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电池新技术专题（三）动力电池结构创新百家争鸣 [Table_Industry] [Table_ReportDate] 2022年08月17日请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 2 证券研究报告行业研究 [Table_ReportType] 行业深度报告 [Table_StockAndRank] 电力设备与新能源投资评级看好上次评级看好 [Table_Author] 武浩电力设备与新能源行业首席分析师执业编号S1500520090001 联系电话010-83326711 邮箱wuhaocindasc.com 张鹏电力设备与新能源行业分析师执业编号S1500522020001 联系电话18373169614 邮箱zhangpeng1cindasc.com 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 [Table_Title] 动力电池结构创新百家争鸣 [Table_ReportDate] 2022 年 8 月17 日本期核心观点 [Table_Sum [Table_Summary] ➢ 电芯制作工艺双管齐下，叠片卷绕各有利弊。电芯被认为是动力电池的“心脏”，在电池内部电解液工作时起到承上启下的作用。当前电芯制作工艺主要包括叠片工艺和卷绕工艺两类，叠片工艺内部空间利用充分，容量密度以及能量密度较高，设计灵活，但易出现虚焊等问题；卷绕工艺则生产控制相对简单，内阻较高，但制作过程受限，形状单一，散热效果较差。 ➢ 动力电池结构创新百家争鸣，齐头并进。自2019年动力电池结构创新元年以来，各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新，百家争鸣。1）宁德时代主推CTP技术，当前最前端技术为CTP 3.0 麒麟电池，设计多功能弹性夹层、底部空间共享方案，采取全球首创电芯大面冷却技术，性能卓越；2）特斯拉核心产品为4680电池，具有大电芯、无极耳和干电池三大工艺特征，与 CTC 技术相辅相成；3）比亚迪推出具备“6S”理念的刀片电池，并以此为基础推出具有成“电池上盖-电芯-托盘”的“三明治”结构特征的CTB技术，结构强度优势明显；4）蜂巢能源技术核心为叠片电池工艺，并将叠片电池工艺与无钴电池产品深度融合；5）国轩高科主推 JTM 集成技术，制造过程简单，易形成标准化；6）广汽集团核心优势产品为弹匣电池，具备超高耐热稳定电芯、超强隔热电池安全舱、三维降温冷却系统、第五代电池管理系统四大核心技术；7）长城汽车核心产品为大禹电池，具备热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却八大技术创新，保障电池不起火、不爆炸；8）中航锂电核心产品为one-stop电池，核心技术创新为一体化电连接技术，基于 “高度集成与极简化”的产品设计与制造，实现产品对“高比能、高安全、高可靠、低成本”的要求；9）零跑汽车主推 CTC 方案，将电池、底盘进行集成设计，软硬件实现双重创新，可持续进化；10）上汽集团核心产品为魔方电池，通过平躺电芯实现超高集成度、超长寿命、零热失控安全防护。 ➢ 投资建议当前电池包模块化、标准化程度不断加深，整个电池包的生产环节集中度继续提升为大势所趋，推荐宁德时代、亿纬锂能、比亚迪、孚能科技。 ➢ 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。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 3 目录一、新能车产销旺盛，叠片卷绕技术并行 5 1.1 新能源车产销旺盛 . 5 1.2 叠片卷绕技术并行 . 5 二、动力电池结构创新百家争鸣 . 6 2.1 宁德时代开创结构创新之路 . 7 2.2 特斯拉4680引领结构创新 9 2.3 比亚迪“携刀”抢跑电池结构化 . 11 2.4 蜂巢能源叠片电池工艺 . 15 2.5 国轩高科JTM集成技术 16 2.6 广汽集团弹匣电池 16 2.7 长城汽车大禹电池 18 2.8 中航锂电one-stop电池 19 2.9 零跑汽车CTC方案 . 20 2.10 上汽集团魔方电池 22 三、增量投资机会 24 四、标的公司 . 