新能源行业前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告-华创证券.pdf-solarbe文库

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www.hczq.com 20 21 华创版权所有前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告首席分析师黄麟邮箱 huanglin1hcyjs.com 执业编号 S0360522080001 2022-09-26 联系人苏千叶邮箱 suqianyehcyjs.com 此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 2 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 摘要 2020年特斯拉电池日发布 4680电芯（直径 46mm，高度 80mm），包括松下、 LG、三星、亿纬、宁德时代、比克等电池企业纷纷跟进。 4680有望成为特斯拉主力电芯，带动相关产业链发展。 4680采用大圆柱全极耳干电极等全新技术，大幅提升了能量（ 5倍于 2170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、循环性能等。全极耳大幅降低内阻、提升功率、安全性、快充性能，所需激光切割工序倍增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），从而大大增加了电流通路，并缩短了极耳间距，进而大幅降低内阻、提升倍率型。由于极耳数量远多于常规设计，所需激光切割工序倍增。 4680大圆柱与高镍的适配性更好，刺激高镍产业链发展。铁锂材料价格更低，安全性能更高，不断挤压三元材料市场份额。大圆柱电芯与高镍的适配性更好，特斯拉采用高镍 NCM811正极材料，有助于提升高镍市场份额。 4680大圆柱与硅负极适配性更好硅负极理论最大电池容量可达 4200Wh/kg，远高于石墨的 372Wh/kg，特斯拉第一代 4680 电芯未采用硅负极，预计是因为特斯拉首次涉足电芯领域，未采用非常激进的设计。投资建议建议关注特斯拉电池产业链及国内 4680产业链 1） 4680动力电池宁德时代，亿纬锂能； 2）高镍三元正极容百科技、厦钨新能、长远锂科、当升科技、振华科技； 3）负极贝特瑞、信德新材； 4）隔膜星源材质、恩捷股份； 5）电解液新宙邦、天赐材料； 6）结构件科达利、东山精密、东方电热； 7）导电剂天奈科技、道氏技术； 8）激光设备联赢激光、海目星。风险提示新能车销量不及预期、新车上市进程不及预期，原材料上涨过快削弱企业盈利、行业扩产过快加剧行业竞争、地缘政治、贸易摩擦阻碍海外供应链、安全事故影响企业产销，新技术落地不及预期。 4680电芯结构全极耳及集流盘设计差异大 4680材料表征正极采用高镍，负极采用干电极石墨 01 02 第一部分此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 4 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 不同的 4680设计存在差异性特斯拉与国产 4680电芯设计差异较大特斯拉技术迭代周期很短，不同时期的 4680电芯外观存在明显差异第二代 4680电芯负极盖板变化极大，可以清晰看见三道焊缝第一代特斯拉 4680 第二代特斯拉 4680 资料来源懂车帝资料来源 Cagle 国产 4680 资料来源华创证券 3条焊缝 ┃ 圆柱焊接次数远高于方形电池每个电芯至少需要正负极两次焊接，主流动力类普通方形电池容量为 4680电池的 2530Ah. 若 4680电池渗透率提升，将带激光设备发展。此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 5 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 正极集流盘第一代特斯拉 4680正极集流盘共计 6个花瓣，每个花瓣 3长 2 短共 5条焊缝国产 4680集流盘点状焊接，无花瓣形状集流盘与全极耳的焊接是难点 ┃ 正极全极耳全极耳拆解后严重受损资料来源 The Limiting Factor，转引自汽车电子设计公众号资料来源华创证券花瓣连接位置正极集流盘线状焊接特斯拉第一代 4680集流盘国产 4680集流盘拆解后全极耳受损点状焊接全极耳全貌图资料来源高工锂电资料来源华创证券此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 6 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 第一代特斯拉 4680电芯卷绕黄色和绿色的是终止胶带最外层包裹隔膜第一代特斯拉 4680电芯卷绕 ┃ 国产 4680电芯卷芯国产 4680电芯卷芯资料来源 The Limiting Factor，转引自汽车电子设计公众号资料来源华创证券终止胶带终止胶带外圈隔膜外圈蓝色绝缘膜包裹隔膜未发现终止胶带，外圈多包裹一层蓝色绝缘膜蓝色绝缘膜内部再包裹一层隔膜此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 7 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 第一代特斯拉 