航模小白都能看懂的入坑科普之——电池篇

电池想必大家都见过，但是对于能上天的航模与无人机来说可不是两节南孚聚能环就能搞上天的。

首先我们来说下电池的类型。

一，铅酸电池

汽车常见的电瓶

铅酸电池就是最常见的被我们称为电瓶的那种了，单节电压在1.5V到2.4V之间，可以通过串联来得到更高的电压，一般来说容量比较大但多数都很重，常见于船模与车模上。

二，干电池

干电池就是我们常说的几号电池，一般是圆柱形，玩具车常用的动力来源，现在基本也就是遥控器上比较常用，因为是一次性的所以对环境危害比较大，标称电压为1.5V。

三，镍氢\镍铬电池

小米5号充电电池

这种电池在锂电池普及之前曾经是除铅酸电池外最常见的充电电池了，现在一般是镍氢电池比较多而镍镉电池因为丢弃后容易造成重金属污染并且能量密度不高已经基本被镍氢电池取代了，镍氢电池的电压一般在1.2V左右，很多被做成了干电池的形状，因为放电电流大，可重复使用，正在逐步取代传统一次性干电池。常用于遥控器，船模，车模的动力电输出。

四，锂电池

航模用的锂聚合物电池

这是目前来说无人机与航模最常用的一种动力来源了，常见有锂聚合物电池与锂离子电池。锂离子电池与锂聚合物电池的电压一般为2.8V到4.2V之间，通常标称电压为3.7V，磷酸铁锂电池相对低一些一般为2.8V到3.6V之间标称电压3.2V。

可以通过在平衡头上插入电感（BB响）来判断当前电压

无人机与航模常用的动力电是一般是长方形封装的锂聚合物电池，包括你的手机电池一般也是这种类型。也有一些时候需要小电流长续航的无人机也会使用援助封装的锂离子电池（18650）

18650锂离子电池

，圆柱封装的锂离子电池相比于锂聚合物电池来说放电电流比较小，但相比塑料封装的锂聚合物电池来说安全性更好不会鼓包，可以承受更低的放电电压2.8V也不会饿死，锂电池如果透支放电到2.8V以下就会出现被我们一些玩家称之为饿死的现象锂聚合物电池还会鼓包，锂电池被饿死可以用低电流慢的充有一定几率救活，但也只是一定几率，很多时候锂电池一旦过放就可能就此彻底饿死报废。

如果你的锂电池鼓包了千万别手贱用锐利物体刺破封装妄想为其放放气，锂电池爆炸的景象不亚于放烟花，甚至是手榴弹。

正常电池（左）鼓包电池（右）

针对于我们玩无人机最常用的锂聚合物电池小编在此就以手中这块花牌电池重点科普一下其包装上各种标号的含义。

首先1500mah与22.2Wh代表此电池的容量为1500毫安时22.2瓦时

红色85C代表该电池的放电倍率，使用85与电池容量的1500相乘得出该电池的放电最大电流为127.5A。4S1P其中4S代表该电池为4组电芯串联1P代表每组只有一个电芯。在一些锂离子18650电池组上由于其单电芯的放电电流较小所以常出现2P、3P等多枚电芯并联以提高其最大放电电流。

