（报告出品方/作者：国海证券，李航，邱迪）

1.1、 18650→21700→46800，圆柱电池大型化趋势明确

动力电池根据封装形式的不同，主要分为圆柱电池、方形电池和软包电池。三 种形态电池中，圆柱电池以正极、隔膜、负极的一端为轴心进行卷绕，封装在圆 柱金属外壳之中；方形电池采用卷绕或叠片工艺制造，不同于圆柱电池，方形电 池卷绕工艺通常有两个轴心，将正极、隔膜、负极叠层围绕着两个轴心进行卷绕， 然后以间隙直入方式装入方形铝壳之中；软包电池是典型的“三明治”层状堆垒结 构，由正极片、隔膜、负极片依次层叠起来，外部用铝塑膜包装。

圆柱电池的发展时间最长，技术最为成熟，且标准化程度较高。最早的圆柱电 池是由日本 SONY 公司于 1992 年发明的 18650 锂电池，其中 18 表示直径为 18mm，65 表示长度为 65mm，0 表示为圆柱形电池。由于 18650 圆柱电池历 史悠久，所以市场普及率较高，是目前市面上最为常见的电池型号，被广泛应用 于消费电子领域。

由于圆柱电池的技术最为成熟、一致性较好，特斯拉将圆柱电池引入动力电池 领域。2008 年特斯拉首次使用松下的 18650 圆柱电池电芯作为车辆的动力电池， 并在 Roadster 上试验过之后，开始在 Model S 上大规模使用。为提高电芯能量 密度和降低成本，2017 年特斯拉推出了与松下共同研发的 21700 圆柱电池，并 将该电池应用在Model 3车型上。21700圆柱电池直径为21mm，长度为70mm， 电池能量较 18650 圆柱电池提升了 50%。此后特斯拉进一步将圆柱电池向大型 化升级，2019 年特斯拉申请 46800 大圆柱专利，并于 2020 年电池日对 46800 大圆柱电池进行宣传，46800 大圆柱采用无极耳、新型硅材料和无钴技术，较 21700 圆柱电池的性能有较大提升，预计 46800 大圆柱电池能量将提升 5 倍、 续航里程提升 16%、功率提升 6 倍。

受益于大圆柱电池内阻小、一致性高，大圆柱电池和高能量密度材料及高电压 快充系统适配度高。为解决消费者“里程焦虑”问题，大部分厂商通过增加电池 容量提升续航里程、增加充电速度减少充电时间这两种方式解决该问题。为增加 电池容量，需使用能量密度更高的高镍正极材料和硅碳负极材料；为减少充电时 间，需要提高电动车充电功率，即通过提高充电电流或提高充电电压来增加充电 速度，而在功率相同的情况下，提高电压可以减少线路电流，从而减少能量损失。 由于高能量密度材料和快充都容易在充电时产生析锂、膨胀等副反应，因此一般 情况下高能量密度材料和快充系统不能兼容。目前电动汽车普遍使用的是 400V 电压系统，由于单个锂离子电池电压只有 3~4V，因此需要 100 个左右电池串联 才能达到 400V 电压要求，而 800V 高电压快充系统则需要 200 个左右电池串联， 800V 高电压快充系统对电池一致性提出了更高的要求。由于大圆柱电池具有内 阻小的特点，同时兼具圆柱电池自身一致性高、对高能量密度材料兼容的优点， 因此大圆柱电池可以兼容高能量密度材料和高电压快充系统。（报告来源：未来智库）

2.1、 动力电池行业集中度高，国内外技术路线布局有所差异

动力电池行业集中度有所提升，2021 年中日韩企业市占率超过 90%。根据 SNE Research 和起点研究统计，动力电池行业 CR3 由 2017 年的 45.9%提升至 2021 年的 65.1%，CR5 由 2017 年的 58.3%提升至 2021 年的 79.5%，行业集中度大 幅提升。2021 年全球动力电池企业装机量前 10 名均为中日韩企业，占整体装 机量的 91.2%，中国、日本、韩国企业数量分别为 6 家、1 家和 3 家。

