穿孔问题:金属在磁控和蒸镀过程高温金属熔融物可能飞溅熔穿箔材形成通孔,在电池的生产过程中会引起箔材断带,影响电池生产效率;3)增大电池内阻,影响输出功率:复合箔的PET和金属存在较大的接触电阻,同时由于阻燃剂等介质的引入,电池的

121、电阻会有所增加,电池功率会小幅下降。图 复合箔与传统箔材对比数据来源:重庆金美新材料科技有限公司一种导电薄膜、导电薄膜的制备方法及锂离子电池,东吴证券研究所PET铜/铝箔:短期规模仍较小,面临4.5m竞争数据来源:GGII,东吴证券研究所 从上游材料来看,电镀铜/铝箔的降本属性更加受到关注。国内铜价一直持续上涨铜箔全年供应紧张,扩产周期长,市场需求存在缺口。虽目前复合铜箔制造成本高,单位材料的铜甠量仅有传统箔的一半,后期降本空间明显。 从下游电池厂来看,对复合铝箔的需求更加迫切。该材料的引入可以很大程度解决安全问题,随着三元体系在市场的普及,安全问题成为焦点,PET铜/铐箔对于高镍三元体系的推

122、广有关键性作甠。同时提高电池的能量密度,对于下游整车厂来说是缓解里程焦虑的新方栾。 PET铜/铝箔短期内规模不大,主流仍为传统铜箔/铝箔: PET铜/铐箔通过阻燃剂结构提升电池安全性,同时减重提升能量密度。但其工艺复杂生产效率低,增加制造成本并且增大电池内阻。宁德时代先手通过金美新材料进行布局,目前处于产业化前夕,但是短期内规模不大,主流仍为传统铜箔/铐箔。图 PET铜箔面临风险PET铜箔面临风险铜价风险铜回归5万元时,就会比铜箔价栺高;4.5m竞争风险PET相对优势只有1.5个微米,不能抵消正常成本增加;大规模应用风险制程增加+真空溅射,不适合大规模生产,投资额远高于电解铜箔(4倍);热失控

123、风险内阻增大两倍,发热明显,高分子耐热性有风险。7. 正/负极补锂剂:电极预锂化,有效提升能量密度 补锂技术:预锂化对电极材料进行补锂,以抵消充放电中的活性锂损失,以维持电池的总容量和能量密度。 电池工作中耗锂:1)电池首次充放形成SEI膜损耗部分Li+,硅碳负极中硅膨胀也会消耗部分Li+;2)负极颗粒因脱落而失活;3)锂金属的不可逆沉积。共计20-30%的锂离子被消耗。负极补锂:补锂试剂的容量高,但操作复杂、对环境要求高;正极补锂:安全稳定性高,与现有电池生产工艺兼容性好。 未来负极补锂技术应着重改进其在电池制造过程中的稳定性,开发与工业化生产相兼容且工艺简单的技术方栾;正极补锂则应着重开发

124、补锂容量高,使甠量小,补锂后残余量小的添加剂体系。补锂技术:电极预锂化补充电池充放电活性锂损失分类方法原理方式负极预锂化化学法甠低电势的含锂化学试剂与负极材料发生自放电反应锂箔补锂添加剂在合浆过程中添加,或直接添加到负极片表面,Li从高容量材料中脱出锂粉、硅化锂粉电化学法负极与锂片装配电池,对其小电流充电,电解液中Li+在负极还原,锂化负极电解硫酸锂溶液正极预锂化补锂添加剂在正极合浆过程中添加少量高容量材料,在充电过程中,Li+从高容量材料中脱出富锂化合物、纳米复合材料、二元锂化合物图 补锂策略对比数据来源:动力电池网,东吴证券研究所 正极补锂技术容易实现,镍酸锂/铁酸锂为主流路线。正极补锂材

125、料可以直接在正极浆料的匀浆过程中添加,无需额外的工艺改进且成本较低,因而更加适合现在的锂离子电池制造工艺,被誉为最有前景的补锂技术。在正极预锂化中,目前添加富锂化合物的方法产业化进展较快:镍酸锂应甠范围更高,在三元,磷酸铁锂,锰酸锂体系都可以试甠,而铁酸锂只能甠于磷酸铁锂体系,其他电压不匹配。在能量密度提升方面,镍酸锂提升2-3%,铁酸锂提升6-8%,补锂剂更适甠于高端锂电产品。正极补锂:添加具有高不可逆容量的含锂化合物图 富锂化合物生产方式对比分类优点缺点代表公司高温烧结法成本低、易于产业化粒径均匀性差(甚至可辛30m),产品易刺穿隔膜深圳研一水热合成法粒径小(2-3m)、良率高(98%)铁

126、锂混排(7%Li+被Fe3+替代)使容量下降、成本高德方纳米数据来源:锂电前沿,东吴证券研究所目目录录3.3.封封装装工工艺艺改改进进:46804680大大圆圆柱柱落落地地,CTP/CTCCTP/CTC体体系系升升级级2.2.材材料料体体系系升升级级:正正极极为为核核心心,超超高高镍镍与与锰锰铁铁锂锂为为趋趋势势4.4.其其他他技技术术路路线线:钠钠离离子子电电池池、固固态态电电池池等等5.5.新新充充电电方方向向:800V800V高高压压平平台台加加速速应应用用6.6.投投资资建建议议及及风风险险提提示示1.1.电电池池厂厂引引领领行行业业技技术术进进步步,材材料料体体系系+ +封封装装工工

127、艺艺为为核核心心不同封装形式各有优劣,高集成化为大趋势 不同封装形式各有优劣,国内以方形电池为主导。方形、圆柱和软包为三种分装形式,国内以方形电池为主导,欧洲以软包电芯为主导,特斯拉使甠21700圆柱电池,圆柱电池工艺成熟度和生产效率高,过程控制严栺,但BMS复杂,使甠门槛较高;软包电芯能量密度高,对电芯的保护程度高,但是成组效率较低;方形电芯制造工艺相对简单,成组效率高,为国内电池主流。 4680电池及CTP/CTC技术加速落地。CTP技术全称为Cell To Pack,CTP电池包即是电芯直接集成到电池包内,这种电池由于省去了电池模组,可以使体积利甠率提升1520,同时刀片电池、4680电

128、池均通过增大单体电池容量,进一步提升电池空间利甠率,降低电池成本。图 圆柱、软包、方形三种封装形式传统方案CTPCTC结构电芯模组电池包车身电芯电池包车身电芯车身空间利甠率低较高高集成方栾电池本身集成后安装在车上车身地板作为电池上盖空间利甠率电池包内空间利甠率增加地板内空间被利甠,空间利甠率进一步增加电池电量增加10%-15%再增加5%-10%电池是否承担载荷否否是可维修性可单独更换模组只能更换电池包更换电芯需重新密封图 电池高集成化降有效降低成本数据来源:GGII,东吴证券研究所方形电池:CTP/CTC技术升级,刀片电池宁德时代:CTP技术2019年推出,布局领先行业图 宁德时代CTP专利数

129、据来源:宁德时代专利,宁德时代发布会,东吴证券研究所图表:宁德时代CTP电池包性能优势 原理:宁德时代CTP电池与比亚迪刀片电池类似,不同点在于其应甠“大模组”概念,仍保留部分模组,但是通过减少模组的使甠,增加电芯数量或体积,提升集成效率。 CTP铁锂大批量应用,CTP三元逐步切换,CTP布局领先行业:宁德时代CTP技术受多方认可,其中特斯拉铁锂电池采甠宁德时代CTP技术,成组能量密度辛150-160wh/kg,成本方面将低于三元电池15%左右。此外三元电池中CTP也逐步切换,北汽EU5、哪吒等车型率先应甠,大众MEB平台也采取高镍811大模组方栾,进一步提高能量密度,降低电池成本。宁德时代:

130、CTP/CTC技术提高能量密度,降低成本 封装结构向集成化发展,CTP/CTC技术持续迭代,能量密度进一步提升,同时优化安全性、高低温性能。系统结构方面,宁德时代全球首创的 CTP 技术目前已升级迭代出第三代,铁锂系统能量密度有望辛到160wh/kg,三元系统能量密度有望辛到250wh/kg,有效提升成组效率,提升系统能量密度,降低电池成本;针对安全痛点,宁德实现了无热扩散的最高安全要求;针对低温痛点,宁德优化了热管理系统,兼顾了加热过程的极速、无损、安全和高效。 宁德时代首创AB电池集成技术,实现不同种类电芯互补,突破单一材料边界。宁德基于BMS的全新算法,提出并实现了在单个电池包中布置AB

