锂电行业深度系列十二：大圆柱电池

电池技术新发展，量产推动相关材料需求共振

核心观点

46系大圆柱电池设计兼顾性能与经济性，预计2023年大规模量产。圆柱电池自商业化之初，直径尺寸经历了18mm、21mm再到现在46mm的持续升级。2020年9月特斯拉正式发布4680大圆柱电池。该电池具有：电芯材料单位用量减少、BMS控制难度降低；较高的能量密度与成组效率；优异的倍率性能以及较低的成本等优势。实际上尺寸扩大也会增加电池在安全、寿命等方面的风险，46mm直径是当前工艺水平下兼顾性能与经济性的优选方案之一。

动力电池率先应用，储能场景打开发展空间。大圆柱电池拥有高能量密度、强快充、高安全、长寿命等相对优势，与中高端乘用车对于长续航和超快充的需求较为契合。特斯拉在电动车行业率先引入大圆柱电池，宝马、蔚来等车企快速跟进布局。同时，大圆柱电芯具有高安全、高倍率以及灵活性强等优势，有望在户储市场发力。2021年，亿纬锂能推出40系列圆柱产品并应用于户储领域；鹏辉能源40系列圆柱电芯在2022年开始量产交付给公牛集团等客户；2023年初，马斯克表示特斯拉未来或将大圆柱电池应用于储能领域。我们预计2023年全球大圆柱电池可匹配的市场需求为23GWh，其中储能/动力分别为0.3/22.4GWh；2026年我们预计全球大圆柱电池需求有望达到238GWh，2023-2026年年均复合增速为119%。

电池企业布局加速，松下、亿纬锂能等量产进度行业领先。2023年初特斯拉宣布扩建内华达州工厂，计划将大圆柱电池年产能提升至100GWh。松下2024年开始大规模量产大圆柱电池，现有规划年产能超40GWh。亿纬锂能大圆柱电池产能规划超80GWh，其中荆门20GWh基地预计2023年下半年开始向国内车企出货。三星SDI、LG 新能源、宁德时代、中创新航也在建设产能。我们预计2026年全球大圆柱电池产能有望达到400GWh。

大圆柱电池推动材料体系与工艺升级，结构件与辅材优化明显。大圆柱电池使用高镍正极、硅负极、LISFI等高性能材料，推动电池性能朝向高能量密度、强快充方向发展。针对硅负极导电性差、体积膨胀率高等问题，碳纳米管、补锂剂等优质辅材需求有望快速提升。同时，大圆柱电池壳体增厚、采用热电分离设计新增集流盘等，对于结构件提出更高要求，头部企业有望凭借工艺和客户优势改善竞争格局。此外，预镀镍能够优化电池壳体性能，龙头企业份额有望持续提升。

风险提示：需求不及预期；行业竞争格局恶化；产品验证不及预期。

投资建议：关注在大圆柱电池产业链布局领先的电池与材料企业：亿纬锂能、宁德时代、中创新航、鹏辉能源、容百科技、当升科技、华友钴业、璞泰来、天赐材料、新宙邦、天奈科技、德方纳米、厦钨新能等。

重点公司盈利预测及投资评级

公司代码	公司名称	投资评级	昨收盘（元）	总市值（亿元）	EPS		PE
公司代码	公司名称	投资评级	昨收盘（元）	总市值（亿元）	2023E	2024E	2023E	2024E
300750.SZ	宁德时代	增持	224.91	9888	10.05	12.38	22.38	18.17
300014.SZ	亿纬锂能	买入	58.99	1207	2.97	4.42	19.87	13.36
300073. SZ	当升科技	买入	49.04	248	4.39	4.98	11.18	9.84
688116.SH 天奈科技		增持	43.50	101	1.88	3.01	23.09	14.47

资料来源：Wind、国信证券经济研究所预测

行业研究·行业专题

电力设备·电池

超配·维持评级

证券分析师：王蔚祺联系人：李全010-88005313 021-60375434wangweiqi2@guosen.com.cn liquan2@guosen.com.cnS0980520080003

市场走势.

资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理

内容目录

大圆柱电池推动技术升级，产业化持续加速.
圆柱电池技术成熟、一致性高，海外市场应用广泛. .6
大圆柱电池的尺寸设计兼顾性能与经济性. ..7
大圆柱电池在设计与工艺实现全面升级.. ..8
动力市场率先应用，储能场景打开发展空间 ..11
电动车渗透率稳步提升，储能迎来爆发式增长. ..11
电动车市场：特斯拉先发布局，国内外车企快速跟进. ...16
储能市场：企业加速布局，助力大圆柱需求提升. ….18
2026年全球大圆柱电池需求有望达到238GWh. ..18
大圆柱电池推动电化学体系优化与迭代. ..20
正极：助力高镍与超高镍材料需求快速增长. ..20
负极：硅负极产业化加速.. .. 21
电解液：新型锂盐LiFSI用量有望稳步提升. ..22
结构件：龙头地位稳固，预镀镍加速渗透 ..23
导电剂：单壁碳管更适配高镍+硅负极体系. ...27
补锂剂：提升能量密度，改善首圈效率. ..28
投资建议：关注产业链布局领先的公司. .30

图表目录

图1：报告框架图.. 5
图2：圆柱电池发展历程. .7
图3：全球动力电池形状占比.. ..7
图4：圆柱电池续航性能与成本变化. ..8
图5：全极耳示意图. ..8
图6：全极耳设计使得产热更均匀且各部分产热率更低. ..8
图7：干电极与湿法电极容量循环周次图. ..9
图8：干电极与湿法电极容量循环周次以及库伦效率对比.. .9
图9：21700 电池与4680 电池生产工艺对比. ..10
图10：特斯拉大圆柱电池CTC 设计.. ..10
图11：全球新型储能新增装机规模（GW） ..12
图12: 2021年全球电化学储能各场景装机功率占比. ..12
图13: 2023年5月全国各地代理电价峰谷价差（元/kWh） ..14
图14: 2022年全球户用储能新增装机分布情况. ...15
图15: 德国电价指数 KWK-Preis（EUR/MWh） ….15
图16: 美国主要州际交易所电力加权平均价格（USD/MWh） ...1.5
图17: 部分电池企业大圆柱电池产能规划（GWh） ..18
图18：全球大圆柱电池产能布局情况（GWh) ...18
图19：大圆柱电池产业链示意图.. ..20
图20：大圆柱电池结构爆炸图. ..23
图21：比克电池大圆柱电池顶盖结构示意图. ..23
图22: 亿纬锂能大圆柱电池结构示意图. ...24
图23: 比克电池大圆柱电池顶盖结构示意图 ..24
图24: 预镀镍钢基带与后镀镍钢壳的生产流程. ..25
图25: 预镀镍钢基带与后镀镍钢壳的性能对比.. ..25
图26: 单壁碳纳米管能提高NCM811电池的倍率性能. ..27
图27：单壁碳纳米管能提高搭载硅基负极电池循环寿命. ..27
图28：补锂剂作用机理图. ..28
表1：不同封装形态电池特点. .6
表2：全球及主要国家或地区新能源车销量情况(万辆） ...11
表3：全球及主要国家或地区动力电池装机量（GWh） .12
表4：储能电池细分应用领域介绍. ..13
表5：部分省份强制配储政策. ...13
表6：全球新型储能市场装机情况（GWh） ...:16
表7：部分车企大圆柱电池应用情况. ...16
表8：部分电池企业在动力大圆柱电池布局情况. ….17
表9：部分电池企业在储能大圆柱电池应用展望 ...18
表10：全球大圆柱电池需求量（GWh） ..19
表11: 部分正极或前驱体企业高镍产品布局情况. ...20
表12: 不同负极材料性能情况. ..21
表13: 部分负极企业硅负极布局情况. ….2
表14: 不同锂盐性能对比. ..22
表15：部分企业LiFSI产能规划（万吨） ..23
表16：部分企业大圆柱结构件产品布局进展. ...24
表17：全球预镀镍需求测算. ….26
表18：部分镀镍钢带生产企业情况.. ..26
表19：预镀镍钢带性能对比. .. 27
表20: 各企业单壁碳纳米管粉体性能情况. .. 28
表21：正极补锂剂主要产品... .. 29
表22：部分企业补锂剂布局情况.. ..29
表23：产业链部分公司盈利预测及估值（2023.6.25） ..30

图1：报告框架图

资料来源：中汽协，特斯拉官网，国信证券经济研究所整理

大圆柱电池推动技术升级，产业化持续加速

圆柱电池技术成熟、一致性高，海外市场应用广泛

按照封装形式来划分，锂电池可以分为方形、圆柱与软包三种形态。

1）方形电池：多采用卷绕或叠片工艺制造，封装材料采用方形铝壳或钢壳制得的电池。方形电池具有强度高、内阻小、寿命长、空间利用率高等优点；但其生产工艺难以统一、且散热难度大。

