（报告出品方/作者：平安证券，皮秀）

一、 过往历史：圆柱电池成就特斯拉行业领先地位，4680 圆柱电池量产 在即

1.1 起源：圆柱电池兴起于特斯拉，成就特斯拉行业领先地位

动力电池专指为电动汽车辆提供动力的蓄电池，有圆柱、方形和软包三种封装形式。今朝动力电池主要有锂离子电池、镍氢 电池和铅酸电池，其中锂离子电池占比跨越 99%，具有高能量密度、高循环寿命、高倍率、自放电小等上风。锂离子电池 是指以锂为能量载体的二次电池（充电电池），主要依靠锂离子在正极和负极之间移动实现充放电。分歧类型锂离子电池的 结构和充、放电原理基底细同，区别主要在正极材料。今朝已经量产的动力电池依照封装工艺主要分为圆柱、方形和软包三 种。 动力电池按正极材料的分歧分三元电池和磷酸铁锂电池。三元正极材料是指由镍、钴、锰（或者铝）组成的正极材料，一般 指化学方程式为 LiNixCoyZ1- x-yO2的材料。其中，当 Z为 Mn（锰）时，该三元正极材料为 NCM，当 Z为 Al（铝）时，该三 元正极材料为 NCA。而 111、523、622 和 811 等型号则指的是 NCM 材料中 Ni/Co/Mn 的摩尔系数比例，比如 622 中的 Ni： Co：Mn 的比例为 6：2：2，份子式为 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。

圆柱动力电池的发展可以依照电池尺微暇划分为三代产物。 第一代 18650 圆柱动力电池（2008 年）。以松下 18650 圆柱电池为主，早期采用钴酸锂（LCO）+石墨方案，供给特斯拉 Roasder。之后松下将电池容量从 2Ah提升至 4Ah，化学体系改成镍钴铝（NCA）+石墨，起头在特斯拉 Model S/X上范围 化应用。 第二代 21700动力电池（2017年）。为进一步降本增效，2017 年特斯拉与松下配合研发出 21700 圆柱电池，并应用于特斯 拉 Model 3，该电池采用镍钴铝（NCA）+硅碳方案，能量比 18650 提升 50%，系统本钱下降 8%（从 185 美元/kWh 下降 至 170 美元/kWh）。 第三代 4680 动力电池（2019 年）。2019 年，特斯拉申请 4680 大圆柱电池专利。2020 年 9 月，特斯拉率先发布无极耳、 硅负极、无钴 4680 电池，材料体系为镍锰（NMx）+硅碳方案，预计单体能量比 21700 提升 5 倍，整车续航里程提升 16%、 功率提升 6 倍，度电本钱下降 14%，从 10%充电至 80%仅需 15 分钟，而 21700 电池充电池至 70%需要 25 分钟。特斯拉 标准航版装车 690 个 4680 电池，使用 21700 需要 4416 个，通过削减电池数量，BMS 监控系统、冷却系统本钱都可下降。 2022 年 5 月，特斯拉公布拟正式向普通用户交付 4680 电池版 Model Y，同时也要求松下加速开辟和供给 4680 电池。

特斯拉以圆柱电池起家，助推圆柱动力电池装机量连结高速增长势态。从全球来看，全球圆柱动力电池绝大大都应用于特斯拉，在 2020 年以前，全球圆柱动力电池装机量增速与特斯拉汽车产量变化趋势近似。2020 年特斯拉上海工场建成投产后， 引入宁德时代方形磷酸铁锂电池，致使圆柱电池装机量增速小于特斯拉整体汽车产量增速。2018 年，圆柱电池依托特斯拉 汽车的畅销实现快速放量，增速到达 104%。2021 年特斯拉产能进一步扩大，全球圆柱动力电池装机量约 58GWh，主要来 自于松下、LGES。从国内来看，2017-2019 年，国内圆柱动力电池承压，主要系补助退坡致使乘用车车企加速淘汰、车规 级电池产能稀缺、方形电池企业市场集中度上升挤压圆柱电池市场所致。2020 年，国内圆柱动力电池销量回暖，主要系特 斯拉国产车投产放量，LGES 南京基地配套特斯拉量产 21700 圆柱电池；2022H1，圆柱动力电池装机量约为 4.43GWh，同 比下降 17%，主要系 LGES 配套特斯拉 Model Y/3 的数量下降所致。

