宏观经济观察2023年行业产能掂量达12GWh
新能源汽车刻下的痛点包括续航才智、充电效果、老本、安全性等，电板成为新能源汽车浸透率晋升的要津。大圆柱电板领有高能量密度、强快充、高安全、长命命等相对上风，与中高端乘用车关于长续航和超快充的需求较为契合，成为了异日中高端电动车的最优解。现在各大企业积极筹办布局大圆柱电板产线，大圆柱电板在2024年有望加速出货。
行业概述
1、电板三种封装格式
按照封装格式来分离，锂电板不错分为方形、圆柱与软包三种形态。封装格式是指单体锂电板的封装结构，不同的封装格式对应不同的工艺制程，也对应了不同形态的电板精密结构件。现在，锂电板封装格式手艺道路主要包括圆柱、方形、软包三种格式。
（1）方形：频频选拔卷绕或者叠片工艺进行裸电芯的制作，以方形的铝壳或者钢壳手脚封装材料。方形电板有成组效果高、单体容量大、结构通俗的优点，但其一致性较低、散热难度大。
（2）软包：软包能源电板选拔铝塑膜手脚外壳，频频选拔叠片工艺进行裸电芯的制作。软包电板有单体能量密度高、电化学性能致密无比、安全性高、想象纯真等优点，但其家具一致性条目更高、成组效果相对较低、老本相对较高。
（3）圆柱：圆柱电板频频选拔圆柱形的钢壳进行封装，裸电芯制作选拔卷绕工艺。圆柱电板具有一致性好、分娩效果高、系统层面散热才智强，尺寸升级后可一定程度上改善其蓝本的单体能量密度低、模组所需电芯多偏执导致的寿命差、握住复杂等问题。
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2、圆柱电板发展历程
圆柱电板由索尼公司发明，早期应用于消费电板，特斯拉将其在电动车鸿沟普及。1991年索尼公司发明群众首款贸易化锂电板-18650圆柱电板，开启锂电板贸易化进度。早期圆柱电板多用于札记本电脑等消费类家具。2008年，特斯拉Roadster上市，搭载松下分娩的近7000颗圆柱电板，始创电动汽车应用圆柱电板的先河。2017年，特斯拉与松下融合推出21700圆柱电板并搭载于Model3中，该电板选拔NCA+极少掺硅负极决议，单体容量较18650电板晋升约50%。2020年9月，特斯拉安稳发布4680大圆柱电板，单体容量较21700电板晋升5倍，况且老本收场进一步优化。
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3、大圆柱电板上风
（1）能量密度取得晋升
圆柱电板向大直径发展，能量密度取得晋升。特斯拉21700电板较18650电板收场了单体能量50%的晋升；4680电板较21700电板能量晋升了5倍，功率晋升了6倍，续航对应晋升16%。跟着电板尺寸的增大，电板不孝顺能量密度的结构件瓜分量或体积占比会减小，从而电板的能量密度不错取得晋升。此外，单体电板尺寸和容量晋升后，举座电板包的空间诳骗率和成组效果取得相应晋升，从而带回电板包的能量密度晋升以及老本的着落（4680电板比较于21700电板单KWh老本逼迫14%）。
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（2）兼顾续航和经济性
46mm外径是兼顾续航和经济性的想象决议。在能源鸿沟，圆柱电板尺寸增大天然简略晋升能量密度、减少整车使用的电芯节数，逼迫电板握住系统的握住难度，关联词也会带来性能和其他方面的问题。
大圆柱电板的高度尺寸则主若是与整车厂的底盘和电板包想象相关，现在主流的高度尺寸为80/95mm。其中，80mm高度想象以特斯拉为代表，而95mm高度想象以良马为代表。
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（3）简略收场快充具备安全性
大圆柱电板是现在几种主流电板形态中安全性最高的，因其应力均匀，散热性能好，电芯数目着落与腌臜耳想象等逼迫了电板的热握住难度，肖似泄压阀、集成结构件等手艺增强了电板包的结构强度。由于大圆柱电板选拔腌臜耳手艺，逼迫了电子电流在电板中的出动距离，从而简略大幅提高充电速率。
行业近况
1、现在方形电板是主流道路，圆柱市集份额较低
2022年方形电板占国内能源电板装车量93.20%，圆柱占比仅4.50%。由于宁德期间、比亚迪等方形电板厂商在国内的总揽性地位，2022年方形电板在国内的份额达到了93.20%，相对其他两种封装格式的电板领有十足的上风。
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2、圆柱电板日韩企业市集率当先，46系异日将成为汽车和储能用电板的主流型号
