汽车行业特斯拉制造革命系列研究：4680电池+无稀土电机，自研三电降本

敬请阅读末页的重要说明 证券研究报告 | 行业深度报告 2023 年 10 月 17 日 推荐（维持） 4680 电池+无稀土电机，自研三电降本 中游制造/汽车 我们通过《特斯拉制造革命系列研究》，多角度探索特斯拉的颠覆式创新和极致降本的奥秘。在本篇报告中，我们探讨特斯拉在三电领域的降本创新，包括4680 电池、CTC 技术的进展，以及下一代无稀土电机的可能实现途径。 ❑ 垂直整合，自研自产，掌控供应链。马斯克认为，车企要尽可能自己生产关键部件，而不是采购独立供应商的数百个零部件后再组装成一辆车。特斯拉通过垂直整合来掌控自己的命运，把控车辆的质量、成本和供应链。在新能源车三电领域，特斯拉自研自产 4680 电池，并且计划研发无稀土电机，以实现降本。 ❑ 4680 电池+CTC 技术，助力降本减重。4680 电池指的是直径 46mm、高度80mm 的圆柱电池，于 2020 年特斯拉电池日上首次亮相。其创新点包括：全极耳设计，降低内阻；干电极技术，降低电芯生产成本；硅基负极和高镍正极，提升能量密度。据发布会披露，4680 电池相比 2170 电池，单体容量提升 5 倍（体积、质量也增加约 5 倍）、车型续航提升 16%、功率提升 6 倍，每千瓦时成本降低约 14%，单位 GWh 投资减少 7%。4680 电池通过 CTC 技术直接集成在车辆底盘，并通过蜂窝结构设计、电芯间填充聚氨酯材料、一侧配备八个泄压阀等方式解决物理冲击、热失控等安全问题。特斯拉计划通过 CTC 技术+一体化压铸，实现车身和电池的一体化，减少 370 个零部件，减重 10%。目前 4680+CTC 已应用至 Model Y AWD 基础款，并将搭载至Cybertruck。 ❑ 4680 产业化慢于预期，产能、能量密度有待提升。1）产能爬坡：德州工厂为特斯拉 4680 电池的主力量产工厂，2022 年开始投产，2023 年 10 月德州工厂第 2000 万颗 4680 电池下线。约在 117 天内生产了 1000 万颗 4680 电池，假设二代 4680 单个电芯能量为 89.4Wh 以及 Cybertruck 带电量为100/120/150kWh ，推 算得 平 均 产 能约 为 53,487kWh/ 周 ， 预计 可 供应Cybertruck 534/445/356 辆/周。2）能量密度：目前测算 Model Y 版本的 4680电池能量密度为 229Wh/kg，比 2170 电池（262Wh/kg）低 13%。特斯拉 23Q2业绩会透露 Cybertruck 版本的 4680 电池能量密度提高了 10%，推算能量密度为 252Wh/kg，仍比 2170 电池低 3.8%。其全极耳设计和复杂工序给量产带来难度，期待产能、良率爬坡，及后续推出更优版本的 4680 电池。 ❑ 研发无稀土电机，降低成本。1）动机：在 2023 年 3 月的投资者日，特斯拉称下一代永磁电机将不再使用稀土材料。我们认为主要出于降本需求，特斯拉现行使用的电机中采用的稀土元素主要为镝（10g）、铽（10g）、钕（500g）三种，根据 2023 年 6 月的中国价格测算，每个电机驱动单元的稀土成本约 440 元。2）可能途径：目前业内无稀土电机的方案有二：a）采用不需要永磁体的电机，e.g.宝马第五代 eDrive 电驱和东风日产 ARIYA 已采用电励磁电机；b）在永磁电机基础上使用稀土替代品做永磁体，e.g.氮化铁磁体、铁镍磁体和锰铋基磁体等新型磁性材料。 ❑ 风险提示：4680 电池产业化进度不及预期、4680 电池降本不及预期、无稀土电机落地不及预期 行业规模 占比% 股票家数（只） 249 4.8 总市值（十亿元） 3315.3 4.1 流通市值（十亿元） 2832.4 4.0 行业指数 % 1m 6m 12m 绝对表现 4.5 7.4 7.9 相对表现 6.7 18.8 13.6 资料来源：公司数据、招商证券 相关报告 1、《板块整体上涨，新能源持续发力—汽车行业周报》2023-10-15 2、《“金九银十”效应显现，9 月我国汽车产销两旺—汽车行业产销点评》2023-10-12 3、《优质供给提振整车销量，建议关注华为产业链—汽车行业周报》2023-10-08 汪刘胜 S1090511040037 wangls@cmschina.com.cn 杨岱东 S1090523040002 yangdaidong1@cmschina.com.cn -10-5051015Oct/22Feb/23May/23Sep/23(%)汽车沪深300特斯拉制造革命系列研究 敬请阅读末页的重要说明 2 行业深度报告 正文目录 一、4680 电池+CTC 技术，推进降本制造革命 ................................................. 4 4680 电池：大圆柱+全极耳+干电极技术 ........................................................... 5 CTC 技术：高集成度助力降本制造 .................................................................... 8 4680 电池进展落后预期 ................................................................................... 10 二、研发无稀土电机，降低成本 ....................................................................... 13 风险提示 ........................................................................................................... 16 图表目录 图 1：特斯拉电池降本计划拆解 ......................................................................... 4 图 2：电池成本和直径的关系，大圆柱利于降本 ................................................ 4 图 3：特斯拉三代动力电池能量密度及尺寸变化 ................................................ 4 图 4：4680 电池对于续航、成本、产线投资的影响 .......................................... 5 图 5：单极耳（上）与全极耳（下）电子流通路径对比 ..................................... 6 图 6：2170 电池中的单极耳结构 ..................................