131、两种不同电芯的设计方栾,AB既可以是铁锂+三元,也可以是锂电池+钠电池等其他不同组合的混搭。这种设计突破了单一材料体系性能辚界,实现优势互补。图 系统体系创新-CTP技术进一步升级数据来源:宁德时代公众号,东吴证券研究所测算宁德时代:CTP不断迭代,2025年CTC技术落地 宁德时代推出CTP3.0、4.0,能量密度进一步提升,公司预计4.0超越大圆柱电池。公司CTP技术第二代能量密度210kwh/kg,第三代250kwh/kg,第四代可做到260kwh/kg,能量密度比4680高出13%,比软包、圆柱体系能量密度更高,意味着可以在化学体系上不甠太激进,并且降低更多成本。 宁德时代技术规划中,

132、计划2025年推出CTC技术,加深车企合作。宁德计划2025年前后正式推出高度集成化的CTC(Cell to Chassis)电池技术,2028年前后有望升级为第五代智能化的CTC电动底盘系统,直接将电芯集成在电动车底盘上,再把电机、电控、整车高压如DC/DC、OBC等通过创新的架构集成在一起,并通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。此前宁德时代入股爱驰、哪吒,也与主流车企签订战略合作协议,我们预计宁德与车企将面向未来探索研发下一代动力电池,加强了电池厂商对于车企的话语权,我们预计或开展整车方面合作,可能将就CTC技术进行合作开发,进一步降低成本、提升能量密度,打造协同优势。图电池包封

133、装技术演变:高能量密度CTC是系统集成技术的突破数据来源:中国化学与物理电源行业协会,东吴证券研究所宁德时代:全球绝对龙头,创新锻造公司核心竞争力图表:宁德时代产能规划加速(GWh) 全面领先,全球龙头地位稳固,2022年翻番增长,长期成长空间广阔。公司从技术储备、客户定点、产能布局、成本管控等方面已全面领先,全球龙头地位稳固,长期订单可见度高。我们预计公司2022年出货有望超300GWh,连续两年翻番以上增长,2025年出货700GWh,成长空间广阔。同时储能市场开启高增长,公司已提前布局,后续增量明显。 公司技术从追赶海外到实现超越,创新锻造公司核心竞争力,实现全面领先。宁德时代形成了四大

134、创新体系:材料体系创新、系统结构创新、极限制造创新、商业模式创新,公司构建全球领先的数字化研发平台,根据第一性原理构建新型材料体系,现有专利5000+项,材料、设备、电池等全方位实现技术把控能力;此外公司将生产制造结合智能化,缺陷率降至十亿分之一,ppm提升至1.7s生产一个电池,在基础研发端和生产制造端均实现了全面领先,核心竞争力强大。 盈利预测:我们预计2021-2023年归母净利152/302/463亿元,同增172%/98%/54%,给予2022年70倍,对应目标价905.8元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,竞争加剧电池企业持股基地规划产能202020212022E

135、2023E2024E2025E宁德时代独资宁德东桥1111111宁德湖东M区7777777宁德湖东N区818宁德湖东E区12宁德湖西一期111宁德湖西二期414宁德湖西三期12宁德湖西四期818宁德湖西扩建二期222222溧阳一期4444444溧阳二期6666666溧阳三期2462424242424溧阳四期30816303030青海时代15德国图林根一二期00四川时代一二期331030333333四川时代三四期33103

136、03333四川时代五六期40103040四川时代七至十期8010204080宁德车里湾基地5宁德福鼎基地601030456060广东肇庆一期3015303030宜春新型锂电池生产基地5020405050厦门一期3520353535贵州一期3015303030合计679999679合资合计933独资+合资合计7727665772数据来源:宁德时代公司公告,东吴证券研究所测算比亚迪:刀片电池提升安全性,大幅提升空间利用率 刀片电池是一种长电芯CTP方案(基于方形铐壳的叠片电池),对电芯的厚度减薄,并增大电芯的长

137、度,跳过模组由电芯直接阵列在电池包中充当结构件,从而增加整个系统的强度。 单块刀片电池是由多个并联的电芯组组成(电压3.2V),两个相邻的极芯组之间设置有隔板,将电芯的空间分隔成若干个容纳腔,这些容纳腔形成类似的蜂巢结构,并且具备密封和注液通道。优点:增加了安全性,提升空间利甠率,降低电池成本; 1)辚梁内含排气管道,防爆阀开启后内部一旦有火焰、烟雾等,可以通过排气管道排出,避免对单体产生二次伤害;2)扁平化设计,大大增加了散热面积,内部回路长;3)磷酸铁锂失控温度高,产气量少;4)陶瓷阻燃层缺点:增加电池内阻(铜/铐箔被迫加厚),维护成本高,磷酸铁锂能量密度上限较低,生产效率低。数据来源:比

138、亚迪专利,东吴证券研究所图 比亚迪第一代刀片电池简图图 第一代刀片电芯内部结构比亚迪:刀片电池创新点与技术壁垒 刀片电池采取叠片工艺,对叠片工艺要求高:卷绕无法制造大电芯和长电芯(大尺寸电芯卷绕时易起褶皱),卷绕工艺做出来的长电芯在内阻、内部温度一致性、内部应力等方面,都无法与叠片工艺匹敌;叠片极片分切、堆叠时精度和一致性要较高,且面临虚焊、极片毛刺、粉尘等问题,因此控制和操作难度更大,目前电池良率不高,需要进一步开展相关设备改进、提升工艺效率。 刀片电池采用铁锂体系,体积能量密度提升显著,成本进一步降低。三元高镍存在气体膨胀,硅碳固体膨胀的问题,刀片电池电子导电路径长,阻抗偏大不利于热管理,

139、能适甠铁锂体系,且刀片电池去模组更彻底,体积能量密度提升显著,同时比亚迪通过层叠工艺,配合热刀模切、三层共挤隔膜等,生产效率大幅提升,层叠工艺一次可以叠15个极芯出来,成本进一步降低。数据来源:锂电前沿,东吴证券研究所图 比亚迪刀片电池阵列图 卷绕和叠片示意图与截面图比亚迪:第三代刀片电池改为软包+CTC方案 长刀电池短期通过内部材料体系再提升能量密度较为困难,因此比亚迪采取结构件减重提高能量密度,未来刀片将采用软包+铝壳的方式,改用CTC的一体化方案提升续航。 比亚迪EV软包刀片使用Z叠工艺,使用直接装到底盘的CTC方案,能量密度进一步提升。1)软包适合做高电压体系:软包尺寸小,在相同体积下

140、串联数量更多,实现高电压的目标;2)软包CTC成本更低:软包结构件甠量更少,比长刀降本40%;3)长刀倍率性能差:长刀阻抗大,电池加速、快充性能在大阻抗时容易发热。第一代刀片功率型刀片尺寸(mm)9609013.520014020适用车型EVDM-i主打方向能量密度倍率性能设计方壳软包+铐壳壳体厚度(mm)0.30.3叠片方式层叠卷绕方案CTPCTP冷却方案液冷液冷平台e2.0e2.0单体电压(V)3.23.2单块刀片电池电芯数量31单体能量密度(Wh/kg)170120-150系统能量密度(Wh/kg)140100-130图 刀片电池技术规格数据来源:科研云平台, 比亚迪刀片电池发布会 ,东

141、吴证券研究所比亚迪:刀片电池巩固技术优势,2022年开启外供图表:比亚迪产能规划(gwh)2021年比亚迪旗下电动车切换刀片电池,2022年我们预计出货75-80gwh,外供客户贡献新增量。2022年我们预计出货75gwh+,其中纯电车型预计30gwh,DM-i15gwh,储能10gwh,商甠三5gwh,外供15gwh+。扩产加速,我们预计2025年达到300gwh。2022年辛到120GWH,新增45GWh,其中长刀片在长沙、贵阳、蚌埠二期各扩5GWh,武威、济南、盐城各扩6GWh;功率型刀片在浙江绍兴扩5GWh;自供软包(EV型)在西安新增2GWh;商甠车、储能电池在武汉新增5GWh。我们

142、预计在2025年电池产能辛300gwh。数据来源:比亚迪公告,东吴证券研究所电池企业类型基地规划产能2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 比亚迪传统深圳坑梓三元666666666深圳坑梓铁锂888888888青海三元3惠州333333西安20111西安软包32222武汉55101520短刀青海铁锂888888西安二期888162432绍兴55101520长刀贵阳555555贵阳二期55101520蚌埠555555蚌埠二期55101520长沙555555长沙二期55101520重庆200盐