4680正极绝缘片特写正极绝缘片覆盖整个电芯截面积点评全极耳所有电流最终汇集到正极极柱，热量集中在正极极柱位置，可能会影响快充性能第一代特斯拉 4680正极绝缘片特写 ┃ 国产 4680正极绝缘片特写国产 4680同样有绝缘片，但厚度明显低于特斯拉的设计国产 4680正极绝缘片特写资料来源 The Limiting Factor，转引自汽车电子设计公众号资料来源华创证券绝缘片绝缘片此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 8 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 集流体材料边缘特写国产 4680极片边缘特写资料来源华创证券资料来源华创证券正极铝箔边缘极耳清晰可见，且紧密排列负极铝箔边缘极耳清晰可见，且紧密排列如此密集的小极耳将显著增加生产工艺的控制难度负极边缘极耳正极边缘极耳国产 4680极片边缘特写此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 9 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 全极耳极片分析资料来源国家知识产权局官网，专利号 CN113270693A 卷芯中心为中空结构，造成卷芯最内侧并无极耳卷芯最外侧小极耳与集流盘焊接难度增加，最外侧也无极耳最内层和最外层的电流时先流向极片长度方向，然后再流向宽度方向每个小极耳均需要 2道激光切割全极耳极片的专利示意图卷芯最内侧并无极耳卷芯最外侧并无极耳小极耳状每道小极耳都需要 2次激光切割电流方向电流方向此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 10 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 国产 4680电芯负极国产 4680负极在手套箱中（氩气环境）呈现金色资料来源华创证券手套箱中呈现金色在空气中逐渐变为黑色国产 4680负极在空气中，金色逐渐变成黑色资料来源华创证券此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 11 ┃ 全极耳揉平是重要工序，国产和特斯拉差异性极大揉平将卷芯的断面揉平整后再与极板焊接，①通过超声波震动直接压平；②通过旋转的揉平轮直接摩擦电池极耳平面。难点 ①揉平速度过快时，极片外翻；②揉平速度过慢时，生产效率低；③揉平时产生金属屑较多，导致内部短路；④活材料脱落等问题，⑤极耳产生褶皱等解决方案 ①在全极耳外套上揉平套，揉平头一边自转一边接近揉平套，由于揉平头不再直接接触全极耳，故能有效防止将去全极耳部分揉碎。②超声波揉平对电芯的端面进行超声波的预处理揉平，然后进行机械揉平。③免揉平在涂布之后再边缘空白处涂抹绝缘材料，绝缘材料与活性物质水平高度一致，使得卷绕后集流体形成完整平面；资料来源国家知识产权局官网，专利号 CN113270693A、专利号 CN213857825U、专利号 CN113113735A、专利号 CN113560369A、专利号 CN112310574A 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告国内部分专利采用机械揉平方案此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 12 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 特斯拉全极耳采用吹气方案特斯拉采用吹气结构制备全极耳资料来源 The EV Universe 最内层没有极耳中心有极耳最外层没有极耳可能用吹气结构实现极耳弯折卷绕最内部无极耳吹气结构进入卷绕下方，吹弯极耳卷绕中部有极耳吹气结构跟着卷绕过程在变化卷绕最外圈无极耳吹气结构收回卷绕前吹气结构在卷绕外侧 ┃ 特斯拉采用吹气结构制备全极耳 ┃ 国内传利采用机械结构制备全极耳此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 13 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告资料来源比克官方 ┃ 圆柱电池生产流程大致可以分为外壳，正极绝缘片，正极集流盘，卷绕，负极集流盘，负极绝缘片，盖板集流盘焊接后入壳、正极焊接，负极焊接，封口比克 4680解析盖板绝缘片负极集流盘卷绕正极集流盘外壳绝缘片集流盘与全极耳激光焊接此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 14 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 第一代特斯拉 4680能量信息第一代特斯拉 4680电芯基本信息资料来源 EV inside，华创证券电极尺寸 330*7.2cm 容量 26.136Ah 能量 9699wh 重量 355g 能量密度 272296wh/kg 测试项测试结果备注正极面积容量待测量负极面积容量 5.5mAh/cm2（扣电第二圈）双面为 11mAh/cm2 总电极面积 330cm*7.2 cm 2376 cm2 大致测量结果总容量 11 mAh/cm2 *2376 cm2 26.136 Ah 总能量 26.136 Ah 3.73.8 V 9699 Wh 估计的平均电压电芯质量 355g 实验室电子秤能量密度 272 Wh/kg 296 Wh/kg 4680电芯结构全极耳及集流盘设计差异大 