（报告出品方/作者：信达证券，武浩、张鹏）

一、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，如常见的即直径18mm，高65mm的圆柱电池，此外还有常见型号、。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Model3的圆柱电池相较原来ModelS的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，如电池相较电池系统成本降低了9%，而特斯拉电池成本相比更是下降了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modelY采用需要+个，需要+个，需要个，电芯数量减少的同时也降低了BMS的难度。

特斯拉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GWh。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ModelY将搭载电池，一季度末将开启交付，预计到年年底，特斯拉电池产能将达到每年GWh，年达到3TWh。宝马电池有望在年量产，或许会成为宝马未来纯电平台NeueKlasse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大圆柱电池。我们预计年46系大圆柱渗透率接近20%，需求量有望达到.95GWh，接近21年全年动力电池装机量，年复合增速超过%。

电池厂家争先布局大圆柱，量产在即。自特斯拉年9月电池日发布电池后，全球电池巨头都在加速推进电池的研发和生产。1)目前进展最快的还是特斯拉自产电芯，年1月，特斯拉加州工厂成功下线万颗电池，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电芯，并计划年起为特斯拉提供电池，年产能10GWh，约满足15万辆汽车的电池需求。3)LG电池预计年下半年投产，规划产能9GWh；4)三星SDI计划年量产电池，规划产能8-12GWh。国内方面，1)宁德时代规划了12GWh的电池产能，预计年开始量产；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电池的企业，产品系列齐全，预计年开始量产。

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、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

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