国内外电池厂商对圆柱、方形、软包三种技术路线布局有所差异。日本企业以 圆柱路线为主，1998 年松下生产的 18650 圆柱电池已经批量装配在世界多个品 牌的笔记本电脑里，由于松下对圆柱电池的技术积累较多，松下与特斯拉合作， 共同开创了圆柱形锂电池应用在纯电动汽车上的时代。韩国企业 LG 化学和 SKI 以软包路线为主，LG 化学依靠在消费类电子的软包电池领域的积累，将软包电 池应用到电动汽车上，软包电池由于其体积和形状的灵活多变性，尤其受到插电 式混合动力车的偏爱。国内企业在刚起步时，考虑到日本和韩国分别在圆柱和软 包电池的技术积累，且圆柱电池非常考验车企电池管理水平，软包电池的铝塑膜 国产化率低，因此以宁德时代和比亚迪为首的国内企业以方形路线为主。

受益于圆柱电池热失控传播阻断特性和产品一致性高，大圆柱电池与高镍三元 正极材料适配性高。圆柱型电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，且产 品一致性高。圆柱形特有的弧形表面使其在充分接触时仍存在较大间隙，可以在 一定程度上抑制了电池之间热量传递。因此，圆柱电池在一致性和散热性能方面均优于方形电池和软包电池，圆柱电池在应对热失控方面具有优势，将高镍三元 材料应用在圆柱电池可以弥补高镍三元材料热稳定差的缺陷。此外，大圆柱电池 特有的无极耳设计可以减少大圆柱电池在充电过程中的产生的热效应，进一步避 免高镍三元锂电池热失控的发生。高镍三元材料应用在大圆柱电池中可以充分 发挥两者的优势，高镍三元材料的高能量密度可以弥补圆柱电池成组效率低导 致的比容量低的缺点，大圆柱电池的高一致性和热失控传播阻断特性可以弥补 高镍三元材料热稳定性差的缺点。

3.1.3、 大圆柱放量提升高镍材料需求，三元前驱体和正极材料龙头企业受益

大圆柱电池放量将提升对高镍材料的需求，2025 年大圆柱电池对高镍正极的需 求量将达到 26.1 万吨。特斯拉自 2012 年起采用松下的 NCA 电池，此后电池正 极镍含量不断提升，目前松下 21700 电池正极镍含量达到 80%。2021 年 7 月， 特斯拉首次使用 LG 化学生产的新型 NCMA 电池，该电池正极镍含量已提升至 90%。对大圆柱电池对高镍三元正极需求影响进行测算，参照 21700 对 18650 的替代速度，假设 2022 年圆柱电池以 21700 为主，2023 年以后 46800 逐步替 代 21700，预计 2025 年大圆柱电池渗透率达到 54.7%。假设大圆柱电池均采用 NCM8 系、NCM9 系或 NCA、NCMA 等高镍正极，则 2025 年大圆柱电池对高 镍正极的需求量将达到 26.1 万吨，是 2020 年全球高镍正极需求量的近 3 倍。 在 2025 年高镍电池三元正极需求量中，有近 45%的高镍正极将用于大圆柱电池， 大圆柱电池放量将大幅提升高镍材料需求。

三元前驱体：高镍化利好一体化布局前驱体企业

三元正极材料产业链涉及环节较多，产业链结构较为复杂。NCM 三元产业链上 游主要为镍、钴、锰、锂与其他辅料供应商，中游为前驱体与三元正极材料制造 商，下游为锂电池生产厂商以及应用层面的电动汽车、3C、储能等领域。其中， 前驱体环节是正极材料产业链的关键环节，以 NCM811 三元正极材料为例，前 驱体占据正极总成本的 60%左右。三元前驱体是镍钴锰/铝氢氧化物，通过与锂 源（高镍正极材料一般采用氢氧化锂；低镍、中镍正极材料一般采用碳酸锂）混 合后烧结制成三元正极。三元前驱体的上游产业链条较长，以镍资源为例，从最 前端的原生矿（硫化矿、红土镍矿）经冶炼加工成为镍中间品（高冰镍、MHP、 MSP）再到硫酸镍，最后加工为前驱体。