1.2 性能：4680 圆柱电池性能优异，大范围量产在即

4680 圆柱电池具有高比能量、快充、高平安、低本钱和长寿命等特性，适配中高端乘用车。 圆柱动力电池通过三元正极材料升镍降钴，石墨负极掺氧化亚硅，单体电池能量密度延续领先。圆柱电池逐步从钴酸锂发展 为镍钴铝/镍钴锰，再到无钴正极（NMx），负极硅碳负极应用逐渐成熟，电池能量密度逐年稳步提升至 300Wh/kg，在三种 封装工艺中单体能量密度延续领先。依据 UC San Diego 数据，今朝特斯拉量产的 4680 圆柱电池采用高镍三元正极+人造石 墨负极，单体能量密度到达 244Wh/kg。

快充：依托 4680 圆柱电池全极耳设计，进步导电和导热面积，可实现 4C-6C 大电流充电，明显高于方形和软包电池。 高平安：4680 圆柱电池一致性高，削减过充、过放和局部过热危险；圆弧结构有利于电池间隔热，热失控阻隔性好。 低本钱：依托干法电极工艺和超高镍正极材料、硅碳负极材料等新型材料，4680 圆柱电池本钱实现大幅度下降。 长寿命：4680 电池设计寿命约 2000 次，单体电池一致性较好，电池系统层面整体寿命相对较长，满足乘用车用电需求。

特斯拉到年末有望实现 4680圆柱电池 6.8-10.2GWh年化产能，可装配 9.0-13.7万辆 Model Y。今朝，特斯拉海外车型均 为圆柱电池，国内高性能版 Model Y/3 搭载的是 21700，标准续航版是 LFP 方形，主要目标是为了降本，未来计划高性能 版和长续航版 Model Y、Cybertruck、Semi 采用 4680 圆柱电池。2022 年 Q2 特斯拉德州工场已起头交付带配套 4680 电池 组的 Model Y。截至 2022 年 Q3，公司每周生产跨越 1000 套 4680 电池包，依照标准续航版 Model Y 690 个电池计较，折 年化产能 3.4GWh，到年末预计能到达 6.8-10.2GWh，但间隔特斯拉远期方针 1000GWh 仍有很多长大空间。

二、 发展趋势：46 系大圆柱电池极具降本增效潜力，预计 25 年全球市 场超 200GWh

2.1 降本：超高镍/硅碳、干法电极助力 46 系大圆柱电池延续降本

总体来看，正负极材料和生产工艺设备加持，生产和设备投资本钱有望砍半。特斯拉正在大力推动松下、LGES 等电池供给 商制造和开辟 46 系大圆柱电池，通过采用无钴正极材料（NMx）、硅碳负极材料及离子聚合物涂覆技术、整车电池一体化及 干电极生产极片技术等，配合推动电池度电本钱从 110-120 美元下降到 48-53 美元，降幅为 56%（电芯设计、正极、负极、 电池工场、整车匹配别离进献下降 14%、12%、5%、18%、7%），参考松下、LGES、三星 SDI 在美产线投资本钱，单 GWh 产线的设备投资额从 1.09-1.33 亿美元下降到 0.34-0.42 亿美元，降幅为 69%（电芯设计、正极、负极、电池工场、整车匹 配别离进献下降 7%、16%、4%、34%、8%）。

超高镍和硅碳负极实现双降本，适配 4680 圆柱电池。参考亿纬锂能发布公告数据，连系各单价假定条件，初步获得以 NCM811/Gr 时，电池正极材料和负极材料本钱别离为 0.271、0.060 元/Wh，当更换为超高镍 Ni90 正极和硅碳负极 Gr-SiOx 时，正极材料和负极材料本钱别离下降为 0.242、0.057 元/Wh，别离下降 11%、6%。假定其他条件不变时，正负极材料成 本下降致使电池原材料本钱由原来的 0.521 元/Wh 下降到0.489 元/Wh，降幅 6%。 超高镍正极和硅碳负极适配 4680 圆柱电池，且实现更低本钱。正极适配方面，9 系超高镍正极镍含量比 8 系更高，活性高， 更轻易和电解液发生副反应，圆柱电池电解液用量少，且壳体自己耐压能力强，对产气有较高的承受能力；负极适配方面， 硅碳负极膨胀系数较高，圆柱电池耐压承受能力强，选用硅碳负极能有效提升电池能量密度。正极降本方面，一是材料自己 本钱低，9 系高镍正极中钴含量低，后续价格比 8 系本钱低；二是能量密度更高，9 系镍含量比 8 系更高，致使能量密度更 高，所以单 Wh 电池的正极材料用量削减。负极降本方面，随着硅碳负极工艺技术不竭成熟，生产本钱不竭下降。