把柄EVTank数据表示，现在圆柱电板日韩企业群众市集率当先。2022年群众主要圆柱电板企业的竞争形态进一步优化，行业齐集度抓续晋升，日本松下、韩国的LGES和三星SDI三家企业在圆柱电板的市集狡计份额由2021年的48.9%增长到2022年的59.7%，LGES的市集份额晋升最为昭彰。EVTank的究诘示意，圆柱电板异日需求端的增长将以汽车和储能为主，以4680、4695等为代表的大圆柱电板在2022年收场了小批量的分娩并掂量在异日将迎来多量量出货，成为汽车和储能用电板的主流型号。
3、各大车企和电板企业跟进大圆柱想象决议
特斯拉4680电板发布以来，群众主要车企及电板厂积极跟进，纷繁布局大圆柱电板。特斯拉在2020年9月的电板日推出了4680电板。2023年6月及10月，特斯拉第1000万颗登科2000万颗4680电板接踵下线，意味着特斯拉在6-10月的分娩速率已达到250万颗/月。此外，松下也在好意思国进行了4680电板的布局，以心仪特斯拉的需求。国内电板企业亿纬锂能、国轩高科等也已有大圆柱电板表情落地。
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车企积极布局大圆柱电板。除特斯拉加速推动4680电板落地及大限度应用外，良马、通用、江淮等海表里车企均已公开文书将使用或洽商使用大圆柱电板，大圆柱电板的批量应用进度有望提速。
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电板企业快速推动大圆柱电板的研发及工业化，大圆柱电板在2024年有望加速出货。基于应用端对大圆柱手艺的庸俗经受，现在群众已超50家企业布局大圆柱电板家具并进行了产能筹办，其中达GWh级产能筹办的企业超15家。特斯拉现在已有2座工场启动4680电板的批量化分娩，其始终家具端方面，旗下Model Y AWD车型已收场装机，同期搭载4680电板的电动皮卡Cybertruck车型也将参加批量录用阶段，远期特斯拉还谋略在电动卡车Semi上应用大圆柱电板家具。亿纬锂能等启动起量，2023年行业产能掂量达12GWh。2023Q3起特斯拉4680大圆柱电板分娩效果已昭彰晋升，掂量特斯拉刚正电板2024年将加速量产，亿纬锂能2023年底已量产4680电板，掂量2024年有望加速量产并收场装车。
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4、企业加速布局储能市集，助力大圆柱需求晋升
户用储能异日几年需求仍有望高增长。户用储能电板手艺道路以磷酸铁锂为主，主要包括方形、软包及圆柱等不同类型电板，其中方形以50Ah-100Ah为主，软包为30Ah-80Ah，圆柱为10Ah-50Ah。
大圆柱磷酸铁锂电板备受户用储能市集的怜爱。现在，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板容量、老本、功率以及安全性建议了更高的条目。大圆柱电板收成于腌臜耳手艺、制造工艺和材料体系优化，在单体容量、老本、性能、轮回和安全方面上风昭彰。
多家企业密集布局大圆柱磷酸铁锂储能电板。2023年1月24日，特斯拉初度证明不仅会将4680电板用在电动汽车上，还会将其拓展到储能鸿沟，举例户储电板Powerwall。国内包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、航天锂电等不少电板企业自2022年一经筹办或启动布局适用于储能市集的磷酸铁锂大圆柱电板。
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产业链分析
大圆柱电板上游包括正极、负极、电解液、结构件等材料及制造开采。中游为大圆柱电板制造商。卑鄙为应用鸿沟。大圆柱电板将推动电板结构想象变化及电化学体系优化与迭代。
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1、大圆柱电板在想象与工艺收场全面升级
（1）分娩手艺
大圆柱电板选拔全极耳手艺晋升快充性能、增大散热面积。极耳是从圆柱电芯中将正负极引出的金属导电体，主要要素为铝和铜，是电板充放电的战斗点。全极耳手艺是将电子的传输旅途从沿极耳到集流盘的横向传输变为集流体纵向传输。
全极耳手艺上风在于：1）提高安全性：电子开通旅途逼迫，电板发烧量有望昭彰着落。同期全极耳想象增大了极耳端面的散热面积，增强电板的热通晓性。2）晋升倍简易能：全极耳想象逼迫电板内阻，提高电子流动速率，提高快充性能。
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特斯拉建议干电极手艺，简化工艺、逼迫老本。干电极手艺是指将PTFE（聚四氟乙烯）粘合剂与正极/负极活性材料混杂，再通过喷涂或者高温挤压等形状形成材料带，然后将电极材料带层压到集流体上形成电极。
