新能源汽車當前的痛點包括續航能力、充電效率、成本、安全性等，電池成為新能源汽車滲透率提升的關鍵。大圓柱電池擁有高能量密度、強快充、高安全、長壽命等相對優勢，與中高端乘用車對于長續航和超快充的需求較為契合，成為了未來中高端電動車的最優解。目前各大企業積極規劃布局大圓柱電池產線，大圓柱電池在2024年有望加速出貨。

在本報告中，我們將對大圓柱電池行業的生產、技術、市場等方面進行全面的分析。首先，我們將回顧大圓柱電池的發展歷程，并分析其所具備的優勢。隨后，我們將分析目前行業發展的現狀，包括應用市場、主要參與者競爭格局及產業規劃等內容。另外，我們將通過對產業鏈的深入探討，介紹大圓柱電池的制造過程和關鍵技術，并對相關公司進行梳理。最后，展望未來大圓柱電池市場。

01

行業概述

1、電池三種封裝形式

按照封裝形式來劃分，鋰電池可以分為方形、圓柱與軟包三種形態。封裝形式是指單體鋰電池的封裝結構，不同的封裝形式對應不同的工藝制程，也對應了不同形態的電池精密結構件。目前，鋰電池封裝形式技術路線主要包括圓柱、方形、軟包三種形式。

（1）方形：通常采用卷繞或者疊片工藝進行裸電芯的制作，以方形的鋁殼或者鋼殼作為封裝材料。方形電池有成組效率高、單體容量大、結構簡單的優點，但其一致性較低、散熱難度大。

（2）軟包：軟包動力電池采用鋁塑膜作為外殼，通常采用疊片工藝進行裸電芯的制作。軟包電池有單體能量密度高、電化學性能良好、安全性高、設計靈活等優點，但其產品一致性要求更高、成組效率相對較低、成本相對較高。

（3）圓柱：圓柱電池通常采用圓柱形的鋼殼進行封裝，裸電芯制作采用卷繞工藝。圓柱電池具有一致性好、生產效率高、系統層面散熱能力強，尺寸升級后可一定程度上改善其原本的單體能量密度低、模組所需電芯多及其導致的壽命差、管理復雜等問題。但總的來說，其能量密度較低、產品的成組效率較低仍然是較為明顯的劣勢。

2、圓柱電池發展歷程

圓柱電池由索尼公司發明，早期應用于消費電池，特斯拉將其在電動車領域普及。1991年索尼公司發明全球首款商業化鋰電池-18650圓柱電池，開啟鋰電池商業化進程。早期圓柱電池多用于筆記本電腦等消費類產品。2008年，特斯拉Roadster上市，搭載松下生產的近7000顆圓柱電池，開創電動汽車應用圓柱電池的先河。2017年，特斯拉與松下聯合推出21700圓柱電池并搭載于Model3中，該電池采用NCA+少量摻硅負極方案，單體容量較18650電池提升約50%。2020年9月，特斯拉正式發布4680大圓柱電池，單體容量較21700電池提升5倍，并且成本實現進一步優化。

3、大圓柱電池優勢

（1）能量密度得到提升

圓柱電池向大直徑發展，能量密度得到提升。特斯拉21700電池較18650電池實現了單體能量50%的提升；4680電池較21700電池能量提升了5倍，功率提升了6倍，續航對應提升16%。隨著電池尺寸的增大，電池不貢獻能量密度的結構件等重量或體積占比會減小，從而電池的能量密度可以得到提升。此外，單體電池尺寸和容量提升后，整體電池包的空間利用率和成組效率得到相應提升，從而帶來電池包的能量密度提升以及成本的下降（4680電池相比于21700電池單KWh成本降低14%）。

（2）兼顧續航和經濟性

46mm外徑是兼顧續航和經濟性的設計方案。在動力領域，圓柱電池尺寸增大雖然能夠提升能量密度、減少整車使用的電芯節數，降低電池管理系統的管理難度，然而也會帶來性能和其他方面的問題。隨著外徑的增大，電池不貢獻容量的部件占比會減少，生產效率會得到提升，因此成本會隨之降低。當外徑增加到46mm后，整車的續航開始下降，同時降本的邊際效益也逐步趨緩，因此綜合考慮電池的整體性能和經濟性兩方面，46mm外徑是當前技術水平下的最優解。

大圓柱電池的高度尺寸則主要是與整車廠的底盤和電池包設計有關，目前主流的高度尺寸為80/95mm。其中，80mm高度設計以特斯拉為代表，而95mm高度設計以寶馬為代表。

（3）能夠實現快充具備安全性

大圓柱電池是目前幾種主流電池形態中安全性最高的，因其應力均勻，散熱性能好，電芯數量下降與無極耳設計等降低了電池的熱管理難度，疊加泄壓閥、集成結構件等技術增強了電池包的結構強度。由于大圓柱電池采用無極耳技術，縮短了電子電流在電池中的移動距離，從而能夠大幅提高充電速度。

02

行業現狀

1、目前方形電池是主流路線，圓柱市場份額較低

2018-2019年全球方形電池占比超過50%，由于寧德時代、比亞迪等方形電池廠商全球市場份額的擴大，方形電池占比持續增長。

2022年方形電池占國內動力電池裝車量93.20%，圓柱占比僅4.50%。由于寧德時代、比亞迪等方形電池廠商在國內的統治性地位，2022年方形電池在國內的份額達到了93.20%，相對其他兩種封裝形式的電池擁有絕對的優勢。

