4680电池具备高能量密度、高充放电功率、低成本的优点，是特斯拉引领的新一代圆柱电池，未来有望成为圆柱动力电池标准型号。我们预计到2025年，4680动力电池需求超过100GWh，对应4680电池结构件需求为37亿元。4680与方形电池结构件差别较大，与2170电池结构件相近，但结构上有升级变化，壳体和盖帽价值量重新分布，整体价值量持平。我们认为具备2170电池结构件生产经验、与下游大客户具备长期深度合作关系的企业能率先突破4680电池结构件工艺，完成客户验证，享受行业增速红利期。我们推荐LGES 2170电池壳体供应商科达利，建议关注金杨股份；建议关注LGES 2170电池盖帽供应商中瑞电子。此外，推荐有望通过4680电池切入电池结构件供应链的东山精密，建议关注具备DWI新型制造技术的斯莱克、预镀镍钢带国产供应商东方电热。
　　▍高容量、高倍率、低成本，特斯拉引领的新一代圆柱电池。4680电池是由特斯拉在2020年电池日上首次提出的直径46mm、高度80mm的圆柱电池。除尺寸上的变化外，4680电池搭载众多“黑科技”，具备高能量密度、高充放电功率的同时，单kWh成本下降56%。从1865到2170再到4680，特斯拉又一次引领圆柱动力电池升级换代，4680电池未来有望成为下一代圆柱动力电池标准型号。除特斯拉外，宝马集团已明确表示将在2025年推出的新平台“NeueKlasse”上使用46系大圆柱电池，蔚来、小鹏已申请大圆柱电池相关专利，据The Elec报道，通用汽车正在考虑使用大圆柱电池。4680有望提升圆柱电池的市占率，打开市场空间。
　　▍当前4680电池结构件单GWh价值量与2170电池持平，预计到2025年市场空间37亿元。从2170电池到4680电池，单GWh价值量基本持平，当前约为0.46亿元/GWh。我们预计随着4680规模上量，电芯能量密度提升，未来4680结构件单GWh价值量将有所下降。2023年是4680电池放量元年，根据车企的车型及产能规划，我们预计4680电池2025年需求将超100GWh，对应4680电池结构件2025年市场空间为37亿元。
　　▍4680带来结构件材料、工艺、结构设计上的变化与升级。整体而言，4680电池结构件与方形电池结构件差别较大，与2170电池结构件相近，同时也有变化与升级，单GWh价值量与2170电池结构件基本持平。1）材料：4680动力电池需使用镀镍钢壳，和当前主流的方形电池的铝壳相比，制造门槛更高。2）生产工艺：冲压拉伸仍是4680主流工艺，DWI等新型工艺有应用潜力。3）结构设计：相比2170电池，4680电池采用热电分离设计，端子与泄压结构空间分离，盖帽上的部分结构转移至壳体，壳体和盖帽价值量重新分布；4680电池新增集流盘结构，由于增加了焊接工序，带动结构件附加值提升；4680电池结构件壁厚由0.2mm增加至0.6mm，单Wh壳体用量增加35%，壳体价值量提升。
　　▍4680对整体结构件格局影响有限，细分领域中先驱者享受增长红利。从材料、结构上看，圆柱电池结构件与方形电池结构件相对独立，4680电池不影响方形电池结构件格局。当前方形电池结构件在绝对量上仍是国内主流，因此4680电池对整体电池结构件格局影响有限。4680电池结构件属于一种新产品，需要重新研发、客户验证以及扩建产能。工艺上看，4680电池结构件与方形电池结构件不同，与2170结构件更为相似，具备2170电池结构件生产经验的企业在研发上具备优势。但工艺并不是影响格局的全部，产能规模和客户绑定同样重要，三者缺一不可，具备规模、与4680主流电池厂有过合作研发经验企业拥有优势。
　　▍风险因素：4680电池产能爬坡不及预期；全球新能源汽车销量不及预期；电池封装技术路线变动；产线建设不及预期。
　　▍投资建议：对于4680电池结构件这一高增速的细分领域，我们认为具备2170电池结构件生产经验、与下游大客户具备长期深度合作关系的企业能率先突破4680电池结构件工艺，完成客户验证，享受行业增速红利期。我们推荐LGES2170电池壳体供应商科达利，建议关注金杨股份；建议关注LGES 2170电池盖帽供应商中瑞电子。此外，推荐有望通过4680电池切入电池结构件供应链的东山精密，建议关注具备DWI新型制造技术的斯莱克、预镀镍钢带国产供应商东方电热。
　　

