（报告出品方/作者：华泰证券，申建国、边文姣）

尺寸升级只是起点，技术创新引领发展

相较于 18650、21700 电池等传统电池，大圆柱电池依托电池尺寸的升级，实现了单体电 池及整体电池系统在能量密度上的提升，并降低了电池的制造成本。然而尺寸升级只是大 圆柱电池在形式上的改变，支撑大圆柱电池实现降本增效的核心来自于其在单体和系统层 面上的技术创新，例如在单体电池层面引入的无极耳及干电极技术助力大圆柱电池克服快 充、温升问题；在电池系统层面，大圆柱电池采用单侧出正负极的结构改善了整体电池系 统的电气连接方式，进而支持圆柱电池向更大尺寸方向发展。

复盘发展：特斯拉主导圆柱路线，逐步向大尺寸发展

开端：特斯拉联合松下开启车用圆柱电池商业化

1991 年，全球首款圆柱锂电池由索尼发布并正式投入消费电池产品市场，由此开启了锂电 池的商用时代。2008 年，特斯拉首款豪华轿跑车 Roadster 问世，创造性地启用了 7000 多 节松下制造的 18650 三元锂电池，由此拉开了特斯拉与松下长达十年之久的合作序幕，两 者的合作开创了纯电动汽车圆柱电池时代。2017 年，特斯拉与松下共同研发的 21700 圆柱 电池成功应用于 Model 3 上，采用 NCA+硅碳方案，单体容量较 18650 电池提升约 35%。 2020 年 9 月特斯拉召开“电池日”活动，推出 4680 大圆柱电池，带领动力电池行业进入 大圆柱时代。自此，整车和电池领域内各企业争相布局大圆柱电池，希望在下一代车型和 电池设计上争取主动权，抓住动力电池市场。

趋势：圆柱电池逐步向大型化方向发展，预计 46 系成为动力电池主流

从产品型号上看，从 18650 到 21700 电池再到即将实现量产的 4680 电池，圆柱电池逐步 向着更大的尺寸方向发展。按照特斯拉的规划，4680 电池相较于 21700 电池在性能上实现 大幅提升——电芯容量提升 5 倍，功率提升 6 倍，电动汽车续航里程提升 16%，逻辑在于： 单体电池容量提升后，整体电池组 pack 的空间利用率和成组效率得到相应提升，从而带来 电池组的能量密度提升以及成本的下降（4680 电池相比于 21700 电池，在电池组层面，每 千瓦时成本降低 14%）。

46 系电池兼具性能与经济性，是最优直径尺寸的大圆柱动力电池。在动力领域，圆柱电池 尺寸增大虽然能够减少整车使用的电芯节数，降低 BMS 的管理难度，然而也会带来性能和 安全方面的问题。据测算，电池容量每提升 10%，其循环寿命大约会降低 20%，充放电倍 率会降低 30-40%，同时电池会有 20%左右的温升，如果持续增大电池尺寸，则会面临牺 牲安全性所带来的风险。从直径 46mm 开始，整车的续航开始下降，同时降本的边际效益 也逐步趋缓，因此从电池的整体性能和成本两方面看，46mm 直径是当前生产工艺水平下 的最优解。目前在特斯拉的主导下，相关车企、电池厂等均以 46 系大圆柱动力电池体系为 主要研发对象。

在户用储能领域，大圆柱电池产品规格较多，尚未形成主流型号。不同于动力大圆柱电池 大多基于 46 系列，针对户用储能市场，各企业生产的电芯产品规格和型号均有所区别，亿 纬锂能、鹏辉能源的大圆柱电芯以 40mm 直径为主，海辰储能则以 46mm 直径为主，高度 覆盖 80-300mm，其余企业生产的户储用大圆柱电芯从直径 26mm-60mm 均有布局。一方 面是由于户储大圆柱电池产品尚处于早期发展阶段，未形成统一标准；另一方面，户储为 适配不同场景产品需求，定制化电芯需求较多。目前，多数企业正在重点布局大圆柱磷酸 铁锂电池，致力于通过工艺、材料的创新，实现电池循环寿命突破 5000 次，以满足户用储 能电池产品 10 年以上的使用需求。

技术创新：大圆柱电池从单体到系统全面升级

相比于传统电池，4680 大圆柱电池不仅仅是在尺寸上进行升级，更主要是在单体和系统层 面上进行了技术创新。在单体电芯层面，相比于 18650 和 21700 电池，4680 电池最大的 创新是新增无极耳技术，又称全极耳技术，通过缩短电子移动路径、扩大散热面积，改善 了单体电芯增大带来的热量增加问题，突破了电池的快充瓶颈。2023 年初，美国专利商标 局授予了特斯拉电池干电极领域四项专利，可用于降低电池使用成本、提高电池使用寿命， 意味着特斯拉在干电极领域取得突破。在电池系统层面，4680 电池采用单侧出正负极的结 构，有利于电池系统层面的电气互连，避免了导线连接造成的集流器失效问题，降低了部 件电阻并增加了电池的能量密度。