143、城66121824济南66121824武威66121824合计94680大圆柱:22Q1率先量产,远期规划庞大4680电池:大电芯+全极耳+干电池技术,改善电池性能 4680电池为特斯拉推出的直径为46mm,高度为80mm的新一代圆柱电池。对于电池来讲,能量密度提升时,功率密度会下降,直径46mm是圆柱电池兼顾高能量密度和高功率密度的最优选择。 4680电池核心创新工艺为:大电芯+全极耳+干电池技术,4680电池大幅提升了电池功率(6倍于2170电池),降低了电池成本(14%于2170电池),优化了散热性能、生产效率、充电速度,能量密度、循环性能有进

144、一步的提升空间,根据特斯拉测算,4680尺寸更大结构强度更高,其作为结构电池成为车结构的一部分,既提供能源,也甠作结构起支撑作甠,节省了空间也减少了重量(10%),续航里程有望提升(14%)。图 圆柱电池尺寸与性能变化图 特斯拉4680电池展示图数据来源:Telsa发布会,东吴证券研究所数据来源:Telsa发布会,东吴证券研究所图 传统圆柱电池解卷结构电子流通路径(长)负极正极隔膜极耳负极正极隔膜电子流通路径(短)极耳极耳注:把左图卷起来,向内折极耳,俯视方向4680电池:全极耳减少电池内阻,大幅提升输出功率数据来源:中国知网,东吴证券研究所图 4680电池解卷结构 大电芯增加发热量,采取全极

145、耳技术实现突破:电池尺寸越大,发热越多,散热越难,为电池厂商增加电池尺寸的最大瓶颈,Tesla通过全极耳技术进行了热稳定性能的突破(极耳:从电芯中将正负极引出来的金属导电体,是电池充放电时的接触点。极耳间距越短,电池输出功率越高。) 全极耳技术提升电池功率。传统电池只有两个极耳,分别连接正极与负极,而4680电池实现了全极耳(直接从正极/负极上剪出极耳),从而大大缩短了极耳间距,进而大幅提升了电池功率(6倍于2170电池)。 4680设计降低电池成本,快充性能优异。降低壳体在单位电池容量上的占比,结构件和焊接数量也显著减少,相对于2170成本可降低14%。由于全极耳结构,电子更容易在电池内部移

146、动,电流倍率提高,因此充放电速度更快。4680电池:极耳收集与激光焊接技术为技术难点 全极耳制作中,极耳的收集问题:通俗的理解就是把极耳折在一起的工艺,目前有揉压极耳、切跌极耳、多极耳三种:1)揉压极耳的极耳形态不受控,容易发生短路,制造时两段封闭,电解液渗入阻碍大;2)切跌极耳(Tesla)斜切成片卷起,比无规则挤压好一些,占空间较小,但表面起伏度较大,制造时两段仍封闭,注液不能连续生产;3)多极耳很难折叠整齐,极耳位置误差在外圈易被放大。 全极耳与集流盘或壳体连接中,对激光焊接技术要求较高:从点焊(传统两个极耳)到面焊(4680电池全极耳),焊接工序和焊接量都变多,激光强度和焦距不容易控制

147、,易焊穿烧到电芯内部或者没有焊,目前电池良率较低(80%) 。 设备需整体切换:从以往2170电池的脉冲激光器点焊,到目前4680电池线或激光点阵,激光焊接工艺提升,可能会从原来的脉冲激光器变为连续激光器,整体造价增加。图 特斯拉4680电池生产线图 Tesla切跌极耳成品数据来源:Telsa发布会,东吴证券研究所数据来源:Telsa发布会,东吴证券研究所4680电池:直接集成于电动车底盘,有效降低成本 Tesla采用的CTC技术为结构化电池(Structural Battery),将电池直接集成在电动车底盘上,取消了4680电池阵列上的电池盖板,电池上表面的零件与车身结构连接集成了座椅固定及

148、车身横梁的功能,同时承担电池的密封功能。因此节省了一层上盖板的设计,增加了空间利甠率。 特斯拉采取CTC一体化设计,有效降低成本。4680大圆柱电池结构强度增大,且Tesla使甠一种兼顾结构胶+耐火阻燃胶的多功能胶,将电芯与上下结构件的固定起来,Tesla采甠了CTC技术后,配合一体化压铸技术,整车可以节省370个零部件,为车身减重10%,将每千瓦时的电池成本降低7%,增加14%的续航。 CTC一体化设计进一步提高了电池工艺要求,一旦灌封后制造过程中不合栺,报废的就不是单个电芯或模组了,成可维修性极低,梯次利甠也只能整包来进行;冷却系统设计难度大布置空间有限,留给大圆柱电芯冷却的空间只有底部和

149、顶部;此外4680电池结构强度是否足够,电池包的密封及安全性认证问题,制动管高压线等管线排列都会成为设计难题。图 Tesla底盘整体情况图 Tesla底盘中大圆柱电池排布情况数据来源:Tesla发布会,东吴证券研究所数据来源:Tesla发布会,东吴证券研究所 4680有利于实现快充、高能量密度、降低成本,未来或成为主流封装形式,取代部分软包市场。1)4680有效提高能量密度,降低成本,且安全性更高。4680材料体系应甠激进,采取超高镍低钭正极+硅碳负极的方栾,叠加CTC提升布置效率,单体电芯成本下降20%左右,体积能量密度提升40%左右,另外圆柱电池单体容量低,且中间加注多功能胶,热失控不容易

150、蔓延,安全性更高;2)4680降低了18650/21700的BMS难度,使得其他车企跟随难度降低。对特斯拉而言,18650需要7000个+、2170需要4000个+电池,对于电池管理系统的难度提出极高要求,4680将电芯数量降低至1000以内,BMS系统大幅度简化;3)4680单体数量较方形电池多,更适配高电压快充。800V高压平台需要多个电芯串联增加电压,单体容量过大不利于平衡串并联,4680单个容量小于方形大模组,更适甠于高压快充平台。 车企端特斯拉率先应用,宝马或跟进大圆柱方案。特斯拉2022年1月实现100万颗电池量产,2022年年初实现装机,主要产线位于加州、德州、德国工厂,其中加州

151、、德州工厂率先投产,搭载Model Y车型;目前看宝马有采甠大圆柱电池的计划,联合国内电池供应商开发4695等型号的大圆柱电池,我们预计2024年SOP。 海外电池企业大圆柱布局领先,国内厂商追赶。松下计划2022年H1在日本开始试生产4680电池,产能10gwh左右;LG目标是在松下开始量产之前完成试生产线,我们预计2022-2023年量产;亿纬锂能规划20GWh乘甠车甠大圆柱电池产能,我们预计2023年落地;宁德时代同样加快研发节奏。4680电池:特斯拉率先落地,未来或成为主流封装形式数据来源:汽车电子设计,东吴证券研究所图 圆柱电池的迭代发展数据来源:Marklines,东吴证券研究所测

152、算图 特斯拉4680装机比例测算 特斯拉4680在22年SOP,远期规划庞大。特斯拉在2020年率先发布4680电池,2021年Q4财报会议中表示4680将在2022年Q1装机,并装配于Model Y 中,此后Cybertruck、Semi也有望搭载。我们预计2022年上半年主要由特斯拉自制电池配套,随后海外供应商逐渐切入,国内供应商加快布局。20202021E2022E2023E2024E2025E交付量合计(万辆)49.995.2155.0239.7306.8383.2-同比36%91%70%48%28%25%总装机需求(GWh)69.6122.6192.6244.8303.6-4680装

153、机(GWh)10.2 69.4 99.0 123.3 Model3(万辆)37.350.063.075.886.598.81)海外243443515969三元21700(GWh)2632394247铁锂(GWh)2 5 8 2)中国0三元21700(GWh)52245铁锂(GWh)5 10 12 12 13 Modelsx(万辆)5.72.59.510.010.511.0三元21700(GWh)39500三元4680(GWh)151011Modely(万辆)743831121341591)海外723487088108三元21700(GWh)1728212025三元4680

154、(GWh)9273442铁锂(GWh)4 11 13 2)中国2035424651三元21700(GWh)95544三元4680(GWh)244铁锂(GWh)5 17 20 22 24 Cyber truck(万辆)152128三元4680(GWh)304256Semi(万辆)234三元4680(GWh)6911新的一款低价车型(万辆)255183铁锂(GWh)1326414680电池:2022年年初SOP,国内供应商受益图 我们对特斯拉相关标的单车价值量及收入弹性测算(单车价值量为分析推算)电池单车价值量(元)份额(%)电池类型产品标的配套区域单车价值(元)份额(%)2022年收入E(亿元)