国内三元前驱体行业集中度较高，2020 年 CR5 达到 65%。在全球动力电池市 场需求持续旺盛的背景下，三元正极需求增加，带动三元前驱体行业不断扩张， 据鑫椤资讯统计，2021年国内三元前驱体总产量为62.06万吨，同比增长82.3%。 目前国内三元前驱体行业集中度较高，据 GGII 统计，2020 年国内三元前驱体 市场份额前五分别是中伟股份、邦普、格林美、华友钴业和佳纳能源，市占率分 别为 21.8%、15.5%、12.1%、11.2%和 4.5%。

随着正极高镍化，镍在三元前驱体成本中占比提升，将利好一体化布局的三元 前驱体企业。从前驱体成本结构看，硫酸钴、硫酸镍等硫酸盐原材料成本占比较 高，以华友钴业生产的三元前驱体为例，硫酸盐原材料成本占比达 87%。随着 正极镍含量的增加，单吨前驱体硫酸镍使用量增多，硫酸镍的成本占比将提高。 在高镍化趋势下对上游镍资源的需求将增大，导致镍供应紧张，价格大幅度上涨。 根据鑫椤资讯，截至 2022 年 3 月 23 日国产电池级硫酸镍价格为 4.85 万元/ 吨，较 2021 年年初的 2.95 万元/吨上涨 64.4%，硫酸镍的成本占比提升和镍源 价格的提升使得前驱体企业对于一体化的意愿得以强化。通过一体化布局产业链 上游冶炼业务，将上游硫酸镍等原材料供应纳入生产环节，能够充分发挥产业链 协同效应，保证材料稳定供应和品质保障，以更低成本获取原材料并提升三元前驱体材料性能，进而增强企业的成本优势和盈利能力。目前，前驱体龙头企业中 伟股份、邦普、格林美和华友钴业均布局了镍冶炼产能，一体化布局将强化龙头 企业成本优势，行业集中度有望提升。

三元正极材料：高镍化提高技术壁垒，具有技术储备的正极企业具备发展潜力

我国三元正极材料市场格局相对分散，高镍化有望促使行业集中度提升。由于 我国动力电池领域处于需求快速增长阶段，三元正极材料企业扩产较强，竞争较 为激烈，导致行业相对分散。根据鑫椤资讯统计，2021 年我国三元正极市场 CR5 为 53%，5 家头部企业的市占率均在 10%左右，没有出现绝对领先的龙头企业。 随着三元正极向高镍化发展，由于高镍材料的技术壁垒较高，三元正极行业出现 明显的集中趋势，2020 年 1-10 月国内高镍正极材料市场的 CR2 和 CR5 分别为 56%和 84%，高镍三元正极材料市场龙头优势明显。

高镍三元正极加工难度大，技术壁垒高。三元正极以三次烧结工艺为主，由三元 前驱体和氢氧化锂混合后烧结制成。相对于 NCM523 等常规三元正极材料，高 镍三元正极材料的制备工序相对更为复杂，对设备要求更高，且技术难度更大：

特斯拉全新生硅材料有望促进硅基负极推广。特斯拉在电池日公布全新生硅负 极，通过增加高弹性的离子聚合物涂层以重新稳定硅材料表面结构，提升电池的 稳定性和安全性。生硅负极可以提高电池 20%的续航里程，并推动电池成本降 低 5%。生硅负极技术有望将制造成本降至 1.2 美元/kWh，成本大幅度降低有望 促进硅基负极的推广。

