深度报告-20220726-东北证券-汽车行业深度报告_4680系列之电解液体系变化-4680_能量密度和电芯降本再下一城_24页_3mb

4680电池技术深度分析总结

核心内容

4680电池作为特斯拉最新推出的电池技术，代表了锂电池在能量密度、快充性能和生产降本方面的重大突破。该电池通过采用全极耳设计、干电极工艺以及高浓度电解液体系，显著提升了电池性能并降低了制造成本。

主要观点

1. 能量密度提升显著

• 4680电池单体能量密度超过2170电池和同体系方形高镍电池，达到308.6 Wh/kg。
• 通过CTC技术实现更高的系统能量密度，达到200.8 Wh/kg，优于刀片电池和方形NCM811电池。
• 4680电池采用预镀镍钢壳，提升了电池的安全性和抗冲击能力。

2. 快充性能显著增强

• 4680电池支持15分钟充电至80% SOC，快充时表面温度低于方形和软包电池。
• 电池在3C快充条件下，表面温度分别达到35°C和28°C，优于其他电池形式。
• 通过全极耳设计，特斯拉显著降低了电子电阻，提升了电流通量和快充效率。

3. 干电极技术降低成本

• 干电极工艺减少溶剂使用，节省原材料成本约2.4%。
• 降低制造环节成本约19.65%，能耗降低约49.03%。
• 该工艺提升电极压实密度和导电性，有助于提升电池性能和一致性。

4. 高浓度电解液适配高镍正极

• 高浓电解液（HCE）和氟化溶剂可有效提升高镍电池的性能。
• FEC作为关键添加剂，其添加比例从2%提升至8%左右，有助于提升电池循环寿命和低温性能。
• LiFSI的添加比例从0.5%提升至1%-2%，在高镍体系中发挥重要作用。

5. 电解液用量减少，价值量提高

• 4680电池电解液用量为246吨/GWh，低于2170电池的413吨/GWh和18650电池的535吨/GWh。
• 电解液成本在不同LiFSI添加比例下有所变化，且随着技术发展有望进一步降低。

关键信息

电池性能对比

• 4680电池：单体容量30Ah，系统能量密度200.8 Wh/kg，快充性能突出。
• 2170电池：单体容量4.8Ah，系统能量密度246.8 Wh/kg，但快充性能不如4680。
• 18650电池：单体容量3Ah，系统能量密度240 Wh/kg，虽技术成熟但能量密度较低。

电解液体系变化

• LiFSI：在高镍电池中添加比例为1%-2%，提升电解液热稳定性及电导率。
• FEC：添加比例从2%上升至8%左右，有助于提升电池循环性能和抑制锂枝晶。
• 高浓电解液：使用LiTFSI和氟化溶剂，提升电池高温性能和离子电导率。

成本与能耗

• 干电极技术显著降低制造成本和能耗。
• 4680电池总成本降低约7.8%，能耗降低约3%。
• 电解液成本随LiFSI添加量增加而上升，但规模化生产有助于降低成本。

风险提示

• 新能源汽车销量不及预期。
• 4680电池产业化进程不及预期。
• 中游市场竞争加剧。
• 技术路线发生重大更迭。

主要企业分析

天赐材料

• LiFSI布局领先，2022年产能达到10000吨。
• 2022年底建成6万吨HFSI产能，支持LiFSI生产。
• 未来规划南通和九江分别建设2万吨和3万吨LiFSI产能。

瑞泰新材

• 已量产LiTFSI、LiDFOB等新型电解液添加剂。
• 具备487.5吨新型锂盐添加剂产能，用于自用和外售。

新宙邦

• 开发LDY196和LDY2258等新型添加剂，提升电池性能。
• 在高镍/硅碳电池中表现出优异的电化学性能。

华盛锂电与永太科技

• FEC扩产规划领先，华盛锂电2020年市场份额达48.8%。
• 永太科技已实现FEC量产，并有进一步扩产计划。

行业数据

• 成分股数量：263只
• 总市值：20668亿元
• 流通市值：12100亿元
• 市盈率：101.64倍
• 市净率：2.16倍
• 成分股总营收：2631亿元
• 成分股总净利润：119亿元
• 成分股资产负债率：177.30%

图表目录

• 图1：刀片电池示意图
• 图2：特斯拉圆柱电池
• 图3：图表样式
• 图4：2170和4680电池充电曲线和时间关系
• 图5：2170和4680电池充电曲线和充电状态（SOC）
• 图6：2170和4680电池充电曲线和充电状态（SOC）
• 图7：干电极和湿电极在不同充电倍率下的容量保持率
• 图8：NMP国内现价
• 图9：4680和2170生产流程
• 图10：生产不同环节成本占比
• 图11：生产不同环节能耗占比
• 图12：正极活性物质及其比容量、电压
• 图13：负极活性物质及其比容量、电压
• 图14：电池其他原材料体密度和面密度
• 图15：不同电解液密度
• 图16：三元和铁锂电池电解液价格
• 图17：高镍体系添加剂变化
• 图18：稀电解液和HCE电解液热重图
• 图19：稀电解液和HCE电解液热重图
• 图20：稀电解液和HCE电解液电导率图
• 图21：稀电解液和HCE电解液电导率图
• 图22：LiFSI添加量敏感度分析
• 图23：2022-2025LiFSI供需情况预测
• 图24：添加不同比例的FEC循环100次后电池容量保持率
• 图25：初始直流内阻和循环100次后内阻
• 图26：FEC预计需求量和规划产能
• 图27：2020年VC出货量市场份额
• 图28：2020年FEC出货量市场份额

表格目录

• 表1：4680圆柱、刀片电池和方形高镍电池性能指标比较
• 表2：18650、2170、4680圆柱电池性能指标比较
• 表3：圆柱、软包、方形电池比较
• 表4：干电极节省原材料成本
• 表5：锂离子电池制造成本
• 表6：不同圆柱正负极极片尺寸
• 表7：不同圆柱电池电解液用量
• 表8：不同电解液类型电导率和使用领域
• 表9：电解液主要添加剂性能对比情况
• 表10：LiFSI在不同体系电池中的添加量
• 表11：LiFSI的产能及需求预测
• 表12：不同电解液电导率在不同充电倍率下的变化
• 表13：不同添加剂性能比较
• 表14：国内添加剂部分扩产规划