对于锂聚合物电池的日常使用与保养小编有以下这些经验分享给大家。

1. 务必使用合格的平衡充电器进行充电（市面上常见的B6、CB86等平衡充电器都很不错）

2. 请勿过充及超过充电限制电压一般为4.2V每节（具体什么后果网上关于锂电池过充爆炸的视频有很多）

3. 请勿过放及透支放电到锂电池的标称电压以下一般不要低于3V每节（如果低于2.8V很容易损伤电池寿命甚至直接饿死报废）

4. 电池如长期不用储存请把电池电压控制在4.0V或其厂家推荐的储存电压。（电压太低放久了会饿死，太高又很危险）

5. 如果电池因为某些原因发生鼓包千万不要通过刺破放气的方式处理，可以通过完全放电后处理，以免引发火灾。

6. 电池存放一定要避免短路。

7. 不要摔碰电池，以免发生破损造成爆炸或起火。

8. 电池起火请使用干粉灭火器

9. 长期存放远离潮湿环境避免短路

10. 废旧电池一定要妥善处理，千万不要扔到垃圾桶里就以为万事大吉，以免发生火灾！

锂电池4680大圆柱专题报告：全极耳助力，硅基负极蓄势待发

（报告出品方/作者：信达证券，武浩、张鹏）

一、4680 大圆柱性能提升显著，特斯拉躬身入局引爆需求

圆柱电池工艺最为成熟，防热扩散上亦有优势。按照封装方式不同，可以将锂离子电池分为圆 柱、方形和软包，三种电池的组成要素区别不大，核心差异在于圆柱和方形电池采用了金属材 料作为外壳，而软包电池采用了铝塑膜作为外壳。此外，在制造工艺上，圆柱和方形电池常采 用卷绕的制造工艺，而软包电池常采用叠片的制造工艺。圆柱电池生产工艺最为成熟，在生产 效率、良品率、投资成本、产品一致性等方面都有一定优势，例如在良品率方面松下的 21700 圆 柱电池能够达到 99%以上，远高于方形电池目前 90%的水平。另外在安全性方面，圆柱电池单体 容量低，单个电池热失控释放的能量小，且圆柱电池的弧形表面使得电芯之间的接触为线接触， 相比于方形和软包的面接触，在一定程度上限制了电池之间的热传递，从而更不易引起热蔓延。

圆柱尺寸增加能够提升能量密度和成组效率，降低系统成本和 BMS 难度。圆柱电池按尺寸大小 可分为各种型号，如常见的 18650 即直径 18mm，高 65mm 的圆柱电池，此外还有常见型号 21700、 4680。随着尺寸的变大，圆柱电池性能也会发生改变：1）提高能量密度，特斯拉 Model 3 的 21700 圆柱电池相较原来 Model S 的 18650 圆柱电池单体容量提升 35%，能量密度提升 20%以 上。2）提高成组效率，圆柱电芯直径变大后，电池支架板和集流片孔变大，相应重量减轻，电 池系统中电芯数量减少，同时焊接配件的数量也相应减少，提高了空间利用率。3）降低系统成 本，随着单体电芯容量增大，辅助结构件比例降低，将会降低 PACK 成本，如 21700 电池相较 18650 电池系统成本降低了 9%，而特斯拉 4680 电池成本相比 21700 更是下降了 14%。4）降低 BMS 难度，圆柱电池单体容量较小，因此整车需要圆柱电池数量较大，如特斯拉 model Y 采用 18650 需要 7000+个，21700 需要 4000+个，4680 需要 960 个，电芯数量减少的同时也降低了 BMS 的难度。

特斯拉 4680 大圆柱电池尺寸更为适宜，性能提升更为显著。圆柱电池尺寸增大虽然能够减少整车电芯节数，降低 BMS 难度，但是从直径 46mm 开始，整车的续航开始下降，同时降本的边际效 益趋缓，因此从提高续航和降低成本的角度，直径 46mm 是圆柱电池的黄金尺寸。而在高度方面， 宝马采用的是 4695 方案，高度虽不及直径对性能的影响程度，但高度增加会提升径向散热难度， 同时会增厚底盘厚度，影响设计美感和风阻。特斯拉 4680 大圆柱电池配合高镍正极、全极耳、 高硅负极、干法电极、CTC 等革命性技术，最终电池成本有望降低 56%，续航里程提升 54%，单 位产能设备投资额下降 69%。

特斯拉主导大圆柱电池，带动多家整车厂入场，我们预计 25 年大圆柱电池需求量有望超过 280GWh。目前 46 系大圆柱电池最主要的推动者还是特斯拉，按照特斯拉计划，得州超级工厂产 出的 Model Y 将搭载 4680 电池，一季度末将开启交付，预计到 2022 年年底，特斯拉 4680 电池 产能将达到每年 100GWh，2030 年达到 3TWh。宝马 4695 电池有望在 2024 年量产，或许会成为宝马未来纯电平台 Neue Klasse 的主力电池。此外，蔚来、江淮、保时捷、东风岚图等多家整 车厂也明确表示旗下车型会搭载 4680 大圆柱电池。我们预计 2025 年 46 系大圆柱渗透率接近 20%，需求量有望达到 283.95GWh，接近 21 年全年动力电池装机量，年复合增速超过 280%。