研究报告全文：4680动力电池结构件空间工艺格局与投资机会新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223中信证券研究部核心观点4680电池具备高能量密度高充放电功率低成本的优点是特斯拉引领的新一代圆柱电池未来有望成为圆柱动力电池标准型号我们预计到2025年4680动力电池需求超过100GWh对应4680电池结构件需求为37亿元4680与方形电池结构件差别较大与2170电池结构件相近但结构上有升级变化壳体和盖帽价值量重新分布整体价值量持平我们认为具备2170电池结构件生产经验与下游大客户具备长期深度合作关系的企业能率先突破4680电袁健聪池结构件工艺完成客户验证享受行业增速红利期我们推荐LGES2170新能源汽车行业电池壳体供应商科达利建议关注金杨股份建议关注LGES2170电池盖帽首席分析师供应商中瑞电子此外推荐有望通过4680电池切入电池结构件供应链的东S1010517080005山精密建议关注具备DWI新型制造技术的斯莱克预镀镍钢带国产供应商东方电热高容量高倍率低成本特斯拉引领的新一代圆柱电池4680电池是由特斯拉在2020年电池日上首次提出的直径46mm高度80mm的圆柱电池除尺寸上的变化外4680电池搭载众多黑科技具备高能量密度高充放电功率的同时单kWh成本下降56从1865到2170再到4680特斯拉又一次黄耀庭引领圆柱动力电池升级换代4680电池未来有望成为下一代圆柱动力电池标准新能源汽车分析师型号除特斯拉外宝马集团已明确表示将在2025年推出的新平台NeueS1010521060003Klasse上使用46系大圆柱电池蔚来小鹏已申请大圆柱电池相关专利据TheElec报道通用汽车正在考虑使用大圆柱电池4680有望提升圆柱电池的市占率打开市场空间当前4680电池结构件单GWh价值量与2170电池持平预计到2025年市场空间37亿元从2170电池到4680电池单GWh价值量基本持平当前约为046亿元GWh我们预计随着4680规模上量电芯能量密度提升未来4680结构件单GWh价值量将有所下降2023年是4680电池放量元年根据车企的胡叶倩雯车型及产能规划我们预计电池年需求将超对应消费电子行业首席46802025100GWh4680电池结构件年市场空间为亿元分析师202537S10105171000044680带来结构件材料工艺结构设计上的变化与升级整体而言4680电池结构件与方形电池结构件差别较大与2170电池结构件相近同时也有变化与升级单GWh价值量与2170电池结构件基本持平1材料4680动力电池需使用镀镍钢壳和当前主流的方形电池的铝壳相比制造门槛更高2生产工艺冲压拉伸仍是4680主流工艺DWI等新型工艺有应用潜力3结构设计相比2170电池4680电池采用热电分离设计端子与泄压结构空间分离盖帽上的部分结构转移至壳体壳体和盖帽价值量重新分布4680电池新李鹞增集流盘结构由于增加了焊接工序带动结构件附加值提升4680电池结构新能源汽车分析师件壁厚由02mm增加至06mm单Wh壳体用量增加35壳体价值量提升S10105210700054680对整体结构件格局影响有限细分领域中先驱者享受增长红利从材料结构上看圆柱电池结构件与方形电池结构件相对独立4680电池不影响方形电池结构件格局当前方形电池结构件在绝对量上仍是国内主流因此4680电新能源汽车行业池对整体电池结构件格局影响有限4680电池结构件属于一种新产品需要重新研发客户验证以及扩建产能工艺上看电池结构件与方形电池结构评级强于大市维持4680件不同与2170结构件更为相似具备2170电池结构件生产经验的企业在研发上具备优势但工艺并不是影响格局的全部产能规模和客户绑定同样重要三者缺一不可具备规模与4680主流电池厂有过合作研发经验企业拥有优势证券研究报告请务必阅读正文之后第23页起的免责条款和声明新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223风险因素4680电池产能爬坡不及预期全球新能源汽车销量不及预期电池封装技术路线变动产线建设不及预期投资建议对于4680电池结构件这一高增速的细分领域我们认为具备2170电池结构件生产经验与下游大客户具备长期深度合作关系的企业能率先突破4680电池结构件工艺完成客户验证享受行业增速红利期我们推荐LGES2170电池壳体供应商科达利建议关注金杨股份建议关注LGES2170电池盖帽供应商中瑞电子此外推荐有望通过4680电池切入电池结构件供应链的东山精密建议关注具备DWI新型制造技术的斯莱克预镀镍钢带国产供应商东方电热重点公司盈利预测估值及投资评级元EPSPE简称代码收盘价评级2122E23E24E2122E23E24E1237科达利002850SZ23137657486254332214买入1东山精密002384SZ296510913817220727211714买入斯莱克300382SZ175901903605508093493222东方电热300217SZ73401302203804756341916甬金股份603995SH360025515325736514231410震裕科技300953SZ855519529954681544291610宁波精达603088SH91402833中瑞电子A19361SZ未上市金杨股份A21434