2、圓柱電池日韓企業市場率領先，46系未來將成為汽車和儲能用電池的主流型號

根據EVTank數據顯示，目前圓柱電池日韓企業全球市場率領先。2022年全球主要圓柱電池企業的競爭格局進一步優化，行業集中度持續提升，日本松下、韓國的LGES和三星SDI三家企業在圓柱電池的市場合計份額由2021年的48.9%增長到2022年的59.7%，LGES的市場份額提升最為明顯。EVTank的研究表示，圓柱電池未來需求端的增長將以汽車和儲能為主，以4680、4695等為代表的大圓柱電池在2022年實現了小批量的生產并預計在未來將迎來大批量出貨，成為汽車和儲能用電池的主流型號。

3、各大車企和電池企業跟進大圓柱設計方案

特斯拉4680電池發布以來，全球主要車企及電池廠積極跟進，紛紛布局大圓柱電池。特斯拉在2020年9月的電池日推出了4680電池。2023年6月及10月，特斯拉第1000萬顆及第2000萬顆4680電池相繼下線，意味著特斯拉在6-10月的生產速度已達到250萬顆/月。此外，松下也在美國進行了4680電池的布局，以滿足特斯拉的需求。國內電池企業億緯鋰能、國軒高科等也已有大圓柱電池項目落地。

車企積極布局大圓柱電池。除特斯拉加速推進4680電池落地及大規模應用外，寶馬、通用、江淮等海內外車企均已公開宣布將使用或考慮使用大圓柱電池，大圓柱電池的批量應用進程有望提速。

電池企業快速推進大圓柱電池的研發及工業化，大圓柱電池在2024年有望加速出貨。基于應用端對大圓柱技術的廣泛接納，目前全球已超50家企業布局大圓柱電池產品并進行了產能規劃，其中達GWh級產能規劃的企業超15家。特斯拉目前已有2座工廠開始4680電池的批量化生產，其長期產品端方面，旗下Model Y AWD車型已實現裝機，同時搭載4680電池的電動皮卡Cybertruck車型也將進入批量交付階段，遠期特斯拉還計劃在電動卡車Semi上應用大圓柱電池產品。億緯鋰能等開始起量，2023年行業產能預計達12GWh。2023Q3起特斯拉4680大圓柱電池生產效率已明顯提升，預計特斯拉自制電池2024年將加速量產，億緯鋰能2023年底已量產4680電池，預計2024年有望加速量產并實現裝車。

4、企業加速布局儲能市場，助力大圓柱需求提升

戶用儲能未來幾年需求仍有望高增長。戶用儲能電池技術路線以磷酸鐵鋰為主，主要包括方形、軟包及圓柱等不同類型電池，其中方形以50Ah-100Ah為主，軟包為30Ah-80Ah，圓柱為10Ah-50Ah。根據高工鋰電發布的調研統計數據，2022年中國儲能鋰電池出貨量達到130GWh，同比增長高達170.8%，其中戶用儲能領域增速最為顯著，同比增長超過3.5倍。

大圓柱磷酸鐵鋰電池備受戶用儲能市場的青睞。目前，戶用儲能系統容量正從3kWh-5kWh向5kWh-20kWh迭代，儲能系統的升級對電池容量、成本、功率以及安全性提出了更高的要求。大圓柱電池得益于無極耳技術、制造工藝和材料體系優化，在單體容量、成本、性能、循環和安全方面優勢明顯，例如大圓柱電池采用的磷酸鐵鋰材料本身具備較高的安全性，同時大圓柱電池采用高強度鋼殼設計，受極組膨脹影響形變小、抗沖擊、可靠性更高。結合市場需求和技術迭代來看，大圓柱電池發展趨勢明顯，目前相關企業正積極針對大圓柱儲能電池展開研發工作，致力于將大圓柱電池的循環壽命向5000次甚至更高次數瞄準。

多家企業密集布局大圓柱磷酸鐵鋰儲能電池。2023年1月24日，特斯拉首次確認不僅會將4680電池用在電動汽車上，還會將其拓展到儲能領域，例如戶儲電池Powerwall。國內包括億緯鋰能、鵬輝能源、海辰儲能、航天鋰電等不少電池企業自2022年已經規劃或開始布局適用于儲能市場的磷酸鐵鋰大圓柱電池。億緯鋰能針對戶儲市場推出了40135系列大圓柱磷酸鐵鋰電池。鵬輝能源推出的40135型號大圓柱磷酸鐵鋰電池已收到客戶訂單，適用于便攜儲能、戶用儲能等多領域。此外，時代聯合、中比新能源、華立源和博立威等企業都在通過做大圓柱電芯尺寸來降低成本，進而滿足戶用儲能電池應用場景需求。

03

產業鏈分析

大圓柱電池上游包括正極、負極、電解液、結構件等材料及制造設備。中游為大圓柱電池制造商。下游為應用領域。大圓柱電池將推動電池結構設計變化及電化學體系優化與迭代。

1、大圓柱電池在設計與工藝實現全面升級

（1）生產技術

大圓柱電池采用全極耳技術提升快充性能、增大散熱面積。極耳是從圓柱電芯中將正負極引出的金屬導電體，主要成分為鋁和銅，是電池充放電的接觸點。全極耳技術是將電子的傳輸路徑從沿極耳到集流盤的橫向傳輸變為集流體縱向傳輸。

全極耳技術優勢在于：1）提高安全性：電子流通路徑縮短，電池發熱量有望明顯下降。同時全極耳設計增大了極耳端面的散熱面積，增強電池的熱穩定性。2）提升倍率性能：全極耳設計降低電池內阻，提高電子流動速度，提高快充性能。

