2022年【23页】动力电池新技术展望系列报告二：特斯拉4680大圆柱电池能否引领下一代技术方向？.pdf

敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告 2022 年 2 月 21 日 行业行业研究研究 特斯拉特斯拉 46804680 大圆柱大圆柱电池电池能否能否引领下一代技术方向引领下一代技术方向？动力电池新技术展望系列报告二 电力设备新能源电力设备新能源 从从 1865018650 到到 2170021700 再到再到 46804680 电池电池，特斯拉特斯拉能否能否引领引领下一代下一代电池电池创新方向创新方向？圆柱电池工艺成熟，PACK 成本低，电池良率以及成组一致性较高；由于电池组散热面积大，其散热性能优于方型电池，但后期依然要面对成组后散热设计难度大、能量密度低等问题，因此在国内方形电池为主的市场中渗透率不高。虽然圆柱的单体电芯能量密度普遍相对落后，但各大供应商技术仍有差异（松下的圆柱单体电芯能量密度全球领先）。特斯拉在此领域持续进行技术突破，从18650到21700再到 4680，始终在圆柱电池领域保持优势。2020 年 9 月，特斯拉在电池日首次发布 4680 电池，能否引领下一代技术方向？预计预计 46804680 电池电池 2025E2025E 全球全球装机规模装机规模 264264GWhGWh，在在动力动力电电池池中中渗透率渗透率 2222%。我们测算，随着特斯拉全球销量增长以及 4680电池在三元电池车型中渗透率提升，预计 2025 年特斯拉搭载 4680 电池的车型销量将超 160 万辆，在特斯拉总销量中渗透率近 50%，装机量预计达 123GWh。在特斯拉的技术引领下，我们预计全球车企及电池厂将跟进 4680 电池结构创新的趋势，2025 年全球 4680 电池装机量预计将达 264GWh，在全球动力电池装机量中渗透率达到 22%，在圆柱电池装机量中渗透率将达 68%，有望实现从 0 到 1 到 N 快速增长。46804680 电池电池适配高能量密度路线适配高能量密度路线，协同，协同 CTC+CTC+一体化车身一体化车身“极限极限”降本降本。4680 电芯采用无极耳技术，去除了电池的主要发热部件从而减小了内阻，提高了电池的热稳定性。4680 新电池（46mm 直径，80mm 长度）实现了多项技术指标提升：续航里程提升 16%，充放电功率是 21700 电池 6 倍、能量是 21700 电池 5 倍，而成本可以下降 14%。4680 电池和高镍三元+硅基负极体系相得益彰，更适配高能量密度路线，快充性能大幅提高。由于标准化程度高，4680 电池可作为一种“结构电池”，灵活运用于各车型的 CTC 设计，还可通过一体化压铸协同降低制造成本，实现“极限”制造。趋势确立趋势确立引领引领各家跟进各家跟进：4680 电池本质上是对电池结构进行了创新，在特斯拉和诸多电池厂的引领推动下，将在未来五年实现 0 到 1 到 N 的快速增长，成为中高端乘用车电池的大趋势，吸引其他厂商“入场”。松下已公布了其为特斯拉研发的 4680 电池将于 2022 年 4 月试生产，有望在 2022 年内实现特斯拉装车；国内方面，亿纬锂能在 2021 年 11 月也公告了扩产 20GWh 乘用车用大圆柱电池项目。投资建议：投资建议：4680 电池的创新将推动锂电全产业链的革新，而 4680 电池的初衷在于提升能量密度、降低电池成本，这也在一定程度上解决了锂电池多年以来的“痛点”，技术创新带来的效能提升和成本降低有望进一步促使全球电动汽车渗透率提升。而站在锂电技术高点的负极材料中的硅碳负极、电解液中的新锂盐LiFSI、导电剂材料中的单壁碳纳米管 CNT 都有望在新一轮技术浪潮中加速驶入快车道。建议关注标的：电池：宁德时代、亿纬锂能。结构件：科达利、斯莱克、昇兴股份。正极：芳源股份、当升科技、中伟股份、容百科技等。负极：贝特瑞、璞泰来、杉杉股份。电解液：天赐材料等。添加剂：天奈科技。风险分析：风险分析：新能源车下游需求不及预期，4680 电池渗透率提升进度不及预期，竞争加剧导致盈利能力下滑。