电力设备行业：麒麟电池量产装车，注入产业升级新活力

宁德时代麒麟电池量产装车，首装车型极氪009。4月16日，极氪009 ME版正式开启交付，作为宁德时代CTP 3.0麒麟电池的全球量产首发车型。极氪009定位豪华MPV，ME版搭载麒麟电池，电池容量140kwh，28分钟可实现10%-80%的充电，CLTC工况续航里程822km。 4C快充、高能量密度、1000km续航是麒麟电池三大亮点。麒麟电池亮点一：可实现4C快充倍率，支持5分钟快速热启动及10分钟快充,10%-80% SOC区间快充时间可以缩短到10分钟。亮点二：能量密度高，系统能量密度为255Wh/kg，体积利用率达到了72%。亮点三：续航公里长，支持1000km续航里程。麒麟电池性能大幅升级，直击用户痛点，助力新能源车性能和用户体验的进一步飞跃。 麒麟电池在结构设计创新方面独具匠心。麒麟电池CTP3.0技术去除传统的横纵梁结构，将隔热垫、水冷板、横纵梁集成为多功能弹性夹层板。一方面，节省了电芯之间的结构空间，从而提高了体积利用率；另一方面，麒麟电池将液冷系统和隔热垫集成于多功能弹性夹层中置于电芯之间，相对于传统的整块铺设在电芯上方的液冷板方案，换热面积扩大了4倍,电芯的控温效率提升了50%。 理想、问界等多品牌将陆续搭载使用麒麟电池。理想汽车近期表示其首款纯电车型将搭载宁德时代4C麒麟电的车型，并将提供800V超充的解决方案，实现充电10分钟，续航400km。此外，宁德时代与赛力斯也已官宣麒麟电池将落地AITO问界系列新车型，双方已签署五年长期战略合作协议。 产业链方面投资建议：麒麟电池在材料方面的看点包括水冷板、硅负极、高镍正极、导电剂、结构件等，建议关注宁德时代、璞泰来、容百科技、银轮股份、科达利、道氏技术、天奈科技等标的。 风险提示 下游需求不及预期风险；原材料价格波动风险；技术迭代风险。 重点公司盈利预测与投资评级 1直击行业痛点，宁德时代新一代麒麟电池性能实现突破 新能源汽车行业发展迈入后半程，性能越发追求极致化。2022年我国新能源汽车渗透率已经超过了25%，各大传统燃油车品牌陆续下场布局，新能源车企也不断推出新的车型填补细分市场。从消费端来看，“安全性焦虑”、“充电焦虑”、“里程焦虑”仍有待进一步优化。相关方面的性能提升是以技术创新为主要驱动力的新能源汽车行业的长期发展诉求。 图表1：2012-2022年我国新能源汽车渗透率情况 快充需求、续航需求和安全性需求要求产业链多维度技术升级。从动力电池层面来看，更快的补能速度要求电池在更短的时间内接受更高的功率输入，更长的续航里程要求动力电池有更大的带电量和更轻的车辆自重，而安全性能的保障则要求电池能够有效的疏散电池充放电时产生的热量、抑制副反应发生并且具有更高的抗冲击、防止形变能力。然而这些需求本质上来看，是相互矛盾的，比如电池容量增大，充电时间却要缩短。这种关系决定了无法通过单一技术的改进来满足这些需求，而是需要在多个性能上实现突破才能够真正解决痛点，推动行业的发展。 图表2：新能源汽车消费端三大痛点 宁德时代麒麟电池2023年量产装车，支持4C快充和1000公里续航。2022年6月23日，宁德时代在麒麟电池发布会上发布新技术电池技术——麒麟电池。 将电量快充至80%的时间缩短到了10min，实现了4C充电倍率，同时麒麟电池系统能量密度为255Wh/kg，体积利用率达到了72%，续航里程超过1000km。搭载了CTP3.0技术的麒麟电池不但性能相对于前两代CTP电池有较大的提升，对比市面上其它较为有竞争力的动力电池产品，如比亚迪刀片电池、特斯拉4680电池也有突出的优势。近期，宁德时代麒麟电池已经实现量产，首装车型为极氪009 ME版，电池容量140kwh，CLTC续航里程822km。另外，在2023年上海车展上，理想汽车透露其第一款纯电动汽车也将搭载宁德时代的4C麒麟电池。 