特斯拉提出干電極技術，簡化工藝、降低成本。干電極技術是指將PTFE（聚四氟乙烯）粘合劑與正極/負極活性材料混合，再通過噴涂或者高溫擠壓等方式形成材料帶，然后將電極材料帶層壓到集流體上形成電極。

干電極技術優勢在于：1）簡化工藝：省卻了傳統濕法工藝中將具有粘合劑的溶劑與正極/負極粉末混合后，將漿料涂在集流體上干燥的環節。2）降低成本：節省了溶劑的原料成本與溶劑使用、蒸發、回收的設備成本。3）電極性能好：粘合劑以纖維狀存在，使得電極活性物質與導電劑顆粒接觸更為緊密，電極的導電性好、容量高、充放電速度快。4）兼容負極補鋰工藝：干電極技術無需使用有機溶劑，因而負極補鋰時可以直接使用鋰粉，以此優化首效低的問題。

（2）生產流程

結構件和工藝方面，隨著產業化放量大潮將近，相關電池公司擴產意愿逐漸明朗，極耳激光切割、揉平、激光焊接等設備環節面臨著升級需求，以激光設備和激光器為代表的設備有望率先受益，同時由于電池結構件的復雜程度提高，單體價值量隨之提升，圍繞特斯拉產業鏈的結構零件和零件材料公司有望受益。

大圓柱電池生產流程主要包括：電極制備、電芯卷繞、組裝、注液、化成、分選等幾大工序。大圓柱電池與21700電池生產工藝差別之處主要在于：極耳模切與揉平、集流盤焊接等工序。直接影響了4680電池的良品率，導致電池規模量產困難。實現規模量產需達到90%以上的良率，這僅靠電芯企業開發設計大圓柱電池裝配段難以實現，還需要聯合鋰電設備企業進行產品升級和工藝革新，從而實現良率突破，以達到規模量產要求。

極耳模切/卷繞：部分設備企業致力于打造激光模切卷繞一體化，新產品技術迭代加快。無極耳結構對激光切割的速度、精度提出更高的要求，也增加了卷繞環節的難度，其中卷繞張力控制、卷繞速度及效率都是影響電池產品良率的關鍵。部分企業從設備集成化著手，通過結構和功能的創新設計，將激光切割設備、卷繞設備、極耳成型結構集成，大幅節約占地面積，并降低了成本和能耗。目前，易鴻智能激光模切卷繞一體機已應用于頭部動力電池企業產線，其在張力精度控制、線速度適當匹配等均處于行業優勢地位。贏合科技的激光切卷繞一體機產品可以有效解決模切制片毛刺大、效率低、除塵不徹底、一致性不好等行業痛點，目前已開始向特斯拉、LG等頭部企業供貨。

極耳揉平：無極耳揉平工藝產生新需求。在大圓柱電池制造工藝中，無極耳電芯卷繞后通常端部不平整且有較多毛刺，為避免電芯入殼時對電池外殼的內側壁造成刮傷，需對電芯端部進行揉平處理，待電池卷芯的斷面平整后再與集流體焊接。傳統的揉平方法是通過揉平機的揉平頭直接接觸在無極耳上，隨著揉平頭的自轉靠近無極耳后，碾轉帶動無極耳揉平在卷繞電芯的端部，然而這種傳統的揉平方法存在以下問題：1）揉平速度過快時，極片容易外翻；2）揉平時候容易產生較多金屬屑，導致內部短路；3）揉平時由于摩擦容易產生大量粉塵。

新型無極耳揉平技術有望打開新的市場空間。目前，逸飛激光通過創新開發的行星式揉平整形技術，在正負極集流體許用應力范圍值內，實現了無極耳高速、無損成型，嚴格控制了因摩擦導致集流體受損、破裂產生的粉塵與顆粒。驕成超聲采用的超聲波揉平設備具有所需壓力小、揉平過程變形小、箔材緊密程度高、需要能量小，瞬間功率小等特點，近年來已與寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等鋰電頭部企業建立了良好的合作關系。

激光焊接：設備有望實現單體價值量提升，并受益于大圓柱電池放量，迎來量價齊升。無極耳圓柱電池規模化生產應用的核心在于通過激光焊接實現集流體與集流盤、正負極蓋板的全面積焊接。極耳數量的增加對焊接的精度、質量、一致性提出了更高的要求，促使激光工藝設備從傳統電池的脈沖激光器點焊，轉變為4680的連續激光焊接設備，激光焊接工序從5道增加至7道。單顆方形電池的電池容量約為150-250Ah，而單顆4680電池的電池容量僅為25Ah，生產一臺特斯拉Model Y需要約960顆4680電池。因此無論從單體電芯層面，還是從所需電池總數層面，4680電池技術帶來的焊點數量相較傳統電池均增加約5倍，即生產單GWh的4680電池相較于18650和21700電池產線增加5臺焊接設備。

電池包結構設計方面，部分大圓柱電池采用CTC（電芯集成到汽車底盤）設計。圓柱電池殼體可提供一定的結構剛性，因而能夠在受到外部沖擊后更好防止形變影響電芯內部結構，與CTC設計具有更高契合度。特斯拉取消了大圓柱電池陣列的電池蓋板，電池上表面零件與車身結構連接集成而后發揮了座椅固定及車身橫梁的功能，進而提高了空間利用率。根據特斯拉研究，采用CTC與一體化壓鑄技術后，電池單Wh成本能夠下降7%左右。