24 4.1 宁德时代龙头地位稳固，海外市场及储能业务爆发 24 4.2 比亚迪厚积薄发，成就新能源时代的王者 25 4.3 亿纬锂能动力电池业务快速发展，盈利有所承压 . 25 4.4孚能科技盈利承压，静待软包产能放量 25 4.5 壹石通多点布局新能源，核心竞争力持续增强 . 25 4.6 银邦股份积极巩固拓展新能源市场，有望开拓第二增长曲线 . 26 4.7 汇得科技把握市场机遇，创新拓展新项目 26 四、风险因素 . 27 表目录表1叠片工艺与卷绕工艺优劣总结 6 表2动力电池结构创新年鉴 . 6 表3宁德时代三代CTP性能差异 7 表4大禹电池八大核心技术 . 19 表5零跑CTC方案硬件层面优势 21 表6魔方电池三大优点超高集成度，超长寿命、“零热失控”安全防护 . 22 表7动力电池结构创新核心要点 23 表8动力电池结构创新核心指标 24 图目录图 1新能源汽车产量及环比增速 5 图 2新能源汽车销量及环比增速 5 图 3叠片工艺示意图 5 图 4卷绕工艺示意图 5 图 5CTP1.0 结构示意图 7 图 6CTP3.0（麒麟电池）结构示意图 . 7 图 7麒麟电池多功能弹性夹层示意图 . 8 图 8多功能弹性夹层内置微米桥连接装置示意图 . 8 图 9麒麟电池首创电芯大面冷却技术 . 8 图 10宁德时代水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置申请专利示意图 . 8 图 114680 电池示意图 9 图 12圆柱电池尺寸与性能变化 . 9 图 13特斯拉蛇形冷却板贴附设计 9 图 14全极耳技术示意图 10 图 15全极耳结构示意图 10 图 17特斯拉 CTC 结构示意图 11 图 18CTC 冷却与热隔离结构 . 11 图 19德州工厂 4680 版 Model Y 拆解照片 . 11 图 20汽车座椅直接置于电池之上 . 11 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 4 图 21刀片电池电池包空间利用率大幅提升 . 12 图 22刀片电池 6S 技术理念 12 图 23刀片电池通过“针刺测试” 12 图 247 重维度、5 大方面、4 个层级的全方位安全体系 12 图 25刀片电池可满足四种状态下强度变化 . 13 图 26刀片电池热管理系统示意图 13 图 27中大型高端轿车比亚迪汉 . 14 图 28比亚迪汉家族 2021 年度销售情况 14 图 29比亚迪 CTB 技术示意图 . 14 图 30CTB 技术类蜂窝“三明治”结构 14 图 31CTB 技术首搭车型海豹 . 15 图 32比亚迪 CTB 技术在海豹上的应用 . 15 图 33蜂巢能源高速叠片工艺 . 15 图 34蜂巢能源超高速叠片机 . 15 图 35“L6”长叠片电芯尺寸选择逻辑 . 16 图 36蜂巢能源无钴系列产品宣传图 16 图 37JTM 集成技术示意图 16 图 38国轩高科科技大会 JTM 集成技术优势讲解 . 16 图 39广汽弹匣电池结构示意图 . 17 图 40弹匣电池针刺实验结果 . 17 图 41网状纳米孔隔热材料 17 图 42超高耐温上壳体 17 图 43全贴合液冷系统 18 图 44第五代电池管理系统 18 图 45长城大禹电池结构示意图 . 18 图 46大禹电池热失控实验 18 图 47大禹电池首搭车型长城机甲龙 . 19 图 48中航锂电 one-stop 电池结构示意图 20 图 49中航锂电 one-stop 电池技术创新 . 20 图 50零跑汽车 CTC 方案纵向拆解示意图 . 21 图 51CTC 方案俯视图 21 图 52零跑 AI BMS 大数据智能电池管理系统示意图 21 图 53全球首款搭载 CTC 技术量产轿车零跑 C01 . 21 图 54魔方电池结构示意图 22 图 55躺式电芯布局与传统立式设计对比 . 22 图 56魔方电池体积效率转换率对比 22 图 57魔方电池重量效率转换率对比 22 图 58魔方电池首搭车型上汽 MG MULAN 23 图 59魔方电池未来可支持换电 . 23 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 5 一、新能车产销旺盛，叠片卷绕技术并行 1.1 新能源车产销旺盛 “双碳”顶层逻辑推动下，新能源汽车产销势头正盛。