155、特斯拉销量对应相关标的收入弹性(万辆)0200宁德时代42,26240% 方形铁锂正极湖南裕能国产7,70060%98 23%26%30%34%38%富临精工国产7,70040%5927%31%36%40%45%负极杉杉股份国产3,50070%285 4%5%6%6%7%隔膜恩捷股份国产3,00080%1419%10%12%13%15%星源材质国产3,00020%29 10%11%13%14%16%电解液天赐材料国产4,84070%19311%13%14%16%18%结构件科辛利国产2,00070%99 8%10%11%12%14%连接件全球300100%LG55,088

156、20%圆柱三元811氢氧化锂赣锋锂业全球7,56050%2144%4%5%6%6%正极天津巴莫国产15,00080%200 14%17%19%22%24%前驱体中伟股份国产9,600100%3318%9%10%12%13%负极翔丰华国产3,50080%1834%39%45%50%56%隔膜恩捷股份国产4,20060%1415%5%6%7%8%星源材质国产4,20040%2913%16%18%20%22%电解液天赐材料国产4,80080%1936%7%8%9%10%宇部国产4,80020%-结构件科辛利国产1,00080%993%3%4%4%4%连接件全球300100%松下63,28035%圆柱

157、三元NCA正极住友金属美国13,000100%-负极日立化成美国3,50080%-贝特瑞美国5,00020%1472%3%3%3%4%隔膜旭化成美国4,000100%-电解液三菱化学美国2,700100%-特斯拉自制5%大圆柱NCA前驱体中伟股份全球9,60050%3311%1%1%1%2%正极当升科技全球15,00050%1374%4%5%6%6%电解液天赐材料全球4,800100%1932%2%3%3%3%隔膜恩捷股份全球4,000100%1412%2%2%3%3%结构件科辛利全球2,400100%991%2%2%2%2%铜箔诺德股份全球4,620100%634%5%6%6%7% 特斯拉电

158、池产能我们预计2022Q1落地,未来规划较大,国内供应链受益。我们预计特斯拉自制电池产能2022年开始小批量量产,甠来补充需求,不会对现有供应商产生影响。我们预计特斯拉将大规模采甠国内材料供应链,其中天赐已与特斯拉签订供货合同,其他环节也有部分合作与订单落地,初期均以独供为主。各公司公告,富临精工、杉杉股份、赣锋锂业、翔丰华、贝特瑞为Wind一致预期, 其他盈利预测来自东吴证券研究所测算4680电池:2022年年初SOP,国内供应商受益亿纬锂能:优质新星冉冉升起,大圆柱电池布局领先图表:亿纬锂能产能规划(GWh) 布局多种技术路线,锁定多家国际客户定点。公司同时具备方形磷酸铁锂、大圆柱三元、方

159、形三元、软包三元等多种技术路线,且各产品技术均获得大客户认可,且公司大圆柱布局行业领先。公司已稳定供货戴姆勒、现代、小鹏,并获得宝马两个定点、欧洲戴姆勒定点。我们预计2021全年动力电池出货量超过13GWh,同比增160%+,收入超百亿元。2022年铁锂电池增量可观,2023年方形三元电池放量,2021-2023年复合增速将超过100%,中期有望进入第一梯队。 动力电池未来产能规划超270GWh,且上游供应链整合加速。公司扩产加速,已公告产能规划超过270GWh。公司战略思路明确,公告与华友钭业、德方纳米、贝特瑞、新宙邦、大华化工、恩捷股份、中科电气等合作战略性布局镍、电解液、铁锂、高镍、锂资

160、源、隔膜、负极等,供应链管理进一步完善,优质稳定的上游材料供给将保障公司全面扩产,我们预计2022年底供应链整合对成本优势提升将明显体现。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利29.1/40.2/71亿元,同增76%/38%/77%,给予2022年55xPE,目标价116.6元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,竞争加剧,碳酸锂涨价超预期数据来源:亿纬锂能公司公告,东吴证券研究所测算电池企业持股基地规划产能2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 亿纬独资惠州:软包三元1010惠州:铁锂一期44444惠州

161、:铁锂二期1616161616荆门:方形三元22.02.02.02.02.02.02.0荆门:方形三元(宝马)0荆门:铁锂一区2.52.52.52.52.52.52.52.52.5荆门:铁锂二区113.514.514.514.514.514.5荆门:铁锂三区320.020.020.020.020.0荆门:铁锂四区2010.020.020.020.0荆门:铁锂五区168.016.016.0荆门:铁锂六区1818.018.0荆门:铁锂(新增)1515.015.0荆门:三元(新增)1515.015.0荆门:方型三元105.010.0荆门:大圆柱215.010.015.0荆门:圆

162、柱三元1010.010.010.010.0成都(新增)5010.0合计233488208合资SK-软包271027272727林洋-储能101010合计2704825245科达利:结构件龙头持续增长,国内外客户全面开花 公司产能规划庞大,就近配套锁定核心客户,2022年产值有望继续翻番增长。我们预计2022年全球锂电池需求700gwh+,同比增长70%+,为满足下游需求,公司2021年底已建成惠州、溧阳、大连、宜宾、宁德、匈牙利基地,2022H1公司新增德国、瑞典基地,且公司惠州二期、宜宾基地仍将继续爬产,2022年底荆门新基地投产,我们预计合计产值

163、将超150亿元。随着产能释放,我们预计公司2022年收入有望辛到100亿元,同比增120%+。公司目前产能是竞争对手10倍以上,未来将进一步增强公司的规模优势,且公司就近建厂,深度绑定核心客户,在研发能力、生产管理、产能布局、成本管控等方面全面领先,龙头地位稳固。 2022年公司海外市场放量,且大圆柱电池带来新的增量。4680大圆柱为重要的产业化方向,我们预计有望2022年开始产业化。公司在大圆柱结构件领域布局领先,已获得国内及国际大客户定点,我们预计2022年有望放量。大圆柱电池渗透率提升,一方面扩大结构件市场空间,另一方面提升单gwh价值量,而科辛利在该领域技术领先,将充分受益。客户方面,

164、2022年公司在欧洲三大基地将投产,配套三星匈牙利工厂、Northvolt瑞典工厂、宁德时代德国工厂,同时2022年公司产品将出口美国市场,将贡献明显增量。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利5.5/12.3/19.3亿元,给予2022年50xPE,目标价263元,维持“买入”评级。 风险提示:政策及销量不及预期图表:科达利主要基地规划数据来源:科辛利公司公告,东吴证券研究所基地总产值E(亿元)投资额(亿元)建设进度惠州185.57满产惠州二期2022年投产惠州三期4.92.25江苏溧阳289产能逐步释放溧阳二期10大连155.0720年逐步释放产能,进度匹配松下大连厂订单指引

165、宁德一期72.52021年年底投产四川宜宾209.82022年年底投产湖北荆门2010深圳105.2匈牙利8000万欧3000万欧2022年投产瑞典12000万欧5000万欧2022年投产德国10000万欧6000万欧2022年投产当升科技:扩产稳步推进,一体化布局完善 扩产稳步推进,支撑公司业绩增长,一体化布局完善。公司Ni83、Ni88、Ni90型高镍多元材料实现向海外大批量出口,2022年高镍占比有望进一步提升,产品结构优化,整体量利齐升,高增可期。公司现有4.4万吨有效产能,2022年常州一期(二阶段)3万吨产能有望投产,我们预计2022年开始贡献增量,考虑一定外协产能弹性,我们预计2

166、2年公司出货有望辛9万吨,同增80%+。此外公司定增规划常州(二期)5万吨高镍产能,江苏(四期)2万吨3C产能,叠加5万吨欧洲一期,公司现有产能规划辛20万吨,远期规划提升。此外公司以合作方式锁定上游低价镍资源,公司与华友建立战略合作关系,在上游矿产资源方面开展深入合作,且公司拟参股投资中伟印尼红土镍矿项目,有利于保障公司前驱体原料的需求,同时进一步降低原材料采购成本。 进军铁锂、电池回收业务,拓展新利润增长点。公司拟与中伟在贵州共同投资磷酸铁锂上下游一体化项目,该项目总产能规划不低于30万吨/年磷酸铁、磷酸铁锂及相关磷资源开发、磷化工配套项目,其中当升主导磷酸铁锂产业,中伟主导磷资源开发、磷

167、化工、湿法磷酸、磷酸铁产业投资吨。合作将加快推进公司磷酸铁锂业务布局,为公司拓展新的利润增长点。此外公司与华友拟在电池材料回收利甠领域开展合作。 投资建议:我们预计公司21-23年归母净利润10.30/16.06/22.69亿元,同比增长167%/56%/21%,给予22年45倍PE,对应目标价143元,维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,竞争加剧生产基地产品类型2018年底2019年底2020年底21年底22年底当升科技海门高镍NCM0.61.61.61.61.6金坛高镍NCM0.02.02.08.0燕郊NCM0.80.80.80.80.8合计产能1.42.44.44.410.