买入买入（维持）（维持）作者作者 分析师：殷中枢分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452063 分析师：郝骞分析师：郝骞 执业证书编号：S0930520050001 021-52523827 分析师：黄帅斌分析师：黄帅斌 执业证书编号：S0930520080005 021-52523828 联系人：联系人：陈无忌陈无忌 联系人：联系人：和霖和霖 行业与沪深行业与沪深 300300 指数对比图指数对比图 资料来源：Wind 相关研报相关研报 复合集流体技术前景广阔，PET 铜铝箔产业化进程开启动力电池新技术展望系列报告一（2021-11-08）-10%16%42%67%93%12/2003/2107/2110/21电力设备新能源沪深300要点要点 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 投资聚焦投资聚焦 电池降本曲线近年来趋缓，促使特斯拉从电池设计和生产方面重新思考。特斯拉从电芯设计、电池工厂、正极材料、负极材料、电芯电芯设计、电池工厂、正极材料、负极材料、电芯-车辆整合车辆整合五个方面实现持续创新和降本。2020 年 9 月，特斯拉在电池日首次发布 4680 电池。4680 大圆柱是电池形态的改进和创新，在电芯设计方面能够不断降本增效，提升技术指标，同时能够在整车层面实现和 CTC、一体化压铸的整合，在制造层面大幅降本，实现“极限”制造。我们我们的的创新之处创新之处 1、测算了 4680 大圆柱电池的市场空间以及特斯拉 4680 电池的装机量需求；2、论述了 4680 大圆柱电池推出的原因，梳理了投资受益方向。股价上涨的催化因素股价上涨的催化因素 1、特斯拉搭载 4680 大圆柱电池的车型量产下线，产能规划进度超预期；2、其他车企或电池厂跟进“4680”大趋势，布局此领域。投资投资建议建议 4680 电池的创新将推动锂电全产业链的革新，而 4680 的初衷在于提升能量密度、降低电池成本，这也在一定程度上解决了锂电池多年以来的“痛点”，技术创新带来的效能提升和成本降低有望进一步促使全球电动汽车渗透率提升。而站在锂电技术高点的高镍正极、负极材料中的硅碳负极、电解液中的新锂盐 LiFSI、导电剂材料中的单壁碳纳米管 CNT 都有望在新一轮技术浪潮中加速驶入快车道。建议关注标的：电池：宁德时代、亿纬锂能。结构件：科达利、斯莱克、昇兴股份。正极：芳源股份、当升科技、中伟股份、容百科技等。负极：贝特瑞、璞泰来、杉杉股份。电解液：天赐材料等。添加剂：天奈科技。股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 目目 录录 1、圆柱、方形、软包，谁主沉浮？圆柱、方形、软包，谁主沉浮？.6 6 1.1、圆柱电池：盛行海外，国内渗透率较低.7 1.2、方形电池：国内主导，海外占比低于国内.8 1.3、软包电池：受益于欧洲新能源车崛起，两大巨头推动.9 1.4、中国与海外不同的趋势.10 2、圆柱电池领跑者，特斯拉与松下的“十年之痒”圆柱电池领跑者，特斯拉与松下的“十年之痒”.1212 2.1、特斯拉：引领电池技术迭代方向.12 2.2、圆柱电池：受益于特斯拉.13 2.3、从 18650 到 21700 再到 4680，维持圆柱电池优势.14 3、特斯拉引领特斯拉引领 4680 电池结构创新，趋势确立、各家跟进电池结构创新，趋势确立、各家跟进 .1616 3.1、为什么是 4680？.16 3.1.1、4680 大圆柱技术指标提升，推动高镍三元+硅基发展.16 3.1.2、4680+CTC+一体化压铸车身，“极限”制造无限可能.17 3.1.3、预计 2025 年特斯拉 4680 电池装机超 100GWh.18 3.2、4680 电池趋势确立，吸引多家企业布局.19 4、投资建议投资建议 .2222 5、风险分析风险分析 .2222 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图目录图目录 图 1：不同封装技术电池结构.6 图 2：中国圆柱电池出货量与市场份额.7 图 3：海外圆柱电池出货量与市场份额.7 图 4：中国方形电池出货量与市场份额.8 图 5：海外方形电池出货量与市场份额.8 图 6：CATL 和比亚迪奠定了方形电池在国内的主导地位.8 图 7：2016-2021 年 1-10 月全球动力电池装机量 top5 市占率.9 图 8：中国软包电池出货量与市场份额.10 图 9：海外软包电池出货量与市场份额.10 图 10：我国不同类型电池市场份额变化.11 图 11：海外不同类型电池市场份额变化.11 图 12：全球不同类型电池市场份额变化.11 图 13：全球不同类型电池装机量变化.11 图 14：不同尺寸圆柱电池对比、松下推出的 4680 电池.14 图 15：特斯拉 Model 3 续航性能.15 图 16：松下公司的 18650 电池.15 