当前，国内已成为全球最大的新能源汽车市场。近五年来新能源汽车产销显著上升， 2022 年 7 月新能源汽车产销分别完成 61.7 万辆和 59.3 万辆，较去年同期同比增长 117.6和 119.2；2022 年 1-7 月累计产销分别为 327.9 万辆和 319.4 万辆，较去年同期同比增长 118.0和 116.1. 1.2 叠片卷绕技术并行电芯制作工艺双管齐下，叠片卷绕各有利弊。通常而言，动力电池包括电芯、管理（保护）单元、外壳等几大部分，电芯也被认为是动力电池的“心脏”。关于电芯的制作工艺，主要包括叠片工艺和卷绕工艺两类，二者各有利弊。 1）叠片制作工艺叠片工艺是指将涂覆后的正负极合剂层分割成初定尺寸，随后依照顺序将正极合剂层、隔膜、负极合剂层贴合，后将多个“三明治”结构层并联叠合，形成可以封装的电极片芯。叠片工艺的连续性靠的是隔膜的“Z”字形弯折，把正负极连续叠合到隔膜上，隔膜“Z”字形穿行其间，隔开两极，最后包上外壳包装。图1新能源汽车产量及环比增速资料来源Wind，信达证券研发中心图2新能源汽车销量及环比增速资料来源Wind，信达证券研发中心图3叠片工艺示意图资料来源双翌光电官网，信达证券研发中心图4卷绕工艺示意图资料来源双翌光电官网，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//www.cindasc.com 6 相较于卷绕工艺，叠片工艺内部空间利用充分，容量密度以及能量密度较高，同时可根据锂电池尺寸来设计每个级片的尺寸，设计灵活；但叠片工艺也具有一定缺点，叠片工艺需将极片点焊到同一焊点，相对容易出现虚焊问题。 2）卷绕制作工艺卷绕工艺则是指通过固定卷针的卷绕，将前期处理好的正极极片、隔膜、负极极片按照顺序卷绕挤压成型。具体工艺是将原材料按负极、隔膜、正极、隔膜的顺序叠在一起，通过卷绕法直接卷成圆柱形或椭圆柱形，放在方壳或圆柱的金属外壳中。相较于叠片工艺，卷绕工艺锂电池仅有两个极片，生产控制相对简单，电焊容易，同时因为正负极只有单一极耳的特性内阻较高；与叠片工艺一致，卷绕也有缺点，卷绕工艺基于其制作过程限制，只能制作为长方体锂电池，形状单一，同时散热效果相对叠片工艺也有一定劣势。表1叠片工艺与卷绕工艺优劣总结叠片工艺卷绕工艺优势容量密度高；能量密度高；尺寸灵活电焊容易；生产控制相对简单劣势容易虚焊；设备效率慢内阻高，形状单一；散热效果差资料来源双翌光电官网，信达证券研发中心二、动力电池结构创新百家争鸣 2019年为动力电池结构创新元年，各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新，推出各类去模组化、集成化的电池结构创新技术，并在新能源汽车市场逐步予以应用。当前时代电池包模块化、标准化程度不断加深，整个电池包的生产环节集中度继续提升为大势所趋，以宁德时代、比亚迪为代表的动力电池企业以及以特斯拉为代表的各大新能源汽车车企对动力电池结构的进一步革新值得关注。表2动力电池结构创新年鉴时间产品创新应用范例 2019年蜂巢能源叠片电池工艺 - 2019年宁德时代CTP1.0 北汽新能源 EU5车型 2020年比亚迪刀片电池首搭车型为比亚迪中大型高端轿车比亚迪汉 2020年国轩高科JTM集成技术 - 2020年特斯拉4680电池特斯拉德州工厂生产的 Model Y 2021年广汽弹匣电池广汽AION Y为首搭车型，AION V PLUS、AION S PLUS 等同样予以应用 2021年长城汽车大禹电池首发车型为沙龙机甲龙，2022 年起长城旗下车型将全面应用 2021年中航锂电one-stop 电池原预计于2022 年6 月推向市场 2021年宁德时代CTP2.0 蔚来系列75kWh电池包 2022年零跑CTC方案零跑旗下全球首款CTC 技术量产轿车零跑C01 2022年比亚迪CTB 首搭车型为比亚迪海豹 2022年上汽魔方电池上汽MG MULAN等上汽星云纯电专属系统化平台开发的车型请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 7 2022年宁德时代CTP3.0麒麟电池将于2023年量产，理想旗下新能源车确定搭载资料来源信达证券研发中心整理 2.1 宁德时代重磅发布麒麟3.0，开创结构创新之路 2.1.1 CTP技术发展历程 CTP（Cell To Pack，无模组动力电池包）是宁德时代主推的电池结构集成技术，其发展大体可以划分为3个阶段，分别为CTP 1.0、CTP 2.0和CTP 3.0。 