干法电极技术削减极片生产工序，实现降本增效。特斯拉 4680 电池创新性地使用超级电容器中的干法电极技术，实现降本 增效。电极制备方式中，传统湿法电极技术需要使用粘结剂、溶剂与活性材料夹杂再涂至电极上干燥，而干法工艺无需溶剂， 直接将活性电极材料颗粒与四氟乙烯（PTFE）粘结剂夹杂，使其纤维化，直接将粉末擀压成薄膜，然后热压到极片上，可 省略辊压、干燥、NMP 溶剂回收等工序，大幅简化生产流程，提升生产效率，节省本钱。据特斯拉电池日猜测，干法电极 工艺可以将生产本钱下降 16%，产线投资本钱下降 34%，极片生产占地削减 70%。 今朝特斯拉已实现负极干法电极量产，正在攻关正极干法技术。按照美国加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院对特斯拉 4680 电池的拆解成果，今朝特斯拉已在负极中使用干法电极技术，其负极使用的是人造石墨，自己带润滑作用，在粉体传 输和辊压进程中活动性较好。正极材料干法工艺难度较大，正极材料在纤维化完成后，由于材料呈黏性絮状并相互交联，同 时正极材料自己自润滑性差，在持续传输进程中，极易出现偏析、架桥、结团等现象，自支撑膜制作难度较高，今朝特斯拉 仍在攻关该项技术。

2.2 增效：46 系大圆柱电池具有快充、高平安、高比能上风

大圆柱全极耳方案减小内阻/增加热传导，可实现 4C-6C 快充，快充时间降至 15 分钟。大倍率充放电时正负极极耳温度最 高，是快充的瓶颈。4680 电池极片长度到达 3.8 米，假如采用单极耳，会致使电池内阻明显增加。将正负极集流体两头变 成可以进行面接触的极耳，通过集流体与集流盘、正负极（盖板）的全面积毗连，形成稳定的全极耳导电结构，使得集流体与正负极之间的电传播输方式由传统的线传输变成面传输，从而大幅提升导流面积和过电流能力，下降电池内阻和发热量， 实现平安快充。Shen Li 等人通过模拟仿真对全极耳电池和单极耳电池进行充放电进程发热对照，发现全极耳设计产热速率 要比单极耳产热速率低两个数量级以上，验证了全极耳设计可以明显下降热效应。数据显示，4680 圆柱电池能够在 20 分钟 内完成从 10%到 80%SOC 的快充，相较于 21700 电池的 30 分钟，时间缩短 33%。

4680 圆柱电池一致性高、热失控阻隔性好。圆柱电池是以卷绕工艺进行制造，通过加速转速来进步生产效率，而软包和方 壳的叠片工艺的效率进步受限。在卷绕进程中，为保证电池具有高一致性，需要对卷绕张力进行控制。今朝松下等国外企业 对圆柱电池卷绕张力的控制较好，多量量生产的圆柱电池产物一致性高，良率能到达 97%~99.0%，可以避免由于电池一致 性差致使的过充、过放和局部过热等危险。

4680 圆柱电池成组时相互接触面积小，热失控阻隔性好。从单体角度看，圆柱电池热膨胀时壳体均匀受热，不会出现侧面 鼓胀、变形等影响电池寿命的问题。从模组角度看，圆柱电池蜂窝式排列，电芯间填充隔热灌封胶，电芯之间接触面积几近 为零，热量必须经过灌封胶再传至周边电芯，电芯隔热效果好，能做到热失控不舒展，从而有效进步电池热失控平安性。