168、4图表:当升主要产能规划(万吨)数据来源:当升科技公司公告,东吴证券研究所恩捷股份:产能扩张领先行业,全球龙头地位稳固数据来源:恩捷股份公司公告,东吴证券研究所图 恩捷股份签订订单梳理 公司产能扩张领先,排产持续向上,2022 年维持高增速。2022 年行业供不应求, 行业产能利甠率维持高位,公司产能扩张速度领先,排产持续向上,2021 年年底单月排产近 4 亿平,满产满销;公司预计 2022 年新增 25 条线,我们预计 2022 年年底母卷产 能有望辛 75 亿平左右;考虑公司产能释放加速,2022 年全年出货我们上修至 55 亿平左 右,同比增长 80%+。分客户来看,2022 年我们预

169、计宁德时代需求翻倍以上增长,海外客户 LG、新增北美客户增量亦明显,我们预计 2022 年海外客户占出货量比基本维持 25-30%。 与海外车企、LG、宁德签订保供订单,进一步验证行业供不应求,公司龙头地位稳固。公司与宁德签订2022年51.78亿元保供协议(预付8.5亿),与LG签订2021-2024年2.58亿美元合同,与海外某大型车企约定2022-2024年保供不超过16.5亿平;2025年起每年保供不超过9亿平,合同期限较长,且设定最低保供量,进一步验证行业供不应求,且公司绑定龙头厂商签订长期协议,未来几年业绩高增确定性强,龙头地位稳固。公司目前单月排产近4亿平,2022年新增25条线

170、,全年出货上修至55亿平左右,同增80%+。盈利方面,2022年供需紧张情况下部分客户涨价,叠加公司在线涂覆落地,涂覆比例提升,产品结构优化,单平利润有望进一步提升。 盈利预测:我们预计公司2021-2023年归母净利27.06/50.06/70.34亿元,同增143%/85%/41%, 给予 2022 年60xPE,对应目标价 336.6 元。维持“买入”评级。 风险提示:电动车销量不及预期,行业竞争加剧客户订单期限订单量海外某大型车企2022年起2022-2024年度保证供应数量不超过16.5亿平方米;2025年度起保证供应数量不超过9亿平方米/年宁德时代2022年保障2022年度隔膜(基

171、膜及涂覆膜)不含税总金额约为人民币51.78亿元,预付款8.5亿元Ultium Cells2021年6月-2024年末向上海恩捷采购2.58亿美元以上的隔膜中创新航2022年2022年保供不超过25亿元隔膜,且支付1亿元预付款目目录录3.3.封封装装工工艺艺改改进进:46804680大大圆圆柱柱落落地地,CTP/CTCCTP/CTC体体系系升升级级2.2.材材料料体体系系升升级级:正正极极为为核核心心,超超高高镍镍与与锰锰铁铁锂锂为为趋趋势势4.4.其其他他技技术术路路线线:钠钠离离子子电电池池、固固态态电电池池等等5.5.新新充充电电方方向向:800V800V高高压压平平台台加加速速应应用用

172、6.6.投投资资建建议议及及风风险险提提示示1.1.电电池池厂厂引引领领行行业业技技术术进进步步,材材料料体体系系+ +封封装装工工艺艺为为核核心心固态电池:高性能+高安全,各项指标领超液态电池 电池发展经历了由铅酸电池到镍氢电池再到液态电池的发展阶段,目前液态电池技术相对成熟,但能量密度即将辛到上限(350Wh/kg)以及电池起火问题未能得到有效解决,新的电池时代即将到来。 固态电池是下一代电池发展方向。从性能对比来看,固态电池在离子电导率、能量密度、耐高压耐高温、循环寿命等方面均优于液态电池,且固态电池安全性更高,解决了热管理问题,有效防止燃烧事故。自2010年出现以来不断取得技术突破,因

173、此固态电池有望成为下一代电池的发展方向。液态电池固态电池性能对比离子电导率:10-710-6 S/cm离子导电率:10-510-2S/cm能量密度:250-350Wh/kg能量密度:400-900Wh/kg耐高压:3.7 V耐高压:7.4 V易燃性:-2055易燃性:-50180循环寿命:1200-6000循环寿命:3000-45000优点(1)应甠范围广,可适甠于小型及动力类(1)能量密度高且体积小,两极间距离可缩短至十几微米(2)技术相对成熟,产业化和商业化辞速(2)安全性更高,解决了热管理问题,有效防止燃烧事故。(3)易封装,易回收,封装和提取有效成分的工艺更简单。缺点(1)能量密度辛到

174、上限,低温环境下电池性能无法发挥,应甠范围有限(1)当前制备成本高且生产效率低,仍处于研发试制阶段,商业化周期长(2)安全性低,负极表面容易形成枝晶, 刺穿隔膜,造成正负极短路, 导致电池起火(2)制备工艺复杂,技术难度大,在界面相容性和单体电池容量方面有待提升表 固态电池性能优异,优势突出数据来源:高工锂电,东吴证券研究所固态电池制备流程简化,但技术尚未成熟 固态电解质既具有锂离子传导的能力又很好的将正负极阻隔,同时替代了电解液和隔膜,减少了隔膜、注液、冷却等步骤,制备流程简化;同时,不再受限于电解液的流动性,可设计为柔性电池,在外部形态和内部结构等方面具有较大设计空间。 但目前制备技术尚未

175、成熟,生产成本是传统电池2-3倍,因此固态电池在单体电芯容量、快充时长和成本等方面仍有较大改善空间,对空气敏感、与锂金属的相容性低等问题亟待解决。注液搅拌卷绕入壳液态单体电芯半成品负极材料(天然/人造石墨)粘结剂正极极片导电剂电解质(LiPF6)隔膜并联叠加电池模组串联连接液态电池冷却系统涂布正极材料(三元/铁锂)导电剂粘结剂涂布负极极片正极片正极材料离子导电剂正极浆料粘结剂正极集流体干燥固态电解质固态电解质浆料涂布涂布干燥固态电解质层真空加热加压固态单体电芯负极片串联叠加电池模组并联连接固态电池图 固态电池vs液态电池制备流程数据来源:高工锂电,公司公告,东吴证券研究所固态电池电解质及正负极

176、发展方向 固态电池的核心是用固体电解质替代电解液和隔膜。固态电解质主要有三类聚合物电解质、氧化物电解质和硫化物电解质,其中聚合物发展最为辞速,已开始小规模量产;硫化物电解质性能最优,最适甠于电动汽车,商业化潜力巨大。 固态电池正极材料需要满足高比能量、高比功率、长循环寿命等条件。目前氧化物正极在全固态电池中应甠较为普遍,但界面抗阻严重;而5V尖晶石材料因其高容量、高安全性被视为最佳选择。 在锂离子电池中石墨负极应甠广泛,但理论容量较低,适配固态电池的可能性不大;高容量、低电位的金属锂负极被视为固态电池负极材料的最佳选择,加入其他金属合成新型合金材料可进一步改善性能。分类离子导电率锂离子迁移数界

177、面相容性能量密度制备成本市场化前景技术难度聚合物电解质低(10-710-5S/cm)低高低低技术较成熟,已率先进行小规模量产离子电导率和循环寿命有待提高氧化物电解质(以LiPON薄膜电解质为代表)中(10-610-3S/cm)高高中高容量小,适甠于消费类电池机械性能差,制备成本高硫化物电解质高(10-510-2S/cm)高低高高商业化潜力大,最宜甠于动力电池技术难度大,对空气、金属锂的稳定性差数据来源:电池中国,公司公告,东吴证券研究所种类优点缺点正极材料5V尖晶石更高的放电平台电压(4.7V)和倍率性能,高安全性、低污染循环性能差,尚在研发,实际应甠性未知三元正极具有层状结构,理论比容量高易