1）CTP 1.0 由宁德时代在 2019 年 9 月 10 日于法兰克福汽车展会首次公布，相较于传统工艺，其去掉模组的侧板，转而用绑带来替代，以实现有效减轻重量，提高成组率，代表车型为北汽新能源EU5车型； 2）CTP 2.0由宁德时代在原有基础上进行改进，在2021年12月21日于国家“十三五”科技创新成就展上推出，相较于CTP 1.0，CTP 2.0进一步优化掉模组的两个端板，利用电池箱体上的纵横梁来代替端板，代表车型为蔚来汽车； 3）CTP3.0，即麒麟电池，由宁德时代在2022年6月23日首次公开发布，其使用平板化的托盘，去除箱体上的纵梁或横梁，采用低膨胀的电芯，配合电芯本体来实现结构上的需求，体积利用率由CTP1.0的55跃升至72，安全性、电池寿命、快充性能以及能量密度等方面也得到了进一步提升。CTP 3.0由于推出时间较短，目前在市场上还未有实际应用，预计将于 2023年量产，理想汽车旗下新能源车已确定搭载。表3宁德时代三代CTP性能差异 CTP 1.0 CTP 2.0 CTP 3.0 续航里程（km） 500 600 1000 三元电池系统能量密度（Wh/kg） 180 200 250 资料来源锂电产业通，信达证券研发中心 2.1.2 麒麟电池（CTP3.0）麒麟电池，第三代CTP技术是当前宁德时代最前端的动力电池结构创新技术，其技术逻辑特征集中于两个层面 1）采取“电芯-电池包“结构，开创性地打破单一边界，整合需求，取消横纵梁、水冷板与隔图5CTP1.0结构示意图资料来源宁德时代官方公众号，信达证券研发中心图6CTP3.0（麒麟电池）结构示意图资料来源宁德时代官方公众号，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//www.cindasc.com 8 热垫原本各自独立的设计，集成为多功能弹性夹层； 2）设计底部空间共享方案，将电芯倒置，将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进行智能分布。通过此两项技术革新，麒麟电池成为全球集成度最高的电池，体积空间利用率最高可达72，同时可将三元电池系统能量密度提升至 255Wh/kg，磷酸铁锂电池系统能量密度提升至 160Wh/kg，量产后整车续航可实现1000km以上。另外，麒麟电池在多功能弹性夹层内部搭建微米桥连接装置，灵活配合电芯呼吸进行自由伸缩，电芯全生命周期可靠性得到提升。全球首创的电芯大面冷却技术也是麒麟电池的核心创新点之一，其从热交换本质着手，基于电芯的变化，将水冷功能置于电芯之间，使换热面积扩大四倍，使得电芯控温时间缩短至原来的一半，能更高效地维持电芯安全、适宜的工作温度。值得一提的是，由宁德时代发布名为水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置的专利与麒麟电池中所述的冷却板子系统组件信息高度吻合专利中口琴管式的冷却板为双层结构，两侧设置多个连接管，通过连接管将冷却板之间的冷却液流通路径实现串联，构成内部循环的通道，其中外层和内层冷却通道中的一者为液冷通道，另一者为非液冷通道（如外层液冷，内层风冷），非液冷通道由于不填充冷却液，可以填充弹性材料或相变材料，通道壁可以适当朝内变形，吸收电池单体膨胀，避免电池单体挤压损坏。整理来看，专利内容与麒麟电池电芯大面冷却、电池配合电芯进行自由伸缩、内置微米桥连接装置等技术特征一一对应。图7麒麟电池多功能弹性夹层示意图资料来源宁德时代官方公众号，信达证券研发中心图8多功能弹性夹层内置微米桥连接装置示意图资料来源宁德时代官方公众号，信达证券研发中心图9麒麟电池首创电芯大面冷却技术资料来源宁德时代官方公众号，信达证券研发中心图 10宁德时代水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置申请专利示意图资料来源国家知识产权局，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//www.cindasc.com 9 散热能力的保障使得麒麟电池具备可观的快充性能，有足够的能力支持 4C 快充，10 分钟内可快充至80；另外麒麟电池在极端情况时，电芯可急速降温，有效阻隔电芯间的异常热量传导，并有效避免电池非正常工作温度，造成不可逆损伤，这使得电芯寿命与安全有所提升。 