4680电池产业链全景解析

4680电池产业链全景解析

特斯拉2023年将迎来4680圆柱电池大规模量产，有望对相关大圆柱电

池企业、材料的技术路线和竞争格局产生深远影响并引领产业变革。特斯

拉围绕4680电池打出“大电芯+全极耳+高银高硅+CTC”的“组合拳”，同

时实现了续航长：4680能量密度提升＞20机充电快：全极耳优化了电池的

热电性能，可承受4c以上高倍率电流；成本低：大电池+高能量密度推薄

单Wh成本。未来在46系大圆柱电池制造方面，上游不可或缺的超高银正

极材料、硅碳负极材料、新型锂盐LiFSI等领域具有技术领先、产品成

熟度高、海外业务与产线布局等优势的企业有望率先迎来机遇。同时，4680

电池有望在特斯拉和头部电池厂的推动下迎来爆发拐点。

O1

动力电池：三种封装形式

圆柱、方形、软包

动力电池专指为电动汽车辆提供动力的蓄电池。目前已经量产的动力电池

按照封装工艺主要分为圆柱、方形和软包三种。圆柱电池早期凭借其型号

统一、标准化生产在动力市场站稳脚跟。2017年，由于性价比不占优势，

圆柱电池转战电动工具、电动两轮车领域。2020年，国产特斯拉model3

等车型销量带动LG以及松下的圆柱电池在国内动力电池出货量提升，圆柱

重返动力市场。不同封装方式电芯性对比：

中中

差。电池热失控容易引起爆夕

一般。电池热失控时容易爆炸，目前可实现单

艺生产内部容易出现温度不-

向爆破.不会影响周围电芯

均的情况，造成安全R

钢壳、铝壳铝壳

卷绕卷绕、叠片

二二「「二二一高:一，「♦「♦一般

高.生产工艺成熟低

钢壳及盖帽完全国产化生产,价格稳定铝壳及盖幅完全国产化生产.

圆柱生产较为简单、成熟,设备成本相应较低

由于圆柱电池生产设备效率高.人工成本较软

包方彩低

生产工艺成熟、一致性高对电芯保护作用强，成组

成组效率低,能量密度相对较低安全性差,一致性差型

松下、亿纬SDL宁德、比亚迪

—，相比方形

电池和软包电池电芯间的紧密连接，4680的圆柱弧形表面，能够一定程度

上限制电池之间的热传递。

并且，特斯拉通过电芯的横向排布，电芯间插入液冷散热片等方法，进一

步优化温控效果，从而提升车辆的续航里程。

4680电池包安装图示：

TeslaPatentAppInt.PubNumberWO2021/102340Al,27May,2021,

IntegratedEnergyStorageSystem

f74680

ModelY4680

mountstopack

Monoslabbatterycelarray

Not4modules

MokupibyGeorgeBowe*

资料来源:InsideEVs

02

什么是4680电池？

4680电池，即直径46mm,高80mm的电池。命名方式前两位46代表直径46mm；

后两位80代表高度80mll1。46：是指从21mm到46mm,系增加单体电池尺,寸

可摊薄非活性物质占比，降低固定成本和BMS管理难度，46nlm之后热管理

难度增加，降本收益为负，故46mm即为增大电芯尺寸后降本程度最大的最

优点。80：80mm的高度相较此前70mm有所增加，可在径向散热不恶化的情

况下增大单体容量。一般因各家底盘设计而异，例如宝马采用4695。

680和第二代电芯对比

4680电池于2020年9月的特斯拉电池日首次公开发布。相较于特斯拉此前

采用的第二代电芯2170电池，4680电池的电芯容量是其5倍，能够提高相

应车型16%的续航里程，输出功率6倍于2170电池，在电池组层面每千瓦

时成本降低14%。1865、2170、4680电池尺寸及能量密度对比:

4680大圆柱电池生产流程

物料准备活性物质、导电剂、粘结剂

揉平

粉末混合

焊集流盘、正极柱

涂布（干法电极技术）

入壳、负极集流盘焊接

辑压、极片分切

入课、滚槽、烘烤

极耳模切

一次注液、二口化成、二次注液

极片烘烤（仅负极）

封口、测试、包装

卷绕

S____________________________________________________/

由于一些结构的变化（比如全极耳），与传统圆柱对比，涂布、极耳模切、

焊接等环节采用了较为明显的差异化方案。在加工工序方面，4680电池比

2170电池增加了极耳模切、揉平、激光焊集流盘、开口化成、激光焊盖板

的工序。生产流程的变化对于产线设备、加工工艺提出了更高的要求。4680

和2170生产流程对比：

2170a.

