首页！新城娱乐挂机！首页华安证券-电力设备行业电动车高压快充系列报告之电池&材料篇：高压快充凭风起，技术升级正当时-230824
现阶段高压快充和换电将并行发展，相互补充，共同构成新能源汽车快速补能场景。随着新能源汽车渗透率不断提升，虽然动力电池能量密度和续航里程均实现大幅提升，然而消费者里程焦虑问题仍较为显著。如何实现高效率补能，仍是行业当前亟待解决的问题，以蔚来、宁德为首的主机厂和电池厂推出的换电方案，广汽、小鹏、华为等为首的车企和互联网巨头推出的超级快充方案，均尝试解决电动车高效补能问题。在自动驾驶和人车交互等智能化尚未成熟落地之前，车企较难以此建立护城河，故换电模块和接口很难做到统一。而车企自主搭建的高压快充平台以及充电设施将成为竞争的优势之一。
高压快充将是继高镍之后动力电池又一次影响较为全面的重大技术升级。快充模式下，从电池材料到电芯体系设计以及充电模式等都会影响到电池的性能保持，材料原子层级到车用系统层级都可能成为影响锂离子电池快速充电的因素。我们认为超级快充将减缓车企在能量密度和续航里程的军备竞赛，降低车企的成本压力，对于动力电池而言，将是继高镍之后又一次影响较为全面的重大技术升级。
动力电池和上游材料将率先受益技术升级。动力电池作为新能源汽车电量存储和释放的媒介，超级快充车型的动力电池将是最早实现升级的核心部件。快充电池作为复杂的电化学体系，实现快充性能的提升，涉及到电池体系的重新设计、负极材料的改性、电解液配方的优化、隔膜的升级、导电剂、粘结剂等辅材的搭配等
此轮技术升级，电池端我们重点看好在基础研发领域长期投入的头部企业，材料端看好具有优异快充性能的负极企业，具有特殊添加剂、新型锂盐的电解液企业和受益于快充渗透率持续提升的碳纳米管导电剂企业。
研究报告全文：1证券研究报告电动车高压快充系列报告之电池材料篇高压快充凭风起技术升级正当时分析师尹沿技SAC职业证书号S23年8月24日2报告要点现阶段高压快充和换电将并行发展相互补充共同构成新能源汽车快速补能场景随着新能源汽车渗透率不断提升虽然动力电池能量密度和续航里程均实现大幅提升然而消费者里程焦虑问题仍较为显著如何实现高效率补能仍是行业当前亟待解决的问题以蔚来宁德为首的主机厂和电池厂推出的换电方案广汽小鹏华为等为首的车企和互联网巨头推出的超级快充方案均尝试解决电动车高效补能问题在自动驾驶和人车交互等智能化尚未成熟落地之前车企较难以此建立护城河故换电模块和接口很难做到统一而车企自主搭建的高压快充平台以及充电设施将成为竞争的优势之一高压快充将是继高镍之后动力电池又一次影响较为全面的重大技术升级快充模式下从电池材料到电芯体系设计以及充电模式等都会影响到电池的性能保持材料原子层级到车用系统层级都可能成为影响锂离子电池快速充电的因素我们认为超级快充将减缓车企在能量密度和续航里程的军备竞赛降低车企的成本压力对于动力电池而言将是继高镍之后又一次影响较为全面的重大技术升级动力电池和上游材料将率先受益技术升级动力电池作为新能源汽车电量存储和释放的媒介超级快充车型的动力电池将是最早实现升级的核心部件快充电池作为复杂的电化学体系实现快充性能的提升涉及到电池体系的重新设计负极材料的改性电解液配方的优化隔膜的升级导电剂粘结剂等辅材的搭配等3报告要点此轮技术升级电池端我们重点看好在基础研发领域长期投入的头部企业材料端看好具有优异快充性能的负极企业具有特殊添加剂新型锂盐的电解液企业和受益于快充渗透率持续提升的碳纳米管导电剂企业投资标的宁德时代杉杉股份中科电气信德新材璞泰来新宙邦天奈科技黑猫股份电池宁德时代公司通过多年的研发投入和技术积累将充分受益此次技术升级带来的变革继续保持强有力的竞争优势负极杉杉股份快充型负极突破快充极限领先优势明显中科电气专注石墨负极研发实力强劲信德新材负极包覆龙头璞泰来高端负极龙头相关技术积淀深厚电解液新宙邦添加剂种类丰富布局溶剂和新型锂盐导电剂天奈科技碳纳米管龙头受益于快充渗透率提升黑猫股份炭黑龙头材料端放量在即风险提示高压快充进展不及预期政策不及预期下游新能源汽车需求不及预期其他高效率补能技术出现等4关注标的收盘价涨跌幅归母净利润亿元利润增速PE公司23-08-2123-08-2120222023E2024E20222023E2024E20222023E2024E宁德时代23296-1杉杉股份1351--11021834中科电气1127-34-1377788信德新材5171-11584璞泰来1新宙邦1天奈科技黑猫股份1178-4-700