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作者：慧博智能投研

从18650到21700电池，特斯拉是目前圆柱电池的最主要使用者。2020年特斯拉研究认为46mm是兼顾经济性和电池性能的最佳直径，并推出4680大圆柱电池。通过增大圆柱电池直径可实现更高的活性物质占比与更高能量密度，同时减少壳体用量并降低BMS管理难度，有望成为下一代圆柱电池发展方向。

下面我们从圆柱电池出发，通过对4680技术难点、技术优势、产业链等方面的分析了解4680相关公司及市场空间。

01

圆柱电池及4680行业现状

1.圆柱电池

锂电池根据封装形式的差异具体可以分为圆柱电池、方形电池和软包电池三种。目前国内外以及不同的应用场景对于锂电池封装形式的布局也存在一定的差异：

1）圆柱电池：日本企业以圆柱电池路线为主，例如松下与特斯拉合作，将圆柱电池配套应用在动力电池的车上。

2）软包电池：韩国企业LG和SK等以软包电池为主。

3）方形电池：中国企业包括宁德时代和比亚迪等将方形电池应用在动力汽车领域。

相较于方形电池和软包电池，大圆柱电池在全生命周期里结构稳定，此外，在电池寿命周期内，46系大圆柱电池不会因为膨胀产生内应力，致使电池内部的结构发生变化，因此有望成为未来高、中端车辆主要的电池封装形态。

2.4680 

4680也就是4680圆柱电池，全称为4680规格无极耳圆柱电池。圆柱电池：指的是电池壳外形为圆柱形；46：指的是圆柱电池直径为46mm；80：电池的高度为80mm。目前市场上还有4695、46105等电池型号，主要是考虑到专利限制的原因，由此针对电池壳体的高度做了一定的调整。

根据2020年特斯拉电池日首次公开发布的资料，相比较此前采用的2170电池，4680电池的电芯容量是2170电池的5倍，能够提高续航里程16%，输出功率是2170电池的6倍，大大提升了电池性能。

4680采用大圆柱电池，在能量密度、快充能力以及交流内阻等多方面都具备一定的比较优势。亿纬锂能董事长刘金城以“极致标准、极致可靠、极致制造与极致体系”4个“极致”强调了大圆柱优势。

3.行业布局及现状

采用大圆柱电池，在能量密度、快充能力以及交流内阻等多方面都具备一定的比较优势。

特斯拉：2020年9月，特斯拉电池日发布4680全极耳电池；2022年1月，特斯拉宣布在美国加州弗里蒙特工厂第100万个4680电池成功下线，开启大圆柱电池规模生产新阶段。特斯拉目前已规划在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级工厂自产4680电池。

日本松下：2022年上半年试生产4680电池，2023年期为特斯拉试生产4680电池，年产能达到10GWh。

韩国LG：在韩国梧仓工厂扩建4680电池产能，计划2022-2023年量产。

亿纬锂能：2022年6月，亿纬锂能公布了多项重大电池项目投资，其中，“乘用车锂离子动力电池项目”总投资金额43.75亿元，项目达产后，将形成年产20GWh大圆柱46系列动力储能锂离子电池产能。2022年8月，亿纬锂能首件搭载46系列大圆柱电池的系列产品在研究院中试线成功下线，标志着亿纬锂能向46系大圆柱规模化量产再进一步。

02

4680性能优势及难点

1.4680性能优势

动力电池的性能决定整车性能，整车性能需求决定怎么定义动力电池性能，下面从安全性、续航里程、低温可靠性、快充和成本几个角度分析对比4680+高镍硅基、大方形+磷酸铁锂之间的优劣。

（1）安全性

圆柱电芯在主流形态中热安全和机械安全性最高。1）单体电芯角度，与方型软包对比，圆柱电芯单体最小可以分散风险，此外，面临热膨胀时整个壳体均匀受热，不会出现方型电池侧面鼓胀、电池变形寿命下降的问题；2）模组级角度，圆柱电芯以蜂窝式排列，电芯之间留有天然空隙（热交换面积），此外每个单体有独立的定向泄压装置，保证单体电芯发生热控时不会蔓延到周围产生连锁反应；3）机械性能方面，圆柱电芯的壳体可提供一定的结构刚性，在受到外部冲击时形成有效的缓冲，使得形变不容易侵入电芯的内部，这使得蜂窝状排列的大圆柱电芯成为CTP/CTC等技术路线的理想选择。

（2）低温可靠性与续航

高能量密度的高镍材料低温适应性强。续航里程除了理论能量密度外还需要考察不同场景，研究表明在-20℃时，磷酸铁锂电池容量只能达到常温的1/3，锂离子扩散系数较常温下下降两个数量级，当温度下降到-40℃时，磷酸铁锂只能保持常温容量的20%，磷酸铁锂的低温性能差主要是由于其本征电导率和锂离子的扩散系数都很低。相对而言，三元电池耐低温性能好，适应低温环境，成为在高纬度地区消费者的优先选择。

