1、 电池新技术专题（三）：动力电池结构创新百家争鸣 Table_Industry Table_ReportDate2022 年 08 月 17 日 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 2 证券研究报告 行业研究 行业深度报告 电力设备与新能源电力设备与新能源 投资评级投资评级 看好看好 上次评级上次评级 看好看好 Table_Author 武浩 电力设备与新能源行业首席分析师 执业编号：S1500520090001 联系电话：010-83326711 邮 箱： 张鹏 电力设备与新能源行业分析师 执业编号：S1500522020001 联系电话：18373169614 邮 箱： 信达证
2、券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北 京 市 西 城 区 闹 市 口 大 街9号 院1号 楼 邮编：100031 Table_Title 动力电池结构创新百家争鸣动力电池结构创新百家争鸣 Table_ReportDate 2022 年 8 月 17 日 本期核心观点 Table_Sum Table_Summary 电芯制作工艺双管齐下，叠片卷绕各有利弊。电芯制作工艺双管齐下，叠片卷绕各有利弊。电芯被认为是动力电池的“心脏”，在电池内部电解液工作时起到承上启下的作用。当前电芯制作工艺主要包括叠片工艺和卷绕工艺两类，叠片工艺内部空间利用充分，容量密度以及能量密度较高
3、，设计灵活，但易出现虚焊等问题；卷绕工艺则生产控制相对简单，内阻较高，但制作过程受限，形状单一，散热效果较差。动力电池结构创新百家争鸣，齐头并进。动力电池结构创新百家争鸣，齐头并进。自 2019 年动力电池结构创新元年以来，各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新，百家争鸣。1）宁德时代主推 CTP 技术，当前最前端技术为 CTP 3.0麒麟电池，设计多功能弹性夹层、底部空间共享方案，采取全球首创电芯大面冷却技术，性能卓越；2）特斯拉核心产品为 4680 电池，具有大电芯、无极耳和干电池三大工艺特征，与 CTC 技术相辅相成；3）比亚迪推出具备“6S”理念的刀片电池，并以此为基础推出
4、具有成“电池上盖-电芯-托盘”的“三明治”结构特征的 CTB 技术，结构强度优势明显；4）蜂巢能源技术核心为叠片电池工艺，并将叠片电池工艺与无钴电池产品深度融合；5）国轩高科主推 JTM 集成技术，制造过程简单，易形成标准化；6）广汽集团核心优势产品为弹匣电池，具备超高耐热稳定电芯、超强隔热电池安全舱、三维降温冷却系统、第五代电池管理系统四大核心技术；7）长城汽车核心产品为大禹电池，具备热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却八大技术创新，保障电池不起火、不爆炸；8）中航锂电核心产品为 one-stop 电池，核心技术创新为一体化电连接技术，基于“高度集成
5、与极简化”的产品设计与制造，实现产品对“高比能、高安全、高可靠、低成本”的要求；9）零跑汽车主推 CTC 方案，将电池、底盘进行集成设计，软硬件实现双重创新，可持续进化；10）上汽集团核心产品为魔方电池，通过平躺电芯实现超高集成度、超长寿命、零热失控安全防护。投资建议：投资建议：当前电池包模块化、标准化程度不断加深，整个电池包的生产环节集中度继续提升为大势所趋，推荐宁德时代、亿纬锂能、比亚迪、孚能科技。风险因素风险因素：疫情导致产业链需求不及预期风险；技术路线变化风险；原材料价格波动风险；市场竞争加剧风险等。aZeWbVPBpPpM6McM7NnPoOsQnPjMpPzQkPnMpN7NpNn
6、MMYtQnNvPsOrR 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 3 目 录 一、新能车产销旺盛，叠片卷绕技术并行.5 1.1 新能源车产销旺盛.5 1.2 叠片卷绕技术并行.5 二、动力电池结构创新百家争鸣.6 2.1 宁德时代开创结构创新之路.7 2.2 特斯拉 4680 引领结构创新.9 2.3 比亚迪“携刀”抢跑电池结构化.11 2.4 蜂巢能源叠片电池工艺.15 2.5 国轩高科JTM 集成技术.16 2.6 广汽集团弹匣电池.16 2.7 长城汽车大禹电池.18 2.8 中航锂电one-stop 电池.19 2.9 零跑汽车CTC 方案.20 2.10 上汽集团魔方电池.