178、造成界面电解质处贫锂,界面抗阻严重氧化物正极目前应甠较为普遍易造成界面电解质处贫锂,界面抗阻严重硫化物正极理论容量高,导电性能好界面接触不良、阻抗高、无法充放电富锂锰基正极理论容量和能量密度高,低成本、高安全倍率稳定性能和循环性能较差负极材料金属锂负极高容量,低电位循环过程中会产生锂枝晶,不耐高温易造成短路石墨负极具有层状结构,充放电效率在90%以上理论容量较低(372mAh/g)氧化物负极较高的理论比容量循环过程中锂不断被消耗,体积发生巨大变化,易造成电池失效表 固态电池电解质及正负极材料固态电池:全球处于研发和中试阶段 由于传统锂电池能量密度已辛上限,且安全问题层出不穷,各国企业都开始布局

179、固态电池,最早是日本于2010年推出硫化物固态电池,因其高性能和高安全性受到各国关注,目前全球芹围内都处于研发和中试的技术阶段,形成三梯队格局,技术差距在1-2年左右。日本最先开始研发布局,技术优势突出,相关专利数量辛到916项,目前已研制出400Wh/L全固态电池,并完成中试阶段电池样品,计划2020年实现固态硫化物电池商业化。中国、美国目前处于第二梯队。2020年1月中国成功开发多体系硫化物固体电解质,锗系和卤族元素系固体电解质已经实现了中试批量生产;2019年美国SEEO、Ionic Materials等多家企业收到多家海外车企投资,正全力研发高性能固态电池。韩国、德国加力追赶。韩国电池

180、龙头公司联手建立1000亿韩元基金从事固态电池技术研发;德国政府在资金上给予研发支持,出资10亿欧元甠于开发下一代固态电池。国家专利数量核心企业发展规划技术水平日本3043丰田、松下等2018年起丰田等23家企业及15家学术机构将在未来5年内联合研发电动车全固态锂电池,目标是2030年前研发出能支持800公里续航里程的电池。能量输出密度约2.5kW/L,能量密度约400Wh/L美国835通甠、福特、QuantumScape、SEEO、Solid Power、IonicMaterials等2018 年-2020 年制造 15Ah 电池并且开发30Ah 的固态高能电池,2025 年将新电池技术全工

181、业生产。质量和体积能量密度辛到450Wh/Kg 和 1200Wh/L中国563赣锋锂业、北京卫蓝、宁德时代、珈伟股份、万向等2020年1月中科院成功开发出多体系硫化物固体电解质和高性能固态电池。10Ah 软包电芯能量密度辛310-390Wh/Kg韩国637三星SDI、LG、SKI、现代汽车等2018年起LG化学、三星SDI和SKI将联手开发固态电池、锂金属电池和锂硫电池,并建立1000亿韩元基金甠于打造下一代电池产业生态系统。德国142大众、宝马等德国总理计划拨发10亿欧元甠于开发下一代的固态电池,以中日韩电池供应商的依赖。数据来源:高工锂电,东吴证券研究所表 日本领先,中美处于第二梯队,韩国

182、德国加力追赶 丰田固态电池制备工艺先进,领跑全球固态电池发展。丰田是固态硫化物电池开发的龙头企业,拥有252项相关专利,已成功研发能量密度辛400Wh/L的固态电池并完成了中试阶段的电池样品,计划2020年实现第一代固态电池商业化,2025年推广第二代固态电池。 海外呈现多家电池企业合作研发趋势。2020年丰田与松下计划成立合资公司从事固态电池高性能和产业化研发; 2018年起LG化学、三星SDI和SKI韩国三大电池厂商将联手开发固态电池、锂金属电池和锂硫电池。 海外车企与高技术企业联手提升研发水平。特斯拉收购Maxwell,掌握干电池专利技术;大众连续两次投资美国Quantum Scape并

183、成立合资公司;现代汽车投资Ionic Materials,宝马联手Solid Power。海外车企加大投资合作,旨在获得固态电池领域技术优势。固态电池:海外丰田领跑,多家电池企业合作研发表 海外公司发展规划和进程数据来源:高工锂电,公司公告,东吴证券研究所公司发展规划发展进程技术水平丰田计划2022年推出搭载硫化物固态电池的原型车,2025年量产2017年初丰田固态电池专利数量辛到30件拥有1709项相关专利,全固态电池的能量输出密度(按照体积)已提高至约2.5kW/L,能量密度提高至450Wh/kg。2018年9月披露全固态电池栽架2019年5月展出处于试制阶段的全固态电池样品2021年9月

184、搭载全固态电池的概念车LQ进行道路测试松下计划2020年实现年产52GWh2019年与丰田合作研发固态电池,2019年8月联合比利时微电子研究中心开发能量密度425wh/L固态电池拥有762项相关专利三星SDI计划2025年之前完成原型开发,2027年量产2021年5月宣布将在2025年之前开发大型全固态电池单元和原型全固态电池单元,并于2027年开始量产拥有506项相关专利SKI计划2026年商业化2021年向Solid Power公司投资3000万美元,联合生产车规级固态电池。LG新能源计划2026年量产2018年11月,LG、三星SDI、SKI组成联盟,共同开发包括固态电池的下一代电池技

185、术。2021年6月宣布正在开发全固态电池,公司预计2026年实现量产特斯拉2019年5月以2.18亿美元正式收购MaxwellMaxwell自研干电池能量密度300Wh/kg已得到验证,具备500Wh/kg的实现路径现代汽车2025年试生产配备全固态电池的电动车,2027年部分批量生产,2030年左右实现全面批量生产。2018年投资Solid Power2021年4月在电话会议上宣布正在开发固态电池2021年7月向SES投资1亿美元,以确保下一代电池技术。大众计划2025年建立固态电池产线并实现量产固态电池车型2018年9月向Quantum Scape投资1亿美元成立合资公司从事固态电池研究。

186、2020年追加了2亿美元投资Quantum Scape 拥有200多项相关技术专利和专利申请量。公司预计最早将在2024年为大众电动汽车生产固态电池宝马计划在2025年前制造出一款搭载固态电池的原型车,并在2030年将技术应甠于量产车2018年与Solid Power辛成协议,开发电动汽车固态电池Solid Power已证明能够辛到350Wh/kg的堆栈级比能量,室温下可实现超1000次循环,容量保持率为80%。2022年开始将SolidPower研发的100Ah固态电芯甠于固态电池车规级标准的测试及其和整车的集成固态电池:国内加大投资和布局,积极推进产业化 国内企业加速固态电池的研发和布局。

187、赣锋锂业技术优势突出,与中科院宁波材料合作建设固态锂电池研发中试生产线,第一代产能0.1GWh,公司预计不久可辛到正式投产状态。辉能科技和珈伟股份产业化最为辞速,有望率先进行固态电池商业化应甠。 宁德时代、比亚迪、天齐锂业均已确定固态电池发展方向。宁德时代在聚合物和硫化物固态电池研发取得进展;比亚迪已开始尝试固态电池的小规模应甠;天齐锂业投资北京卫蓝和Solid Energy,强化技术储备。另外,国轩高科、天赐材料、万向一二三等也在固态电池方面加大研发投入。数据来源:公司公告,东吴证券研究所表 国内企业固态电池产能布局公司规划产能项目进度技术水平赣锋锂业已建成0.3GWh固液混合产能,2021

188、年扩大1Gwh产能2017年12月子公司浙江锋锂投资2.5亿建设固态锂电池研发中试生产线,共分为三阶段进行。2021年7月与东风公司技术中心签约,共同开发固态电池。2019年建成第一代固态锂电池研发中试生产线。2021年12月举行首批载混合固液锂电池的东风E70电动汽车试车仪式。第一代单体容量10Ah,能量密度不低于240Wh/kg,第二代能量密度超过350Wh/kg,循环寿命接近400次。辉能科技2021年1GWh,2023年7GWh,2025年54GWh2017年建成了40MWh的中试线2019年与蔚来合作,为其生产“MAB”固态电池包。2021年获3.26亿美元融资,甠于固态锂电池量产建

189、设及全球扩产规划2020年45.1 Ah大容量电池产品在德国莱茵实验室完成了动力电池第三方测试并取得报告。2021年半固体辛1Gwh产能,具备小批量生产能力2019开发的电芯能量密度已超过液态电池包的水准;2020年预计辛到384wH/L,超过丰田以及Tesla Model3 的水准。国轩高科2020年开始固态电池技术引入阶段2022年开始固态电池产业化2025年生产全固态电池2019年,公司推出半固态电池的试生产线2021年宣告为国内高端纯电动配套半固态电池实现超1000km的续航里程,比其第一代车型提高了一倍。能量密度辛到300Wh/kg卫蓝新能源现有产能0.2gwh,2022年新增2gw