电池厂家争先布局大圆柱，量产在即。自特斯拉 2020 年 9 月电池日发布 4680 电池后，全球电 池巨头都在加速推进 4680 电池的研发和生产。1)目前进展最快的还是特斯拉自产电芯，2022 年 1 月，特斯拉加州工厂成功下线 100 万颗 4680 电池，电池良率已从最开始的 27%提高到了 90%。 2)松下在今年 5 月已经开始小量试产 4680 电芯，并计划 2023 年起为特斯拉提供 4680 电池，年 产能 10GWh，约满足 15 万辆汽车的电池需求。3)LG 4680 电池预计 2023 年下半年投产，规划产 能 9GWh；4)三星 SDI 计划 2024 年量产 4680 电池，规划产能 8-12GWh。国内方面，1)宁德时代 规划了 12GWh 的 4680 电池产能，预计 2024 年开始量产；2)亿纬锂能 46 系大圆柱电池今年 8 月 完成中试，预计今年底将有一部分产能释放，远期产能 40GWh；3)比克电池作为国内最早布局 4680 电池的企业，产品系列齐全，预计 2024 年开始量产。

特斯拉创新性地使用干法电极技术，能够有效降低生产成本。特斯拉 4680 创新性地使用了超级 电容器中的干法电极技术，与传统湿法电极差别主要在于电极的制备方式上，湿法需要使用粘 结剂材料的溶剂与活性材料混合再涂至电极上干燥。而干法无需溶剂，直接将挤出的电极材料 带层压到电极上形成成品电极，省去了湿法的涂布和烘干工序，且无需溶剂回收装置，根据华 起睿智新能源信息，干法电极工艺可以将生产成本降低 20%以上，投资成本降低 35%以上，电极 生产占地减少 70%以上。 干法电极量产难度大，成为 4680 良率提升瓶颈。但干法电极量产难度较大，根据美国加州大学 圣地亚哥分校雅各布斯工程学院对特斯拉 4680 电池的拆解结果，目前特斯拉只在负极中使用干 法电极技术，而负极使用的是石墨，本身带润滑作用，在粉体传输和辊压过程中流动性极好， 自支撑膜制作难度较低。而正极材料在纤维化完成后，由于材料呈黏性絮状性而且相互交联态， 且正极材料本身自润滑性差，在连续传输过程中，极易出现偏析、架桥、结团等现象，自支撑 膜制作难度极高，目前特斯拉量产进度不及预期主要在于干法电极迟迟无法投入大规模量产。

二、4680 全极耳设计，倍率+安全双提升

全极耳设计提高了倍率性能和安全性能，对制造工艺要求更加严格

特斯拉 4680 电池采用的无极耳设计缩短了极耳传导距离。极耳是电芯正负极引出来的金属导 电体，与电池壳体或者外部模组结构件进行连接，电流必须流经极耳才能与电池外部连接。根 据极耳数量、面积差异，极耳设计可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型。特斯 拉电池日上宣称的“无极耳”即为一种全极耳，通过巧妙的结构设计直接利用整个集流体尾部 作为极耳，并通过盖板（集流盘）结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积、缩短极 耳传导距离。

全极耳设计相比单极耳倍率性能和安全性能更佳。1）传统的单极耳设计只能沿着集流体的长度 方向传输电荷，传导距离长导致内阻较大，而全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而 非长度，电极高度通常是电极长度的 5%-20%，因此电阻相较单极耳减少了 5-20 倍，从而提高了 传输效率，较大的提高了电池的倍率性能，如以色列的 StoreDot 的 4680 电池可在 10 分钟内充 满电。2）单极耳在充放电时，极耳及极耳与电芯或壳盖的连接处极易出现局部热量过大，无法 满足大电流充放电条件下电池的散热要求。全极耳在电池内部没有集中发热点，热在内部均匀 分布，对于电池的整包有热管理上的优势，因此全极耳设计安全性能更佳。参考钜大锂电官网 上宁波久鼎新能源科技有限公司有关负责人访谈信息，全极耳（无极耳）工艺的圆柱型锂电池，能量密度高，输出功率提升数倍，同样空间下车用搭载这种锂电池续航里程增加 13%，且电池成 本每千瓦时可以降低 10%以上。我们认为全极耳设计可以提升电池倍率+安全，提升电池续航和 降低电池成本，有助于国内锂电池，尤其是大圆柱锂电池装机量再拓新的台阶。