2.2 特斯拉4680引领结构创新，放量在即 2.2.1 4680电池 4680电池由特斯拉于2020年9月23日特斯拉电池日推出，是继18650电池、21700电池之后的第三代产品，相较于21700电池，其能量方面提高5倍、续航里程提高16、动力方面提高 6 倍、成本方面降低 14；冷却方面，特斯拉采用蛇形冷却板贴附设计，而且内部散热鳍片自成回路，无需串联。图13特斯拉蛇形冷却板贴附设计资料来源搜狐汽车·E 电园，信达证券研发中心 4680电池的核心创新为大电芯、全极耳和干电池技术。 a）大电芯4680电池相较于21700电池，电芯尺寸变大，直径从27mm变为46mm，高度从70mm变为80mm，电芯厚度增加，曲率降低，这为其带来了一定的优势 1）大电芯可降低壳体在单位电池容量上的占比，减少结构件和焊接数量，有效降低成本；图114680电池示意图资料来源特斯拉电池日资料，信达证券研发中心图12圆柱电池尺寸与性能变化资料来源特斯拉电池日资料，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//www.cindasc.com 10 2）电池尺寸增大使得电池组中电池数量减少，金属外壳占比减少，正极、负极等材料占比增加，能量密度提高； 3）电池数量的减少也使得电池的监测和状态分析更为简单； 4）4680尺寸更大使得其结构强度更高，可起支撑作用，从而实现节省空间的效用，有助于提升性能。 b）全极耳极耳是电池正负极在充放电过程中的触点，也是电池工作中电流与外界联系的桥梁，电流必须流经极耳才能与电池外部连接；全极耳工艺则是指正负极材料的两侧边沿全部被作为正/负极，这可以显著增加电流通路，这使得4680电池的散热和热管理性能有所提升，进而具备15分钟内可将电池从 0充至80电量的快充能力，即续航 600公里的车，充电10- 15min就可以满足400-500公里的续航。 c）干电池干电极技术是指不适用溶剂，直接将少量（5-8）细粉状PTFE粘合与正极/负极粉末粘合，通过挤压机形成薄的电极材料带，再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。该技术同样具备明显优势，其工艺过程简单，且不使用溶剂，有助于达到更高的能量密度。图16干法涂布示意图资料来源粉体网，信达证券研发中心图14全极耳技术示意图资料来源特斯拉电池日资料，信达证券研发中心图15全极耳结构示意图资料来源储能智造官方公众号，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//www.cindasc.com 11 2.2.2 特斯拉CTC技术特斯拉CTC技术技术逻辑特征为将电芯直接集成到底盘，实现大三电、小三电、底盘系统以及自动驾驶相关的集体，该技术于2020年9月23日特斯拉电池日与4680电池同步推出，二者相辅相成，通过CTC技术，可为车辆减重10、增加14续航里程、全车可减少370个零部件，且伴随着CTC技术的深入应用，其每GWH投资将减少55、占用空间将减少25。散热方面，特斯拉CTC技术采取电芯间夹水冷板，同时在上方额外添加一层水冷板，加上4680 电池大圆柱间散热空间本身更大的特性，整体来看散热能力优异。关于特斯拉核心技术的具体应用，特斯拉德州工厂生产的Model Y是最好的范例，其使用了 CTC 技术、4680 电池以及一体式压铸三大前沿技术，特斯拉德州工厂生产的Model Y是当前4680电池的具体应用范例，其相较于特斯拉旧版本Model Y车型，续航能力提升22.7，预估续航里程可达 400 英里，即 643km；电池实际性能方面，目前首批提车 4680 版 Model Y的车主在通过测试续航和充电表现后，推测这块电池包可用容量在67KWh左右。 2.3 比亚迪实现安全性能与续航历程兼顾 2.3.1 刀片电池比亚迪刀片电池技术逻辑为将长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面，在成组时跳过模组和梁，减少了冗余零部件后，形成类似蜂窝铝板的结构，从而大幅提升集成效率，空间利用率提升至 60，该图17特斯拉CTC结构示意图资料来源特斯拉电池日资料，信达证券研发中心图18CTC冷却与热隔离结构资料来源高工锂电，信达证券研发中心图19德州工厂4680版Model Y拆解照片资料来源AutoLab，信达证券研发中心图20汽车座椅直接置于电池之上资料来源AutoLab，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//www.cindasc.com 12 技术由比亚迪于2020年3月29日首次发布，具有超级安全、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率的“6S”超级性能技术理念。 