（3）快充

大圆柱电池单体电压高具备高度一致性，快充适用性强。当前电动车相比燃油车的一大痛点是充电速度，除了充电站数量不够以外，充电效率低是最大的问题，高压快充技术是有效的解决方法。高压快充需要将多只电芯串联起来，达到800伏甚至1000伏的高电压状态，多电芯串联对电芯的一致性提出了极高的要求，整串电芯的性能由其中最差的电芯决定（木桶效应）。大圆柱电芯因为其单体的电压高，一致性好等优势，使其可以非常好的匹配高压快充技术。此外大圆柱电芯具有的其他优势，比如便于高温高压充电时散热能力强、便于热管理，可以灵活利用异形空间高度标准化的形态，利于平台化及迭代等。

（4）成本

4680+高镍硅基电池成本下降可期，未来有望成为长续航里程车型主流技术路线。根据鑫椤资讯产业链2022年3月11日价格及相关假设做动力电池成本测算，假设两者折旧&人工&其他制造费用相同，只考虑材料端的差异，8系三元+硅基负极电池成本为0.97元/Wh，相比5系三元+人造石墨电池0.96元/Wh成本主要高在硅基负极和新型电解液成本上，按照特斯拉对未来电池技术方案及产线的设想，考虑材料端降本和生产工艺的升级，4680+高镍三元+硅基负极电池成本有56%的下降空间，对应0.43元/Wh，根据特斯拉的公开官方描述情况，特斯拉认为4680有望在22年可与竞品同台竞争，23年超越竞品。伴随材料成本下降和规模效应，4680高镍硅基体系的综合成本有望持续下降，在高端长续航里程车型中4680+高镍硅基有望成为主流技术路线。

2.4680技术难点

从表面上看大圆柱电芯制造的各道工序，无论是相比于传统的小圆柱电芯，还是其他形态的电芯，都变得了更加简洁和高效，但实际上大圆柱电池几乎对部分工序都提出了更高的技术要求，机遇和挑战是一体两面的。焊接和干发电极是关键技术，良率和高能量密度体系储备奠定竞争优势

（1）焊接工艺的规模化和一致性是核心难点

工艺上变化较大且要求较高的就是焊接技术，包括电阻焊、激光焊、超声焊等，目前4680生产工艺相对壁垒较高的就是激光焊接，4680相比21700在焊接数量和难度都大大提升，激光焊接要保证铜箔、铝箔跟集流盘的激光焊的完整性、电池内部的均匀性和致密性，同时要保证没有金属残渣残留在电池内部，大圆柱电池在某种意义上是随着焊接技术的逐渐成熟而应运而生的，焊接质量的好坏直接决定电芯的内阻自放电、密封性能，从而决定了电池包的性能。

（2）干电极匀浆过程中活性材料的团聚现象仍是大圆柱规模量产的一大挑战

前段干电极技术是将正负极颗粒与聚四氟乙烯（PTFE）粘结剂混合，使其纤维化，直接用粉末擀磨成薄膜压到铝箔或者铜箔上，制备出正负极片。可省略繁复的辊压、干燥等工艺，大幅简化生产流程，提升生产效率，节省成本。当前特斯拉在突破干电极技术方面遇到一定障碍，干电极技术的突破将成为4680降本、量产的关键。

（3）良率是制约行业量产的关键瓶颈，有高能量电化学体系积累的电池厂具备优势

良率是衡量制造业规模量产的关键参数，通常锂电池制造需要达到95%以上的良率量产才具备经济性，目前特斯拉在加州弗里蒙特工厂试制备的4680电芯的良品率已经从最开始的20%左右逐步攀升至92%，国内布局4680的电池企业目前还处于B样阶段，良率在50%附近，焊接的高壁垒、生产一致性难度提高等导致国内电池厂的良率卡壳，未来还需要国内电池企业和设备厂商共同推进。此外4680未来主要搭配高镍和硅基负极材料体系，要求电池企业在新型材料有技术储备，制造工艺配合材料体系，发挥出4680的竞争优势。综合来看，未来率先良品率达标并可实现高能量密度体系量产的企业将成为4680技术革命的充分受益者。

03

4680产业链分析

1.概述

动力电池逐步形成了专业化程度高、分工明确、各司其职的产业链体系，主要分为上、中和下游。上游包括钴、锰、镍矿、锂矿以及石墨矿，其中钴、锰、镍矿一般作为正极材料上游，锂矿应用最为广泛，石墨一般只作为负极材料。中游产业链由正极、负极、电解液、隔膜、铜箔等组成。下游产品则是由单体电池、模组、线束、连接器以及BMS管理系统整体组成的动力电池系统。上游产品同质化程度高，周期属性较强，下游产品的差异化较大，消费属性强。下面我们主要对中游环节进行探讨。

2.制造流程及工艺

（1）4680电池结构及流程工艺

4680大圆柱电池从内到外的主要结构依次是极柱、卷芯、正负极集流盘、钢壳等。

不同企业或同一企业不同批次、不同工厂设计的4680电池结构也存在个别零部件差异。

大圆柱生产流程主要包括卷芯制造、电芯组装，以及搭载了CTC压铸创新一体化生产。其中，大尺寸电芯+全极耳+干电池涂布+钢质外壳是核心。由于一些结构的变化（比如全极耳），与传统圆柱对比，涂布、极耳模切、焊接等环节采用了较为明显的差异化方案。