圆柱结构适配超高镍/硅碳，进一步提升电池能量密度。今朝 4680 圆柱电池采用 NCM811 正极和人造石墨负极，电池能量 密度到达 244Wh/kg，相对于成熟的松下 21700 圆柱电池能量密度低 9.2%，可是未来可以通过下降外壳壁厚和改用硅碳负 极，可以将能量密度提升至 292Wh/kg。别的，超高镍正极材料及无钴材料等的应用将继续提升 4680 圆柱电池的能量密度。 46 系大圆柱电池正极可以用 9 系高镍，其钴含量低，后续本钱比 8 系廉价，能量密度更高。电解液方面，应用高平安新型 锂盐 LiFSI，进一步稳固电池平安性。在负极中搀杂硅或氧化亚硅可明显提升电池容量，但硅在充放电进程中会发生庞大的 体积变化(硅在充放电进程中轻易发生 300%的体积膨胀，而石墨只发生 10.6%的体积膨胀)，从而引发 SEI 膜破裂使未钝化 的概况表露出来，致使电池充放电循环时代电解液在硅概况延续分化，致使电池容量衰减。4680 电池的不锈钢壳体机械强 度大，可充实吸收负极的膨胀力，同时卷绕结构的 4680 电池极片各个位置膨胀力均匀，削减破损和褶皱的出现，而方型电 池在 R 角处易出现应力集中而致使破损和褶皱。

2.3 市场：预计 25 年 46 系大圆柱动力电池需求量将跨越 200GWh

从产能投产及计划猜测来看，2022-2024 年特斯拉、松下、LGES、三星 SDI、亿纬锂能、宁德时代等企业 4680 产线将陆 续投产。最早实现量产的是特斯拉，到今年年末初步实现约10GWh产能，其次是松下，预计明年3月份初步实现10GWh 4680 圆柱电池产能并逐步放量。LGES、三星 SDI、亿纬锂能加速构建 46系大圆柱电池产线，计划产线均为 10GWh 左右，宁德 时代预计到 2024 年建成 12GWh 的 46 系大圆柱电池新产线并实现量产。

预计特斯拉 2025年全球销量突破 400万辆，年均增长 44%。参照特斯拉美国加利福尼亚工场、中国上海工场、柏林工场、 美国得州工场、美国雷诺工场及两座新工场（猜测计划年产能跨越 100 万辆）扶植及产能爬升速度，猜测特斯拉 2022-2025 年全球新能源汽车产量将别离到达 144.6、199.4、271.0、400.5 万辆，YOY 别离到达 54.4%、37.9%、35.9%、47.8%。 2025 年增速提升主要系新工场及新车型产能爬升放量所致。

预计2025年特斯拉搭载4680电池的车型销量预计接近150万辆，占特斯拉昔时总销量的37.2%，装机量预计达167.8GWh， 2022-2025 年年均增长率到达 234%。2023 年 4680 圆柱电池量产在即，特斯拉领衔推广，未来市场需求明白。特斯拉 4680 电池需求量测算假定边际条件如下： 1）4680 电池与高镍+硅碳三元电池体系适配度高，预计在 Model Y、Cybetruck 等中高端车型中渗透率逐步提升，猜测在 高端电车 Model S/X上也将多量量使用。 2）参考 21700 替换 18650 圆柱电池的速度，预计到 25 年 Model Y 市场替换率为 50%。21700 圆柱电池量产 3 年后对 18650 市场替换率提升至 50%。随着 4680 圆柱电池技术不竭成熟，22 年上半年已实现装机，23 年将实现范围量产。 3）按照 Troy Teslike 猜测，单个 4680 圆柱电池容量依次为 2022-2025 年别离为 26.5/29.3/32.0/32.0Ah，依照标准版（690 块电池）和长续航版（828 块电池）均匀电池数量推导出特斯拉Model Y 车型带电量别离到达 74.4/82.2/89.7/89.7kWh。同 时 Model S、Model X和 Cybetruck 单车的电池容量别离猜测为 100/100/200kWh。暂未计入Model 3、SEMI、新车型上可 能应用的 4680 电池用量。

除了特斯拉，多家车企看好 46系圆柱电池市场应用。宝马、Rimac、蔚来、江淮等车企均在大力结构 46 系大圆柱，其中宝 马在9-10月别离与亿纬锂能、宁德时代、远景动力告竣46系大圆柱电池供货协议，总规范围超110GWh，依照每辆车100kWh 计较，满产装车量到达 110 万辆。

25 年全球 46系大圆柱装机范围将突破 200GWh，市场范围跨越千亿。特斯拉德州工场已起头向客户交付带 4680 电池组的 Model Y。截至 2022 年 Q3，预计年末能够到达 6.8-10.2GWh。依照特斯拉、宝马等车企 46 系大圆柱电池需求计划，预估 2025 年 46 系大圆柱电池装机量将到达 207.8GWh，全球动力电池装机量市占率将到达 14.0%。假定导 2025 年三元动力电 池单价降至 0.5 元/Wh，推测 46 系大圆柱电池市场范围将跨越 1000 亿元。