无极耳技术助力冲破快充瓶颈，克服大倍率充放电时温度升高的问题。无极耳的设计具体 为去掉原有极耳，在电池的一端使用导电涂层进行覆盖，让其与电池壳体直接接触，使电 子可以直接在集流体和电池壳体间进行传导，而无需集中在极耳处传导。相比于传统电池 技术，无极耳应用具备的优势：1）电子移动路径缩短 5%-20%，使内阻减小 5-10 倍；2） 显著避免电子偏移和过电位现象的产生，提升了电池寿命；3）导电涂层和电池壳体的接触 面积达到 100%，分散了发热区域，有效解决了电池发热问题。

德国亚琛工业大学 Hendrik Pegel 等人通过对比克电池提供的真实商业化的无极耳大圆柱 电池进行参数化建模，探究了不同条件下电芯的最优化充电时间和热管理策略，验证了无 极耳设计对电池充电效率和热稳定性能的提升。数据显示，在电芯不发生析锂的前提下： 在 20 环境下，4680 圆柱电池能够在 12 分钟内完成从 10%到 80%SOC 的快充，快充性 能相比常规单极耳电芯提升三倍。

干法技术化简极片制造工艺，大幅降低制作成本。传统电池一般采用湿法电极技术，制作 过程中将活性材料与粘合剂、溶剂混合，干燥后压成电极材料并安装使用。而特斯拉设计 4680 电池时，创新引入了干电极技术，具体过程为不使用溶剂，直接将少量（约 5-8%） 细粉状 PTFE 粘合剂与正/负极粉末混合，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，化简了湿法中的浆制、涂布烘干和溶剂回收过程， 极大提高了极片制备的效率，并节约了制作成本。

干法技术极大地提升了电池性能，且更加适配大圆柱电池体系。相比于传统技术，干法技 术制备的电极一方面具备更高的压实密度，可以容纳更多的活性物质，另一方面，由于舍 弃粘合剂，避免了溶剂和粘合剂发生反应所形成的包围活性材料的粘合剂层，显著提升了 电池的导电性能和能量密度，目前干电极的能量密度超过 300Wh/kg，远期可达 500Wh/kg， 电池使用寿命也得到明显改善。同时，干电极既可以减弱湿度对高镍正极的性能影响，又 能对硅基负极的膨胀有更强的承受能力，能更好地适配大圆柱电池高镍掺硅的材料体系。

单体电池采用单侧出正、负极结构，有利于电池系统层面的电气互连。传统圆柱电池的正、 负极位于彼此相反侧，因此相应的电连接部件也需要应用于电池的上、下表面，造成电池 组电连接结构的复杂化。4680 电池采用无极耳设计，只有顶壳中间的极柱是正极，极柱以 下的表面壳体均为负极，电池的正、负极位于相同方向，9 个电芯并联为一组，每组电芯的 正极汇总后连接到下一组电芯的负极。同时，相比于传统电池采用的铝丝焊接，4680 电池 的电芯和集流器采用激光焊接方式，消除了导线连接造成集流器失效的问题，减少了用于 电连接的部件数量，降低了部件电阻，进而增加了电池的能量密度，利于电池尺寸的增加。 大圆柱电池尺寸升级使得电池结构强度增大，能更好地适配 CTC 技术。CTC 一体化设计 中，取消了电池的 pack 设计，直接将电芯或模组安装在车身上，电池既能为电源设备提供 续航，也能作为结构电池成为车体结构的一部分，对车体起到支撑作用，节省空间也减轻 重量（约 10%），提升了续航里程（约 14%）。在 4680+CTC 技术下，特斯拉直接取消座舱 底板，以电池上盖作为替代，座椅直接安装在电池上盖上。

动力、储能市场应用提速，打开大圆柱电池市场空间

电动汽车领域优势显著，储能领域加速渗透

根据封装方式和形状不同，锂电池可以分为方形、软包、圆柱三种形态。方形电池单体容 量大、结构简单、系统管理方便，但单体差异性较大、生产自动化水平较低，成组使用可 能会存在电池组寿命远低于单体寿命的问题。软包电池体积小、能量密度高、散热性能优 异，相同容量下，软包电池比钢壳电池或铝壳电池轻很多，然而其壳体强度比不上铝壳或 钢壳，对成组技术的依赖性很强，技术难度高。圆柱电池一致性好、生产效率高，在系统 层面散热能力强，尺寸升级后可改善其原本的单体能量密度低、模组所需电芯多及其导致 的寿命差、管理复杂等问题。

