证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明电动车行业深度从技术原理角度探讨高压快充的受益环节民生电新 邓永康团队2022年 07月 06日证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明摘要421.快充定义及实现路径 定义： 快充即为快速充电，衡量单位可用充电倍率（ C）表示。充电倍率越大，充电时间越短。 实现路径： 缩短充电时间共两条路径分别为大电流方案和高电压方案。其中，大电流快充存在能量损失严重，转换效率低以及热管理系统负担较大等劣势，高压快充具备能量转换效率高、热量低等优势，可切实缓解用户续航焦虑，是未来主流趋势。2.高压快充受益环节：材料升级和零部件升级 材料升级： 1）快充负极： 三条改性路线：造粒、碳化、掺硅； 2）碳纳米管： 可加速锂离子转移，提升硅碳负极电导率，提高结构稳定性，与硅碳负极相辅相成； 3）新型锂盐 LiFSI： 更适配快充体系，缓解快充下锂离子快速移动以及热效应问题。 器件升级：多项零部件享受量价提升逻辑。 1）电机： 扁线 +油冷，以提升电机功率密度和效率； 2）电控和车载电源： 碳化硅器件应用方案的推进； 3）继电器： 配备 5-8个高压直流继电器，是新能车的安全阀； 4）薄膜电容： 对整流器输出电压进行平滑、滤波并吸收高幅值脉冲电流，其可替代电解成为首选方案； 5）高压连接器： 800V平台下，技术迭代加快， ASP大幅提升。 6）熔断器： 激励熔断器将更适配高电压体系，顺应 800V架构趋势。3.重点公司推荐：两条主线 主线一：材料升级 。 1） 负极 是快充性能的决定性环节 ， 重点推荐： 【 中科电气 】 、 【 璞泰来 】 、 【 杉杉股份 】 ； 2） 电解液：新型锂盐 LiFSI更适配高压快充体系 ， 为快充电池的性能和安全保驾护航 ， 重点推荐： 【 天赐材料 】 、 【 多氟多 】 。 主线二：零部件升级 。 1） 电机电控： 碳化硅器件将助力性能展露 ， 重点推荐： 【 英搏尔 】 ； 2） 扁线电机 未来是驱动电机首选 ， 重点推荐： 【 金杯电工 】 、 【 精达股份 】 、 【 长城科技 】 ； 3） 车载电源： 碳化硅方案可提前卡位 800V， 重点推荐： 【 欣锐科技 】 ； 4） 其他零部件： 高压直流继电器是新能车安全阀 ， 重点推荐： 【 宏发股份 】 ；电控系统核心部件逆变器 ， 且 薄膜替代电解已成为新能源领域首选 ， 重点推荐： 【 法拉电子 】 ； 熔断器是新能源汽车的 “ 保险丝 ” ， 重点推荐： 【 中熔电气 】 。 风险提示： 1） 高压快充电池量产不及预期； 2） 下游需求不及预期； 3） 大功率充电桩等配套基础设施的普及不及预期； 4） 测算误差风险 。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明重点公司盈利预测、估值与评级43资料来源：公司公告， Wind，民生证券研究院预测；（注：股价为 2022年 07月 04日收盘价）代码 重点公司 现价（元）EPS(元 ) PE(倍 )评级2021A 2022E 2023E 2024E 2021A 2022E 2023E 2024E300035.SZ 中科电气 27.90 0.51 1.07 1.79 2.34 55 26 16 12 推荐603659.SH 璞泰来 89.13 2.52 4.30 6.10 7.46 35 21 15 12 推荐600884.SH 杉杉股份 32.03 1.55 1.59 1.88 2.51 21 20 17 13 推荐002709.SZ 天赐材料 66.00 1.15 2.73 3.27 4.31 58 24 20 15 推荐002407.SZ 多氟多 53.53 1.64 3.19 5.43 10.07 33 17 10 5 推荐300681.SZ 英搏尔 56.83 0.32 1.18 2.49 4.31 177 48 23 13 推荐600577.SH 精达股份 5.42 0.28 0.40 0.55 0.67 20 13 10 8 推荐002533.SZ 金杯电工 7.21 0.45 0.81 1.05 1.31 16 9 7 6 推荐603897.SH 长城科技 29.96 1.65 2.45 3.04 3.68 18 12 10 8 推荐300745.SZ 欣锐科技 48.82 0.20 1.66 2.63 4.12 239 29 19 12 推荐301031.SZ 中熔电气 145.53 1.21 2.55 4.28 7.11 120 57 34 20 推荐600885.SH 宏发股份 40.71 