SZ未上市资料来源Wind中信证券研究部预测注股价为2023年2月23日收盘价斯莱克东方电热甬金股份震裕科技采用Wind一致预测宁波精达无Wind一致预测中瑞电子金杨股份未上市请务必阅读正文之后的免责条款和声明2新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223目录高容量高倍率低成本特斯拉引领的新一代圆柱电池54680电池高能量密度高充放电功率低成本具备众多黑科技5特斯拉引领新一代圆柱动力电池设计车企电池厂正在跟进84680电池结构件单Wh价值量持平预计到2025年市场空间37亿元10从小圆柱到大圆柱单GWh结构件价值量提升10两年七倍预计到2025年4680电池结构件市场约37亿元114680带来结构件材料工艺结构设计上的变化与升级12材料4680动力电池需使用镀镍钢壳制造门槛比铝壳更高12生产工艺冲压拉伸仍是4680主流工艺新型工艺有应用潜力13结构设计壳体和盖帽价值量重新分布壳体单Wh用量提升154680对整体结构件格局影响有限细分领域中先驱者享受增长红利19圆柱与方形结构件市场相对独立国内市场未来方形仍是主流194680电池结构件属于新产品需求增速快先驱者享受细分领域增长红利20风险因素21投资策略21请务必阅读正文之后的免责条款和声明3新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223插图目录图1特斯拉4680电池尺寸性能5图2圆柱电池尺寸与成本续航关系图5图34680电池对于续航成本产线投资的影响5图4高镍正极材料6图5硅负极材料6图62170中的单极耳结构6图74680中的全极耳结构6图8单极耳全极耳下电子在集流体中流通路径7图9湿法电极涂布与干法电极涂布7图10此处录入标题8图11特斯拉引领下圆柱动力电池发展路径9图124680相关电池厂和整车企业9图13预镀镍与后镀镍工艺对比13图14预镀镍与后镀镍镀层均匀性比较13图15冲压拉伸工艺13图16级进冲压拉伸工艺示意图14图17DWI工艺示意图14图182170电池结构上方15图194680电池结构剖面图16图20特斯拉的4680电池结构件各表面连通关系17图21LGES的4680电池结构件各表面连通关系17图224680电池中新增正极和负极集流盘17图23集流体与端子连接工艺18图242170电池与4680电池壁厚对比18图252019-2022年国内各电池类型装机量占比20表格目录表14680电池厂商和结构件厂商进展10表24680与2170车型电芯数带电量与电池结构件价值量11表34680电池结构件空间测算11表4动力电池结构件钢壳与铝壳对比12表5铝材预镀镍钢材材料机械性能13表6宁波精达DC系列凸轮拉伸压力机参数14表74680电池壳变化15表84680电池与2170电池单体壳体用量测算19表9不同单体带电量Wh壁厚下mm单Wh壳体用量mm3Wh测算19表10方形与圆柱电池结构件主要区别19表11LGES南京电池结构件供应商20请务必阅读正文之后的免责条款和声明4新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223高容量高倍率低成本特斯拉引领的新一代圆柱电池4680电池高能量密度高充放电功率低成本具备众多黑科技2020年特斯拉电池日上首次提出目标是容量提升5倍车型续航提升16输出功率提升6倍4680电池指的是直径46mm高度80mm的圆柱电池于2020年特斯拉电池日上首次亮相根据特斯拉的测算46mm直径是在圆柱电池对于整车续航里程提升的最优解并且将带来可观的成本降低4680电池相比2170电池容量提升5倍车型续航提升16功率提升6倍图1特斯拉4680电池尺寸性能图2圆柱电池尺寸与成本续航关系图资料来源特斯拉官网中信证券研究部资料来源特斯拉官网中信证券研究部图34680电池对于续航成本产线投资的影响资料来源特斯拉官网中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明5新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223除尺寸上的变化外4680电池搭载众多黑科技具备高能量密度高充放电功率的同时单kWh成本下降56黑科技一高镍正极硅负极提升能量密度在2020年电池日活动中特斯拉介绍了4680将采用高镍正极和硅负极材料正极材料上镍含量提升一方面能够增加电池的能量密度另一方面相对价格昂贵的钴含量降低正极材料的成本亦降低负极材料上硅拥有比现有石墨体系更高的克容量高克容量负极可以提高电池的能量密度图4高镍正极材料图5硅负极材料资料来源特斯拉官网资料来源特斯拉官网黑科技二全极耳减少电子流通路径长度降低内阻支持大电流快充传统的2170圆柱电池采用