会议要点

1. 负极工艺与材料升级

快充技术成为新能源汽车关键话题，预计成为未来标配。2023年可视为快充产品放量元年。

宁德时代推出的4C铁锂电池和麒麟电池的设计预计将降低成本、延长续航，有助于推动快充技术普及。

投资建议：在快充趋势驱动下，投资者应关注电池性能和结构改进、材料体系优化的公司和技术。

2. 快充技术将推进电池领域竞争

快充技术提高了电池生产门槛，要求电池厂拥有高倍率充放电、负极材料技术升级及整包开发能力；头部企业可借此形成差异化竞争优势。

负极材料是快充核心环节，技术及产品升级对负极及核心材料厂商提出更高要求，形成市场和盈利双重优势。

动力电池厂商将10分钟充电400公里作为目标，800伏高压快充实现4C以上倍率，并在市场上逐步落地；宁德时代和欣旺达位于前沿，预计将进一步占领市场份额。

3. 关注负极工艺

负极是快充性能瓶颈：动力学不理想、石墨洗涤副反应问题和石墨稳定性问题导致负极成为快充的瓶颈。

改进负极快充性能：通过二次造粒技术改进，实现了小颗粒的高比表面积与大颗粒的高容量和压实密度的优势结合。

技术壁垒存在：二次造粒工艺涉及复杂的工艺控制点和众多影响材料性能的指标，不易精准控制，形成了技术壁垒。

4. 聚焦负极材料包覆工艺

负极快充性能改善：通过碳包覆改善快充性能，提高锂离子移动自由度，保护负极结构，减少剥离、破碎等问题。

碳包覆技术对比：液相包覆相比固相包覆，设备要求较低，更易实现均匀包覆，效果更佳。

负极材料需求增长：预计到2025年，快充产品在负极中的占比明显提升，负极材料包覆需求有望达到20万吨，增速将超过行业平均水平。

5. 快充时代 负极技术前瞻

浓度梯度设计为快充电池减少分层导致的界面问题，但也可能减少电极容量

多层复合电极制备面临设备与工艺双重壁垒，多层涂布增大界面开裂风险，采用双缝涂布机技术门槛高

高压快充趋势下，电池性能和结构需改进，推动对负极材料和涂层技术的升级，头部企业有望从快充需求增长中受益

会议实录

1. 负极工艺与材料升级

各位投资人，大家晚上好。欢迎参加我们中信证券电力设备新能源组的活动。我是中银电信的分析师吴家雄，今天这场会议将由我和我的同事李阳共同主持。

我们近期编写了一篇关于快充负极的报告。众所周知，快充负极技术将成为明年新能源领域的一个热点话题。针对这一技术，我们已对相关的材料和工艺进行了系统性的梳理和总结。今天，我们将借此机会,向各位投资人汇报我们的研究成果。接下来，请李阳详细介绍这篇报告的内容。谢谢大家。

尊敬的各位投资人，大家晚上好，我是中银电信的李阳。欢迎大家参加今晚的快充负极电话会议。自去年下半年起，我们注意到行业内对于快充技术的讨论日趋热络。宁德时代推出了新产品，多家车企也开始发布搭载快充功能的车型。基于此，我们判断快充技术将成为新能源汽车及电池提升产品力的标配，解决补能速度的瓶颈问题。

我们的电信团队对快充所涉及的整个产业链—from电池材料到充电桩—进行了梳理。这篇是我们快充系列报告的首篇，主要是针对负极材料在快充背景下的变化。

下面我首先分享我们的核心观点。首先，我们认为快充是今年需要重点关注的一条主线。随着4C电池和800伏车型的量产，我们可以视去年为快充产品爆发的元年。快充和超充技术已经实现了从0到1的转变。特别是宁德时代发布了4C铁锂电池，并结合无模组的麒麟电池设计，实现了低成本与长续航的兼顾，驱动快充技术的普及。未来，快充有望进一步向20万元左右甚至更低价格车型渗透，推动市场空间的快速扩展。

从材料角度来看，当前电池快充性能的瓶颈主要在于需要改善负极材料。目前的改善手段包括三个方面：一是二次造粒，二是碳化包覆，三是电极分层及浓度梯度设计，其中碳化包覆是实现快充负极的必要条件。

在投资建议方面，我们认为快充趋势下，电池的性能和结构都将需相应改进。当前电池倍率性能普遍在1至2C范围内。要提升快充性能，除了优化电池本身外，还需解决快充过程中的问题，如热效应和锂析出等，亟需对材料体系进行优化。