7、22 三、增量投资机会.24 四、标的公司.24 4.1 宁德时代：龙头地位稳固，海外市场及储能业务爆发.24 4.2 比亚迪：厚积薄发，成就新能源时代的王者.25 4.3 亿纬锂能：动力电池业务快速发展，盈利有所承压.25 4.4 孚能科技：盈利承压，静待软包产能放量.25 4.5 壹石通：多点布局新能源，核心竞争力持续增强.25 4.6 银邦股份：积极巩固拓展新能源市场，有望开拓第二增长曲线.26 4.7 汇得科技：把握市场机遇，创新拓展新项目.26 四、风险因素.27 表 目 录 表 1：叠片工艺与卷绕工艺优劣总结.6 表 2：动力电池结构创新年鉴.6 表 3：宁德时代三代 CTP 性能
8、差异.7 表 4：大禹电池八大核心技术.19 表 5：零跑 CTC 方案硬件层面优势.21 表 6：魔方电池三大优点：超高集成度，超长寿命、“零热失控”安全防护.22 表 7：动力电池结构创新核心要点.23 表 8：动力电池结构创新核心指标.24 图 目 录 图 1：新能源汽车产量及环比增速.5 图 2：新能源汽车销量及环比增速.5 图 3：叠片工艺示意图.5 图 4：卷绕工艺示意图.5 图 5：CTP1.0 结构示意图.7 图 6：CTP3.0（麒麟电池）结构示意图.7 图 7：麒麟电池多功能弹性夹层示意图.8 图 8：多功能弹性夹层内置微米桥连接装置示意图.8 图 9：麒麟电池首创电芯大面
9、冷却技术.8 图 10：宁德时代水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置申请专利示意图.8 图 11：4680 电池示意图.9 图 12：圆柱电池尺寸与性能变化.9 图 13：特斯拉蛇形冷却板贴附设计.9 图 14：全极耳技术示意图.10 图 15：全极耳结构示意图.10 图 17：特斯拉 CTC 结构示意图.11 图 18：CTC 冷却与热隔离结构.11 图 19：德州工厂 4680 版 Model Y 拆解照片.11 图 20：汽车座椅直接置于电池之上.11 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 4 图 21：刀片电池电池包空间利用率大幅提升.12 图 22：刀片电池 6S
10、 技术理念.12 图 23：刀片电池通过“针刺测试”.12 图 24：7 重维度、5 大方面、4 个层级的全方位安全体系.12 图 25：刀片电池可满足四种状态下强度变化.13 图 26：刀片电池热管理系统示意图.13 图 27：中大型高端轿车比亚迪汉.14 图 28：比亚迪汉家族 2021 年度销售情况.14 图 29：比亚迪 CTB 技术示意图.14 图 30：CTB 技术类蜂窝“三明治”结构.14 图 31：CTB 技术首搭车型海豹.15 图 32：比亚迪 CTB 技术在海豹上的应用.15 图 33：蜂巢能源高速叠片工艺.15 图 34：蜂巢能源超高速叠片机.15 图 35：“L6”长叠
11、片电芯尺寸选择逻辑.16 图 36：蜂巢能源无钴系列产品宣传图.16 图 37：JTM 集成技术示意图.16 图 38：国轩高科科技大会 JTM 集成技术优势讲解.16 图 39：广汽弹匣电池结构示意图.17 图 40：弹匣电池针刺实验结果.17 图 41：网状纳米孔隔热材料.17 图 42：超高耐温上壳体.17 图 43：全贴合液冷系统.18 图 44：第五代电池管理系统.18 图 45：长城大禹电池结构示意图.18 图 46：大禹电池热失控实验.18 图 47：大禹电池首搭车型长城机甲龙.19 图 48：中航锂电 one-stop 电池结构示意图.20 图 49：中航锂电 one-stop
12、 电池技术创新.20 图 50：零跑汽车 CTC 方案纵向拆解示意图.21 图 51：CTC 方案俯视图.21 图 52：零跑 AI BMS 大数据智能电池管理系统示意图.21 图 53：全球首款搭载 CTC 技术量产轿车零跑 C01.21 图 54：魔方电池结构示意图.22 图 55：躺式电芯布局与传统立式设计对比.22 图 56：魔方电池体积效率转换率对比.22 图 57：魔方电池重量效率转换率对比.22 图 58：魔方电池首搭车型上汽 MG MULAN.23 图 59：魔方电池未来可支持换电.23 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 5 一、新能车产销旺盛，叠片卷绕技术并行