3.2.2、 硅基负极适配大圆柱电池，硅基负极规模商业化进程加速

目前商业化硅基负极主要应用于圆柱电池，大圆柱电池放量将提升硅基负极需 求量。纳米硅碳和氧化亚硅是目前商业化程度最高的两种硅基负极材料，硅基负 极材料是按一定比例（5%-10%）掺杂在石墨中进行应用。由于方形电池和软包 电池对膨胀非常敏感，因此硅基材料仍难以应用在这两类电池上，目前硅基负极 主要应用在结构体本身强度更高的圆柱钢壳电池上。特斯拉通过在人造石墨中加 入硅基材料，已在部分车型上采用硅碳负极作为动力电池新材料，未来随着特斯 拉大圆柱电池放量，硅基负极需求量将大幅度提升。

较石墨负极材料而言，硅基负极材料的制备工艺复杂，拥有较高技术门槛。硅 碳负极材料是将纳米硅与基体材料通过造粒工艺形成前驱体，然后经表面处理、 烧结、粉碎、筛分、除磁等工序制备而成的负极材料；硅氧负极材料是将纯硅和 二氧化硅合成一氧化硅，形成硅氧负极材料前驱体，然后经粉碎、分级、表面处 理、烧结、筛分、除磁等工序制备而成的负极材料。为确保产品具备高一致性、 高安全性、高循环性和低膨胀性，大规模生产存在一定困难，且各家工艺均不同， 目前没有标准化工艺。当前采用较普遍的制备方法主要有化学气相沉积法、溶胶 凝胶法、高温热解法、机械球磨法。高难度的生产工艺和产品批量制备能力是进 入硅基负极材料领域的主要门槛。

国内企业加速布局硅基负极，规模商业化进程加速。硅基负极在日本起步较早， 该材料在日本已经得到批量使用，日本松下公司发布的 NCR18650C 型电池的 容量高达 4000mAh/g，并于 2013 年量产，此外日立、信越、三菱均已实现硅 碳负极的量产。目前，国内仅有少部分企业实现了量产，大部分仍然处于中试或 者实验阶段。研发或生产硅基负极的企业主要有：负极企业如杉杉股份、璞泰来、 凯金能源等；校企合作的团队如天目先导、新安股份等；跨界进入负极领域的企 业如国轩高科（电池企业）、石大胜华（电解液企业）、硅宝科技（化工材料企业） 等。

3.3、 LiFSI：大圆柱带动 LiFSI 需求提升，国内企业 大规模布局加速

3.3.1、 LiFSI 性能优势明显，高镍化助力提升 LiFSI 需求

电解液是锂电池四大关键材料之一， 其主要成分为有机溶剂、电解质锂盐和添 加剂。锂盐是电解液的关键部分，锂盐的选择对电池的容量、能量密度、功率密 度、工作温度、循环性能及安全性能均有较大影响，因此优质锂盐需要具备高离 子导电性、高溶解度、低结晶点、高稳定性、SEI 成膜能力、强抗水解能力和对 铝箔钝化等特质：

（1）高离子导电性：高电导率的电解液可迅速传导锂离子，提高充放电效率； 由于锂盐在溶液中溶解伴随着锂盐中阴阳离子的解离, 形成溶剂化的溶液结构， 因此低解离能保证锂盐溶解后形成的电解液具有较高的电导率, 进而实现电池 的高倍率；

（2）高溶解度：高溶解度保证电解液中具备足够的锂离子进行传输；

（3）低结晶点：低结晶点可以避免锂盐在电池工作的温度范围内发生结晶析出， 可以避免电解液电导率骤降的风险，从而保证电池在低温环境下可以正常工作；

（4）高稳定性：锂盐应具有较好的热稳定性、化学稳定性和电化学稳定性，当 电池在高压、高温下工作时, 锂盐不会与其他组分发生反应（形成 SEI 层过程除 外）；

（5）具有SEI成膜能力：电极表面在首圈循环后会形成一层固态电解质膜（SEI）， 这层钝化膜能够允许锂离子而阻挡电子通过, 并阻止电解液的连续消耗, 对电池 循环稳定性具有重要意义，因此良好的 SEI 成膜性能可保证后续循环过程中电 解液不会被持续消耗；电解液中锂盐和添加剂成分均会影响 SEI 层的性能和稳 定性；

