新能源汽车快充从电池材料、零部件看投资机会

（报告出品方天风证券）查看PDF原文

电芯材料、电池厂层面

1、 硅负极 ——重点推荐贝特瑞。

我们预计贝特瑞今明年硅负极出货0.5、1.1万吨（纯品），吨净利润4万元，贡献利润2.0、4.4亿元。

2、 碳管——重点推荐天奈科技。

我们预计公司23、24年出货25、110吨，单价1000、900万元/吨，净利率40%，贡献利润1.0、4.0亿元， 利润弹性（单壁管利润占总利润比例）8%、25%。

3、石墨负极包覆、炭化、PAA——重点推荐璞泰来。

石墨负极的快充性能可通过包覆、炭化提升，璞泰来19年在溧阳自建炭化产能以满 足高端产品对快充的需求，此外得益于公司在消费类负极市场的积累（对快充要求高），我们认为璞泰来石墨负极的快充领先同行。硅负极量产带动PAA粘结剂需求，PAA龙头茵地乐系璞泰来参股公司（参股26%），我们预计23、24年PAA粘结剂行业需求在0.9、1.9万吨，茵地乐市场份额50%，单价25、20万元/吨，30%净利率下（目前60%毛利率）贡献利润3.2、5.8亿 元，贡献璞泰来投资收益0.8、1.5亿元。

4、电池厂——重点推荐宁德时代、欣旺达、亿纬锂能。

宁德时代目前最高可实现4C倍率充电，且配套快充性能优异的理想L9、小鹏G9 （充电功率高达480、330KW），欣旺达也配套这两款车，亿纬锂能大圆柱系快充良好载体。

高电压-零部件层面

1、熔断器——重点推荐中熔电气。

400-500V电力熔断器单车100-130元，升级至800V后单车150-160元。此外800V车型功率器件体积缩 小，零部件之间更为紧凑，短路风险提升，因此需要增加激励熔断器(单个90-100元)。熔断器ASP有望从100-130元提升至250元。

2、薄膜电容——重点推荐法拉电子。

1）产品升级在电控中的电容耐压值提升，材料增加。目前主流车型薄膜电容单个200-300元，我 们预计800V平台价格提升20%。

2）数量新增在新增的DC-DC模块中，增加电容使用个数。预计单车从400元提升至480元。

3、继电器——重点推荐宏发股份。

1）产品升级800V主回路上耐压值提升。400-500V车型单车价格700-800元，升级至800V主继电器 预计价格提升30-40%，预计单车ASP提升至900-1000元。

2）数量新增快充桩中可能增加高压直流继电器个数。

4、合金软磁——重点推荐铂科新材。

纯电动车中合金软磁用于OBC，单车用量0.7kg。800V 平台新增DC-DC升压模块，软磁合金用量增 加2kg。按单价5万/吨算，单车价格从35元提升至135元。

一、

电池2.0时代快充直击需求痛点

为什么在此时提快充？提续航边际难度增大+效用递减，快充成为缓解里程焦虑的发力点

电动车发展的核心痛点——里程焦虑。解决里程焦虑有两种途径1）提续航；2）提充电速率。

提升续航里程边际难度加大+效用递减。过去10年，宁德通过升级化学材料将电池包能量密度提升了两倍达到180wh/kg，让电动 车续航里程从不到200公里提升到超过700公里。此外主流车续航在400公里以上，已能满足消费者的基本通勤需求，继续往上提 升技术难度加大效用递减。

提升充电速率成为新的发力点。消费者续航焦虑逐步化解的同时，但伴随而来的是，需求侧对充电便捷性的考量。能否像传统车 加油一样实现快速充电，成为用户端关注的新“痛点”。

快充是什么？即大功率充电，可理解为充电功率大于125KW

电动车充电分为交流慢充和直流快充，要想实现“快充”需依赖直流快充，决定充电速率的指标是充电功率。

业内没有清晰的定义何为“快充”，我们将其定义为充电功率大于125kw。

行业对大功率充电（快充）没有明确规定，属于较宽 泛的行业术语，我们认为可理解为 125 kW 以上的充电功率为大功率。目前特斯拉第二代充电技术的最大功率为 120 kW，特斯 拉第三代充电技术的最大充电功率能达到 250 kW（这个对应到充电时间，60度电的车充电时间=60/250=0.48h约等于30min，但需要注意实际不能一直保持最大功率充电）。