13、1.1 新能源车产销旺盛新能源车产销旺盛“双碳”顶层逻辑推动下，新能源汽车产销势头正盛“双碳”顶层逻辑推动下，新能源汽车产销势头正盛。当前，国内已成为全球最大的新能源汽车市场。近五年来新能源汽车产销显著上升，2022 年 7 月新能源汽车产销分别完成 61.7万辆和 59.3 万辆，较去年同期同比增长 117.6%和 119.2%；2022 年 1-7 月累计产销分别为327.9 万辆和 319.4 万辆，较去年同期同比增长 118.0%和 116.1%.1.2 叠片卷绕技术并行叠片卷绕技术并行 电芯制作工艺双管齐下，叠片卷绕各有利弊。电芯制作工艺双管齐下，叠片卷绕各有利弊。通常而言，动力电池
14、包括电芯、管理（保护）单元、外壳等几大部分，电芯也被认为是动力电池的“心脏”。关于电芯的制作工艺，主要包括关于电芯的制作工艺，主要包括叠片工艺和卷绕工艺两类，二者各有利弊。叠片工艺和卷绕工艺两类，二者各有利弊。1）叠片制作工艺）叠片制作工艺 叠片工艺是指将涂覆后的正负极合剂层分割成初定尺寸，随后依照顺序将正极合剂层、隔膜、负极合剂层贴合，后将多个“三明治”结构层并联叠合，形成可以封装的电极片芯。叠片工艺的连续性靠的是隔膜的“Z”字形弯折，把正负极连续叠合到隔膜上，隔膜“Z”字形穿行其间，隔开两极，最后包上外壳包装。图图 1：新能源汽车产量及环比增速新能源汽车产量及环比增速 资料来源：Wind，
15、信达证券研发中心 图图 2：新能源汽车销量及环比增速新能源汽车销量及环比增速 资料来源：Wind，信达证券研发中心 图图 3：叠片工艺示意图叠片工艺示意图 资料来源：双翌光电官网，信达证券研发中心 图图 4：卷绕工艺示意图：卷绕工艺示意图 资料来源：双翌光电官网，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 6 相较于卷绕工艺，叠片工艺内部空间利用充分，容量密度以及能量密度较高，同时可根据锂电池尺寸来设计每个级片的尺寸，设计灵活；但叠片工艺也具有一定缺点，叠片工艺需将极片点焊到同一焊点，相对容易出现虚焊问题。2）卷绕制作工艺卷绕制作工艺 卷绕工艺则是指通过固定卷针的卷绕，将
16、前期处理好的正极极片、隔膜、负极极片按照顺序卷绕挤压成型。具体工艺是将原材料按负极、隔膜、正极、隔膜的顺序叠在一起，通过卷绕法直接卷成圆柱形或椭圆柱形，放在方壳或圆柱的金属外壳中。相较于叠片工艺，卷绕工艺锂电池仅有两个极片，生产控制相对简单，电焊容易，同时因为正负极只有单一极耳的特性内阻较高；与叠片工艺一致，卷绕也有缺点，卷绕工艺基于其制作过程限制，只能制作为长方体锂电池，形状单一，同时散热效果相对叠片工艺也有一定劣势。表表 1：叠片工艺与卷绕工艺优劣总结：叠片工艺与卷绕工艺优劣总结 叠片工艺叠片工艺 卷绕工艺卷绕工艺 优势 容量密度高；能量密度高；尺寸灵活 电焊容易；生产控制相对简单 劣势
17、容易虚焊；设备效率慢 内阻高，形状单一；散热效果差 资料来源：双翌光电官网，信达证券研发中心 二、动力电池结构创新百家争鸣 2019 年为动力电池结构创新元年，各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新，推出各类去模组化、集成化的电池结构创新技术，并在新能源汽车市场逐步予以应用。当前时代电池包模块化、标准化程度不断加深，整个电池包的生产环节集中度继续提升为大势所趋，以宁德时代、比亚迪为代表的动力电池企业以及以特斯拉为代表的各大新能源汽车车企对动力电池结构的进一步革新值得关注。表表 2：动力电池结构创新年鉴：动力电池结构创新年鉴 时间时间 产品创新产品创新 应用范例应用范例 2019 年
18、 蜂巢能源叠片电池工艺 -2019 年 宁德时代 CTP1.0 北汽新能源 EU5 车型 2020 年 比亚迪刀片电池 首搭车型为比亚迪中大型高端轿车比亚迪汉 2020 年 国轩高科 JTM 集成技术 -2020 年 特斯拉 4680 电池 特斯拉德州工厂生产的 Model Y 2021 年 广汽弹匣电池 广汽 AION Y 为首搭车型，AION V PLUS、AION S PLUS 等同样予以应用 2021 年 长城汽车大禹电池 首发车型为沙龙机甲龙，2022 年起长城旗下车型将全面应用 2021 年 中航锂电 one-stop 电池 原预计于 2022 年 6 月推向市场 2021 年 宁
19、德时代 CTP2.0 蔚来系列 75kWh 电池包 2022 年 零跑 CTC 方案 零跑旗下全球首款 CTC 技术量产轿车零跑 C01 2022 年 比亚迪 CTB 首搭车型为比亚迪海豹 2022 年 上汽魔方电池 上汽 MG MULAN 等上汽星云纯电专属系统化平台开发的车型 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 7 2022 年 宁德时代 CTP3.0 麒麟电池 将于 2023 年量产，理想旗下新能源车确定搭载 资料来源：信达证券研发中心整理 2.1 宁德时代重磅发布麒麟宁德时代重磅发布麒麟 3.0，开创结构创新之路开创结构创新之路 2.1.1 CTP 技术发展历程技术发展历程