图表3：宁德时代麒麟电池主要性能 1.1亮点一：15分钟充电，更短的充电时间 麒麟电池的4C充电倍率，在动力电池环节解决了补能效率的难题。根据易观分析的调研报告显示2022年我国82%的新能源车主充电时长介于0.5-2.0小时之间，超过四分之一的车主充电频率达到了一天一次，充电时间和排队时间长成了困扰50%以上用户的问题。4C充电倍率代表着麒麟电池可以在15分钟内完成整个充电周期，其快充区间缩短到了10分钟，并能够在分钟之内进行热启动达到适宜的充电温度，针对性解决了新能源汽车充电时间相较于传统燃油汽车平均5分钟左右的补能时间过长的消费痛点。 图表4：2022年我国新能源汽车充电时长及频率分布情况 在单体电芯层面上，动力电池充放电倍率的提高主要通过优化锂离子脱嵌效率来实现，因此负极材料对快充性能有较大影响。在锂电池的主要组成材料中，正极材料主要决定电池能量密度和成本，相对于负极材料发展更为成熟；负极材料则主要影响锂离子电池的首次效率、充放电倍率、循环性能等，技术迭代相对缓慢。传统石墨负极材料占据了90%以上的市场份额。目前，石墨负极材料实际比容量已经达到了360-365mAh/g，接近理论比容量372 mAh/g；石墨层状结构也决定了锂离子脱嵌时传输路径较长，效率相对较低，在大功率充电时锂离子积聚形成锂枝晶，刺穿电池隔膜，引发短路等安全问题，继续采用石墨负极难以达到进一步压缩充电时间的目标。 图表5：锂离子在负极上的脱嵌过程 麒麟电池利用硅基负极更强的脱嵌锂离子能力将快充时间进一步缩短。单质硅得益于正四面体结构能够从更多方向上嵌入锂离子，理论比容量达到了石墨负极的10倍以上。但相比于石墨较为稳定的层状结构，晶体硅脱嵌锂离子时形变程度更大，可以达到300%，负极结构容易被破坏，缩短电池使用寿命。因此，主流的硅基材料主要是指硅氧负极与硅碳负极，其理论比容量虽然低于单质硅但仍然远超石墨负极。 图表6：单质硅与石墨的晶体结构对比 对比业内已发布动力电池的快充性能，麒麟电池处于行业领先地位。4C快充技术意味着带电量不变的前提下麒麟电池能够接受更高功率的电能输入，在车端促进了相关零部件和技术的迭代，同时也带动了桩端相关产业链在快速补能方向上的发展，800V高压架构作为主流的快速补能实现途径从车端到桩端的环节正在逐步完善，麒麟电池作为其中的一环，在800V高电压平台的风口上加速推进快充时代的到来。 图表7：麒麟电池与其它新能源动力电池快充性能对比 1.2亮点二：255wh/kg，更高的系统能量密度 麒麟电池系统能量密度高达255wh/kg，代表了目前新能源汽车动力电池系统能量密度的前沿水准。麒麟电池的系统能量密度比同样采用高镍三元正极材料和硅基负极的特斯拉4680电池高出了14.90%，比中镍三元材料作为正极和硅碳负极的上汽魔方电池高出了30.77%，比使用磷酸铁锂正极材料和人造石墨负极的比亚迪刀片电池高出了82.14%。系统能量密度的提升主要是为了迎合新能源汽车整车轻量化和长续航的趋势，控制电池自重的同时，提高蓄能容量，解决了“续航焦虑”的问题。 图表8：麒麟电池与其它新能源动力电池系统能量密度对比 宁德时代此次在动力电池系统能量密度上的突破主要得益于更激进的正负极材料配方和电池结构设计的优化。能量密度的提高意味着在电池平均单位体积或质量内能够储存和释放出的更多的电能。电池的系统能量密度主要由单体电芯的能量密度和电池整体的结构设计决定，前者主要通过电池正负极以及电解液材料的变革而实现，而后者则主要通过优化电池内部排布结构设计、采用低密度的材料以及整车一体化设计实现。 图表9：提升能量密度的方式 麒麟电池采用的高镍加硅高比能配方。出于安全性的考虑，我国采用无模组技术的三元锂电池普遍采用中镍配方，能量密度上限低于高镍正极，成本也相对较高。另一个同样突破了200Wh/kg系统能量密度大关的特斯拉4680电池也是同样采用了811高镍三元材料正极和硅碳负极这种对生产技术和安全性能要求较高的组合。