图 17：松下公司的 21700 电池.15 图 18：圆柱电池直径可提升续航，降低成本.16 图 19：“无极耳”大幅提升快充性能.16 图 20：特斯拉 4680 大圆柱及无极耳设计.17 图 21：特斯拉的 4680 Model Y 的结构设计.17 图 22：特斯拉一体化车身.17 图 23：特斯拉降本目标.18 图 24：松下 21700 替代 18650 圆柱电池的进度.19 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表目录表目录 表 1：方形、圆柱型、软包电池性能比较.6 表 2：不同封装技术电池优缺点.7 表 3：2017-2021Q1-3 我国动力圆柱电池装机排名.7 表 4：2018-2020 年我国方形电池装机排名.9 表 5：2017-2020 年我国软包电池装机排名.10 表 6：特斯拉已交付车型的动力电池演变过程.12 表 7：松下电池业务发展历史.13 表 8：18650 与 21700 参数对照.15 表 9：特斯拉销量及 4680 电池需求测算.19 表 10：4680 大圆柱电池进展.20 表 11：全球 4680 电池装机量测算.21 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 1 1、圆柱、方形、软包，谁主沉浮圆柱、方形、软包，谁主沉浮？从目前单体电芯的技术分类来看，主要包括圆柱、软包以及方形电池。其中，圆圆柱的优势在于较高柱的优势在于较高的的生产效率生产效率/较低生产成本较低生产成本（vs.软包较高的单体电芯能量密度与安全性，方形较长的使用周期），而圆柱的劣势则主要包括相对较低圆柱的劣势则主要包括相对较低的的单体单体电芯能量密度与安全性电芯能量密度与安全性（vs.软包与方形较低的生产效率/较高生产成本，方形相对较低的单体电芯能量密度与安全性）。特斯拉采用圆柱电芯，其主要供应商为松下。虽然圆柱单体电芯能量密度普遍相对落后于软包，但各大供应商的技术性能仍有差异（松下的圆柱单体电芯能量密度依然全球领先）。图图 1 1：不同封装技术电池结构：不同封装技术电池结构 资料来源：GGII，第一电动，鑫椤锂电，光大证券研究所 方形电池：方形电池：封装可靠度高、系统能量效率高、能量密度较高、结构较为简单、扩容相对方便、可以通过提高单体容量来提高能量密度、稳定性相对好。但由于方形电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产，所以市场上型号太多，工艺很难统一；且生产自动化水平不高、单体差异性较大，在大规模应用中，存在系统寿命远低于单体寿命的问题。圆形电池：圆形电池：与方形都属于硬壳封装，圆柱型电池工艺成熟，PACK 成本较低，电池产品良率以及电池组的一致性较高;由于电池组散热面积大，其散热性能优于方型电池，但后期依然要面对成组后散热设计难度大、能量密度低等问题。软包型电池：软包型电池：采用铝塑膜包装、安全性好、重量较钢壳和铝壳电池轻、具有较高的质量比能量、内阻小、循环寿命更长，但是由于型号众多自动化程度低、生产效率低、成本高、高端铝塑膜严重依赖进口、一致性较差。表表 1 1：方形、圆柱型、软包电池性能比较：方形、圆柱型、软包电池性能比较 性能性能 方形电池方形电池 圆柱型电池圆柱型电池 软包电池软包电池 较好 好 较差 较好 好 较差 较好 好 较差 安全性 一致性 设计灵活性 循环寿命 充放电倍率 成组效率 资料来源：鑫椤锂电，光大证券研究所 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表表 2 2：不同封装技术电池优缺点：不同封装技术电池优缺点 项目项目 方形电池方形电池 圆柱型电池圆柱型电池 软包型电池软包型电池 优点 封装可靠度高；安全性高；系统能量效率高；能量密度较高；结构较为简单，扩容相对方便；单体容量大，系统构成相对简单，稳定性好；续航能力突出 成组灵活，成本低；工艺成熟 尺寸变化灵活；能量密度高；重量轻；内阻小 缺点 型号多，工艺难统一；生产自动化水平不高，单体差异性较大；在大规模应用中，存在系统寿命远低于单体寿命的问题 散热设计难度大；能量密度低 机械强度差；封口工艺难；成组结构复杂；设计难度大；成本性、一致性、安全性表现一般 资料来源：钜大锂电，鑫椤锂电，光大证券研究所 从电池组 PACK 角度来看，圆柱单体电芯的特性导致其电池组较低的集成效率圆柱单体电芯的特性导致其电池组较低的集成效率（即使特斯拉单体电芯能量密度占优，但圆柱较低的 PACK 集成效率依然导致其 PACK 能量密度的优势不明显）。