干电极手艺上风在于：1）简化工艺：免却了传统湿法工艺中将具有粘合剂的溶剂与正极/负极粉末混杂后，将浆料涂在集流体上干燥的格式。2）逼迫老本：揆情审势了溶剂的原料老本与溶剂使用、挥发、回收的开采老本。3）电极性能好：粘合剂以纤维状存在，使得电极活性物资与导电剂颗粒战斗更为致密，电极的导电性好、容量高、充放电速率快。4）兼容负极补锂工艺：干电极手艺无需使用有机溶剂，因而负极补锂时不错告成使用锂粉，以此优化首效低的问题。
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（2）分娩历程
结构件和工艺方面，跟着产业化放量大潮快要，相关电板公司扩产意愿逐步开朗，极耳激光切割、揉平、激光焊合等开采格式濒临着升级需求，以激光开采和激光器为代表的开采有望率先受益，同期由于电板结构件的复杂程度提高，单体价值量随之晋升，围绕特斯拉产业链的结构零件和零件材料公司有望受益。
大圆柱电板分娩历程主要包括：电极制备、电芯卷绕、拼装、注液、化成、分选等几大工序。大圆柱电板与21700电板分娩工艺离别之处主要在于：极耳模切与揉平、集流盘焊合等工序。
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极耳模切/卷绕：部分开采企业致力于打造激光模切卷绕一体化，新家具手艺迭代加速。腌臜耳结构对激光切割的速率、精度建议更高的条目，也增多了卷绕格式的难度，其中卷绕张力截止、卷绕速率及效果都是影响电板家具良率的要津。部分企业从开采集成化入辖下手，通过结构和功能的翻新想象，将激光切割开采、卷绕开采、极耳成型结构集成，大幅从简占大地积，并逼迫了老本和能耗。
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极耳揉平：腌臜耳揉平工艺产生新需求。在大圆柱电板制造工艺中，腌臜耳电芯卷绕后频频端部不服整且有较多毛刺，为幸免电芯入壳时对电板外壳的内侧壁变成刮伤，需对电芯端部进行揉平处理，待电板卷芯的断面平整后再与集流体焊合。
新式腌臜耳揉平手艺有望大开新的市集空间。现在，逸飞激光通过翻新开发的行星式揉平整形手艺，在正负极集流体许用应力范围值内，收场了腌臜耳高速、无损成型，严格截止了因摩擦导致集流体受损、闹翻产生的粉尘与颗粒。骄成超声选拔的超声波揉平开采具有所需压力小、揉平过程变形小、箔材致密程度高、需要能量小，霎时功率小等特质，比年来已与宁德期间、比亚迪、亿纬锂能等锂电头部企业建设了致密无比的配合关系。
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激光焊合：开采有望收场单体价值量晋升，并受益于大圆柱电板放量，迎来量价王人升。腌臜耳圆柱电板限度化分娩应用的中枢在于通过激光焊合收场集流体与集流盘、正负极盖板的全面积焊合。极耳数目的增多对焊合的精度、质地、一致性建议了更高的条目，促使激光工艺开采从传统电板的脉冲激光器点焊，更始为4680的聚合激光焊合开采，激光焊合工序从5谈增多至7谈。
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电板包结构想象方面，部分大圆柱电板选拔CTC（电芯集成到汽车底盘）想象。圆柱电板壳体可提供一定的结构刚性，因而简略在受到外部冲击后更好审视形变影响电芯里面结构，与CTC想象具有更高契合度。
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2、化学材料变化：大圆柱电板推动电化学体系优化与迭代
化学材料方面，手艺翻新使得大圆柱电板具备更高的安全上限，比较于21700电板，大圆柱电板不错适配高镍正极、硅基负极等更高能量密度的化学体系，从而充分阐扬其上风，这进一步推动了大圆柱电板材料体系的更新：为科罚硅基负极的彭胀问题，导电剂需要使用单壁碳纳米管；为适配正极高镍化，需要晋升新式锂盐LiFSI的用量比例。
（1）正极材料：助力高镍与超高镍材料需求快速增长
大圆柱电板需要晋升单体电芯能量密度：大圆柱电板相较现在主流的方形电板成组效果较低，需搭载更高能量密度的材料来晋升单体电芯的能量密度，从而保险其成组后保抓可不雅的能量密度。
晋升正极材料能量密度的主要手艺旅途为高电压化和高镍化：能源电板的性能主要取决于能量密度这一中枢办法，而正极材料的能量密度高下将告成影响能源电板的笼统阐扬。容量与电压两者共同决定了材料的能量密度。
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（2）负极材料：更适配掺硅负极，碳纳米管搭配使用
