锂电池行业专题报告：4680量产带来锂电材料新机遇

　　1. 4680 颠覆传统电池体系

　　1.1.特斯拉开启电池革命

　　五位一体开启特斯拉电池优化计划。2020 年 9 月，特斯拉在其“电池日”从五 个层次推出了电池优化计划，即电芯设计、电芯生产、硅基负极材料、高镍正极材料、 电芯车辆一体化设计。降本增效全面提升产品竞争力。特斯拉的优化计划即包括电芯体系革新，也包括 电芯生产流程，从多个层次的全面优化及降本提效，使未来特斯拉电动汽车续航里程 增加 54%、度电成本减低 56%、投资成本减少 69%。

　　第三代 4680 电芯解决方案发布。特斯拉 4680 采用大圆柱构型，引入无极耳技 术提升功率性能及散热，电极制成工艺采用干电极并引入硅基负极材料。高镍正极+ 硅基负极的全新体系使得 4680 具有更高的质量能量密度，其单体电芯容量提升至 30Ah,质量能量密度达到 300Wh/kg。4680 构型平衡降本与体积能量密度。4680 即直径为 46mm、长度为 80mm 的 圆柱型电池。这一尺寸是基于降本和体积能量密度的平衡，相较于上一代，提升电池 尺寸可以降本，但是降本幅度存在边际递减；而如电池尺寸过大则会降低车体空间的 利用率，降低体积能量密度，进而影响整车续航。预计 4680 圆柱电池能量将提升 5 倍、续航里程提升 16%、功率提升 6 倍。

　　无极耳设计提升电池散热性及快充性能。由于电池的能量密度提升了 5 倍，在进 行超级快充时电池产热高于前一代，特斯拉采用无极耳设计，让极片边缘的导电涂层 通过集流盘与电池端盖接触，电流通过导电涂层和电池外壳到达电池外接电路。这种 设计具有以下优点：1）缩短传统极耳设计中远离极耳端电子迁移路径，减小内阻；2）改善传统极耳设计中存在的电流偏移现象；3）在电池层面提升散热能力。

　　干电极工艺优势明显，锂电池应用尚需攻关。传统合浆工艺中将活性材料、粘结 剂、导电剂等粉料分散于溶剂后，将浆料涂覆于集流体并干燥。干电极技术不使用溶 剂合浆，直接使用细粉 PTFE 粘合剂与正极粉末混合，过辊压机形成带状电极后再 经层压附着于金属箔集流体形成成品电极。干电极工艺具有以下优点：1）更高的压实密度高，提升电池体积能量密度，对高镍电池材料体系的兼容性更强；2）不使用溶剂，成本较湿法工艺下降 10%-20%；3）正极不使用 NMP 分散，更环保；该技术在超级电容器领域已经有商业应用案例。干电极技术来自于 Maxwell，且 之前在超级电容器领域已经有商业化应用，但尚未在锂电池领域得到验证。锂电池正 负极材料比表面积较小，电极在充放电过程中有一定体积膨胀，因此对粘结性要求高 于超级电容器，较差粘结性会导致极片掉粉现象，因此在锂电池应用该技术尚需攻关。

　　三条路径实现正极升级。NCM 三元材料中，Ni 元素具有较高的能量密度，Co 元 素提升电导率并稳定结构，本身不贡献能量且成本较高，所以 NCM 材料的高镍低钴 （甚至无钴）是其发展的主要方向。为降低 Co 元素的成本影响，特斯拉在其不同产 品矩阵中应用不同的正极材料，探索三种放弃钴材料的思路: 1）对于入门级产品和储能电站，使用磷酸铁锂体系，平衡性价比及服 役寿命；2）中长续航乘用车领域，特斯拉采用自研无钴高镍二元正极，倾向于 2/3 镍 及 1/3 的锰，该材料目前仍属概念阶段，但具有一定想象力；3）在其长续航里程车型及 Cybertruck 皮卡和 Semi 卡车中明确使用高镍材 料，主打高能量密度，提升车辆续航里程。

　　引入硅基负极主体材料。4680 电池负极端引入硅材料，硅材料具有丰富的资源 和超高的理论克容量，分为纳米硅碳和氧化亚硅两种，可以赋予电池单体更高的能量 密度,硅基负极的使用可以提升整车续航 20%，降本贡献 5%。

　　1.2.4680 推动电池材料体系全面革新

　　4680 采用多种新型电池材料。4680 电池通过构建以高镍正极+硅基负极为基本 体系的电芯设计，可以显著提升电池的能量密度，大圆柱的构型对于体积膨胀过高的 硅基负极材料具有天然的体系适配，同时引入高镍正极实现能量密度大幅提升，单壁 碳纳米管及 LiFSI 的引入使得 4680 的快充性能也得到明显提升，4680 的放量将带 动多种新型电池材料的全面革新。

　　简化电池生产流程，提升电池生产效率。特斯拉在其投资者日上披露，新一代的 4680 生产将采用更简短的工艺流程，进一步优化 4680 电池生产步骤及零部件数量， 计划下降至 15 个零部件、21 道生产工序，提升了 4680 电池的生产效率以加速其量 产进度。

