锂电池行业专题研究报告
涡轮增压发动机1、 结构件：动力电池关键材料
动力电池精密结构件，广义来讲包括电芯顶盖、钢/铝外壳、正负极软连接、电 池软连接排等，狭义来讲主要包括电芯壳体和顶盖，对锂电池的安全性、密闭性、 能源使用效率等都具有直接影响。
按照电池封装技术路线的不同，主要有方形、圆柱、软包三种形状，对应的结构 件分别为方形结构件、圆柱结构件和铝塑膜。
整体来看，圆柱和方形统称为硬壳，封装结构较为相似，均由壳体和盖板组成。 软包电池封装较为特殊，由铝塑膜构成。
1.1、 产品属性：大宗材料，精密制造
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从成本构成和制造工艺来看，动力电池精密结构件具有大宗属性和精密制造两个 特点，并随锂电池降本进程持续降本。
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成本端 ：大宗属性
结构件（包括圆柱、方形结构件及铝塑膜）均属于金属材料加工行业，生产成本 中原材料成本占到 50%以上，其次是制造费用（折旧摊销及电力成本）和人工 成本。
特斯拉电池日从原料端来看，方形铝壳结构件原料以铝合金为主，其次为铜、钢材、塑料等； 铝塑膜的原料为铝箔、尼龙、聚丙烯等，辅以必要的粘结剂。
工艺端：精密制造
盖板的主要生产工艺包括冲压、焊接、注塑等，壳体的生产工艺主要是冲压、拉 伸。铝塑膜的主要生产工艺包括精密涂布、贴合等。
除了基本技术，结构件也发展了众多延伸技术，如安全阀防爆设计、摩擦焊接技 术等，主要用于盖板结构的优化升级。此外，为了满足大规模精密制造的需要， 行业普遍引入了自动化设备、柔性生产线等。
需要强调的是，车规级动力电池对一致性的要求较高。通常一辆车所集成的电芯 数量成百
上千，电芯的差异性会导致“短板效应”，严重影响模组及电池包整体 性能。因此，对电池制程能力要求较高，不合格率往往达到 PPM级。
使用端：跟随能源降本
随着动力电池持续降本，2017 年以来，磷酸铁锂和三元电池的度电成本已下降 50%以上。其中降本的因素除了电池大规模制造的规模效应、技术进步带来的能 量密度提升、结构创新带来的成组效率提高之外，原材料成本下降是核心因素。
作为动力电池的关键材料，结构件成本占电芯成本比重通常在 8%左右。近年来， 结构件成本也处于不断下降趋势。硬壳方面，2017-2020 年，宁德时代采购结构 件单价下降 37%，震裕科技结构件单价下降 30%；软包方面，2017-2019 年， 孚能科技铝塑膜采购单价下降 23%，2018-2020 年，珠海冠宇铝塑膜采购单价 下降 12%。
在主要原材料铝、钢、铜价没有显著下降的背景下，结构件行业持续降本的动力 来自于规模效应、技术提升和材料利用率提升。 规模效应有助于摊薄设备和人工成本，自动化设备的应用使得产品良率提升，通 过材料排布设计可以实现材料利用率提升。2017-2020 年，震裕科技对铝材的利 用率从 44.6%提升至 49.5%。
1.2、 结构件介绍：硬壳持续降本，铝塑膜国产替代
对结构件的需求来自于电池封装。目前，主流的电池封装技术主要有方形电池、 圆形电池以及软包电池三类。动力电池的安全性和使用寿命都受其封装工艺的影 响，不同的封装技术都具有不同的技术壁垒。封装工艺设计除需满足耐撞击振动 和挤压穿刺的物理冲击外，也需满足防火阻燃等化学性能要求。
1.2.1、硬壳结构件：盖帽是关键，防爆片铝材有待降本
硬壳结构件包括圆柱和方形结构件，通常由壳体和盖板组成。其中，盖板的制造 工艺复杂度通常远高于壳体。
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盖板
盖板的主要功能包括：1）固定/密封功能：顶盖与铝壳激光焊接，包裹固定裸电芯并实现密封作用；2）电流导通功能（极柱）：在电池中，顶盖极柱、转接片和电芯极耳焊接导通， 保证电芯充放电电流导通的功能；在模组中，顶盖极柱与汇流排激光焊接、螺栓 连接，形成串/并联；3）泄压功能（防爆片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，
顶盖防爆 阀将开启进行泄压，降低爆炸风险；4）熔断保护功能（翻转片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖 翻转片向上顶起，与负极铆接块接触，使顶盖正负极直接短路，同时铝连接片 Fuse熔断，快速切断电流； 5）降低电腐蚀：正极上塑胶采用导电 PPS，保证正极柱与顶盖板间有一定阻值， 降低正极柱与铝壳间的电位差，防止顶盖板/铝壳电腐蚀，进而提高产品质量和 使用寿命。
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盖板中重要部件主要有： 1）防爆片：一般磷酸铁锂体系电池顶盖采用单个防爆阀设计，防爆阀开启压力 一般为 0.4～0.8MPa。当内部压强增大并超过防爆阀的开启压力时，防爆阀将从 刻痕处破裂并开启进行泄压； 2）翻转片：三元体系电池除了采用防爆阀外，还会叠加 SSD翻转片组合设计形 式，防爆阀开启压力和SSD翻转压力一般分别为0.75～1.05MPa、0.45～0.5MPa。 当电池内部压强增大至 SSD翻转压力时，翻转片向上顶起，快速切断电流； 3）极柱：主要是起到电流导通作用。通常正极采用铝极柱，负极采用铜铝复合 极柱。
防爆片和翻转片一般采用铝带制作，表面刻有防爆刻痕。由于对爆破压强区间精 度的要求较高，目前该种铝带主要依赖进口，价格远高于普通铝带。根据震裕科 技招股书披露，20
20 年 1-6 月采购进口铝带均价 49.3 元/kg，采购普通铝带均 价 15.9 元/kg。 根据江苏鼎胜新能源材料股份有限公司于 2020 年 12 月所申请专利，已成功发 明用于三元锂电池、储能锂电池防爆片用的铝带材料。
壳体
壳体的制造相对简单，主要采用连续拉伸工艺。 由于盖板集成部件较多，工艺较为复杂，且在实际作用时，防爆阀开启后电解液 容易飞溅至盖板接线造成二次事故，因此出现了将防爆阀转移至壳体的现象。如 科达利 2020 年 5 月申请的专利一种动力电池壳体及动力电池，在壳体设置 防爆阀。 同时，对壳体的优化还体现在壳体材料的制备。如靖江市东达铝业 2021 年 1 月 申请的专利一种铝合金动力电池壳体及其制备方法，通过特殊铝合金（Si、 Fe、Mg、Zn、Mn、Cu、Ti、C、Cr、Zr等）的制备，提升壳体材料的强度、 韧性、抗应力腐蚀等性能。
1.2.2、铝塑膜：国产替代进行时
与圆柱、方形电池的硬壳不同，软包电池采用铝塑膜封装。铝塑膜由铝箔、多种 塑料和粘
合剂（包括粘接性树脂）组成，按照制作工艺区分，主要有干法和热法 两种。相比热法铝塑膜，干法铝塑膜更加适用于大倍率、高能量动力电池，应用 更加普遍。