20、 CTP（Cell To Pack，无模组，无模组动力电池包）是宁德时代主推的电池结构集成技术，其发展大体动力电池包）是宁德时代主推的电池结构集成技术，其发展大体可以划分为可以划分为 3 个阶段，分别为个阶段，分别为 CTP 1.0、CTP 2.0 和和 CTP 3.0。1）CTP 1.0 由宁德时代在 2019 年 9 月 10 日于法兰克福汽车展会首次公布，相较于传统工艺，其去掉模组的侧板，转而用绑带来替代，以实现有效减轻重量，提高成组率，代表车型为北汽新能源 EU5 车型；2）CTP 2.0 由宁德时代在原有基础上进行改进，在 2021 年 12 月 21 日于国家“十三五”科技创新成就
21、展上推出，相较于 CTP 1.0，CTP 2.0 进一步优化掉模组的两个端板，利用电池箱体上的纵横梁来代替端板，代表车型为蔚来汽车；3）CTP3.0，即麒麟电池，由宁德时代在 2022 年 6 月 23 日首次公开发布，其使用平板化的托盘，去除箱体上的纵梁或横梁，采用低膨胀的电芯，配合电芯本体来实现结构上的需求，体积利用率由 CTP1.0 的 55%跃升至 72%，安全性、电池寿命、快充性能以及能量密度等方面也得到了进一步提升。CTP 3.0 由于推出时间较短，目前在市场上还未有实际应用，预计将于2023 年量产，理想汽车旗下新能源车已确定搭载。表表 3：宁德时代三代：宁德时代三代 CTP 性
22、能差异性能差异 CTP 1.CTP 1.0 0 CTP 2.0CTP 2.0 CTP 3.0CTP 3.0 续航里程（km）500+600+1000+三元电池系统能量密度（Wh/kg）180+200+250+资料来源：锂电产业通，信达证券研发中心 2.1.2 麒麟电池（麒麟电池（CTP3.0）麒麟电池，第三代麒麟电池，第三代 CTP 技术是当前宁德时代最前端的动力电池结构创新技术，其技术逻辑特技术是当前宁德时代最前端的动力电池结构创新技术，其技术逻辑特征集中于两个层面：征集中于两个层面：1）采取“电芯采取“电芯-电池包“结构，开创性地打破单一边界，整合需求，取消横纵梁、水冷板与隔电池包“结构，
23、开创性地打破单一边界，整合需求，取消横纵梁、水冷板与隔图图 5：CTP1.0 结构示意图结构示意图 资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心 图图 6：CTP3.0（麒麟电池）结构示意图（麒麟电池）结构示意图 资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 8 热垫原本各自独立的设计，集成为多功能弹性夹层；热垫原本各自独立的设计，集成为多功能弹性夹层；2）设计底部空间共享方案，将电芯倒置，将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进设计底部空间共享方案，将电芯倒置，将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进行智能分布。行智能分布。通过此两
24、项技术革新，麒麟电池成为全球集成度最高的电池，体积空间利用率最高可达 72%，同时可将三元电池系统能量密度提升至 255Wh/kg，磷酸铁锂电池系统能量密度提升至160Wh/kg，量产后整车续航可实现 1000km 以上。另外，麒麟电池在多功能弹性夹层内部搭建微米桥连接装置，灵活配合电芯呼吸进行自由伸缩，电芯全生命周期可靠性得到提升。全球首创的电芯大面冷却技术全球首创的电芯大面冷却技术也是麒麟电池的核心创新点之一也是麒麟电池的核心创新点之一，其从热交换本质着手，基于电芯的变化，将水冷功能置于电芯之间，使换热面积扩大四倍，使得电芯控温时间缩短至原来的一半，能更高效地维持电芯安全、适宜的工作温度。
25、值得一提的是，由宁德时代发布名为水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置值得一提的是，由宁德时代发布名为水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置的专利与麒麟电池中所述的冷却板子系统组件信息高度吻合的专利与麒麟电池中所述的冷却板子系统组件信息高度吻合：专利中口琴管式的冷却板为双层结构，两侧设置多个连接管，通过连接管将冷却板之间的冷却液流通路径实现串联，构成内部循环的通道，其中外层和内层冷却通道中的一者为液冷通道，另一者为非液冷通道（如外层液冷，内层风冷），非液冷通道由于不填充冷却液，可以填充弹性材料或相变材料，通道壁可以适当朝内变形，吸收电池单体膨胀，避免电池单体挤压损坏。整理来看，
