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天风电新高电压更配4680

坦克

超短低吸的剁手专业户

2021-11-22 15:30:35

近期，我们密集调研产业链，在9月深圳闭门会发布了4680报告、10月国庆后发布了高电压报告，而上周高电压电话会，我们和产业链专家交流，发现：高电压👉4680👉高镍是一条串联起来的产业链，因此，决定这里进一步更新下我们对这条产业链的认识：

1、高电压需要大量串联单个电芯👉串联个数越多对电芯一致性要求越高👉圆柱电池一致性最好👉圆柱电池更适配高电压。
2、单体容量过大如方形不好平衡串联和并联（800V已经需要200个电芯串联），单体容量过小如2170圆柱，需要电芯总数较多，增加结构件等成本，故4680大圆柱更适配高电压（这里4680是大圆柱的泛称，不是特指）。
3、圆柱电池优势是应对热失控，劣势是成组效率低，和高镍三元结合正好扬长避短（圆柱只是一种封装方式，材料体系用ncm还是lfp都可，上面说的是更有利于发挥高镍三元的特性，进一步降低成本）。高镍三元的优势是高能量密度；劣势是热稳定性差，4680搭配高镍三元可充分发挥其一致性和安全性，并助推三元成本下降。

结论：4680大圆柱和800V高电压是相互促进的产业趋势，重点推荐标的如下：
● 4680：1）布局走在前列的电池厂【宁德】、【亿纬】；2）驱动三元高镍估值修复和成本下降，推荐一体化企业【中伟】、【华友】，正极【容百】、【当升】；3）带来材料asp和毛利率提升，具体【天奈】、【中国宝安】（贝特瑞）、【天赐】、【科达利】。
4680报告：【天风电新】4680大圆柱研究更新-1107.链接：http://note.youdao.com/noteshare?id=870e18bee121d17d1b7a4c2245d8cdb6

● 高电压：新能源弹性增强（ ASP 提升）+格局好的零部件细分小龙头：【宏发股份】、【中熔电气】、【法拉电子】、【铂科新材】。
高电压报告：【天风电新】再看高压平台投资机会-111链接：http://note.youdao.com/noteshare?id=36800200cfe2b440ecf56199951235f2

前言
近期市场热议的两大产业趋势为4680大圆柱和800V高电压，4680车企端明确布局的是特斯拉和宝马，电池厂宁德、亿纬、LG、松下均有规划；采用高电压国内系华为&极狐、比亚迪，海外现代&起亚下一代电动车平台可提供800V，预计在2021年末上市，Rivian和通用也计划将电压改为800V。
基于此，引发了我们对两大产业趋势关联性的思考，本文便是主要论述这个问题。

正文
4680解决的痛点是续航和成本（核心是提升电池能量密度），高电压解决的痛点是快充。
● 4680大圆柱：根据特斯拉的数据，较2170电池，续航里程可提高16%，成本下降14%。
● 800V高电压：如今普遍使用的400 V电压系统(250 A电流)可以达到100 kW的充电功率，电池由30%SOC充至80%SOC需要约30min，距燃油车的加油速度还存在很大差距，即使在未来将电流增加到500 A，也需要15min左右，而800V高压未来能达到300-500 kW的充电功率，只需几分钟就能迅速补能，可以媲美燃油车的补能速度。

一般情况下，高能量密度和高功率快充在多数情况下是鱼和熊掌不可兼得的。原因系：
● 快充就需要锂离子迁移的正负极比表面积大，再加上电极本身受尺寸限制，涂层厚度不能太厚（厚电极更有利于提高能量密度），就只能缩减电池能量密度。
● 快充和高能量密度都容易增加副反应，出现析锂沉积，从而缩减循环使用寿命，甚至引发安全隐患。（析锂是锂离子沉积，择优取向生长出枝晶，容易刺穿隔膜，导致电芯内短路）。

实例：保时捷Taycan（采用的800V电压）的电池系统能量密度约为148Wh/kg，作为对比，根据工信部的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》，我国2019年申报数量最多的车型能量密度集中在160Wh/kg。

图：锂枝晶过度生产穿透隔膜示意图

高电压需大量串联单个电芯。单个锂离子电池的电压只有3-4V，电池串联后增大电压，并联后增大电流，因此为实现几百伏的系统电压，需要将电池进行串联，400V电压需要约一百个电芯串联（如特斯拉2170的Model 3），而800V则需要约200个电芯串联，保时捷Taycan的电池包总共包含396个电芯，串联数为198。

表：800V的保时捷和2170、4680下的圆柱电池串并联方式对比
注意：4680单体容量假设为30是考虑是2170的五倍+更高性能材料带来的容量提升

表：不同形状三元电池单体容量对比
来源：各公司官网，其中4680电池按2170的5倍推算

串数数越大对电芯一致性要求就越高。一致性，指的是用于成组的单体电芯的初期性能指标的一致，包括容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等，如果电芯之间一致性存在差异，将影响整个电池组的性能。

圆柱电池一致性最高，可缓解800V导致的串联数倍增进而导致的一致性控制难题。

单体容量过大不利于平衡串并联。比如方形800V下需要200多个电芯串联，最后都不需要并联的电芯，但对于电池来说并联和串联需要一个平衡。单体容量过小结构件过多，成本较高。
综合下来，单体容量在30Ah左右的4680电芯最合适800V下的快充。

声明：文章观点来自网友，仅为作者个人研究意见，不代表韭研公社观点及立场，站内所有文章均不构成投资建议，请投资者注意风险，独立审慎决策。

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