2）软包电池：使用铝塑膜作为封装材料的聚合物锂电池。软包电池具有形状灵活、能量密度高、安全性高等优势；但其制造难度较大、一致性相对较低。

3）圆柱电池：多采用圆柱钢壳来进行封装的电池。圆柱电池起步较早、技术成熟度高、成本低、产品一致性高；但其能量密度较低、产品的成组效率较低。

表1：不同封装形态电池特点

	软包电池	方形电池	圆柱电池
壳体	铝塑膜	钢壳或者铝壳	钢壳或者铝壳
制造工艺	叠片或卷绕	叠片或卷绕	卷绕
能量密度	高	中	中
充放电倍率	高	中	低
成组效率	中	高	中
安全性	高	低	中
生产效率	低	中	高
标准化程度	低	低	高
散热性	高	高	中
一致性	低	低	高
优点	能量密度高、安全性能好、重量轻、设，计灵活性好	对电芯保护作用强、成组效率高设计外观固定，单体密度低，成本较高，	生产工艺成熟、电池包成本低、一致性高
不足	生产效率低，一致性差，成本高，机械！强度低	边角处化学活性低长期使用电池性能下降明显，PACK散热效果较差	成组能量效率低，充电功率不足，循环寿命短

资料来源：中国汽车技术研究中心、国信证券经济研究所整理

圆柱电池由索尼公司发明，早期应用于消费电池，特斯拉将其在电动车领域普及。1991年索尼公司发明全球首款商业化锂电池-18650 圆柱电池，开启锂电池商业化进程。早期圆柱电池多用于笔记本电脑等消费类产品。2008年，特斯拉Roadster上市，搭载松下生产的近7000 颗圆柱电池，开创电动汽车应用圆柱电池的先河。2017年，特斯拉与松下联合推出21700 圆柱电池并搭载于Model3中，该电池采用 NCA+少量掺硅负极方案，单体容量较18650电池提升约50%。2020年9月，特斯拉正式发布4680大圆柱电池，单体容量较21700电池提升5倍，并且成本实现进一步优化。

图2：圆柱电池发展历程

资料来源：中国汽车技术研究中心，特斯拉官网，国信证券经济研究所整理

圆柱电池在海外电动车市场应用广泛。国内宁德时代、比亚迪等企业长期以方形电池作为主要路线，2022年圆柱电池在国内装机占比仅为3.4%。海外市场松下坚持圆柱电池路线，韩国三星SDI、LG新能源在圆柱电池方面也具备连贯成熟的技术布局。车企方面，特斯拉、Rivian、捷豹路虎等海外车企均搭载圆柱电池。2020年全球动力电池中圆柱电池需求占比达到23%，同期国内市场中圆柱占比仅为13%。

图3：全球动力电池形状占比

资料来源：SNEResearch，智研咨询，国信证券经济研究所整理

大圆柱电池的尺寸设计兼顾性能与经济性

圆柱电池持续呈现大型化趋势。圆柱电池先后进行了直径18mm、21mm再到现在46mm 的持续升级。大圆柱电池优势在于：1）电芯用量减少、BMS控制难度降低。2）能量密度与成组效率提升：电池直径增加使得电池支架板和集流片孔径增大、重量减轻，并且电池包内结构件用量减少，能量密度与成组效率有望提升。3）倍率性能提升：全极耳设计缩短电子传输路径、提高传输速度，降低内阻、提高快充性能。4）低成本：在高能量密度材料与结构件用量减少推动下，据特斯拉发布会数据，4680电池组层面单Wh成本较21700 电池能够降低14%。

直径46mm左右的尺寸设计是当前兼顾性能与经济性的优先方案之一。尺寸的持续增大会提高电池的安全性、循环寿命风险。从直径46mm开始，整车的续航开始下降，同时降本的边际效益递减，因此从电池包的整体性能和成本两方面衡量，46mm直径的圆柱电池是当前工艺水平下兼顾性能与经济性的优先方案之一。

从高度上而言，46大圆柱电池具有80/95/120mm等多种设计。由于高度变化不影响圆柱电芯的径向散热，故而电池企业会根据客户需要灵活设计产品。

图4：圆柱电池续航性能与成本变化

资料来源：特斯拉 (电池日发布资料)，国信证券经济研究所整理

大圆柱电池在设计与工艺实现全面升级

大圆柱电池采用全极耳技术提升快充性能、增大散热面积。极耳是从圆柱电芯中将正负极引出的金属导电体，主要成分为铝和铜，是电池充放电的接触点。全极耳技术是将电子的传输路径从沿极耳到集流盘的横向传输变为集流体纵向传输。

全极耳技术优势在于：1）提高安全性：电子流通路径缩短，电池发热量有望明显下降。同时全极耳设计增大了极耳端面的散热面积，增强电池的热稳定性。2）提升倍率性能：全极耳设计降低电池内阻，提高电子流动速度，提高快充性能。

图5：全极耳示意图

资料来源：赵宇龙.动力电池4680全极耳技术扫描[J].汽车工艺师，国信证券经济研究所整理

图6：全极耳设计使得产热更均匀且各部分产热率更低

资料来源：Li S，Kirkaldy N，et al．Optimal cell tab design andcooling strategy for cylindrical Iithium-ion batteries.Journalof Power Sources．2021；国信证券经济研究所整理

特斯拉提出干电极技术，简化工艺、降低成本。干电极技术是指将PTFE（聚四氟乙烯）粘合剂与正极/负极活性材料混合，再通过喷涂或者高温挤压等方式形成材料带，然后将电极材料带层压到集流体上形成电极。

干电极技术优势在于：1）简化工艺：省却了传统湿法工艺中将具有粘合剂的溶剂与正极/负极粉末混合后，将浆料涂在集流体上干燥的环节。2）降低成本：节省了溶剂的原料成本与溶剂使用、蒸发、回收的设备成本。3）电极性能好：粘合剂以纤维状存在，使得电极活性物质与导电剂颗粒接触更为紧密，电极的导电性好、容量高、充放电速度快。4）兼容负极补锂工艺：干电极技术无需使用有机溶剂，因而负极补锂时可以直接使用锂粉，以此优化首效低的问题。

图7：干电极与湿法电极容量循环周次图

资料来源:Liang Z,ZhangW,etal. Solvent-Free Manufactur ingof Lithium-ion Battery Electrodes via Cold Plasma.Energyand Environmental Materials．January 2023，国信证券经济研究所整理

图8：干电极与湿法电极容量循环周次以及库伦效率对比

资料来源：Liang Z，Zhang W，et al．Solvent-Free Manufacturingof Lithium-ion Battery Electrodes via Cold Plasma.Energy andEnvironmental Materials.January 2023，国信证券经济研究所整理

大圆柱电池生产流程主要包括：电极制备、电芯卷绕、组装、注液、化成、分选等几大工序。大圆柱电池与21700 电池生产工艺差别之处主要在于：极耳模切与揉平、集流盘焊接等工序。而大圆柱电池中的工艺改变对于良率和生产效率提出挑战：

1）涂布环节：全极耳电池涂布时，正极需要给全极耳留白，对涂布机的一致性以及连续涂布要求更高。

2）极耳揉平：大圆柱电池采用全极耳设计，需要对极片的留白激光模切。而后将电芯卷绕后，对极耳进行揉平。极耳揉平是为了平整端部，以防划伤电池壳内壁。极耳在揉平过程中容易产生金属碎屑，会导致电芯自放电、甚至发生内短路；另若揉平后端面较为致密，电解液则难以进入电芯内部。

3）集流盘焊接：将揉平后的正极/负极极耳与各自的集流盘相焊接。大圆柱电池从传统两个极耳的点焊转变为全极耳与集流盘面焊，焊接工序和焊接量都变多，激光强度和焦距不容易控制，容易造虚焊或者温度过高损伤隔膜等问题。

图9：21700 电池与4680 电池生产工艺对比

资料来源：电动中国，国信证券经济研究所整理

电池包结构设计方面，部分大圆柱电池采用CTC（电芯集成到汽车底盘）设计。圆柱电池壳体可提供一定的结构刚性，因而能够在受到外部冲击后更好防止形变影响电芯内部结构，与CTC设计具有更高契合度。特斯拉取消了大圆柱电池阵列的电池盖板，电池上表面零件与车身结构连接集成而后发挥了座椅固定及车身横梁的功能，进而提高了空间利用率。根据特斯拉研究，采用CTC与一体化压铸技术后，电池单Wh 成本能够下降7%左右。

图10：特斯拉大圆柱电池CTC 设计

资料来源：特斯拉官网，国信证券经济研究所整理

动力市场率先应用，储能场景打开发展空间

电动车渗透率稳步提升，储能迎来爆发式增长

全球新能源车市场在政策、供给、需求推动下仍有望保持可观增速。

1）政策：全球新能源车产业进入内生式蓬勃发展阶段，各国加大配套基础设施建设，同时美国、欧洲部分国家仍对电动车产业提供极具吸引力的补贴政策，促进新能源车渗透率稳步提升。

2）供给：国内外车企持续加大研发投入，产品力不断提升，新能源车型持续丰富。

需求：我们预计2023年全球新能源车销量有望达到1383万辆，同比+27%；其中中国/欧洲/美国销量分别有望达到863/295/163万辆，同比+25%/16%/64%。我们预计2025年全球新能源车销量有望达到2100万辆，2023-2025年均复合增速为23%。

表2：全球及主要国家或地区新能源车销量情况 (万辆)