　　1.3.高镍正极+硅基负极突破能量密度瓶颈

　　高镍三元+硅基负极为车辆的长续航里程提供保障。《中国制造 2025》中明确了 动力电池的发展规划：2020 年，电池能量密度达到 300Wh/kg；2025 年，电池能量 密度达到 400Wh/kg；2030 年，电池能量密度达到 500Wh/kg。4680 的能量密度可 以达到 300Wh/kg 级别，与动力电池发展规划同频。

　　单体电池能量密度提升取决于体系内材料性质。根据单体电池质量能量密度方 程：Em=U/[1/Qc+1/Qa+minact]，提高电池的质量能量密度，需从提高电极间电势差、 采用具有更高克容量发挥的正、负极材料、减少非活性组元的用量三方面入手。高镍 三元材料及硅基负极材料具有更高的电极间电势差和克容量发挥，在非活性组元用量 不变的情况下可显著提升单体电池的能量密度。根据中科院博士论文《高能量密度锂离子电池硅基负极材料研究》中的测算，在 三元正极体系下实现 300Wh/kg 以上的电池能量密度，需要使用硅基负极进行适配。

　　4680 未来市场需求有望超 140GWh。4680 构型电池因其使用高镍硅基体系， 能量密度得到大幅度提升至 300Wh/kg，此前因产品良率较低一致性待改善影响其量 产进度。我们预计，在 2022 年底实现量产后，2023-2025 年经过产能爬坡，2025 年 市场需求可达 141GWh，带来的高镍正极、硅基负极需求在 2025 年分别为 23.3 万 吨和 14.1 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 161%。

　　2. 核心主材提升电池能量密度

　　2.1.硅基材料展现质的飞跃

　　硅基材料展现质的飞跃。根据反应机理不同，负极材料可以划分为插层嵌入型材 料、合金相变型材料、以及尚未有商业化应用的转化型材料。插层嵌入型材料以石墨 负极材料、钛酸锂材料为代表，合金相变型材料以硅基材料、锡基材料为代表。其中 人造石墨和天然石墨是目前商业化应用最广泛的负极材料，氧化亚硅和纳米硅碳是极 具潜力的下一代负极材料。

　　硅基体系具有更高的能量密度。硅材料因其高的理论容量（常温理论克容量为 3580mAh/g，高温理论克容量为 4200mAh/g）、环境友好、储量丰富等特点而被考虑 作为下一代高能量密度锂离子电池的负极材料，主要品类纳米硅碳（Si）及氧化亚硅 （SiOx）通过与石墨材料混合搭配构建硅基负极体系，具有较好的产业化应用前景。

　　合金化反应提供更高嵌锂容量。石墨通过插层嵌入提供嵌锂能力，其碳原子通过 sp2 杂化在同层以共价键结合并呈六元环排列，层间以范德华力结合。锂离子不断地 嵌入形成多种“阶”结构，形成系列石墨层间化合物（GIC），插层化合物按照 4 阶 →3 阶→稀释的 2 阶→2 阶→1 阶的顺序发生相变形成最终产物 LiC6，对应理论容量 为 372 mAh/g。目前商业化应用的石墨比容量已经可以达到 365～370mA·h/g 水平， 接近其理论容量的天花板，因此，对于拥有更高比容量的硅基负极的迭代迫在眉睫。

　　硅基负极通过一系列合金化反应嵌锂。硅基材料通过一系列合金化反应提供嵌锂 能力，常温理论容量高达 3580mA·h/g（Li3.75Si），高温理论容量为 4200mA·h/g （Li4.4Si），嵌锂过程中伴随约 300%的体积膨胀，影响电池的体积能量密度及电化学 性能。

　　膨胀率过高影响实际应用。硅基负极在反复托嵌锂过程中伴随约 300%的体积膨 胀，这在一定程度上影响其在电池中的电化学性能，具体表现为材料粉化、导电网络 失效、首次效率低、SEI 膜阻抗大且反复生成等。

　　活性材料粉化。体积膨胀使 Si 颗粒本身在反复脱嵌锂过程中无法承受巨大的应 力而粉化，硅颗粒的粉化现象受其颗粒直径影响，临界尺寸约为 150nm；导电网络失效。膨胀会使活性物质与活性物质或者活性物质与集流体之间失去电 接触，产生“离岛效应”，使得一部分活性物质处于孤立状态而不再提供容量；

　　首次效率低。SiO 首次嵌锂时不可逆的形成 Li2O 和 Li4SiO4 等惰性组分，该组 分属不可逆产物，在放电过程中此部分锂不能回到正极材料中，会对正极材料中的活 性锂造成消耗，相较于传统石墨负极，降低首次效率 10%左右。SEI 膜反复生成。硅单质表面形成 SEI 膜疏松且厚、不均匀分布于活性材料表 面，离子阻抗高，阻碍锂离子扩散。嵌脱锂过程会使 Si 表面的 SEI 反复地破裂和生 长，既不断地消耗电解液，也会大量地消耗活性锂，造成电池循环性能下降。