26、专利内容与麒麟电池电芯大面冷却、电池配合电芯进行自由伸缩、内置微米桥连接装置等技术特征一一对应。图图 7：麒麟电池多功能弹性夹层示意图麒麟电池多功能弹性夹层示意图 资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心 图图 8：多功能弹性夹层内置微米桥连接装置示意图多功能弹性夹层内置微米桥连接装置示意图 资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心 图图 9：麒麟电池首创电芯大面冷却技术麒麟电池首创电芯大面冷却技术 资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心 图图 10：宁德时代水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及宁德时代水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置申请专利示意图用电装置申
27、请专利示意图 资料来源：国家知识产权局，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 9 散热能力的保障使得麒麟电池具备可观的快充性能，散热能力的保障使得麒麟电池具备可观的快充性能，有足够的能力支持 4C 快充，10 分钟内可快充至 80%；另外麒麟电池在极端情况时，电芯可急速降温，有效阻隔电芯间的异常热量传导，并有效避免电池非正常工作温度，造成不可逆损伤，这使得电芯寿命与安全有所提升。2.2 特斯拉特斯拉 4680 引领结构创新，放量在即引领结构创新，放量在即 2.2.1 4680 电池电池 4680 电池由特斯拉于 2020 年 9 月 23 日特斯拉电池日推出，是继
28、18650 电池、21700 电池之后的第三代产品，相较于 21700 电池，其能量方面提高 5 倍、续航里程提高 16%、动力方面提高 6 倍、成本方面降低 14%；冷却方面，特斯拉采用蛇形冷却板贴附设计，而且内部散冷却方面，特斯拉采用蛇形冷却板贴附设计，而且内部散热鳍片自成回路，无需串联。热鳍片自成回路，无需串联。图图 13：特斯拉蛇形冷却板贴附设计特斯拉蛇形冷却板贴附设计 资料来源：搜狐汽车 E电园，信达证券研发中心 4680 电池的核心创新为大电芯、全极耳和干电池技术。电池的核心创新为大电芯、全极耳和干电池技术。a）大电芯：大电芯：4680 电池相较于 21700 电池，电芯尺寸变大，
29、直径从 27mm 变为 46mm，高度从 70mm 变为 80mm，电芯厚度增加，曲率降低，这为其带来了一定的优势：1）大电芯可降低壳体在单位电池容量上的占比，减少结构件和焊接数量，有效降低成本；图图 11：4680 电池示意图电池示意图 资料来源：特斯拉电池日资料，信达证券研发中心 图图 12：圆柱电池尺寸与性能变化圆柱电池尺寸与性能变化 资料来源：特斯拉电池日资料，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 10 2）电池尺寸增大使得电池组中电池数量减少，金属外壳占比减少，正极、负极等材料占比增加，能量密度提高；3）电池数量的减少也使得电池的监测和状态分析更为简单；4
30、）4680 尺寸更大使得其结构强度更高，可起支撑作用，从而实现节省空间的效用，有助于提升性能。b）全极耳：）全极耳：极耳是电池正负极在充放电过程中的触点，也是电池工作中电流与外界联系的桥梁，电流必须流经极耳才能与电池外部连接；全极耳工艺则是指正负极材料的两侧边沿全部被作为正/负极，这可以显著增加电流通路，这使得 4680 电池的散热和热管理性能有所提升，进而具备具备 15 分钟内可将电池从分钟内可将电池从 0 充至充至 80%电量的快充能力，即续航电量的快充能力，即续航 600 公里的车，充电公里的车，充电 10-15min 就可以满足就可以满足 400-500 公里的续航。公里的续航。c）干
31、电池：）干电池：干电极技术是指不适用溶剂，直接将少量（5%-8%）细粉状 PTFE 粘合与正极/负极粉末粘合，通过挤压机形成薄的电极材料带，再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。该技术同样具备明显优势，其工艺过程简单，且不使用溶剂，有助于达到更高的能量密度。图图 16：干法涂布示意图干法涂布示意图 资料来源：粉体网，信达证券研发中心 图图 14：全极耳技术示意图全极耳技术示意图 资料来源：特斯拉电池日资料，信达证券研发中心 图图 15：全极耳结构示意图全极耳结构示意图 资料来源：储能智造官方公众号，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 11 2.2.2 特