单体性能上，1）能量密度：软包>方形>圆柱，主要考虑机械件重量在质量中的占比，随电 池尺寸变大，差异变小；2）散热能力：软包、方形>圆柱，圆柱电池的散热能力在系统层 级，因为电池间隙更大得到改善；3）循环寿命：软包>方形>圆柱，圆柱的电解液量相对少； 4）安全性：圆柱>软包>方形，此时大圆柱需要使用镀镍钢，此处安全是个相对概念，安全 阈值的绝对值在电池热失控的峰值能量下，差异不明显；5）充放电倍率：圆柱>方形>软包； 6）成本优势：圆柱>方形>软包。 系统性能上，1）成组效率：圆柱、方形>软包，圆柱、方形、软包模组/系统成组效率分别 为 87%/65%、89%/70%、85%/60%；2）可靠性:方形>圆柱>软包；软包封口边漏液是主 要的市场失效表现；3）生产效率：圆柱>方形>软包；4）一致性：圆柱>方形>软包；5） 成本优势：模块、电池包成组后圆柱成本优势逐渐削弱。

大圆柱电池在电动汽车领域优势显著，有望成为中高端电动车的最优解。动力电池产业的 发展与新能源汽车产业的发展相辅相成，动力电池的性能直接决定新能源汽车的性能。相 较于方形、软包封装，大圆柱电池在动力电池领域优势明确，体现在： 1）安全性：大圆柱电池是目前几种主流电池形态中安全性最高的，因其应力均匀，散热性 能好，电芯数量下降与无极耳设计等降低了电池的热管理难度，叠加泄压阀、集成结构件 等技术增强了电池包的结构强度； 2）性价比：由于工艺简单、高度标准化、在整包层面结构件减少、成组简单等因素，大圆 柱电池在整体成本上具备一定优势； 3）续航：大圆柱电池的高安全上限使得其可以支持高镍三元、硅基负极等更为激进、更高 能量密度的化学体系，据特斯拉数据，相比 21700 电池，4680 电池的单体电芯容量提高 5 倍，续航提高 16%； 4）寿命：三元电芯虽然循环次数相对较少，但是因为高能量密度，能量吞吐量和日历寿命 高，因此其在使用寿命上并不存在劣势； 5）快充：采用无极耳技术，缩短了电子电流在电池中的移动距离，从而大幅提高充电速度。

除了车用领域之外，大圆柱电池有望加速渗透户用储能领域。按照正极化学材料的不同， 当前锂离子电池有镍钴锰三元和磷酸铁锂两条主流技术路线。三元电池的能量密度更高， 但稳定性和耐用性较差，通常用来满足电动汽车的长续航要求；磷酸铁锂电池的安全性更 高，但能量密度偏低、成本低，更适用于储能领域。其中户用储能市场对容量、便携的需 求不同，进而对电芯灵活串并联的要求更高，以磷酸铁锂材料为主的大圆柱电池凭借其灵 活成组优势在户用储能领域性能凸显，包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、中比新能源、 时代联合等电池企业均陆续推出了针对户用储能市场的大圆柱磷酸铁锂电池。

车企、电池厂量产在即，动力市场率先发力

特斯拉率先提出 4680 电池在车系内规模化使用，带动多家车企纷纷跟进。截至目前，宝马、 沃尔沃、Stellantis、通用、东风岚图、江淮汽车、保时捷、蔚来等国内外多家车企已公开 宣布将使用或考虑使用大圆柱电池。以宝马为例，其在 2022 年 9-10 月分别与亿纬锂能、 宁德时代、远景动力达成 46 系圆柱电池供货协议，总体规模达 110GWh，按照纯电动汽车 动力电池容量在 60-90kWh 范围计算，满产后装车辆将超过 110 万辆。

从特斯拉 2020 年 9 月电池日发布 4680 电池，海内外电池巨头都在加速推进大圆柱电池 的研发和生产。2023 年 1 月，特斯拉宣布扩产 100GWh 的 4680 电池，随着良率提升，预 计上半年将从小规模试制转向量产放量。其余国外企业，如松下在 2022 年 5 月已经开始小 量试产 4680 电芯，并且计划将从 2023 年 4 月起进入大规模量产作业，届时将可供应特斯 拉预计每年 10GWh 容量的 4680 电芯，大约可提供 15 万辆电动车使用。国内企业如亿纬 能于 2022 年 9 月 9 日，收到宝马集团定点信，将为德国宝马集团 NeueKlasse 系列车型提 供大圆柱锂离子电芯总供应量 40GWh，预计最快今年 Q2 实现量产。