	2021 2022	2023E	2024E	2025E
中国	350.3	688.7 862.7	1053.3	1251.1
YoY		97% 25%	22%	19%
欧洲	215.9	254.0 295. 1	337.9	381. 9
YoY		18% 16%	15%	13%
美国	65.4	99.7 163.2	252.9	366.8
YoY		52% 64%	55%	45%
其他地区	21.3	44. 1 61.7	80. 2	100.3
YoY		107% 40%	30%	25%
全球	652.9	1086.5 1382.7	1724.4	2100.0
YoY		66% 27%	25%	22%

资料来源：GGII，MarkIines，国信证券经济研究所整理与预测

新能源车单车带电量有望持续提升。国内来看，自主品牌车企持续完善产品矩阵，突破更高端市场。比亚迪、吉利等持续推出新车型，完善产品布局；长安汽车加快中高端车型布局，推出深蓝和阿维塔、零跑推出C01、小鹏推出G9、广汽发布Aion LX等，自主品牌车企逐步上探，推出中高端车型扩大覆盖领域。美国市场，SUV、皮卡市场占总市场的73%左右，未来伴随该细分市场电动化率的持续提升，单车带电量显著提升。

新能源车销量快速增长与单车带电量提升下，动力电池增速有望高于整车销量增速。我们预计2023年全球动力电池装机量为704GWh，同比+36%；其中中国/欧洲/美国装机量分别有望达到446/146/81GWh，同比+33%/26%/77%。我们预计2025年全球动力电池装机量为1156GWh，2023-2025年均复合增速为 28%。

表3：全球及主要国家或地区动力电池装机量（GWh）

	2021	2022	2023E	2024E	2025E
中国	172.0	335.6	446.0	560.0	681.0
YoY		95%	33%	26%	22%
欧洲	89.0	116.4	146. 4	179. 0	213.5
YoY		31%	26%	22%	19%
美国	27.0	45.7	80.9	133.9	205.0
YoY		69%	77%	66%	53%
其他地区	8.8	20. 2	30. 6	42.5	56. 1
YoY		130%	51%	39%	32%
全球	296.8	517.9	703.9	915.4	1155. 6
YoY		75%	36%	30%	26%

资料来源：动力电池产业创新联盟，SNEResearch，国信证券经济研究所整理与预测

全球电化学储能市场规模持续增长。电化学储能凭借建设周期短、能量转换效率高、产业链相对成熟等优势，近年来呈现高速发展态势。根据CNESA数据，2022年全球新型储能新增装机量为20.4GW，同比增长超80%。

根据应用场景不同，储能可以分为电源侧储能、电网侧储能、用户侧储能等。根据CESA数据，2021年全球电化学储能中电源侧/电源侧辅助服务/电网侧/分布式及微网/用户侧等场景装机规模占比分别为30.9/32.1/26.6/4.2/6.2%。

图11：全球新型储能新增装机规模（GW)

资料来源：CNESA，国信证券经济研究所整理

图12：2021年全球电化学储能各场景装机功率占比

资料来源：CESA，国信证券经济研究所整理

表4：储能电池细分应用领域介绍

领域	系统带电量	作用	主流电池产品
电源侧	发电\电网侧：MWh 以上；独立储能:MWh 以上；工商业储能:0.2-10MWh	调峰调频、可再生能源并网、辅助动100/20/280Ah 态运行等
电网侧	100KWh以下	紧急备电	20/50Ah/100Ah
用户侧	0.5-20KWh	峰谷价差套利、电力自发自用等	50/100Ah

资料来源：高工锂电，国信证券经济研究所整理

表前储能（电源侧储能（含辅助服务）+电网侧储能）：政策引领行业快速发展

中国：强制配储政策刺激表前储能市场发展，商业模式演变优化储能经济性。根据CNESA数据，2022年国内电化学储能新增装机规模为7.3GW/15.9GWh，同比+200%/+280%；其中新增表前储能装机占比超92%。

储能配置优化新能源发电灵活性，强制配储政策加快国内表前储能发展。从电源侧来看，配置储能能够有效减少废光废风率、平滑输出功率曲线，提高新能源项目经济效益；从电网侧来看，储能产品能够有效参与电力市场辅助服务（包括调频调峰、无功调节等）。

2021年以来，国家在储能政策持续加码。2021年8月发改委、能源局发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，鼓励发电企业自建储能或调峰能力增加并网规模，超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例（时长4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网，国家强制配储政策正式推出。随后各地方政府分别推出相应配储政策，国内表前储能市场进入快速发展期。

表5：部分省份强制配储政策

省份	强制配储要求	主要内容
陕西	10%~20%、2h	新增集中式光伏发电项目，陕北、关中地区和延安市按照10%配储；榆林市按照20%配储
河南	10%~20%	1类区新能源项目配储比例10%、时长为2h；I类区配储比例15%、时长为2h；I类区配储比例 20%、时长为2h
山东	10%、2h	风电、光伏项目配10%、2h储能
贵州	10%	2021年新增光伏项目，在消纳受限区域需配10%储能
宁夏	10%、2h	新能源项目储能配置比例不低于10%、连续储能时长2小时以上
福建	10%	2021年提出要优先落地一批30万千瓦集中光伏试点项目，储能配置比例不低于10%
广西	15%~20%、2h	光伏配储比例15%、时长为2h；风电配储比例20%、时长为2h
河北	10%~20%、4h	冀北电网区城围场、丰宁两县坝上地区所有风电、光伏发电项目按照20%、4小时，其他区域按照15%、4小时配置储能装置；河北南网区域所有光伏发电项目按照10%、4小时配置储能装置(或 20%、2小时)配置储能装置。
安徽	10%、1h	储能电站配置比例不低于10%、连续储能时长1小时
内蒙古	15%、4h	新增负荷所配置的新能源项目配建储能比例不低于新能源配置规模的15% (4小时)
甘肃	5%+、2h	河西5市配置10%以上、2h储能；其他地区配置5%以上、2h配套储能设施
海南	10%	每个申报光伏平价上网项目规模不得超过10万千瓦，且需配套建设10%的储能装置。
青海	10%、2h	新建新能源项目，储能容量原则上不低于新能源项目装机量的10%，储能时长2小时以上。
江西	10%、1h	2021年新增光伏发电竞争优选的的项目，可自愿选择光储一体化的建设模式，配置储能标准不低于光伏电站装机规模的10%容量/1小时，储能电站原则上不晚于光伏电站同步建成。
天津	10%~20%	单体超过50MW项目，光伏配储10%、风电储能15%
湖南	10%、2h	光伏项目配储5%、2h，风电项目配储15%、2h；新增项目配建储能电站应与主体工程同步投产使用，存量项目(指2021年前取得指标的项目)应于2022年底前落实配建储能容量

资料来源：各省发改委、能源局官网，北极星储能网，国信证券经济研究所整理

商业模式优化，增益储能项目经济性。在强配政策背景下，各地方政府纷纷提出政策补贴优化储能项目经济性。同时，共享储能等商业模式的提出，通过服务多个发电项目的模式，减少新能源项目初始建设资本开支、提高资源利用效率，优化配储经济性。

美国：补贴激励行业发展。根据CNESA数据，2022年美国新型储能新增装机规模达到近4.9GW，同比+39%；其中表前储能装机占比超90%。联邦政策和地方政策对行业发展具有积极影响。2022年8月，美国正式发布IRA法案，针对储能提出延长ITC税收抵免有效时间且放宽抵免要求：1）抵免有效期延长：此前版本 2022年抵免比例开始滑坡，现行版本2033年之后再滑坡。2）抵免力度增加：税收抵免由基础抵免+额外抵免构成，其中基础抵免额度由过去最高的26%提升至30%、结合额外抵免后最高可抵免税收的70%。3）独立储能纳入ITC补贴范围。

用户侧储能：刚需+电价高企助推发展

国内峰谷价差拉动工商业储能发展。据中关村储能产业技术联盟统计，2023年6月全国各地代理电价峰谷价差均值为0.69元/KWh,低于2022全年价差0.70/kWh，与2023年5月价差略有降低；已有16个地区峰谷价差达到工商业储能实现经济性的门槛价差0.70元/kWh；较2023年5月，仅广西价差下降至0.70元/kWh以下。随着部分区域的尖峰电价机制建立，给工商业储能带来了更大应用空间。

图13：2023年5月全国各地代理电价峰谷价差（元/kWh）

资料来源：中关村储能产业技术联盟，国信证券经济研究所整理

户储市场高速增长，美国&欧洲引领发展。根据 EVTank数据，2022年全球户用储能新增装机量为15.6GWh，同比+136%；其中欧洲占比高达36%以上。

图14：2022年全球户用储能新增装机分布情况

资料来源：EVTank，国信证券经济研究所整理

电价偏高+用电稳定性推动户储市场发展：1）灾害频发下用电稳定性需求推动户储发展。美国的电力设施相对老旧且各州电网相对独立，相互之间难以调度协同，在飓风、暴风雪等自然灾害频发影响下，居民会出现用电中断等问题。户储能够有效保障居民用电的稳定性。2）居民用电偏高，户储经济性明显。近年来通货膨胀影响下能源价格持续居高不下，海外居民电价高、上网电价低，政策给予税收优惠及资金补贴下户储具有较高经济性。