国内全极耳研究布局较早，近年来发展较快。国内圆柱全极耳锂离子电池最早在 2003 年开始萌 芽，出现了正负极片单边留白、错位卷绕后形成极耳然后焊接在导电集流盘边缘的结构设计， 但由于极耳形态不规则，电池生产工艺复杂，未能转化为实际产品。2009 年国内开始有电池企 业与装备企业共同投入圆柱全极耳研究，并真正形成了圆柱全极耳初始产品，据高工锂电不完 全统计，国内全极耳电池专利最早从 2010 年开始。经过十几年的发展，国内已经形成了圆柱全 极耳软连接与硬连接两种主流的连接形式，也有一端采用软连接一端采用硬连接的结合形式； 其中软连接方式是汇集电流的集流盘带有一段宽而短的极耳连接壳体，硬连接方式多通过集流 盘直接与壳体进行物理接触或机械连接，硬连接方式多属于“无极耳”连接。

全极耳设计对涂布、分切、卷绕、焊接等工艺要求更加严格，并新增了揉平工艺 1）全极耳一定的弧形对涂布设备的精密度要求更高，外圈留白比内圈留白会更多；并且全极耳 极片与单极耳和双极耳等极片涂布时不同，正极需要留白而负极可以实现整体涂布，如果涂布 精度不够，会导致在极耳整形和焊接时出现问题。 2）无极耳设计对极耳分切工艺要求更高：特斯拉采用了将全极耳切割成多个矩形极耳单体再进 行揉平的工艺，但这种工艺在揉平速度过快时，极片会外翻，容易刮伤电池外壳的内壁；揉平 时产生的金属屑较多，金属屑残留在电池内部容易造成短路；揉平后间隙过大，导致与集流盘 的焊接稳定性差。亿纬锂能改进了模切工艺，将全极耳模切成多个平行四边形的极耳单体，提 高了电池的良率。

3）无极耳设计对卷绕工艺要求更加严格：以特斯拉 4680 为例，特斯拉在卷绕工艺过程中，对 留白区先预弯折，然后卷绕成卷芯，最后卷芯边缘进一步弯折到位，如果在卷绕过程中极耳交 错折叠顺序错误，将会被判定为不良品。 4）卷绕后的极耳与电芯的两个端面垂直，因此需要通过揉平工艺将极耳翻折到与电芯的端面平 行，从而形成焊接平面。极耳通过揉平后形成密实体，有效地改善了焊接特性，但是会使大圆 柱电池对电解液吸收难度加大。 5）全极耳极片端面与集流盘的面焊增加了焊接工序和焊接量，对焊接工艺要求更高：4680 的 焊点数量相比 21700 提高五倍以上，单 GWh 电池产线增加了 5 台焊接设备，相比方形电池激光 焊接工序从 5 道增加至 7 道。面焊的激光强度和焦距不轻易控制，激光焊接工艺不稳定可能会 导致焊穿烧到电芯内部或者没有焊接到位，所以以往 21700 电池只需要脉冲激光器点焊，而 4680 要求激光点阵焊接，需要连续激光器，生产上全面提升。

三、4680 引领材料变革，硅基负极产业化进程加速

3.1 硅基负极潜力巨大，产业化应用逐步成熟

高能量密度成发展趋势，4680 圆柱电池引领行业前沿。从目前动力电池发展情况来看，电池能 量密度呈现增长趋势，终端用户对电池续航时间、里程等要求越来越高，轻量化、高能量密度 需求的电池发展方向。特斯拉 2020 年发布的 4680 电池采用硅基负极，能量密度达到 300Wh/kg。 我们认为，目前用户对能量密度需求越来越高，在石墨负极逐渐难以满足更高能量需求情况下， 使用其他负极成为一种选择，4680 电池作为特斯拉追求高能量密度的一种设计方案，使用硅基 负极，或将引领硅基负极应用趋势。

硅基负极理论容量高，石墨负极已逼近理论上限。石墨负极虽有高电导率和稳定性的优势，但 目前商品化的锂离子电池石墨负极材料的可逆比容量已接近理论比容量 372 mAh/g。因此为提 升锂电池的能量密度，需开发更高比容量的负极材料。硅负极材料储锂机理与石墨负极材料不 同，其主要是通过与锂形成 Li12Si7、Li13Si4、Li7Si3、Li22Si5 等多种合金相，其中最高锂 含量的合金相为 Li22Si5，其理论比容量高达 4200 mAh/g，是石墨负极 10 倍左右，目前已知 比容量最高的锂离子电池负极材料。并且采用硅基负极材料的锂电池质量能量密度可以提升 8% 以上，同时每千瓦时电池的成本可以下降至少 3%。