户用储能有望推动大圆柱电池加速量产

户用储能未来几年需求仍有望高增长。户用储能电池技术路线以磷酸铁锂为主，主要包括 方形、软包及圆柱等不同类型电池，其中方形以 50Ah-100Ah 为主，软包为 30Ah-80Ah， 圆柱为 10Ah-50Ah。根据高工锂电发布的调研统计数据，2022 年中国储能锂电池出货量达 到 130GWh，同比增长高达 170.8%，其中户用储能领域增速最为显著，同比增长超过 3.5 倍。我们预计到 2027 年，全球大圆柱户储电池装机量将达到 21.7GWh，2023-2027 年复 合增长率可达 168.0%。 大圆柱磷酸铁锂电池备受户用储能市场的青睐。目前，户用储能系统容量正从 3kWh-5kWh 向 5kWh-20kWh 迭代，储能系统的升级对电池容量、成本、功率以及安全性提出了更高的 要求。大圆柱电池得益于无极耳技术、制造工艺和材料体系优化，在单体容量、成本、性 能、循环和安全方面优势明显，例如大圆柱电池采用的磷酸铁锂材料本身具备较高的安全 性，同时大圆柱电池采用高强度钢壳设计，受极组膨胀影响形变小、抗冲击、可靠性更高。 结合市场需求和技术迭代来看，大圆柱电池发展趋势明显，目前相关企业正积极针对大圆 柱储能电池展开研发工作，致力于将大圆柱电池的循环寿命向 5000 次甚至更高次数瞄准。

多家企业密集布局大圆柱磷酸铁锂储能电池。2023 年 1 月 24 日，特斯拉首次确认不仅会 将 4680 电池用在电动汽车上，还会将其拓展到储能领域，例如户储电池 Powerwall。国内 包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、航天锂电等不少电池企业自 2022 年已经规划或开始 布局适用于储能市场的磷酸铁锂大圆柱电池。亿纬锂能针对户储市场推出了 40135 系列大 圆柱磷酸铁锂电池。鹏辉能源推出的 40135 型号大圆柱磷酸铁锂电池已收到客户订单，适 用于便携储能、户用储能等多领域。此外，时代联合、中比新能源、华立源和博立威等企 业都在通过做大圆柱电芯尺寸来降低成本，进而满足户用储能电池应用场景需求。

预计 27 年全球大圆柱电池装机量有望达到 429GWh

我们预计 2027 年全球大圆柱电池装机量有望达到 429.0GWh，对应总体市场规模将达到 2144.8 亿元，2023-2027 年 CAGR 为 110.7%。测算假设与过程如下： 1. 动力电池需求假设：短期来看，46 系大圆柱电池的需求主要由特斯拉、宝马等车企拉动 增长，按照相关车企对 46 系大圆柱电池的需求规划，我们预计 2027 年全球 46 系大圆柱 电池装机量有望达到 407.3GWh，对应市场规模 2036.6 亿元。 2. 储能电池需求假设：据高工锂电统计，2021 年全球户储电池装机量约 6.4GWh，2022 年全球户储电池装机量约为 25.4GWh，我们预计 2027 年全球户用储能电池装机量可达 240.6GWh。根据目前各企业在大圆柱户储电池领域的布局情况，我们预计到 2027 年大圆 柱电池在全球户用储能领域的渗透率可达到 9%，对应全球大圆柱户储电池装机量为 21.7GWh，2023-2027 年 CAGR 可达 168.0%。 3. 单 GWh 电池价值量假设：三元动力锂电池在 2020 年底价格为 0.9-0.94 元/Wh，我们预 计随着锂电池原材料价格下降及电芯能量密度提升，单 GWh 电池价值量也将逐年下降，到 2027 年高镍三元动力电池的售价有望下降到 0.5 元/Wh；储能锂电池在 2020 年单价为 0.85 元/Wh，我们预计到 2027 年其单价有望下降到 0.5 元/Wh。

大圆柱电池产业链：化学材料端变化小，主要改变在结构件/工艺

结构件和工艺方面，随着产业化放量大潮将近，相关电池公司扩产意愿逐渐明朗，极耳激 光切割、揉平、激光焊接等设备环节面临着升级需求，以激光设备和激光器为代表的设备 有望率先受益，同时由于电池结构件的复杂程度提高，单体价值量随之提升，围绕特斯拉 产业链的结构零件和零件材料公司有望受益。 化学材料方面，技术创新使得大圆柱电池具备更高的安全上限，相比于 21700 电池，大圆 柱电池可以适配高镍正极、硅基负极等更高能量密度的化学体系，从而充分发挥其优势， 这进一步推动了大圆柱电池材料体系的更新：为解决硅基负极的膨胀问题，导电剂需要使 用单壁碳纳米管；为适配正极高镍化，需要提升新型锂盐 LiFSI 的用量比例。