1）超级安全“超级安全”是刀片电池最大的特点，动力电池安全试验界“珠穆朗玛峰”之称的针刺测试过程中，其相较于三元锂电池和磷酸铁锂块状电池表现优异，测试中无明火、无烟、表面温度仅30℃-60℃。这与刀片电池出色的散热性能密不可分，刀片电池采取扁长化设计，散热面积大，内部回路长，同时采取独特水冷方案，将水冷板置于整个电池包的上方，与模组顶板直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却，并在模组顶板与电芯侧面直接设置导热板，对此，中国科学院院士欧阳明高分析指出刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快，评价刀片电池的表现“非常优异”。另外，比亚迪还针对电池使用 7 重安全维度，从 5 大方面进行安全评价验证，从 4 个层级构建刀片电池全方位安全体系，另外在材料、电芯、系统等方面也为电池的安全提供了一定的保障。 2）超级强度基于刀片系统,模态可做到80Hz以上，振动寿命300万km以上；模拟碰撞可轻松满足60g级别碰撞加速度要求，相当于45km/h碰撞刚性壁障；在挤压方面，最大挤压力 100-800kN，电池包仅轻微变形，未冒烟，未起火；抗压强度方面，目前基于刀片电池的电池系统可以承受的压力达445kN，相当于45吨卡车重量。 3）超级续航基于刀片电池的电池系统可轻松实现高续航；包体最大电量可超100KWh（轿车）。A级轿车电量采用60kWh，可实现500km的续航；B级轿车电量采用80kWh，可实现图21刀片电池电池包空间利用率大幅提升资料来源比亚迪官网，信达证券研发中心图22刀片电池6S技术理念资料来源比亚迪官网，信达证券研发中心图23刀片电池通过“针刺测试” 资料来源比亚迪官网，信达证券研发中心图247重维度、5大方面、4个层级的全方位安全体系资料来源汽车动力总成，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//www.cindasc.com 13 600km的续航；C级轿车电量采用100kWh，可实现700km的续航。 4）超级低温刀片电池在，冬季牙克石-35℃至夏季吐鲁番 55℃均能保持最佳的性能状态， 0℃下LFP 充电时间优于NCM2；-10℃下LFP充电时间与NCM相差1；刀片电池低温放电能力可维持在常温的90。 5）超级寿命刀片电池储存寿命、循环寿命均远大于整车使用年限要求。在100SOC状态下，LFP储存寿命优于NCM811，LFP电压窗口低，电解液更加稳定，且LFP储存时容量恢复率远大于NCM811。循环寿命1C/1C，100DOD，LFP优于NCM811，因为LFP材料结构，稳定性更好，LFP循环寿命＞整车使用年限要求。 6）超级功率刀片电池低温低SOC，LFP较NCM有更好的功率性能；常温低SOC，LFP与 NCM表现相当；高SOC下NCM占优，但LFP完全满足需求；瞬间最大功率363kW，约 500 马力，支持3.9秒百公里加速。除了上述六大优势特性，比亚迪在成本和快充性能两方面也具有显著优势成本方面，相较于传统磷酸铁锂电池系统，比亚迪董事长王传福指出刀片电池成本可降低 30，对此北极星储能网预计其可将电池pack成本由0.6元/Wh降低至0.42元/Wh；快充性能方面，刀片电池33 分钟可将电量从10充到80，充放电循环寿命超3000次，寿命可达8年120万公里。比亚迪汉为刀片电池技术应用典型案例，也是其首发车型，性能卓越，NEDC综合续航里程可达605km，同时市场认可度高，雄踞中大型新能源轿车Top1以及中国品牌中大型轿车Top1， 2021年汉全年销量达117665辆，2022年7月热销25849辆，连续三个月销量破两万。