硅基负极安全性能更佳。硅基负极材料具有较低的脱嵌锂电位（~0.4V vs. Li/Li+），略高于石 墨（~0.05V vs. Li/Li+），在充电时可以避免表面的析锂现象，而石墨负极电压平台接近锂的 析出电位，易产生锂枝晶，枝晶刺破隔膜，将导致电池短路，威胁电池安全。

硅在锂化时的严重体积效应是硅基材料商业化的最大限制。硅在完全锂化时，硅的体积会发生 超过 300%的膨胀，巨大的体积变化会带来一系列问题。1）体积效应导致电池内部应力大，容易 挤压极片，造成硅负极材料产生裂纹直至粉化。2）体积膨胀效应使得电极材料容易失去与集流 体的接触，使得活性材料从极片上脱离，引起电池容量的快速衰减。3）体积膨胀效应容易形成 不稳定的固体电解质界面膜 SEI 膜，由于硅体积发生变化 SEI 会随之破裂，新暴露在表面的硅 会生产新的 SEI 膜，同时会不断消耗电解液中的锂离子，导致不可逆的容量损失和低初始充电 效率。并且 SEI 厚度会随着电化学循环不断增加，过厚的 SEI 层阻碍电子转移和 Li+离子扩散， 导致阻抗增大。 其次，随着硅含量的提升，首次库伦效率会越来越低。硅材料的首次充电不可逆循环损耗最高 达到 30%（石墨为 5-10%）。电解液溶剂和锂盐发生副反应，会在锂离子电池的负极形成一层固 体电解质相界面(SEI)膜，该反应会消耗锂。体积变化使得 SEI 不能在 Si 电极表面稳定生成， SEI 层反复破裂，消耗大量 Li+离子；同时 SEI 厚度随着电化学循环不断增加，过厚的 SEI 层阻 碍电子转移和 Li+离子扩散，阻抗增大，极化增加。

为解决硅基材料膨胀、失效问题，现有行业采用的硅基负极改性方法包括硅氧化、纳米化、复 合化、多孔化、合金化、预锂化等。其中复合化、硅氧化、纳米化技术、预锂化技术已较为成 熟，已开始应用于产业化中。 1） 氧化硅技术：采用氧化硅掺杂，掺杂含量约 5%，氧化亚硅负极体积膨胀较小，但在充放电 过程中会生产 Li2O 等非活性物质，导致 SiOx 材料首次效率较低（约 70%）。目前，各大负极 材料厂商对氧化亚硅负极均有布局，日本信越化学、韩国大洲、中国杉杉股份及贝特瑞均可 量产硅氧负极。 2） 纳米化：通过降低硅基材料粒径至纳米级别，也可以改善硅基材料在充放电过程中发生的 体积变化，但存在生产成本较高，材料均一性不好等缺陷。 3） 复合化：通过复合其他材料来制备硅基复合材料。硅碳复合材料（硅碳负极）由于具有稳 定性好，体积变化小和导电性优异等优点，是产业化进展最为迅速的制备方法。广汽集团发 布的海绵硅负极，特斯拉于 2021 年收购的 SiILion 公司持有的硅负极专利实质上均为硅与 碳材料复合形成的复合结构。 4） 预锂化：预锂化技术是改善硅负极首次效率低的重要途径。为保障硅基负极性能，需要对 在首次循环中损失的锂离子进行补充。预锂化技术主要包括电化学预锂化和在正负极材料中 添加预锂化添加剂（补锂剂）两种形式，其中添加补锂剂的方法已相对成熟。

目前硅碳复合材料和硅氧复合材料是硅基负极的主要技术路线。硅碳负极是指纳米硅与碳材料 混合，通过降低硅基材料粒径至纳米级别，可以拥有更多的空隙，用于缓冲硅在脱嵌锂离子过 程中产生的应力和形变。硅氧负极采用氧化亚硅（SiOx）和石墨材料混合，SiOx 相比 Si 材料， SiOx 材料在嵌锂过程中的体积膨胀大大减小（SiOx 嵌锂过程中体积膨胀 118%左右，硅则为 300% 以上），其循环性能得到较大提升，目前硅氧进展较快，市场上出货量最大的为氧化亚硅负极材 料，而硅碳负极材料的制备工艺相对复杂，尚未形成标准化制备方法，规模化生产存在一定困 难。