1.02 1.33 1.75 2.37 40 31 23 17 推荐600563.SH 法拉电子 202.78 3.69 4.72 6.52 8.10 55 43 31 25 推荐证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明目录C O N T E N T S4大功率快充带来的负面效应02 快充的空间测算03快充定义及实现路径01高压快充带来的材料体系升级04高压快充带来的零部件升级051投资建议06风险提示07证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明快充定义及实现路径01.5证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明快充的定义资料来源： Switching Battery Chargers ,民生证券研究院4601 快充顾名思义就是快速充电，衡量单位用充电倍率（ C）来表示：充电倍率（ C） =充电电流（ mA） /电池额定容量（ mAh） 即假设电池容量为 4000mAh，充电电流达到了 8000mAh，则充电倍率为 8000/4000=2C。图表 1： 锂离子电池的常见充电模式231 这里有一个概念，即 高倍率充电并不是 0%-100%的电量都通过大电流充入完成 。合理的充电模式共分三个阶段， 阶段 1：预充电状态； 阶段 2：大电流恒流充电； 阶段 3：恒压充电。 阶段 1的预充电起到对电芯的保护作用；阶段 2就是我们所说的高倍率充电阶段，这个过程的电量区间往往在 20%-80%；阶段 3恒压充电的目的是限压，防止电芯的电压过高，破坏电池结构。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明快充的定义及实现的两条路径 大电流和高电压资料来源：民生证券研究院4701 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（ h） =电池能量（ kWh） /充电功率（ kW） 因此，增大充电功率可以缩短充电时长，而充电功率由电压和电流共同决定：功率（ kW） =电压（ V） *电流（ A） 所以想要缩短充电时间，有两种方法： 大电流、高电压图表 3： 快充实现的两条路径图表 2： 充电功率越大，充电时长越短资料来源： Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment ，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明大电流快充资料来源： 38号车评中心，民生证券研究院4图表 4： TESLA MODEL 3大电流快充模式801 目前使用大电流快充方式的主要是特斯拉，特斯拉 V3超充最大充电功率为 250kW，峰值电流大小达 600A。 然而使用大电流充电有两个大劣势： 1：根据热力学公式： = ， 充电系统的电流的增大将导致产热量过高，带来两个后果： 1.能量损失严重，转化效率低， 2.热管理系统造成较大负担。 2：我们对不同模式的充电曲线进行比较， Model 3的大电流充电只能在 5%-10%SOC的区间内实现大功率充电，在超过10%的区间内功率直线下滑，而 Taycan的 800V快充可在更宽的 SOC范围实现高功率充电。图表 5： 不同车型充电曲线比较资料来源： P3 Automotive，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明高电压快充4图表 6： 纯 800V电压平台901由于大电流快充方式的劣势明显，目前高电压成为了快充主要趋势。高电压架构主要分为三类： 第一类： 纯 800V电压平台 ，电池包、电机电控、 OBC、 DC/DC、 PTC、空调压缩机均适配 800V 优势：电机电控迭代升级，能量转换效率高。 劣势：电驱的功率芯片需要用 SiC全面替代 IGBT，零部件成本高资料来源： Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment ，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明高电压快充4图表 7： 800V+DC/DC转换器（ 400V）1001 第二类： 800V电池组搭载 DC/DC转换器 ， 800V电压经 DC/DC转换器后，可降压为 400V，电机电控、 OBC、PTC、空调压缩机适配 400V 优势：沿用现在架构，车端改造费用低。 劣势：电压经 DC/DC转换后，部分能量损失，能量转换效率低。