单极耳结构即电子在集流体里流过整个卷绕极片的展向长度4680电池中采用全极耳设计电子在集流体流过的路径仅为轴向长度流通路径缩短传导面积增加电池内阻降低因此在电池充放电时温升降低支持更大电流快充放电图62170中的单极耳结构图74680中的全极耳结构资料来源特斯拉官网资料来源特斯拉官网请务必阅读正文之后的免责条款和声明6新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图8单极耳全极耳下电子在集流体中流通路径资料来源特斯拉官网动力电池4680全极耳技术扫描赵宇龙中信证券研究部黑科技三干法电极涂布降低电芯生产成本2019年特斯拉收购掌握干法电极涂布技术的Maxwell公司并在2020年电池日上展示干法电极涂布技术在4680上的应用传统的电极涂布采用湿法工艺先将电极粉末与溶剂混合制成浆料之后均匀地涂布在箔材集流体上最后进行烘干回收溶剂而干法电极直接将电极粉末与粘结剂PTFE混合通过辊压的方式涂布在集流体上省去了高能耗的烘干环节从而降低电芯生产成本图9湿法电极涂布与干法电极涂布资料来源特斯拉官网中信证券研究部黑科技四CTC结构化电池降低整车成本CTC指的是Cell-to-Chassis4680电芯直接集成在底盘上作为结构化电池Structuralbattery为底盘提供强度这样做的好处是节省电池包内module级和pack级的结构件进一步降低整车成本提高系统集成度请务必阅读正文之后的免责条款和声明7新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图10特斯拉结构化电池资料来源特斯拉官网特斯拉引领新一代圆柱动力电池设计车企电池厂正在跟进从1865到2170再到4680特斯拉又一次引领圆柱动力电池升级4680电池未来有望成为下一代圆柱动力电池标准型号圆柱动力电池此前经历过一次升级在早期的ModelSX和第一批Model3中特斯拉采用的是松下的1865电池随后在2017年特斯拉与松下联合研发的2170电池开始量产2170电池相比1865电池能量密度更高成本更低随后陆续搭载于特斯拉旗下车型完成了圆柱动力电池从1865到2170的升级换代此次4680电池的提出是特斯拉引领下的又一次圆柱动力电池升级未来4680有望替代2170电池成为新一代圆柱动力电池标品请务必阅读正文之后的免责条款和声明8新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图11特斯拉引领下圆柱动力电池发展路径资料来源特斯拉官网中信证券研究部兼具高能量密度高功率密度低成本优点受车企青睐打开动力圆柱电池市场空间天花板4680电池不只是电池尺寸上的升级4680电池配套众多科技具备高能量密度高功率密度低成本优点除一直在使用圆柱电池的特斯拉外使用方形和软包电池的宝马集团也在官网上宣布在2025年推出的新平台NeueKlasse上使用46系大圆柱电池蔚来小鹏已申请大圆柱电池相关专利据TheElec报道通用汽车正在考虑使用大圆柱电池4680电池有望提升圆柱电池市场占有率打开圆柱电池市场空间天花板图124680相关电池厂和整车企业资料来源各公司公告各公司官网Reuters中信证券研究部电池厂积极跟进研发2023年4680电池放量在即在特斯拉提出4680电池后宁德时代松下LGES三星SDI亿纬锂能比克电池远景动力国轩高科蜂巢能源等主流电池厂都在进行46系大圆柱的研发产品验证产线建设根据各家产线建设规划2023年特斯拉的4680电池已经开始量产我们预计年内松下LGES的4680电池也将陆续投产请务必阅读正文之后的免责条款和声明9新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223表14680电池厂商和结构件厂商进展公司进展加快其4680电池量产步伐第100万个4680电池已经成功下线良率已从最开始的27提升至90特斯拉在其美国德州奥斯汀工厂生产交付的ModelY车型已经使用其自产的4680电池松下自5月底大规模在日本工厂试产4680电池并已经给特斯拉送样最快将于2023年在和歌山县工厂量松下产4680电池并向北美市场供应LG新能源6月宣布投资5800亿韩元建设4680电池产线规划年产能9GWh预计将于2023年下半年投产三星SDI已经在韩国天安建立了一条4680电池测试产线Storedot2021年9月宣布成功生产出第一款4680电池计划2024年实现量产将从2026年起为宝马新一代车型提供46系大圆柱电池并将在美国南卡罗莱纳州新建一座零碳电池工厂为宝远景动力马提供产品规划产能30GWh2026年投产电池企业2022年8月亿纬锂能首件搭载46系列大圆柱电池的系统产品的中试线成功下线目前亿纬锂能已布局了亿纬锂能46800和46950两大型号2023