2、化學材料變化：大圓柱電池推動電化學體系優化與迭代

化學材料方面，技術創新使得大圓柱電池具備更高的安全上限，相比于21700電池，大圓柱電池可以適配高鎳正極、硅基負極等更高能量密度的化學體系，從而充分發揮其優勢，這進一步推動了大圓柱電池材料體系的更新：為解決硅基負極的膨脹問題，導電劑需要使用單壁碳納米管；為適配正極高鎳化，需要提升新型鋰鹽LiFSI的用量比例。

（1）正極材料：助力高鎳與超高鎳材料需求快速增長

大圓柱電池需要提升單體電芯能量密度：大圓柱電池相較目前主流的方形電池成組效率較低，需搭載更高能量密度的材料來提升單體電芯的能量密度，從而保障其成組后保持可觀的能量密度。根據能量密度W=qU（容量×電壓）的計算公式，容量與電壓兩者共同決定了材料的能量密度。在動力電池應用領域，NCM三元材料因其容量大且能量提升仍有較大潛力而有望在大圓柱電池里面受到廣泛應用。

提升正極材料能量密度的主要技術路徑為高電壓化和高鎳化：動力電池的性能主要取決于能量密度這一核心指標，而正極材料的能量密度高低將直接影響動力電池的綜合表現。容量與電壓兩者共同決定了材料的能量密度。

為實現能量密度的提升，行業內主要通過提升材料的充電電壓（高電壓化）與提升鎳含量（高鎳化）來提高下游動力電池能量密度。其中，高電壓化路線通過提升電池充電截止電壓使得正極材料在更高電壓下脫出更多的鋰離子，從而同時提升容量與工作電壓，進而達到提升能量密度的目的。如下表中所示，將Ni6系NCM三元材料典型產品（Ni65）的充電電壓由4.25V提升至4.40V可實現能量密度約10%的提升，綜合性能與充電電壓4.20V的Ni8系典型產品基本持平；高鎳化路線則通過提升NCM三元材料中鎳元素的比例，可以使材料在較低的電壓下（充電截止電壓小于4.3V）脫出更多的鋰離子，從而達到提升材料容量的目的，如Ni8系、Ni9系三元材料。高電壓化與高鎳化兩大技術路線在最終目標方面具備一致性，即持續提升現有材料容量，縮小實際容量與理論容量之間的差異。

（2）負極材料：更適配摻硅負極，碳納米管搭配使用

硅基負極是負極材料發展方向：目前，石墨負極材料的比容量性能逐漸趨于理論值。為進一步提升動力電池的能量密度，新型負極材料正在積極研發中，其中，硅基材料由于具有極高的能量密度（理論比容量為4200mAh/g，是石墨負極材料的10倍）、較低的脫鋰電位以及相對出色的安全性能，有望成為下一代負極材料研發的主流方向。

膨脹大、首效低、導電性差是硅基負極的主要問題：1）硅材料在充放電時膨脹嚴重，體積變化達到300%。這種不斷收縮膨脹會造成硅基負極材料產生裂紋直至粉化，破壞電極材料與集流體的接觸性，使得活性材料從極片上脫離，引起電池容量的快速衰減；2）硅負極首效較低，硅負極體積變化會導致硅負極表面的固體電解質（SEI）膜隨著硅體積的變化而發生破裂，新暴露在表面的硅在充放電過程中會持續生成新的SEI膜，繼而不斷地消耗來自正極的活性鋰和電解液；3）硅的導電性能相較碳材料來說更差，在高倍率下不利于電池容量的有效發揮。

大圓柱電池更適配硅基負極：硅基負極材料在能量密度方面有明顯優勢，但是硅基負極材料的膨脹較大，在電池多次充放電過程中極片容易受到損壞從而導致循環壽命下降。方形卷繞電池極極片有較為脆弱的拐角處，在極片發生膨脹時拐角處更容易受到損傷，而大圓柱電池的極片為受力均勻的圓柱形，在極片發生膨脹時不易受到損傷。

特斯拉自產4680電池采用硅負極：在2020年9月22日的電池日上，特斯拉表示計劃采用冶金硅作為原材料，通過離子導電高分子進行涂覆、以及特殊膠粘劑（Binder）混合的形式，通過包覆方法以及改進粘結劑的方式來提升性能。

在對能量密度要求逐步提升的行業背景下，硅基負極材料逐步成為產業關注焦點。已有包括貝特瑞在內的企業實現了硅基負極材料的量產。在行業下游，以特斯拉為代表的汽車廠商已開始采用硅基負極的動力電池。隨著高鎳三元材料NCM811、NCA及其他配套材料的技術逐漸成熟，硅基負極搭配高鎳三元材料的體系成為未來高端鋰電池發展趨勢，硅基負極材料產業化進程正在加快。近年來，隨著下游動力電池行業對高能量密度負極材料需求的增長，硅基負極材料出貨量快速增長。

（3）電解液：新型鋰鹽LiFSI用量有望穩步提升

新型鋰鹽LiFSI更加契合大圓柱電池高電壓、高倍率的特點。與傳統的六氟磷酸鋰相比，LiFSI在導電性、化學穩定性、熱穩定性等方面均具有更出色的表現，進而能夠增強電池的寬溫性、高安全等性能。根據鑫欏鋰電數據，LiFSI現報價在24萬元/噸，伴隨與六氟報價逐步趨近，其憑借穩定性、導電性等優勢，有望進一步提升在電解液中的添加比例。

企業積極擴產LIFSI，成本和性能將決定開工率。LIFSI最開始由日本觸媒于2013年開始量產，且受工藝壁壘高、提純過程復雜等影響，該產品呈現壟斷特點。隨著2017年前后國內企業陸續開展中試，如天賜材料、康鵬科技、新宙邦等公司相繼突破技術瓶頸，逐步打破日韓企業壟斷格局。國內廠商積極擴產，2023年底總產能預計超過7萬噸，其中國內產能超過94%。到2025年，LIFSI產能預計突破19萬噸。LIFSI擴產節奏積極，但多數產線仍處于調試階段，開工率取決于產品質量，最終取決于產品成本，中長期具備規模效應且成本控制能力強企業將脫穎而出。