设备厂：突破量产瓶颈核心环节，亟需产品、工艺升级

大圆柱电池现阶段的量产瓶颈主要来自工艺层面，亟需联合锂电设备企业进行产品和工艺 升级。大圆柱电池的无极耳创新技术在极耳模切、揉平、无极耳与集流盘激光焊接等工艺 环节增加了较多难点，直接影响了 4680 电池的良品率，导致电池规模量产困难。实现规模 量产需达到 90%以上的良率，这仅靠电芯企业开发设计大圆柱电池装配段难以实现，还需 要联合锂电设备企业进行产品升级和工艺革新，从而实现良率突破，以达到规模量产要求。

极耳模切/卷绕：部分设备企业致力于打造激光模切卷绕一体化，新产品技术迭代加快。无 极耳结构对激光切割的速度、精度提出更高的要求，也增加了卷绕环节的难度，其中卷绕 张力控制、卷绕速度及效率都是影响电池产品良率的关键。部分企业从设备集成化着手， 通过结构和功能的创新设计，将激光切割设备、卷绕设备、极耳成型结构集成，大幅节约 占地面积，并降低了成本和能耗。目前，易鸿智能激光模切卷绕一体机已应用于头部动力 电池企业产线，其在张力精度控制、线速度适当匹配等均处于行业优势地位。赢合科技的 激光切卷绕一体机产品可以有效解决模切制片毛刺大、效率低、除尘不彻底、一致性不好 等行业痛点，目前已开始向特斯拉、LG 等头部企业供货。

极耳揉平：无极耳揉平工艺产生新需求。在大圆柱电池制造工艺中，无极耳电芯卷绕后通 常端部不平整且有较多毛刺，为避免电芯入壳时对电池外壳的内侧壁造成刮伤，需对电芯 端部进行揉平处理，待电池卷芯的断面平整后再与集流体焊接。传统的揉平方法是通过揉 平机的揉平头直接接触在无极耳上，随着揉平头的自转靠近无极耳后，碾转带动无极耳揉 平在卷绕电芯的端部，然而这种传统的揉平方法存在以下问题：1）揉平速度过快时，极片 容易外翻；2）揉平时候容易产生较多金属屑，导致内部短路；3）揉平时由于摩擦容易产 生大量粉尘。 新型无极耳揉平技术有望打开新的市场空间。目前，逸飞激光通过创新开发的行星式揉平 整形技术，在正负极集流体许用应力范围值内，实现了无极耳高速、无损成型，严格控制 了因摩擦导致集流体受损、破裂产生的粉尘与颗粒。骄成超声采用的超声波揉平设备具有 所需压力小、揉平过程变形小、箔材紧密程度高、需要能量小，瞬间功率小等特点，近年 来已与宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等锂电头部企业建立了良好的合作关系。

激光焊接：设备有望实现单体价值量提升，并受益于大圆柱电池放量，迎来量价齐升。无 极耳圆柱电池规模化生产应用的核心在于通过激光焊接实现集流体与集流盘、正负极盖板 的全面积焊接。极耳数量的增加对焊接的精度、质量、一致性提出了更高的要求，促使激 光工艺设备从传统电池的脉冲激光器点焊，转变为 4680 的连续激光焊接设备，激光焊接工 序从 5 道增加至 7 道。单颗方形电池的电池容量约为 150-250Ah，而单颗 4680 电池的电 池容量仅为 25Ah，生产一台特斯拉 Model Y 需要约 960 颗 4680 电池。因此无论从单体电 芯层面，还是从所需电池总数层面，4680 电池技术带来的焊点数量相较传统电池均增加约 5 倍，即生产单 GWh 的 4680 电池相较于 18650 和 21700 电池产线增加 5 台焊接设备。

结构件：行业壁垒提升，龙头企业受益

动力电池精密结构件是锂电池的主要构成部分，包括电芯外壳顶盖、铝/钢外壳、连接片和 安全结构件等。动力电池结构件主要起到传输能量、承载电解液、保护安全性、固定支承 电池等作用，直接影响电池的安全性、密封性、能量密度等。大圆柱电池由于尺寸增大、 能量密度提高、使用环境复杂化，其安全方面的隐患也在增加，因此对动力锂电池结构件 公司的持续创新、产品更新换代速度、研发能力等提出了更高的标准。

4680 大圆柱电池结构件相较于 18650、21700 电池技术壁垒更高，相应的价值量和毛利率 更高。一方面，为了适配 CTC 技术，4680 电池结构件需要起到结构支撑的作用，因此 4680 电池的壁厚相较于 21700 电池有所增加（21700 电池壁厚约为 0.3mm，4680 电池壁厚约 为 0.6mm），需要采用预镀镍钢带增加强度。另一方面，镀镍钢壳的加工性相比铝壳更弱， 容易在冲压过程中产生镀层破裂等现象，因此对冲压设备的精度、冲压力及最大拉伸高度 等加工能力提出了更高的要求，技术难度有所增加。