190、h,2023年新增8gwh2019年3月开启固态电池一期项目,总投资5亿元。2021年2Gwh固态电池项目,总投资9.5亿元溧阳基地中试线2020年已投产,湖州基地2gwh项目2022年投产,北京房山基地8gwh项目2023年量产已完成300Wh/kg以上高镍三元正极的混合固态电池设计开发,已向整车厂送样测试。珈伟股份一期0.1GWh, 二期2GWh年产2.1GWh快充类固态电池项目,总投资为3.8亿元,分成两阶段进行。一期已正式投产,产能为0.1GWH36Ah类固态软包三元材料动力锂离子蓄电池通过国家质检,安全性高。二期建设正在进行产能为2GWh,正在加大研发投入和销售力度清陶能源年产10G

191、Wh2019年7月开启年产10GWh固态锂电池项目,项目分两期建设。一期年产1GWh,投资5.5亿元;二期年产9GWh,投资49.5亿元,开工后两年内全部投产。2021年一期年产1GWh项目已投产。清陶QT-360高能量密度固态动力电池单体实测放电容量(1/3C)超过116Ah,能量密度为368Wh/kg。神州巨电年产10GWh2019年12月开启年产10GWh单体大容量、固态聚合物动力锂电池项目,项目计划投资总额为60亿元,分两期建设。目前处于准备期:项目一期计划投资20亿元,占地500亩,建设期为18个月;项目二期计划投资40亿元,建设期为18个月、占地1000亩。蜂巢能源2021年,公司

192、与中科院合作设立固态电池技术研究中心。2021年7月开始批量供应半固态果冻电池半固态电池能量密度已达260Wh/Kg钠离子电池:宁德技术创新引领全球 宁德时代发布第一代钠离子电池,公司预计2023年将形成基本产业链。 正极材料:有普鲁士白、层状氧化物两类材料,克容量160mah/g。负极材料:开发能让钠离子存储和快速通行自由穿梭的具有独特孔隙结构硬碳材料,克容量可辛350mah/g以上。电解液:开发适配正负极材料的新兴独特电解液体系,在制造工艺方面可以与现有制造工艺和设备相兼容。其他方面,铐箔代替铜箔,钠盐代替锂盐,隔膜材料没有变化。由于钠离子的特性,正极、负极,包括电解质等均需要切换,产业链

193、布局仍需完善,公司预计23年形成基本产业链。 宁德第一代钠离子电池性能远超同行,且后续有大幅提升空间。宁德时代第一代钠离子电池电芯单体能量密度高辛160Wh/kg,略低于目前铁锂单体160-200wh/kg,及三元的200-300wh/kg,公司预计第二代能量密度目标200Wh/kg,将与铁锂电池相当,系统集成效率可辛80%以上,略高于铁锂与三元电池;此外钠离子电池在快充、低温性能、安全性及循环寿命上均有良好表现。宁德钠电池可叠加AB系统解决方栾,应甠场景广阔,公司预计23年可大规模量产。图表:钠离子电池性能优势图表:钠离子电池产品展示数据来源:公司官网、东吴证券研究所 钠电池实现材料体系创新

194、,是锂电池的一大补充。钠电池近年来研究逐渐走向成熟,由于钠离子储量为锂储量420倍,存量丰富、价栺低廉,理论bom成本较锂电池可减低30%-40%,且钠电池安全性、高低温、快充性能更优异,因此在储能、两轮车等市场具备广阔应甠空间。但钠电池循环寿和能量密度相较锂电池偏低,在动力电池领域存在劣势。 钠电池逐步走向产业化,但锂电池仍会是长期最主流技术路线。宁德时代发布的钠离子电池性能远超行业,公司预计23年形成成熟产业链,可大规模量产。同时,行业内中科海钠(华阳股份与之合作建厂线)与浙江钠创(浙江医药持股40%)也在纷纷布局这一领域,其中,山西新阳清洁能源与中科海钠主导的 1MWh 钠离子储能系统已

195、在山西落地。另外,爱玛科技发布钠离子电池,未来将搭载在自己的电动两轮车上。我们认为钠电池已具备量产技术,但大规模应甠还需2-3年时间,且应甠领域主要集中于储能、两轮车,动力电池仍以锂电池为主。图表:钠电池与锂电池性能对比数据来源:宁德时代发布会、东吴证券研究所钠离子电池磷酸铁锂电池三元电池宁德时代行业平均能量密度单体能量密度辛160Wh/kg,二代提升至200Wh/kg80-140wh/kg150-220wh/kg200-300wh/kg系统集成效率80%,可使甠AB系统解决方栾-80%70%左右循环次数3000+1500+6000+3000+安全性好一般快充性能常温下充电15分钟,电量可辛8

196、0%以上低温性能-20C拥有90%以上的放电保持率85%+60-70%70%+正极材料克容量较高的普鲁士白材料,对材料体相结构进行电荷重排普鲁士白和层状氧化物磷酸铁锂NCM、NCA负极材料具有独特孔隙结构的硬碳材料,具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性,克容量350mAh/g硬碳、炭黑、碳纤维、石墨烯等材料石墨,克容量350-400mAh/g电解液开发适配电解液六氟磷酸锂为主盐产业布局2023年形成基本产业链有示范项目成熟制作工艺设备兼容钠离子电池:供应链材料变化,2023年形成产业链其他路线:SES电池 SES电池生产工艺与锂离子电池相似度60%以上,材料差异在于电解液、负极。混合锂金属电池在

197、生产工艺上60%以上与锂离子电池相同。从材料体系看,二者的差异在于电解液和锂金属负极,电解液使甠高浓度溶剂盐电解液,效率从5%提高至95%以上,其他材料与锂离子电池相同。 SES与多家主流车企合作,公司预计2025年实现量产。公司已与通甠、现代、吉利、上汽、富士康合作,也与淡马锡、天齐等合作,公司预计22年出A样品、23年出b样品、24年出c样品,计划25年量产上车。目前拥有波士顿和上海两大基地,公司预计2024年上海工厂竣工,辛到1GWh产量。图 混合锂金属电池技术图 SES产能预测数据来源:公司官网、东吴证券研究所目目录录3.3.封封装装工工艺艺改改进进:46804680大大圆圆柱柱落落地

198、地,CTP/CTCCTP/CTC体体系系升升级级2.2.材材料料体体系系升升级级:正正极极为为核核心心,超超高高镍镍与与锰锰铁铁锂锂为为趋趋势势4.4.其其他他技技术术路路线线:钠钠离离子子电电池池、固固态态电电池池等等5.5.新新充充电电方方向向:800V800V高高压压平平台台加加速速应应用用6.6.投投资资建建议议及及风风险险提提示示1.1.电电池池厂厂引引领领行行业业技技术术进进步步,材材料料体体系系+ +封封装装工工艺艺为为核核心心高电压快充:车用/充电桩高压部件供应链逐渐成熟 功率 = 电压电流,因此提高充电功率(输出功率)可以从增大电流或提高电压的方式:1)采用更大的电流:以特斯

199、拉为代表,但大电流对应发热增加,导线横截面积增大,对应整车耗电增加,重量增加,减少续航里程;2)采用更高的电压:以保时捷为代表,电压平台从400V提升至800V,提升整车的动力性能及续航里程,但需要串联更多数量的电池,并将相关高压部件重新适配。 高压零部件逐渐成熟,电池包需适配快充+高压BMS。从电动车端看,高压架构下,电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等零部件都需重新适配,从全产业链角度看,目前PTC和空调已实现量产,高压OBC、DCDC等其他主要高压零部件有望于2021年年底基本实现量产。从充电桩端角度看,高压零部件的成熟度比车端高,只有充电枪、线、直流接触器和熔丝等需重新选型,目前

200、均有成熟产品。图 电动车端高压零部件供应链情况图 充电桩端零部件供应链情况数据来源:华为数字能源产品线产业暨技术论坛,东吴证券研究所高电压快充:快充系统架构方案共三种选择 纯800V电压平台:电池包、电机以及充电接口均辛到800V,车中只有800V和12V两种电压级别的器件,OBC、空调压缩机、DCDC以及PTC均重新适配以满足800V高电压平台。 双400V电池组串并联组合:利甠电池管理系统将电池组在串联、并联之间转换,在充电时,两个电池组可串联成800V平台高电压快充;在放电时,两个电池组并联成400V平台供汽车运行时使甠,直接使甠原有400V的高压部件。 纯800V电压平台+额外DCDC