800V高电压是实现超级快充的重要途经

中国科学院院士欧阳明高在多个场合坦言，解决充电的后顾之忧，需要更大功率的快充技术，超级快充是大势所趋，行业需要推 进电动汽车采用800V甚至更高的电压平台架构。

自保时捷Taycan全球首次推出800V高电压电气架构以来，2021年，国内外车企掀起一轮800V电压平台车型发布潮，以图抢占 大功率快充新高地。

国内比亚迪、广汽埃安、华为、极氪、极星、小鹏、岚图、理想等国内主机厂也相继推出或计划推出800V平台。

海外宝马、通用、起亚、现代、戴姆勒、Lucid等启动800V高压平台的研发与布局，部分已发布800V平台架构或规划。如起亚 EV6全系车型支持400V和800V充电，电量从30%到80%仅14分钟；现代IONIQ 5最新800V高电压平台支持高达350kW的超大 功率充电。

二

快充的投资机会在于电芯材料、电池和800V高电压趋势下的零部件

2.1、电芯材料和电池

衡量电池的快充即电芯的倍率性能，高倍率需解决析锂副反应和热效应

目前主流的动力电池包，已经能够支持2C充电倍率（充电倍率是充电快慢的一种量度，充电倍率=充电电流/电池额定容量）。充 放电倍率决定了电芯的脱嵌锂反应的速率，同时也会伴随不同程度的产热或析锂，倍率越高析锂和产热越严重。

析锂副反应锂离子电池是基于锂嵌入反应设计，但是当负极电流过大或温度过低时，负极电位低于Li/Li+参考电极的电位时，可 能会发生锂金属电池才有的锂转化反应，产生金属锂，这也就是所谓的析锂，随着更多的锂在SEI膜下沉积使得SEI膜破裂，锂表 面又生成新的SEI膜，锂盐浓度逐渐降低。锂金属开始垂直于极片表面生长，形成锂枝晶。如果枝晶刺破隔膜导致内短路会较快 电池产热。

热效应根据焦耳定律，发热量是电流的平方关系，800V高电压只是降低了充电线缆中的发热量，而锂离子电池单体电芯的电 压是不可能大幅提高的，它们必须忍受大电流带来的发热量两方面问题1）发热总量电芯本身的散热性能和电池包整体的散 热性能都需要加强；2）不均匀性在快充时电芯内部的最大温差高达10°C以上，正极温度最高。

实现快充关键在于负极，从而衍生出导电剂、电解液添加剂、粘结剂的需求

负极对快充的影响强于正极。多项研究表明，正极的降解和正极CEI膜的增长对传统锂离子电池的快充没有影响。影响锂沉积和 沉积结构（析锂）的因素包括1.）锂离子在负极内的扩散速率（考虑石墨改性，通过加导电剂提升离子导电性）；2）负极界面 处电解质的浓度梯度；3）电极/电解质界面的副反应（改善电解液添加剂）。

实现快充对材料产业链影响如下

负极1）对石墨材料进行改性处理（表面包覆、混合无定型碳）；2）采用硅负极。硅从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，而石墨只能从层状的端面方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，且硅嵌锂电位高，析锂风险小，能够容忍更大的充电电流（Si:0.4V vs C:0.1V）。

导电剂碳纳米管CNT在对石墨材料和硅负极的处理上均有应用。石墨负极可以加CNT改性，硅负极离子导电性大大低于石墨负 极，需添加高性能导电剂（单壁碳管）改善。

电解液在以酯类有机物为溶剂(碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯)(EC/EMC)的常规电解液中，含双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)的电解液具有 比含其他锂盐(LiFSI > LiPF6 > LiTFSI> LiClO4 >LiBF4 )电解液更高的电导率，且其含氟量较低，更为环保，因此LiFSI更利于 快充。

粘结剂若采用硅负极，负极粘结剂采用PAA更为匹配（石墨体系下是SBR）。

硅负极预计25年全球市场空间有望达300亿+，21-25年复合增速135%

我们预计23/25年全球硅负极需求量有望达12/52万吨，市场空间88/319亿元。核心假设如下

负极需求根据鑫椤锂电数据，21年负极全球产量88万吨，我们预计22年增速在55%，后续在40%。

硅基负极渗透率21年为历史数据，我们预计硅负极在23年迎来放量拐点预计渗透率达6.5%，25年达14%，渗透率的假设和大圆 柱放量相匹配。21年大圆柱未放量下硅负极渗透率在1.5%，23-25年大圆柱驱动下，硅负极渗透率分别在6.5%、9.5%、14%。

