国信证券： 特斯拉电动化技术源分析（附报告）
国信证券： 特斯拉电动化技术源分析
报告目录：
技术源头 1：Jeff Dahn 团队，重点在电池寿命提升
循环性：电解液添加剂、单晶正极、正极电镀锂等方式改善锂离子状态
安全性：添加含氟电解质、无极电池等有助提升高温高压稳定性
能量密度：负极电镀锂，添加相关电解质以提升能量密度
技术源头 2：宁德时代，CTP 结构与无钴电池储备以提升整体能量密度
CTP 结构：宁德时代采用大模组的 CTP 方案，显著提升能量密度
无钴电池:参考蜂巢能源与通用汽车，可能采取其余元素掺杂替代钴方案
技术源头 3：MAXWELL，“超级电容+干法电极”以提效降本
吸纳 Maxwell 外部技术布局新一代电池技术战略
超级电容：高功率的提供者，提升能量利用效率及电池寿命
干电极工艺——拓宽现有技术路径，提效降本显著
技术源头 4：Hibar，补齐锂电池生产设备环节，助力电池自产
收购 Hibar 开拓锂电池制造设备环节版图
主导电池制造环节对特斯拉的三大意义
19-20 年特斯拉已申请专利：重心在电池寿命
循环性：通过添加多种电解液添加剂，多步烧制电极法提升电池寿命
安全性：利用高精度仪器检测电池形变程度，减少安全风险
报告要点：
特斯拉的优势体现在电动化与智能化性能前瞻、造车理念超前（外观科 技感强）、品牌营销以及相关产业链（如火箭）对品牌的赋能。特斯拉在 电动化领域一直是技术革新的引领者，本篇报告主要聚焦研究特斯拉在电动化领域的技术源头以及各环节相关技术储备，从而可前瞻性地参考 或预测后期特斯拉的电池技术方案。
源头 1：Jeff 团队，聚焦电解液环节，在循环性层面重点突破
Jeff Dahn 团队近年研究主要通过电解液添加剂、单晶材料、正/负极电镀 锂、热化成等方式提升电池的循环性、安全性和能量密度。从技术方案 来看，Jeff Dahn 团队研究强项主要聚焦在电解液环节，从电池性能层面 来看，在电池循环性能（寿命）的研究成果较为突出。
源头 2：宁德时代，在装配工艺及电池材料层面均有储备
宁德时代在电池装配工艺以及电池材料上均有新的技术储备。装配工艺 层面，近期推出“大模组”CTP 方案以提升 PACK 内部空间利用率，从而 实现 PACK 包能量密度提升。材料层面，宁德时代对外宣传有进行“无钴” 电池相关技术储备，后期有望与特斯拉共同研发，我们认为其方案比较 有可能是通过掺杂其余元素来大幅度降低钴含量的技术方案。
源头 3：Maxwell，“超级电容+干电极”助力提效降本
Maxwell 有望在超级电容及干电极领域对特斯拉形成支持：一方面，超 级电容将与锂电池结合应用于大功率启停及高/低温场景。Maxwell 已开 发出可量产的车用锂电容。此外，干电极有望成为特斯拉实现提效降本 的关键技术，并拓宽了未来的技术路径（新材料/无钴电池/固态电池）。
源头 4：Hibar，弥补特斯拉在电池制造端的设备及工艺短板
Hibar 拥有自动化电池制造和工艺设备、自定义包装设备、锂离子电池装 配和自动真空灌装系统等成套的生产线，覆盖了电芯完整生产流程。后 期有望补齐特斯拉在自产动力电池项目的最后一块版图。
内容精选：
技术源头 1：Jeff Dahn 团队，重点在电池寿命提升
核心内容：Jeff Dahn 是锂电行业学术巨擘，国际著名电池研究专家，2016 年 开始与特斯拉达成独家合作协议。我们通过对 Jeff Dahn 团队近年的学术研究 成果梳理，发现 Jeff Dahn 团队主要通过电解液添加剂、单晶材料、正/负极电 镀锂、热化成等方式提升电池的循环性、安全性和能量密度。从技术方案来看， Jeff Dahn 团队研究强项主要聚焦在电解液环节，从电池性能层面来看，在电 池循环性能（寿命）的研究成果较为突出。