资料来源： Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment ，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明高电压快充4图表 8： 双 400V电池组1101 第三类：两个 400V低压电池组，充电时串联 800V，放电时并联 400V，电机电控、 OBC、 DC/DC、 PTC、空调压缩机适配 400V 优势：成本低，改动较小，仅需升级 BMS系统 劣势：充电效率提升有限资料来源： Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment ，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明快充空间测算02.12证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明图表 9：运用 800V高压快充的车企和车型（部分）车企 车型 时间 产品图片 未来规划保时捷 Taycan 2019年在欧洲，保时捷和宝马、戴姆勒、福特、奥迪一起成立 IONITY合资公司，旨在开发和建设一个大功率的充电网络。而在中国也有建设类似充电网络的计划。保时捷 Macan EV 预计 2022年极狐 阿尔法 S全新 HI版 2022年 5月在未来的两年中，极狐将会推出全新纯电轿车以及 SUV产品，其中 N60AB-HBT Pilot版将于 2022年亮相， N50AB纯电 SUV和 N51AB纯电轿车将于 2023年亮相。在智能系统与动力系统方面极狐还将与华为继续合作，下半年还有一款阿尔法 S华为 Hi版正式上市。而未来，极狐所有的车型都会与华为深度合作，以谋求更好的用户体验。小鹏汽车 小鹏 G9 预计 2022年第三季度小鹏 2022年下半年会开始布局全新一代超级充电桩，比当前市场上看到的超充速度快了 4 倍，比市场主流充电站快 12 倍。最高 5 分钟可以充 200 公里， 12 分钟可以将电池从 10% 充到 80%。长城 沙龙汽车机甲龙 2022年 长城汽车表示将加速布局全球化的研发、生产和销售，推进南美、欧洲市场的整车项目，计划在 未来五年内累计投入 1000亿元，用于纯电动、氢能、混动、现代传感、人工智能等领域的研发。广汽埃安 AION V PLUS 预计 2022年 未来广汽埃安将构建“未来智能出行生态”和“可持续利用能源生态”，全面提升品牌价值，争 取 2025年成为世界一流高端智能电动车品牌， 2035年成为全球高端智能电动车领导者。资料来源：各企业官网及公众号 、 新闻等 ， 民生研究院各车企纷纷布局快充02 800V高电压快充成主流，各车企迭代跟进 800V架构。 2019年保时捷率先推出第一台 800V快充量产车型 Taycan，最大充电功率可达 350KW， 5%-80%SOC充电时间约23分钟。为解决客户续航焦虑，各车企纷纷跟进 800V平台，极狐阿尔法 S全新 HI版搭载 800V架构，可实现 15分钟从 30%-80%的充电，小鹏也开始布局新一代超级充电桩， 12分钟可以将电池从 10%充至 80%。13证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明各车企纷纷布局快充02图表 10：运用 800V高压快充的车企和车型（部分）车企 车型 平台 /技术名称 时间 产品图片 未来规划现代 loniq5 E-GMP平台 2021年现代汽车集团计划在 2025年前 ， 开发 47款环保车型 。 其中包括 3款 MHEV车型 、 13款 HEV车型 、 6款 PEHV车型 、 23款 BEV车型以及 2款 FCEV车型 。大众 奥迪 A6 etron PPE平台 预计 2023年 打造超级平台 ， 适用集团所有品牌 ， SSP平台 MQB、 MSB、 MLB、MEB和 PPE平台的延续 ， 它将 3个燃油车平台和 2个纯电动汽车平台 ， 整合为适用于集团旗下所有品牌和所有级别车型的机电一体化平台架构 。 在这个超级平台生命周期内 ， 预计将有 4000多万辆汽车下线 。大众 奥迪 Q6 etron PPE平台 预计 2023年吉利 极氪 001 800V 快充平台 2021年 10月 吉利汽车集团将在 2025年确立建设 5000个电动汽车电池 （ 组 ） 更换中心 。 预计将换电站覆盖全球市场 。长安汽车 C385 800V电驱平台 预计 2022年 8月前 长安计划到 2025年在新能源 、 智能化 、 科技创新 、 数字转型等重点领域投入超 800亿元 ， 加快构建转型领域核心能力 。