生产流程的变化对于产线设备、加工工艺提出了更高的要求。

（2）生产工艺及相关公司梳理

1）独创干电极涂布

电池卷芯制作的第一步是制作正负极极片：将正负极导电剂、粘结剂和活性物质混合搅拌，再均匀涂覆在集流体上，形成附着了导电物质的片状材料。涂布方法分为较为传统的湿法涂布和特斯拉在4680电池上采用的干粉涂布技术。湿法涂布是将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上，并将浆料中的有机溶剂进行烘干。干法涂布是将正负极颗粒与粘结剂PTFE混合，使用喷射磨机对混合物施加高剪切力，以机械拉伸方式形成网状纤维薄膜层后，将其辊压到铝箔或铜箔上，制备出正负极片。

相比湿法涂布，干法涂布不需要溶剂，在环节方面省去了浆料搅拌、干燥、有害溶剂回收等环节，节省了材料、时间、厂房和人工等生产成本。在产品性能方面，干法电极涂布电极更厚，能量密度更高，与4680电池适配度高。首先，4680大圆柱电池内围尺寸更大，允许卷绕在内的干法涂布更厚。其次，粘结剂PTFE化学性质不活泼，且弹性较大，适配4680的高镍和硅基负极的方案。另外，干法涂布技术是生产下一代固态电池的必要条件。

当前我国涂布机市场中主要参与者包括赢合科技、嘉拓智能（璞泰来子公司）、浩能科技（科恒股份子公司），其产品均可实现连续涂布，密度精度差距在1%左右。其中，赢合科技的幅面宽度最大，可达到1600mm；浩能科技的涂布速度最快，可达到120m/min。

2）极片极耳切割一体化

传统极片切割方法采用步进运动式模切工艺，即按照电池规格，对经过辊压的电池极片进行分条的装备，生产效率低、成本较高，需要更换设备尺寸。由于全极耳设计，4680采用了非传统的切割方式，在极片切割的过程中直接在极片一侧空箔上连续切割极耳成型。在切割技术、速度、精度以及产品质量方面，对高速制片设备提出了更高要求。

当把极片边缘切割成多个平行四边形的极耳单体代替长方形单体时，不仅能够在揉平过程中杜绝极片外翻，在与电池外壳组装时，不易刮伤电池外壳的内壁；且能够减少金属屑的产生，避免短路；同时，这种平行四边形结构能够有效减少揉平时的辊压力，从而避免活性材料的脱落，大大提高良品率。相关公司海目星。

3）激光焊接难度升级

在电池电芯制造和模组PACK制造过程中，焊接是非常重要的工序。电池电极、导线、外壳等包含钢、铝、铜、镍等多种材料，各种材料之间的焊接对工艺提出了很高的要求。锂电池焊接主要有超声焊接和激光焊接两种。超声焊接的优点是工艺简单，但占用空间大，模组的体积成组效率低。而激光焊接灵活、精确、高效，特别适用于锂电池制造，已成为主流工艺。

传统圆柱电池有两个极耳，只需要进行两个极耳的点焊。4680大圆柱电池存在多个极耳，正负极整体与集流盘焊接，集流盘上细丝焊缝数量较多，焊点数量大幅增加（4680焊接点位较21700增加了5倍），并且一般需要使用连续激光焊接设备。

4680电池全极耳与集流盘或壳体连接中，激光焊接面临很多技术难题需要攻克：1）激光连续焊接可能造成虚焊和穿焊；2）保证电池内部均匀性和致密性，以及集流盘的完整性；3）金属残缺碎屑废料问题；4）焊接时热堆积；5）全极耳形态不受控。

在后道工序中，防爆阀焊接对于工艺要求极为严格。电池的防爆阀（泄压阀）是电池封口板上的薄壁阀体，当电池内部压力超过规定值时，防爆阀阀体破裂，可以有效防止电池爆裂。安全阀结构较为精细，之前都是采用脉冲激光器焊接（通过焊点与焊点的重叠覆盖来实现持续密封焊接，但焊接效率低、密封性差），持续激光焊接可以实现高速高质量焊接，焊接稳定性、焊接效率以及良品率都能够得到保障。

虽然圆柱数量变少、焊接区域变大，但相较于方形和软包电池，4680电池成组过程中的焊接量依然较大。所需焊接设备也更多。相关公司联赢激光、逸飞激光。

4）CTC结合一体化压铸

CTC是“Cell to Chassis”的缩写，直译就是“将电池放到底盘之中”，产生的背景是对单车带电量提升以及新能源汽车降本的极致追求。CTC工艺一方面降低了电池电芯以外的部件体积，另一方面充分利用了电池对车身的结构支撑作用，减少了车身零件数量和整体重量，从而节省了成本。

CTC是电池组装工艺发展的重要方向。对下游整车厂而言，CTC与传统车厂推崇的底盘平台化的核心逻辑是相通的，即通过强化底盘总成的集成度，来达到降本增效的目的。对中游电池厂而言，MTP到CTC是一个持续提高能量密度的过程，在强度可靠的前提下逐步减少机械件的占比，从而提高能量密度，降低单位电量的成本。另外，CTC技术对于热管理提出了更高要求，而掌握领先技术优势的电池厂商将从中受益。

