锂电池新技术专题研究：动力电池结构创新百家争鸣

（报告出品方/作者：信达证券，武浩、张鹏）

一、新能车产销旺盛，叠片卷绕技术并行

1.1 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。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

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 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。

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

卷绕工艺则是指通过固定卷针的卷绕，将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。

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。

2.1 宁德时代重磅发布麒麟 3.0，开创结构创新之路

2.1.1 CTP 技术发展历程

CTP（Cell To Pack，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 可以划分为 3 个阶段，分别为 CTP 1.0、CTP 2.0 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。

2.1.2 麒麟电池（CTP3.0）

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 征集中于两个层面： 1）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 行智能分布。 通过此两项技术革新，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。 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：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，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。

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 4680 引领结构创新，放量在即

2.2.1 4680 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 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 热鳍片自成回路，无需串联。

4680 电池的核心创新为大电芯、全极耳和干电池技术。 a）大电芯：4680 电池相较于 21700 电池，电芯尺寸变大，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；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）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：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 15 分钟内可将电池从 0 充至 80%电量的快充能力，即续航 600 公里的车，充电 10- 15min 就可以满足 400-500 公里的续航。c）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。

2.2.2 特斯拉 CTC 技术

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 、小三电、底盘系统以 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 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，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 Model Y 是最好的范例，其使用了 CTC 技术、4680 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 Model 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 比亚迪实现安全性能与续航历程兼顾

2.3.1 刀片电池

比亚迪刀片电池技术逻辑为将长 96 厘米、宽 9 厘米、高 1.35 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 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 60%，该技术由比亚迪于 2020 年 3 月 29 日首次发布，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“6S”超级性能技术理念。

1）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：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 系统可以承受的压力达 445kN，相当于 45 吨卡车重量。

3）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：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：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：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：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，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， 2021 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。

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 CTB 技术

CTB 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 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-托盘”的“三明治” 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 CTB 技术结构强度优势明显，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 CTB 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，15 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。

2.4 蜂巢能源——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行的创新性变革，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 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%，其在稳定性、安全性等方面也具有明显优势。

高速叠片工艺应用方面，早在 2019 年４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，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。

2.5 国轩高科——JTM 集成技术

国轩高科 JTM 集成技术中 J 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， 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。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 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，国轩高科于 2021 年 1 月 8 日—1 月 9 日在国轩高科科技大会推 出基于 JTM 技术的产品，JTM 首款电池为 20Ah/12.8V，在与铅酸电池同样电量的前提下，其 尺寸只有铅酸电池的一半（76*91*168），重量只有 1.75Kg，而铅酸电池的重量约 7Kg，循环 寿命 3000 周以上，铅酸电池只有不到 600 周，更重要的是，其成本接近与铅酸电池的成本。

2.6 广汽集团——弹匣电池

广汽弹匣电池的技术逻辑特征为基于“防止电芯内短路，短路后防止热失控，以及热失控后防 止热蔓延”的设计思路，采用类似安全舱的设计，阻隔热失控电芯的蔓延。该电池系统由广汽 埃安于 2021 年 3 月 10 日首次推出，为行业内首次通过针刺不起火试验的三元锂电池整包， 表现远超国标，安全性能卓越，同时通过优化设计和生产工艺，系统体积比能量提升 9.4%， 到达 302Wh/L，系统质量比能量提升 5.7%，到达 185Wh/Kg，成本下降 10%。

弹匣电池系统有四个核心技术：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：

1）超高耐热稳定电芯 。通过正极材料纳米级包覆及掺杂技术、自修复 SEI 膜、高安全电解液等技术的应用，使得电芯 的耐热温度提升 30%。

2）超强隔热电池安全舱 。电池仓使用网状纳米孔隔热材料将电芯单独分隔，同时采用耐温 1400 ℃以上的上壳体, 实现 三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。

3）三维降温冷却系统。 三维降温冷却系统包含全贴合液冷集成系统、高效散热通道设计、高精准导热路径设计，基于 该系统，可使得散热面积提升 40%，散热效率提高 30% ，有效防止热蔓延。

4）第五代电池管理系统。 弹匣电池系统技术搭载了第五代电池管理系统， 通过采用最新一代车规级电池管理系统芯片 （相比前代系统提升 100 倍），可实现每秒 10 次全天候数据采集，24 小时全覆盖的全时巡 逻模式，对电池状态进行监测，发现异常时，立即启动电池速冷系统为电池降温。

关于弹匣电池的具体应用，弹匣电池首搭车型为 AION Y，该车型于 2021 年 3 月 29 日开启预 售，后续根据广汽埃安官网资料显示，AION V Plus、AION S Plus、AION LX Plus 也采用弹 匣电池，上述车型中，AION LX Plus 千里版续航能力最强，NEDC 续航里程为 702km；快充 性能方面，AION V Plus 使用超倍速电池技术，SPEED+充电 5 分钟续航 112km、SPEED++ 充电 5 分钟续航 207km。