年后会逐步将大圆柱电池进行市场推广规划了12GWh的4680电池产能预计2024年开始量产与宝马合作将从2025年起率先在新世代宁德时代车型中供应46系大圆柱全极耳电池曾在2021年上海车展上展出过一款23Ah的4680电池NCM正极规划能量密度235Whkg循环寿命高蜂巢能源于1200次用于纯电动汽车国轩高科在2022年美国先进汽车电池大会上公司首次展示两款4680系列大圆柱电池作为国内首发4680全极耳大圆柱电池的电池企业比克电池早于2022年3月透露正与国内和海外多个客比克电池户合作进行全极耳大圆柱电池的应用开发4680电芯样品预计2023年量产科达利已获国内外大客户定点相关电池结构件产品已实现量产及客户供应斯莱克公司已有相应技术储备4680壳体产品已交付下游客户进行验证结构件企业震裕科技在4680电池结构件方面已进行了技术储备目前与国内外大部分知名电池厂商整车厂商均有接触东山精密大圆柱电池结构件项目阀体已实现小批量供货资料来源各公司公告高工锂电中信证券研究部4680电池结构件单GWh价值量与2170电池持平预计到2025年市场空间37亿元从小圆柱到大圆柱单GWh结构件价值量提升当前4680电池结构件相比2170电池结构件单GWh价值量基本持平根据LimitingFactor的4680电池拆解和Munro的4680ModelY拆解结果当前4680电池的电芯单体带电量为98Wh标续版本中电池包中电芯排列为6910690颗当前4680结构件单电芯价值量约为45元对应单车电芯结构件价值量为3105元折合046亿元GWh与当前2170电池的单GWh价值量基本持平随着4680规模上量以及电芯能量密度提升预计未来4680结构件单GWh价值量将有所下降当前4680电池仍处于爬坡期4680结构件的生产规模较小单价较高我们预计随着4680量产规模的提升结构件的大批量采购价格将有所下降另一方面初代4680电池的电芯能量密度仅为276Whkg高镍正极硅负极等技术暂未得到应用随着4680自身的迭代升级能量密度提升预计单GWh结构件价值量将有所下降请务必阅读正文之后的免责条款和声明10新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223表24680与2170车型电芯数带电量与电池结构件价值量车型电芯单体带电量单车电芯颗数单车带电量单电芯结构件价值量单车结构件价值量单GWh价值量4680ModelYSR98Wh690个676kWh45元3105元046亿元4680ModelYLR98Wh828个818kWh45元3726元046亿元2170Model3SR176Wh2976个515kWh08元2381元046亿元2170Model3LR176Wh4416个763kWh08元3533元046亿元资料来源LimitingFactorInsideEVs中信证券研究部估算注单电芯结构件价值量根据科达利年报中瑞电子金杨股份招股书估算预计到2025年4680电池结构件市场约37亿元下一代圆柱电池标品4680电池2025年需求有望超100GWh相比2022年增长10倍特斯拉的4680电池于2022年开始投产2023年是放量元年特斯拉及宝马集团未来明确使用46系大圆柱电池根据特斯拉及宝马集团的车型及产能规划我们测算到2025年4680电池需求超100GWh预计2025年4680结构件市场规模约为37亿元我们预计到2025年4680电池需求达129GWh当前4680电池结构件单GWh价值量约为046亿元预计到2025年有所下降2025年4680电池需求对应电池结构件市场空间为37亿元表34680电池结构件空间测算2020202120222023E2024E2025E特斯拉销量万辆5094131182241306YoY8740393227Model3Y4491125174210210ModelSX62781012Cybertruck021030Semi14ModelQ1050单车带电量kWhModel3Y606060ModelSX100100100Cybertruck150150150Semi800800800ModelQ4040404680渗透率Model3Y101520ModelSX000Cybertruck100100100Semi100100100ModelQ000特斯拉4680电池需求GWh1142102宝马汽车销量万辆226246250250250250新能源汽车渗透率91318253033请务必阅读正文之后的免责条款和声明11新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223宝马新能源车销量万辆193345637583单车带电量kWh6060NeueKlasse平台渗透率540宝马4680电池需求GWh220其他