1.11.1、圆柱电池圆柱电池：盛行海外，国内渗透率较低：盛行海外，国内渗透率较低 在中国范围内，也早有一批圆柱形电池的追随者，如比克、沃特玛、力神等，但市场表现不佳。2021 年前三季度我国圆柱动力电池装机量约 6.63GWh，同比增长 14%，排名前十企业合计约 6.6GWh，其中，LG 化学凭借配套特斯拉 model 3、Model Y 圆柱 21700 电池占据高达 77%的装机份额。表表 3 3：20172017-2022021Q11Q1-3 3 我国我国动力动力圆柱电池装机排名圆柱电池装机排名 20172017 装机量（装机量（GWhGWh）20182018 装机量（装机量（GWhGWh）20192019 装机量（装机量（GWhGWh）20202020 装机量（装机量（GWhGWh）2021Q12021Q1-3 3 装机量（装机量（GWhGWh）1 深圳沃特玛 2.41 深圳比克 1.74 国轩高科 1.20 LG 化学 6.46 LG 化学 5.08 2 深圳比克 1.65 天津力神 1.56 力神电池 0.76 国轩高科 0.90 国轩高科 1.17 3 江苏智航 0.73 国轩高科 0.75 比克电池 0.69 松下 0.37 力神 0.12 4 惠州亿纬锂能 0.61 珠海银隆 0.50 珠海银隆 0.35 力神 0.23 松下 0.08 5 珠海银隆 0.57 远东福斯特 0.46 联动天翼 0.34 比克电池 0.16 珠海银隆 0.05 6 天津力神 0.55 江苏智航 0.42 上海德朗能 0.20 珠海银隆 0.12 比克电池 0.04 7 浙江天能 0.51 上海德朗能 0.26 苏州宇量 0.18 苏州宇量 0.02 亿纬锂能 0.02 8 远东福斯特 0.48 东莞振华 0.24 三洋电池 0.14 鹏辉能源 0.02 联动天翼 0.02 9 上海德朗能 0.41 惠州亿纬锂能 0.16 横店东磁 0.09 智航新能源 0.01 鹏辉能源 0.01 10 孚能科技（赣州）0.31 天鹏能源 0.16 远东电池 0.06 上海朗德 0.01 三星 SDI 0.01 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 2020 年，圆柱电池在国内市场份额提升，主要由于国产特斯拉的放量，带动 LG化学圆柱电池（21700）装机提升；2021H1 圆柱电池在国内市场份额稳定在10%+。2020 年，海外圆柱电池出货量下降，整体份额下降约 20pct。图图 2 2：中国圆柱电池出货量与市场份额：中国圆柱电池出货量与市场份额 图图 3 3：海外圆柱电池出货量与市场份额：海外圆柱电池出货量与市场份额 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 0%10%20%30%0246810122015201620172018201920202021H1圆柱出货量（GWh）圆柱市场份额（右轴）0%10%20%30%40%50%60%05101520253035201520162017201820192020圆柱出货量（GWh）圆柱市场份额（右轴）股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 1.21.2、方形电池方形电池：国内主导国内主导，海外海外占比低于国内占比低于国内 在国内，方形电池长期占据主导地位。2020 年，国内方形电池出货量占比 80%，较 2019 年下降 4pct，2021H1 略有提升；海外方形电池出货量提升较快，但由于总量扩大，份额保持稳定，总体上方形占比低于国内。图图 4 4：中国方形电池出货量与市场份额中国方形电池出货量与市场份额 图图 5 5：海外方形电池出货量与市场份额海外方形电池出货量与市场份额 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 三星三星 SDISDI 1999 年，三星 SDI 开始进入电池领域。2009 年，宝马推出搭载三星 SDI 方形电池的纯电动汽车 Megacity。其生产商，正是三星 SDI 和博世于 2008 年 6 月合作建立的合资公司 SB Limotive。三星 SDI由此进入动力电池市场。2013 年，三星 SDI 与宝马签订长期合作协议，成为宝马核心供应商；之后又与大众、奥迪、保时捷等车企达成合作。