硅基负极是负极材料发展标的：现在，石墨负极材料的比容量性能逐步趋于表面值。为进一步晋升能源电板的能量密度，新式负极材料正在积极研发中，其中，硅基材料由于具有极高的能量密度（表面比容量为4200mAh/g，是石墨负极材料的10倍）、较低的脱锂电位以及相对出色的安全性能，有望成为下一代负极材料研发的主流标的。
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大圆柱电板更适配硅基负极：硅基负极材料在能量密度方面有昭彰上风，可是硅基负极材料的彭胀较大，在电板屡次充放电过程中极片容易受到损坏从而导致轮回寿命着落。
特斯拉自产4680电板选拔硅负极：在2020年9月22日的电板日上，特斯拉示意谋略选拔冶金硅手脚原材料，通过离子导电高分子进行涂覆、以及极度胶粘剂（Binder）混杂的格式，通过包覆次序以及转变粘结剂的形状来晋升性能。
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（3）电解液：新式锂盐LiFSI用量有望稳步晋升
新式锂盐LiFSI愈加契合大圆柱电板高电压、高倍率的特质。与传统的六氟磷酸锂比较，LiFSI在导电性、化学通晓性、热通晓性等方面均具有更出色的阐扬，进而简略增强电板的宽温性、高安全等性能。
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企业积极扩产LIFSI，老本和性能将决定开工率。LIFSI最启动由日本触媒于2013年启动量产，且受工艺壁垒高、提纯过程复杂等影响，该家具呈现把持特质。跟着2017年前后国内企业连续开展中试，如天赐材料、康鹏科技、新宙邦等公司接踵突破手艺瓶颈，缓缓破碎日韩企业把持形态。国内厂商积极扩产，2023年底总产能掂量跨越7万吨，其中国内产能跨越94%。
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（4）导电剂：单壁碳管更适配高镍+硅负极体系
高镍正极和硅基负极带动碳纳米管（CNT）需求。高镍正极导电性能差，CNT更契合需求。硅基负极表面比容量高但应用濒临较大挑战：1）硅材料体积彭胀率达300%（碳材料为16%），材料易粉化；2）负极活性物资易零散；3）SEI膜处于粉碎建造动态阶段，厚度抓续增多，界面阻抗提高，活性物资消费。
碳纳米管（十分是单壁碳纳米管）是硅基负极的理念念导电剂之一：1）导电性能优异；2）弹性高、机械性能强；3）比名义积大、中空结构优；4）改善倍苟且情、高下温性能等。
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多壁碳纳米管市集方面，国内天奈科技行业当先、2022年市占率达到40.3%，集越纳米、谈氏手艺等亦有可不雅份额；国际企业来看卡博特收购三顺纳米切入该鸿沟，LG化学依托自己化工上风自研私用，日本东丽凭借碳材料鸿沟上风积极办事国际电板客户。单壁碳纳米管是导电剂发展新机遇，OCSiAl超前布局谋求先机。
（5）补锂剂：晋升能量密度，改善首圈效果
补锂剂简略优化电板首圈效果和轮回寿命。负极名义在形成SEI膜过程中，会不成逆消费一定量的正极活性锂，进而变成首圈效果低、轮回寿命差等问题。
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把柄所作用电极的互异，补锂可分为正极补锂和负极补锂。负极补锂多使用锂粉、锂箔等家具。负极补锂天然作用愈加告成且性能改善更昭彰，可是由于金属锂活性高使用难度大、锂粉难溶于粘结剂等问题，使得其量产存在较大费劲。正
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补锂剂异日有望在大圆柱电板鸿沟取得庸俗应用：1）能源电板鸿沟：硅基材料存在首圈效果低的问题，补锂剂简略显耀晋升其首圈效果并改善其轮回寿命，推动硅材料产业化进度。2）储能电板鸿沟：添加补锂剂后将进一步优化体系轮回寿命。
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异日瞻望
1、高端市集46系将缓缓替代2170，中低端市集仍然以方形铁锂为主
在三元圆柱电板市集中，基于更优良的能量密度，快充性能和热通晓性，简略合计46系电板有望缓缓替代2170电板，在2023-25年中缓缓晋升在中高端车型中装配量占比。
2、掂量2026年群众大圆柱电板装机量有望达到381GWh
笼统洽商现在的市集情况，假定如下：（1）能源电板装车量在2026年达到2061.2GWh，同期大圆柱电板在能源电板中的浸透率达到18%；（2）户储电板装车量在2026年达到172.3GWh，大圆柱电板浸透率达到6%。掂量2026年群众大圆柱电板装机量有望达到381GWh。
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