　　硅基材料商业化应用需体系改进。目前负极材料企业及电池企业分别通过材料结 构设计（微纳结构）、构建硅基/石墨体系与使用特殊粘结剂、预嵌锂工艺、引入一维 导电剂的方式力求缓冲循环过程中硅基材料的体积变化，提升硅基体系电池的首次效 率及循环寿命。微纳结构：硅颗粒的粉化现象受其颗粒直径影响，临界尺寸约为 150nm。当颗 粒直径高于此值时，颗粒将首先形成表面裂纹，然后由于锂化诱导应力而断裂。故将 硅颗粒直径进行纳米化控制，可有效改善材料的粉化现象。

　　新型粘结剂控制硅膨胀。由于硅材料的体积膨胀会影响电池的电化学性能，因此 在硅基负极中需引入粘结性更强的粘结剂或具有自愈能力的粘结剂可控制硅基负极 的膨胀，从而提升硅基电池的性能。

　　预锂工艺。预锂化提供的额外锂源可在电池首次活化时率先作用于硅基负极表面 形成 SEI 膜，从而降低对于正极材料活性锂的消耗。在正极侧引入首圈储锂容量较高 的添加剂或过嵌锂的正极材料，负极侧引入锂箔、锂粉、预锂化添加剂或以第三电极电化学手段进行预锂化，均可提升电池首次效率及能量密度。

　　导电通路。硅基材料体积变化较大，部分活性物质收到硅材料的影响出现“离岛 效应”，为防止部分活性物质失效，保持良好的电连接，需在原体系基础上引入长径 比较高的一维导电剂，构建良好的导电网络。负极主体材料之间高导电性和持久的连 接可以显著提升电池的循环寿命。

　　稳定 SEI 膜。电解液添加剂在首次锂化过程中对负极活性材料的 SEI 膜起重要 作用，FEC 添加剂和新型锂盐 LiFSi 在高镍/硅基体系电池中可以生成致密且化学性 质稳定的 SEI 层，进而可以显著提高硅电极的循环寿命。

　　综上，硅基负极材料体系的构建是一项系统工程，需要综合考虑基体、导电剂、 粘接剂、配套电解液体系的理化性能，尽可能阻止/延缓 SEI 膜相关的负面作用产生/ 扩大。多场景化应用助力硅基负极需求提升。硅基负极在能量密度上具有先天性优势， 可以显著提高电池能量密度，在 3C 领域及动力领域均可应用，随着动力电池应用渗 透率进一步提高，对硅基负极材料的需求将一并获得提升。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销量分别为 1050/1694/2297/3007 万辆， 其中国内及国外销量分别为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2 ） 2022-2025 年 国 内 、 国 外 单 车 平 均 带 电 量 分 别 为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh ；3 ） 2022-2025 年 储 能 及 消 费 类 锂 电 需 求 分 别 为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）负极材料单耗稳定在 1000 吨 /GWh；5）2025 年硅基电池在动力、消费、储能领域渗透率分别达到 15%/2%/3%。基于以上假设，我们预计，至 2025 年硅基负极材料的需求将达到 29.2 万吨，在动 力、消费、储能领域的需求分别为 280/10/3GWh ，2022—2025 年 CAGR 为 141%。

　　2.2.高镍三元是高比能电池的优选

　　三元材料克容量优势明显。正极材料根据晶体结构可以分为三大类，层状结构以 钴酸锂、三元材料为代表，尖晶石型以锰酸锂为代表，磷酸铁锂、磷酸锰铁锂则属于 橄榄石结构。层状材料拥有最高的理论克容量及平均电压，一般应用于长续航里程车 型中；磷酸铁锂能力密度低于层状材料，但因晶体结构稳定，因此安全性能较好，且 因不含镍、钴等价格较高的元素，材料价格低于层状材料，因其具有较高的性价比占 是目前装机占比最大的体系；锰酸锂材料理论能量密度最低，仅有极少量应用于低端 市场。

　　三元材料具有更高的理论容量。锰酸锂材料的理论容量为 148mAh/g、磷酸铁锂 的理论容量是 170mAh/g，三元锂的理论容量是 274mAh/g。三元正极相对磷酸铁锂、 锰酸锂拥有较高对锂电压、理论容量。

　　三元材料实际容量尚有提升空间。磷酸铁锂正极材料理论容量为 170mAh/g，目 前产业化已经能做到超过 160mAh/g，实际值/理论值达到 94%。三元材料理论容量 为 274mAh/g，目前三元 5 系和 6 系，克容量可以达到 180mAh/g 左右，实际值/理 论值仅有 65%。三元 8 系正极克容量约为 200mAh/g，实际值/理论值为 72%。

　　单晶三元循环寿命更长。三元材料有多晶和单晶两种，多晶材料以微米级别的一 次颗粒团聚体存在,内部存在晶界。充放电过程中，由于各向异性的晶格变化，容易出 现晶界开裂，导致二次颗粒发生破碎。单晶颗粒减少晶界数量，从而减少副反应的发 生，因颗粒较小可提高压实密度，从而提高体积能量密度，且单晶体系拥有更长的循 环寿命，但倍率性能稍差且制备中对烧结温度要求较高，在对功率无特殊要求的常规 场景下单晶化是三元材料发展的重要方向。