混合♦搅拌♦

■m

u注液♦烘干♦

"1-----------------------------

压封♦清洗.

接技术要求较高：从点焊（传统两个极耳）到面焊（4680电池全极耳），

焊接工序和焊接量都变多，激光强度和焦距不容易控制，易焊穿烧到电芯

内部或者没有焊，目前电池良率较低（80%）。激光模切、激光焊等工序用

量增加、高精度要求提升相关设备价值量。激光模切设备主要厂商包括海

目星等、激光焊设主要厂商有联赢激光等、冲压设备代表厂商包括宁波精

达等。

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4680电池产业链核心环节

高镁正极、硅碳负极、电解电

圆柱结构件、PET筒箔/铝箔，

4680电池技术革新和大规模应用，对电池产业链影响较大。产业链中重点

关注的核心环节主要包括电池、正负极活性材料、电解液和结构件等。

高银正极材料

当前国内三元供应商大部分产能为中银高电压三元，高银三元产能充足且

产品优质的供应商较少。高锲正极材料方向来看，当升科技、容百科技和

巴莫等龙头企业布局高银技术较早。2021年三元正极出货前三的供应商是

容百科技（8%）、巴莫（6.2%）和当升科技（5.4%）,容百己经全系切换

为8系和9系三元，当升仅有少量中银产能，大部分为高银产能，巴莫21

年以中银为主，22年高银产能逐渐开始提升。

高银前驱体

4680拉动国内高银出货，前驱体龙头释放产能。2021年，全球三元前驱休

出货量达到73.8万吨，其中中国出货量达到61.8万吨，同比增长80.7%,

出货占全球83.7%。中伟股份、格林美、华友钻业三元前驱体出口排名前列，

主要供货EC0PR0BM、LGC、L&F、P0SC0、优美科和特斯拉等海外企业。其

中，中伟股份上下游一体化布局、海外客户充足且已供货特斯拉。2022年，

中伟股份和华友全球前驱体出货占比预计有望分别达到25%和10%o

2021年前驱体企业上游彳

部分股东项目产成品保产能（万吨）

A青美邦（湿）MHP5

格林美门■IDRRBMIII

A

«•@华越（湿）MHP6

・山及0・国

A

华宇（湿）MHP12

・山田89・0)

华科（火）高冰镇4.5

珏反牯业A

MUAYOUCOBALT♦山理股集团

中青新能源（火）高冰镇6

团

ZOWWGGROUP

*碳负极

硅碳负极是下一代主流负极材料，4680量产带动需求爆发。

4680采用了高银的正极和硅碳的负极材料.，是现阶段量产能量密度最高的

电池。鉴于其外壳采用高强度银钢和圆柱结构设计，4680和硅碳负极兼容

性较好，有望提高硅的掺杂比例至3~10乐而方型和软包电池为3%左右。

负极供应商贝特瑞和杉杉已经批量供货硅碳负极。贝特瑞硅碳负极客户包

括三星和松下（己经切入松下-特斯拉体系），第四代硅碳负极材料正在研

发中；杉杉硅碳负极已经用于3c领域，2018年开始给宁德时代供货测试；

国轩高科目前已具备5000吨硅碳负极材料的生产能力。

硅碳负极进

企业硅碳负极

pow*ryourlHr公司率先量产硅碳:

