近期,我们密集调研产业链,在9月深圳闭门会发布了4680报告、10月国庆后发布了高电压报告,而上周高电压电话会,我们和产业链专家交流,发现:高电压👉4680👉高镍是一条串联起来的产业链,因此,决定这里进一步更新下我们对这条产业链的认识:
1、高电压需要大量串联单个电芯👉串联个数越多对电芯一致性要求越高👉圆柱电池一致性最好👉圆柱电池更适配高电压。
2、单体容量过大如方形不好平衡串联和并联(800V已经需要200个电芯串联),单体容量过小如2170圆柱,需要电芯总数较多,增加结构件等成本,故4680大圆柱更适配高电压(这里4680是大圆柱的泛称,不是特指)。
3、圆柱电池优势是应对热失控,劣势是成组效率低,和高镍三元结合正好扬长避短(圆柱只是一种封装方式,材料体系用ncm还是lfp都可,上面说的是更有利于发挥高镍三元的特性,进一步降低成本)。高镍三元的优势是高能量密度;劣势是热稳定性差,4680搭配高镍三元可充分发挥其一致性和安全性,并助推三元成本下降。
结论:4680大圆柱和800V高电压是相互促进的产业趋势,重点推荐标的如下:
4680:
1)布局走在前列的电池厂【宁德时代】、【亿纬锂能】;
2)驱动三元高镍估值修复和成本下降,推荐一体化企业【中伟股份】、【华友钴业】,正极【容百科技】、【当升科技】;
3)带来材料asp和毛利率提升,具体【天奈科技】、【中国宝安】(贝特瑞)、【天赐材料】、【科达利】。
4680报告:【天风电新】4680大圆柱研究更新-1107.链接:网页链接
高电压:
新能源弹性增强( ASP 提升)+格局好的零部件细分小龙头: 【宏发股份】 、【中熔电气】、【法拉电子】、【铂科新材】。
高电压报告:【天风电新】再看高压平台投资机会-111链接:网页链接
前言
近期市场热议的两大产业趋势为4680大圆柱和800V高电压,4680车企端明确布局的是特斯拉和宝马,电池厂宁德时代、亿纬锂能、LG、松下均有规划;采用高电压国内系华为&极狐、比亚迪,海外现代&起亚下一代电动车平台可提供800V,预计在2021年末上市,Rivian和通用也计划将电压改为800V。
基于此,引发了我们对两大产业趋势关联性的思考,本文便是主要论述这个问题。
正文
4680解决的痛点是续航和成本(核心是提升电池能量密度),高电压解决的痛点是快充。
4680大圆柱:根据特斯拉的数据,较2170电池,续航里程可提高16%,成本下降14%。800V高电压:如今普遍使用的400 V电压系统(250 A电流)可以达到100 kW的充电功率,电池由30%SOC充至80%SOC需要约30min,距燃油车的加油速度还存在很大差距,即使在未来将电流增加到500 A,也需要15min左右,而800V高压未来能达到300-500 kW的充电功率,只需几分钟就能迅速补能,可以媲美燃油车的补能速度。
一般情况下,高能量密度和高功率快充在多数情况下是鱼和熊掌不可兼得的。原因系:
快充就需要锂离子迁移的正负极比表面积大,再加上电极本身受尺寸限制,涂层厚度不能太厚(厚电极更有利于提高能量密度),就只能缩减电池能量密度。快充和高能量密度都容易增加副反应,出现析锂沉积,从而缩减循环使用寿命,甚至引发安全隐患。(析锂是锂离子沉积,择优取向生长出枝晶,容易刺穿隔膜,导致电芯内短路)。
实例:保时捷Taycan(采用的800V电压)的电池系统能量密度约为148Wh/kg,作为对比,根据工信部的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,我国2019年申报数量最多的车型能量密度集中在160Wh/kg。
图:锂枝晶过度生产穿透隔膜示意图
①高电压需大量串联单个电芯。
单个锂离子电池的电压只有3-4V,电池串联后增大电压,并联后增大电流,因此为实现几百伏的系统电压,需要将电池进行串联,400V电压需要约一百个电芯串联(如特斯拉2170的Model3),而800V则需要约200个电芯串联(保时捷Taycan的电池包总共包含396个电芯,串联数为198)。
②串数数越大对电芯一致性要求就越高,圆柱电池一致性最高。
一致性,指的是用于成组的单体电芯的初期性能指标的一致,包括容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等,如果电芯之间一致性存在差异,将影响整个电池组的性能。圆柱电池一致性最高,可缓解800V导致的串联数倍增进而导致的一致性控制难题。
③单体容量过大不利于平衡串并联。
比如方形800V下需要200多个电芯串联,最后都不需要并联的电芯,但对于电池来说并联和串联需要一个平衡。单体容:量过小结构件过多,成本较高。
另外,圆柱电池优势是应对热失控,劣势是成组效率低,和高镍三元结合正好扬长避短(圆柱只是一种封装方式,材料体系用ncm还是Ifp都可。高镍三元的优势是高能量密度;劣势是热稳定性差,4680搭配高镍三元可充分发挥其一致性和安全性,并助推三元成本下降。
综合下来,单体容量在30Ah左右的4680电芯搭配高镍三元最合适800V下的快充。
对标:4680:
1)布局走在前列的电池厂宁德时代、亿纬锂能;
2)驱动三元高镍估值修复和成本下降,推荐一体化企业中伟股份、华友钴业,正极容百科技、当升科技;
3)带来材料asp和毛利率提升,具体天奈科技、中国宝安(贝特瑞)、天赐材料、科达利。
高电压:
新能源弹性增强( ASP提升) +格局好的零部件细分小龙头:宏发股份、中熔电气、法拉电子、铂科新材