图15：德国电价指数 KWK-Preis（EUR/MWh）

资料来源：EIA，国信证券经济研究所整理

图16：美国主要州际交易所电力加权平均价格（USD/MWh）

资料来源：EEX，国信证券经济研究所整理

我们预计2023年全球新型储能装机有望达到133GWh，2026年全球新型储能新增装机量有望达到810GWh，2023-2026年均复合增速达到82%。

分地区来看，2026年美国/欧洲/中国新增装机量分别为197/185/310GWh；分应用场景来看，表前储能/工商业储能/户用储能2026年新增装机分别为548/75/187GWh。

表6：全球新型储能市场装机情况（GWh）

		2021	2022	2023E	2024E	2025E	2026E
美国	表前储能	9	10	32	71	120	169
	户用储能	1	2	5	10	16	21
	工商业储能	0	0	1	3	5	7
	小计	11	12	38	84	141	197
	YOY		16%	211%	120%	69%	39%
欧洲	表前储能	3	4	10	22	42	59
	户用储能	2	6	15	36	69	104
	工商业储能	1	1	4	8	15	22
	小计	5	10	28	67	126	185
	YOY		100%	171%	137%	89%	47%
中国	工商业储能	0	2	5	11	21	31
	表前储能	4	14	41	103	186	279
	小计	5	16	46	115	207	310
	YOY		224%	189%	150%	80%	50%
其他地区（日本、工商业储能	户用储能	2	4	10	23	43	62
		0	1	2	6	10	15
	韩国、澳大利亚表前储能	1	1	10	18	32	42
	小计	3	5	21	47	85	119
	YOY		114%	294%	120%	80%	40%
全球	户用储能	5	11	29	70	128	187
	工商业储能	2	4	12	28	50	75
	表前储能	17	29	93	215	381	548
	合计	23	44	133	312	559	810
	YOY		93%	204%	134%	79%	45%

资料来源：WoodMackenzie，ACP，DeIta-EE，EASE，SPE，CNESA，GGII，国信证券经济研究所整理与预测

电动车市场：特斯拉先发布局，国内外车企快速跟进

大圆柱电池的高能量密度、强快充、高安全、长寿命等特点，使得其与中高端乘用车对于长续航和超快充的需求具有较高契合度。

电动车市场，特斯拉率先引入大圆柱电池，宝马、蔚来等快速跟进。国外车企方面，特斯拉、宝马、通用、沃尔沃等均积极布局大圆柱电池。2022年宝马宣布在2025年开始搭载46系列电池，并且已于宁德时代、亿纬锂能、远景动力达成合作；通用汽车或将携手三星SDI推进大圆柱电池量产等。国内车企方面，小鹏、蔚来、江淮等亦积极跟进布局，蔚来自研大圆柱电池，有望自产供应于自身车型中；江淮汽车计划在2023年推出的全新电动汽车平台上使用46系列电池。

表7：部分车企大圆柱电池应用情况

企业	布局进展
特斯拉	2020年，公司首次推出了4680大圆柱电池，同年在弗里蒙特工厂建设了一条电池试验线。2022年9月，公司柏林工厂正式交付搭载 4680电池ModelY车型。2023年6月，公司德州工厂4680电池电芯累计产量超1000 万颗（对应约1.2万辆Mode丨Y 需求）。
宝马	2022年9月，公司宣布将在2025年“新世代”车型中使用46系列大圆柱电池，同时与宁德时代、亿纬锂能签订合约，两家电池公司将为其在中国和欧洲各自建立两座电池工厂（每座工厂产能20GWh）。2022年10月，公司与远景动力达成合作，远景动力将从 2026年起为宝马提供46系电池，并在美国南卡罗莱纳州新建 30GWh工厂为其供货，2026年投产。此外，华尔街日报报道宝马正在与松下谈判，考虑进行合作。
通用	2023年1月，通用汽车表示考虑在电动汽车搭载4680 圆柱电池。2023年3月三星SDI与通用汽车签署协议，将在美国建设电动汽车电池合资工厂，投资约38亿美元，主要生产大圆柱电池。
Ramic	2022年7月，据 Automotive News Europe 报道，Rimac 正在开发一种基于46系列电池的电池模组，以提高其未来电池组的能量密度。公司计划在2025年前推出使用46电池的新电池包。
Lucid Rivan	目前搭载 21700 电池，未来有望导入4680 电池。
	目前搭载 21700 电池，未来有望导入4680 电池。
蔚来	2022 年蔚来公布了柱形电池专利。
江淮汽车	2021年2月，公司与中比能源科技签署为期三年的联合产品开发战略协议，将联合开发4680 锂电池及电池组。2022年11月，公司计划在2023年推出的全新电动汽车平台上使用46系列大圆柱电池。
大运汽车	2022年4月公司选定亿纬锂能作为46系列大圆柱电芯整包项目开发供应商；同年9月与亿纬锂能签订协议，公司将在远航品牌车型上装配亿纬46系列大圆柱电池。
小鹏	2023年1月，据起点锂电报道，小鹏正考虑搭载4680电池。

资料来源：GGII，各公司官网，国信证券经济研究所整理

电池企业方面，特斯拉、松下、亿纬锂能、宁德时代等亦跟随客户需求积极布局大圆柱产品。2023年初，特斯拉宣布扩建内华达州工厂，计划将大圆柱电池年产能提升至100GWh。松下2024年开始大规模量产大圆柱电池，初步规划年产能为10GWh。宁德时代规划8条12GWh的4680电池产线，并为宝马在中国和欧洲各建设20GWh产能配套产能。亿纬锂能年产20GWh大圆柱电池工厂已经建成，预计在2023年下半年开始给国内客户供货。

表8：部分电池企业在动力大圆柱电池布局情况

企业	布局进展
特斯拉	2020 年，特斯拉在弗里蒙特工厂建设了试验线用以生产4680电池。2022年4月，特斯拉在奥斯汀工厂开始生产4680电池。 2022年12月，弗里蒙特工厂4680电池周产量达到了86.8万颗，对应年化产量约4GWh。2023年1月公司宣布扩建内华达州工厂，规划产能达到100GWh。
宁德时代	宁德时代已规划8条产线12GWh 的大圆柱电池产能，并2022年9月与宝马达成合作，将于中国和欧洲各建20GWh产能，预计 2024年开始量产并于2025年为宝马批量供应圆柱电池。
亿纬锂能	2021年公司与以色列StoreDot合作开发 4680 和 4695电池。公司荆门年产20GWh大圆柱电池工厂已经建成，预计在2023H2 开始量产。截止2023年6月，46系列动力储能电池已取得的未来5年的客户意向性需求合计约392GWh。
中创新航	2023年4月，公司发布“顶流”圆柱电池。该电池能量密度可达300Wh/kg，能实现6C+快充
欣旺达	2023年公司展出两个系列大圆柱电池，4695-Gen1电池能量密度 270Wh/kg，20min 充满；4695-Gen2电池能量密度 290Wh/kg， 20min 充满。
国轩高科	公司有4695/46120 等尺寸产品，能量密度在310Wh/kg以上，18min充电至80%。
比克电池	2021年3月，公司正式推出新一代的大圆柱电池。2023年1月，公司官宣其将在常州建设30GWh大圆柱电池产线。公司预计产品于2024年开始量产。公司4680电池能量密度 278Wh/kg以上，循环寿命超1000次。 2021年，松下在美国内华达州超级工厂建立4680 电池新生产线并进行量产。2022年2月，松下宣布在日本和歌山工厂新建
松下	两条生产线，预计年产能10GWh。2022年5月，松下小量试产4680 电池芯。2022年11月，松下在美国堪萨斯州30GWh 动力电池工厂正式动工，将为特斯拉生产4680 圆柱电池。2023年5月，松下宣布推迟其4680 电池的商业化生产时间，由原定的 2023年4月至2024年3月推迟至2024年4月-9月;同月公司宣布 2031年前在美国新建两家或以上工厂提高4680电池产能。
三星SDI	2022年7月，三星SDI建设4680电池试产线，产能接近1GWh，后续预计扩建至8-12GWh。2023年3月三星 SDI与通用汽车签署协议，在美国新建电池合资工厂（约30GWh），主要生产大圆柱电池。近日，公司预计最快2023Q3开始给特斯拉ModelY 供应 4680 电池。
	LG 新能源2022年6月，LG新能源宣布，将在韩国梧仓工厂，新建约9GWh的4680 电池生产线。

资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理

图17：部分电池企业大圆柱电池产能规划（GWh)

资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理；注：松下与特斯拉合作工厂计入特斯拉产能范围

图18：全球大圆柱电池产能布局情况（GWh)

资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理

储能市场：企业加速布局，助力大圆柱需求提升

户用储能及便携式储能方面，多采用10-100Ah电芯产品，主要系：1）小电芯产品推出时间早、成熟度高。2）灵活性强：电芯单体容量小，能够提高电池与其他零部件的适配性和灵活性，模组形态和带电量也更加多样化。3）优化放电效率：电芯数量多能够通过串联提升系统电压，降低电流，降低对系统的干扰程度，提升放电效率。

大圆柱电芯具有高安全、高倍率以及灵活性强等优势，有望在户储市场获取的可观市场份额。2021年，亿纬锂能推出40系列圆柱产品并应用于户储领域；鹏辉能源40系列圆柱电芯在2022年开始量产交付给公牛集团等客户；2023年初，马斯克表示特斯拉未来或将大圆柱电池应用于储能领域。