（4）導電劑：單壁碳管更適配高鎳+硅負極體系

高鎳正極和硅基負極帶動碳納米管（CNT）需求。高鎳正極導電性能差，CNT更契合需求。硅基負極理論比容量高但應用面臨較大挑戰：1）硅材料體積膨脹率達300%（碳材料為16%），材料易粉化；2）負極活性物質易脫落；3）SEI膜處于破損修復動態階段，厚度持續增加，界面阻抗提高，活性物質消耗。

碳納米管（特別是單壁碳納米管）是硅基負極的理想導電劑之一：1）導電性能優異：相較石墨烯，其一維結構更容易搭建有效導電網絡，彌補硅基負極導電性差的問題；2）彈性高、機械性能強：特別是單壁碳管彈性更優（是多壁碳管的3-10倍），能夠在硅材料體積碰撞時緊密連接各顆粒，提高結構穩定性、減少活性物質脫落；3）比表面積大、中空結構優，能夠緩解硅基負極在充放電過程中的體積變化的應力，減少材料坍塌、提高循環壽命；4）改善倍率特性、高低溫性能等。

多壁碳納米管市場方面，國內天奈科技行業領先、2022年市占率達到40.3%，集越納米、道氏技術等亦有可觀份額；海外企業來看卡博特收購三順納米切入該領域，LG化學依托自身化工優勢自研自用，日本東麗憑借碳材料領域優勢積極服務海外電池客戶。單壁碳納米管是導電劑發展新機遇，OCSiAl超前布局謀求先機。

（5）補鋰劑：提升能量密度，改善首圈效率

補鋰劑能夠優化電池首圈效率和循環壽命。負極表面在形成SEI膜過程中，會不可逆消耗一定量的正極活性鋰，進而造成首圈效率低、循環壽命差等問題。補鋰劑實際上就是對電極材料進行預鋰化，通過補充首圈循環過程中的鋰損耗，來提升首圈效率、能量密度和壽命。根據德方納米數據，添加2%補鋰劑能夠提升約5%的能量密度。

根據所作用電極的差異，補鋰可分為正極補鋰和負極補鋰。負極補鋰多使用鋰粉、鋰箔等產品。負極補鋰雖然作用更加直接且性能改善更明顯，但是由于金屬鋰活性高使用難度大、鋰粉難溶于粘結劑等問題，使得其量產存在較大困難。正極補鋰多使用富鋰化合物和二元鋰化合物等產品。正極補鋰劑可以直接在合漿過程中添加，操作簡單且無需對現有電池體系進行改善，因而有望實現快速量產。

補鋰劑未來有望在大圓柱電池領域得到廣泛應用：1）動力電池領域：硅基材料存在首圈效率低的問題，補鋰劑能夠顯著提升其首圈效率并改善其循環壽命，推進硅材料產業化進程，例如上汽智己搭載的寧德時代摻硅補鋰方案，蔚來固態電池的無機預鋰化碳硅負極體系。2）儲能電池領域：添加補鋰劑后將進一步優化體系循環壽命。

（6）結構件：大圓柱提高技術壁壘，預鍍鎳成為新的增量

圓柱電池結構件主要包括：殼體、頂蓋等，其中頂蓋則由防爆片、密封圈、連接片、鋼帽等組成。電池的結構件主要發揮著傳輸能量、承載電解液、保護安全性、固定支承電池等作用。

大圓柱電池與傳統圓柱電池結構的差別在于：1）殼體增厚：部分大圓柱電池設計采用無模組結構，需要發揮更多的結構支撐等作用，部分企業大圓柱產品壁厚由21700電池的0.12-0.25mm增厚至0.5-0.6mm。2）正負極各新增一個集流盤：21700電池卷芯兩側防止正負極絕緣片，極耳焊接到正極頂蓋和負極底蓋上；而大圓柱電池采用全極耳設計，兩側直接焊接在集流盤上。3）熱電分離、防爆閥置于電芯底部：21700電池防爆閥位于電芯頂部，與汽車電氣連接區域相連，電芯熱失控時噴發物容易對電氣區域產生二次危害。大圓柱電池則是將防爆閥設計在電芯底部，實現熱電分離。

大圓柱電池結構件性能要求高，且不同企業設計方案存在差異。大圓柱電池的結構件強度、抗拉要求更高，結構復雜度高且精密度要求高。同時，不同企業針對大圓柱電池的結構設計，如蓋帽位置、集流盤設計等存在差異，進而使得結構件產品需要針對各家企業方案靈活生產。

封裝殼體作為電芯內活性物質與外界全生命周期的屏障，是包含鋰電池在內的各類電池的重要組成部分。通常大圓柱殼體分為直通型殼體、變壁型殼體、擴口型殼體、普通型殼體、防爆型殼體。

不同于方形電池的鋁殼，大圓柱電池采用鍍鎳鋼殼作為封裝材料。對耐壓強度的要求，大圓柱通常采用鋼殼作為封裝殼體，而鋰電池鋼殼的原材料主要是鋼帶，其生產流程包括清洗、連軋、退火、分剪、鍍鎳和沖制等流程。其中鍍鎳環節分為預鍍鎳和后鍍鎳兩種工藝，是為了防止電池正極活性材料對鋼殼氧化，增強耐腐蝕性的一種方式。預鍍鎳工藝是一種在電池殼沖壓之前對基礎鋼材進行鍍鎳，再通過高溫回火處理從而讓鋼層和鎳層之間相互擴散滲透形成鎳鐵合金層的技術工藝。