4680电池运用CTC工艺具有先天优势。首先，CTC对电池的结构强度有一定的要求，电池本身要承担相当的机械强度，相较于1865和2170，4680单体电池结构强度更高，且外壳一般采用不锈钢材质。其次，对比方壳电池，圆柱电池的布局会更灵活，能适应各种不同的底盘，再结合全极耳高能量密度高充放功率的优势，未来在HEV和PHEV领域的潜力也很大。特斯拉拥有CTC电池系统专利。CTC工艺是由特斯拉在2020年率先提出，目前主机厂商方面，特斯拉、零跑、比亚迪已经发布了应用CTC技术的最新车型，并且预计年内正式上线。宁德时代明确表示将配合特斯拉开发适合CTC的电池产品，此外，大众、一汽大众、LG化学及吉利、沃尔沃也有布局CTC的意向。

一体化压铸是指通过大吨位压铸机，将多个单独、分散零部件高度集成，再一次成型压铸为1-2个大型铸件，从而替代多个零部件先冲压再焊接的传统汽车制造方式。一体化压铸的优势明显：1）减轻重量：有助于轻量化的实现，根据特斯拉电池日公布数据，Model Y后地板总成采用一体压铸后，重量降低了30%；2）提高效率：可以省掉大部分生产工序，采用该技术的Model Y后车架的制造时间从1-2小时缩短至不到2分钟；3）降低成本：可以降低生产、土地、人工等成本，特斯拉应用一体化压铸的后地板，制造成本下降了40%。

特斯拉4680装载车型使用CTC一体化压铸技术生产汽车底盘。特斯拉的开创性在于将一体化压铸的应用范围从较小的零部件拓展到了体积超大的结构件，并且实现了规模化量产。Model Y是其首款使用CTC一体压铸结构件的车型，对后底板位置进行零件整合压铸：溶解状态的铝水被注入到模具中，在6000吨的压力下成型，直接变成一体式Model Y车身后底板，然后组装在整车上。在未来的车型中，特斯拉会将车身地板与电池上盖合二为一，铝合金减震将采用高压真空压铸。特斯拉的引领下，越来越多的主机厂采用压铸一体化技术。

一体化压铸虽然在高压铸造形式上较为简单，但其工艺设计极为复杂，压铸件增大后，工艺难度呈指数型增长。难点主要体现在以下几个方面：1）冲型问题。流动通道越复杂，边角结构越多，造成紊流，导致在冲型过程中无法良好填充，会导致内部严重的缺陷，还包括有杂质和氧化皮的风险；2）排气问题。通过改良压铸设备设计（真空技术和使用惰性气体）可减少浇筑气体，但成本较高；3）热胀冷缩问题。大零件的冷缩过程可能导致没有足够的液态金属缩补而产生缺陷，另外要防止热孤岛问题；4）尺寸问题。冷却后有形变，形变量很难预测和控制。所以，一体化压铸使用的材料需要具备高强高韧、热固性质和均匀性良好的特性，目前铝合金材料是首选。

除此之外，一体化压铸还面临诸多挑战：1）前期投入及定制化问题。在工厂里布置大吨位压铸机，需要重新规划产线。由于是一体成型，导致通用性较差，只能应用于特定车型。如果对应的车型销量不佳，配套设备的高昂成本就无法分摊；2）综合成本问题。除了压铸机，还有压铸模具、熔炼炉、喷涂设备、拾取设备、冷却设备、修边机、输送带、油温机、高真空设备等。这些周边设备和压铸机组成一个压铸岛，维持整个压铸岛运转的成本较高；3）后期维修问题。一体成型的车架一旦遭遇碰撞后很难维修，可能直接报废。

压铸机是一体化压铸制造过程中最重要的生产设备。特斯拉使用的巨型压铸机长19.5米、高5.3米、重达410吨，合模力达6000吨，用于压铸特斯拉Model Y组件。该设备来自IDRA公司，其为全球有色金属压铸机历史最悠久的制造商之一，是中国力劲集团的全资子公司。

一体化压铸业务涉及压铸件供应及上游压铸机供应。压铸件方面，目前我国汽车行业的铝压铸企业均在加快布局一体化压铸，主要铝压铸厂商包括文灿股份、广东鸿图、拓普集团、泉峰汽车、旭升股份等。而大吨位压铸机是一体化压铸的必要条件，大吨位压铸机主流供应商主要有力劲科技、海天集团和伊之密等。

3.4680电池技术对产业链相关环节影响

4680电池技术革新和大规模应用，对电池产业链影响较大，我们重点关注电池、正负极活性材料、电解液和结构件的影响。46系大圆柱电池推动主辅材向高能量高倍率方向升级。特斯拉作为新能源车企标杆，专注圆柱电池，提出4680大圆柱解决方案并向上电池布局，伴随特斯拉德州工厂搭载4680的首批Model Y交付，2022年迎来4680量产上车元年，2023年迎来大规模量产，国内外车企、电池企业、材料企业相继跟随布局，4680将对电池、材料的技术路线和竞争格局产生深远影响。

