锂电池4680大圆柱专题报告:全极耳助力圆柱电池再起航,硅基负极蓄势待发

4680 大圆柱性能提升显著。

➢ 4680 大圆柱性能提升显著。1)特斯拉 4680 大圆柱电池配合高镍正极、全极耳、高硅负极、干法电极、CTC 等革命性技术,相比 21700 最终电池成本降低 56%,续航里程提升 54%,单位设备投资强度下降 69%;2)提升能量密度+成组效率+空间利用率,特斯拉 Model 3 的 21700 圆柱电池相较原来 Model S 的 18650 圆柱电池单体容量提升 35%,能量密度提升 20%以上,此外圆柱电芯直径变大后,空间利用率提高;3)降低 BMS 难度,圆柱电池单体容量较小,因此整车需要圆柱电池数量较多,如特斯拉 model Y 采用 18650 需要 7000+个,21700 需要 4000+个,4680 仅需 960 个,电芯数量减少的同时也降低了 BMS 的难度。我们认为特斯拉主导大圆柱电池,带动多家整车厂入场,我们预计 2025 年 46系大圆柱渗透率接近 20%,需求量有望达到 283.95GWh,接近 21 年全年动力电池装机量,年复合增速超过 280%。 

➢ 全极耳设计,倍率+安全性能双提升,助力圆柱电池再起航。在工艺方面,全极耳设计对涂布、分切、卷绕等工艺要求更加严格,增加了焊接量,新增了揉平工艺。在性能方面,特斯拉 4680 电池采用的无极耳设计缩短了极耳传导距离,全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而非长度,电极高度通常是电极长度的 5%-20%,因此电阻相较单极耳减少了 5-20 倍,从而提高了传输效率,提高了电池的倍率性能。且全极耳在电池内部没有集中发热点,热在内部均匀分布,相比单极耳倍率性能和安全性能更佳。我们认为,全极耳设计可以提升锂电池续航里程,降低电池成本,或将拉动圆柱电池装机量。 

➢ 4680 引领材料变革,加速硅基负极产业化进程。在用户日益追求高能量密度的情形下,潜力巨大硅基负极逐步成为一种选择。4680 作为特斯拉新一代电池,使用硅基负极,未来放量后或将带动整体硅基负极需求量,并拉动圆柱电池和其他厂商的应用布局,加速硅基负极的产业化进程,硅基负极性价比或将在不久的将来得到大幅提升。在使用量上,我们预计硅基负极掺杂比例将逐年提升,硅基负极需求 2025 年将达 23.1 万吨;此外,硅基负极提升或将带动单壁碳纳米管渗透需求。

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