资料来源iFinD机构一致预测华安证券研究所整理5目录1政策落地车企发力快充电池加速渗透2高压快充推动电池材料升级3高压平台架构下电池企业快充赛跑4投资标的推荐6按充电技术充电桩可分为直流桩和交流桩新能源汽车动力电池主要通过充电和换电两种方式实现补能按照不同充电技术分类充电桩可分为直流桩和交流桩交流充电桩俗称慢充一般是小电流桩体较小安装灵活充电速度较慢由于技术成熟成本较低一般集中在居民小区直流充电桩俗称快充一般是大电流桩体较大可以提供足够功率短时间内充电量更大实现快充要求因此多集中在对充电效率要求较高的场所比如高速公路服务区集中型充电站等地交流充电桩电气系统原理图直流充电桩电气系统原理图资料来源充换电研究院华安证券研究所整理7快充可以分为高电压快充和大电流快充充电时间由电压和电流共同决定对于充电桩而言充电时间电池容量充电功率由于增大电池容量提高电动车的续航能力这是发展的必然趋势因而想要缩短充电时间大功率充电是最佳解决方案之一又因功率电压电流想要缩短充电时间可以通过增大电流和提高电压的方法来增大充电功率快充可以分为高电压快充和大电流快充高压快充更受桩企和车企的偏爱大电流快充对散热性的要求较高高电压快充则可以提升安全性和能量转换效率因而高压快充获得了大部分桩企和车企的青睐快充方案介绍高电压比亚迪e平台30大功率快充大电流TeslaModel3S资料来源华安证券研究所整理8国家和地方政策接连落地快充网络建设按下快进键新能源发展之初关于车桩比等充电问题就甚嚣尘上经过多年的建设覆盖全国的充电网络初步形成早期电动车的电池技术水平的限制主要以低倍率慢充为主快充国家政策汇总政策法规名称颁布部门颁布时间涉及内容1优化完善网络布局建设便捷高效的城际充电网络互联互通的城市群都市圈充关于进一步构建高质电网络结构完善的城市充电网络有效覆盖的农村地区充电网络2加快重点区量充电基础设施体系的国务院办公厅2023-06域建设积极推进居住区充电基础设施建设大力推动公共区域充电基础设施建设指导意见3加强科技创新引领提升车网双向互动能力鼓励新技术创新应用加快推进快速充换电大功率充电智能有序充电无线充电光储充协同控制等技术研究关于加快推进充电基创新农村地区充电基础设施建设运营维护模式1加强公共充电基础设施布局础设施建设更好支持国家发展改革委国2023-05建设2推进社区充电基础设施建设共享3加大充电网络建设运营支持力新能源汽车下乡和乡村家能源局度4推广智能有序充电等新模式5提升充电基础设施运维服务体验振兴的实施意见1促进新技术创新应用加快智能有序充电大功率充电自动充电快速换电等关于组织开展公共领工业和信息化部等八新型充换电技术应用加快光储充放一体化试点应用2完善充换电基础设施域车辆全面电动化先行2023-01部门优化中心城区公共充电网络建设布局加强公路沿线郊区乡镇充换电基础设施建区试点工作的通知设和城际快充网络建设以满足电动汽车出行需求带动电动汽车消费促进电动汽车产业发展为导向健交通运输部国家能加快推进公路沿线充全完善工作机制充分调动各方力量加快推进公路沿线充电基础设施建设探索源局国家电网有限电基础设施建设行动方2022-08推进新技术新设备应用推动城市群周边等高速公路服务区建设超快充大功率电公司中国南方电网案动汽车充电基础设施提升充电效率支持电动汽车生产大型运输等企业在服务有限责任公司区站建设布局换电站资料来源中国政府网华安证券研究所整理9国家和地方政策接连落地快充网络建设按下快进键随着远距离出行需求增多2014年以高速公路服务区配套建设快充网络为基础的政策开始提出2020年政策提出居民充电服务慢充为主应急快充为辅公共充电网络快充为主慢充为辅的建设思路2022年政策提出在我国现行直流充电接口技术方案基础上进一步提高充电电流电压全面支持快充基础设施的建设2023年最新政策提出要通过加强科技创新引领从而提升车网双向互动能力鼓励新技术创新应用加快推进快速充换电大功率充电智能有序充电无线充电光储充协同控制等技术研究快充国家政策汇总承上政策法规颁布部门颁布时间涉及内容关于进一步提升电1优化城市公共充电网络建设布局进一步优化中心城区公共充电网络布局加大动汽车充电基础设施发展改革委能源局外围城区公共充电设施建设力度提升公共充电服务保障能力2加快高速公路快2022-01服务保障能力的实施工业和信息化厅等充网络有效覆盖力争到2025年国家生态文明试验区大气污染防治重点区域的意见高速公路服务区快充站覆盖率不低于80其他地区不低于60新能源汽车产业发依