（1）电池

4680的推广或将影响国内以方形为主的电池格局，国内具备圆柱电池生产能力和工艺积累的公司具备先发优势，对于专注方形的电池厂来说是考验也是机遇。此外4680配套的无极耳、CTC、激光电焊等是关键技术，当前大主流电池厂处于中试阶段，良率有待提高，率先突破关键配套技术的电池企业有望打破原有竞争格局，成为4680产业链核心受益公司。

（2）材料

4680高安全性天然适配高能量密度体系，高镍+硅基应用空间打开；预计2025年高镍三元国内渗透率年达30%，海外渗透率达50%，全球渗透率达40%，2025年全球高镍三元需求量达97.8万吨，21-25年CAGR达58%。

新型导电剂材料碳纳米管显著加强高镍和硅基材料的导电性能和机械性能，抑制硅膨胀提升锂电池的倍率、能量密度和循环寿命；高镍三元对Li FSI的需求较为刚性，我们预计Li FSI在高镍三元电池中的应用经历：添加剂→辅盐（溶质）→主盐（锂盐）三个阶段，逐步替代传统六氟磷酸锂成为电解液的主要锂盐。

未来在高镍三元正极、硅基负极、碳纳米管、新型电解液材料LIFSI等领域具有技术储备以及量产能力的企业有望首批受益4680的产业化趋势。

（3）结构件

由于4680采用新构型设计，制造门槛提升，使结构件转向定制化、壳体+盖板成套采购，此外特斯拉重视电池生产效率重点关注易拉罐技术在电池生产上的应用，具备圆柱结构件工艺积累以及易拉罐式生产技术的企业将显著收益。

4.国内4680相关公司

（1）亿纬锂能

消费电池业务多点开花。多重因素推动消费电池高增长：1）电子烟领域，公司为国内外知名电子雾化器企业提供小型软包电池，参股电子雾化设备龙头思摩尔国际。2021年政府强化了对电子烟市场的管控，小企业或将逐步出清，有利于公司发挥头部企业优势；2）TWS耳机市场正高速增长，公司研发的豆式电池体积小，能量密度高；3）电动工具无绳化趋势明显，公司在制造和规模上均有优势；4）物联网设备数量快速增加。

动力电池业务盈利改善。公司今年动力电池放量较快，主要客户有小鹏、东风、广汽、现代起亚及戴姆勒、宝马、捷豹路虎、博世等国内外头部车企。公司动力电池市场份额由2021年的1.6%提升至2022年7月的2%。随着哪吒和广汽销量快速增长，动力电池有望快速放量。今年一季度公司与客户达成了成本加成的价格联动机制，盈利能力在持续改善中。战略性率先布局储能市场。公司已经与国内主要电信运营商、通讯设施龙头、多地电网公司在通信储能或电网侧配套等领域开展业务合作，并在家庭储能、工商业储能细分领域积累了一批国内外知名品牌客户。目前，公司是储能市场最主要的参与者之一。

4680电池年底试产。公司在2018年获得戴姆勒九年长单，2020年拿下宝马方形电池订单，而宝马和戴姆勒均有应用4680趋势。2021年公司宣布与StoreDot联合开发4680和4695两大圆柱电池路线。StoreDot为以色列一家专注于快充的初创公司，对硅负极有独到理解，被戴姆勒6,000万美金投资。公司在荆门规划20GW在建产能，预计2022年四季度建成试产，2023年下半年实现出货，2024年产能将达到40GWh。

多方位布局保障供应链安全。公司获得大柴旦盐湖（储备29万吨氯化锂资源）37.4%面积的采矿权，将与金昆仑投资建设远期3万吨碳酸锂和氢氧化锂项目。公司分别与川能动力、紫金锂业等设立锂盐合资厂，锁定2024年以后每年91GWh产能供应。子公司亿纬亚洲与永瑞控股、华友钴业等联合在印尼建设红土镍矿湿法冶炼项目。另外，在电池材料方面，亿纬亚洲与贝瑞特、SKI设立合资公司投建约5万吨高镍三元正极材料项目；与德方纳米成立合资公司，计划建设10万吨磷酸铁锂项目；与新宙邦成立合资公司，布局电解液供应。

（2）当升科技

产品定位高端。公司是国内锂电正极材料的龙头企业，主要从事钴酸锂、多元材料及锰酸锂等小型锂电、动力锂电正极材料的研发、生产和销售。公司集自主创新、成果转化、产业运营于一体。公司在今年7月召开的新品全球发布会上重磅公布了六款产品。其中，双相复合固态锂电正极材料、固态电解质解决了正极与电解质固固界面难题；新型富锂锰基产品开发进展顺利；新一代钠电正极材料已向国内主流电池生产商送样，客户给予高度评价，产品性能指标优于市场同类产品。

高镍产品匹配4680圆柱。公司目前主推的NCM、8系、9系产品均已实现批量销售，主要面向海外市场，部分运用在4680圆柱电池上。公司高镍产品出货量大幅增长，占比不断提升。年报显示，公司Ni95产品已完成国际客户验证，超高镍产品Ni98正在开展客户认证工作。高镍及超高镍产品广泛应用于欧美客户的各类动力电池，为特斯拉、宝马、大众、日产、三菱等一批海外高端车企提供配套。