2. 快充技术将推进电池领域竞争

我们整体上认为，随着快充技术的普及，对电池制造的门槛也将进一步提高。电池厂商需要具备高倍率充放电的技术储备，同时涉及到电池材料制造的能耗问题，以及电芯和电池包（pack）的热管理。这些要求使得电池厂商需具备整体开发能力，头部电池企业有望借助快充技术形成竞争优势。

在材料端，我们认为负极材料是快充的关键环节之一。实现快充需要对负极进行工艺优化和技术升级，这考验了负极材料制造商的产品和技术实力。这些企业预计会因快充技术需求增长及产品升级受益，从而保持良好的盈利水平和市场份额。

在电池端的变革上，目前全球电动车正经历一个显著的增长趋势，其中里程焦虑得到了缓解，但补能焦虑仍然是一个关键问题。解决补能焦虑的主要途径有两种：一是提高电池能量密度，二是发展快充技术以提升补能速度。目前，快充技术的普及方向是在10分钟内补能400公里。

快充重要的发展方向之一是高压快充，基于800伏架构，可以显著提升充电倍率至4c以上。此类高压快充技术能够将充电时间压缩至15分钟内，使其与燃油车的补能效率相近。以往，由于产业链和充电桩配套问题，高压快充未能大规模推广。不过，现在整个产业链基本上已就绪，不存在明显瓶颈。车企也开始发布超快充车型，规划新车型时普遍包含超快充配置。因此，我们认为快充技术在未来二三年内实现从0到1的巨大飞跃是确定无疑的。

在已发布产品方面，宁德时代与欣旺达已实现或即将实现4c快充的产品量产。宁德时代去年8月发布了首款4c快充铁锂电池，能在寒冷条件下（零下10度）30分钟内充满80%的电量。其快充能力来源于材料端的优化，如纳米化磷酸铁锂正极，改良型石墨负极材料，高电导电解液以及超薄超高导电隔膜。

在材料领域，我们特别关注欣旺达和亿纬锂能两家公司。欣旺达原先专注于消费电池，并在功率型电池上积累丰富经验，转向动力电池后有望成为快充技术的领先者。亿纬锂能的优势在于大圆柱电池，适合800伏高压快充需求，并有望在动力电池市场份额上进一步提升。

3. 关注负极工艺

接下来，我向各位领导汇报负极方面的机会及若干变化。首先，我将简要阐述负极成为快充瓶颈的原因。在充电过程中，锂离子在外电场作用和浓度差驱动下，从电解液中迁移并嵌入负极材料，形成稳定的插层化合物。负极和界面处的锂离子扩散速度远低于电解液中的迁移速度，导致负极成为快充性能的瓶颈。

造成快充瓶颈的原因可以归纳为几点：首先，从动力学角度看，石墨层间距小，作为各向异性材料，锂离子需从层边缘嵌入至内部，小的层间距和较长的扩散路径造成较大阻力，影响动力学性能。其次，从副反应看，高倍率充电会加剧石墨洗涤反应，导致短路或热失控等严重后果。第三，石墨在锂离子嵌入过程中，可能因溶剂分子共嵌入而导致片层剥离脱落，影响电池性能。

对于负极改进，重点在解决以上问题，提升快充性能。首要步骤是二次造粒。传统的负极材料以石油焦和针状焦为主要原料，后者制得的负极容量更高，循环寿命长，压实密度高等优点。尽管针状焦制成的负极性能优良，但由于其流线型纤维结构，导致单次造粒负极电化学性能存在不足。通过磨碎、石墨化等步骤得到的负极材料为一次颗粒，而二次颗粒则是将这些小颗粒经沥青粘结后，在反应釜内进行二次造粒。

对比显示，一次造粒旨在减小颗粒体积，而二次造粒则是连接小颗粒形成大颗粒，实现较大的比表面积、更多的锂离子迁移通道和短路径，从而提升背离性能。大颗粒则有助于提高压实密度和容量。因此，二次颗粒结合了大颗粒和小颗粒的优势，实现高容量和优异背离性能。益处还包括改善电池首次库容效率和倍率性能。图示中，可清晰看到相同放大倍数下，二次颗粒粒径明显大于一次颗粒。

进一步解释，尽管小颗粒在高倍率下性能更优，但二次造粒实际上是为平衡不同指标而形成大颗粒。相关材料和指标，如压实密度、比表面积、石墨化度等，均会影响锂离子电池性能。在负极中，容量与倍率通常互斥，充放电过程中的材料变化复杂，小颗粒还可能导致更多锂离子形成SEI膜，降低能效。因此，二次颗粒不单是为提升倍率性能，而是通过结合大小颗粒的优势，在多项指标中找到平衡点。