特斯拉 Cybertruck 800V高压电器架构 预计 2023年年中 特斯拉将在未来开展 800V高压电器架构 ， 特斯拉全面推进超充站建设 ， 2021年 10月 ， 特斯拉曾表示要在 2年内将其超充网络扩大三倍 。特斯拉 Semi 800V高压电器架构 预计 2023年奔驰 EVA平台 品牌将重塑产品矩阵 ， 并致力于在市场条件允许的情况下于 2030年前实现全面纯电动 ， 至 2039年实现新车产品阵容的碳中和 。通用 Ultium平台 通用汽车计划到 2025年在全球范围内发布 30款新电动汽车 ， 在此期间投资 270亿美元用于电动和自动驾驶汽车 。理想 超充技术 自 2023年起 ， 理想汽车每年至少推出两款纯电动 SUV。岚图 800V高压平台及超级快充技术 今后 5 年 ， 岚图汽车产品将涵盖轿车 、 SUV、 MPV 等多个细分市场 ， 不断扩展高端电动汽车的产品阵容 。零跑 800V 高压平台和碳化硅平台 2024 年的产品上布局 800V 高压平台和碳化硅平台蔚来 800V快充电池包 2024年推出下一代全新 800V快充电池包比亚迪 e平台 3.0比亚迪汽车发布了全新的品牌主张 “ 科技 、 绿色 、 明天 ” 。 比亚迪发布了全新 DMI超级混动技术 ， 带来了全新的 e平台 3.0纯电平台 。资料来源：各企业官网及公众号 、 新闻等 ， 民生研究院14证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明01资料来源： GGII， wind，民生证券研究院测算1502 我们对搭载 800V架构的电动车销量进行预测，核心假设有： 1. 搭载 800V快充的车型基本为 B级车以上，因此 我们以 B/C级车作为基数进行渗透率分析； 2. 21年国内 B/C级车的占比约 30%， 2022年 1-5月占比约 29%，因此我们假设 B/C级车的占比保持 30%稳定； 3. 根据已上市搭载 800V架构的车型预测， 22年 800V快充车型的销量约 5万辆（其中极氪 001预测销量约 4.0万辆），渗透率达 3%，我们预测到 25年渗透率达到 30%。快充车型渗透空间广阔： 3年 CAGR=189.2%2022E 2023E 2024E 2025E国内新能源车销量 558 710 888 1110全球新能源车销量 993 1340 1786 2392国内 B/C级新能车销量 167.4 213.1 266.3 332.9全球 B/C级新能车销量 297.8 401.9 535.7 717.6800V架构渗透率 3% 12% 21% 30%国内 800V车型销量 5.0 25.6 55.9 99.9YOY 409% 119% 79%全球 800V车型销量 8.9 48.2 112.5 215.3YOY 439.8% 133.3% 91.3%图表 11： 快充空间测算（万辆） 根据我们测算， 2025年，国内搭载 800V架构的新能源汽车 99.9万辆， 3年 CAGR=270.9%，全球搭载 800V架构的新能源汽车 215.3万辆， 3年 CAGR=189.2%。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明大功率快充带来的负面效应03.16证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明3图表 12： 快充导致电芯内外部的温度差超过 10资料来源 ： Lithium-ion battery fast charging: A review ， 民生证券研究院 在增大充电桩电压和车载高压系统的同时，我们需要考虑的是， 电池是否具备了承受高功率输入的能力？ 根据 Lithium-ion battery fast charging: A review ，当电池进行大功率充电时，会发生三类负面效应： 热效应、锂析出效应、机械效应 。 热效应： 高电压只是针对充电桩而言减小了电流，但对于单体电芯而言，电芯仍要承受电流增大带来的发热问题。在快充条件下，电池内外部的温度差超过 10摄氏度，不均匀的热分布以及过高的温度将引发一系列问题：粘结剂解体、电解液分解、 SEI钝化膜的损耗以及锂枝晶等。直接导致的危害有： 1.电池循环寿命降低、 2.热失控引发的安全问题。 因此， 热效应对电池材料体系以及 BMS管控系统提出了更高的要求。1703 热效应证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明3图表 13： 不同倍率下，锂离子电池负极的锂枝晶 SEM图资料来源 ： 锂离子电池负极析锂机制及抑制方法研究 刘倩倩 ， 民生证券研究院注：图 a为 1C；图 b为 2C，图 C为 3C，图 4为 4C 锂析出概念： 锂离子电池运作的本质就是锂离子在正负极之间的脱嵌运动，然而在高充电倍率下，嵌锂的过程是不均匀的，锂离子会因无法及时嵌入负极石墨层而选择在负极表面沉积，形成锂金属。 