表9：部分电池企业在储能大圆柱电池应用展望

企业	产品	布局
特斯拉	4680电池	2023年1月，马斯克表示 4680 电池最终将用于特斯拉储能产品，包括Megapack 和Powerwall。
宁德时代		4680/4695电池2023年4月，宁德时代在业绩发布会表示已经成功研发4680、4695等大圆柱电池。
鹏辉能源	40135电池	2022年5月，鹏辉能源40135大圆柱电池通过公牛集团严格的检测，实现规模化量产。
亿纬锂能	40135电池	2022 年亿纬锂能针对家储市场，已推出40135系列磷酸铁锂电池。该电池容量20Ah、循环次数超4000 次。
海辰储能	46系列电池	2022年8月，海辰储能推出大圆柱户用储能专用电池，能量密度达150Wh/kg，循环寿命大于5000次，产品规格为直径46mm、高度涵盖80-300mm，预计2023Q1开启全球交付。
蔚蓝锂芯	46系列电池	公司针对家储市场，将开发更高容量的产品，如26、40、46、55等直径尺寸的电池。
博力威	34系列电池	公司34系列大圆柱2023年开始量产。
新能源	深圳埃克森大圆柱电池	公司在具有全极耳大圆柱电池产品，主要应用于国内外分布式储能市场等领域。公司在云南大理规划18GWh 电芯厂房，项目分两期建设，一期预计在2023年2月开工、2023年底投产；二期预计2023年8月开工、2024Q3 投产。

资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理

2026年全球大圆柱电池需求有望达到238GWh

我们预计2023年全球大圆柱电池需求量为22.7GWh，其中储能/动力需求量分别为0.3/22.4GWh；2026年我们预计全球大圆柱电池需求有望达到238GWh，2023-2026年年均复合增速为119%。

表10：全球大圆柱电池需求量（GWh）

	2021	2022	2023E	2024E	2025E	2026E
全球户储电池装机量（GWh）	4.9	10.6	28.7	69.8	128.0	187.2
大圆柱电池渗透率			1.0%	2.0%	4.0%	6.0%
全球户储大圆柱电池需求量（GWh)			0.3	1.4	5.1	11.2
YoY				386%	267%	119%
国内动力电池装机量（GWh）	172.0	335. 6	446. 0	560.0	681.0	789. 4
圆柱电池渗透率（%)	6.2%	3.4%	2. 0%	5. 0%	7. 0%	10. 0%
国内圆柱动力电池装机量（GWh）	10.7	11.4	8.9	28.0	47.7	78.9
圆柱电池中大圆柱渗透率（%）			5%	15%	35%	45%
国内大圆柱动力电池装机量（GWh）			0.4	4. 2	16.7	35.5
海外动力电池装机量（GWh）	124.8	182.3	257.9	355.4	474. 6	605.4
圆柱电池渗透率(%)	30.0%	32.0%	34.0%	39.0%	43.0%	45.0%
海外圆柱动力电池装机量（GWh）	37.4	58.3	87.7	138.6	204.1	272. 4
圆柱电池中大圆柱渗透率(%）		8.0%	25.0%	50.0%	60.0%	70.0%
海外大圆柱动力电池装机量（GWh）		4.7	21.9	69.3	122.4	190.7
全球大圆柱动力电池装机量（GWh)		4.7	22.4	73.5	139.1	226.2
YoY			379%	229%	89%	63%
全球大圆柱电池需求量（GWh)		4.7	22.7	74.9	144. 2	237.5
YoY			385%	231%	93%	65%

资料来源：特斯拉官网，CleanTechnica，GGII，CNESA，国信证券经济研究所整理与预测

大圆柱电池推动电化学体系优化与迭代

图19：大圆柱电池产业链示意图

资料来源：各公司官网，特斯拉官网，国信证券经济研究所整理

正极：助力高镍与超高镍材料需求快速增长

大圆柱电池与高镍/超高镍正极材料更为适配：

1）大圆柱电池安全性高，能够更好兼容安全性相对较差的高镍/超高镍（镍8系、
9系正极）材料；

2）圆柱电池相较方形电池成组率较低，需搭载更高能量密度的高镍/超高镍材料保障其成组后保持可观的能量密度。目前大圆柱电池多采用NCM811的正极体系，后续有望向Ni90以上以及NCA等产品发展。

高镍材料需求持续增长，容百科技、当升科技等公司布局领先。根据鑫锂电数据，2022年国内三元正极产量60.2万吨，同比+51%；其中高镍与超高镍材料占比达到44.7%以上。前驱体来看，芳源股份积极布局高镍三元前驱体，NCM8系/NCA前驱体等产品优势明显，积极携手松下等客户。

容百科技是国内高镍正极龙头，2022年市占率超33%，高镍低钴、超高镍等先进产品出货量已超千吨。当升科技高镍、超高镍产品已向欧美著名电池厂及车厂批量出货，Ni93产品通过多家电池厂测试。此外，长远锂科、巴莫科技等在高镍正极方面亦有布局。

表11：部分正极或前驱体企业高镍产品布局情况

企业	高镍正极/前驱体布局	高镍产品性能	主要客户
	2016年完成第一代 NCM811的开发和中试，2017年实现大规模量产。2019年容百科技Ni90高镍正极开发完成。2021年NCMA四元材料进入产线调试阶段。2022年	NCM811:比容量≥202mAh/g
		Ni90：比容量≥210mAh/g	宁德时代、孚
		Ni96:比容量≥220mAh/g NCA：比容量≥200mAh/g	能科技等
当升科技	2018年公司第一代NCM811产品批量供应国内电池厂，2019年第二代8系产		亿纬锂能、 Northvolt、
	品率先批量出货海外。2022年公司Ni90产品成功向包括欧美著名电池生产NCM8系：比容量 204-219mAh/g 商/车企等客户批量出货；Ni93产品成功导入国际高端电动汽车供应链并实NCM9系：比容量215-235mAh/g
	现批量供货。	SK On等
华友钴业	2021年公司9系超高镍NCMA 正极材料实现千吨级量产。公司2022年高镍三元正极出货超6.6万吨，超高镍出货超3.3万吨。		LG新能源、宁德时代等

2019年，公司实现NCM811批量生产。2022年公司第一代超高镍单晶9系NCM		宁德时代、欣
Ni88 单晶正极材料已进行开发试产。	长远锂科实现量产，第二代高镍多晶/单晶NCM8系产品已完成中试开发验证，高镍NCM8系：比容量≥210mAh/g	旺达等
Ni88 单晶正极材料已进行开发试产。	2019年推出第一代大单晶材料低钴/无钴、超高镍产品，目前已处于客户认N Ni83：比容量≥210Amh/g	宁德时代、孚
振华新材证及小批量供货阶段。	Ni87:比容量≥215Amh/g Ni92：比容量≥223Amh/g	能科技等
振华新材证及小批量供货阶段。	2017年，公司NCA材料实现量产出货。2019年公司高镍三元正极对 SK 0n M8-S:首次容量218±3mAh/g 供货，2020年开始给松下供货。2022年，公司与 SK0n、亿纬锂能合资年产	SK On、松下等
贝特瑞中伟股份吨。	M8-C:首次容量220±3mAh/g 5万吨高镍三元正极项目正式量产。
贝特瑞中伟股份吨。	2022年公司三元前驱体中高镍产品出货量占比超70%，其中9系出货超5万	特斯拉、LG 新能源、当升
芳源股份量供应高镍三元前驱体 NCA91。	2017年公司向松下批量供应高镍 NCA三元前驱体。2019年底，开始向松下批NCM8 系前驱体：比容量190-195mAh/g松下、贝特瑞	科技等

资料来源：各公司公告，国信证券经济研究所整理

负极：硅负极产业化加速

圆柱体系能够适应硅材料的易膨胀问题。硅理论比容量高达4200mAh/g，是目前石墨类负极材料的十倍以上，其优势在于：1）电位低、克容量高，能量密度高；2）地壳中含量高，理论成本低；未来其有望成为重要的负极材料方案。

但是，其大规模应用还面临一些挑战：1)体积膨胀率高达300%（碳材料仅有16%)，材料易粉化、使得部分活性材料完全失去电化学活性；2）体积变化可能会造成活性物质脱落；3）SEI膜反复破裂和生成，持续消耗活性锂离子，且使得SEI膜厚度增加，使阻抗增大。

表12：不同负极材料性能情况

类型	天然石墨负极	人造石墨负极	硅基负极
原材料	鳞片石墨	石油焦、沥青焦、针状焦等	/
实际容量	340-370mAh/g	310-360mAh/g	400-4000mAh/g
首次效率	>93%	>93%	>77%
循环寿命	一般	较好	较差
安全性	较好	一般	一般
倍率性	一般	较差	较好
优点	能量密度高、加工性能好	能膨胀低，循环性能好	能量密度高
不足	电解液相容性较差，膨胀较大	能量密度低，加工性能差	膨胀大、首次效率低、循环性能差

资料来源：贝特瑞公告，国信证券经济研究所整理

圆柱电池的形状设计有利于硅材料各向同性膨胀、减少开裂；同时可以为硅基负极提供更高的外部应力，改善界面阻力。目前，部分企业的大圆柱电池产品负极会采用石墨掺硅的方案，掺硅比例一般在5-10%左右。