2.7 长城汽车——大禹电池

长城汽车大禹电池技术逻辑特征为当电芯发生热失控，系统可以在隔绝热源的同时，把热量疏 导出去，达到散热、冷却的目的，整个流程大概分为八个方向：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。大禹电池技术于 2021 年 6 月 29 日首次发布，并于当年 9 月 17 日世界新能源汽车大会亮相，该技术针对热失控问题以“大禹 治水，堵不如疏”为理念，“变堵为疏”，采用“控+导=通”的核心技术原理，搭建 4 层 5 维 安全矩阵，保证“大容量高镍电芯”“电池包任意位置”“加热两个电芯并连续触发热失控” 的情况下都能实现不起火、不爆炸。

关于大禹电池的具体应用，长城沙龙机甲龙为首款搭载车型，CLTC 工况续航里程 802 公里， CLTC 标准下充电 10 分钟续航 401km；后续计划于 2022 年正式应用，面向下一代全新电动 车，搭载于长城汽车旗下新能源系列车型。

2.8 中航锂电——one-stop 电池

中航锂电 one-stop 电池基于 “高度集成与极简化”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，其技术逻辑特征为模块化极柱、一体化电连接技术， 也是其主要变革点，该电池由中航锂电于 2021 年 9 月 17 日世界新能源汽车大会（WNEVC） 发布，采用该技术的产品三元锂电池系统电芯能量密度300Wh/kg，pack能量密度240Wh/kg， 续航里程可达 1000km；磷酸铁锂电池系统电芯能量密度 200Wh/kg，pack 能量密度 160Wh/kg，续航里程可达 700km。 one-stop 电池在电芯层级、生产工艺以及电池系统层面进行多维度创新： 电芯层级：采用了 0.22mm 的超薄壳体技术、多维壳体成型技术、“无盖板”设计、多功能复 合封装技术、模块化极柱、一体式电连接技术、高剪切外绝缘技术、柔性泄压技术，可以实现 让空间利用率提升 5%、结构重量降低 40%、零部件减少 25%、成本降低 15%。 生产工艺：电芯生产过程中，采用超高速复合叠片、原位无尘装配技术、高速薄璧焊接技术、 集流体直连焊接技术，能够让生产效率提升 100%、生产空间减少 50%、制造成本降低 30%、 能耗降低 60%、异物“零”引入风险。 电池系统：采用无模组技术、极简串联拓扑电连接技术、复合嵌入式箱体技术、高效热管理技 术、集成液冷技术、积木拼接成组技术、热失控抑制技术，空间利用率提升 5%、能量密度提 升 10%、零部件减少 20%、换热效率提升 50%、成本降低 10%。 目前而言，中航锂电 one-stop 电池并未有具体应用，根据公司官网信息，原计划采用该项技 术的产品于 2022 年 6 月面市。

2.9 零跑汽车——CTC 方案

零跑 CTC 电池底盘一体化技术，即 cell-to-chassis，为将电池、底盘进行集成设计，提升车 辆性能的前沿技术，其重新设计电池承载托盘，使整个下车体底盘结构与电池托盘结构耦合， 并通过减少冗余的结构设计，有效减少零部件数量，在提升空间利用率和系统比能的同时，使 车身与电池结构互补，电池抗冲击能力及车身扭转刚度得到大幅度提升。该技术由零跑汽车于 2022 年 4 月 25 日首次推出，为零跑 7 年全域自研路线的最新成果，软硬件实现双重创新， 可持续进化。硬件层面，CTC 方案在提高结构效率、解决气密难题的同时，实现了空间、性 能、续航、安全的完美结合。

软件层面，零跑车端 BMS 实时在线检测，云端电池大数据管理，并通过 AI 深度学习，实现车 端云端全时主动守护，为客户带来长寿命、高效率、高安全的动力电池系统。 除此之外，零跑 CTC 方案具备高适配性和强扩展性，适配性方面，CTC 方案与整车匹配度高， 可快速柔性化批量生产，同时实现高度集成化和模块化，可跨平台适配未来各级别、类型的车 型；强扩展性方面，可兼容智能化、集成化热管理系统，未来可兼容 800V 高压平台，支持 400kW 超级快充，进而实现“加油式充电”，充电 5 分钟，续航 200+km。 关于 CTC 方案的具体应用，零跑 C01 为全球首款搭载 CTC 技术量产轿车，在采取 CTC 方案 后，空间利用率比传统电池包方案高了 5%、整车减重 5%，从而使得续航里程提升 10%，搭 载 90kWh 动力电池，两驱版可实现 CLTC 综合工况下 717km 续航，四驱版续航为 630km。

2.10 上汽集团——魔方电池

上汽魔方电池（ONE PACK）技术逻辑特征为 LBS 躺式电芯以及先进 CTP 技术，其中躺式 电芯布局为魔方电池最大的技术特点，该电池由上汽集团于 2022 年 6 月 13 日首次发布，其 结构主要包括躺式电芯专用压板、躺式 CTP 电芯组和立式冷却组件，以及下方托盘。