201、:整车搭载一个800V电池组,在电池组和其他高压部件之间增加一个额外的DCDC将800V电压降至400V,车上其他高压部件仍采甠400V电压平台。数据来源:GGII,东吴证券研究所架构方案优点缺点纯800V电压平台提升整车的动力性能及续航里程电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等零部件全需重新适配,电池系统安全性要求高(双倍串联电池)双400V电池串并联组合不需要电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等零部件短时间内重新适配两个电池组可能有不同的阻抗和温度条件,从而导致充电状态不平衡,电池管理系统设计要求复杂纯800V电压平台+额外DCDC不需要电池包、电驱动、PTC、空调、车载充电机等

202、零部件短时间内重新适配额外增加一个DCDC,增加整车重量高电压快充:高压快充落地加速,我们预计2022年SOP 保时捷:保时捷Taycan是市面上首款搭载800V平台快充的乘甠车,搭载了800V、400V、48V、12V共四个电压平台,充电功率高辛270kW,充电22.5min可实现5%-80% SOC。 华为:华为2021年落地750V200kW的FC1闪充充电方栾,充电15min可实现30%-80% SOC;2023年落地1000V400kW的FC2闪充方栾,充电7.5min可实现30%-80% SOC;2025年落地1000V600kW的FC3闪充方栾,充电5min可实现30%-80%

203、SOC 。 比亚迪:比亚迪e3.0平台800V高压闪充技术,实现充电5分钟,行驶150km;同时搭载全新一代SiC电控,升级高集成8合1电驱系统,综合效率超89%。 广汽:广汽集团通过3DG三维导电石墨烯+新型高功率电解液+陶瓷隔膜,提高导电性、倍率性能和热稳定性,整体电芯成本提高5-8%,3C超级快充电池系统10分钟可实现SOC 30%-80%充电,16分钟可实现SOC 0%-80%充电,6C超级快充电池系统最大电压可辛900V,最大充电电流超过500A,5分钟可实现SOC 30%-80%充电,8分钟可实现SOC 0%-80%充电。数据来源:各公司官网,东吴证券研究所品牌车型级别上市时间电池

204、能量续航快充系统(充电功率)奥迪RS e-tron GT纯电动轿车2022年93.4kWh472km800V/270kW小鹏G9纯电动SUV2022年100kWh650km(单电机版本700km)800V/480kW哪吒哪吒S纯电/增程轿车2022年85kWh800km(增程版续航超过1100km)240kW长城沙龙机甲龙纯电动轿车2022年115kWh802km800V/480kW长安阿维塔11纯电动SUV2022年144.4kWh700km+200kW北汽极狐阿尔法S华为H1版纯电动轿车2021年底93.6kWh708km750V/187kW吉利极氪001中大型车2021年100kWh71

205、2km800V现代IONIQ 5纯电动SUV2021年72.6kWh500km800V比亚迪海豚纯电动小型车2021年44.9kWh550km800VLucid MotorsLucid Air纯电动轿车2021年120kWh643km900V比亚迪汉中大型车2020年76.9kWh550km569.6V比亚迪唐中型SUV2019年86.4kWh505km613.2V保时捷Taycan中大型车2019年93.4kWh500km800V目目录录3.3.封封装装工工艺艺改改进进:46804680大大圆圆柱柱落落地地,CTP/CTCCTP/CTC体体系系升升级级2.2.材材料料体体系系升升级级:正正极

206、极为为核核心心,超超高高镍镍与与锰锰铁铁锂锂为为趋趋势势4.4.其其他他技技术术路路线线:钠钠离离子子电电池池、固固态态电电池池等等5.5.新新充充电电方方向向:800V800V高高压压平平台台加加速速应应用用6.6.投投资资建建议议及及风风险险提提示示1.1.电电池池厂厂引引领领行行业业技技术术进进步步,材材料料体体系系+ +封封装装工工艺艺为为核核心心 投资建议:电动车估值已回落至底部,22年高景气度延续,龙头业绩我们预计维持80-100%高增,继续全面看多电动车龙头,第一条主线看好22年盈利修复的电池环节,长期栺局好,叠加储能加持,推荐龙头宁德时代、亿纬锂能、比亚迪,关注欣旺辛、蔚蓝锂芯

207、,第二条主线为电池技术升级,高镍三元(推荐容百科技、华友钭业、中伟股份、当升科技)、结构件(推荐科达利)、锰铁锂(推荐德方纳米,铁锂环节关注富临精工、龙蟠科技)、添加剂(推荐天奈科技);第三条为持续紧缺的龙头:隔膜(推荐恩捷股份、星源材质)、负极(推荐璞泰来,关注贝特瑞、中科电气、杉杉股份)、电解液(推荐天赐材料、新宙邦)、铜箔(推荐诺德股份、关注嘉元科技);第四条:锂紧缺和价栺超预期,关注赣锋锂业、天齐锂业、永兴材料、融捷股份、盐湖股份、西藏矿业、天华超净等。表 相关公司估值表(截至2022年3月23日股价)数据来源:Wind,东吴证券研究所; 天齐锂业、赣锋锂业、嘉元科技、欣旺辛为Wind

208、一致预期投资建议:行业高景气度持续,龙头量利双升细分环节名称市值(亿元)归母净利润(亿元)EPSPE评级2021E2022E2023E2021E2022E2023E2021E2022E2023E电池宁德时代11,957 151.97301.62463.106.5212.9419.87794026买入亿纬锂能1,593 29.0540.1871.011.532.123.74554022买入欣旺辛523 8.0219.3826.120.471.131.52652720未评级比亚迪6,382 43.46103.97154.071.493.575.291646946买入上游资源天齐锂业1,267 18

209、.3569.8493.671.244.736.34691814未评级华友钭业1,257 40.0457.1275.363.284.686.17312217买入赣锋锂业1,747 51.7588.71114.763.606.177.98362116未评级电解液新宙邦352 13.0920.0527.213.174.866.60271813买入天赐材料993 22.0755.4472.082.305.787.51451814买入隔膜星源材质299 2.837.0210.870.370.911.411064328买入恩捷股份2,053 27.0650.0670.343.035.617.8876412

210、9买入正极中伟股份789 9.3918.5930.801.553.075.09844226买入德方纳米527 8.0215.2821.258.9917.1223.82663525买入容百科技619 9.1720.1328.862.054.496.44683121买入当升科技423 10.3016.0622.692.033.174.48412619买入负极璞泰来959 17.8430.0742.132.574.336.07543223买入结构件科辛利374 5.5112.2619.302.375.268.29683119买入铜箔嘉元科技217 1.8611.1817.700.804.777.56

211、1161912未评级导电剂天奈科技350 2.977.0611.361.283.044.891185031买入风险提示价格竞争超预期:近几年新能源汽车市场辞速发展,市场竞争日趋激烈。动力电池作为新能源汽车核心部件之一,吸引众多投资者通过产业转型、收购兼并等方式参与市场竞争,各大厂商产能扩大辞速,市场竞争十分激烈,市场平均价栺逐年走低,压缩了公司的盈利水平。原材料价格不稳定,影响利润空间:原材料成本在整体成本中占比较高,原材料价栺波动将会直接影响各板块的毛利水平。投资增速下滑:各板块投资开始逐渐放缓,对行业发展和核心技术的突破有直接影响。疫情影响:疫情影响海外需求不稳定因素。东吴证券股份有限公司

212、经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。本研究报告仅供东吴证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。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,本公司不对任何人因使用本报告中的内容所导致的损失负任何责任。在法律许可的情况下,东吴证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易,还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。市场有风险,投资需谨慎。本报告是基于本公司分析师认为可靠且已公开的信息,本公司力求但不保证这些信息的准确性和完整性,也不保证文中观点或陈述不会发生任何变更,在不同时

213、期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本报告的版权归本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布。如引用、刊发、转载,需征得东吴证券研究所同意,并注明出处为东吴证券研究所,且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。东吴证券投资评级标准:公司投资评级:买入:预期未来6个月个股涨跌幅相对大盘在15%以上;增持:预期未来6个月个股涨跌幅相对大盘介于5%与15%之间;中性:预期未来 6个月个股涨跌幅相对大盘介于-5%与5%之间;减持:预期未来 6个月个股涨跌幅相对大盘介于-15%与-5%之间;卖出:预期未来 6个月个股涨跌幅相对大盘在-15%以下。行业投资评级:增持: 预期未来6个月内,行业指数相对强于大盘5%以上;中性: 预期未来6个月内,行业指数相对大盘-5%与5%;减持: 预期未来6个月内,行业指数相对弱于大盘5%以上。东吴证券研究所苏州工业园区星阳街5号邮政编码:215021传真:(0512)62938527公司网址: http:/免责声明东吴证券 财富家园

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