企业硅负极产能持续扩张，产业化快速推进。贝特瑞硅负极年产能达到5000 吨，在建4万吨，硅碳负极比容量达到1800mAh/g以上，多款氧化亚硅已完成技术开发和量产，比容量达到1400mAh/g。杉杉股份2022年实现硅负极百吨级出货，现有产能近千吨，2023年产能有望扩至1万吨以上。璞泰来前期研发布局的硅基负极产品已获得客户认可，2023年5月公告投资22亿元建设年产1.2万吨硅基负极产线。

表13：部分负极企业硅负极布局情况

企业	布局	产品性能	量产进度
贝特瑞	2006 年开始研发硅基负极材料。2013年硅碳负极产品通过三星认证，并实现批量出货。2017年公司推出第二代硅碳负极产品，切入海外头部车企体系。2020 年公司推出第三代硅碳负极产品。	DXB5：比容量450±5mAh/g，首次效率≥93.0% DXB6：比容量500±5mAh/g，首次效率≥92.0% DXB8：比容量650±10mAh/g，首次效率≥91.5% DXA8-LA：比容量 650±10mAh/g，首次效率≥万吨 91.0%	建成年产能0.5 万吨；在建产能4
璞泰来	公司早期与中科院物理所合作研发；2021年完成第二代硅基负极产品研发，在漂阳建立氧化亚硅中试线。2022年公司布局新一代高首效、低膨胀硅基负极产品。公司现有部分客户硅氧负极订单，硅碳负极也处于前期小试和送样阶段。 2009 年公司发布首个硅基负极专利。2021年公司	产品1:容量450±10mAh/g，首次效率87±1.0%硅基负极规划产产品2:容量600±10mAh/g，首次效率84±1.0%能1.2万吨
杉杉股份	硅负极产品在消费类和小动力市场批量应用。2022 年公司硅氧负极一代/二代产品批量供应，三代/ 四代硅氧产品、认证中；新一代高容量高首效的硅碳产品基础款开发完成。目前公司新一代硅基负极产品已实现海外客户的吨级销售。	GS50：比容量≥500mAh/g，首次效率90.0±1.0% GS45：比容量≥600mAh/g，首次效率88.5±1.0% SG43：比容量≥430mAh/g，首次效率93.5±1.0% SG45：比容量≥450mAh/g，首次效率92.5±1.0%	建成年产能0.1 万吨；在建产能4 万吨
中科电气	公司2020年完成硅基负极材料中试线建设，目前部分产品向客户进行送样测试。		中试阶段
翔丰华	公司开发的硅碳负极材料产品处于中试阶段，已具S 备产业化条件。	SCX-1:比容量450-460mAh/g XS1:比容量420-4300mAh/g	中试阶段
胜华新材	2017年，公司开始布局硅基负极材料。2022年硅基负极产品已经获得部分客户认证通过。		建成年产能0.1 万吨；在建产能5 万吨。

资料来源：各公司公告，国信证券经济研究所整理

电解液：新型锂盐LiFSI用量有望稳步提升

新型锂盐LiFSI更加契合大圆柱电池高电压、高倍率的特点。与传统的六氟磷酸锂相比，LiFSI在导电性、化学稳定性、热稳定性等方面均具有更出色的表现，进而能够增强电池的宽温性、高安全等性能。根据鑫锂电数据，LiFSI现报价在24万元/吨，伴随与六氟报价逐步趋近，其凭借稳定性、导电性等优势，有望进一步提升在电解液中的添加比例。

表14：不同锂盐性能对比

		LiFSI	LiPF6	LiTFSI
基础物性	分解温度	>200℃	>80°℃	>100℃
	氧化电压	≤4.5V	>5V	>5V
	溶解度	易溶	易溶	易溶
	电导率	最高	较高	中等
	化学稳定性	较稳定	差	稳定
电池性能	热稳定性	较好	差	好
	低温性能	好	一般	较好
	循环寿命	高	一般	高
	耐高温性能	好	差	好
工艺成本	合成工艺	复杂	简单	复杂
工艺成本	成本	高	低	高

资料来源：康鹏科技招股说明书，国信证券经济研究所整理

LiFSI企业产能加速扩张，有望加快渗透率提升。天赐材料2023年将着重推广LiFSI 在铁锂高能量密度体系和长循环体系应用；其现有LiFSI产能1万吨，远期规划12万吨。多氟多、时代思康、新宙邦等企业亦有万吨级产能，并有望在2023年开始密集落地。

表15：部分企业LiFSI产能规划（万吨）

	规划产能	2022	2023	2024	2025
天赐材料	12.0	1.0	2.5	5.5	12.0
多氟多	4.0	0.2	0.7	1.2	2.2
新宙邦	1.0	0.2	1.0	1.0	1.0
永太科技	2.1	0.1	2.1	2.1	2.1
时代思康	3.7	2.0	2.0	3.7	3.7
康鹏科技	1.2	0.2	0.7	1.2	1.2
日本触媒	0.3	0.0	0.3	0.3	0.3
韩国天宝	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
利民股份	2.0
合计	26.4	3.8	9.3	15.0	22.5

资料来源：各公司公告，国信证券经济研究所整理；注：不完全统计，最新情况以公司公告为准

结构件：龙头地位稳固，预镀镍加速渗透

圆柱电池结构件主要包括：壳体、顶盖等，其中顶盖则由防爆片、密封圈、连接片、钢帽等组成。电池的结构件主要发挥着传输能量、承载电解液、保护安全性、固定支承电池等作用。

大圆柱电池与传统圆柱电池结构的差别在于：

1）壳体增厚：部分大圆柱电池设计采用无模组结构，需要发挥更多的结构支撑等作用，部分企业大圆柱产品壁厚由21700电池的0.12-0.25mm增厚至0.5-0.6mm。

2）正负极各新增一个集流盘：21700 电池卷芯两侧防止正负极绝缘片，极耳焊接到正极顶盖和负极底盖上；而大圆柱电池采用全极耳设计，两侧直接焊接在集流盘上。

3）热电分离、防爆阀置于电芯底部：21700电池防爆阀位于电芯顶部，与汽车电气连接区域相连，电芯热失控时喷发物容易对电气区域产生二次危害。大圆柱电池则是将防爆阀设计在电芯底部，实现热电分离。

图20：大圆柱电池结构爆炸图

资料来源：锂想生活，国信证券经济研究所整理

图21：比克电池大圆柱电池顶盖结构示意图

资料来源：比克电池专利“一种新型圆柱锂电池结构”，国信证券经济研究所整理

大圆柱电池结构件性能要求高，且不同企业设计方案存在差异。大圆柱电池的结构件强度、抗拉要求更高，结构复杂度高且精密度要求高。同时，不同企业针对大圆柱电池的结构设计，如盖帽位置、集流盘设计等存在差异，进而使得结构件产品需要针对各家企业方案灵活生产。

图22：亿纬锂能大圆柱电池结构示意图

资料来源：亿纬锂能专利“一种定向泄压的电芯及电池模组”，国信证券经济研究所整理

图23：比克电池大圆柱电池顶盖结构示意图

资料来源：比克电池专利“一种新型圆柱锂电池结构”，国信证券经济研究所整理

头部结构件企业有望受益大圆柱电池量产。与现有圆柱产品相比，大圆柱电池在结构、工艺等设计上均有明显变化，需要企业进行重新研发。同时，结构件环节产品认证周期较长、客户粘性较强，因而头部企业特别是有圆柱电池结构件生产经验的企业来说，有望凭借工艺和客户优势，快速抢占大圆柱结构件市场份额。

表16：部分企业大圆柱结构件产品布局进展

公司	产品进展
科达利	公司4680电池结构件目前处于批量生产阶段，且主要采用预镀镍钢壳工艺。公司大圆柱电池结构件主要供给欧美客户。
东山精密	公司大圆柱电池结构件项目，阀体已实现小批量供货，壳体正在验证中。公司正在提前做好相关产品的产能规划，以便更好地满足客户需求。
斯莱克	公司的大圆柱电池壳生产线目前处于小批量的试生产过程中，未来将根据客户的生产节奏进行正式量产。
震裕科技	公司在4680 电池结构件方面已进行了技术储备。 2022年，公司已与多家客户合作进行4680圆柱封装壳体和安全阀产品的配套开发并完
金杨股份	成样品交付，助力比克电池实现4680电池发布。

资料来源：各公司公告，国信证券经济研究所整理；注：各公司实际情况以最新公告为准

预镀镍能够优化电池壳体性能，高端大圆柱电池材料要求高，有望加速预镀镍渗透。圆柱电池多采用物理稳定性强、强度高的钢材作为壳体的主要材料。同时，为了保护钢壳里的铁基体不被正极材料等活性物质氧化，钢壳多进行镀镍以保护壳体。

电池壳镀镍工艺主要分为两种：1)后镀镍：电池壳体冲制完成后，再进行滚镀等。2）预镀镍：在壳体冲压之前，基础钢材上进行电镀，而后通过退火工艺，使得镀层与基材相互渗透形成镍铁合金层。