图25刀片电池可满足四种状态下强度变化资料来源汽车动力总成，信达证券研发中心图26刀片电池热管理系统示意图资料来源太平洋汽车网，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//www.cindasc.com 14 最后值得一提的是，目前比亚迪研发团队仍在大力推进刀片电池的研发，计划推出第二代刀片电池，最快将于2022年推出，性能提升将主要体现在温控能力和能量密度提升方面，其中能量密度或可达180 Wh/kg。 2.3.2 CTB技术 CTB技术即“Cell to Body”电池车身一体化技术，其技术逻辑特征为取消模组以及电池包上壳体的设计，将刀片电池通过与托盘和上盖粘连，形成“电池上盖-电芯-托盘”的“三明治” 结构，该技术由比亚迪于2022年5月20日以刀片电池为基础首次发布，通过CTB技术，整体空间利用率提升至66，且 CTB电池系统作为车身结构件参与整车安全，使整车扭转刚度提升一倍。比亚迪CTB技术结构强度优势明显，通过类蜂窝“三明治”结构，实现电池系统结构强度的突破，可承受50吨重卡碾压；散热方面，CTB技术采用上层直冷板设计，电芯间无冷却设计，因此其冷却方面并无明显优势。比亚迪海豹为CTB技术应用范例，也是首搭车型，该车型与CTB技术同步上市，纯电动续航里程最高可达700km，同时具有极高的市场认可度，11 天订单超过15万辆。值得注意的是，该车型搭载高电压电驱升压充电方案，15分钟充电里程可行驶超300Km，能在一定程度上反应CTB技术具有相对优越的快充性能。图27中大型高端轿车比亚迪汉资料来源比亚迪官网，信达证券研发中心图28比亚迪汉家族2021年度销售情况资料来源比亚迪汽车官方公众号，信达证券研发中心图29比亚迪CTB技术示意图资料来源比亚迪汽车官方公众号，信达证券研发中心图30CTB技术类蜂窝“三明治”结构资料来源比亚迪官方公众号，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//www.cindasc.com 15 2.4 蜂巢能源叠片电池工艺高速叠片工艺是“叠时代”引领者蜂巢能源在传统叠片工艺上进行的创新性变革，其技术逻辑特征是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯。该技术最早可以追溯到2019年上海车展蜂巢能源发行的高速叠片方形锂离子电池系列产品，这标志着蜂巢能源在全球范围内率先将高速叠片创新应用于方形铝壳电芯，当前生产效率可达0.45s/片，预计2023年7月可达0.125s/片；相较于同类型卷绕工艺电池，蜂巢能源的叠片电池边角处空间利用率更高，能量密度提升5，循环寿命提升10，成本降低15，其在稳定性、安全性等方面也具有明显优势。高速叠片工艺应用方面，早在2019年４月的上海国际车展上，蜂巢能源首次亮相就展示其内部代号为“L6”的长叠片电芯，L代表Long cell, 6代表蜂巢能源认为的最佳尺寸600mm 左右的长度，该电芯除可提升体积能量密度和质量能量密度，还具备极高的布置灵活性和车型适配性，通过不同排布方式，L6电池可以覆盖市场上主销的从A0到D级的80的车型；蜂巢能源还将叠片电池工艺与无钴电池产品深度融合，于2020年5月18日首发叠片NMx无钴电池，该产品性能优异，具备高能量密度、高安全性，长续航等特性，能支持单次充电可满足880公里需求，同时具有2500次长循环、超过15年120万公里的超长使用寿命，解决了电动汽车续航、电池衰弱和安全三大痛点。除此之外，该电池散热控温能力优异，可通过上下双层冷却，更精准的控制电池的温度，相对传统的 PACK可以提高冷却效果 40，低温加热达到60-70摄氏度，温度误差控制在20-35摄氏度之间，温度控制在5摄氏度以内。图31CTB技术首搭车型海豹资料来源比亚迪官方公众号，信达证券研发中心图32比亚迪CTB技术在海豹上的应用资料来源比亚迪官方公众号，信达证券研发中心图33蜂巢能源高速叠片工艺资料来源蜂巢能源官网，信达证券研发中心图34蜂巢能源超高速叠片机资料来源北极星储能网，蜂巢能源，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//www.cindasc.com 16 2.5 国轩高科JTM集成技术国轩高科JTM集成技术中J指卷芯、M指模组，其技术逻辑特征为直接用卷芯放在模组里面，一次完成制作，具有“成本低，制造过程简单，易形成标准化”的特点。该技术由国轩高科于 2020 年 9 月 17 日在全球新能源汽车供应链创新大会首次提出，可以使得单体到模组成组效率超过90。