目前各厂商设计的 4680 电池结构件不同，属于非标件。当前各家企业设计的 4680 电池结 构件均存在一定差异，进而导致不同设计下壳体和盖帽的价值量也存在一定差异。例如， 根据特斯拉 4680 电池的专利说明，电池的上、下表面均与电池侧面壳体机械连接；而根据 LG 新能源的 4680 电池专利说明，电池的上表面独立组装，下表面与侧面合为一体。

壳体：DWI 新型工艺运用于大圆柱电池壳体制造，兼具成本和效率优势。DWI（即 Draw and Wall Ironing）是易拉罐生产线特有的核心工艺，目前也应用于锂电池壳生产领域，本质上 是一种超薄金属减薄拉伸工艺，可以使电池组织结构更紧密，在大圆柱电池上有较大的应 用潜力。在产品生产速率方面，相较于传统电池壳体生产方式，DWI 工艺可以实现高速生 产，生产速度可达目前市场传统生产方式的 10 倍左右。在电池壳体品质方面，能够保证产 品质量较高的一致性，同时能提高电池壳体的表面光洁度，板材利用率较传统方式提升 15-20%。目前，斯莱克是亚洲唯一易拉罐设备厂商，凭借易拉罐独有 DWI 技术，未来在与 传统电池壳企业竞争中有潜力占据优势。

盖帽：4680 电池采用全新适配无极耳设计的盖帽，防爆设计提升电池的安全性能。动力锂 电池的防爆设计是关乎产品质量、安全的最重要因素，因此需要对动力锂电池结构件进行 合理工艺研发，合理设置安全阀，对电池泄压及泄压前断电情况进行管理。现有技术中装 有顶盖的电池盖帽在内部压力过大时容易引起电池短路的风险。无极耳圆柱电池的盖帽去 除了顶盖的设计，外部电连接件可以直接连接在铝质的防爆阀的连接部上，减小了接触电 阻，同时通过设置防爆阀的连接部和防爆部的厚度，当电池内部气压过大，冲破防爆阀上 的破裂刻线，使得气流顺利排出，确保电池的安全性。

结构件龙头企业有望受益。动力电池精密结构件由于技术壁垒高、验证周期长，对行业潜 在竞争者构成了较高的壁垒，市场集中度较高。我们预计 4680 电池的产业趋势将推动动力 电池结构件市场的迅速发展，越来越多中小企业将被市场淘汰，市场集中度有望进一步提 升，行业龙头科达利、斯莱克等具备全球竞争力的结构件企业将有望受益。目前，科达利 的 4680 电池结构件处于批量生产阶段，主要供给欧美客户，将根据客户的实际需求来规划 产能并配套生产。斯莱克大圆柱钢壳的主要设备都已经准备就绪，并完成了自动化高速生 产线组合，现在正在进行小批量试生产，未来将根据下游客户的量产情况进行正式生产。

随着未来 CTP 或者 CTC 的普及，系统的集成度越来越高，将会加大胶的用量，CTP 预计 用量水平翻倍。pack 里面常见的胶分三种：导热胶，结构胶，密封胶。用量最大的是结构 胶，凝固之后能够提供一定强度，作为结构支撑；导热胶用来传导电芯或模组之间的发热， 与水冷系统接触；密封胶水在接口密封，价值量含量最低。涂胶的难点是电池制造环境， 核心是涂胶路径和工艺参数的设计。一般导热胶优先涂在底部，结构胶涂抹根据设计来定。 伴随电池包结构的变化，水冷系统也随之发生变化，一是水冷板从之前的单一结构变成集 成化结构；二是电池之间增加云母板或隔热垫，在整个热管理系统中发挥其绝缘性强、耐 高温的作用。

预镀镍：三元大圆柱电池结构件主流材料路线，国产替代进行时

预镀镍替代后镀镍应用于大圆柱电池

圆柱电池通常采用镀镍的方式保护钢壳的铁基体。目前锂离子电池按外壳材料可以划分为 钢壳、铝壳和软包三种类型。圆柱形锂电池一般采用钢壳作为外壳材料，因为钢制材料的 物理稳定性、抗压力远高于铝壳材质，且在各厂家的设计结构优化后，钢壳锂电池的安全 性相对更高。为了防止电池正极活性材料对圆柱钢壳的氧化，生产企业通常采用镀镍的方 式来保护钢壳的铁基体。 预镀镍凭借性能优势，将替代后镀镍应用于大圆柱电池领域。根据镀镍环节所处顺序的不 同，圆柱电池钢壳可分为预镀镍钢壳和后镀镍钢壳。由于工艺原因，后镀镍材料内的镀层 厚薄不均匀，且存在防腐问题，易导致安全缺陷。预镀镍采用先镀镍再冲壳的工艺，通过 高温融合渗透，使得镍和钢基带融合形成镍铁合金层，一方面可以更加精确地控制镀层的 厚薄以实现轻量化，另一方面可以大大提升冲压后电池壳的一致性、耐腐蚀性、气密性等 关键指标，满足高端锂电池的性能需求。