图24：预镀镍钢基带与后镀镍钢壳的生产流程

资料来源：东方电热公告，国信证券经济研究所整理

预镀镍工艺优势在于：1）镀层结合力高、缺陷较少，铁元素溶出较少且生产过程中镍粉残留少，耐腐蚀性与安全性持续提升。2）镀层厚度可控且均匀性高，提升壳体一致性。因而在大圆柱电池等高端电池产品中，有望普遍采用预镀镍壳体，以此来提升电池的一致性、寿命与稳定性。

图25：预镀镍钢基带与后镀镍钢壳的性能对比

资料来源：湖南永盛官网，国信证券经济研究所整理

我们假设大圆柱电池全部使用预镀镍钢带，测算得到2026年全球预镀镍钢带需求量为43.5万吨，2023-2026年均复合增速为38%。

表17：全球预镀镍需求测算

	2023E	2024E	2025E	2026E
全球大圆柱电池需求（GWh)	22.7	74.9	144.2	237.5
单GWh电池预镀镍钢带用量（吨)	835	835	835	835
全球大圆柱电池用预镀镍钢带需求 (万吨)	1.9	6.3	12.0	19.8
全球小圆柱动力电池需求（GWh)	74	93	113	125
单GWh 电池预镀镍钢带用量（吨)	616	616	616	616
全球小圆柱电池用预镀镍钢带需求 (万吨)	4.6	5.7	6.9	7.7
全球消费类电池用预镀镍钢带需求 (万吨)	10.0	12.0	14.0	16.0
全球预镀镍钢带需求 (万吨)	16.5	24.0	33.0	43.5
YoY		46%	37%	32%

资料来源：特斯拉官网，CleanTechnica，GGII，CNESA，东方电热公告，国信证券经济研究所整理与预测

海外头部预镀镍钢带企业布局较早，但扩产步伐较缓。海外预镀镍主要企业包括日本东洋、日本新日铁、韩国TCC等。目前海外企业短期暂未有大幅产能扩张计划，预计主要系大圆柱电池放量还需要一定时间，海外企业扩产较为谨慎。

表18：部分镀镍钢带生产企业情况

公司	主营业务	预镀镍钢带布局	产品性能
日本东洋钢钣	公司成立于1934年，主要生产镀锡钢板、薄钢板、各种表面处理钢板以及各种功能性材料等。新日本制铁公司前身是于1897年建成的官营	2022Q1末公司总资产为492亿日元（约 25.4亿元）。公司拟投入140亿日元（约 7.2亿元)扩建预镀镍钢带产能，项目建设周期为2021年10月至2024年1月。	基材材质：SPCC、SPCD；厚度： 0.05-1.2mm；钢带宽度： 2-930mm；镀层厚度：0.25-10μm
日本新日铁	八幡制铁所。新日本制铁公司是世界上最大的钢铁公司之一，产品包括：圆钢、合金钢、不锈钢、各种钢管、冷/热轧钢板等。2012年新日铁与住友金属工业合并，成立了新日铁住金株式会社。	具有 SUPERNICKEL产品	钢带厚度：0.15-0.8mm；宽度： 25-1000mm；镀层厚度：0.2-4μm
韩国TCC	公司成立于1959年，主营产品有镀锡钢板、镀镍钢板、镀铜钢板等。	镀镍钢带、镀铜钢带、叠层铜共用产线年产能7.5万吨。	基材材质：SPCC、SPCD、SPCE；钢带厚度：0.2-1.2mm；宽度：最大980mm；镀层厚度：0.25-10μm
欧洲Tata	欧洲 Tata 公司的前身是 Corus，其是1999 年由英国钢铁公司等成立。2007年Corus 被印度塔塔钢铁收购，成为世界上最大钢铁制造商之 1。	具有HILUMIN 超净预镀镍钢带产品，该产品主要由公司2座德国工厂和1座美国工厂生产。公司2014年开始布局预镀镍产品，期间	钢带厚度：0.08-1.0mm；宽度： 3-724mm；镀层厚度：0.5-5μm
东方电热	公司成立于1992年，主营业务涵盖家用电器加热器、多晶硅还原炉、新能源车用电加热器、锂电池钢壳材料等。	建设3500吨产线。公司年产2万吨预镀镍钢带项目预计2023年9月建成，后续扩至22万吨以上。公司通过了科达利、亿纬锂能、东山精密、无锡金杨等验证，与无锡金杨、东山精密签订长期供货框架协议。	公司产品外观、力学性能等核心关键指标接近新日铁镀镍钢带性能
甬金股份	公司成立于2003年，主要生产冷轧不锈钢板带等产品。	公司规划22.5万吨预镀镍钢带生产项目，其中一期7.5万吨项目预计 2024Q1 开始试生产。
三美新材	公司成立于1999年，主要从事金属复合带材、精密表面处理等业务。2017年与上海宝钢成立了“预镀镍钢带研究联合实验室”，同年完成预镀镍电池钢带的研发。
湖南永盛	公司成立于2004年，主要生产镀镍（铜）不锈钢带等产品。	2019 年公司收购湖南利德材料（由湖南利德与日本东洋公司共同设立）。2022 年，公司预镀镍钢带单月产能近2500吨，部分产品服务于长虹能源、南孚电池等度：1-3μm 客户。	基材材质：SPCC、SPCD、SPCE；钢带厚度：0.05-0.6mm；镀层厚

资料来源：东方电热公告，甬金股份公告，三美新材官网，湖南永盛官网，新日铁官网，东洋钢钣官网，国信证券经济研究所整理

国内企业产品性能持续改善，产能加速建设抢占市场份额。性能来看，东方电热与新日铁等海外企业产品在力学性能、防腐蚀等方面基本没有差别。产能方面，东方电热、甬金股份均有20万吨以上长期产能规划。客户方面，东方电热已与金杨股份、东山精密签订预镀镍供应合同，并通过了科达利、亿纬锂能等客户测试。

表19：预镀镍钢带性能对比

	屈服强度Mpa	抗拉强度Mpa 伸长率%		钢带硬度HV0.2镀层硬度HVO.01镀层厚度μm	厚度公差mm
新日铁镀镍钢带	256	345	34 134	B面≥1.5 210 A面≥1.5	0.25±0.005
东方电热镀镍钢带	180-300	300-390	35 131	B面≥1.5 205 A面≥1.9	0.25±0.005

资料来源：路兴浩．预镀镍钢壳在电池中的应用展望[C].2019钢带质量控制技术研讨会论文集，东方电热官网，国信证券经济研究所整理

导电剂：单壁碳管更适配高镍+硅负极体系

高镍正极和硅基负极带动碳纳米管（CNT）需求。高镍正极导电性能差，CNT更契合需求。硅基负极理论比容量高但应用面临较大挑战：1）硅材料体积膨胀率达300%（碳材料为16%），材料易粉化；2）负极活性物质易脱落；3）SEI膜处于破损修复动态阶段，厚度持续增加，界面阻抗提高，活性物质消耗。

碳纳米管（特别是单壁碳纳米管）是硅基负极的理想导电剂之一：1）导电性能优异：相较石墨烯，其一维结构更容易搭建有效导电网络，弥补硅基负极导电性差的问题；2）弹性高、机械性能强：特别是单壁碳管弹性更优（是多壁碳管的3-10 倍），能够在硅材料体积碰撞时紧密连接各颗粒，提高结构稳定性、减少活性物质脱落；3）比表面积大、中空结构优，能够缓解硅基负极在充放电过程中的体积变化的应力，减少材料坍塌、提高循环寿命；4）改善倍率特性、高低温性能等。

图26：单壁碳纳米管能提高NCM811电池的倍率性能

资料来源：0CSiAI，国信证券经济研究所整理；注：纵轴表示容量保持率；图中五组数据由至右分别代表倍率1C-5C

图27：单壁碳纳米管能提高搭载硅基负极电池循环寿命

资料来源：0CSiAI，国信证券经济研究所整理；注：横轴表示循环周次，纵轴表示电池容量

多壁碳纳米管市场方面，国内天奈科技行业领先、2022年市占率达到40.3%，集越纳米、道氏技术等亦有可观份额；海外企业来看卡博特收购三顺纳米切入该领域，LG化学依托自身化工优势自研自用，日本东丽凭借碳材料领域优势积极服务海外电池客户。

单壁碳纳米管是导电剂发展新机遇，OCSiAI超前布局谋求先机。OCSiAI在2014年发布其单壁碳纳米管产品TUBALL。目前，OCSiAI拥有90 吨单壁碳管的年产能，占全球单壁碳纳米管市场的95%以上。国内企业来看，天奈科技已成功研发单壁碳纳米管成品，并将在2023Q3开始批量供应；中科时代纳米已具备500kg的年生产能力；道氏技术也已完成单壁碳纳米管研制工作，目前在客户送样验证中。

表20：各企业单壁碳纳米管粉体性能情况

公司名称	产品所处阶段平均管径/nm		纯度	IG/ID	长度/um	比表面积（m/g)
OCSiAI	量产	1.2-2		>90	>5	800-1600
天奈科技	量产	2-4	≥80%	≥40	≥500	≥450
中科时代纳米	量产	<2	≥95%	>20	5-30	450m/g以上，部分产品达到900m/g以上
道氏技术	客户送样中	1-2	≥95%		<10	730-800