关于魔方电池的具体应用，上汽 MG MULAN 为其首搭车型，与魔方电池同时发布，其魔方电池包有三个容量，分别是 51 度、64 度和 77 度，三块电池包都是 110mm 厚度尺寸，材料方 面有磷酸铁锂和三元锂，其中三元锂电池能量密度达到 180Wh/kg；性能参数方面，MG MULAN 能够实现 3.8 秒破百，CLTC 工况续航里程可达 520km。 另外，上汽“魔方”电池未来还可支持换电。通过 ONE PACK 平台化设计统一尺寸，独创专利 换电结构，MG MULAN 可实现在同一装置上所有电池包的快换。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

锂电池行业专题报告：电池盈利显著修复，关注细分赛道确定性

（报告出品方/作者：兴业证券，王帅、孙曌续）

1. 动力电池：盈利修复显著，下游高速增长

1.1 动力电池：盈利博弈曙光已现。

2021 年盈利向中上游转移。2021 年受制于锂资源价格不断上涨，电池及锂电中游 材料环节合计盈利显著压缩，Q4 低点合计单 wh 净利降低超过 50%。内部分配上， 受益于供需关系改善，电芯环节盈利强势的局面大幅逆转，中游材料环节总体盈 利能力有所修复，内部分配上盈利由电芯向中游转移。 受益于价格传导，电池盈利显著修复。Q1 以来，中游材料中六氟磷酸锂环节受价 格下行以及原材料价格上涨影响，盈利能力有所回落，其余环节基本保持平稳， 电池环节在价格上涨带动下盈利显著修复。

21Q4 以来锂电池环节成本压力显著加剧。需求超预期释放带来的供需错配下，锂 电中游材料价格呈现不同幅度上涨，尤其是 21Q4 以来呈现加速态势。主材环节 来看，电解液和正极环节价格上涨最为显著，2021 年 1 月 1 日至 2022 年 4 月 19 日磷酸铁锂涨幅 341%，电解液价格在六氟磷酸锂推动下上涨 123%，三元正极材 料在金属价格推动下，普遍上涨超过 100%。

正极涨价对电芯成本压力显著。正极作为锂电池的核心材料，以磷酸铁锂电池为 例，按 2022 年 4 月均价计算，目前正极成本占比接近 50%，是电芯中成本占比最 高的材料。碳酸锂是磷酸铁锂正极成本核心来源，目前成本占比超过 80%。穿透 来看，碳酸锂占电芯成本比例超过 40%。

碳酸锂和氢氧化锂价格持续走高，碳酸锂一度突破 50 万/吨。随着动力电池高增 速对锂需求的高增速，碳酸锂和氢氧化锂价格不断向上，2021 年一季度迎来第一 波涨幅，从 2021 下半年开始不断向上突破，12 月 31 日碳酸锂和氢氧化锂价格分 别达 28.6 万元/吨和 22.7 万元/吨，全年均价分别为 12.2 万元/吨和 11.5 万元/吨， 年内上涨 424.63%和 333.80%。2022 年，原材料上涨势头不减，截止到 4 月 19 日 碳酸锂和氢氧化锂价格分别为 47.54 万元/吨和 50.69 万元/吨。

电池环节的成本压力传导成为 Q1 市场关注核心。以磷酸铁锂电芯为例，在锂 价大幅上涨的推动下，2021 年 1 月至今成本上涨 91%，但是出于市场份额和 客户关系考量，前期成本上涨主要由电池企业承担， 2021 年 Q4 以前成本压 力几乎没有向下传导，2021Q4 末至 2022Q1 初受益价格上涨虽然有所修复， 相较于前期仍然差距显著。 成本压力传导的博弈达到阶段性均衡。3 月以来电芯价格涨幅明显，以目前价 格测算，电芯环节单 wh 盈利能力已经修复至 2021 年 1 月水平以上。考虑到 目前锂资源价格已处于高位，且Q2以来锂价有高位企稳甚至小幅回落的态势， 我们认为成本上涨对于电池环节盈利能力的影响暂时告一段落。

1.2 下游需求：Q1 销量淡季不淡，海内外同比实现高增长

2022 年伊始，新能源车面临补贴退坡及第一轮价格上涨。按照工信部政策，新能 源车在原有基础上将再退坡 30%，其中续航里程大于 400km 的车型补贴下降 5400元，续航里程在 300-400km 之间的车型补贴下降 3900 元，超 50km 的插混车型退 坡 2000 元，2022 年 12 月 31 日之后上牌的车辆不再给予补贴，完全转向由市场 驱动。受补贴退坡影响，新能源车于一月初开启第一轮涨价。

原材料价格影响持续走高，3 月开始车企启动新一轮涨价。2021 年开始锂价出现 3 轮涨幅，21Q1 开始，碳酸锂价格从 5 万元/吨逐步翻番，达到了 10 万元/吨。从 8 月开始，价格逐步上涨至 20 万元/吨。从去年 12 月开始，锂价开启第三轮涨幅， 价格一度超 50 万元/吨，较 12 月初以上涨近 150%，目前虽有所回落但仍处于历 史高位。近期碳酸锂等原材料价格大幅上升，叠加芯片紧缺问题，3 月上旬车企 开始新一轮涨价，将成本开始部分向下游传导。