三、 产业链机遇：46 系大圆柱电池及上游关键材料企业有望率先受益

46 系大圆柱电池降本增效明显，市场远景广漠，对电池产业链影响较大，我们重点关注锂电池制造、超高镍正极材料、硅 碳负极材料、新型锂盐 LiFSI 等新产线、新工艺环节。特斯拉作为新能源车企标杆，最早于 2020 年提出 4680 大圆柱解决 方案并自建电池制造产能。陪伴特斯拉得州工场搭载 4680 圆柱电池的首批 Model Y 交付，2023 年 46 系大圆柱电池将迎来 大范围量产，国内外车企、电池企业、材料企业均相继跟从结构，46 系大圆柱电池将对电池、材料的技术线路和竞争格式 发生深远影响，未来在超高镍三元正极材料、硅碳负极材料、新型锂盐 LiFSI 等范畴具有技术储备以及量产能力的上下游企 业有望率先受益。

3.1 46 系大圆柱电池：特斯拉领衔研发生产，头部电池厂商纷纷加码跟从

从技术层面看，46系大圆柱电池均以超高镍+硅碳为主要正/负极材料。特斯拉正极选用 9 系高镍 NCM 正极，后续方针是发 展二元无钴正极材料，即镍锰正极（NMx）；LGES 选用 9 系四元高镍 NCMA；松下和三星 SDI 均选用 NCA；宁德时代、亿 纬锂能、SKI 均选用高镍 NCM，未来将用到 9 系。负极材料用掺 12％-15％氧化亚硅的硅碳负极，容量达 550mAh/g。

从产物层面看，今朝特斯拉已实现 4680 装车，2023 年实现大范围量产可能性较大。特斯拉已实现 3.4GWh 年化产能，预 计到年末实现 6.8-10.2GWh年化产能，可装配 9.0-13.7 万辆 Model Y。2022 年 Q2 特斯拉德州工场已起头向客户交付配套 4680 电池组的 Model Y。2022 年 Q3 特斯拉每周约生产 1000 套 4680 电池包，折年化产能 3.5GWh，预计年末产能将到达 6.8-10.2GWh。 从市场层面看，23年将是 46系大圆柱电池发展元年，25年装机量将突破 200GWh。依据特斯拉、宝马等大圆柱电池装车 量产计划，我们猜测 2025 年 46 系大圆柱电池装机量将到达 207.8GWh，市场范围突破1000 亿元。 从企业竞争看，日韩三巨头圆柱份额全球领先，特斯拉自制 4680 带动大圆柱东山再起。按照 EVTank 数据，2021 年全球 圆柱电池市场主要被松下、LG 和三星 SDI 三家占据，松下和 LG 主要系特斯拉新能车销量带动排名遥遥领先。特斯拉在 22 年 Q2 起头 4680 装车，到年末产能约 10GWh。头部电池厂商纷纷跟从加码 46 系大电池阵营，包括松下、LG 新能源、三 星 SDI、宁德时代、亿纬锂能、比克电池均已深度结构 46 系大圆柱电池。

从供给链层面看，上游材料技术成熟度高，电池产线产能稳步爬坡。4680 的推广或将影响国内以方形为主的电池格式，国 内具有圆柱电池生产能力和工艺堆集的公司具有先发上风。此外，主流电池大厂正在大力公关 4680 配套的全极耳、CTC、 激光焊等是关键技术，大都处于中试阶段，良率有待进步。未来率先突破关键配套技术的电池企业有望打破原有竞争格式， 成为 4680 产业链焦点受益公司。

3.2 超高镍正极材料：高镍正极材料快速发展，超高镍产物有望批量供货

高镍化是三元正极材料发展偏向。三元材料由镍、钴、锰（或铝）三种金属组成，其中镍是电极反应中关键的活性物质，在 充放电中介入氧化还原反应。进步三元材料整体能量密度关键就在于提升镍含量。为了实现正极降本增效，不竭削减钴含量， 增加镍含量。高镍三元继续超高镍化，从 NCM8 系、NCA8 系继续向 NCM9 系、NCA9 系、NCMA、无钴化发展。 从技术层面看，NCMA（镍钴锰铝）四元材料有利于提升循环寿命。NCMA 是基于今朝两大主流三元高镍材料 NCM 与 NCA 夹杂而成，通过在 NCM 三元材料中搀杂Al 粒子获得，本质是用 Al替换 Co，提升材料稳定性和下降材料本钱。韩国 Un-Hyuck Kim 团队使用 1C 电流在 25℃1000 次充放电循环后，NCMA75 电池的放电容量连结率到达 95.0%，而 NCM77 与 NCA82 的放电容量则别离下降至原先的 87.9%、79.6%。NCMA 的循环性能明显优于比容量相似的 NCM 和NCA。

