（报告出品方/分析师：天风证券研究所/孙潇雅）
近两年，方形铁锂得益于CTP、刀片电池的技术进步，在续航里程公里及以下乘用车市场性价比十足。高镍+硅基负极+大圆柱三者优劣势互补主打高能量密度，更适配公里续航以上市场。大圆柱的优势是不易热失控和弧形表面更耐膨胀。高镍三元优势是能量密度高，劣势是成本高+热稳定性差，成本高的改变可依赖三元一体化镍冶炼投放降低镍的成本，热稳定性差可搭配圆柱封装形式改善。硅基负极优势是能量密度高+适合快充，劣势是成本高+易膨胀，我们认为成本高是初期，可依赖规模化降本，易膨胀可搭配圆柱封装形式。
摘要
我们认为当前锂电池有两大技术路线，以方形铁锂为代表的高性价比路线和以三元高镍大圆柱为代表的高性能路线。
近两年，方形铁锂得益于CTP、刀片电池的技术进步，在续航里程公里及以下乘用车市场性价比十足。根据鑫椤锂电数据，22年3月25日铁锂方形动力电芯均价为0.77元/wh，同期三元方形动力电芯均价在0.84元/wh。得益于刀片电池技术，比亚迪LFP版车型能量密度达Wh/kg，续航里程达km，突破了铁锂续航里程天花板。
往后看，高镍+硅基负极+大圆柱三者优劣势互补主打高能量密度，更适配公里续航以上市场。大圆柱的优势是不易热失控和弧形表面更耐膨胀。高镍三元优势是能量密度高，劣势是成本高+热稳定性差，成本高的改变可依赖三元一体化镍冶炼投放降低镍的成本，热稳定性差可搭配圆柱封装形式改善。硅基负极优势是能量密度高+适合快充，劣势是成本高+易膨胀，我们认为成本高是初期，可依赖规模化降本，易膨胀可搭配圆柱封装形式。
本篇报告系高镍+高电压+大圆柱“系列新技术报告——从硅负极说起新材料的投资机会，并引申出周边新材料投资机会，如单壁碳纳米管、补锂剂、PAA粘结剂，有望得以受益于低基数+渗透率提升，未来几年市场空间增速可观，得益于技术溢价，龙头利润空间有望可观。
硅是负极材料进步的方向，放量在即。目前主流石墨负极企业比容量可做到-mAh/g，接近理论比容量mAh/g，负极材料急需升级，硅材料理论比容量达mAh/g，是石墨的10倍以上。受制于膨胀率高(硅在%，石墨在12%)，硅负极产业化受阻，目前硅基负极主要应用在高端3C数码、电动工具、高端动力电池领域，在负极渗透率不足2%。特斯拉自产电池大圆柱明确表示采用硅负极，此外车企电池厂如松下、三星、广汽、蔚来等也宣布采用硅负极。硅负极一般通过掺杂的形式到人造石墨中以实现产业化(目前掺杂比例在5%左右)，根据硅材料选择的不同分为硅碳、硅氧两条技术路线。
硅碳负极:采用纳米硅和石墨材料混合，目前商业化容量在mAh/g以下，首效高，但体积膨胀系数过大，导致其循环差，一般在-周，一般用于消费电池。
硅氧负极:采用氧化亚硅和石墨材料混合，目前商业化应用容量主要在-mAh/g，首效相对较低，但循环性能相对较好，既可用于消费也可用于动力。
硅碳负极的制备的核心在于球磨，硅氧负极制备的核心在于氧化亚硅的改性。正如硅负极有纯品和复合品的概念(我们所说的硅基负极指的是复合品)，硅负极的制备也有两段工序，我们将其分为前端的纯硅制备和后端的与石墨复合，我们认为核心是在前端的纯硅制备。硅碳的核心是制备纳米硅，一般采用机械球磨法，硅氧的核心是制备氧化亚硅，且需要改性处理，一般采用化学气相沉积法(CVD)进行碳包覆。硅基负极的单价、CAPEX明显高于石墨负极。石墨负极的价格一般在3-6万元/吨，据我们测算硅负极纯品价格一般在30-70万元/吨，复合品价格一般在8-12万元/吨。人造石墨负极一体化产能单万吨固定自产投资一般在2亿元左右，硅基负极的特别是前端纯品硅的单万吨固定资产投资一般在10亿元左右。
硅负极目前处于行业发展初期，海外日本信越较为领先，国内贝特瑞研发、量产、客户端全面领先同行。
海外:日韩企业在硅基负极上领先多是在专利层面，如日本信越化学硅氧负极专利数行业领先，但其主营半导体等，量的层面未见领先。
国内:贝特瑞于年取得硅基负极材料的技术突破，并于年实现批量出货，客户系松下、三星。贝特瑞产品持续更新迭代，高代产品比容量、首次效率明显领先同行。贝特瑞现有硅负极产能0吨(我们预计为纯品)，规划产能4万吨。而同行尚处于百、千吨中试线水平，未见大批量出货。硅基负极放量为衍生材料带来放量契机，典型如单壁碳管、补锂剂、负极粘结剂。