原材料成本为本轮涨价原因，价格开始向下游传导。近期碳酸锂等原材料价格大 幅上升，叠加芯片紧缺问题，3 月上旬车企开始新一轮涨价，其中特斯拉在 3 月 10 日、15 日及 19 日三次涨价，最高涨幅超 3.6 万元；比亚迪也于 3 月 16 日涨价 3000-7000 元不等。目前多数车型涨价幅度已覆盖退坡幅度。目前各厂商订单充足， 3 月主要消化前期订单，本轮新能源车价格上涨暂未对销量造成实质影响，当月 多家车企销量均创新高。后续产业链价格博弈仍在继续，车企也可通过促销等手 段进行动态调整，对整体需求影响有限。

新能源乘用车淡季不淡，销量保持同比高增速。2022 年前三个月中国新能源乘用 车批发销量分别为 41.2、31.7、45.5 万辆，同比增速均保持 120%以上。今年 Q1 新能源乘用车市场克服补贴退坡、价格上涨、特斯拉 3 月底停产等不利影响，在 车市淡季的情况下，批发销量合计达到 119.0 万辆，同比实现增长 145.4%，凸显 市场韧性十足。

今年以来欧洲补贴政策基本不变，新能源车高增长势头依旧。2022 年欧洲主要国 家补贴政策未发生变化，新能源车市场需求延续。其中欧洲八国（法国、德国、 英国、挪威、瑞典、意大利、西班牙、葡萄牙，下同）Q1 新能源车销量同比增长 18.5%达 43.8 万辆，渗透率达 21.3%，预计欧洲整体 Q1 销量可达 50 万辆，市场 景气度高涨。

特斯拉销量再创新高，德国工厂投产运行。特斯拉依旧保持欧洲市场销量主力， Q1 销量合计达 5.9 万辆，销量持续走高拉动欧洲销量。3 月 22 日，特斯拉柏林超 级工厂将于正式开业，首批德国产 Model Y 也将开始交付。特斯拉德国超级工厂的最大年产量将达 50 万辆。随着 德国工厂投产及产能爬坡，车辆交付周期将不断缩短，市场需求得到得到一定程 度满足。

美国新能源车销量持续走高，2022 年 Q1 渗透率达 6.3%。2022 年 Q1 美国新能源 车销量同比高增 72.4%达 21.5 万辆，渗透率达 6.3%。其中特斯拉依旧保持绝对主 体地位，一季度 Model 3 销量 4.9 万辆，Model Y 销量达 6.7 万辆，整体市占率高 达 60.9%。受特斯拉销量推动，美国新能源车纯电市场占比保持高位，一季度销 量达 17.3 万辆占比 80.3%。

特斯拉奥斯汀工厂投产，多款新车型上市进入新周期。4 月 7 日特斯拉举行德州 奥斯汀工厂开幕仪式，该工厂将用于生产搭载 4680 电池的 Model Y 车型，并计划 于明年投产电动皮卡 Cybertruck，单一车型目标产能达 50 万辆。此外美国步入新 车型周期，R1T、Hummer、F-150 等多款电动皮卡先后上市，在不考虑政策补贴 下，仍将有贡献大量纯增量，拉动美国市场销量持续增长。 海内外装机量同步实现高增长，磷酸铁锂占比持续上升。受益于新能源车市场旺 盛需求，2022 年 Q1 国内动力电池装机量同比高增 120.7%达 51.3GWh。其中磷酸 铁锂占比持续保持上升，在 3 月占比达 62%创下近期新高。全球动力电池装机量 高增长势头不减，1 月及 2 月装机量分别达 27.6 及 25.9GWh，同比均保持翻倍增 长。预计 3 月市场高涨需求依旧，Q1 整体装机量有望达 85GWh。

头部企业市场份额保持稳定。国内市场来看，宁德时代 Q1 装机量达 25.5GWh， 市占率达 49.8%，市场龙头地位稳固。随着比亚迪汽车全面电动化转型，其新能 源车及动力电池销量不断上升，2022 年 Q1 市场份额较 2021 年全年上升 4.1 pct 达 20.3%。全球市场来看，2022 年 1-2 月宁德时代装机量达 18.4GWh，市场份额 达 34.4%同样保持稳定。同期 LG 新能源装机量达 7.4GWh，市场份额较 21 年全 年下降至 13.8%位列第二，比亚迪装机量反超松下居市场第三。

1.3 疫情反复供应链承压，政策协调下复工复产有序展开

3 月以来，全国多地疫情反复，汽车供应链面临考验。其中吉林和上海作为我国 汽车重要生产基地，一汽、上汽、特斯拉等相关车企一度停产。同时，汽车作为 上海支柱产业之一，长三角汽车零部件企业密集，供应链承压将给各地车企带来 进一步考验。

政策协调下，各大车企及零部件供应商积极克服困难，停产危机逐步解除。4 月 11 日，工信部出手协调汽车供应链畅通，上线“汽车产业链供应链畅通协调平台”， 征集全国车企和供应链企业目前面临的实际困难。4 月 16 日，上海市经信委已制 定并发布《上海市工业企业复工复产疫情防控指引（第一版）》，旨在有力有序有效推动企业复工复产，保障产业链供应链安全稳定。（报告来源：未来智库）