预镀镍钢带拉伸过程减薄量大、一致性高，对冲压要求高。预镀镍钢带在冲压成钢壳过程 中会随钢带延伸，镍层的减薄量接近钢带的减薄量，以 0.25mm 厚度钢带冲 LR06 型号钢 壳为例，其在最薄位置减至 0.18mm，减薄量为 72%。通过对钢壳不同位置的检测结果发 现，镀层的减薄量约为 71%。同时相比后镀镍，预镀镍材料可以提升内侧面镀层的均匀性， 提高产品品质，因此预镀镍钢带对冲压的要求更高，需要用高硬度的钨钢合金材料制成专 用模具，否则容易造成模具损坏、钢壳损伤及裂纹等现象。

国内企业逐步发力，逼近进口产品水平

全球预镀镍主要厂家包括日系的东洋、新日铁，韩系的 TCC 以及欧洲的塔塔。目前海外公 司在 2024 年前均没有明确的大幅扩产计划，结合东方电热的公告等信息，我们认为：1） 下游需求有限，目前市场容量还不够大，全球预镀镍材料实际需求仅为 20 余万吨，大圆柱 电池的放量尚需要时间；2）海外企业项目建设流程相比国内更长，一般在两年以上；3） 成本方面，尽管海外企业尤其是日企公司在 2022 年已经大幅上调预镀镍售价，然而利润并 没有得到明显提升，对控制成本没有明确的把握。我们认为国内企业有望抓住 4860 电池放 量机会来获取预镀镍市场份额。 国内技术层面差距缩小至持平。以东方电热的预镀镍产品在力学性能方面与新日铁产品的 对比为例，两者产品原本在镀层均匀度上有少许差距，经过工艺改进后，该差距已经很小。 力学性能的好坏主要对产品的冲制过程产生影响，例如产品是否会出现卡磨具、冲裂、划 伤、掉屑等情况，目前公司生产的预镀镍产品在品质方面和进口产品相比基本没有差别。

国内企业客户结构良好。以东方电热为例，根据公司投资者关系活动记录表，其在预镀镍 领域的直接客户为结构件公司，如东山精密、科达利等，其全资子公司东方九天目前正在 建设一个年产 2 万吨的锂电池预镀镍钢基带项目，计划今年上半年实现满产。2022 年 9 月， 东方电热发布公告称，公司及全资子公司东方九天与东山精密签订框架合作协议，东山精 密承诺向东方电热采购总量不低于 5 万吨锂电池钢壳预镀镍钢基带，产品合同金额约为 11 亿元。此外，公司对江苏海四达及 LG 中国的供应商乐通、日光、科达利都有送样，并且已 经通过送样检验。

国产替代潜力大。国内厂商已经开始积极布局预镀镍，东方电热目前已有 3500 吨预镀镍产 量，其 2 万吨预镀镍产线已试车成功，并预计将于今年下半年具备达产能力，公司预计今 年预镀镍钢基带出货目标为 1.5-2 万吨。从公司目前生产产品的整体质量指标来看，已经和 进口材料基本一致。目前国内厂商正在积极扩产，预计未来产品规模化之后会使成本下降， 叠加国内厂商的质量提升，国产替代指日可待。

预镀镍未来市场空间广阔

我们假设未来用在动力领域和户用储能领域的大圆柱电池均采用预镀镍材料，随着大圆柱 电池的放量，预镀镍将迎来持续增长。我们预计到 2027 年全球预镀镍总体需求量有望达到 59.6 万吨，对应市场空间达到 95.3 亿元。同时，我们预计大圆柱电池将是未来预镀镍的主 要增量，消费电子产品市场需求量将保持小幅增长至稳定水平。

正极：高镍三元是发展趋势

高镍动力电池即将进入 9 系时代。动力电池的主流体系是三元电池，其正极材料体系主要 包括 NCM532、NCM622、NCM811 和 NCA 等，然而这些正极材料中的钴含量较高带动电 池成本升高。各企业为实现降低电池成本、提升电池能量密度，致力于提升正极材料中的 正极材料的镍含量以降低钴含量。其中，镍含量高达 90%及以上的 NCM9 系、NCA9 系和 NCMA 电池可以将钴含量降低至 10%以下，成为众多电池企业的主要研发对象，然而 9 系 高镍电池的工艺难度更高，对电池企业的生产工艺控制和材料体系优化提出了更高要求。 目前，包括宁德时代、松下、LG 新能源、三星 SDI、SKI 等头部企业已经开始大规模量产 供应镍含量超过 80%的 NCM 和 NCA 电池，并加快超高镍电池的研发进展。