拥有多项自主知识产权。公司研发投入大，高投入助力专利成果。公司开发了具有自主知识产权的多元素球形前驱体共沉淀技术、正极材料均匀锂化与结晶技术、多元素掺杂协同改性技术、掺杂-包覆改性一步合成技术、微粉级颗粒表（界）面多层次协同修饰技术、前驱体废水梯次利用与综合回收再利用技术等40多项关键技术。

客户开拓出色，海外基因深远。公司目前是全球唯一一家同时向中、日、韩、欧美高端锂电客户提供高品质锂电正极材料的供应商。全球前十大锂电巨头均是公司客户。公司与核心客户三星SDI、LG化学、SKI等的合作持续深入，动力方面的出货逐渐放量，海外业务占比不断提升。22H1公司锂电材料实现销售收入31.39亿元，占锂电锂电材料总收入的45%。公司海外客户的渗透率远高于其他正极材料企业。随着海外新能源车销量的爆发成为全球主力市场，未来公司海外业务收入的占比有望持续提升，带来超预期的业绩增量。

产能利用率高，盈利能力强。公司产能利用率连续多年行业领先，均达到94%以上。公司2021年利用率约110%（通过技改和外协实现），远高于可比公司。产能利用率高有利于公司摊薄折旧、人工等刚性成本，维持单吨毛利水平。在全行业受到疫情影响的情况下，公司2021年锂电材料的单吨毛利润达到约3万元/吨，处于行业领先水平。

（3）贝特瑞

天然石墨龙头。公司深耕负极领域20多年。2013年以来，公司负极材料出货量连续7年位列全球第一。22H1公司负极材料销量超过14万吨，实现销售收入63.6亿元，同比增长166%，根据鑫椤资讯统计，中国市场占有率为26%。公司在天然石墨领域具备绝对领先优势，深度绑定松下、LG、三星等海外电池企业。公司加快人造石墨布局，2021年人造石墨市占率达到14%，国内排名第三（江西紫宸20%，杉杉股份17%）。2022年5月，云南大理20万吨负极材料一体化基地项目开工，一期建设5万吨石墨化及10万吨负极成品产能，预计于2023年7月开始投产。印尼“年产8万吨新能源锂电池负极材料一体化项目”正在推进中。此外，公司还在通过合资或自建的方式，不断提升石墨化自给率。

硅基负极先行者，4680电池技术及超高镍技术进步带来增量。作为国内最早量产硅基负极的企业之一，公司硅基负极配合三星、松下较早实现量产，目前已实现第三代产品迭代。比容量从第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g。公司正在开发更高容量的第四代硅碳负极材料产品。产能方面，公司现有3000吨硅基负极产能，新扩产2000吨/年，预计今年下半年投产，未来将继续扩产4.5万吨硅基负极产品。“高镍+高硅”是最适合4680电池方案，公司在布局硅基和高镍方面全面领先，预计将率先从中受益。

正极聚焦高镍三元，打造第二增长极。公司完成磷酸铁锂资产及业务转让，坚定聚焦NCA、NCM811为代表的高镍三元正极。公司正极业务增长势头良好。22H1正极材料销量超过1.2万吨，实现营业收入35.3亿元，同比增长123%，占总收入的比例达到约35%。根据鑫椤资讯统计，22H1国内高镍三元材料产量为11.41万吨，公司市占率为12%。公司现有高镍正极材料产能为3.3万吨，与SKI、亿纬锂能合资5万吨三元产线正在建设中（公司持股51%）。产品配套SKI、松下等大客户，出货确定性高，高镍业务进入收获期。

研发水平位居行业前列。2017年以来公司研发费用持续增长，累计已达19.07亿元，22H1为5.14亿元，同比增长113%。公司组建了院士、博士后工作站、广州海关化验中心合作实验室，获得了国家企业技术中心等认证，形成了行业领先的自主创新能力。同时，公司也在积极布局前沿技术，包括钠离子电池材料、全固态电解质、锂金属负极、燃料电池材料、石墨烯高导热材料及电池材料回收技术等，寻求在产品及技术开发上的不断突破。

（4）天奈科技

碳纳米管龙头，单壁碳纳米管量产在即。公司是一家生产销售碳纳米管粉体以及导电浆料的高新技术企业，2021年市占率高达43.4%。自2007年成立以来，在获得清华大学专利授权的基础上，一直专注于CNT碳纳米管在电池材料中的研发和应用。碳纳米管的结构特性决定，相较导电炭黑和石墨烯等材料，具有更加优异的导电性，有助于提高电池的倍率性能和循环寿命。公司拥有多壁碳纳米管、单壁纳米碳管制备的国际专利，是全球一系列碳纳米管材料标准的制定者。公司掌握的纳米聚团流化床宏量制备碳纳米管技术解决了碳纳米管无法连续化宏量制备生成的难题。公司也是最早成功将碳纳米管通过浆料形式导入锂电池的企业之一，推动了碳纳米管在锂电池领域的广泛应用。同时，公司掌握的碳纳米管催化剂制备技术，对未来产品的升级以及顺利投产和量产打下了坚实的基础。2022年7月，公司拟新建产能450吨，生产更加适配4680电池硅基负极的单壁碳纳米管粉体，其中一期项目150吨最早将于2024年建成投产。