2. 新技术多点布局，市场期待新突破

2.1 特斯拉 4680，电池新能源时代的正确路径

动力电池的四大劣势是当前制约新能源汽车抢占市场份额的关键因素。2022 年 初，财政部、工信部、科技部和发改委联合发布通知，新能源汽车购置补贴政策 将于 2022 年 12 月 31 日终止。这意味着新能源汽车行业依赖政府补贴和政策倾斜 的发展模式已进入“断奶”倒计时，行业低水平盲目扩张态势被遏制，高质量发展 亟需实现。而动力电池作为新能源汽车的核心部件，其优化升级是提高新能源汽 车产品力的关键。现阶段动力电池主要存在以下制约新能源汽车发展的因素：

1. 成本较高，奥纬咨询认为当下电动车的制造成本比燃油车高出了 45%，而动 力电池是整车成本高的主要原因，燃油车的发动机和辅助系统成本为 3000 欧 元，而电动车电池的成本则高达 8000 欧元；

2. 续航较短，燃油车续航为 600～1000km，主流电动车续航在 400～600km，且 在低温条件下电动车实际续航基本腰斩，里程焦虑让终端用户对电动车望而 却步;

3. 充电较慢，理想工况下，主流电动车 40min 可充 50%电量，而实际工况下需 要 50min，而燃油车 10 分钟就能加满油；

4. 安全隐患，仅 21 年上半年国内发生了 56 起新能源乘用车自燃事故，多为动 力电池内短路引起，引发了终端客户对动力电池安全的担忧。

动力电池材料与结构设计升级成为消除新能源汽车竞争力劣势的有效途径。电池 企业通过电池的原材料迭代和结构创新，持续提升动力电池的产品力。例如不断 提高正极原材料中的镍含量提升续航能力，2018 年续航在 300km 左右的中镍三元 电池占据着国内主流电池市场，到了 2021 年，高镍三元电池的使用使续航突破了 700km。电池系统通过优化结构设计提高体积利用率，最早广泛应用的 VDA355 模组的系统体积利用率只有 45%，现在大规模应用的 CTP 体积利用率为 60%。

4680 首创性地实现了电池续航、充电和成本的共同优化。特斯拉、LG 和宁德时 代所代表的三种封装形式的电池制造商，面对动力电池行业痛点的解决方案有较 明显差别。LG 和宁德时代采用差异化的产品战略：通过经济型体系电池解决电池 高成本的问题，例如使用低成本的 LFP 或中镍高电压三元电池；用性能型体系电 池提高续航，例如使用高镍三元电池；用性能型体系电池解决充电慢的问题，例 如使用导电性能优异的石墨烯导电剂和 LiFSI 锂盐。但是使用性能型体型电池会 改善电池续航和充电的同时，会使成本大幅上升，而使用经济型体系电池可以有 效降低电池成本，但是续航和充电性能会有一定程度的下降。电池成本与性能难 以兼顾，是目前大部分电池企业面对的共同难题。LG 和宁德时代制定差异化的产 品战略满足下游客户的不同细分市场的应用需求，但不能通过一个产品解决所有 痛点。特斯拉在 2020 年 9 月发布了自主设计的 4680 电池（直径 46 毫米、高 80 毫米的圆柱电池），能量是此前电池芯的 6 倍，续航里程增加 16% ，成本下降了 56%。特斯拉的 4680+CTC 方案同时解决成本高，续航低，充电慢和安全隐患的 行业痛点。

各大电池公司发布 4680 投产规划，国内外企业量产有所差异。国内主流电池公 司宁德时代、亿纬锂能和比克在特斯拉电池日后纷纷发布 4680 电池规划，但受限 于国内企业过去几年研发重点集中在方型电池，圆柱技术储备和生产制造经验较 少，所以国内企业预计 2024 年才能量产。国外主流电池企业松下和 LG 圆柱技术 存储充足，是特斯拉18650和2170电池的主要供应商，预计2022年松下和LG 4680 即可实现量产。 特斯拉独具技术优势，4680 技术壁垒较高。2019 年特斯拉收购了干电极技术的 Maxwell 公司，加强了在干电极的技术储备。目前干电极匀浆过程中活性材料的 团聚现象仍是 4680 量产的最大挑战，第一代的 4680 电池继续采用传统的液态涂 布技术，预计第二代 4680 电池有望采用干电极技术。干电极、全极耳焊接等技术 研发周期长，并存在一定 know-how，国内公司何时实现突破还需保持追踪。

全极耳设计充电优势明显。一般而言，使用高性能导电剂石墨烯和降低压实密度 等方法可提升电池最大充电电流，但会增加电池成本和能量密度。温度是制约充 电的重要因素，4680 电池通过全极耳设计，缩短电子传输路径、加宽传输通道， 全面导电，降低了热量产生。4680 创新的全极耳设计能够在不影响电池的能量密 度和成本情况下，大幅提高电池的倍率性能。 4680 电池 400V 方案可与方型软包 800V 方案竞争。优化充电可以通过提高充电 电流实现，另一方面，提高电池系统电压提升充电效率。根据 Insideevs 的研究报 告，400V 的 4680 电池系统充 70%电量需要 15 分钟，而采用 800V 电池系统的保 时捷 Taycan 和现代汽车的 IONIQ 分别需要 18 分钟和 22 分钟充 70%电量。4680 在远低于 800v 电压的条件下实现了当前行业领先的充电效率，意味着 4680 的充 电性能在未来还有较大的提升空间。