二次造粒工艺的技术壁垒在于众多工艺控制点。以添加沥青为粘结剂为例，流变特性受残碳率、温度等多个工艺参数影响。对材料和指标控制不当，可能导致二次颗粒结构不均匀、形貌差异大。因此，工艺繁复和对指标的严格把控形成了显著的技术壁垒。

4. 聚焦负极材料包覆工艺

在讨论提升负极快充性能的方法时，碳包覆是一个关键的技术。碳包覆能够加速锂离子的嵌入，同时保护负极，是实现快充必不可少的条件。负极在高速充电过程中容易遭受剥离、破碎和粉化，以及锂离子共嵌入等问题。通过混合沥青等包覆原料和石墨颗粒，并将其碳化，可以在负极表面形成一种无定形碳层。这一层无定形的碳不仅各向同性而且层间距较大，有利于锂离子的自由移动和有机溶剂的共嵌入，保护了负极结构。

通过碳包覆过程，为负极构造了一种核鞘结构，能有效改善快充过程中出现的问题。目前，包覆方法主流分为固相包覆和液相包覆两种。固相包覆过程首先采用气流磨将沥青粉碎至一定粒径，然后与石墨粉混合，在无氧或者氦气氛围下加温，使沥青形成一层涂膜后再进行石墨化或碳化处理。而液相包覆则是先将包覆材料溶解于有机溶剂中，然后在负压或常压条件下与石墨混合搅拌，使沥青渗入石墨微孔后加热蒸发，以回收溶剂并进行碳化处理。

相比固相法，液相包覆过程不需要沥青的破碎设备和高温熔融设备，且更容易实现沥青的均匀包覆。电镜的对比图表明，液相包覆效果优于固相包覆。而对于包覆碳化过程，除了工艺细节之外，核心还在于选择合适的包覆材料和工艺流程。据我们简单测算，随着快充车型和电池的放量，负极材料中快充产品的占比不断提升。我们预计到2025年，负极材料的包覆材料需求有望达到20万吨，需求增速将超过负极材料行业的增速。

第三种提升负极性能的方法是通过电极结构设计。为了提升电池的能量密度，通常会使用更多的电极材料，制造较厚的电极。但在大倍率充电下，厚电极的极化现象较明显，会导致电极结构不稳定。目前，电极结构设计主要有两种方法：分层结构设计和浓度梯度设计。分层结构设计是将一种或多种活性物质依次交替形成多层复合电极，各层的组分含量不等。这种设计方法相对简单，但多层涂覆会带来更多的界面问题。

5. 快充时代 负极技术前瞻

另一种方法是采用浓度梯度设计，该方法在组分含量连续的基础上，不是将活性物质、导电剂以及粘接剂均匀分布于电极内部，而是使其在电极的厚度方向上呈现出梯度结构。浓度梯度设计可以解决分层电极的界面问题，但同样存在一些缺点，例如，需要针对孔隙率进行重新设计，这可能会导致电极整体容量有所降低。

在制备过程方面，从工艺和设备上来看，多层复合电极实际上面临双重壁垒。最初，多层复合电极是通过浆料的多次涂布干燥来制备的，即多层涂布方法。随着涂布层数的增加，循环过程中层与层之间的界面可能会开裂。为了增强层与层之间的结合，常采用多层同时涂布的方式。对于锂离子电池，通常采用模头挤压的多层涂覆工艺，使用的是双缝涂布机。相较于单缝涂布，双层涂布的工艺窗口范围较小。对于不同的浆料体系，包括涂步速度与涂布厚度，都需要进行仔细控制。例如，在一定涂膜厚度下，存在一个最大的涂布速度极限；若涂布速度超过此值，则涂层可能变得不稳定。同样，一定涂布速度下也有最小的涂膜厚度限制。涂膜厚度若过薄，亦会影响涂层稳定性。此外，还要考虑浆料粘结度、表面张力等一系列差异对涂层质量的影响。

在投资建议方面，我们认为在高压快充趋势下，电池的性能和结构都需要进行相应改进。快充对电池的门槛有进一步提升，头部电池企业有望形成差异化竞争优势。在材料端，我们认为负极材料是实现快充的核心环节之一。为了达到快充的要求，负极需要技术和产品的升级，这对负极及核心材料厂商的技术实力提出更高要求，如包覆剂厂商。头部企业很可能受益于快充需求的增长和产品的升级，从而保持较好的盈利及市场占有率水平。因此，我们推荐关注头部的负极企业、包覆剂材料企业以及软硬碳材料企业。