高镍化能够降本增效，是三元正极材料发展趋势。8 系三元材料由于镍含量增加，具有更高的能量密度，同时由于钴含量的 下降，还兼具本钱上风，市场份额快速增长。本钱加成法是绝大部分正极材料企业的定价机制，相较于普通三元，高镍三元 因其更高的技术难度，利润率优于普通三元。8 系材料于 2018 年起头进入市场，随着 2020 年大范围商业化，2021 年 8 系 材料市占率跨越 30%。

高镍产物具有较高的进步技术壁垒，技术深厚的正极材料企业具有发展潜力。正极材料技术主要体现在材料的配方设计、关 键设备的选型、工艺细节设计。高镍三元正极材料对先驱体制备、烧结工艺和进程控制以及生产情况的要求刻薄，同时还对 焦点生产设备的各项性能和产线设计的细节要求同样较高。同时，高镍三元正极产物具有较高的客户粘性。由于高镍三元正 极材料对平安性能的刻薄要求，高镍三元正极材料厂商需要满足的客户认证要求远高于普通三元正极材料。 从市场层面看，高镍三元正极材料市场集中度较高，CR3 约 70%。龙头企业扩产加速，高镍化有望助力具有技术储备的企 业进一步进步市占率。在高镍正极需求大幅增加的布景下，具有量产能力且通过客户认证的容百科技、天津巴莫、贝特瑞、 振华新材加速扩产高镍正极。2021 年高镍三元正极材料出货量前三别离为容百科技、天津巴莫和贝特瑞，CR3 到达 70%， 市场集中度较高。预计 2025 年国内高镍三元渗透率提升至 51%，21-25 年 CAGR 到达 41%。

从国外业务拓展层面看，当升科技、华友钴业、贝特瑞、中伟股份境外营业收入实现快速增长。当升科技主营三元正极材料， 2018-2021 年境外业务收入快速增长，年均增速到达 53.9%。华友钴业主营钴、镍、三元先驱体、铜等，在刚果（金）、印 尼等国家及地域展开钴镍锂资源开辟业务，2018-2021 年年均增长 58.9%。贝特瑞主营电池电池负极材料、正极材料等， 2018-2021 年境外营收增速到达 36.9%。中伟股份出口产物主要出口地域是韩国，境外营收实现快速增长，2018-2021 年年 均增速到达 66.3%。容百科技境外收入业务较少，但随着韩国万吨级三元正极材料产线投产，境外收入将实现快速增长。

当前容百科技、华友钴业、贝特瑞海外产能结构进展较快。按照美国《通胀削减法案》，美国政府将对清洁能源提供高达 3690 亿美元的投资和税收抵免。同时该法案还规定，只能向采办美国及与其签订自由贸易协定的国家组装、制造的电动汽车提供 税收抵免，这将进一步推动国内龙头电池材料企业加速海外投资建厂。

3.3 硅碳负极材料：有效提升能量密度，天生适配圆柱电池

从技术层面看，硅碳负极有效提升电池能量密度。锂离子电池负极商业化以人造/自然石墨为主，克容量已经到达 365mAh/g， 接近其理论比容量极限 372mAh/g，而硅理论比容量高达 4200mAh/g，是石墨类负极材料的 10 倍以上，不存在析锂隐患， 平安性好过石墨类负极材料，且储量丰富，本钱低廉，是最具潜力的下一代锂电池负极材料。同时，由于硅负极吸附锂时会 发生较大体积变化（膨胀率高达 300%），致使材料破裂，循环性能及库伦效率恶化，所以硅碳负极材料是按一定比例（5%-10%） 搀杂在石墨负极中应用，其膨胀性、循环性能相对较好。纳米硅碳和氧化亚硅（SiO）是今朝商业化水平最高的两种硅碳负 极材料，氧化亚硅在锂嵌入进程中发生的体积膨胀较小，因此相对纯硅负极，其循环稳定性有较为明显改良，更适合应用于 动力电池范畴。 从产物层面看，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，贝特瑞已量产和批 量供货，杉杉、国轩高科、正拓能源可实现量产，天津力神、湖南星城、璞泰来具有小量投产能力。贝特瑞硅氧负极已实现 批量供货，其硅氧负极材料已经突破至第三代产物，比容量从第一代的 650mAh/g 提升至第三代的 1500mAh/g，且正在开 发更高容量的第四代硅碳负极材料产物。