当锂金属不断沉积，就会形成我们经常听到的锂枝晶。 根据 SEM图可以看到，随着充电倍率的增加，负极表面沉积的锂枝晶数量越多。 锂枝晶的危害： 1.负极表面锂枝晶的持续生长，可能会刺破隔膜，造成电池内部短路从而导致热失控； 2.锂枝晶在生长过程中会不断消耗活性锂离子，并不可逆转，导致电池容量降低，降低电池使用寿命；1803 锂析出效应证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明3图表 14： 在高倍率条件下，充放电 100次，颗粒表面出现裂纹资料来源 ： Intragranular cracking as a critical barrier for high-voltage usage of layer-structured cathode for lithium-ion batteries ， 民生证券研究院 机械效应： 在快充条件下，锂离子快速的从正极脱出，并嵌入负极，这会造成电池内部极高的锂离子浓度，其结果是活性颗粒之间的应力错配。当应力累计到一定值时， 会造成活性颗粒、导电剂、粘结剂以及集流体之间的缝隙增大，并造成活性颗粒的微裂纹增加。 直接影响： 1.活性颗粒之间缝隙的增加会显著增加电池的内阻； 2.颗粒微裂纹会降低了电池的循环寿命1903 机械效应图表 15： 高倍率下，电池内阻显著增大资料来源 ： Lithium-ion battery fast charging: A review ， 民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明高压快充带来的材料体系升级04.20证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明01资料来源： 锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展 ，民生证券研究院5图表 16： 石墨嵌锂的过程2104 为什么负极是决定快充性能的最关键环节？ 首先要理解锂离子的运动机理。由于石墨负极是层状的二维结构，充电过程中，锂离子的运动轨迹是从正极脱出，扩散至电解液，最后插入石墨层之间。此时，负极发生的反应是6 +i+ + 6 其中， x 1，当 x=1时，锂离子嵌入石墨层饱和，形成 6，对应理论比容量 372mAh1。 所以锂离子在石墨层之间的脱嵌速度决定了电池的快充性能。负极：快充性能的决定性环节 然而石墨负极应用于快充型锂离子仍存在部分瓶颈： 1). 由于石墨层的各向异性，且层间距较窄，锂离子只能平行在石墨层之间运动，无法垂直运动，降低了锂离子的扩散系数； 2). 锂离子嵌入石墨层时，是从层状的边缘进入，较长的扩散路径降低了锂离子电池的倍率性； 3). 石墨层之间由微弱的范德华力连接，结构不稳定，锂离子嵌入过程中会伴随着溶剂分子的嵌入，导致石墨层的剥落； 4). 在快充条件下，石墨层的嵌锂电位将接近锂沉积的电位（前面所提的析锂效应），从而降低电池的性能。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明015图表 17： 颗粒越小，压实密度越小，比表面积越大2204 第一条路线：二次造粒 造粒的工艺步骤是在一定温度和压强下，将物料置入球磨机中进行球磨，并筛分。 一次造粒 的目的是减小负极颗粒体积， 二次造粒 的目的是将小颗粒粘结形成大颗粒。 对于倍率性而言 ，负极颗粒越小，颗粒的比表面积就越大，锂离子迁移的通道就会增加，路径变短，更利于锂离子的运动； 而对于容量而言 ，负极颗粒越大，压实密度越高，活性颗粒的空间利用率增大，更有利于储锂。 因此，通过造粒制备的二次颗粒可兼顾大小颗粒的优点。负极：提升倍率性的三条路线资料来源： 二次颗粒人造石墨负极材料的制备及储锂性能 郭明聪，民生证券研究院图表 18： 石墨负极 SEM图：二次颗粒是由多个单颗粒黏结形成的资料来源： 二次颗粒人造石墨负极材料的制备及储锂性能 郭明聪，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明01图表 19： 不同碳包覆比例石墨的倍率性能，高倍率下碳包覆含量高，倍率性能更强2304 第二条路线：碳化（表面碳包覆） 碳化就是将碳源（沥青）通过热分解等方法涂覆在石墨颗粒的表面，形成一种具有核 -壳复合结构的碳材料。 碳化的意义： 1.由于无定形碳的碳层之间是无序排列的，结构各向同性的，且碳层间距较石墨层间距更大，因此锂离子可以自由的在碳层间移动； 2.