預鍍鎳是主流鍍鎳工藝，目前被日本廠商壟斷。相較于后鍍鎳工藝，預鍍鎳工藝對高速連續預鍍鎳的生產設備、電鍍液配方、擴散退火溫度參數以及鋼帶平整技術等方面均對生產廠家有著更為嚴苛要求。同時，憑借著產品優異的焊接、力學性能、耐腐蝕性能以及良好鍍層的均勻性等優勢，預鍍鎳工藝廣泛應運于新能源汽車、高端電動工具等領域。目前，國內外主流鋰電池生產廠商均已由后鍍鎳轉化為預鍍鎳，預鍍鎳工藝成為行業主流趨勢。鋰電池預鍍鎳鋼基帶因具有較高的技術壁壘，尚未實現大規模國產化，主要被新日鐵、東洋鋼板等日本廠商所壟斷。

國內企業逐步發力，逼近進口產品水平。目前預鍍鎳國內技術層面差距縮小至持平。以東方電熱的預鍍鎳產品在力學性能方面與新日鐵產品的對比為例，兩者產品原本在鍍層均勻度上有少許差距，經過工藝改進后，該差距已經很小。力學性能的好壞主要對產品的沖制過程產生影響，例如產品是否會出現卡磨具、沖裂、劃傷、掉屑等情況，目前公司生產的預鍍鎳產品在品質方面和進口產品相比基本沒有差別。目前國內企業客戶結構良好，國內廠商已經開始積極布局預鍍鎳，預計未來產品規模化之后會使成本下降，疊加國內廠商的質量提升，國產替代指日可待。

預計2026年預鍍鎳材料需求超53萬噸，市場空間98億元。預計2025年全球大圓柱電池的需求量為381.4GWh，對應的實際預鍍鎳需求約為38萬噸。加上消費類和堿性電池需求差不多在15萬噸，總需求約在53萬噸左右。若以1.85萬元/噸的單價進行計算，則2026年市場空間超98億元。

04

相關公司

1、億緯鋰能

億緯鋰能成立于2001年，主要從事消費電池、動力及儲能電池的研發、生產和銷售；2003年開始深度布局鋰原電池業務，陸續實現鋰亞電池、鋰錳電池量產，已成為國內鋰原電池龍頭企業；2009年在深圳創業板首批上市；2010年開始布局消費鋰離子電池業務，先后收購德賽聚能、麥克韋爾與孚安特，消費電池成為其業績增長點；2015年開始涉足動力電池業務，加強技術追趕和產能建設，已成功供貨捷豹路虎、寶馬、小鵬、廣汽等整車廠；2018年開始拓展儲能電池業務，成立武漢億星能源（后改名武漢億緯儲能），2023年與POWIN.LLC、ABS等外企簽訂約23.3GWh儲能電池供貨協議。

在三元大圓柱電池方面，公司是國內率先掌握三元大圓柱電池技術的廠商之一，已實現包括高比能材料體系技術、全極耳連接技術、大圓柱平臺工藝技術、熱蔓延安全控制技術在內的多項新型技術的研發突破，在電池和系統方面完成了大圓柱電池核心知識產權布局，取得了一種新型結構圓柱型離子電池、正極柱和正極集流盤的組裝結構等多項專利，產品覆蓋純電動車（BEV）和插電混動車（PHEV）等市場要求，已獲得梅賽德斯奔馳、寶馬等一流車企的認可。

億緯鋰能已取得大圓柱意向需求574GWh。根據國內電池廠商億緯鋰能的公告，截至2023年11月初，億緯鋰能圓柱磷酸鐵鋰電池已取得的未來5年的客戶意向性需求合計約88GWh，三元大圓柱電池已取得未來5年的客戶意向性需求合計約486GWh。億緯鋰能是國內大圓柱電池發展領先的電池廠商，已經獲得了寶馬等主機廠的定點或合作資格，隨著其獲得的意向需求逐步兌現，有望推動國內大圓柱電池產業鏈的發展。

2、貝特瑞

深耕鋰電負極材料20余年，出貨規模全球第一。公司2000年成立，布局天然、人造、硅基等多種負極技術，為天然石墨全球龍頭，在產品技術和全產業鏈領域具備領先優勢；人造石墨擴產積極加速追趕，產品類型覆蓋全面；硅基負極業內布局最早，率先實現產業化，技術領先同行2-3年，為松下-特斯拉硅基負極的核心供應商，出貨量國內領先。2022年公司負極總出貨量33萬噸，同增106%，出貨規模全球第一。

天然石墨全球龍頭，人造石墨擴張，硅基負極增厚盈利。1）貝特瑞在天然石墨有先發技術優勢及全產業鏈布局優勢。公司產品性能參數優異，天然石墨負極產品容量均在340-360mAh/g高端產品區間，中粒徑、首次容量等指標更優，滿足更高能量密度電池需求。2）積極擴展人造石墨業務，國內市占率排名第四。人造石墨較天然石墨具備更好的循環性能，公司產品類型較為全面，涵蓋高能量密度、快充、長循環、高功率人造石墨，并在連續造粒、連續石墨化等新技術上率先破局。根據GGII數據，2022年公司人造石墨國內廠商出貨市占率達11%，排名第四。3）公司硅基負極布局最早，2006年開始研發專利，2013年通過三星認證并批量出貨，占據先發優勢。公司硅基負極材料分為硅碳復合材料和氧化亞硅材料兩種技術路線，其中硅碳負極產品目前已開發到第5代，比容量2000mAh/g以上，硅氧負極產品比容量大1500mAh/g以上。公司硅基負極出貨量國內領先，2022年出貨超3000噸。硅基負極成本較高，單價高，2022年貝特瑞硅基負極銷售均價在20萬元/噸左右，毛利率達50%，凈利率達30%以上，增厚負極業務盈利。