托互联网智慧能源提升智能化水平积极推广智能有序慢充为主应急快展规划20212035国务院办公厅2020-10充为辅的居民区充电服务模式加快形成适度超前快充为主慢充为辅的高速公年路和城乡公共充电网络打赢蓝天保卫战三在物流园产业园工业园大型商业购物中心农贸批发市场等物流集散地建设国务院2018-06年行动计划集中式充电桩和快速充电桩为承担物流配送的新能源车辆在城市通行提供便利关于加快新能源汽车推广应用的指导意国务院办公厅2014-07研究在高速公路服务区配建充电设施积极构建高速公路城际快充网络见资料来源中国政府网华安证券研究所整理10新能源汽车需求呈爆发式增长以纯电动车为主新能源汽车需求的爆发式增长在各国政策的大力支持下下游车企加大新能源业务发展力度推动优质新能源车型投放续航里程提升智能驾驶体验优化和配套设施进一步完善消费需求显著提升2022年新能源汽车销量为6887万辆23年上半年新能源汽车保有量达1620万辆同比增长近53电动汽车以纯电为主2023年上半年新能源汽车销量为3747万辆同比增长441其中纯电新能源汽车实现2719万辆的销量占比7256插电式混合动力售出1025万辆占比2736我国新能源汽车保有量达1620万辆纯电新能源汽车占比7256我国新能源汽车保有量万辆我国新能源汽车销量万辆008新能源汽车保有量yoy新能源汽车销量yoy00100燃料电池100080插电式混合动力80060纯电动200-200-1H23资料来源国家统计局中国汽车工业协会iFinD华安证券研究所整理11高电压架构将成为下一代电动汽车主流平台为匹配用户快速充电需求车企正加快发展大功率高压快充充电时间向10分钟以内迈进2021年以来国内外车企掀起了一轮800V电压平台车型发布潮广汽埃安比亚迪e30小鹏G9的800V高压车型充电仅需5min此外北汽极狐东风岚图长安C385吉利极氪001等高电压平台车型均已经实现上市销售800V高压平台车型是当前头部车企布局的主力广汽埃安800V高压平台极狐S800V高压平台东风岚图800V高压平台充电充电5min续航200km充电10min续航197km10min续航400km长安C385800V高压平台比亚迪e平台30800V高压平台小鹏G9800V高压平台充电10min续航200km充电5min续航150km充电5min续航200km资料来源华为中国高压快充产业发展报告2023-2025华安证券研究所整理12车企发力政策接连落地快充类电池加速渗透高电压平台车型加速渗透根据国内主要车企发布的800V及以上高压快充车型规划2022年逐步量产预计2023年满足3C以上高端高电压平台车型将密集上市2025年主流车型将均会支持高压快充到2026年800V及以上高电压平台车型销量预计可达580万辆占国内电动汽车比例达502025年快充类动力电池需求量约为350GWh占国内动力电池装机量的59快充类动力电池加速渗透2023-2026年国内高电压快充车型销量预测2021-2025年国内快充类动力电池装机预测800V电动汽车销量800V电动汽车销量800V电动汽车销量占比非快充类电池装机量GWh快充类电池装机量GWh1200万辆3E2024E2025E2026E3E2024E2025E资料来源中国高压快充产业发展报告2023-2025华安证券研究所整理13消费类快充前车可鉴技术路径有据可依智能手机快充大获成功使得高压快充技术路径有据可依目前手机电池已经实现7C快充自智能手机快充方案推出以来手机充电速度一直在不断的刷新2023年6月巨湾技研发布了其自主研发的巨湾凤凰电池可实现8C极速快充6分钟可实现0-80充电论证了锂离子电池高倍率充放电的可行性国内部分支持120W高功率快充手机型号手机型号充电功率电池容量完全充满充电时间分钟小米RedmiK50电竞版120W4700mAh17小米12Pro120W4600mAh18红米Note11TPro120W4400mAh19黑鲨4Pro120W4500mAh16黑鲨4120W4500mAh17红魔6sPro120W4500mAh17红魔6Pro120W4500mAh20iQOO9Pro120W4700mAh18iQOO8Pro120W4500mAh17iQOO8120W4350mAh16资料来源经济观察报各手机厂商官网华安证券研究所整理14目录1政策落地车企发力快充电池加速渗透2高压快充推动电池材料升级3高压平台架构下电池企业快充赛跑4投资标的推荐15高倍率