无定形碳层表面孔隙较高，并有许多通道，可以为锂离子嵌入石墨层起到引导作用。 3.无定形碳与电解液的相容性更好，可以有效防止大分子有机溶剂的共嵌入，抑制石墨层的剥落。负极：提升倍率性的三条路线资料来源： 锂离子电池快充石墨负极研究与应用 丁晓博，民生证券研究院图表 20： 沥青涂覆石墨负极 SEM图：经过涂覆的颗粒表面更粗糙，可以减少负极与电解液的直接接触资料来源： 沥青炭涂覆天然石墨用作锂离子电池负极的研究 王茜，民生证券研究院注：图 a是未涂覆颗粒，图 d是表面涂覆颗粒5证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明0152404 第三路线：硅碳负极 1.在快充过程中，石墨负极的对锂电位约为 0V，因此容易产生锂析出效应，然而硅的嵌锂平台更高，对锂电位约为0.5V，表面析锂的可能性较小，因此安全性要优于石墨负极； 2.硅材料的理论容量可达 4200 mAh/g，远高于于碳材料的 372 mAh/g，储锂性能更优 因此在石墨材料中掺硅可有效提升电池的倍率性能。负极：提升倍率性的三条路线图表 21： 快充硅碳负极的结构示意图资料来源： 一种 Si/CNT/石墨 C复合硅碳负极材料及其制备和应用 ，民生证券研究院 但是硅的体积膨胀系数较大，且导电性较差，因此目前硅基负极的改性路线有： 1.对纳米硅颗粒进行多孔处理，多孔硅可以容纳自身在嵌锂过程中的体积膨胀； 2.与石墨负极组成具有中空结构的蛋黄 -蛋壳结构，并在表面进行碳包覆，提升倍率性； 3.添加碳纳米管导电剂增强导电性证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明015图表 22： 高倍率负极空间测算2504 高倍率负极空间测算： 25年全球需求 21万吨，三年 CAGR接近 2倍资料来源： GGII， Wind，民生证券研究院测算2022E 2023E 2024E 2025E国内 800V车型销量（万辆） 5.0 25.6 55.9 99.9全球新能源车销量（万辆） 8.9 48.2 112.5 215.3单车带电量（ KWh） 69.2 71.2 73.2 75.2国内快充动力电池需求（ GWh） 3.48 18.21 40.94 75.11全球快充动力电池需求（ GWh） 6.18 34.34 82.35 161.89负极单耗（吨 /GWh） 1300 1300 1300 1300国内高倍率负极需求（万吨） 0.5 2.4 5.3 9.8YOY 423.9% 124.9% 83.5%全球高倍率负极需求（万吨） 0.8 4.5 10.7 21.0YOY 455.4% 139.8% 96.6% 我们对高倍率负极的空间进行预测，核心假设有： 1. 搭载 800V架构的 B/C级车单车带电量较大，我们以 Model Y为例，单车带电量为 60-78.4 KWh，我们取均值69.2 KWh，并逐年增加 ； 2. 根据 GGII， 2021年石墨负极的单耗为 1300吨 /GWh； 根据我们测算， 25年国内高倍率负极的需求达 9.8万吨，三年 CAGR达 278.6%；全球高倍率负极的需求达 21万吨，三年 CAGR达 296.9%。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明015图表 23： 碳纳米管可将石墨层分离开2604 碳纳米管 CNT具有优异的导电性，可通过极高的长径比搭建三维导电网络，提升活性材料的导电率，相比传统导电剂炭黑，导电效率提升更明显，添加量更少，并且在石墨负极和硅碳负极中， CNT还有不同的效果。 在石墨负极材料中： 石墨层间隙是锂离子脱嵌的主要通道，而碳纳米管的作用就像是房子中的顶梁柱，可以将石墨片层物理分离，防止石墨层堆叠，有利于锂离子的扩散。 在硅碳负极中 ：碳纳米管的作用不仅是提升电导率，更重要的是碳纳米管高的机械强度可以提高硅碳负极的结构稳定性，防止因体积膨胀收缩导致的颗粒粉碎。碳纳米管：加速锂离子转移，提升电导率资料来源： 球形石墨烯 -碳纳米管镶嵌硅实现高机械弹性锂离子电池负极材料 卢云峰，民生证券研究院图表 24： CNT紧紧包裹硅颗粒，提升机械强度资料来源： 锂离子电池快充石墨负极研究与应用 丁晓博，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明015图表 25： 高倍率负极内碳纳米管需求的空间测算2704 碳纳米管空间测算： 25年市场空间 72.17亿元， 22-25年CAGR=183.4%资料来源： GGII， Wind，民生证券研究院测算2022E 2023E 2024E 2025E国内高倍率负极需求（万吨） 0.5 2.4 5.3 9.8全球高倍率负极需求（万吨） 0.8 4.5 10.7 21.0国内高倍率负极的 CNT浆料需求量 (万吨 ) 0.39 2.03 4.56 8.37全球高倍率负极的 CNT浆料需求量 (万吨 ) 0.69 3.83 9.18 18.04CNT单价 (万元 /吨 ) 4.6 4.4 4.2 4CNT市场空间 (亿 ) 3.17 16.84 38.54 72.15 我们对快充应用下碳纳米管的空间进行预测，核心假设有： 1. 