锂电池行业深度系列报告（二）：从充放电本质看材料创新，龙头共进化

电气设备 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 25 电气设备 2020 年 09 月 22 日 投资评级：看好（维持） 行业走势图 数据来源：贝格数据 《行业周报-景气度扩散，关注量价齐升的弹性环节》-2020.9.20 《新能源行业投资策略-新能源，新机会》-2020.9.17 《行业周报-长期预期提升，景气度加速向上》-2020.9.13 锂电池行业深度系列报告（二）： 从充放电本质看材料创新，龙头共进化 ——行业深度报告 刘强（分析师） 李若飞（分析师） liuqiang@kysec.cn 证书编号：S0790520010001 liruofei@kysec.cn 证书编号：S0790520050004 ⚫ 锂电材料体系是电池性能不断进化的核心 终端新能源车对动力电池的诉求主要在能量密度、循环寿命、安全性能三个方面，当前产业界围绕这三大目标进行了一系列的锂电池创新，我们认为其中最核心的创新在于锂电材料。锂电材料体系的创新基于电池充放电本质，其中正负极选材是提升电芯能量密度的关键，电解液添加剂是改善电池循环寿命的有效手段。对于锂电产业链而言，往往是具有强大研发基础与资金实力的头部企业引领行业的技术创新与工艺进步。在技术持续迭代的背景下，我们推荐具有强大研发实力的锂电龙头宁德时代。同时，新技术的需求者与发明者特斯拉、提前布局硅基负极技术的贝特瑞、拥有多项电解液添加剂技术的新宙邦、在四元前驱体有研发经验的格林美、实现单晶、高镍量产的容百科技、当升科技等具备技术先发优势的公司将受益。 ⚫ 正负极选材是提升电芯能量密度的关键与核心 电芯能量等于正负极电势差与电芯容量的乘积。提高电芯的能量密度的本质是提高正负极电势差与理论比容量，而电势与理论比容量由材料自身特性决定。因此，正负极材料的选择较为关键。当前商业化的正极体系的创新集中在对三元材料的改性方面。三元体系的技术发展可概括为无钴化与单晶化。目前无钴化尚处于实验室探究阶段，代表路线是：1）使用 Mg/Al/Mn 元素直接取代钴元素，造出新三元或二元材料，实现完全去钴化；2）在 NCM 三元体系中添加铝元素制备四元 NCMA，将钴含量进一步稀释，实现材料低钴化。单晶化已经在中镍材料中广泛应用，高镍材料单晶化尚需进一步的工艺探索。负极材料创新集中在高克容量的硅体系，代表路线是：1）硅纳米线等纳米结构；2）硅碳复合材料；3）硅氧碳复合体系。目前后两种技术路线处于导入期。我们认为，材料体系的创新着眼于锂电池充放电本质，是解决当前锂电池痛点最有效的手段，也将成为颠覆行业格局的重要推手，具有前瞻性布局的企业最为受益。 ⚫ 开发新型电解液添加剂是改善电池循环寿命的有效手段 动力锂离子电池的失效直接影响电池的使用寿命与安全性。而失效的诱因通常是一连串的“反常”反应，而且多数难以避免。当前有效阻止连锁反常反应继续发生的关键材料在于电解液添加剂。电解液添加剂的使用是一种低成本、高效率提升电池循环寿命与安全性的方法。少量的添加剂就可起到改善效果。不过，当前电解液添加剂技术的难点在于：1）添加剂与溶剂、锂盐的配比调节问题；2）电解液添加剂的功能性取舍问题。我们认为，锂离子电池的循环寿命和安全性是终端消费者购车的主要考量指标，电解液添加剂对上述性能的改善立竿见影，若添加剂的配比与功能平衡问题得以解决，将是材料层面落地速度最快的技术创新。 ⚫ 风险提示：新技术转化不及预期、新能源汽车销量不及预期等 -15%0%15%31%46%62%2019-092020-012020-05电气设备沪深300相关研究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 25 目 录 1、 降本提质倒逼技术不断进化 ................................................................................................................................................ 4 1.1、 能量密度是衡量电池性能的核心标准 ..................................................................................................................... 4 1.2、 锂离子电池仍存有成本下降空间 ............................................................................................................................. 5 1.3、 锂电失效是汽车电动化进程的拦路虎 ..................................................................................................................... 6 2、 材料创新：抓住锂电池充放电本质 .................................................................................................................................... 8 2.1、 正极：现有三元体系的无钴化、单晶化 ................................................................................................................. 8 2.1.1、 无钴化：安全性尚待验证 .............................................................................................................................. 8 2.1.1、 单晶化：制造壁垒高、量产难度大............................................................................................................. 12 2.2、 硅基负极：复合化和结构改性最具量产潜力........................................................................................................ 15 2.2.1、 硅纳米线：成本是制约其发展的主要问题 .............................................................................................