正负极材料相对保守的比亚迪刀片电池由于在现有技术条件下磷酸铁锂电池的单体电芯能量密度较低，系统能量密度难以超越200Wh/kg。 麒麟电池通过全新的结构设计达到了72%的系统集成效率。宁德时代基于大量实车数据和AI仿真模拟对功能模块进行了智能排布，并且在前两代CTP的技术上更进一步将多个功能模块实现空间共用，是目前市面上新能源动力电池体积利用率的最高水平，也是方形铝壳电池结构设计的极致。 图表10：麒麟电池与其它新能源动力电池体积利用率对比 图表11：麒麟电池系统能量密度与体积利用率 1.3亮点三：1000km，更长的整车续航里程 当动力电池的系统能量密度提升后，在车辆重量不显著增加的情况下，搭载麒麟电池的车型能够拥有更长的续航里程。目前，新能源汽车市场进一步拓展的关键除了充电时长之外还有解决“续航里程焦虑”，1000km续航成为了业界的新标杆，广汽埃安以及蔚来汽车等新能源汽车品牌都陆续开始布局续航1000km的车型，对于高能量密度的动力电池和轻量化等节电技术的需求也进一步增大，麒麟电池在整车续航里程1000km上的突破抢先锁定了超长续航新能源车型的市场，助力新能源汽车市场占有率进一步提升。 图表12：续航里程超过1000km纯电车型 2麒麟电池本质上是一种结构创新 麒麟电池代表了方形铝壳结构设计的极致。随着电池材料技术突破和迭代速度的滞缓，新能源动力电池制造商将目光聚焦在了结构设计的创新上，去模组化和功能模块集成化已经成为了主要的突破口。麒麟电池所使用的第三代CTP技术是新能源汽车动力电池无模组结构创新最高水准的代表，宁德时代也着重强调了麒麟电池在结构设计上的全新思路，通过多功能弹性夹层提高系统集成效率，电芯倒置空间共享进一步增加能量空间。 2.1 CTP技术迭代至第三代 无模组技术以整车一体化的思路释放了动力电池的能量空间，提高了能量密度。传统的电池结构是首先将多个电池的最小电能储存单元-电芯封装到一个模组中，通过统一的边界与外界进行能量交换，多个模组在电池管理系统（BMS）和热管理系统的控制和管理下进一步形成了电池包。模组主要对电芯产生固定保护作用，在其内部封装电芯时所需要框架结构零件以及绝缘组件消耗了相当一部分的电池空间。以比亚迪、宁德时代为代表的电池制造商开发出了无模组技术，跳过了模组封装的步骤，将电芯直接集成到了电池包中。 图表13：无模组技术示意图 目前无模组技术可以主要分为CTP(Cell to Pack)、CTC（Cell to Chassis）、CTB(Cell to Body)三种类型。CTP技术最早由宁德时代在2019年提出，采用一个大虚拟模组结构代替了原有的多个模组。2020年特斯拉在发布会上强调的CTC技术与比亚迪在2022年5月在CTP技术上进一步提出的CTB集成方案有很多相似之处，将电池包与汽车底盘集成在一起，集成效率进一步提高。除了已经发展较为成熟的CTP集成方案，宁德时代自2020年提出CTC概念以来也积极对其进行布局，并透露将于2025年左右推出高度集成化的CTC方案。 图表14：宁德时代CTP技术迭代 麒麟电池所使用的CTP技术自宁德时代首次提出以来已经过三次迭代。 CTP1.0技术采用虚拟的大模组概念，使用绑带代替传统模组的侧板，体积利用率达到了55%，系统能量密度达到了180Wh/kg，能够支持500公里的整车续航里程。CTP2.0技术进一步利用箱体上的纵横梁来代替端板，体积效率相比于1.0方案提升了30%，同时，整体的能量密度增加至200Wh/kg，能够搭载750V高压充电平台实现2.2C的充放电倍率，可以支持600公里的续航里程。CTP3.0技术则是使用多功能弹性夹层替代了原本的横纵梁和水冷板，扩大换热面积的同时也增强了电池的结构强度，能量密度比2.0方案提高了25%，在续航里程上也有较大的突破。 图表15：传统模组技术电池结构图 图表16：第一代CTP技术电池结构图 图表17：麒麟电池结构图 2.2麒麟电池内部结构设计独具匠心 麒麟电池的结构设计主要是