在高倍率负极应用中，碳纳米管粉体的添加量约 3%，浆料稀释的比例为 3.5%； 2. 我们预计 CNT浆料 22年的单价约 4.6万元 /吨，未来随工艺成熟。产品规模化量产，价格有望逐步降低； 根据我们测算， 25年全球全球碳纳米管在高倍率负极应用的市场空间可达 72.15亿元， 22-25年 CAGR达183.4%。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明015图表 26： LiFSI和六氟磷酸锂对比2804 快充条件下，对电解液的离子电导率以及热稳定性有了更高的要求。 LiFSI的氟离子具有很强的吸电子性，锂离子活性较强，相较传统锂盐六氟磷酸锂， 拥有更高的分解温度（高于 200度），更强的电导率，化学稳定性和热稳定性 ，因此更适配快充下锂离子的快速移动以及热效应问题。电解液：新型锂盐更适配快充体系资料来源：康鹏科技招股说明书，民生证券研究院测算锂盐 LiFSI LiPF6基础物性分解温度 200 80氧化电压 4.5V 5V溶解度 易溶 易溶电导率 高 较低化学稳定性 较稳定 不稳定热稳定性 较稳定 不稳定电池性能低温性能 好 较差循环寿命 长 较短耐高温性能 好 差证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明015图表 27： 颗粒越小，压实密度越小，比表面积越大2904 新型锂盐空间测算： 25年需求 647.5吨， 22-25年 CAGR超 3倍 我们对快充应用下 LiFSI的空间进行预测，核心假设有： 1. 在高浓度的电解液中， LiFSI的添加量为 2%，并逐年增加 ； 2. 电解液的单耗为 800吨 /GWh； 根据我们测算， 25年全球全球高浓度电解液内 LiFSI的需求可达 647.5吨。2022E 2023E 2024E 2025E国内快充动力电池需求（ GWh） 3.48 18.21 40.94 75.11全球快充动力电池需求（ GWh） 6.18 34.34 82.35 161.89电解液单耗（吨 /GWh） 800 800 800 800国内快充动力电池电解液需求（万吨） 0.3 1.5 3.3 6.0全球快充动力电池电解液需求（万吨） 0.5 2.7 6.6 13.0LiFSI添加比例 2% 3% 4% 5%LiFSI需求量（吨） 9.9 82.4 263.5 647.5资料来源： GGII， Wind，民生证券研究院测算证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明高压快充带来的零部件升级05.30证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明0153105 电机：扁线 +油冷，以提高电机功率密度和效率 传统 400V架构下，永磁电机在大电流以及高转速的情况下易发热退磁，整体电机功率难以提升，这为 800V架构提供了切入契机，可实现相同电流强度的条件下提升电机功率。 800V架构下，电机面临两大要求：轴承防腐蚀和增强绝缘性能。 技术路线趋势： 1） 电机绕组工艺路线：扁线化 。扁线电机指的是采用扁平铜包线绕组定子的电机（特指永磁同步电机），和圆线电机相比，扁线电机具有小尺寸、高槽满率、高功率密度、良好的 NVH性能以及更好的热传导和散热性能等优势，可更好顺应在高电压平台下对轻量化、高功率密度等性能追求，同时可缓解当轴电压较高时击穿油膜形成轴电流导致的轴承腐蚀问题。 2） 电机冷却技术趋势：油冷。 油冷解决水冷技术的劣势，降低电机体积，提高功率。油冷的优势在于油品具有不导电、不导磁，具有更好的绝缘性能，可以直接接触电机内部组件。相同工况下，油冷电机的内部各温度比水冷电机的内部温度要低约 15%，便于电机散热。图表 28： 扁线电机与圆线电机性能对比资料来源：兰鹏宇 新能源汽车扁线电机技术分析 ，民生证券研究院 资料来源：电驱羊皮卷，民生证券研究院图表 29： 水冷和油冷的升温曲线证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明电控： SiC替代方案，展露性能优势013205 提升效率，降低功耗，缩减体积。 