从市场层面看，商业化硅碳负极适配圆柱电池，电池量产推动硅碳负极需求快速增长。由于方形电池和软包电池对膨胀很是 敏感，而 4680 大圆柱具有受力均匀、自动化水平高、膨胀容忍度高、制造自动化水平高档上风，硅碳负极搭配能量密度较高的高镍三元正极应用于圆柱电池上风加倍突出。4680 大圆柱电池以及长续航快充车型放量，有望推动硅碳负极材料快速 增长。今朝国内贝特瑞和杉杉股份有批量产物出货。贝特瑞年年产能为 0.6 万吨，正在扩产 4 万吨，产物销往 LGES 和三星 SDI，LGES 电池进一步供货特斯拉汽车。宁德时代、国轩高科、星恒电源等电池厂商均将硅碳负极明白列为高比容量电池 发展偏向。

从供给链层面看，4680电池量产在即，圆柱动力电池需求有望提升。特斯拉于 2020 年推出的 4680 大圆柱电池于 2022 年 起头逐步投产，多家电池生产企业也纷纷起头结构大圆柱动力电池，4680 圆柱动力电池的量产有望进一步催化带动硅碳负 极需求提升。4680 大圆柱电池以及长续航快充车型的范围化量产，叠加硅碳负极产业链扩产提速，将推动硅碳负极材料进 入快速增长阶段。

从国外业务拓展层面看，贝特瑞、杉杉股份、璞泰来和国轩高科均有境外营收。贝特瑞主营锂离子电池负极材料、正极材料 等，2018-2021 年境外营收年均增速到达 36.9%。杉杉股份主营钴酸锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂、镍钴铝三元材料、人造 石墨、硅碳负极等，2018-2021 年境外营收年均增速到达 31.3%。璞泰来主营负极材料、涂布机、涂覆隔膜、铝塑膜、纳米 氧化铝粉等产物，2018-2021 年境外营收年均增长 80.7%，其中负极材料海外业务占比约 30%。国轩高科主营动力锂电池 和输配电设备业务，海外业务体量总体不高，但增速较快，2018-2021 年境外营收年均增长119.7%。

当前贝特瑞、国轩高科海外负极产能结构进展较快，便于供货欧美客户。贝特瑞已于 2022 年 6 月在印尼与 STELLAR INVESTMENT PTE. LTD.合资成立新公司，投建年产 8 万吨锂电池负极材料项目。国轩高科预备在美国投建 15 万吨正极材 料和 5 万吨负极材料工场，实现正负极材料美国本土化生产。在海外新建产线有利于享受国外新一轮优惠政策，比如可享受 美国《通胀削减法案》补助政策等，产业化发展具有本钱上风。

3.4 新型锂盐 LiFSI：电化学性能优越，未来市场需求广漠

从技术层面看，4680 高镍化、高压化对电解液性能要求提升。首先，正极材料中镍含量增加，由于 4 价镍离子具有较高的 氧化还原电位，会催化电解液氧化分化，影响电池性能。其次，高镍体系电池循环进程中会有锰、钴等过渡金属溶出，会破 坏负极概况的 SEI 膜。所以，高镍电池需要添加过充和阻燃等添加剂来提升电池的平安性。双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）被认 为是最佳替换品，特别适用于高镍正极、高电压正极等活性电极材料，可大幅提升电池充放电次数，并连结稳定，进步平安 性，其渗透率有望进一步提升。 LiFSI 具有杰出结构稳定性和电化学性能等优异性能，成为产业化进程最快的新型锂盐。和 LiPF6相比，LiFSI 具有以下优 点：1）LiFSI 具有更高的热稳定性，其熔点为 145℃，分化温度高于 200℃，可耐受更高的工作温度，抑制气胀；2）LiFSI 电导率高，可达 9.8ms/cm（LiPF6 仅 6.8ms/cm），有助于下降电池内阻、削减发热、提升效率和平安性；3）LiFSI 与 SEI 膜有很好的相容性，与正负极的化学稳定性高，只会在 160℃以上温度时才与其部分成份发生置换反应。