单壁碳管:可在材料内部形成发达网络，覆盖在硅颗粒表面并在硅颗粒之间建立高度导电和持久的连接，显著提升硅负极循环寿命。
补锂剂:硅负极表面SEI膜的形成需消耗大量锂源，这使得硅基负极的首次效率显著低于石墨，石墨材料有5%~10%的首次不可逆锂损耗，而硅的不可逆容量损失达15%~35%，故硅负极一般需要搭配补锂剂使用。
PAA粘结剂:对于充放电循环中具有极高体积膨胀的硅基负极，合理设计粘结剂可大大改善其循环寿命。
前文以硅基负极为主线，衍生出单壁碳纳米管、补锂剂、PAA粘结剂，25年硅负极市场空间有望达亿+，其他材料有望在50亿左右，21-25年复合增速在%左右。
21年负极全球产量88万吨，预计21-25年锂电池复合增速40%，硅基负极渗透率我们预计在23年迎来放量拐点达6.5%，25年达14%(渗透率的假设和大圆柱放量相匹配)。单价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22年在5%，预计25年达8%，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，则硅基负极(复合品)22年单价在8万元/吨。25年降至6.1万元/吨。基于以上逻辑和假设，我们对四大新材料25年市场空间、龙头公司利润空间预测如下:
硅基负极:全球需求量达52万吨，市场空间亿元，21-25年复合增速%。我们预计龙头系贝特瑞，市占率达40%，20%净利率下利润空间在19亿元。
单壁碳管粉体:全球需求量达吨，市场空间42亿元(多壁市场空间在亿)，21-25年复合增速%。我们预计龙头系天奈科技，市占率50%，40%净利率下利润空间在7.3亿元。
补锂剂:全球需求量达1.8万吨，市场空间44亿元，21-25年复合增速%。我们预计单吨净利润25年在5万元(对应17%净利率)，市占率在50%下，利润空间在4.8亿元。
PAA粘结剂:全球需求量达5.1万吨，市场空间54亿元。21-25年复合增速94%。我们预计龙头30%净利率(茵地乐毛利率60%)，市占率在50%下，利润空间在8.4亿元。
前言：从电池新技术看新材料投资机会
20H2至今，具备高性价比的“方形铁锂”电池搭配CTP/刀片技术在公里及以下续航的电动车市场大放异彩。往后看，电动车不仅是提续航也需提快充，电池不仅依赖低成本材料也需增效降本，我们认为在公里+市场，高镍三元+硅基负极+大圆柱更为适配。
高镍三元优势是能量密度高，劣势是成本高+热稳定性差，成本高的改变可依赖三元一体化镍冶炼投放降低镍的成本，热稳定性差可搭配圆柱封装形式改善。
硅基负极优势是能量密度高+适合快充，劣势是成本高+易膨胀，成本高是初期，可依赖规模化降本，易膨胀可搭配圆柱封装形式。
此外，随着硅基负极的放量+高性能电动车市场对快充的需求提升，相关辅材如单壁碳纳米管、补锂剂、负极粘结剂也有望受益。
锂电池技术路线既有三元、铁锂之争，又有方形、圆柱、软包之争
锂电池的技术路线按正极材料划分可分为三元和铁锂，三元主打高性能(能量密度高)，铁锂主打经济性(成本低)。
锂电池的技术路线按形状分可分为方形、圆柱、软包。软包能量密度最高，方形成组效率最高，圆柱生产效率最高。
近两年来，铁锂方形表现强势，21年国内占比近90%
20H2开始铁锂电池强势反攻三元，目前占比过半。18-20H1是铁锂的淡季，在动力市场装机占比下降至33%，20H2开始崛起，到22年1-2月占比达56%。
方形是全球动力电池的主流，我们预计21年全球占比超50%。18-19年全球方形电池占比达57%，20年略有下降我们认为系LGES占比提升所致。21年国内方形电池占比达86%，较20年提升6pct。
为何铁锂、方形表现强势?成本低+CTP/刀片技术带来能量密度提升
铁锂电池成本明显低于三元，方形电池成本低于圆柱、软包。(从瓦时成本看，已经考虑了能量密度不同带来的差异)
根据鑫椤锂电数据，22年3月25日铁锂方形动力电芯均价为0.77元/wh，同期三元方形动力电芯均价在0.84元/wh。