宁德时代和比亚迪宁德时代和比亚迪 宁德时代和比亚迪的快速崛起，奠定了方形电池在国内的主导地位。2015-2016年，比亚迪动力电池装机量位列国内第一，宁德时代位列第二；2017-2021H1，宁德时代动力电池装机量位列国内第一，比亚迪位列第二。整体来看，2017-2019 年，我国动力电池装机集中度提升较快，宁德时代（CATLCATL）和比亚迪合计市占率从 46%提升至 68%。图图 6 6：CATLCATL 和比亚迪和比亚迪奠定了方形电池在国内的主导地位奠定了方形电池在国内的主导地位 资料来源：高工锂电、光大证券研究所，左轴：装机量（GWh）0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%01020304050602015201620172018201920202021H1方形出货量（GWh）方形市场份额（右轴）0%10%20%30%40%50%60%70%80%051015202530201520162017201820192020方形出货量（GWh）方形市场份额（右轴）20%30%40%50%60%70%80%-10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 2015201620172018201920202021H1CATL比亚迪合计市占率（右轴）股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表表 4 4：20182018-20202020 年我国方形电池装机排名年我国方形电池装机排名 20182018 装机量（装机量（GWhGWh）20192019 装机量（装机量（GWhGWh）20202020 装机量（装机量（GWhGWh）1 宁德时代 23.18 宁德时代 31.93 宁德时代 29.31 2 比亚迪 11.44 比亚迪 10.78 比亚迪 9.01 3 国轩高科 2.34 国轩高科 2.01 中航锂电 3.82 4 亿纬锂能 1.11 亿纬锂能 1.77 国轩高科 2.34 5 中航锂电 0.72 中航锂电 1.49 时代上汽 1.60 6 星恒电源 0.57 力神 1.19 力神 0.69 7 哈光宇 0.55 时代上汽 0.74 亿纬锂能 0.64 8 力神 0.50 欣旺达 0.65 瑞普能源 0.58 9 鹏辉能源 0.48 鹏辉能源 0.64 塔菲尔 0.54 10 塔菲尔 0.27 塔菲尔 0.38 星恒电源 0.54 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 1.31.3、软包电池：受益于欧洲新能软包电池：受益于欧洲新能源源车车崛起崛起，两大巨头推，两大巨头推动动 动力软包电池由 AESC 开创，由 LG 化学发扬光大。2007 年，动力电池公司 AESC（日产与 NEC 合资公司）将用于手机产品的软包电池做到了车规级标准。2010 年后，搭载 AESC 软包电池的纯电动车日产聆风广受欢迎。2009 年，LG 化学与现代共同推出首款现代 Avante 以及 Forte 电动车，正式迈入汽车电动化时代。2009-2015 年，LG 化学动力电池客户先后囊括通用、福特、科勒莱斯美国三大主流车企，顺利拿下雷诺、沃尔沃、奥迪、戴姆勒等欧洲客户，并通过雷诺-日产-三菱联盟逐渐进入日系车供应链。受益于广泛的客户基础，LG 化学在 2019-2020 年迅速崛起。2020 年，LG 化学完成装机量 31GWh，在全球范围内仅次于 CATL，甚至在 2020H1 实现反超 CATL。2020H1，在欧洲，LG 化学长期布局的欧洲新能源车市场需求跃升，LG 配套的雷诺 Zoe、现代 Kona 等车型畅销；在中国，国产特斯拉放量，多次保持月度新能源车型销量冠军。LG 化学动力电池出货量大幅提升，2020 年上半年 LG 化学市场份额较 2019 年提升 14PCT 至 25%，一度超过同期的 CATL（23%）。同时，另一软包龙头 SKI 迅速崛起。2020 年 SKI 实现装机量 7GWh，较 2019年的 1.97GWh 提升明显。图图 7 7：2012016 6-2022021 1 年年 1 1-1010 月月全球动力电池装机量全球动力电池装机量 toptop5 5 市占率市占率 资料来源：SNE Research，光大证券研究所 31%21%13%9%5%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%201620172018201920202021.1-10CATLLG新能源松下比亚迪SKI三星SDI股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 2020 年，欧洲新能车渗透率快速提升，带动海外软包电池出货量增加，其市场份额实现翻倍（从 2019 年的 21%提升至 2020 年的 42%）。