CTC 是未来电池整车匹配的必然趋势。从特斯拉 Model S 的小模组，到 Model 3 的大模组，再到 4680 推出的 CTC 方案，模组的概念逐渐弱化和取消，电池包的 集成效率不断提高。特斯拉电池系统不断迭代，电池 BOM 成本降低，电池系统 生产效率和电池的体积利用率提高，成为降低电池成本和提高能量密度的有效路 径。国外车企电池系统集成向 CTC 和 CTP 倾斜，特斯拉将在下一代 Model Y 使 用 CTC，现代汽车旗下的摩比斯与宁德时代签订了 CTP 的深度合作协议，沃尔沃 将在第三代电池系统集成方案采用 CTC。

4680 电池相比于方型和软包电池更适用于 CTC 结构。首先，CTC 对电池的结构 强度有一定要求，取消了模组设计，需要电池本身承担更多的机械强度，这就决 定了软包电池无法做到真正意义的 CTC。其二，CTC 将电池安装在底盘上面，电 池高度会影响车辆的人机工程，相较于方型电池的高度为 100~110mm，只有 80mm 的 4680 更有优势；其三，车辆的底盘往往是不规则的形状，方型电池往往体积较 大，和底盘匹配起来较为困难。而 4680 电池体积较小，可以匹配不同平台的底盘。 其四，由于 CTC 是将电池通过结构胶固定在底盘上面，不能对单个电池进行维修 和替换，对电池的一致性提出了较高的要求，而一致性也是圆柱电池最大的优势。

2025 年 4680 成本下降 50%，优于其他电池。根据特斯拉电池日的信息，2170 电 池成本约为 0.698 元/Wh，特斯拉通过扩大电池尺寸、使用高镍和硅碳负极高能量 密度材料，应用干电极工艺和 CTC 的系统集成方案， 2025 年 4680 电池成本为 0.323 元/Wh。而方型电芯成本 2022 年为 0.75 元/wh，预计 25 年为 0.55 元/Wh（按 年降 10%计算）。假设一台 B 级车续航 700km，电池电量为 100kWh，2025 年， 方型电池的成本约为 5.5 万元，而使用 4680 电池的成本仅为 3.23 万元，低于方型 2.27 万元。

4680 电池有望缩小电动车和燃油车差距，实现与燃油车竞争。根据奥纬咨询的分 析，将燃油车的生产成本分为以下各项：装配、底盘、电子电气（E/E）架构、白 车身/外型、内饰、动力总成/传动系统、发动机和辅助性成本。对于电动汽车，没 有发动机和辅助部件，如油泵，但是有电驱和电池。动力电池占整车成本的 40%~50%，是电动车成本最高的部件，所以电池的成本直接影响到电动车和燃油 车的竞争。2020 年燃油车较同级别电动车成本低 4.5 万 RMB，如 2025 年使用低 成本的 4680 电池，成本差距可缩小至 1.25 万 RMB。

国产正极进入国外龙头供应链，出货加速新动力。当升有望凭借供货特斯拉储能 项目经验，进入特斯拉 4680 电池供应链；贝特瑞于 2020 年 6 月供货松下 NCA， 是松下全球第二家正极供应商。预计 2022 年至 2025 年，巴莫、当升和贝特瑞凭 借成本和产能的优势，全球出货占比持续扩大。

4680 电池放量，拉动国产高镍出货。预计 2022 年，特斯拉及电池供应商 4680 需 要三元正极 0.91 万吨，其中当升供货 0.81 万吨，占当升产能 7.49%、出货 9.23%， 2025 年特斯拉及其电池供应商三元正极总需求约 7.85 万吨，对正极供应商业绩带 动显著，占巴莫 25 年出货 1.01%，当升 25 年出货 15.14%，贝特瑞出货 11.27%。

负极企业加速石墨化自供产能建设，负极企业盈利有望改善。2021 年，中国负极 材料出货量达到 77.9 万吨，同比增长 86.4%。2021 年，全球负极材料出货量达到 90.5 万吨，同比增长 68.2%。石墨化成本在人造石墨负极材料加工成本中占比超 过 45%，通过一体化布局从而获得成本上的优势，是负极材料企业提升竞争力的 有效途径。各大负极材料企业逐渐从“以委外加工为主的生产模式”向“以自建石墨 化产能为主的一体化模式”转变。以 2021 年均价进行测算，石墨化自供比例每提 升 10%，对应毛利率可以提升 2.27%。

4680 高度匹配硅碳，龙头布局硅碳负极。4680 采用了高镍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镍钢和圆柱结构 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%，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。