　　三元高电压需兼顾实际容量及循环寿命。三元材料提高电压上限可提升材料实际 容量。以 5 系三元为例，当充电截止电压由 4.2V 提高到 4.4V 时，正极材料放电克 容量可以由 158.4mAh/g 提高到 188.6mAh/g。所以部分电池厂采用中镍高电压的路 线兼顾能量密度及材料成本。但是，充电截止电压过高，正极材料中的锂离子处于深度脱出状态，正极材料结 构稳定性会变差。1）循环性能：从 4.2V 到 4.4V，锂电池的循环性能可能会大幅下 降。（2）锂电材料体系恶化：正极材料表面结构重构（形成氧化镍）、锂镍混排、过渡金属溶出、电解液氧化等。

　　高镍低钴挑战与机遇并存。三元材料中三元素具有协同作用，其中 Ni2+起到提高 容量的作用；Co3+可以降低锂镍混排，提升材料电子电导率，提升倍率性能；Mn4+可 以降低材料成本，提升结构稳定性和安全性。提高镍占比使得三元材料在相同电压区 间内材料的实际容量上升，但是，随着镍含量的上升，材料表面活性增大给实际应用 带来一些挑战，具体表现为：（1）随着镍含量上升，三元正极材料热稳定性下降。（2）循环寿命下降。相同电解液，高镍三元循环寿命可能更短。（3）高镍材料在制备与存储过程中，更容易与空气中的水和 CO2 反应，影 响材料的加工性能和电池的电化学性能。

　　此外，电解液的适配性会影响正极材料的性能发挥。电解液内部分添加剂在高电 压下容易氧化分解，造成电池胀气；因此高镍体系对电解液适配性亦有一定要求。高镍路线得到确认，需求同步拉升。提高镍含量三元材料的理论容量上升，相较 于其他路线，高镍路线具有更强的体系适配性，可以进行更快速的产品迭代。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销量分别为 1050/1694/2297/3007 万辆， 其中国内及国外销量分别为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2 ） 2022-2025 年 国 内 、 国 外 单 车 平 均 带 电 量 分 别 为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh ；3 ） 2022-2025 年 储 能 及 消 费 类 锂 电 需 求 分 别 为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022-2025 年三元体系占全球 锂电需求的 40%/39%/38%/37%；5）三元材料单耗稳定在 1650 吨/GWh；6）2022- 2025 年，三元材料中高镍渗透率分别为 46%/49%/51%/53%。基于以上假设我们预 计，至 2025 年高镍正极材料的需求将达到 76 万吨，2022—2025 年 CAGR 为 47%。

　　2.3.双氟磺酰亚胺（LiFSI）锂盐更契合 4680

　　电解液性能主要由锂盐来决定。电解液的作用是在电池的正极和负极之间传导离 子，其品质会影响锂电池的性能、安全以及循环寿命等关键指标。电解液由溶剂、溶 质和添加剂按照一定的比例配制而成，其中锂盐产品（即溶质）决定了电解液的主要 性能参数，并进一步影响电池的安全性及其他性能，因此体系活性更高的高镍三元体 系需要选择与之适配的新型锂盐。

　　新型锂盐双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）性能显著优于 LiPF6。LiPF6 是当前应用最广 的锂盐产品，但是在电导率、化学稳定性以及热稳定性等方面LiFSI拥有更好的表现， 能够为电池提供更高的循环寿命以及高低温性能，预计随着三元高镍化趋势的深入以 及 4680 电池的放量，LiPF6 有望被新型锂盐产品 LiFSI 逐步替代。

　　LiFSI 电导率及循环保持率优于 LiPF6。电导率是衡量电解液离子传导能力的指 标，在锂盐浓度相同时， LiFSI 的电导率明显高于 LiPF6，并且其黏度较低。而在电池循环放电的实际表现中，使用了 LiFSI 的电池循环前后的阻抗均低于使用 LiPF6 的 电池，进一步印证了 LiFSI 能够为电解液带来更强的离子传导能力，此外，在容量保 持率方面，当锂盐浓度相同时，在不同的循环次数下使用 LiFSI 电解液的电池容量保 持率基本高于使用 LiPF6 的电池，具有更好的循环性能。

　　主流电解液企业积极布局 LiFSI 产能。目前行业中主流的锂盐企业正在大力扩建 LiFSI 产能，按照各公司建设周期来看，平均周期约为 15-24 个月。在 LiFSI 需求量 快速提升以及成本高企的背景下，提前进行相关产能布局的企业如天赐材料、多氟多、 永太科技、时代思康等将拥有较强的电解液成本控制能力。

　　LiFSI 自供带来的成本优势将持续得到强化。按 LiFSI 成本 30 万元/吨，价格 35 万元/吨计算，当添加比例为 1%时自供比例为 100%的电解液较全部外购的电解液高 出 1.27pct 的毛利率，而当添加比例为 9%时自供比例为 100%的电解液较全部外购 的电解液高出 4.93pct 的毛利率。虽然目前 LiFSI 添加比例较低，但随着添加比例的提升，未来 LiFSI 自供对于电解液企业的盈利能力的重要性将得到持续强化。