圆柱电池需求GWh98102744680渗透率1310其它车企4680电池需求GWh137全球4680电池需求GWh1247129单GWh结构件价值量亿元0460360294680结构件市场空间亿元51737资料来源特斯拉官网宝马官网GGIIMarklines中信证券研究部预测4680带来结构件材料工艺结构设计上的变化与升级当前市场上主流的电芯形状是以宁德时代比亚迪为代表的方型电池以及以特斯拉为代表的小圆柱电池4680大圆柱电池的结构件在材料工艺和构造上有变化和升级材料4680动力电池需使用镀镍钢壳制造门槛比铝壳更高4680大圆柱动力电池结构件使用钢壳和小圆柱动力电池相同与方型电池的铝壳不同动力电池结构件主要分为钢壳和铝壳两类其中钢壳的刚度大机械性能优异钢材成本低但同时重量更重加工性能差铝壳更加轻量化易成形加工但铝材价格更高抗压耐变形能力较弱在动力电池领域方型电池主要采用铝壳而186521704680等圆柱电池采用钢壳尤其是4680在CTC中作为结构化电池更需要使用机械性能好的钢壳作为结构件提供支撑表4动力电池结构件钢壳与铝壳对比机械性能密度加工性成本应用场景钢壳抗压耐变形能力强大不易加工低方型动力电池铝壳抗压耐变形能力弱小易成型加工高圆柱动力电池资料来源中信证券研究部电池的钢壳需要进行镀镍处理预镀镍比后镀镍镀层更均匀电池一致性更好为了防止电池正极活性材料对钢壳氧化需要对钢壳进行镀镍处理增强耐腐蚀性镀镍处理有两种方式预镀镍和后镀镍顾名思义预镀镍指先在钢材上镀镍再用镀镍钢材加工成壳体后镀镍指先将钢材冲压成壳再将壳体通过滚筒镀镍预镀镍是在形状简单的钢材上镀镍因此预镀镍的镀层厚度更均匀此外由于后镀镍采用的是滚镀镍工艺镀层表面容易有划痕镍粉脱落容易造成电池内部微短路因此预镀镍工艺下电池的一致性更好请务必阅读正文之后的免责条款和声明12新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图13预镀镍与后镀镍工艺对比图14预镀镍与后镀镍镀层均匀性比较资料来源东方电热定增说明书中信证券研究部资料来源东时创展新日铁住金电池中国中信证券研究部预镀镍钢材比铝材加工性能差镀镍钢壳制造门槛更高钢材比铝材具有更高的屈服强度硬度和弹性模量材料的塑性更差对于冲压等塑性加工而言塑性差的材料达到相同的塑性形变需要更大的冲压力模具容易变形影响精度冲切元件容易断裂刃口容易崩刃因此钢材的加工性能比铝更差此外对于预镀镍钢材若工艺使用不当冲压时镀镍层会产生开裂预镀镍钢材更难加工制造门槛更高表5铝材预镀镍钢材材料机械性能材质屈服强度抗拉强度硬度弹性模量3003铝125MPa140MPaHB4071GPa预镀镍电池带256MPa345MPaHB199200GPa资料来源全国标准信息公共服务平台预镀镍钢壳在电池中的应用展望路兴浩中信证券研究部生产工艺冲压拉伸仍是4680主流工艺新型工艺有应用潜力冲压拉伸仍是4680的主流工艺区别在于对于冲压设备的加工能力要求提升冲压加工具备效率高易于自动化一致性好的优点当前的方形电池和小圆柱电池结构件采用冲压拉伸工艺对于4680电池而言冲压拉伸依旧是主流生产工艺但由于4680在尺寸材料上的变化设备需要具备更大的冲压力以及更大的最大拉伸高度对冲压设备的加工能力要求提升图15冲压拉伸工艺资料来源旭精机官网中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明13新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223表6宁波精达DC系列凸轮拉伸压力机参数型号DC-45DC-60DC-80DC-160适用产品1865018650186502170468046954610额定能力kN4506008001600第1工位能力kN203040150滑块行程mm180180180280滑块停留角度deg15203020闭合高度mm470510550780机械规格工作台长度mm1150143018002520主电机kW154P174P224P454P机械速度spm6017040150401202060外形高宽厚mm338028701780365032301710362032402100420047002500机械重量包括模架ton13172548最大拉伸高度mm727777120最大材料宽度mm150168168230最大送料长度mm82102102121模架规格工位数标准mm12121415工位间隔779090140最大落料直径mm688888142资料来源宁波精达官网中信证券研究部DWI新型工艺本质上也是一种冲压拉伸工艺在大圆柱电池上有应用潜力当前的电池壳体生产采用级进连续冲压被加工工件在各个工位上逐次冲压后转移至下一工位一级一级加工至最终形状DWI工艺本质上也是一种冲压拉