LGC供应的三元软包电池包年价格约为1.54元/Wh，同期宁德时代的三元方形电池包价格为1.14元/Wh，松下的圆柱单体电芯价格约为0.96元/Wh。
CTP、刀片新技术明显提升铁锂电池续航天花板。CTP、刀片通过大幅减少单体连接线束以及相关的流程工艺成本，从而大幅度提高成组效率(能量密度)。年第10批新能源汽车推广目录显示，比亚迪LFP版车型能量密度达Wh/kg，续航里程达km。从实际应用端看，小鹏P7的铁锂版较三元版便宜3.9万元，续航低公里，此处重要的是消费者对于续航里程边际效用递减，公里可以满足大部分通勤需求。
三元表现弱势原因?成本居高不下且续航里程和铁锂相比优势不大
三元正极成本明显高于铁锂正极。以22Q1数据为例，三元8系、5系、铁锂正极不含税成本分别为27.6、25.6、12.0万元/吨，按照单GWh单耗1、、2吨计算，单GWh成本分别为4.42、4.37、3.00亿元。
近三年来，三元电池配套车型续航里程提升明显慢于铁锂。根据工信部发布的《道路机动车辆生产企业及产品公告》，我们统计了19-21年的乘用车系统能量密度和续航里程，发现铁锂续航里程提升迅速，21年已经可达到公里。三元电池配套的车型续航里程最大值从提升至公里，铁锂最大值从提升至公里。
往后看，三元大圆柱是实现高能量密度+强快充性能的重要技术路线
大圆柱更适配三元高镍+硅负极，且可实现更高能量密度。
大圆柱不易热失控和高镍三元热稳定性差相互补。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，高镍三元的优势是高能量密度;劣势是热稳定性差，搭配高镍三元可充分发挥二者高能量密度和安全性。
大圆柱弧形表面更耐硅负极的膨胀。硅材料易膨胀，膨胀率高达%，而石墨材料在12%，但硅材料理论克容量是石墨材料的10倍以上。
V高电压成为实现电动车快充的重要方式。当前电动车的痛点是续航焦虑，解决的办法一方面可提升电池能量密度，从而提升续航里程，另一方面可提升快充性能。快充和充电功率有关，功率越大，充电时间越短，而提升功率有两个方式:1)提高电流，2)提升电压。提升电压较提升电池更为容易，故当前产业趋势为发展高电压，如V电压平台搭配kW超级充电桩，充30度电约5分钟，接近燃油车在加油站的使用体验。
大圆柱更适配V高电压。
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。
单体容量过大如方形不好平衡串联和并联(V已经需要个电芯串联)，单体容量过小如圆柱，需要电芯总数较多，增加结构件等成本，故等大圆柱更适配高电压。
一体化镍冶炼降材料成本+量产在即，代表高性能的三元大圆柱技术路线放量拐点已至
三元成本端:三元趋势是高镍，未来成本大头是镍，随着前驱体厂商红土镍矿冶炼项目路线在22年将投产期，23年大规模量产，三元高镍正极成本有望显著降低。
性能端:大圆柱路线与电池相比，单体带电量提升5倍，减少结构件等非活性物质占用体积，整体续航里程提升16%，无极耳(全极耳)设计大幅提升了电池功率，带来更快充电速度。
截至22年2月特斯拉已生产万颗电池，松下日本扩产大圆柱，以及产业链公司恩捷、诺德陆续收到海外车企订单来看，我们预计大圆柱量产在即。
总结：看好提升能量密度、快充性能的电池、材料产业链
近两年，锂电池市场比较偏好低成本的技术路线，加上CTP、刀片新技术一定程度上弥补了能量密度短板，方形铁锂大行其道。不可否认，方形铁锂在公里及以下续航里程乘用车上具备高性价比，但同时我们认为也不应忽视代表高性能的高镍三元路线，搭配大圆柱，有望成为未来公里以上续航乘用车的主流技术路线。
大圆柱可弥补高镍三元稳定性的劣势，亦可弥补硅负极易膨胀的劣势，实现更高的能量密度和快充性能。
三元高镍大圆柱趋势下，利好以下产业链(考虑弹性):
电池:看好大圆柱进展领先的。
负极:看好硅负极量产领先的。
硅负极衍生辅材:1)单壁碳纳米管推荐。我们预计天奈23年单壁管出货20吨，单吨净利润万元，贡献利润0.8亿元，占比总利润7%。2)PAA粘结剂推荐，其参股公司茵地乐(26%股权)在PAA上行业领先。3)补锂剂建议