贝特瑞

技FIRS杉杉

尚未用比量生

杉杉

正拓能源

ZFTOZETO-ENERGY小批量

正拓能源

®座泰来

Ct?PUTAIl^AI与中科

璞泰来

深圳斯诺

sfrx,o纳^5封摘研卷

深圳斯诺

.中科星城硅碳$1树

中科星城

建感掰

翔丰华

■KAIJIN

■T瓶金

东莞凯金

电解液：新型锂盐LiFSI

4680性能优异，新电解液需求倍增。

4680电池高银正极热稳定性差，全极耳设计需要匹配高导电性的电解液，

而新型锂盐LiFSI具有电导率高、热稳定性高、耐水解、耐高温、抑制电

池涨气等诸多优势，能满足4680的需求。因此，4680电池的电解液LiFSI

有望替代LiPF6,但其成本较高，现多作为添加剂配合LiPF6使用。LiFSI

用作添加剂时用量约占电解液总质量1~3%,辅助锂盐时用量可占电解液总

质量3〜5%；宁德时代、韩国LG化学等已将LiFSI应用于其部分电解液配

方中。新宙邦收购瀚康、苏州巴斯夫增加添加剂产能，目前新宙邦已建成

2000吨VC产能和800吨LiFSI产能。天赐材料在新锂盐LiFSI研发方面处

于领先地位，同时六瓶磷酸锂自供比例iA到80%。目前天赐已建成6300吨

LiFSi产能和3.2万吨吨LiPF6产能。2022年天赐和新宙邦有望达到全球

电解液出货的25%和15%。

2021年电解液全球出货占比

17.16%

23.93

12.89%

1.61%

1.84%

2.30%

2.99%

3.22%

11.51%

4.60%

4.83%

圆柱结构件结构件方面，由于4680采用新构型设计，制造门槛提升，使结

构件转向定制化、壳体+盖板成套采购，格局优化同时单品价值量提升。4680

电池技术为高能量高倍率主辅材应用带来强驱动，为结构件和设备升级带

来新机遇。全球动力锂电池结构件典型企业有：韩国SangsiEDP、日本FUJI

SPRINGSo中国国内龙头包括科达利，此外还有瑞德丰、无锡金杨、宁波震

裕、深圳深芝等企业，

动力电池结构件代表厂商

企业产品

KOL科由打苑嵋构件，汽车结构件

科

痴NGSINED"

锂电嵋柳牛（柱）

韩国SangsinEDP

QFUJISPRINGS

|II精密冲压、精密模具，电池结构件

SPRINGS

瑞德壬腌、就

AEDFAIRY

©PAC琏接1牛、电芯内部软连接

瑞德丰

限用更技

fMitHruMv电谈构件

宁波震裕

•sspp；铝壳体、盖板、树脂精密部件

深圳深芝

圆柱钢壳、盖帽、方型壳体、负极极耳I

无锡金杨

PET铜箔/铝箔

传统的圆柱体电池都足卷绕方式，分为正负极铜箔、铝箔隔膜叠加起来卷

绕，为了引出电极会在铜箔和铝箔两端分别焊接一个引出线叫极耳。传统

的1860电池卷绕长度是800nlin,以导电性更好的铜箔为例，极耳从铜箔上

把电导出来长度最长就是800nlm,相当于电流要通过800nIm长的导线，通过

计算得到电阻大约是20mQ,2170电池更粗一些卷绕长度大约是1000mm,

长电阻约23mQ,较长的铜箔为保证低的电阻，对铜箔厚度和一致性都会有

极高的要求。复合铜箔制造主要厂商包括鹿门海辰、重庆金美、万顺新材、

宝明科技、嘉元科技、中一科技、诺德股份等。此外，英联股份、胜利精

密、方邦股份、阿石创陆续布局复合铜箔制造。

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4680电池布局领先企业

4680电池主要厂商中，海外如LG、松下、三星，国内如宁德时代、亿纬锂

能等头部电池供应商亦跟进布局4680电池。宁德时代正加快研发节奏，计

划2024年量产；比克在2021年3月深圳CIBF上展出大圆柱产品，预计2023

年量产；亿纬锂能现有已建成电池产能39GWh,预计2024年将扩大至225GWh,

其公司公告显示在湖北荆门计划投产20GWh年产能的三元大圆柱电芯产线，

建设周期不多于18个月，有望在2024年底开始供应。

头部厂商4680电池规划时间表:

时间表

公A司T

Battery