硅基负极单价根据硅纯品价格和人造石墨价格按照加权平均而得，纯品硅掺杂比例在提升22年在5%，预计25年达10%，纯品硅 价格22年在45万元/吨，25年降至30万元/吨，人造石墨22年在6万元/吨，25年降至4万元/吨。我们预计硅基负极（复合品）22年 单价在8万元/吨。25年降至6.1万元/吨，价格下降但性能显著提升（硅掺杂比例在提升）。

硅负极贝特瑞在硅负极研发、量产、客户端全面领先同行

贝特瑞研发和量产供货领先同行。公司2010年取得硅基负极材料的 技术突破，并于 2013年实现批量出货，客户系松下、三星。

贝特瑞硅碳、硅氧两手抓，且在持续更新迭代。截至20年，公司硅 碳负极已开发至第三代产品，比容量从第一代的650mAh/g提升至 第三代的1500mAh/g，正在开发第四代硅碳负极材料产品，硅氧 负极部分产品比容量达到1600mAh/g以上。

近期拟扩产4万吨硅负极，我们预计公司硅负极放量拐点或至。22 年2月17日，公司拟扩产4万吨硅基负极，加上现有的3000吨产能，总产能在4.3万吨。

单壁碳管高性能材料，天奈科技有望在23年放量

碳纳米管(CNTs)是一种新型的石墨材料，分为单壁、双壁和多壁。碳纳米管是由石墨片层卷曲而成的圆柱形结构，直径范围一般 为一纳米至几百纳米，管状纤维的长度变化范围很大，一般为几微米到几千微米，因此碳纳米管的长径比（长度与直径的比值）范 围为一千到十万。碳纳米管可以分为单壁、双壁和多壁碳纳米管，其主要差别在于碳纳米管结构中石墨片层的数目。

单壁碳管是碳纳米管的发展方向，但目前价格高昂。单壁碳纳米管直径更小、长径比更大，理化性能更优、导电性能更好、添加量 更少、对能量密度和循环寿命提升效果更为明显，且更适用于硅基负极材料中，因此成为各碳纳米管生产企业未来的重点研究方向。

PAA粘结剂正处于国产替代中，技术溢价带来高毛利，典型企业如茵地乐

锂电粘结剂正经历国产替代过程。锂电用PVDF主要由法国（阿科玛）、日本（吴羽）企业垄断，负极粘结剂SBR、CMC主要由 日本企业垄断。正负极粘结剂正经历国产替代过程，正极粘结剂国内企业主要有东岳集团、东阳光（璞泰来持股55%）等，负极粘 结剂国内企业有长兴材料（台湾企业，产品为PA系）、茵地乐（产品为PA系）、研一新材料（产品为PA系）。

从电芯倍率和技术储备看看，宁德时代较为领先，已实现4C充电

快充第二大问题热效应考验的是电池厂，此外电芯最终能实现多少倍率快 充也考验的是电池厂。目前主流电芯实现的1-2C的充电倍率，从年报数 据看，宁德时代实现的倍率性能上限高于亿纬锂能（其他公司无可比数据），乘用车最大倍率在4C，亿纬锂能在3C。

宁德时代快充技术能充分发挥自主研发的快充型电芯的快充性能，最快5分 钟充至80%电量。目前其超快充技术已经涵盖电子网、快离子环、各向同 性石墨、超导电解液、高孔隙隔膜、多梯度极片、多极耳、阳极电位监控 等。

2.2、零部件

电压平台提升，哪些零部件需要升级？

电驱动系统从400V提升至800V，800V回路中功率器件电压平台要同步提升，高压线、电机设计等相应配套设施都要进行优化，电气 系统绝缘、散热系统等也需要升级。

800V回路中，电池、功率器件（电机电控、OBC、DC-DC，也包括里面的一些零部件电容、电感等）、PDU(包括继电器、熔断器）、连接器等需要升级。我们重点探讨继电器、熔断器、薄膜电容、电感

元器件在450V下，Si-IGBT的实际耐压需求接近650V，而当电压提升到800V，Si-IGBT的实际耐压需求将达到1200V，之前适用于400V 的Si-IGBT模块将不再适用。同时，继电器、熔断器、薄膜电容也会受到高压的影响，使用寿命会出现下降，需要选择具有更高的耐 压值的元器件。

合金软磁粉芯随着充电电压达到800V，需要升压电感进行升压，特别是PHEV车型，须安装升压模块，对软磁合金粉芯使用需求提 升。纯电动汽车金属磁粉用量为0.6-0.8kg/辆，混动汽车用量为2-3kg/辆。

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