　　LiFSI 需求量迎来高速增长。高镍三元电池作为三元材料电池的主要发展方向， 渗透率正在快速提高，2017 年至 2021 年的渗透率由 5%一路上升至 40%。LiFSI 适 配高镍体系，直接作为锂盐使用的必要性得到增强，需求量有望迎来快速增长。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销量分别为 1050/1694/2297/3007 万辆， 其中国内及国外销量分别为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2 ） 2022-2025 年 国 内 、 国 外 单 车 平 均 带 电 量 分 别 为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh ；3 ） 2022-2025 年 储 能 及 消 费 类 锂 电 需 求 分 别 为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022-2025 年三元体系占全球 锂电需求的 40%/39%/38%/37%；5）磷酸铁锂体系及三元体系电解液单耗稳定在 1400 及 800 吨/GWh；6）2022-2025 年，LiFSI 作为电解液添加剂及锂盐使用比例 分别为 1.5%/2%/3%/5%及 4%/5%/6.5%/8%。基于以上假设，我们预计，LiFSI 的总 需求量在 2025 年预计达到 33.9 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 58%。其中作为添加 剂使用的 LiFSI 的需求量在 2025 年预计达到 13.1 万吨，作为锂盐使用的 LiFSI 的需 求量在 2025 年预计达到 20.9 万吨。

　　2.4.复合铜箔兼具成本及安全优势

　　高性能电池材料带来高成本压力。动力锂电池整体朝着高能量密度的方向发展， 但高镍三元材料较传统的 6 系三元材料和 5 系三元材料的成本有所上升，由此带来 了原材料的成本压力，性能与成本的兼顾成为了亟需解决的问题。迎合行业发展需求，铜箔开启材料创新。锂电铜箔是锂电池最重要的原材料之一， 充当负极活性物质载体的同时又充当负极电子流的收集和传输体。目前主流的铜箔产品约占动力电池总质量的 14%，更薄的铜箔可以为电池带来更高的能量密度，但同时也会带来更高的成本。部分企业为解决这一难题，在铜箔产 品中引入高分子材料，通过材料创新降低铜箔的重量与成本，从而进一步改善电池的 性能与成本的兼顾问题。

　　“三明治”结构带来全新变化，PET 铜箔产业化在即。传统锂电铜箔由铜原料制 成，而复合铜箔则是在高分子材料的表面进行镀铜，产品剖面呈现“三明治”结构， 目前 PET 材料是主流的复合铜箔材料。

　　得益于 PET 材料的低密度、低成本以及材料本身的特性，PET 铜箔能为电池带 来更高的能量密度、更低的材料成本和更高的安全性。

　　使用 PET 铜箔可大幅降低铜箔原材料成本。传统铜箔由纯铜制备，铜成本占铜 箔总成本约 84%，而 PET 铜箔是在 PET 基膜表面进行镀铜，成本由 PET 价格和铜 价共同决定，益于 PET 材料的低成本，PET 铜箔能为电池带来更更低的材料成本。截至 2023 年 4 月 10 日，铜价约为 6.9 万元/吨，PET 材料价格约为 2.6 万元/ 吨，经我们测算，6.5μm 的 PET 铜箔较目前主流的 6μm 铜箔可降低 62.42%的原材 料成本，较目前最为先进的 4.5μm 铜箔可降低 51.68%的原材料成本。使用 PET 铜箔可显著提升电池能量密度。PET 材料密度约为 1.4g/cm?，而铜的 密度为 8.96g/cm?，因此 PET 铜箔的单位面积质量远低于传统铜箔的单位面积质量。经我们测算，电池容量为 50kWh 前提下，6.5μm 的 PET 铜箔较目前主流的 6μm 铜 箔可提升能量密度 9.64%，较目前最为先进的 4.5μm 铜箔可提升能量密度 5.75%。

　　断路效应保证电池安全性。锂离子电离迁移时的数量若超过负极可嵌入数量，会 在负极表面产生锂枝晶，枝晶会穿透隔膜，继而造成内短路并引起热失控。PET 铜箔 受到穿刺时产生的毛刺尺寸较小，且铜箔中间的高分子材料层会发生断路效应从而控制短路电流不增大，从根源上杜绝电池爆炸起火的可能性。

　　开启 272 亿市场新空间。PET 铜箔在安全性和成本方面显著优于传统铜箔，并 且能为动力电池提升能量密度，考虑到产品具备多方面的优势，我们预计 PET 铜箔 在铜箔市场的渗透率将快速提升。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销量分别为 1050/1694/2297/3007 万辆， 其中国内及国外销量分别为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2 ） 2022-2025 年 国 内 、 国 外 单 车 平 均 带 电 量 分 别 为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh ；3 ） 2022-2025 年 储 能 及 消 费 类 锂 电 需 求 分 别 为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022-2025 年 PET 铜箔渗透率 分别为 0/4%/10%/20%；5）PET 铜箔单耗稳定在 11.5 ㎡/kWh；6）2022-2025 年， PET 铜箔价格分别为 6/6/5.5/5 元/㎡。基于以上假设，经我们测算，2025 年 PET 铜 箔需求量为 54.4 亿平米，市场空间为 272 亿元，2022-2025 年 CAGR 为 245%。

　　设备企业迎来新机遇。传统铜箔核心生产设备是生箔机与阴极辊。复合铜箔核心 生产设备是真空磁控溅射设备和电镀设备。需先使用真空磁控溅射在 PET 材料表面 制作金属层，再采用水介质电镀的方式将铜层加厚从而形成 PET 铜箔，PET 铜箔的 高需求量将为 PET 铜箔设备企业带来新的行业机遇。