（6）强抗水解能力：有些锂盐的阴离子与水接触会后会发生水解（尤其是在高 温和高电压情况下），形成 HF，这会严重影响电池的寿命，同时增加锂盐制备、 储存和处理的额外成本；

（7）对铝箔钝化：锂盐需对铝箔集流体具有良好的钝化作用，防止高电压下电 解液腐蚀铝箔。

导电剂作为动力电池的关键辅材，可以增加活性物质之间的导电接触，提升锂 电池中电子在电极中的传输速率，从而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。 锂离子电池充放电过程需要锂离子和电子的共同参与，这需要电池的电极是离子 和电子的混合导体。正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，它 们是半导体或者绝缘体，导电性较差，必须要加入导电剂来改善导电性；石墨负 极材料的导电性稍好，但是在多次充放电中，石墨材料的膨胀收缩，使石墨颗粒 间的接触减少，间隙增大甚至有些脱离集电极，不再参与电极反应，所以也需要 加入导电剂保持循环过程中的负极材料导电性的稳定。为了保证电极具有良好的 充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间、活性 物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子 的移动速率。

锂电池目前常用的导电剂主要包括炭黑类、导电石墨类、VGCF（气相生长碳纤 维）、碳纳米管以及石墨烯等。其中，炭黑类、导电石墨类和 VGCF 属于传统 的导电剂，其在活性物质之间各形成点、面或线接触式的导电网络；碳纳米管和 石墨烯属于新型导电剂材料，其中碳纳米管在活性物质之间形成线接触式导电网 络，石墨烯在活性物质间形成面接触式导电网络。

导电剂在正极材料中的添加量服从“渗透阈值”理论，即在不添加或添加少量导 电剂时，导电物质不能构建有效的导电网络，当添加量增加到一定值后，导电物 质能能够在正极材料活性物质中形成有效的导电网络，提升正极材料的导电性能， 之后再增加导电剂的含量也不能显著提升正极材料导电性能。由于新型导电剂材 料在活性物质之间形成的线接触式、面接触式导电网络更为充分，能够更加明显 的提升正极材料活性物质的导电性能，进而降低导电剂在正极材料当中的添加量。 根据三顺纳米招股说明书，传统炭黑导电剂添加量一般为正极材料重量的 3% 左右，而碳纳米管、石墨烯等新型导电剂添加量可降低至 0.5%-1.0%。

碳纳米管作为空心管状结构，能够提升极片的吸液性，从而降低电池使用过程中 的电解液损耗，提升其寿命性能。此外，相对于传统导电剂而言，碳纳米管具备 更好的导电性能、导热性能和结构强度，使锂电池循环过程中保持良好的电子和 离子传导，从而大幅提升锂电池的循环寿命：

（3）一致性：使用集自动装配、焊接、铆接、检测功能、追溯系统于一体的盖 板自动装配技术以及精密拉伸技术使得铝壳生产精度更高，产品一致性更好；

（4）连通性：铜铝软连接技术能克服新能源汽车在颠簸震动等恶劣使用条件下 电池与电池之间连接的松动或脱落问题，增强连通性，减少断路故障；

（5）容量：铝壳深度拉伸技术在保持外壳强度的前提下，能将铝壳的拉伸度提 高，强度不受影响的同时壁厚变薄，从而增加单位体积下的电池容量。

电池精密结构件生产属于多技术融合，综合了金属材料、机械工程学、模具开发、 化学、电子、机电、精密控制等多种学科的技术，每个环节的技术水平都将对产 品的质量和性能产生直接影响；同时精密结构件的制造工艺、质量控制等需要通 过大量的生产实践来积累生产经验，尤其在前期的产品研发、模具开发和针对客 户不同产品的快速响应等方面，需要积累深厚的行业经验后才能和下游客户进行 良好的对接和配合；此外，动力锂电池精密结构件对产品精密度、质量、一致性 和制造流程等有较高的要求，生产过程一般通过精密生产设备和高水准的生产环 境来保障。因此，新进入企业难以在短期内实现多学科的交叉整合，掌握核心 工艺和关键技术，电池精密结构件较高的综合技术积淀要求造就了较高的行业 技术壁垒。