图左：Jeff Dahn 教授
图右：Jeff Dahn 每年论文被引用数
图：Jeff Dahn 的队近年研究成果梳理
技术源头 2：宁德时代，CTP 结构与无钴电池储备以提升整体能量密度
核心内容：基于目前公开信息，宁德时代在电池装配工艺以及电池材料上均有 新的技术储备。电池装配工艺层面，主要推出“大模组”方案以提升 PACK 内部 空间利用率，类似技术包括比亚迪的刀片电池技术。电池材料层面，宁德时代 对外宣传有进行“无钴”电池相关技术储备，但公开信息尚无细节，参考蜂巢能 源以及通用等其余厂商的无钴电池技术方案，我们认为比较有可能是通过掺杂 其余元素来大幅度降低钴含量的技术方案，类似技术包括蜂巢能源采用的“阳离 子掺杂+单晶正极+纳米网络化包覆”的系列技术以及蜂巢和通用汽车均提出的NCMA四元电池技术方案（通过铝元素掺杂降低钴含量）。
图：特拉斯 Model 3 的大模组技术方案
图：特斯拉不同模组方案的单体和整体能量密度
技术源头 3：MAXWELL，“超级电容+干法电极”以提效降本
核心内容：基于对 Maxwell 技术的分析，我们认为 Maxwell 有望在超级电容 及干电极领域对特斯拉电池形成支持：一方面，超级电容将与锂电池结合使用 应用于大功率启停及高/低温场景，Maxwell 已开发出能量产的锂离子电容，将 作为瞬时功率较大（例如启动/刹车、急加速/减速时切换至超级电容模式）及温 度过高或过低时的替代电源，用于特斯拉中大型及跑车及储能业。另一方面，干电极有望成为特斯拉实现提效降本的关键技术，并拓宽了未来的技术路径（新 材料/无钴电池/固态电池）。
图：特斯拉溢价收购的 Maxwell 核心技术有望应用至新一代电池
技术源头 4：Hibar，补齐锂电池生产设备环节，助力电池自产
核心内容：特斯拉中/美/德三地工厂的车型产能快速爬坡推动电池需求快速上行， 而其与松下的合作的超级工厂产能由 35GWh 提升至 50GWh 的过程过于缓慢， 留下较大供给缺口，LG化学、宁德时代相继被引入供应体系。故特斯拉具独 立生产电池的可能性，其于 2019 年低调收购的 Hibar 在锂电池生产设备及产 线上具多年布局，完成特斯拉自产电池的最后一块版图，有望实现电池产能稳定提升、将技术层面的积累运用到工艺中实现降本促销以及深度把控电池供应链等目标。
图：Hibar布局锂电池生产线
19-20 年特斯拉已申请专利：重心在电池寿命
截止 2020 年 5 月，Tesla, Inc.累计申请并公布了 795 项专利，其中有 758 项发 明，37 项外观设计。在所有公布的专利中，有 630 项有效，102 项未得到专利 局确认，55 项已失效，8 项正在审核。在 2017 年以前特斯拉申请的电池研发专利主要涉及充电技术、动力电池包装、 封装和装配技术（Pack）、电池管理技术（BMS）、极片技术等，并且专利申请 数量在 2013 年左右达到高峰。从 2017 年后，经过和 Jeff Dahn 研究团队共同 研发积累，特斯拉逐步开始在电解液添加剂、电池阳极材料、负极钝化膜等研 究领域开始发力。
图：特斯拉总专利概览（IPC分类排名）
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