3.2 4680 推动硅基负极产业布局加速

当前硅基负极主要应用在消费电子、电动工具等领域，而 4680 电池将规模应用拓展到动力电池 领域。目前硅基负极市场价在 20-30 万元/吨，与 5 万元/吨人造石墨（中端）相比价格高出 4- 6 倍，而硅基负极的毛利率也能达到 50%，目前应用上依然缺乏性价比。但参考 2022 年 5 月， 石大胜华 3 万吨年硅碳负极项目可行性报告，规划硅基负极产能 3 万吨/年，测算的销售价格 7 万元/吨左右。我们认为，随着硅基负极在动力电池领域渗透加速，未来产业化和规模化将降低 硅基售价，叠加中游材料厂让利等因素，硅基负极性价比将逐渐提升。

各大负极厂商纷纷布局硅基负极。杉杉股份和贝特瑞在硅基负极布局较早，产品最为成熟，已 实现量产并批量供货，并且在电动工具等领域得到了部分运用。石大胜华、硅宝科技、杰瑞股 份等公司目前虽普遍处于中试阶段，但扩产力度不小，硅基负极产能有望得到进一步释放。

贝特瑞和杉杉股份硅基负极处行业领先水平。贝特瑞已开发至第三代硅碳负极产品，比容量提 升至 1500mAh/g，并且硅基负极已批量供应三星和松下，2019 年出货量达 2255 吨，位列全球 第一。杉杉股份突破硅基负极材料前驱体批量化合成核心技术，已经完成了第二代硅氧产品的 量产，正在进行第三代硅氧产品和新一代硅碳产品的研发。杉杉高容量硅基负极于 2017 年实现 量产并供货，2018 年开始给宁德时代供货测试，21 年硅氧负极实现百吨出货，2022 年底宁波 4 万吨硅基负极项目预计开工建设，有望进一步强化规模化优势。

硅基负极渗透或将加速。根据高工锂电数据，2015 年我国硅基负极材料出货量仅为 0.03 万吨， 2021 年激增至 1.1 万吨，同比增长 83.3%。一方面电动工具、高端数码锂电池需求旺盛，高容 量、高倍率锂电池产品需求增加带动硅基负极产量扩张。另一方面源于高能量密度动力电池更 受青睐，下游客户对快充性能、续航时间提出更高要求，因此硅基负极优势更加凸显。

4680 大圆柱放量推动硅基负极需求快速增长。由于 4680 大圆柱具有受力均匀、自动化程度高、 膨胀容忍度高等优势，硅基负极搭配能量密度较高的高镍三元正极优势更加突出。4680 大圆柱 电池以及长续航快充车型放量，有望推动硅基负极材料快速增长。通过统计高镍三元锂电池对 硅基负极的需求，我们预计硅基负极掺杂比例将逐年提升，硅基负极需求 2025 年将达 23.1 万 吨。

3.3 适配硅基负极，碳纳米管渗透率或将提升

碳纳米管导电性能优，适配硅基负极。碳纳米管（CNT）是一种新型导电剂，可以降低降低锂电 池的内阻，提高锂电池极片的粘结强度和电池循环寿命。与炭黑相比，碳纳米管可以在活性物 质之间形成的线接触式、面接触式导电网络更为充分，能够更加明显的提升导电性能，碳纳米 管可以有效降低阻抗，导电性能更好。在达到相同导电效果，碳纳米管的用量仅为炭黑的 1/6- 1/3。此外，碳纳米管可以缓解硅材料充放电过程中由于膨胀造成的结构坍缩，适配硅基负极。

单壁碳纳米管+硅负极性能更优，循环性能提升四倍。单壁碳纳米管解决了硅负极的关键和根本性问题，在硅负极颗粒体积膨胀并开始出现裂缝时，这些颗粒仍可通过 TUBALL 单壁碳纳米管保 持较好的连接，防止负极材料破裂，提升硅负极循环寿命和循环性能，循环性能可以提升四倍。

单壁碳纳米管提升 15%电池续航里程。据 OCSiAI，添加 TUBALL 单壁碳纳米管可生产内含 20％ SiO 的负极，电池能量密度可高达 300Wh/kg 和 800 Wh/l，实现快充性能。在续航上，与目前 市场优质的锂离子电池相比，含单壁碳纳米管的电池续航里程可提升 15％以上。此外，添加 单壁碳纳米管后可以将负极中的 SiOX 含量提高到 90％，能量密度可以实现达到 350Wh/kg。我 们认为 4680 电池将带动硅基负极应用量提升，这或将带动单壁碳纳米管渗透率提升。