资料来源：0CSiAI官网，天奈科技公告，道氏技术公告，中科时代纳米官网，国信证券经济研究所整理注：IG/ID为拉曼光谱两峰比值，该值越高代表材料导电性能越强；比表面积是指单位质量物料所具有的总面积，该值越大能够更好吸附活性颗粒。

补锂剂：提升能量密度，改善首圈效率

补锂剂能够优化电池首圈效率和循环寿命。负极表面在形成SEI膜过程中，会不可逆消耗一定量的正极活性锂，进而造成首圈效率低、循环寿命差等问题。补锂剂实际上就是对电极材料进行预锂化，通过补充首圈循环过程中的锂损耗，来提升首圈效率、能量密度和寿命。根据德方纳米数据，添加2%补锂剂能够提升约5%的能量密度。

图28：补锂剂作用机理图

资料来源：田孟羽，詹元杰等.锂离子电池补锂技术[J].储能科学与技术,2021，国信证券经济研究所整理

根据所作用电极的差异，补锂可分为正极补锂和负极补锂。负极补锂多使用锂粉、锂箔等产品。负极补锂虽然作用更加直接且性能改善更明显，但是由于金属锂活性高使用难度大、锂粉难溶于粘结剂等问题，使得其量产存在较大困难。正极补锂多使用富锂化合物和二元锂化合物等产品。正极补锂剂可以直接在合浆过程中添加，操作简单且无需对现有电池体系进行改善，因而有望实现快速量产。

表21：正极补锂剂主要产品

材料类型	富锂化合物		二元锂化合物
具体名称	富锂镍酸锂 (LNO)	富锂铁酸锂 (LFO)	氧化锂
化学式	LiNiO2	Li5Fe04	Li0
优点	补锂效果好	工艺简单、理论比容量高	比容量高
缺点	稳定性差、阻抗较大	化学稳定性与导电性差	高电位容易金属溶出
专利布局	深圳比克(CN109786746A)	杉杉能源(CN112028126A)	国轩高科(CN112290022A)

资料来源：鑫楞锂电，国信证券经济研究所整理

补锂剂未来有望在大圆柱电池领域得到广泛应用：1）动力电池领域：硅基材料存在首圈效率低的问题，补锂剂能够显著提升其首圈效率并改善其循环寿命，推进硅材料产业化进程，例如上汽智己搭载的宁德时代掺硅补锂方案，蔚来固态电池的无机预锂化碳硅负极体系。2）储能电池领域：添加补锂剂后将进一步优化体系循环寿命。

德方纳米在补锂剂方面布局领先。德方纳米曲靖德方创界一期0.5万吨补锂剂项目已于2023年2月投产，后续仍有4万吨产能规划。德方纳米补锂剂产品已经完成部分动力电池客户验证，有望率先在乘用车和商用车领域应用，并且积极拓展储能应用场景。胜华新材2022上半年公告建设年产2万吨补锂剂项目，厦钨新能补锂剂产品也处于客户联合研发中。

表22：部分企业补锂剂布局情况

公司名称布局情况	产能进展
德方纳米	公司补锂剂产品已通过下游龙头企业的验证，产品性能和产业化进曲靖德方创界一期0.5万吨补锂剂项目已于2023年2月投度处于行业领先水平。产，后续仍有4万吨产能规划。
厦钨新能	公司布局镍基、铁基、钴基等补锂剂材料方面并已通过相关客户验证，可应用于在3C 消费电池、动力电池和储能电池领域。 2021年3月公司实现富锂镍酸锂LN0生产，12月实现富锂铁酸锂
深圳研一	LFO 量产。公司2022年实现批量出货，出货量对应约 5GWh 电芯需求（约300吨+）。	公司已拥有8000吨LN0和7000吨LF0产能。2022年9月公司拟于无锡惠山区新建1万吨项目。
胜华新材2	2022年2月公司全拟投资建设年产2万吨正极补锂剂项目。	一期 5000吨计划于2024年2月建成；二期1.5万吨根据市场情况择机建设。
	安达科技磷酸铁锂正极补锂剂项目前处于中试阶段。	2023年3月公司拟新建年产5000吨补锂剂项目。

资料来源：各公司公告，国信证券经济研究所整理

投资建议：关注产业链布局领先的公司

伴随 2023年大圆柱电池开始量产，布局前瞻的电池与材料企业需求有望进一步提振。

建议关注：亿纬锂能、鹏辉能源、宁德时代、中创新航、容百科技、当升科技、华友钴业、璞泰来、天赐材料、新宙邦、天奈科技、德方纳米、厦钨新能等。

表23：产业链部分公司盈利预测及估值(2023.6.25)

股票代码	股票简称	投资评级	总市值（亿元）	最新股价	EPS			PE
股票代码	股票简称	投资评级	总市值（亿元）	最新股价	（元）	2022A 2023E	2024E	2022A	2023E	2024E
300750.SZ	宁德时代	增持	9888	224.91	6.99	10.05	12.38	32.18	22.38	18.17
300014.SZ	亿纬锂能	买入	1207	58.99	1.72	2.97	4.42	34.39	19.87	13.36
300438.SZ	鹏辉能源	增持	216	46.84	1.36	2.88	4.21	34.38	16.26	11. 12
3931. HK	中创新航	买入	310	17.50	0.39	1.02	1.63	44.84	17.22	10.73
688005.SH	容百科技	买入	228	50.65	3.00	3.76	4.82	16.88	13.45	10.50
300073.SZ	当升科技	买入	248	49.04	4.46	4.39	4.98	11.00	11.18	9.84
688778. SH	厦钨新能	买入	204	48.55	2.66	3.25	4.32	18.23	14.93	11.25
300769.SZ	德方纳米	买入	272	97.23	8.52	2.52	7.98	11.41	38.57	12.19
603799. SH	华友钴业	增持	739	46.18	2.44	4.60	5.78	18.89	10.04	7.99
300919.SZ	中伟股份	无评级	393	58.60	2.30	3.17	4.48	25.48	18.49	13.08
688148. SH	芳源股份	无评级	59	11.45	0.01	0.48	0.77	1145.00	23.85	14.87
835185.BJ	贝特瑞	无评级	276	25.02	3.17	2.28	2.84	7.89	10.97	8.81
603659.SH	璞泰来	增持	684	33.90	1.54	1.64	1.84	22.02	20.71	18.41
300037.SZ	新宙邦	增持	379	50.83	2.36	1.66	2.34	21.56	30.62	21.70
002709.SZ	天赐材料	买入	782	40.60	2.97	2.14	3.14	13.68	18.98	12.95
002850.SZ	科达利	无评级	295	125. 61	3.84	6.24	8.92	32.71	20.13	14.08
300217.SZ	东方电热	无评级	82	5.54	0.20	0.35	0.44	27.70	15.83	12.59
688116. SH	天奈科技	增持	101	43.50	1.82	1.88	3.01	23.84	23.09	14.47

资料来源：Wind，国信证券经济研究所整理与测算

注：中伟股份、芳源股份、贝特瑞、科达利、东方电热等盈利预测为Wind一致预期

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国信证券投资评级

类别	级别	说明
股票投资评级	买入	股价表现优于市场指数20%以上
	增持	股价表现优于市场指数10%-20%之间
	中性	股价表现介于市场指数±10%之间
	卖出	股价表现弱于市场指数10%以上
行业投资评级	超配	行业指数表现优于市场指数10%以上
	中性	行业指数表现介于市场指数 ±10%之间
	低配	行业指数表现弱于市场指数10%以上

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证券投资咨询业务的说明

本公司具备中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。证券投资咨询，是指从事证券投资咨询业务的机构及其投资咨询人员以下列形式为证券投资人或者客户提供证券投资分析、预测或者建议等直接或者间接有偿咨询服务的活动：接受投资人或者客户委托，提供证券投资咨询服务；举办有关证券投资咨询的讲座、报告会、分析会等；在报刊上发表证券投资咨询的文章、评论、报告，以及通过电台、电视台等公众传播媒体提供证券投资咨询服务；通过电话、传真、电脑网络等电信设备系统，提供证券投资咨询服务；中国证监会认定的其他形式。

发布证券研究报告是证券投资咨询业务的一种基本形式，指证券公司、证券投资咨询机构对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研究报告，并向客户发布的行为。

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锂电行业深度系列十二：大圆柱电池

电池技术新发展，量产推动相关材料需求共振

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行业研究·行业专题

市场走势.

相关研究报告.

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图表目录

大圆柱电池推动技术升级，产业化持续加速

大圆柱电池的尺寸设计兼顾性能与经济性

大圆柱电池在设计与工艺实现全面升级

动力市场率先应用，储能场景打开发展空间

用户侧储能：刚需+电价高企助推发展

电动车市场：特斯拉先发布局，国内外车企快速跟进

储能市场：企业加速布局，助力大圆柱需求提升

2026年全球大圆柱电池需求有望达到238GWh

大圆柱电池推动电化学体系优化与迭代

正极：助力高镍与超高镍材料需求快速增长

负极：硅负极产业化加速

电解液：新型锂盐LiFSI用量有望稳步提升

结构件：龙头地位稳固，预镀镍加速渗透

导电剂：单壁碳管更适配高镍+硅负极体系

补锂剂：提升能量密度，改善首圈效率

投资建议：关注产业链布局领先的公司

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