伸工艺区别在于被加工工件在同一工位上连续通过不同内径的模具一次冲压成形DWI工艺目前应用于铝制易拉罐的大规模生产上未来有望在大圆柱电池上有应用潜力图16级进冲压拉伸工艺示意图图17DWI工艺示意图资料来源直观学机械微信公众号中信证券研究部资料来源学海网中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明14新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223结构设计壳体和盖帽价值量重新分布壳体单Wh用量提升4680大圆柱电池结构件与方形电池结构件差别较大与2170小圆柱电池结构件相近4680电池结构件和2170电池结构件的基础上主要存在3点变化一为热电分离二为新增集流盘三为壁厚增加表74680电池壳变化4680电池2170电池集流盘正负级各增加一个集流盘无防爆结构泄压阀在底部端盖上与顶部正负极端子分离泄压阀与正极端子同在顶部端盖上壁厚06mm02mm资料来源特斯拉EnergyStorageCell专利号WO2022061300A1LimitingFactor比克电池微信公众号中信证券研究部整理热电分离设计下壳体和盖帽价值量重新分布2170电池中端子和泄压阀都集中在电池上方盖帽在2170电池结构中泄压机构和正极端子正极盖整合于电池的上方盖帽中电气区域和泄压区域在空间上重叠图182170电池结构上方资料来源锂想生活微信公众号中信证券研究部4680电池采用热电分离设计正负极端子位于电池上表面泄压阀注液孔位于电池下表面根据特斯拉4680电池的专利文件4680电池的上表面包含正负极端子两者由绝缘垫圈相隔上表面尽可能平整用于汇流排焊接电池的下表面整合了所有非平面非端子功能包括泄压阀注液孔等结构这种结构下电气端子与泄压结构在空间上分开采用热电分离设计请务必阅读正文之后的免责条款和声明15新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图194680电池结构剖面图资料来源特斯拉EnergyStorageCell专利号WO2022061300A1中信证券研究部结构件的复杂度工序数目决定了其价值量热电分离设计下壳体和顶盖的价值量重新分布结构件具体可拆分为壳体和盖帽壳体和盖帽各自的复杂度工序数目决定了其价值量在传统的2170电池中端子和泄压阀都位于电池上表面的盖帽中因此2170电池中盖帽复杂度更高工序更多而在4680电池中采用了热电分离设计端子和泄压机构位于电池两侧盖帽上的部分结构转移到壳体上壳体和盖帽价值量重新分布当前4680电池结构件存在多种方案不同方案下壳体和盖帽价值量分布各不相同根据LimitingFactor的4680拆解结果特斯拉的4680电池的壳体为上表面与侧面包含正负极端子盖帽为下表面包含泄压机构根据LGES的专利说明LGES的4680电池的壳体为上表面与侧面包含泄压机构盖帽为上表面包含正负极端子当前4680电池结构件存在多种方案不同方案下壳体和盖帽所含结构不同价值量分布也各不相同请务必阅读正文之后的免责条款和声明16新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图20特斯拉的4680电池结构件各表面连通关系图21LGES的4680电池结构件各表面连通关系资料来源汽车电子设计微信公众号中信证券研究部资料来源株式会社LG新能源二次电池电池组及汽车专利号CN217334349U中信证券研究部新增集流盘结构带动结构件附加值提升为了配合全极耳结构4680电池结构件新增正负极集流盘2170电池为单极耳设计单个极耳直接与正负极端子相连4680电池为了降低内阻增强充放电性能采用了全极耳结构为了将全极耳的电流汇聚到正负极端子4680中新增了集流盘设计使电流传导面积进一步增大并将极耳与正负极端子连通图224680电池中新增正极和负极集流盘资料来源比克电池微信公众号中信证券研究部集流盘与端子通过焊接连接工序增加带动附加值提升集流盘与电极端子需通过焊接方式相连焊接的质量影响电池的内阻可靠性对电池性能有影响由于焊接位置在圆筒内部空间狭小焊接工艺难度高因此新增的集流盘不仅仅是结构上BOM价值的增加同时也是增加了工序带动结构件价值量提升请务必阅读正文之后的免责条款和声明17新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223图23集流体与端子连接工艺资料来源科达利一种圆柱电池专利号CN113363675A中信证券研究部壁厚增加单Wh壳体用量提升354680电池结构件相比2170电池结构件壁厚由02mm增加至06mm根据LimitingFactor对于特斯拉4680电池的拆解数据4680电池的壁厚在05-06mm相比2170电池的壁厚0125-025