4680材料表征正极采用高镍，负极采用干电极石墨 01 02 第二部分此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 16 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 第一代特斯拉 4680负极使用干电极正负极 SEM表征资料来源华起睿智新能源正极未使用干电极技术负极确认使用干电极技术正极未使用干电极正极确认使用干电极此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 17 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 第一代特斯拉 4680正极材料 Ni含量正极材料表征资料来源 129Lab公众号正极为高镍材料，镍含量约 80 不是 NCMA材料或者 Al含量极低高镍材料的市占率持续降低， 4680有助于刺激高镍材料发展能谱仪检测光谱（过渡金属范围）此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 18 前瞻新技术之一 4680电芯拆解报告 ┃ 第一代特斯拉 4680负极表征负极表征，未发现硅元素资料来源 129Lab公众号 T通过能谱仪检测分析，确认特斯拉 4680负极仅为碳，并未采用硅负极松下 21700使用了 510的硅硅碳材料最大问题在于膨胀，与方形电池相比，圆柱电池对膨胀的耐受力更高。能谱仪检测光谱（过渡金属范围）壳体厚度示意图 ┃ 第一代特斯拉 4680负极表征 4680壳体厚度 500600μm， 2170壳体厚度 125250μm 635微米，预估质量 58g，若使用 0.2微米的壳体，质量为 18g 电芯总重量为 355g，故使用厚壳体增加 11.2的重量资料来源 129Lab公众号此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 19 联系我们部门电话公众号地址北京市恒奥中心上海市花旗大厦深圳市中投大厦华创证券研究华创证券研究所 010-66500801 华创证券研究所 | 研究至上用心服务华创证券研究所的研究理念是坚持以研究为本源，以基本面研究为核心，以独立客观为准绳，扎根产业、服务产业、洞察产业，聚焦优秀公司，站在时间的一边，与好公司共成长，为机构投资者创造长期价值。。在竞争日趋白热化的机构投研服务中，华创证券研究所始终坚持走正路、干正事，以研究的深度和质量为根基，不博出位；华创证券研究所坚持久久为功，注重研究的积累和积淀，稳扎稳打，通过制度安排不断强化研究质量居于首位的导向。扎实的基本面研究是研究的起点和基础。在夯实基本面研究的基础上，华创证券研究所倡导做有社会价值的长期深度研究，舍得投入资源，形成经得起时间检验、穿透行业本质的研究报告，挖掘能够主导行业 3-5年演进的底层逻辑。随着科技与金融的融合不断加深，利用金融科技赋能投研正在成为全球一流投资银行的重大变革方向。华创证券研究所结合自身投研资源优势，成立了以智能投研为核心业务的金融科技团队，形成了以 “ 一个数据两类知识 ” 为核心能力的全行业投研知识图谱网络 Vita-Knowhow，覆盖了全行业的上市公司、发债主体、产品和服务、数据等实体，构建了产业链、供应链、思考逻辑、估值模型等关系和模型，是目前市场上最全面的行业专家知识网络。 © 2021华创，版权所有。 www.hczq.com 关注 “ 华创证券研究 ” 微信公众号或扫描 “ 创见 ” 小程序二维码获取最新投研资讯。此页包含机密资料，其全部或任何部分不可被复制或再发送。本页不构成对任何产品的要约出售 /购买、招揽或建议。关于免责声明全文，详见本 PPT最后部分。 20 免责声明本材料仅供华创证券有限责任公司（以下简称 “ 本公司 ” ）的客户使用。本公司不会因接收人收到本材料而视其为客户。本材料所载资料的来源被认为是可靠的，但本公司不保证其准确性或完整性。本材料所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布报告当日的判断。在不同时期，本公司可发出与本材料所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司在知晓范围内履行披露义务。材料中的内容和意见仅供参考，并不构成本公司对具体证券买卖的出价或询价。本材料所载信息不构成对所涉及证券的个人投资建议，也未考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本材料中的任何意见或建议是否符合其特定状况，自主作出投资决策并自行承担投资风险，任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。本材料中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的预期收入可能会波动。本材料版权仅为本公司所有，本公司对本材料保留一切权利。未经本公司事先书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用本材料的任何部分。如征得本公司许可进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为 “ 华创证券研究 ” ，且不得对本材料进行任何有悖原意的引用、删节和修改。证券市场是一个风险无时不在的市场，请您务必对盈亏风险有清醒的认识，认真考虑是否进行证券交易。市场有风险，投资需谨慎。