　　3. 4680 电池推动多个辅材环节需求提升

　　3.1.4680 为 PVDF 需求增长提供新动能

　　硅碳负极的高膨胀率影响与隔膜间界面接触性。4680 电池采用的硅基负极方 案能够为电池提供更高的能量密度，但硅基负极存在高膨胀率的问题，材料在充放电 时膨胀率达到 300%以上，易导致负极极片与隔膜间接触性变差，造成电池阻抗升高， 功率性能和循环寿命劣化。粘结剂 PVDF 提供匀浆和粘结作用。目前 PVDF 是主流的正极端粘结剂及隔膜 涂覆层产品。4680 电池通过增加隔膜负极侧的 PVDF 涂覆用量的方法来改善负极极 片与隔膜粘结性，减少粉料脱落的问题，提升离子导电性。

　　PVDF 可控制硅膨胀。通过 PVDF 与聚四氟乙烯树脂的单体（TFE）使用悬浮块 共聚法合成新型粘结剂 PVDF-b-PTFE，该粘结剂附着于硅表面时会形成网笼，有效 控制嵌锂过程中硅的膨胀。部分脱氢氟化法可以使氢化物端纳米硅晶体和 PVDF 发 生化学交联反应，得到足够稳固的 Si-C 网络，为硅膨胀提供足够的空间。

　　4680 电池带动 PVDF 需求快速提升。据联创股份披露，4680 电池中 PVDF 总 用量将提升至 8%，远高于传统三元电池 1.5%和磷酸铁锂电池的 3.5%PVDF 用量， 因此随着 4680 电池的快速放量，PVDF 的需求量也会得到提升。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销量分别为 1050/1694/2297/3007 万辆， 其中国内及国外销量分别为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2 ） 2022-2025 年 国 内 、 国 外 单 车 平 均 带 电 量 分 别 为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh ；3 ） 2022-2025 年 储 能 及 消 费 类 锂 电 需 求 分 别 为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022-2025 年 4680 对三元电 池渗透率分别为 0%/5%/10%/15%；5）2022-2025 年,4680 电池、磷酸铁锂电池、 普通三元电池中 PVDF 单耗分别稳定在 8%、3.5%、1.5%。基于以上假设，经测算 得到 2025 年锂电级 PVDF 需求量为 15.8 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 49%，其中 4680 电池带来的用量提升为 1.7 万吨，占锂电级 PVDF 总用量的 10.8%。

　　3.2.碳纳米管导电剂提升 4680 循环寿命

　　碳纳米管导电剂可以提升高镍硅基电化学性能。4680 电池采用高镍+硅基的体 系，大幅提升电池的能量密度，但高镍三元材料中的主要电导率的钴元素比例下降， 影响电池整体导电性，同时硅基负极在多次充放电后已形成硅负极颗粒化，影响电池 循环寿命，因此正负极都需要添加导电剂来改善相关性能。

　　碳纳米管导电剂在硅基负极中表现出良好的性能。碳纳米管具有很高的强度，高 电导率和高长径比等理想特性。作为一维导电剂与传统零维导电剂连用可形成更好的 导电网络，可以显著提升电池的循环寿命，又因其添加量较小，还能够为电池提供更 高的能量密度。适配 4680 电池对导电性和循环性能提出高要求，市场份额有望在其 带动下获得高速增长。

　　碳纳米管加速渗透，需求量快速提升。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销 量 分 别 为 1050/1694/2297/3007 万 辆 ， 其 中 国 内 及 国 外 销 量 分 别 为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2）2022-2025 年国内、国外 单车平均带电量分别为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh；3）2022-2025 年储能 及消费类锂电需求分别为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022- 2025 年三元体系占全球锂电需求的 40%/39%/38%/37%；5）2022-2025 年，正极材 料中 CNT 渗透率为 28%/36%/45%/55%；6）磷酸铁锂、三元、负极材料中 CNT 的掺混比例稳定在 1.5%、1%、0.1%。基于以上假设，经我们测算，预计 2025 年锂电 池碳纳米管的需求量为 3.91 万吨，2022-2025CAGR 为 79%。

　　3.3.高难度焊接工艺拉升激光焊接设备需求

　　无极耳结构焊接工艺难度大，焊接工序和焊接量有所提升。4680 电池放弃了传 统的双极耳结构，而是直接从正极和负极剪出极耳，通过集流盘实现无极耳结构，缩 短极耳间距，提升电池功率。多极耳很难折叠整齐，因此对工艺要求很高，无极耳结 构也决定了焊接方式将从传统的点焊替换为面焊，工序更为复杂，经我们测算焊接量 较传统极耳结构电池提升 4-5 倍。

　　激光焊接成 4680 电池焊接工艺的最优选择。激光焊接设备由于具有熔深深、速 度快、变形小、功率密度大等优势，能够大幅提升电池焊接过程的一致性和安全性， 并能降低成本，延长电池使用寿命。从焊接操作的角度来看，激光焊接受外部环境影 响较小，非常适合高端精密制造，激光焊接工艺是 4680 电池的最优选择。