mm明显增加我们预计是结构化电池下对于电芯壳体的结构强度要求更高因此壁厚增加图242170电池与4680电池壁厚对比资料来源LimitingFactor中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明18新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223壁厚提升单Wh壳体用量增加35分别根据2170和4680的直径高度和壁厚来测算单个电芯壳体的金属用量2170电池单个电芯壳体体积为924mm34680电池单个电芯壳体体积为6937mm3根据LimitingFactor测算的4680的电芯带电量我们测算4680的单Wh结构件用量为71mm3Wh相比2170电池增加35表84680电池与2170电池单体壳体用量测算型号壳体直径壳体高度壳体壁厚壳体体积单体带电量单Wh用量468046mm80mm06mm6937mm398Wh71mm3Wh217021mm70mm02mm924mm3176Wh53mm3Wh资料来源LimitingFactor中信证券研究部测算注此处壳体指侧面一圈壳体不含上下面随着电芯能量密度提升壳体壁厚减薄未来单Wh壳体用量会有下降当前特斯拉的4680电池处于初代部分技术还未搭载后续仍有迭代空间我们预计随着高镍正极和硅基负极的应用4680电池电芯能量密度后续有望提升随着结构件技术的迭代壳体壁厚有减薄的趋势因此在电芯能量密度提升壳体壁厚减薄的趋势下未来单Wh壳体用量会有所下降表9不同单体带电量Wh壁厚下mm单Wh壳体用量mm3Wh测算单Wh壳体用量mm3Wh壁厚mm单体带电量Wh06mm05mm04mm98Wh715947108Wh645443118Wh594939资料来源LimitingFactor中信证券研究部测算4680对整体结构件格局影响有限细分领域中先驱者享受增长红利圆柱与方形结构件市场相对独立国内市场未来方形仍是主流从材料结构上看圆柱电池结构件与方形电池结构件相对独立材料上动力圆柱电池主要采用镀镍钢壳而方型动力电池主要采用铝壳结构上圆柱电池结构件与方形电池结构件的极柱泄压阀等设计有较大不同圆柱电池结构件与方形电池结构件在技术上有较大差异二者市场相对独立表10方形与圆柱电池结构件主要区别方形电池结构件圆柱电池结构件材料铝壳钢壳正负极柱位于顶盖上壳体不带正极与盖帽相连壳体与负极连通中间有绝缘垫结构电极柱与泄压阀空间独立圈小圆柱中正极端子与泄压阀空间重合结构件单体大小大小资料来源中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明19新能源汽车行业结构件行业系列专题二2023223圆柱电池占比有望提升国内方型仍是未来主流电池封装路线由于4680大圆柱电池具备高容量高倍率低成本优势部分使用软包和方型的车企正在专利布局和研发大圆柱的车型平台未来圆柱电池占比有望提升但考虑到当前多数车型平台采用方形电池国内电池厂的产能布局也以方型电池为主我们预计未来国内方型电池仍是主流电池封装路线方形电池结构件占据结构件市场主要份额图252019-2022年国内各电池类型装机量占比方形软包圆柱1003713659097806706050924085808630201002019202020212022资料来源GGII中信证券研究部4680电池不影响方形电池结构件格局对现有电池结构件格局影响有限4680电池属于圆柱电池圆柱电池与方形电池结构件差异较大4680电池的出现对于方形电池结构件的竞争格局影响有限预计未来国内市场方形电池仍将保持主流地位科达利震裕科技仍将在电池结构件中保持头部地位4680电池结构件属于新产品需求增速快先驱者享受细分领域增长红利4680电池结构件属于一种新产品需要重新研发客户验证以及扩建产能4680电池结构件与现有产品相比在材料工艺和结构设计上有变化和升级因此需要重新研发电池结构件属于锂电产业链需要较长的认证与送样周期新产品需要重新验证由于4680电池结构件的加工门槛更高设备需要做升级因此4680电池结构件的规模生产还需要扩建产能工艺上看具备2170电池结构件生产经验的企业在研发上具备优势工艺上4680电池结构件需要重新设计模具调试设备参数考验企业的新产品研发能力从4680结构件本身材料工艺结构上看4680与2170更为相近与国内主流的方形电池结构件有很大不同因此我们判断具备2170结构件相关设计生产经验的企业能率先在生产工艺上完成突破DWI技术在大圆柱电池结构件上有应用潜力表11LGES南京电池结构件供应商结构件供应商壳体科达利金杨股份等盖帽中瑞电子金杨股份等资料来源科达利公告中瑞电子招股书金杨股份招股书中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明20