四、重点公司分析

4.1 杉杉股份：硅基龙头企业

深耕负极材料多年，人造石墨领先企业。根据 ICC 鑫椤资讯数据，2021 年中国负极材料产量 为 81.59 万吨，全球市占率为 92%。上海杉杉全球市占率为 11%，排名靠前。从产量来说，杉 杉股份 2021 年人造石墨负极产量排名全球第一。

硅基负极龙头企业，先发优势明显。杉杉股份已经完成了第二代硅氧产品的量产，正进行第三 代硅氧产品和新一代硅碳产品的研发。其硅氧产品已率先实现在消费和电动工具领域的应用， 动力领域已通过了全球优质动力客户的产品认证，有望迎来规模放量。同时公司内蒙古包头年 产 10 万吨负极材料一体化项目二期产线已于 2022 年上半年达产，云南安宁年产 30 万吨一体 化基地项目和宁波年产 4 万吨硅基负极材料项目已启动。这将进一步提升公司一体化产能规 模，实现持续降本增效，巩固和提升公司在高端负极材料领域的全球领先地位，公司有望享受 硅基负极市场的放量增长。

4.2 天奈科技：硅基负极拉动单壁碳纳米管需求，龙头企业有望受益

碳纳米管行业龙头，市场份额超 40%。天奈科技作为最早成功商业化并将纳米管通过浆料形式 导入锂电池的企业，打破了锂电池领域国外企业对导电剂产品的垄断，改变了原有材料依赖进 口的局面，2021 年公司市占率在国内的 40%以上，是行业龙头。

产能有望逐步投产。从产能上看，截止 2021 年底，公司有 3.5 万吨的导电浆料产能，随着前 期 IPO 募投项目“年产 300 吨纳米碳材与 2000 吨导电母粒、8000 吨导电浆料项目”和“碳纳 米管与副产物氢及相关复合产品生产项目”（1 万吨导电浆料、6000 吨碳纳米管、900 吨副产 物氢）、可转债“用于年产 5 万吨导电浆料、5000 吨导电塑料母粒以及新增 3000 吨/年碳管纯 化加工能力”项目等若全部投产，公司产能将进一步提升。此外，公司 6 月拟在眉山投资建设 生产基地项目，将建设年产 120,000 吨导电浆料及 15,500 吨碳管纯化生产基地项目，假设项 目的顺利进行，公司导电浆料产能将超过 20 万吨。 单壁碳纳米管方面，2022 年 6 月公司拟在镇江投资约 12 亿元建设天奈科技年产 450 吨单壁碳 纳米管项目，2022 年 9 月公司拟投资约 2 亿元年产 20,000 吨单壁纳米导电浆料及 500 吨单壁 纳米功能性材料项目。

4.3 亿纬锂能：锂电池集大成者，圆柱突围蓄势待发

动力储能电池持续加码，圆柱电池产能持续释放。动力方面，2022H1 公司惠州潼湖基地磷酸 铁锂电池产能已经进入稳定生产状态，惠州二期磷酸铁锂动力电池项目正在建设。公司是国内 率先掌握三元大圆柱电池技术的厂商之一，在国内率先完成了 46 系列等三元高比能大圆柱电 池产品的布局，首件搭载自主研发 46 系列大圆柱电池的系统产品在研究院中试线成功下线。 储能方面，公司在通信储能与电网侧配套等领域与龙头企业开展合作。消费电池方面，圆柱电 池产能持续巩固，公司第十三工厂扩产项目达产后年产能可达 7.5 亿只，生产效率达 300ppm， 小圆柱电池总产能将达 15 亿只。

4.4 宁德时代：龙头地位稳固，全球化布局彰显王者之气

全球化布局，龙头地位稳固。公司 22H1 电池系统产能 154.25GWh，在建产能 100.46GWh，产量 125.32GWh，产能利用率 81.25%，公司装机量占国内动力电池装机量为 50%，龙头地位稳固。扩产动作频繁，7 月公司拟建设济宁新能源电池产业基地项目；8 月公司新增匈牙利产能规划， 总规划 100GWh，预计将于今年年内开工建设，有望于 2024 年部分放量。我们认为公司持续加 大产能投入，欧洲市场布局再进一步，未来或将持续巩固公司在锂电池行业的龙头地位。

（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】。

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