而在国内，软包市场份额进一步萎缩，从2019年的8.7%下降至2020年的6.2%；2021H1 略有提升。图图 8 8：中国软包电池出货量与市场份额：中国软包电池出货量与市场份额 图图 9 9：海外软包电池出货量与市场份额：海外软包电池出货量与市场份额 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 国内软包企业有孚能科技、万向 A123、微宏动力、捷威动力、北京国能、亿纬锂能、卡耐新能源等。表表 5 5：20172017-20202020 年我国软包电池装机排名年我国软包电池装机排名 20172017 装机量（装机量（GWhGWh）20182018 装机量（装机量（GWhGWh）20192019 装机量（装机量（GWhGWh）20202020 装机量（装机量（GWhGWh）1 北京国能 0.81 孚能科技 1.84 孚能科技 1.21 孚能科技 0.71 2 孚能科技 0.67 北京国能 0.82 卡耐新能源 0.63 捷威动力 0.58 3 天劲新能源 0.48 卡耐新能源 0.64 多氟多 0.61 宁德时代 0.44 4 微宏动力 0.34 万向 A123 0.60 捷威动力 0.56 亿纬锂能 0.41 5 捷威动力 0.32 桑顿新能源 0.54 桑顿新能源 0.56 多氟多 0.36 6 多氟多 0.26 微宏动力 0.47 河南锂动 0.40 盟固利 0.24 7 卡耐新能源 0.25 捷威动力 0.44 宁德时代 0.38 万向 A123 0.22 8 万向 A123 0.19 宁德时代 0.34 盟固利动力 0.26 桑顿新能源 0.13 9 天丰电源 0.14 盟固利动力 0.32 万向 A123 0.18 微宏动力 0.11 10 骆驼新能源 0.10 天劲新能源 0.31 微宏动力 0.18 衡远新能源 0.06 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 1.41.4、中国与海外不同的趋势中国与海外不同的趋势 由于多数头部动力电池企业往往主打圆柱、方形、软包中的一种，因此不同类型电池市场份额的变化，在一定程度上代表了头部动力电池企业角逐的历史。对比我国和海外不同类型电池市场份额变化，可以看到 2017 年是一个分界线。20172017 年前：年前：我国与海外在不同类型电池市场份额变化方面趋势相同我国与海外在不同类型电池市场份额变化方面趋势相同。方形电池占据 60%以上的市场份额，2015-2017 年呈现“先升后降”的趋势；软包电池市场份额保持稳定，约在 10%左右；圆柱电池市场份额在 2016 年受到方形电池挤压，在 2017年得到恢复。20172017 年后：年后：我国与海外在不同类型电池市场份额变化方面表现出完全不同的趋势不同的趋势。0%10%20%01234567892015201620172018201920202021H1软包出货量（GWh）软包市场份额（右轴）0%10%20%30%40%50%051015202530354045201520162017201820192020软包出货量（GWh）软包市场份额（右轴）股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 我国方形电池份额获得突破，我国方形电池份额获得突破，20192019 年市场份额接近年市场份额接近 85%85%。这与宁德时代的崛起密不可分，2018 年宁德时代实现 IPO 上市，带动了方形电池市场份额的增长。2020 年，由于特斯拉 model Y 的热销，带动我国圆柱电池市场份额回升，而软包电池市场份额则持续受到挤压。在海外，方形电池市场份额自 2017 年后一路下滑，近两年保持平稳，2020 年市场份额 28%。而圆柱电池和软包电池则先后实现放量，20172017-20192019 年，圆柱年，圆柱电池市场份额由电池市场份额由 28%28%提升至提升至 51%51%，同时松下伴随，同时松下伴随着着特斯拉在全球崛起特斯拉在全球崛起。