动力锂电池结构件产业两级分化趋势明显：大多数企业处于技术和工艺品质较低 的水平，企业规模较小，区域性明显，生存能力相对较弱；少数优质企业凭借早 期的基础研发积累，先期占领中高端市场，并凭借与国际厂商的合作，实现了技 术和生产工艺的突破，达到国际品质标准，具备较强的竞争能力。全球动力锂电 池结构件典型企业有：韩国 Sangsin EDP、日本 FUJI SPRINGS。中国国内龙头 企业为科达利，此外还有瑞德丰、无锡金杨、宁波震裕、深圳深芝等企业。

中国电解液企业具备全球竞争力，国内电解液市场飞速发展。2021 年，全球锂离 子电池电解液出货量为 61.2 万吨，同比增长 83.2%，其中中国企业锂离子电池电 解液出货量为 50.7 万吨，同比增长 88.5%，占全球电解液出货量的 82.8%。 4680 带动 LiFSI 产业化，优化电池充电和安全。现电解液锂盐以 LiPF6为主，它 具有热稳定性差和导电性一般的缺点，但考虑到成本和产能等因素，LiPF6 现阶段 是应用最广泛的锂盐。4680 电池高镍正极热稳定性差，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。

一体化布局，强化龙头地位。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。天赐在新锂盐 LiFSI 研发 方面处于领先地位，同时六氟磷酸锂自供比例达到 80%，因此天赐在六氟磷酸锂 价格大幅提升的背景下，实现相关产品毛利率不降反升。目前天赐已建成 6300 吨 LiFSi 产能和 3.2 万吨吨 LiPF6 产能。预计天赐和新宙邦凭借技术优势和成本优 势进一步扩大全球电解液出货占比，预计 2022 年天赐和新宙邦分别达到全球电解 液出货的 25%和 15%。

2.2 CTP 技术迭代优化，电池集成设计百家争鸣

电池包设计由定制化转向标准电芯模组，提高规模成本优势。电动汽车发展之初， 很多车型是由传统燃油车汽车底盘改装设计，因此底盘结构中留给电池包的空间 多为不规则形状，由此造成了电池包对电芯的尺寸需求差异较大，不同尺寸电芯 助推了制造成本升高，为了统一电芯和模组尺寸，以规模化效应帮助电芯降低成 本，德国汽车工业联合会推出了 VDA 标准电池尺寸和模组尺寸，针对不同的车 型应用，VDA 定义了 5 种方形电池尺寸,这也逐渐成为汽车公司选用的电芯尺寸。

标准模组无法充分利用电池包空间。电池包能量密度的提升，主要有两条途径， 化学体系升级和结构优化。结构优化中，电池包本身集成效率的提升可以推动能 量密度的提高，标准模组受限于尺寸固定，且模组需要有端板侧板等模组附件， 导致标准模组无法充分利用电池包内空间。 为了充分利用电池包内空间提升空间集成效率，CTP（Cell To Pack）的设计思路 应运而生。核心思路是将电芯直接集成到电池包中，取消了模组这个概念，既能 提升能量密度，同时减少模组附件的数量，降低电池包重量。 宁德时代表示，通 过简化模组结构，使得电池包体积利用率提高 20%~30%，零部件数量减少 40%， 生产效率提升 50%。

第三代 CTP 技术的麒麟电池包，是在已有的两代 CTP 技术的基础之上进一步的 改进，集成效率进一步提高。根据宁德时代的宣传，可以看出电芯采用的是并排 放置的形式，且电芯之间并没有其他零部件，因此可以看出电芯布置更紧凑，集 成效率更高。第三代 CTP 磷酸铁锂电池包能量密度可以达到 160Wh/kg 以上，以 电芯能量密度 190Wh/kg 测算，从电芯到电池包的集成效率达到 84%，能量密度 的提升帮助宁德时代产品力不断提高，同时，零部件数量的减少，生产效率的提 升也从成本端助力公司提升竞争力。

比亚迪刀片电池充分发挥磷酸铁锂电池优势，集成效率表现优异。比亚迪刀片电 池充分利用电池包内空间，将刀片电池直接安装到电池包壳体中，集成效率表现 优异，刀片可以将磷酸铁锂电池包的能量密度做到 150Wh/kg 左右。 比亚迪的刀片电池主要适配磷酸铁锂电池，可以充分利用磷酸铁锂充放电过程中 膨胀收缩应力相比三元较小，化学体系相对稳定的特点，尽可能多的将电池包内 空间布置规则的电芯。

中创新航推出 CTP 技术方案 One Stop Bettery，且中创新航装机量的增加有望推 动该方案在整车中的应用。中创新航表示， One Stop Bettery 拥有众多原创技术， 包括超薄壳壁，多维壳体成型，多功能复合封装、一体桥接电连接，高剪切外绝 缘等技术，使结构重量降低了 40%，零部件数量减少了 25%。（报告来源：未来智库）