　　动力电池装机量提升推动激光焊接需求提升。全球动力电池需求的提升可以推 动激光焊接设备的需求。激光焊接设备约占动力电池投资额 5%-15%，选取中位数 10%，假设 1）2022-2025 年全球市场新增锂电需求为 313/363/372/449GWh；2） 每 GWh 动力电池投资额约为 3.5 亿元，经我们测算，2025 年全球动力电池激光焊 接新增投资额将达 157 亿，2022-2025 年 CAGR 为 30%。

　　4680 带动超 30 亿元激光焊接新增投资额。假设 4680 电池 2022 至 2025 年对 于三元电池渗透率分别为 0/5%/10%/15%，经我们测算得到 2025 年 4680 电池将会 给全球激光焊接设备带来 17 亿元新增市场规模，2022-2025 年 CAGR 为 35%。

　　3.4.纤体罐企业迎来新机遇

　　4680 电池与 200ml 纤体罐尺寸较为接近。4680 电池的直径为 46 毫米，高 80 毫米，在尺寸比例上已接近易拉罐行业的纤体罐产品。纤体罐较传统易拉罐的尺寸更 为细长，其中 200ml 纤体罐的直径为 50 毫米，高 95 毫米，与 4680 电池的尺寸最 为接近。易拉罐设备企业可通过调整尺寸参数从而切入 4680 电池壳体的制造领域。

　　新能源电池装机量需求高增推动壳体需求持续增长。电池壳体的需求总体上随 着锂电池需求的提升而持续增长，考虑到锂电池朝着高能量密度的方向发展，锂电池 平均能量密度将有所提升，电池结构件轻量化的趋势也将降低电池壳体的质量比重。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车销量分别为 1050/1694/2297/3007 万辆， 其中国内及国外销量分别为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2 ） 2022-2025 年 国 内 、 国 外 单 车 平 均 带 电 量 分 别 为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh ；3 ） 2022-2025 年 储 能 及 消 费 类 锂 电 需 求 分 别 为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022-2025 年，动力电池平均 能 量 密 度 分 别 为 250/280/300/320Wh/kg ；5 ） 壳 体 质 量 占 比 分 别 为 19%/19%/18%/18%。基于以上假设，经我们测算，预计 2025 年电池壳体需求将达 到 133 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 28%。易拉罐企业在新能源发展的浪潮中有望 凭借自身高效的结构件制造工艺，打造企业业绩增长的新动能。

　　3.5.壳体预镀镍迎来国产替代新机会

　　镀镍工艺保护电池钢壳。电池按照壳体材料的不同可以分为钢壳、铝壳、软包电 池。其中钢壳电池拥有较高的物理稳定性及抗压力，但是在高电压下与正极材料接触 后易被氧化，因此生产企业会采用镀镍的方式提高壳体的化学稳定性，而且，高温回 火工艺温度较高，分子活力大，增强了壳体压力，提升壳体与电芯结合性，进一步提 升电池的电化学性能。

　　预镀镍性能优于后镀镍。根据镀镍环节所处顺序的不同，圆柱电池壳体可分为预 镀镍钢壳和后镀镍钢壳。其中预镀镍工艺是一种在电池壳冲压之前对基础钢材进行镀 镍，再通过高温回火处理从而让钢层和镍层之间相互扩散渗透形成镍铁合金层的技术 工艺。预镀镍工艺对生产设备、电镀液配方、扩散退火温度参数以及钢带平整技术等 方面拥有较高技术壁垒。但是凭借着优异的镀层均匀性可以进一步提升产品的焊接、 力学以及耐腐蚀性能，在新能源汽车、高端电动工具等领域已成为行业主流趋势。

　　预镀镍迎来国产替代新机遇。目前预镀镍产能主要被新日铁、东洋钢板等日本厂 商以及韩系的 TCC 以及欧洲的塔塔所垄断，国内企业或迎来市场新机遇。市场格局 相对稳定，全球实际市场需求约为 20 万吨，海外厂家目前无大规模扩产计划，所以 4680 电池的放量对于本土企业获取预镀镍市场份额是一次难得机遇。预计 2025 年预镀的需求量为 36.6 万吨。假设 1）2022-2025 年全球新能源汽车 销 量 分 别 为 1050/1694/2297/3007 万 辆 ， 其 中 国 内 及 国 外 销 量 分 别 为 656/1050/1470/1985 万辆及 394/644/827/1022 万辆；2）2022-2025 年国内、国外 单车平均带电量分别为 45/46/46/47kWh 及 57/58/60/62kWh；3）2022-2025 年储能 及消费类锂电需求分别为 159/238/345/321GWh 及 114/131/150/171GWh；4）2022- 2025 年，三元电池在全球锂电占比分别为 40%/39%/38%/37%；5）2022-2025 年， 预镀镍单耗分别为 1000/1000/980/960 吨/GWh；6）我们预计大圆柱电池将成为未 来预镀镍市场的重要支撑，预镀镍在消费电池的需求量处于逐年小幅增长的水平。基 于以上假设，经我们测算，预计 2025 年预镀的需求量为 36.6 万吨，2022-2025 CAGR 为 35.1%，呈高速增长态势。

　　4. 投资分析

　　4.1.宁德时代：全球龙头率先布局

　　动力电池全球龙头，连续多年全球装机量第一，具备极深的电池技术积累和极强 的研发体系，在 4680 型号电池已规划 8 条共 12GWh 产线。预计 2025 年开始小批 量供货 BMW Gen6.长期产能规划中国和德国工厂各 20GWh，总计 40GWh。