技术储备深厚，产销快速增长。公司覆盖了粉体制造和浆料制造两个环节，通过催化热解法自主生产CNT分体，并且攻克了粉体分散的技术难题，成为了掌握CNT浆料全链条核心技术的公司，其中CNT制备催化剂体系的自主研发又成为公司灵活开发各种不同结构CNT的前提，实现了公司三代产品的开发。通过大量研发分散技术，制备CNT浆料提供给锂电池厂，实现了CNT材料性能的有效利用。根据公司公告，22H1公司实现CNT浆料销售额达9.52亿元，同比增长83.4%，公司拟建CNT导电浆料项目超过11000吨，单壁碳纳米管项目450吨，有望在4680电池中实现添加。以上项目将有效保障公司面对下游需求的供应能力。

集中服务优质客户，海外市场有望放量。公司客户涵盖CATL、ATL比亚迪、中航锂电、孚能科技、欣旺达等国内一流锂电池生产企业。2019年以来，公司前五大客户销售金额占当期收入的比例约60%左右，集中度相对较高。在海外市场方面，目前公司已经和日韩知名动力锂电池企业共同开发碳纳米管导电浆料在硅基负极中的应用，并且测试情况良好，预计未来将实现大批量供货。在海外市场逐步打开，销售有望放量的情况下，未来公司营收增速预计将会继续提高。

（5）其他相关公司

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4680全球布局及市场空间

1.特斯拉领衔4680装机，全球车企蓄势待发

目前已经有多家电池企业深度布局，2023年4680有望迎来规模量产。预计22年底名义产能超过200万辆，23年低近300万辆，特斯拉产能瓶颈打开。长期角度，特斯拉计划2030年电动车销量达2000万辆，以2021年销量测算，21-30年共9年销量CAGR达41%，匹配销量计划在已有单地区超级工厂扩容更具备规模优势和成本优势，保守估计伴随各大超级工厂扩容2025年底产能突破450万辆。

（1）日韩三巨头圆柱份额全球领先，特斯拉自制4680带动大圆柱趋势

根据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。特斯拉原计划22年底4680产能达100GWh，2022年第二季度已经在德州工厂开始向客户交付带有4680电池组的Model Y，头部电池厂商纷纷跟随加码4680电池阵营，包括松下、LG新能源、三星SDI、宁德时代、亿纬锂能、比克电池均已经深度布局4680电池，从投产规划来看，2022-2024年规模级的4680产线将陆续投产。

（2）特斯拉领衔投产4680配套Model Y，远期规划成为电池-汽车一体化巨头

22年2月，特斯拉宣布在美国加州试点工厂下线第100万个4680电池，开启大圆柱电池规模生产的新阶段。4月8日马斯克在德州超级工厂开工时发言，德州工厂生产的电池配套该车厂Model Y及未来其他车型，实际上4月首批装载4680电池组的Model Y在德州工厂实现交付。特斯拉将把德州超级工厂打造成世界上最大的电池工厂，按照此前规划，预计在2022年底达产100GWh，远期产能甚至可能达到200GWh-250GWh。8月初特斯拉股东大会上，特斯拉透露因为某些新技术亟需攻破生产效率有待提高，今年年底才能实现量产，略慢于预期。长远来看，考虑到全球每年需要20TWh~25TWh持续10~15年的生产才能完成可再生能源过渡（合计300TWh电池产量），特斯拉计划在2030年预计达到3TWh（3000GWH）产能，成为车企电池一体化巨头。

（3）松下与特斯拉在圆柱电池上合作历史悠久，有望首批量产4680供应

松下与特斯拉的合作以2010年入股特斯拉为起点，2012年开始量产18650并为特斯拉Model S配套，2017年下半年特斯拉与松下合资建设的内华达州Giga factory投产，生产圆柱21700电池配套Model3，该款电池帮助特斯拉实现产品能量密度的大幅提升和成本的降低，松下再和特斯拉相互协作推进电池技术革新的同时，产销量大幅提升，至今为止，松下21700累计产量已经接近18650。

下一代技术路线上，松下计划通过正极无钴化、硅碳负极和大尺寸推动电池能量密度提升，与特斯拉的4680在工艺和材料方面匹配度极高，事实上，目前松下和特斯拉在4680上已经展开紧密合作，2022年5月，松下完成了原型开发，开始试生产线的运行。在批量生产之前，它已经向特斯拉发送了4680圆柱电池的样品。产能建设方面，松下宣布将在其位于日本西部的和歌山工厂投资800亿日元（约7亿美元）新建两条生产线来生产4680电池，年产量10GWh，每年可以为15万辆汽车提供动力电池，该部分产能优先供给特斯拉，预计2024年3月之前实现量产，此外在美国本土目前与特斯拉共同投资建设的内华达州电池工厂的年产能是39GWh，主要生产21700电池，计划投资约40亿美元在美国堪萨斯州建立其第二家电动汽车电池工厂，预计将在该工厂为特斯拉生产4680电池。松下远期计划到2028年将其动力电池产能从目前的50GWh/年提升2-3倍。