20202020 年年海外软包激增海外软包激增，2021H12021H1 国内方形国内方形再度再度崛起：崛起：海外软包电池市场份额由 2019 年的 21%翻倍至 2020 年的 42%。这基本得益于LGLG 化学的放量，其根本原因在于欧洲电动车渗透率快速提升化学的放量，其根本原因在于欧洲电动车渗透率快速提升。而 2021H1 由于国内新能源车市场需求旺盛以及宁德时代的放量，方形电池装机量高速增长，全球方形电池市占率反弹至 53%。图图 1010：我国不同类型电池市场份额变化：我国不同类型电池市场份额变化 图图 1111：海外：海外不同类型电池市场份额变化不同类型电池市场份额变化 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 资料来源：高工锂电、光大证券研究所 图图 1212：全球全球不同类型电池市场份额变化不同类型电池市场份额变化 图图 1313：全球：全球不同类型电池不同类型电池装机量变化装机量变化 资料来源：SNE Research、光大证券研究所 资料来源：SNE Research、光大证券研究所；Cy：圆柱，Po：软包，Pr：方形 0%20%40%60%80%100%2015201620172018201920202021H1方形圆柱软包29%21%28%49%51%30%8%11%13%16%21%42%0%20%40%60%80%100%201520162017201820192020方形 圆柱 软包 49%54%51%57%57%49%53%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2015201620172018201920202021H1方形 圆柱 软包 方形 软包 圆柱 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 2 2、圆柱电池领跑者，圆柱电池领跑者，特斯拉与松下特斯拉与松下的“十的“十年之痒”年之痒”2.12.1、特斯拉：引领电池技术迭代方向特斯拉：引领电池技术迭代方向 技术更替是汽车电动化浪潮的核心驱动力，风险和机遇并存。技术更替是汽车电动化浪潮的核心驱动力，风险和机遇并存。新能源汽车当前的痛点包括续航能力、充电效率、成本、安全性等，电池成为新能源汽车渗透率提升的关键。目前市场上主流的车用电池是锂电池，主要以三元锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池为主。电池环节的技术更新会带来风险但也伴随着机遇，因此电池环节的技术更新会带来风险但也伴随着机遇，因此关注技术路线十分重要；特斯拉搭载的动力电池始终引领行业，有必要对其电池关注技术路线十分重要；特斯拉搭载的动力电池始终引领行业，有必要对其电池战略加以重视。战略加以重视。自 2004 年成立以来，特斯拉共有 5 款电动车上市。松下是其动力电池领域的战略合作伙伴。Model S/3 的电池都体现出明显的技术进步，从迭代方案来看，主要包括材料层面、结构层面等。Roadster 于 2006 年正式亮相，2008 年开始交付，采用钴酸锂+石墨方案，电芯为圆柱 18650 方案，系统能量密度约 120Wh/kg。Model S 于 2009 年推出，2012 年开始交付，采用 NCA+石墨方案，电芯延用圆柱 18650，系统能量密度超过 150Wh/kg。Model X 是一款 SUV，于 2012 年首次亮相，2015 年开始交付，采用NCA+石墨方案，电芯延用圆柱 18650，系统能量密度超过 150Wh/kg。Model 3 于 2014 年亮相，2017 年开始交付，这款车是特斯拉真正向大众市场进军的里程碑产品，采用了新型的 21700 圆柱电芯，采用NCA+硅碳方案，并且模组和 Pack 系统也做了调整，系统能量密度也有提升。国产 Model 3 于 2019 年末开始交付，电池供应商增加了 LG 化学、宁德时代。Model Y 于 2019 年发布，2020 年开始交付。这是一款 SUV 车型，与Model 3 共享 75%的零部件，电池仍然采用 21700 圆柱电芯，其他参数可能与 Model 3 接近。