负极：硅基材料是重点方向

硅基负极能有效提升电池能量密度，但规模应用仍存在一定问题。目前商业化的锂离子电 池负极以人造/天然石墨为主，其比容量已经达到 365mAh/g，接近理论比容量极限 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，安全性好 于石墨类负极材料，且储量丰富，成本低廉，是最具潜力的下一代锂电池负极材料。然而 硅基负极要实现大规模应用，还存在一些关键问题：1）充放电过程中，硅的体积会发生 100％ -300％的膨胀，造成硅负极材料产生裂纹直至粉化；2）当负极处于低电位时，有机电解质 会在负极表面进行分解，产生的物质在电极表面沉积形成 SEI 膜，阻止电池副反应的发生； 3）硅的导电性能较差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放。

硅基负极可通过硅碳复合材料及其结构设计、氧化亚硅负极材料等进行改性，以解决体积 效应、维持 SEI 膜稳定并提高首次库伦效率。硅碳复合材料通过将硅基负极与不同的碳源 复合，可以显著改善硅基材料的性能，其中复合材料的结构设计对提高材料的性能同样至 关重要。氧化硅技术路线多用氧化亚硅，相较于单质硅颗粒，氧化亚硅在锂嵌入过程中发 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善，但是氧化亚硅负 极在充放电过程中会生产 Li2O 等非活性物质，导致 SiOx材料首次效率较低（约 70%），一 般采用氧化硅掺杂，掺杂含量约 5%，氧化亚硅负极理论比容量 2600mAh/g 且循环稳定性 较好，各大负极材料厂商对氧化亚硅负极均有布局。

国内负极企业纷纷扩大硅基负极投入，并加速研发进度。杉杉股份、国轩高科、正拓能源 均已具备量产能力，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品，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品。

导电剂：高镍三元+硅基负极体系需使用单壁碳纳米管

硅基负极将拉动单壁碳纳米管需求增长。硅基负极自身存在体积膨胀大、导电率较差的问 题限制着其商业化应用。单壁碳纳米管可凭借优越性能针对性解决以上两个问题：1）单壁 碳纳米管具有更高的抗拉强度和弹性模量，能在电极体积膨胀时，通过其力学增强效果， 维持结构稳定性不坍塌；2）单壁碳纳米管的螺旋管状结构使其具备更好的导电性和更高的 载流量。天奈科技表示，相较于传统导电剂，单壁碳纳米管可以明显维持硅基负极的循环 稳定性，未来想把硅基负极产业化运用到电动汽车上，单壁碳纳米管将是唯一的解决方案。

单壁碳纳米管引领发展趋势，相关企业纷纷布局。目前多家企业已开展对单壁碳纳米管的 研发，其中天奈科技对单壁碳纳米管的研发居行业前列，据其 2022 年发布的公告，将在镇 江投资 12 亿元建设年产 450 吨单壁碳纳米管项目，预计今年出货 30 吨。青岛昊鑫、无锡 东恒等导电剂企业目前正在进行单壁碳纳米管的研发工作。中科时代纳米最早在国内实现 碳纳米管的工业应用（用于锂离子电池导电剂），其高纯度单壁碳纳米管产能可达 2 吨/年。

电解液：新型锂盐 LiFSI 用量比例提升

大圆柱电池体系高镍化发展倒逼新型锂盐 LiFSI 快速导入产业链。相较于传统电解液 LiPF6， LiFSI 具有以下优点：1）LiFSI 具有更高的热稳定性，其熔点为 145 ，分解温度高于 200 ， 可耐受更高的工作温度，抑制气胀；2）LiFSI 的电导率高，有助于降低电池内阻、减少发 热、提升效率和安全性；3）LiFSI 与 SEI 膜的两种主要成分有很好的相容性，只有在 160 时才会与其部分成分发生置换反应。

LiFSI 市场供给倍增，各厂家扩产加速，预计未来 LiFSI 的使用替代比例将逐步提高。根据 鑫椤数据库统计预测，由于各企业厂家纷纷加速扩产，2022 年 LiFSI 全球总产能有望超过 1.4 万吨，2025 年 LiFSI 全球总产能有望超过 25 万吨。多氟多目前运行的 LiFSI 生产线产 能为 1600 吨/年，正在按照技术迭代后的新工艺建设年产 1 万吨的产线，预计今年三季度 前，一期 5000 吨产能达产。新宙邦投资建设年产 2400 吨 LiFSI 项目，其中一期 800 吨， 去年上半年投产部分产能，后续拟引入日资将其 LiFSI 项目产能扩大至 1 万吨/年。未来随 着 LiFSI 供应出现大幅盈余， LiFSI 的价格有望进一步下调。当 LiFSI 的价格与六氟磷酸锂 价格接近时，LiFSI 凭借更优的表现性能，对六氟磷酸锂的替代效应将更加明显。

（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」