动力锂电池精密结构件作为动力电池的重要配套行业，由于下游锂电池生产行业 集中度较高的原因，动力电池精密结构件的市场格局也相对集中，行业呈现一 超多小市场格局，科达利全球市占率超 40%。锂电精密结构件行业其他公司包 括韩国 Sangsin EDP、日本 FUJI SPRINGS、金杨股份、震裕科技、斯莱克等， 市场份额较为分散。

科达利深耕动力电池精密结构件产业多年，拥有业内最广泛的客户基础。客户 覆盖了 CATL、松下、LG、比亚迪、亿纬锂能、中航锂电等优质动力锂电池生产 商。科达利在在国内的华东、华南、东北、等锂电池行业重点区域以及境外的德 国、瑞典、匈牙利均形成了 12 个生产基地的全球产能布局，目前全部达产的生 产基地包括惠州生产基地一期及二期、江苏生产基地一期以及原深圳、上海、西 安生产基地。这几大生产基地的产能扩张将对科达利客户增长的产能需求形成 有效配套，以最快的速度满足客户的产能扩充需求。科达利经过二十多年的发 展，在动力电池精密结构件领域积累了丰富的产品和技术经验，拥有高精密度、 高一致性的生产工艺，具备生产大圆柱电池精密结构件的能力。未来随着大圆柱 电池的放量，与下游龙头企业深度绑定的科达利有望为客户提供大圆柱电池精密 结构件，进一步提高公司的市场竞争力及市场占有率，保障持续盈利能力。

斯莱克借易拉罐领域优势，拓展动力电池结构件业务。圆柱电池结构件与二片 式易拉罐产品结构类似，其生产设备与易拉罐生产设备所使用的技术原理基本一 致，斯莱克动力电池结构件生产设备仅需在现有易拉罐高速生产设备的基础上进 行部分调整。目前，斯莱克易拉罐高速生产线的生产效率最高可达 3000 罐/分 钟，产品性能处于国际前列。斯莱克凭借其在易拉盖、罐生产设备领域积累的研 发成果及生产经验，推出的动力电池结构件生产设备的生产速度为 1200 只/分钟， 远高于国产设备的 50 只/分钟和进口旭精机的 150 只/分钟。提高结构件生产设 备的生产速度可以减少投入的设备数量，从而避免或减少因不同设备生产导致 的一致性问题和大批量生产中存在劳动密集、生产成本高等问题。

此外，斯莱 克研发的电池壳生产线还具备精度高、工艺创新等特点，生产出的高光洁度电池 壳（被称为“镜面壳”）更适用于高质量要求的动力电池领域。在我国制造业升 级、新能源汽车行业快速发展并对新能源电池有大规模需求的背景下，斯莱克电 池壳生产线有望对现有的传统单机冲床生产电池壳的工艺形成冲击。此外，4680 圆柱电池壳与 330ml 易拉罐尺寸（直径为 58mm，高度为 102mm）接近，且产 线布置相似，斯莱特生产大圆柱电池壳具有行业内其他公司不具备的独特优势。

随着电池技术进步、产品力提升和基础设施不断完善，新能源汽车渗透率加速提 升，带动动力电池需求释放，动力电池规模化发展将进一步推动行业成本下降， 使得新能源汽车发展形成正向反馈。

4680 大圆柱电池有望明年开始量产配套特斯拉部分车型，关注布局大圆柱电池 产能的电池厂商，由于 4680 大圆柱电池与高能量密度材料适配性较高，关注大 圆柱电池产能扩张带来的锂电产业链中高镍正极、硅基负极、LiFSI 和碳纳米管 环节的增长机会，以及 4680 大圆柱电池放量对圆柱结构件的需求提升。此外， 由于大圆柱全极耳技术采用激光切与激光焊接，将有利于激光焊接、切割设备。

（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】。未来智库 - 官方网站