　　4.2.亿纬锂能：圆柱电池深耕者迎来发展机遇

　　公司多年深耕电池领域，早期业务为锂原电池，短时间成长为该领域龙头。2010 年布局消费电池领域，在电子烟、电动工具、二轮车和 TWS 领域全面发力。2014 年 公司开始拓展动力储能电池业务，公司是少数拥有方形、软包、圆柱全封装形式产线 建设和三元、磷酸铁锂材料路线全覆盖的企业，拥有优质的客户资源包括戴姆勒、宝 马、小鹏等。公司布局 4680 电池 20GWh 的产能 22 年开始建设并实现小批量出货， 预计 23 年下半年产能全面释放，2024 年达到 40GWh。

　　4.3.杉杉股份：规模化生产和应用行业领先

　　公司在国内负极行业资历较深，是国内第一家从事锂离子电池人造石墨负极材料 研发、生产的企业。公司在高中低端人造石墨领域均有涉及，公司拥有硅基负极材料 相关专利超过 40 项，居行业前列，突破了材料前驱体批量化合成核心技术，目前已 经完成了第二代硅氧产品的量产，正在进行第三代硅氧产品和新一代硅碳产品的研发 并规划 4 万吨硅基负极产线，规模化生产和应用行业领先。

　　4.4.容百科技：打造三元协同体系

　　公司是三元高镍材料行业龙头企业，技术积累深厚，核心产品为 NCM811 系列、 NCA 系列、Ni90 及以上三元正极及前驱体材料，产品成熟度高，高镍三元正极市占 率连续多年国内第一，三元材料产能达 25 万吨/年，拥有湖北鄂州、湖北仙桃、贵州 遵义和韩国忠州四大正极材料基地。公司通过“上游镍钴资源-三元前躯体生产-正极 材料生产-电池材料回收”的协同体系进一步强化了成本管控能力。

　　4.5.中伟股份：三元前驱体行业领先

　　公司是国内三元前驱体龙头企业，多年坚持以高镍低钴三元前驱体为研发与产销 方向，基于共沉淀法形成多项核心技术，研发实力在三元前驱体领域具备领先地位， 客户源丰富，在海外市场已实现对特斯拉、LGES 等企业批量供货。三元前驱体 8 系 及 8 系以上产品出货量占比公司营收接近 50%，同业单位销售售价行业领先。

　　4.6.天赐材料：积极打造电解液一体化产业链

　　电解液行业龙头企业，积极构建产业链一体化，目前拥有双氟产能 6300 吨/年， 已公告建设产能 12 万吨，产品盈利能力处于行业领先地位，下游客户资源丰富，已 在全国多地建立供应基地，柔性交付能力持续提升。

　　4.7.多氟多：全球头部锂盐供应商

　　六氟磷酸锂头部企业，2021 年市占率 17%，位列全球第二，目前拥有双氟产能 1600 吨/年，已公告建设产能 5.5 万吨/年，公司预计下半年将有部分新增产能率先达 产。目前公司客户涵盖整车、电解液大多数主流厂商，并出口韩国、日本等国家，产 销量位居全球前列。

　　4.8.万顺新材：深耕镀膜技术二十年

　　公司在镀膜领域积累了二十年的生产、技术经验，覆盖真空镀铝、磁控溅射镀膜、 电子束镀膜等技术，为开发复合铜膜产品提供了技术支撑；同时，公司电池箔业务下 游覆盖多家头部电池企业，为导入复合铜膜产品提供了客户资源；拥有磁控溅射设备、 电子束镀膜设备、精密涂布线等进口尖端设备，目前公司开发的复合铜箔采用的基膜 包括 PET、PP，卷样均已送下游客户，目前处于客户验证阶段，配合客户需求进行 产品工艺优化，有望在复合铜箔研发过程中占据优势。

　　4.9.东方电热：电加热器龙头占率布局预镀镍

　　公司以电加热技术为核心，是国内空调辅助电加热器系统及元器件的龙头企业， 业务涉及工业装备制造、光通信用钢（铝）复合材料及动力锂电池精密钢壳材料以及 新能源汽车热管理系统。在预镀镍领域拥有领先的技术工艺，有望打破日韩企业的垄 断，实现国产替代。先后与无锡金杨、东山精密签署电池钢壳预镀镍基带采购协议， 完成从消费电池到动力电池的业务转型。公司目前扩产项目稳步进行，预计 2023 年 底产能提升至 2 万吨，随着 4680 电池市场突破，预镀镍业务将迎来更大发展机遇。

　　4.10.甬金股份：不锈钢龙头加速深加工转型

　　公司主营业务为冷轧不锈钢板带的研发、生产和销售，产品覆盖精密冷轧不锈钢 板带和宽幅冷轧不锈钢板带两大领域,公司利用自身不锈钢冷轧的成本优势及技术积 累，积极布局产业链下游，于 2022 年 11 月公告设立全资子公司镨赛新材料，拟投 资 14 亿元投资建设年产 22.5 万吨柱状电池专用外壳材料项目，一期年加工 7.5 万 吨柱状电池外壳专用材料生产线预计 24 年一季度试生产。来源：新浪财经