（4）亿纬锂能圆柱电池多年积累，规划20GWh46系圆柱产能

亿纬锂能在圆柱电池领域有超过20年的生产经验，从18650到21700再到46800，方形磷酸铁锂和4680大圆柱电池是公司未来发展的核心。当前亿纬锂能已通过中试线完成了大圆柱系统产品的试生产布局了4680与4695两大型号，8月2日亿纬首件搭载自主研发46系列大圆柱电池的系统产品在研究院中试线成功下线。目前亿纬锂能的46系列大圆柱电池已取得国内外多家知名客户的定点或签订框架合作协议，主要客户即将完成产品整体验证，全过程验证预计于2023年至2024年陆续完成，9月9日公告定点情况，公司将为德国宝马集团Neue  Klasse系列车型提供大圆柱锂离子电芯，成为宝马将于2025年上市的新系列电动汽车电池在欧洲的主要供应商。亿纬锂能此前曾公开表示，预计2023年产能释放20GWh，2024年达到40GWh，公司近期在建产能为湖北省荆门市建设20GWh46系电池产线（拟投资44亿元）。

（5）比克电池深耕圆柱电池，积极拥抱大圆柱

比克电池深耕圆柱电池17年，在19年确定把圆柱电池做大作为中高端电动车电池解决方案，2020年初开始向高端客户推介。比克的46系列产品覆盖80~120mm，能量密度覆盖270~285Wh/kg，10%~80%的快充最慢20min。其中4680大圆柱电池预计2022年规模量产，预计未来几年将产能扩充至80GWh。

2.需求测算

特斯拉率先提出4680，未来将在自己的车系内规模化使用，特斯拉相关车系销量将对4680构成筑底需求，我们对特斯拉用4680需求进行了测算，关键假设和结论如下：

（1）销量假设

产能端：马斯克公开发言表示抑制特斯拉订单最大的问题在于产能，22年将集中解决产能扩张问题，近几年产能高增，通过对各工厂产能投放进度汇总，我们预计22年底产能突破200万辆，25年底特斯拉总产能460万辆。

销量：已有车型销量与相应工厂的生产计划和产能规划相匹配，预计Cybertruck和SemiTruck于2023年开始交付。由于22-25产能限制销量，我们通过产能来预计销量，预计22/23/24/25年销量分别为136/218/297/374万辆。

（2）配套电池解决方案假设

根据电池日信息，特斯拉远期将计划形成三种电池解决方案，1）磷酸铁锂，针对中程续航以及对能量密度要求低的储能领域；2）镍锰（2/3镍，1/3锰），折中方案，用于中长程续航；3）高镍（100%），针对长续航里程的乘用车、卡车、商用车。

当前镍锰还处于概念阶段，我们预计方形铁锂会成为特斯拉中低续航乘用车型的标配，广泛用在ModleY和Model3的标准续航版上；三元21700目前是高续航乘用车的解决方案，未来伴随4680+无极耳+CTC成套解决方案的成熟以及相关产能配套落地，在Model Y和Model3的高续航车型上4680高镍硅碳将逐步替代21700三元石墨，卡车Cybertruck和商用客车SemiTruck预计23年推出，预计全部采用4680护航。

3.4680临近产业化临界点，需求爆发在即

特斯拉在需求端直接拉动，4680电池有望在2022年实现上车交付，于2023年启动规模量产，预计22/23/24/25年特斯拉对4680的需求分别为7/37/117/202GWh。

4.全球车企加速布局，25年装机预计达492GWh

目前电动车企客户对大圆柱电池的布局大致分以下几类，1）第一梯队处在量产的前夜，以特斯拉公司为代表，预计于2022年正式装车投放市场；2）第二梯队处在实质的立项研发阶段，预计于2~3年内左右量产装车，如宝马等，宝马明确计划2025年在其新一代电动平台——Neue Klasse（New Class）上新型圆柱电池；3）第三梯队是处在收集信息，市场调研以及可行性评估阶段。目前大部分的新能源车企处在第二和第三梯队。当前有很多大型的新能源车企在未来的5~10年已经敲定了经济型采用方壳或刀片磷酸铁锂电池，中高端采用高镍三元加硅负极大圆柱电池的布局。随着技术工艺进步及产业链配套成熟，特斯拉作为行业的标杆充分发挥示范效应，我们预计2025年4680电池占整体渗透率达30%，2025年全球装机达492GWh。

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参考资料

1.民生证券-机械行业一周一解惑系列：4680电池对于锂电设备的影响

2.浙商证券-电池行业深度报告：特斯拉引领4680趋势，关注材料+结构件投资机会

3.兴业证券-电气设备行业：特斯拉4680电池，新能源时代的正确路径

4.银河证券-电力设备及新能源行业深度报告：4680大圆柱专题，极致设计、极致安全、极致制造

5.东北证券-汽车行业4680系列之电解液体系变化：4680，能量密度和电芯降本再下一城

6.华创证券-电力设备及新能源行业深度研究报告：前瞻新技术之三，锂电三国，数“封”流路线，还看4680

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