使用磷酸铁锂材料体系，模组能量密度可以接近200Wh/Kg，系统180Wh/Kg，可以达到高镍三元水平，且模组成本仅相当于铅酸电池水平；JTM 集成技术最大亮点在于可以推动模组实现标准化，达到“一条产线生产所有产品、一个产品适用所有平台”，其无论是大众MEB平台，还是适度柔性大模组，都可以得到兼容。关于JTM技术的具体应用，国轩高科于2021年1月8日1月9日在国轩高科科技大会推出基于JTM技术的产品，JTM首款电池为20Ah/12.8V，在与铅酸电池同样电量的前提下，其尺寸只有铅酸电池的一半（76*91*168），重量只有1.75Kg，而铅酸电池的重量约7Kg，循环寿命3000周以上，铅酸电池只有不到600周，更重要的是，其成本接近与铅酸电池的成本。 2.6 广汽集团弹匣电池广汽弹匣电池的技术逻辑特征为基于“防止电芯内短路，短路后防止热失控，以及热失控后防止热蔓延”的设计思路，采用类似安全舱的设计，阻隔热失控电芯的蔓延。该电池系统由广汽埃安于2021年3月10日首次推出，为行业内首次通过针刺不起火试验的三元锂电池整包，表现远超国标，安全性能卓越，同时通过优化设计和生产工艺，系统体积比能量提升9.4，到达302Wh/L，系统质量比能量提升5.7，到达185Wh/Kg，成本下降10。图35“L6”长叠片电芯尺寸选择逻辑资料来源高工锂电，信达证券研发中心图36蜂巢能源无钴系列产品宣传图资料来源新浪汽车，信达证券研发中心图37JTM集成技术示意图资料来源电车汇，信达证券研发中心图38国轩高科科技大会JTM集成技术优势讲解资料来源高工锂电，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//www.cindasc.com 17 弹匣电池系统有四个核心技术超高耐热稳定电芯、超强隔热电池安全舱、三维降温冷却系统、第五代电池管理系统 1）超高耐热稳定电芯通过正极材料纳米级包覆及掺杂技术、自修复SEI膜、高安全电解液等技术的应用，使得电芯的耐热温度提升30。 2）超强隔热电池安全舱电池仓使用网状纳米孔隔热材料将电芯单独分隔，同时采用耐温 1400 ℃以上的上壳体, 实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。 3）三维降温冷却系统三维降温冷却系统包含全贴合液冷集成系统、高效散热通道设计、高精准导热路径设计，基于该系统，可使得散热面积提升40，散热效率提高30 ，有效防止热蔓延。 4）第五代电池管理系统弹匣电池系统技术搭载了第五代电池管理系统，通过采用最新一代车规级电池管理系统芯片（相比前代系统提升 100 倍），可实现每秒 10 次全天候数据采集，24 小时全覆盖的全时巡逻模式，对电池状态进行监测，发现异常时，立即启动电池速冷系统为电池降温。图39广汽弹匣电池结构示意图资料来源广汽埃安官方公众号，信达证券研发中心图40弹匣电池针刺实验结果资料来源广汽埃安官方公众号，信达证券研发中心图41网状纳米孔隔热材料资料来源广汽埃安官方公众号，信达证券研发中心图42超高耐温上壳体资料来源广汽埃安官方公众号，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//www.cindasc.com 18 关于弹匣电池的具体应用，弹匣电池首搭车型为AION Y，该车型于2021年3月29日开启预售，后续根据广汽埃安官网资料显示，AION V Plus、AION S Plus、AION LX Plus也采用弹匣电池，上述车型中，AION LX Plus千里版续航能力最强，NEDC续航里程为702km；快充性能方面，AION V Plus使用超倍速电池技术，SPEED充电5分钟续航112km、SPEED 充电5分钟续航207km。 2.7 长城汽车大禹电池长城汽车大禹电池技术逻辑特征为当电芯发生热失控，系统可以在隔绝热源的同时，把热量疏导出去，达到散热、冷却的目的，整个流程大概分为八个方向热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却。大禹电池技术于2021年6月29 日首次发布，并于当年9月17日世界新能源汽车大会亮相，该技术针对热失控问题以“大禹治水，堵不如疏”为理念，“变堵为疏”，采用“控导通”的核心技术原理，搭建4层5维安全矩阵，保证“大容量高镍电芯”“电池包任意位置”“加热两个电芯并连续触发热失控” 的情况下都能实现不起火、不爆炸。图43全贴合