随着电池 800V高电压工作平台的推进，对电驱电控相关零部件提出了更高要求。 据弗迪动力相关数据，碳化硅器件在电机控制器产品的应用有以下优势： 1）可提升电控系统中低负载的效率，使整车续航里程增长 5-10%； 2）提升控制器功率密度，由 Si控制器 18kw/L提升至 45kw/L，有助于小型化； 3）占比 85%的高效区效率提高 6%，中低负载区效率提高 10%； 4）碳化硅电控样机体积缩减 40%，可切实提升空间利用率，助力小型化发展趋势。4图表 30： SiC器件的影响提升资料来源：弗迪动力，碳化硅芯片观察，民生证券研究院指标 Si控制器 SiC控制器 提升幅度体积（ L） 1.0 6 降低 40%重量（ kg） 12.1 7.5 降低 38%功率（ kw） 180 275 提升 53%功率密度（ kw/L） 18 45 提升 150%最高效率（ %） 98.3% 99.4% 提升 1%高效区占比（ 85%） 92% 98.2% 提升 6%证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明电控空间测算：市场规模或达 25亿元，三年 CAGR189.9%0133054图表 31：高压平台下电控产品市场空间资料来源： GGII， Marklines，英搏尔 2021年年报，民生证券研究院测算2022E 2023E 2024E 2025E国内 800V车型销量（万辆） 5.02 25.57 55.93 99.88全球 800V车型销量（万辆） 8.9 48.2 112.5 215.3单车需求量 1 1 1 1单价（元 /辆） 1145 1150 1155 1160电控产品国内市场空间（百万元） 57 293 643 1154电控产品全球市场空间（百万元） 102 552 1294 2486 对 800V车型下的电机控制器进行空间测算，我们假设 ： 1） 一辆高压平台下的新能车配备一套电机控制器或一套电驱总成； 2）单车价值量：以 2021年英搏尔年报所公布的相应产品的营收 /销量进行所得为 1141.29元 /套。考虑到未来碳化硅器件在电控产品领域的普及推进会带来产品单位价值量的提升，我们假设 22年单价为 1145元 /套，并逐年提升。 根据我们测算， 2025年 800V平台下，电动控制器国内和全球市场空间分别为 11.54亿元和 24.86亿元， 22-25年CAGR为 172.02%和 189.98%。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明车载电源： SiC器件应用，助力 800V发展013405 提升产品性能方面： 相较于传统硅 MOS管，碳化硅 MOS管拥有导通电阻小、更高耐压、高频特性好、耐高温以及极小结电容等优良特性。与配备 Si基器件的车载电源产品（ OBC）相比，可提升开关频率，减少体积，缩减重量，提升功率密度，增加效率等。如：开关频率提升了 4-5倍；体积缩减 2倍左右；重量减少 2倍；功率密度从 2.1提升至 3.3kw/L;效率提升 3%+。SiC器件应用，可助力车载电源产品顺应高功率密度、高转换效率以及轻量化小型化等趋势，更能适配快充需求和 800V平台发展。 SiC功率器件应用在 DC/DC也可带来器件的耐高压、低损耗和轻量化。 创造市场增量方面： 为能够适配原有传统的 400V直流快充桩，搭载 800V电压平台的车端须额外配备 DC/DC转换器，将400V升压至 800V，以进行动力电池的直流快充，这进一步提升了 DC/DC器件的需求。与此同时，高压平台也促使了车载充电机的升级，为高压 OBC带来了新增量。4图表 32： SiC功率器件对比 Si功率器件优势（在车载充电机 OBC产品）资料来源：芯塔电子，民生证券研究院指标 OBC（ Si器件） OBC（ SiC器件）开关频率（ kHz） 25 100/150体积（ cm3） 4593 1986重量（ g） 7708 3074功率密度（ kw/L） 2.1 3.3效率（ %） 94 97.7资料来源：驱动视界，民生证券研究院图表 33： 800V高压电气拓扑结构证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明车载电源空间测算： 25年空间超 30亿元， 22-25年 CAGR翻倍0135054图表 34：高压平台下 DC/DC转换器 /车载充电机 OBC市场空间资料来源： GGII， Marklines，欣锐科技 2021年年报，民生证券研究院测算2022E 2023E 2024E 2025E国内 800V车型销量（万辆）