今朝 LiFSI 作为添加剂用量进步。今朝只有一线电池企业、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 线企业大多唯一作为添加剂的配方。LiFSI 作为电解液锂盐有两种应用方式：1）可用作常用电解质 LiPF6 的添加剂；2）作 为新型电解质替换 LiPF6，今朝还处于实验室阶段。今朝 LiFSI 主要作为三元电池 LiPF6 的添加剂使用，添加量在 1%-18% 不等。电解液中添加 LiFSI 的锂离子动力电池的使用寿命、夏季或冬季的续航里程与充放电功率、整体平安性均获得有效提 升。按照多氟多公开资料，以 4680 电池为例，其中 LiFSI 的添加量或将是普通三元电池的5 倍，从 3%提升到15%。 龙头企业把握焦点技术工艺，专利结构进步行业门坎。LiFSI 的纯度对产物性能影响较大，电池级 LiFSI 生产工艺难度较高。 今朝 LiFSI 的合成主要采用氯磺酸法，中间产物双氟磺酰亚胺 HClSI 的收率（主产物占所有产物的比例巨细）对产物品质的 把控至关重要。纯度控制以及对敏感中间物 HClSI 的温度把控决议了合成 LiFSI 较高的技术壁垒。 从市场层面看，2021年全球 LiFSI 需求量为 0.68吨，猜测到 2025年全球 LiFSI 需求量将到达 7.7万吨，年复合增长率达 到 83%。高镍三元对 LiFSI 的需求较为刚性，我们预计 4680 电池中使用量有望进一步提升。国内头部电解液厂商包括天赐 材料、多氟多、新宙邦、永太科技等，其中天赐材料产能 2020 年产能最高占比到达 32%。

从供给链层面看，当前国内龙头厂家纷纷起头加速结构 LiFSI。2021 年下半年，国内龙头厂商加速结构 LiFSI。电解液龙头 天赐材料于 2021 年 6 月公告年产 6.2 万吨电解质根本材料项目标计划，包括年产 6 万吨/年的双氟磺酰亚胺（HFSI），该产 品是新型锂盐 LiFSI 的中间体，约可用于生产 5.7 万吨 LiFSI；锂盐龙头多氟多 2021 年 7 月公布拟投资年产 4 万吨 LiFSI 项目。其他投建 LiFSI 产能企业包括时代思康、永太科技、新宙邦、康鹏科技、研一（山河）、中立团体、宏氟锂业等，到 2025 年预计总产能跨越 24.5 万吨。

从业务拓展层面看，天赐材料、多氟多、新宙邦、永太科技均有境外营收。天赐材料主营锂离子电池电解液和正极材料磷酸 铁锂等，2018-2021 年境外营收年均增速到达 24.5%。多氟多主营无水氟化铝、高份子冰晶石、六氟磷酸锂、新型锂盐、电 子级氢氟酸等，2018-2021 年境外营收年均增速到达 12.8%。新宙邦主营锂离子电池电解液、电解液添加剂、新型锂盐等产 品，2018-2021 年境外营收年均增长 24.2%。永太科技主营医药类化学品、农药类、锂电及其他材料类，2018-2021 年境外 营收年均下降 2.0%。

当前天赐材料、新宙邦、瑞泰新材外产能结构进展较快。欧美地域快速增长的市场吸引着我国电解液企业出海意愿，头部电 解液企业纷纷结构欧美地域，抢占电解液市场。今朝进展较快的有天赐材料、新宙邦和瑞泰新材，均为国内电解液行业头部 企业，海外结构国家包括捷克、波兰、荷兰等欧洲地域。

四、 投资分析

特斯拉 4680 圆柱电池量产在即，随着 46 系大圆柱电池实现降本增效进程加速，预计 25 年全球需求量跨越 200GWh。特斯 拉已实现 4680 圆柱批量试产，年化产能已到达 3.4GWh，预计 2025 年 4680 圆柱动力电池市场需求将到达 167.8GWh，占 特斯拉装机量总量的 37.2%，到达150 万辆。从全球来看，2025 年 46 系大圆柱电池市场范围将突破 200GWh。 46 系大圆柱市场逐步打开，46 系大圆柱电池及上游不成或缺的超高镍正极材料、硅碳负极材料、新型锂盐 LiFSI 3 大关键 原材料有望率先受益。超高镍正极材料和硅碳负极材料能够保证 46 系大圆柱电池实现降本增效的重要原材料；LiFSI 能有效 提升超高镍正极 46 系大圆柱电池的平安性。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。「链接」