成为动力电池争夺新高地高倍率动力电池对技术提出更高标准由于车规级动力电池的特殊性电池的体积较大散热条件较差对于如何保证电池的安全性提成更高的要求另外动力电池对于循环寿命的要求要远远高于消费电池这也加大了高倍率型动力电池实现的难度高倍率动力电池和消费电池区别性能指标动力电池消费电池倍率要求3-6C4-7C循环寿命3000-5000次800-1000次安全性要求高高使用场景复杂温和散热条件较差良好成本敏感不敏感资料来源华安证券研究所整理16快充动力电池将是继高镍之后又一次重大技术升级超级快充模式下从电池材料到电芯体系设计以及充电模式等都会影响到电池的性能保持材料原子层级到车用系统层级都可能成为影响锂离子电池快速充电的因素影响因素大小排序材料原子尺度材料微观结构电芯体系设计PACK散热一致性等系统充电模式热管理使用习惯等影响锂离子电池快充因素资料来源Lithium-ionbatteryfastchargingAreview国际交通电动化杂志华安证券研究所整理17快充动力电池将是继高镍之后又一次重大技术升级电池充电原理充电时Li从正极经过电解液传输到负极其中主要的传输路径有1经过固态电极2经过正负极的电极电解质界面3经过电解液包括Li的溶剂化和去溶剂化4Li在电解液中穿过隔膜运动到负极正极科学研究表明正极的衰减和CEI膜的增长对锂离子电池的快充速度没有影响一个萝卜一个坑而正极的颗粒大小和电子导电速率可以提升离子扩散和电子导电的速率正极可以通过减小正极颗粒和增加导电性提升快充性能负极负极材料内部的固相扩散系数相对较小逐层嵌入限制了电池的大电流充放电能力负极成为电极反应的控制步骤提升负极材料本身的快充特性尤为重要锂离子电池充放电过程中不同界面迁移路径充电过程e-放电过程e-资料来源Lithium-ionbatteryfastchargingAreview国际交通电动化杂志华安证券研究所整理18快充动力电池将是继高镍之后又一次重大技术升级电解液溶剂的粘度锂盐的浓度和扩散系数功能添加剂以及浸润性等都对快充有较大的辅助作用导电剂导电剂作为一种关键辅助材料可以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率进而提高电池倍率性能导电炭黑碳纳米管石墨烯等作为导电剂被广泛用在快充型电池中隔膜隔膜的厚度孔隙率和透气度对锂离子电池快充影响较大电池提高快充特性优先选择更薄孔隙率和透气度更高的隔膜锂离子电池充放电过程中不同界面迁移路径充电过程e-放电过程e-资料来源Lithium-ionbatteryfastchargingAreview国际交通电动化杂志华安证券研究所整理19碳包覆硅碳负极二次造粒是负极改性的三种主要方式碳包覆硅碳负极二次造粒是负极改性的三种主要方式负极是快充的核心环节目前电池多采用石墨负极直接用于快充会存在扩散系数较低析锂效应等问题因此需对负极改性主要方式包括碳包覆二次包覆使用硅碳二次造粒其中碳包覆的多孔通道可以为Li提供更多传输路径从而提升倍率性硅碳可以提升负极析锂电位降低锂析出效应提升安全性碳包覆碳包覆材料成本占负极成本3占整个电池包成本小于03因此碳包覆材料特点是低成本敏感高性能相关即增加很低的成本就可以对性能提升很大用量上1C碳包覆比例约1152C碳包覆需求达54C充电碳包覆需求可以超过10快充电池碳包覆用量提升超过一倍一种纳米粒子包覆碳纤维的超稳定负极材料资料来源AnUltrastableCathodeforLi-IonBatteries巨头将发布新技术研迅社华安证券研究所整理20碳包覆硅碳负极二次造粒是负极改性的三种主要方式硅碳负极硅的电压平台比石墨高充电时析锂的可能性不高高压快充时在安全性能上硅碳负极与石墨相比优势较大但硅的导电性较差同时体积膨胀系数较大同样材料需要改性1表面碳包覆有机改性2使用多孔硅碳合金负极获得含有大量羟基的复合材料通过羟基与碳酸酯的相容性促进锂离子的去溶剂化实现高压快充硅的纳米化处理硅纳米化可以利用所有的硅并预留膨胀空间利于锂和硅化合物的形成有效改善循环性能此外还可以对纳米硅进行补锂处理解决硅碳负极电池首次充电效率低以及电池循环寿命短的问题但是成本较高工艺制程复杂制备难度较大一种多层碳包覆的硅碳复合材料结构图硅碳420负极片资料来源浅谈快充类负极材料一种多层碳包覆的硅碳复合材料的制备方法与流程华安证券研究所整理
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