32、斯拉特斯拉 CTC 技术技术 特斯拉特斯拉 CTC 技术技术逻辑特征为将电芯直接集成到底盘，实现大三电技术技术逻辑特征为将电芯直接集成到底盘，实现大三电、小三电、底盘系统以、小三电、底盘系统以及自动驾驶相关的集体及自动驾驶相关的集体，该技术于 2020 年 9 月 23 日特斯拉电池日与 4680 电池同步推出，二者相辅相成，通过 CTC 技术，可为车辆减重 10%、增加 14%续航里程、全车可减少 370 个零部件，且伴随着 CTC 技术的深入应用，其每 GWH 投资将减少 55%、占用空间将减少 25%。散热方面，特斯拉特斯拉 CTC 技术采取电芯间夹水冷板，同时在上方额外添加一层水冷板技
33、术采取电芯间夹水冷板，同时在上方额外添加一层水冷板，加上 4680电池大圆柱间散热空间本身更大的特性，整体来看散热能力优异。关于特斯拉核心技术的具体应用，特斯拉德州工厂生产的特斯拉德州工厂生产的 Model Y 是最好的范例，其使用了是最好的范例，其使用了 CTC 技术、技术、4680 电池以及一体式压铸三大前沿技术，电池以及一体式压铸三大前沿技术，特斯拉德州工厂生产的 Model Y 是当前 4680 电池的具体应用范例，其相较于特斯拉旧版本 Model Y 车型，续航能力提升 22.7%，预估续航里程可达 400 英里，即 643km；电池实际性能方面，目前首批提车 4680 版 Mode
34、l Y 的车主在通过测试续航和充电表现后，推测这块电池包可用容量在 67KWh 左右。2.3 比亚迪比亚迪实现安全性能与续航历程兼顾实现安全性能与续航历程兼顾 2.3.1 刀片电池刀片电池 比亚迪刀片电池技术逻辑为将长比亚迪刀片电池技术逻辑为将长 96 厘米、宽厘米、宽 9 厘米、高厘米、高 1.35 厘米的单体电池，通过阵列的厘米的单体电池，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面，在成组时跳过模组和梁，减少了冗余方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面，在成组时跳过模组和梁，减少了冗余零部件后，形成类似蜂窝铝板的结构，从而大幅提升集成效率，空间利用率提升至零部件后
35、，形成类似蜂窝铝板的结构，从而大幅提升集成效率，空间利用率提升至 60%，该图图 17：特斯拉特斯拉 CTC 结构示意图结构示意图 资料来源：特斯拉电池日资料，信达证券研发中心 图图 18：CTC 冷却与热隔离结构冷却与热隔离结构 资料来源：高工锂电，信达证券研发中心 图图 19：德州工厂德州工厂 4680 版版 Model Y 拆解照片拆解照片 资料来源：AutoLab，信达证券研发中心 图图 20：汽车座椅直接置于电池汽车座椅直接置于电池之上之上 资料来源：AutoLab，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 12 技术由比亚迪于 2020 年 3 月 29 日
36、首次发布，具有超级安全、超级强度、超级续航、超级低具有超级安全、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率的“温、超级寿命、超级功率的“6S”超级性能技术理念。”超级性能技术理念。1）超级安全：超级安全：“超级安全”是刀片电池最大的特点，动力电池安全试验界“珠穆朗玛峰”之称的针刺测试过程中，其相较于三元锂电池和磷酸铁锂块状电池表现优异，测试中无明火、无烟、表面温度仅 30-60。这与刀片电池出色的散热性能密不可分，刀片电池采取扁长化设计，散热面积大，内部回路长，同时采取独特水冷方案，将水冷板置于整个电池包的上方，与模组顶板直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却，并在模组顶板与电芯侧面直接设置导
37、热板，对此，中国科学院院士欧阳明高分析指出刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快，评价刀片电池的表现“非常优异”。另外，比亚迪还针对电池使用 7 重安全维度，从 5 大方面进行安全评价验证，从 4 个层级构建刀片电池全方位安全体系，另外在材料、电芯、系统等方面也为电池的安全提供了一定的保障。2）超级强度：）超级强度：基于刀片系统,模态可做到 80Hz 以上，振动寿命 300 万 km 以上；模拟碰撞可轻松满足 60g 级别碰撞加速度要求，相当于 45km/h 碰撞刚性壁障；在挤压方面，最大挤压力100-800kN，电池包仅轻微变形，未冒烟，未起火；抗压强度方面，目前基于刀片电池的电池系统可