加速擴產人造石墨，遠期聚焦海外布局，產能規劃志在長遠。公司已投產負極49.5萬噸，在建產能18.5萬噸。新增負極產能規劃中，京陽科技合資的山東瑞陽一期4萬噸負極一體化23年H1已投產，另有山西瑞君10萬噸（一期4萬噸開始投產）、云南貝特瑞20萬噸（5萬噸在建）我們預計于24年批量釋放，深圳硅基負極4萬噸（一期1.5萬噸在建）預計在24年開始投產。遠期擴產主要聚焦海外布局，目前已有8萬噸負極一體化印尼項目（一期）在建，配套海外動力電池客戶，我們預計24年底實現產能釋放。

公司是NCA龍頭，NCM811快速放量。2021年6月公司以8.4億元對價向天津納米和江蘇納米出售磷酸鐵鋰業務，專注以NCA和NCM811為主的高鎳三元正極材料。公司從技術壁壘高的高鎳NCA開始切入，2015年建成國內首條年產3000噸NCA產線，并于2016年率先實現量產；2017年NCM811開始量產，聚焦軟包電池的規模化應用。目前公司高鎳三元已通過海外客戶的產品驗證，實現產業化。按2023年1月-11月累計產量計算，貝特瑞在國內廠商中NCA正極市占率達45%，位居第一；NCM811正極市占率達14%，位居第三。

海內外合資擴產10萬噸新產能。貝特瑞（江蘇）自有高鎳產能3萬噸，深圳貝特瑞納米產能0.3萬噸，2021年公司與SKI和億緯鋰能合資成立常州貝特瑞，規劃高鎳產能5萬噸，共5條產線，2023年1-3號產線已投產，已有產能3萬噸，公司現有產能總計6.3萬噸，后續2萬噸預計24年投產，屆時總產能達8萬噸。2023年12月28日公司宣布通過BNUO公司在摩洛哥投建年產5萬噸正極材料項目，有望進一步拓展海外份額。2022年公司與中偉簽署《戰略合作框架協議》，參股4萬噸高鎳前驅體項目，并在海外礦產資源開發等領域展開合作，實現降本。

3、國軒高科

公司是全球動力電池行業領軍企業。國軒高科股份有限公司成立于2006年，經過多年的探索和努力，已逐步發展成為全球動力鋰電池領先企業。公司目前的主要業務包括動力鋰電池系統、儲能電池系統和輸配電設備三大板塊。

1）動力鋰電池：全資子公司合肥國軒是國內最早從事新能源汽車動力電池自主研發、生產和銷售的企業之一，主要產品包括磷酸鐵鋰材料及電芯、三元材料及電芯、動力電池組、電池管理系統等。公司與國內外眾多新能源整車企業建立了長期戰略合作關系，產品廣泛應用于純電動商用車、乘用車、專用車以及混合動力汽車等新能源汽車領域；2）儲能電池：公司在儲能電池方面擁有成熟的技術體系，主要產品包括儲能型電池組、集裝箱式儲能系統、通信基站系列電源、5KWH/10KWH戶用儲能電源、易佳電智能移動儲能充電樁等。目前，公司積極與國內主要通信設備企業及國家電網等開展合作，大力開拓國內外儲能市場，重點布局發電側、電網側、電源側、用戶側四大儲能領域，努力打造第二成長曲線。公司產品廣泛應用于通訊基站、儲能電站、船舶動力電池、風光互補、移動電源、兩輪車等新能源領域；3）輸配電設備：輸配電設備作為公司的傳統業務板塊，主要產品為高低壓開關成套設備、電器數字化設備、配網智能化設備、變壓斷路器、一體化充電樁、車載充電機和儲能機柜等，產品廣泛應用于火電、水電、核電、風電、軌道交通、冶金、化工等行業領域。近年來，公司積極通過創新技術推動產業轉型，拓展了輸變電運維服務及EPC項目總包施工等業務。

堅持“做精鐵鋰、做強三元”戰略，產品廣泛配套于乘用車、商用車、專用車、低速車。公司持續突破磷酸鐵鋰性能天花板，230Wh/Kg磷酸鐵鋰電池設計已定型；發力三元高鎳與硅氧負極電池產業化，三元半固態360Wh/Kg電池已通過嚴格針刺測試；通過全新結構設計，推出L300、L600、N300第三代電芯產品，其中L300和L600已搭載行業內先進的磷酸鐵鋰化學體系。公司磷酸鐵鋰電池和三元電池產品已經廣泛配套于乘用車、商用車、專用車、低速車。目前，公司在與戰略客戶合作開發高性能磷酸鐵鋰電池，提升新能源汽車續航、安全性能，預期公司未來產品結構繼續完善，產品競爭力持續提升。

公司儲能產品豐富，全面覆蓋集中式、分布式、戶用等儲能應用場景。公司2014年正式進軍儲能業務，2016年成立儲能事業部，產品主要包括儲能電芯、標準化電池箱、電池簇及Power Ocean、Power Star、Power Smart儲能產品系列等，滿足集中式電力儲能、工商業儲能和家用儲能各種場景應用的需要，并已通過GB、北美UL、IEC、日本JET等標準認證，具備了全球化產品供應的條件。