3. 储能蓄势待发，关注海外户储细分赛道

3.1 户用储能市场海外占据主流

储能装机规模稳步上升，电化学储能发展全面提速。截至 2021 年 9 月，全球已投 运储能项目累计装机规模为 193.2GW，同比增长 3.8%，其中电化学储能占比 8.5%， 较上年新增 1.6pct。中国已投运储能项目累计装机规模为 36GW，占全球 18.6%， 同比增长 8.8%，其中，电化学储能占比 10.1%，较上年新增 2.1pct，累计装机规 模 3.64GW，同比增长 62%。 CNESA 预计 2025 年全球电化学储能累计装机规模将达 122.7GW，2022-2025 年 复合增速为 59.2%，2025 年国内电化学储能累计装机规模将达 41.39GW， 2022-2025 年复合增速为 54.95%。2021 年 7 月，国家发改委、国家能源局联合发 布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，明确提出到 2025 年实现累计装机 30GW 的发展目标。

储能应用有三大场景七种方式，具体可分为电源侧、电网侧及用户侧。其中发电 侧储能可应用于风电和光伏配储以及火电联合调频，风光配储是目前最主要的应 用场景；用户侧主要用于削峰填谷和需量调节；电网侧主要应用于有偿调峰、独 立调频等场景。

单独安装家用储能系统目前暂不具备经济价值。以目前常用的 10KWh 储能系统 为例，按照目前户用储能系统价格水平测算，如果只进行峰谷电价套利的情况下， 需要峰谷电价价差达到 0.3 美元/kwh 以上才有可能实现投资回收，现阶段仍不具 备经济性。

家用光伏加储能系统组合为户用提供了有效经济模式。家用储能产品中的光伏发 电不仅可以自用，并且可以并网向电网售卖，商业模式的成熟可以助力家用储能 产品的推广。以 5kw 光伏系统配 10kwh 储能系统为例，不考虑余电上网的情况下， 居民电价达到 0.17 美元/kwh 以上的时候，光伏配储系统将具备经济性，目前部分 欧洲国家电价已经远高于这一水平。

户用储能的发展与当地居民电价紧密相关。从经济性角度出发，户用光伏配储系 统最重要的作用就是代替电网供电，降低用电成本，因此装机诉求与电价成正比。 德国是当前全球最大的光储市场，2020 年新增户用储能装机占全球装机比例的 25%，主要原因在于德国的高电价。除欧洲外，日本、澳大利亚等高电价国家也 是户用储能的主要市场。 电力系统稳定性也是户储发展的重要因素。除了经济性因素的考量，户用光伏配 储系统的应用可以降低对于电网的依赖，供电可靠性的主动权更多掌握在用户手 中。美国由于居民分散，且电网建设时间久，存在老化现象，电网稳定性较差， 虽然电价全球来看并不高，户储装机同样处于领先地位。相比之下，国内由于居 民电价低，电力系统完善，户用储能当前不具备发展条件。

3.2 欧洲市场一马当先，多国发力共促市场增长

欧洲家用储能市场高速增长，德国市场占比 70%。2020 年欧洲家用储能装机同比 增长 44%，累计装机规模超 3GWh，同比增长 54%。其中，德国市场占欧洲新增 储能装机比例达 70%。根据 SPE 预计，2021 年欧洲家用储能新增装机 1.37GWh， 到 2025 年新增装机 2.51GWh，累计装机将达 12.8GWh。

高电价是装机增长的重要因素。近年来德国电价持续上涨，2021 年居民用电价格 达到 32.16 欧分，相较于 2016 年增长了 65%，其中可再生能源附加费是重要原因。 为了鼓励发展可再生能源，德国引进了可再生能源电力附加费制度，2021 年可再 生能源附加费达到 6.5 欧分，占电价比例达到 20%。

德国户储装机市场份额较为分散。德国户用储能装机市场虽然 CR4 达到 72%，但 是头部份额较为分散，第一名的 Sonnen 至第四名 SENEC 份额都集中在 17%-20% 的区间内。

供电稳定性促进美国户用装机市场发展。根据 EIA 数据，2020 年美国平均停电时 间超过 8 小时，主要原因在于美国居民居住分散，部分电网老化以及自然灾害的 影响。此外，天然气和煤炭价格走高影响下，2022 年 1 月美国电价同比上涨 10.7%， 能源价格走高为户用储能推广提供了条件。

美国户用储能市场高速增长，特斯拉占据主导地位。根据美国国际贸易委员会数 据，美国户用储能装机量从 2017 年的 29MWh 快速增长增至 2021 年的 1.3GWh， 装机增长迅猛，份额来看，美国市场较为集中，特斯拉占据了主导地位，2020 年 市占率达到 73%。

高电价及补贴政策促进澳大利亚户用装机稳健增长。2020 年、2021 年澳大利亚户 用储能装机分别达到 300MWh 和 334MWh，同比增长 29%和 11%，整体保持稳健 增长态势。 2020 年开始日本 FIT 上网优惠电价陆续开始到期，受上网电价下降及日本高电价 的影响，存量光伏配储的需求开始释放，2020 年日本释放户用储能装机 0.79GWh， 同比增长超过 200%。

2025 年全球户用储能装机预计超过 20GWh。我们预计受益于光伏配储价格逐步 具备性价比，在美国、欧洲市场的共同拉动下，全球户用储能装机份额将会保持 高速增长，2025 年全球装机量预计将达到 20.16GWh，2021-2025 年 CAGR 达到 40%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

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