38、以承受的压力达 445kN，相当于 45 吨卡车重量。3）超级续航：）超级续航：基于刀片电池的电池系统可轻松实现高续航；包体最大电量可超 100KWh（轿车）。A 级轿车电量采用 60kWh，可实现 500km 的续航；B 级轿车电量采用 80kWh，可实现图图 21：刀片电池电池包空间利用率大幅提升刀片电池电池包空间利用率大幅提升 资料来源：比亚迪官网，信达证券研发中心 图图 22：刀片电池刀片电池 6S 技术理念技术理念 资料来源：比亚迪官网，信达证券研发中心 图图 23：刀片电池通过“针刺测试”刀片电池通过“针刺测试”资料来源：比亚迪官网，信达证券研发中心 图图 24：7 重维度、重维度
39、、5 大方面、大方面、4 个层级的全方位安全体系个层级的全方位安全体系 资料来源：汽车动力总成，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 13 600km 的续航；C 级轿车电量采用 100kWh，可实现 700km 的续航。4）超级低温：）超级低温：刀片电池在，冬季牙克石-35至夏季吐鲁番 55均能保持最佳的性能状态，0下 LFP 充电时间优于 NCM2%；-10下 LFP 充电时间与 NCM 相差 1%；刀片电池低温放电能力可维持在常温的 90%。5）超级寿命：）超级寿命：刀片电池储存寿命、循环寿命均远大于整车使用年限要求。在 100%SOC 状态下，LFP 储存寿
40、命优于 NCM811，LFP 电压窗口低，电解液更加稳定，且 LFP 储存时容量恢复率远大于 NCM811。循环寿命 1C/1C，100%DOD，LFP 优于 NCM811，因为 LFP 材料结构，稳定性更好，LFP 循环寿命整车使用年限要求。6）超级功率：）超级功率：刀片电池低温低 SOC，LFP 较 NCM 有更好的功率性能；常温低 SOC，LFP 与NCM 表现相当；高 SOC 下 NCM 占优，但 LFP 完全满足需求；瞬间最大功率 363kW，约 500马力，支持 3.9 秒百公里加速。除了上述六大优势特性，比亚迪在成本和快充性能两方面也具有显著优势：除了上述六大优势特性，比亚迪在成
41、本和快充性能两方面也具有显著优势：成本方面，相较于传统磷酸铁锂电池系统，比亚迪董事长王传福指出刀片电池成本可降低 30%，对此北极星储能网预计其可将电池 pack 成本由 0.6 元/Wh 降低至 0.42 元/Wh；快充性能方面，刀片电池 33分钟可将电量从 10%充到 80%，充放电循环寿命超 3000 次，寿命可达 8 年 120 万公里。比亚迪汉为刀片电池技术应用典型案例，也是其首发车型，性能卓越比亚迪汉为刀片电池技术应用典型案例，也是其首发车型，性能卓越，NEDC 综合续航里程可达 605km，同时市场认可度高，雄踞中大型新能源轿车 Top1 以及中国品牌中大型轿车 Top1，202
42、1 年汉全年销量达 117665 辆，2022 年 7 月热销 25849 辆，连续三个月销量破两万。图图 25：刀片电池可满足四种状态下强度变化刀片电池可满足四种状态下强度变化 资料来源：汽车动力总成，信达证券研发中心 图图 26：刀片电池热管理系统示意图刀片电池热管理系统示意图 资料来源：太平洋汽车网，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 14 最后值得一提的是，目前比亚迪研发团队仍在大力推进刀片电池的研发，计划推出第二代刀片电池，最快将于 2022 年推出，性能提升将主要体现在温控能力和能量密度提升方面，其中能量密度或可达 180 Wh/kg。2.3.2 CT
43、B 技术技术 CTB 技术即“技术即“Cell to Body”电池车身一体化技术，其技术逻辑特征为取消模组以及电池包”电池车身一体化技术，其技术逻辑特征为取消模组以及电池包上壳体的设计，将刀片电池通过与托盘和上盖粘连，形成“电池上盖上壳体的设计，将刀片电池通过与托盘和上盖粘连，形成“电池上盖-电芯电芯-托盘”的“三明治”托盘”的“三明治”结构，结构，该技术由比亚迪于 2022 年 5 月 20 日以刀片电池为基础首次发布，通过 CTB 技术，整体空间利用率提升至 66%，且 CTB 电池系统作为车身结构件参与整车安全，使整车扭转刚度提升一倍。比亚迪比亚迪 CTB 技术结构强度优势明显技术结构
44、强度优势明显，通过类蜂窝“三明治”结构，实现电池系统结构强度的突破，可承受 50 吨重卡碾压；散热方面，CTB 技术采用上层直冷板设计，电芯间无冷却设计，因此其冷却方面并无明显优势。比亚迪海豹为比亚迪海豹为 CTB 技术应用范例，也是首搭车型技术应用范例，也是首搭车型，该车型与 CTB 技术同步上市，纯电动续航里程最高可达 700km，同时具有极高的市场认可度，11 天订单超过 15 万辆。值得注意的是，该车型搭载高电压电驱升压充电方案，该车型搭载高电压电驱升压充电方案，15 分钟充电里程可行驶超分钟充电里程可行驶超 300Km，能在一定程度上反应 CTB 技术具有相对优越的快充性能。图图 2