表表 6 6：特斯拉已交付车型的动力电池演变过程：特斯拉已交付车型的动力电池演变过程 车型车型 上市年份上市年份 续航里程续航里程 （kmkm）正极类型正极类型 负极类型负极类型 单体型号单体型号 供应商供应商 单体能量单体能量密度密度 （Wh/kgWh/kg）系统能量系统能量密度密度 （Wh/kgWh/kg）电量电量 （kWhkWh）Roadster 2008 393 早期为LCO 石墨 18650 LG（RoadsterR80）等 120 53 Model S 2012 400 NCA 石墨 18650 松下 243 60 450 NCA 石墨 18650 松下 243 70 490 NCA 石墨 18650 松下 243 75 500 NCA 石墨 18650 松下 243 85 557 NCA 石墨 18650 松下 258 152 90 650 NCA 石墨 18650 松下 258 100 Model X 2015 355 NCA 石墨 18650 松下 243 60 400 NCA 石墨 18650 松下 243 75 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 470 NCA 石墨 18650 松下 258 152 90 500/550 NCA 石墨 18650 松下 258 100 Model 3 2017 460 NCA 硅碳 21700 松下 300 159.5 60 480 NCA 硅碳 21700 松下 300 60 595 NCA 硅碳 21700 松下 300 75 590 NCA 硅碳 21700 松下 300 75 664 NCA 硅碳 21700 松下 300 75 国产Model 3 2019 445 NCM811 石墨 21700 LG 300 145 52 455 NCA 硅碳 21700 松下 300 153 52 507 NCA 硅碳 21700 松下 300 Model Y 2020 509 NCA 硅碳 21700 松下 300 资料来源：特斯拉官网等，光大证券研究所整理 2.22.2、圆柱电池圆柱电池：受益于特斯拉受益于特斯拉 1992 年，日本索尼公司发明了锂电池。综合考虑当时的设备工艺和技术条件，索尼选择了一条在当时看来最稳妥可行的方案18650 圆柱形电池。1994 年，松下开始制造锂离子电池。1997 年，搭载松下圆柱形镍氢电池的第一代混动车型丰田普锐斯上市。到了 1998 年，松下的 18650 圆柱形锂电池已批量装配在世界多个品牌的笔记本电脑。因此，在特斯拉为第一代Roadster（2008年上市）选择电池供应商的时候，18650圆柱形电池是当时最成熟稳定的锂离子电池。特别是日本厂商，在经过多年积累，在生产工艺方面积累了大量经验，其生产的 18650 圆柱形电池在一致性、安全性方面都达到了较高的水平。20200808 年起，松下牵手特斯年起，松下牵手特斯拉，强强联合，为特斯拉独供松下拉，强强联合，为特斯拉独供松下 1865018650 圆柱型电池圆柱型电池，正式开启了圆柱形锂电池正式开启了圆柱形锂电池应用于纯电动车的时代。应用于纯电动车的时代。表表 7 7：松下电池业务发展历史：松下电池业务发展历史 时间时间 事件事件 1994 成功研发锂电子充电电池 1994 三洋开始生产圆柱、方形锂电池 1998 研发方形锂电池 1999 生产聚合物电池 2004 三洋开始给本田 HEV 和福特 PTHEV 生产电池 2008 开始与特斯拉合作，为特斯拉独家提供 18650 圆柱型锂离子电池 2010 日本 Suminoe 工厂投产 2011 松下收购三洋电机 2013 日本 kasai 工厂扩大产量 2014 松下与特斯拉合资共 50 亿美元，其中松下出资 16 亿美元，在美国内华达州首建 Gigafactory超级工厂，为特斯拉生产 21700 锂离子电池 2015 建设大连工厂生产方形锂离子电池，打造中国“新能源专用方形锂电工厂”2017 美国 Gigafactory 超级工厂投产 2017 苏州工厂投产，18650 型锂离子电池年产能达到 1 亿只 2018 大连工厂开始量产，产能 5Gwh 2019 在中国上海建设超级工厂 资料来源：公司官网，鑫椤锂电，高工锂电，真锂研究，光大证券研究所整理 股票报告网整理http:/ 敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图 1414：不同尺寸圆柱电池对比、松下推出：不同尺寸圆柱电池对比、松下推出的的 46804680 电池电池 资料来源：高工锂电，OFweek，特斯拉官网，光大证券研究所 专供特斯拉需求，松下主攻圆柱型锂离子电池。专供特斯拉需求，松下主攻圆柱型锂离子电池。（1）发展初期的特斯拉在比较“与电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺使其一致性更高”和“管