動力電池收入高速增長，儲能電池收入占比不斷擴大。2022和2023上半年公司動力電池營業收入分別為184.82億元、104.78億元，分別同比增長116.40%、58.56%，營收占比分別為80.2%、68.8%，是公司的主要收入來源。受益于儲能市場高度景氣，2022和2023上半年公司儲能電池業務營收規模大幅增長，分別實現營收35.08億元、41.47億元，營收占比分別為15.22%、27.21%。

4、當升科技

高鎳三元行業先行者，業績表現優于行業。公司是首家以鋰電正極材料為主營業務上市的中國企業，主要從事多元材料、磷酸（錳）鐵鋰、鈷酸鋰等鋰電池正極材料和多元前驅體等材料的研發、生產及銷售。

國際客戶銷售占比超70%，海外戰略布局提升企業競爭力。1）目前公司與SKon、AESC、LG新能源、Murata等全球一線品牌動力電池企業均建立了深度戰略合作關系。公司NCM811高鎳產品在海外處于快速放量的過程，在主要國際著名電池生產商、車企客戶處均保持較高的占比，助力業績提升。2）2023年7月28日公司正式與FMG、FBC簽署合資協議，將設立香港投資公司、盧森堡SPV兩家公司，再通過其與FBC在芬蘭成立合資公司（當升方出資70%，FBC出資30%），負責一期項目建設。該項目有利于充分發揮合作雙方優勢資源，借助項目所在地顯著的區位優勢、能源優勢及政府支持。

技術水平處于行業前列，研發實力雄厚。公司是國內首批布局高鎳產品的企業之一，超高鎳技術水平處于行業前列。其中公司在超高鎳NCM/NCA等材料的研發上持續取得突破，開創性地采用“海綿結構”設計、特殊微晶結構設計等先進的設計理念，實現續航、安全、壽命、效率及低溫性能全面提升并廣泛應用于全球高端電動汽車。此外，公司順利開發出超高鎳無鈷材料，相比目前鎳含量達90%的正極材料，成本可減少5%；9系高鎳多元材料已實現向海外大批量出口，克比容量達到215-235mAh/g，在國際客戶處成為標桿產品。

5、天奈科技

新一代單壁管即將放量，積極開拓海外客戶。公司為碳納米管導電漿料行業龍頭，產能及出貨量均為全國第一。目前公司已掌握新型單壁碳納米管的負載型催化劑的制備方法、新一代寡壁和單壁碳納米管連續制備技術，成為全球極少數能夠規模化生產單壁管產品的企業。公司目前單壁碳納米管產品正在積極導入相關目標客戶，預計很快將貢獻增量。公司在鞏固提升現有國內鋰電市場份額基礎上，也在積極拓展國外市場，現已實現對部分海外頭部客戶的供貨，未來將會導入更多的海外主流客戶。

公司積極布局新型正極業務，未來有望成新增長點。公司規劃建設碳納米管正極材料，是將先進的碳納米管制備技術和正極材料相結合，形成新型的復合碳納米管正極材料，新產品能提升下游鋰電池的導電性能，將會是碳納米管應用的新方向。公司計劃分期建設年產10萬噸/年的新型正極材料，首期建設年產2萬噸/年的碳納米管正極材料，現項目正在建設中。首期預計2024年上半年完成調試投產。

6、東方電熱

國內民用電加熱龍頭，積極布局新能源業務。公司以電加熱技術為核心，廣泛拓展電加熱技術及熱管理系統的應用領域，目前已形成家用電器（元器件）、新能源（裝備制造、汽車元器件及鋰電池材料）和光通信（材料）三大主要業務板塊并行，以新能源行業為重點發展方向的業務格局。

預鍍鎳國產替代先行者。公司是國內極少數擁有完整工藝流程、并采用先進的預鍍鎳技術自主生產制造預鍍鎳電池鋼殼材料的企業，公司的預鍍鎳產品性能與海外龍頭廠商基本在同一水平，但其定價便宜2000-3000元/噸。隨著公司送樣產品驗證完成和產能釋放，有望成為預鍍鎳電池鋼殼材料國產替代的先行者。

2萬噸預鍍鎳項目進展順利。公司年產2萬噸預鍍鎳項目進展順利，其中的預鍍鎳工序已于2023年2月熱聯動試車一次性成功，產品質量符合設計要求，處于試生產狀態及零星工程改造；連續退火線于9月和10月完成兩次試車，整體工序運行情況良好，產品質量達到預期要求，新下線的產品已經給相關的客戶送樣做進一步驗證。

05

未來展望

1、高端市場46系將逐步替代2170，中低端市場仍然以方形鐵鋰為主

在三元圓柱電池市場中，基于更優良的能量密度，快充性能和熱穩定性，能夠認為46系電池有望逐步替代2170電池，在2023-25年中逐步提升在中高端車型中安裝量占比。但目前46系電池仍存在干法電級制備難度高和激光焊接問題，行業內綜合良率較低導致單Wh電池成本仍高于方形鐵鋰電池。基于成本考慮和目前國內電池廠商規劃和技術進展，能夠認為在中國低端車型中，方形鐵鋰近期或仍占據主導地位。

2、預計2026年全球大圓柱電池裝機量有望達到381GWh

綜合考慮目前的市場情況，假設如下：（1）動力電池裝車量在2026年達到2061.2GWh，同時大圓柱電池在動力電池中的滲透率達到18%；（2）戶儲電池裝車量在2026年達到172.3GWh，大圓柱電池滲透率達到6%。預計2026年全球大圓柱電池裝機量有望達到381GWh。