45、7：中大型高端轿车比亚迪汉：中大型高端轿车比亚迪汉 资料来源：比亚迪官网，信达证券研发中心 图图 28：比亚迪汉家族比亚迪汉家族 2021 年度销售情况年度销售情况 资料来源：比亚迪汽车官方公众号，信达证券研发中心 图图 29：比亚迪：比亚迪 CTB 技术示意图技术示意图 资料来源：比亚迪汽车官方公众号，信达证券研发中心 图图 30：CTB 技术类蜂窝“三明治”结构技术类蜂窝“三明治”结构 资料来源：比亚迪官方公众号，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 15 2.4 蜂巢能源蜂巢能源叠片电池工艺叠片电池工艺 高速叠片工艺是“叠时代”引领者蜂巢能源在传统叠片工艺上进
46、行的创新性变革，其技术其技术逻辑特征是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起逻辑特征是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯。来组成一个大电芯。该技术最早可以追溯到 2019 年上海车展蜂巢能源发行的高速叠片方形锂离子电池系列产品，这标志着蜂巢能源在全球范围内率先将高速叠片创新应用于方形铝壳电芯，当前生产效率可达 0.45s/片，预计 2023 年 7 月可达 0.125s/片；相较于同类型卷绕工艺电池，蜂巢能源的叠片电池边角处空间利用率更高，能量密度提升 5%，循环寿命提升 10%，成本降低 15%，其在稳定
47、性、安全性等方面也具有明显优势。高速叠片工艺应用方面，高速叠片工艺应用方面，早在 2019 年月的上海国际车展上，蜂巢能源首次亮相就展示其内部代号为“L6”的长叠片电芯，L 代表 Long cell,6 代表蜂巢能源认为的最佳尺寸600mm左右的长度，该电芯除可提升体积能量密度和质量能量密度，还具备极高的布置灵活性和车型适配性，通过不同排布方式，L6 电池可以覆盖市场上主销的从 A0 到 D 级的 80%的车型；蜂巢能源还将叠片电池工艺与无钴电池产品深度融合，蜂巢能源还将叠片电池工艺与无钴电池产品深度融合，于 2020 年 5 月 18 日首发叠片 NMx 无钴电池，该产品性能优异，具备高能量
48、密度、高安全性，长续航等特性，能支持单次充电可满足 880 公里需求，同时具有 2500 次长循环、超过 15 年 120 万公里的超长使用寿命，解决了电动汽车续航、电池衰弱和安全三大痛点。除此之外，该电池散热控温能力优异，可通过上下双层冷却，更精准的控制电池的温度，相对传统的 PACK 可以提高冷却效果 40%，低温加热达到 60-70 摄氏度，温度误差控制在 20-35 摄氏度之间，温度控制在 5 摄氏度以内。图图 31：CTB 技术首搭车型技术首搭车型海豹海豹 资料来源：比亚迪官方公众号，信达证券研发中心 图图 32：比亚迪比亚迪 CTB 技术在海豹上的应用技术在海豹上的应用 资料来源：
49、比亚迪官方公众号，信达证券研发中心 图图 33：蜂巢能源高速叠片工艺：蜂巢能源高速叠片工艺 资料来源：蜂巢能源官网，信达证券研发中心 图图 34：蜂巢能源超高速叠片机蜂巢能源超高速叠片机 资料来源：北极星储能网，蜂巢能源，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 16 2.5 国轩高科国轩高科JTM 集成技术集成技术 国轩高科国轩高科 JTM 集成技术中集成技术中 J 指卷芯、指卷芯、M 指模组，其技术逻辑特征为直接用卷芯放在模组里面，指模组，其技术逻辑特征为直接用卷芯放在模组里面，一次完成制作，具有“成本低，制造过程简单，易形成标准化”的特点。一次完成制作，具有“成本
50、低，制造过程简单，易形成标准化”的特点。该技术由国轩高科于2020 年 9 月 17 日在全球新能源汽车供应链创新大会首次提出，可以使得单体到模组成组效率超过 90%。使用磷酸铁锂材料体系，模组能量密度可以接近 200Wh/Kg，系统 180Wh/Kg，可以达到高镍三元水平，且模组成本仅相当于铅酸电池水平；JTM 集成技术最大亮点在于可集成技术最大亮点在于可以推动模组实现标准化，达到“一条产线生产所有产品、一个产品适用所有平台”，以推动模组实现标准化，达到“一条产线生产所有产品、一个产品适用所有平台”，其无论是大众 MEB 平台，还是适度柔性大模组，都可以得到兼容。关于 JTM 技术的具体应用
