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？_23页_2mb

行业研究总结：特斯拉4680大圆柱电池能否引领下一代技术方向？

核心内容

特斯拉4680大圆柱电池作为动力电池技术的创新方向之一，具有显著的技术和成本优势。该电池采用无极耳技术，降低内阻，提高热稳定性和快充性能。预计2025年全球4680电池装机量将达264GWh，渗透率约为22%，在圆柱电池中渗透率将达68%。特斯拉通过不断优化电池设计，从18650到21700再到4680，持续在圆柱电池领域保持领先地位。

主要观点

1. 技术优势：

   • 4680电池通过无极耳技术，实现更高的充放电功率和能量密度，同时降低制造成本。
   • 4680电池与高镍三元正极、硅基负极体系相得益彰，更适配高能量密度路线。
   • 无极耳设计可显著提升快充性能，缩短充电时间至10-15分钟，相较于21700电池的30分钟快充优势明显。

2. 市场前景：

   • 4680电池预计2025年在特斯拉三元电池车型中渗透率将达82%，搭载4680电池的车型销量预计超160万辆，占特斯拉总销量近50%。
   • 随着特斯拉的引领，全球车企及电池厂商将跟进4680电池趋势，实现从0到1到N的快速增长。

3. 成本与制造：

   • 4680电池通过标准化设计，与CTC（Cell to Chassis）和一体化压铸技术协同，实现“极限”制造，降低整车制造成本。
   • 4680电池预计可降低Pack成本14%，提升续航里程16%，同时减少370个零件数量，实现制造流程的简化。

4. 行业影响：

   • 4680电池的创新将推动锂电全产业链革新，带动高镍正极、硅碳负极、LiFSI电解液、单壁碳纳米管（CNT）等材料进入快速发展阶段。
   • 电池降本曲线趋缓促使特斯拉在电池设计和生产方面进行创新，提高电池整体效能和降低成本，进一步提升电动车渗透率。

关键信息

• 技术指标提升：4680电池续航里程提升16%，充放电功率是21700电池的6倍，能量是21700电池的5倍，成本下降14%。
• 市场渗透率预测：2025年全球4680电池装机量预计达264GWh，渗透率22%；在圆柱电池中渗透率预计达68%。
• 车型搭载情况：预计2025年特斯拉搭载4680电池的车型销量超160万辆，占总销量近50%，装机量达123GWh。
• 行业趋势：特斯拉与松下的合作推动了圆柱电池的发展，4680电池趋势确立后，其他车企及电池厂商将加快布局。

投资建议

• 重点标的：
  • 电池：宁德时代、亿纬锂能
  • 结构件：科达利、斯莱克、昇兴股份
  • 正极材料：芳源股份、当升科技、中伟股份、容百科技
  • 负极材料：贝特瑞、璞泰来、杉杉股份
  • 电解液：天赐材料
  • 添加剂：天奈科技

风险分析

• 新能源车需求不及预期：市场增长放缓可能影响4680电池的装机需求。
• 4680电池渗透率提升不及预期：技术瓶颈或供应链问题可能延缓其应用进程。
• 竞争加剧：随着更多厂商加入，可能影响行业盈利能力。

行业对比与趋势

• 圆柱电池：盛行海外，国内渗透率较低，2021年市场份额约11%。
• 方形电池：国内主导，2020年市场份额达80%，海外市场份额约28%。
• 软包电池：受益于欧洲新能源车崛起，2020年全球市场份额达42%，国内市场份额下降至6.2%。
• 中国与海外趋势差异：2017年后，中国方形电池市场占有率显著提升，而海外圆柱电池市场份额快速上升。

技术路线演变

• 特斯拉电池演变：
  • Roadster（2008）：采用18650圆柱电池，系统能量密度约120Wh/kg。
  • Model S（2012）：采用NCA+石墨，系统能量密度超过150Wh/kg。
  • Model 3（2017）：采用21700圆柱电池，系统能量密度提升至159.5Wh/kg。
  • Model Y（2020）：搭载21700电池，续航里程提升，成本下降。
  • 4680（2020）：预计2022年量产，2025年渗透率有望达82%。

企业布局情况

• 特斯拉：2020年发布4680电池，2022年实现Model Y搭载，预计2025年装机量达123GWh。
• 松下：2022年4月试生产4680电池，有望在2022年内实现特斯拉装车。
• 亿纬锂能：2021年11月启动20GWh大圆柱电池扩产项目。
• StoreDot：2021年9月成功生产4680圆柱电池，预计2024年实现批量生产。

图表概览

• 图1：不同封装技术电池结构对比。
• 图2-3：中国与海外圆柱电池出货量与市场份额。
• 图4-5：中国与海外方形电池出货量与市场份额。
• 图6：CATL和比亚迪主导国内方形电池市场。
• 图7：全球动力电池装机量top5市占率变化。
• 图8-9：中国与海外软包电池出货量与市场份额。
• 图10-12：中国与海外不同类型电池市场份额变化。
• 图13：全球不同类型电池装机量变化。
• 图14-19：4680电池技术优势及结构创新。
• 图20-23：特斯拉4680电池及Model Y结构设计。

表格概览

• 表1：方形、圆柱、软包电池性能比较。
• 表2：不同封装技术电池优缺点。
• 表3：中国动力圆柱电池装机排名。
• 表4：中国方形电池装机排名。
• 表5：中国软包电池装机排名。
• 表6：特斯拉已交付车型动力电池演变过程。
• 表7：松下电池业务发展历史。
• 表8：18650与21700电池参数对照。
• 表9：特斯拉销量及4680电池需求测算。
• 表10：4680电池进展。
• 表11：全球4680电池装机量测算。

结论

特斯拉4680大圆柱电池作为圆柱电池的创新代表，具备显著的技术和成本优势。其推出不仅有助于特斯拉提升续航和快充能力，还推动了整个行业向更高能量密度、更低制造成本的方向发展。随着全球新能源车市场持续增长，4680电池有望成为中高端乘用车电池的主流选择，带动产业链上下游企业协同发展。