电气设备行业关于高镍、CTP、铁锂趋势的探讨：技术进步带来的电池降本空间有多大？

技术进步带来的电池降本空间有多大？——关于高镍、CTP、铁锂趋势的探讨长江证券研究所电力设备新能源研究小组分析师：邬博华SAC执业证书编号：S0490514040001分析师：马军SAC执业证书编号：S0490515070001分析师：陈怀山SAC执业证书编号：S0490519080005 联系人：叶之楠2020年01月20日目 录01引言：当前时点为什么关注龙头企业的降本02降本路径一：高镍811，高端车型必由之路03降本路径二：CTP技术，集成工艺创新之举04降本路径三：铁锂电池，时隔多年回潮之时• 研究报告 •评级看好维持05龙头引领技术进步，加速电动车经济性拐点mRqMtRyQxP8O9RbRoMoOoMnNeRpPnPkPpNqM8OpOsMvPoMpONZnQnM01引言：当前时点为什么关注龙头企业的降本01特斯拉Model 3是全球新能源汽车的明星车型，凭借智能驾驶、加速性能等优势，Model 3在北美市场横扫BBA等竞争对手，成就爆款；但汽车作为差异化属性强的产品，需满足不同消费者的需求，针对10-15万的主流消费群体而言，性价比依旧是关注的重点，而对比A级纯电动车与燃油车来看，续航里程400km的纯电A级车定价较燃油车贵5万元左右，定价偏高是核心矛盾，因而更应关注降本。表：特斯拉智能驾驶功能介绍资料来源：特斯拉，长江证券研究所表：对于追求性价比的A级车，成本依旧是核心矛盾高端智能化成就爆款，经济型成本是核心矛盾资料来源：易车网，长江证券研究所自动转向车道变更智能召唤项目内容使用场景高速公路（支持驶入驶出高速）、可以通过更拥堵、复杂的路段系统功能根据交通状况调整车速；自动变化车道无需驾驶员介入；从一条高速公路切换至另一条；在接近目的地时驶出高速硬件传感器：摄像头8个+毫米波雷达1个+超声波雷达12个计算平台NVDIA Drive PX2软件更新方式：OTA地图定位使用高精度地图，高精准GPS和惯性测量单元（IMU）车型，万元A+400km+定价8-10万车型对比条件年份纯电动燃油版纯电-燃油动力系统成本2018A7.8 2.4 5.4 2019A6.5 2.4 4.1 2020E5.5 2.3 3.2 购置价格2018A14.6 9.2 5.4 2019A14.0 9.0 5.0 2020E14.0 8.9 5.1 01过去几年国内动力电池的售价与成本保持每年10%以上的降幅，主要推动力有二：1）产业化成熟，产品良率、生产效率提升带来的快速降本；2）从原材料价格来看，隔膜、LFP正极、负极保持长期下行趋势，前期供需阶段性紧缺涨价的锂钴及相关材料的价格也在2018年后迅速回落；展望未来，原材料降价每年仍可提供稳定的降本，但幅度上边际减弱，那么动力电池还有多大的降本空间，更多取决于技术进步带来的红利；因而在后文我们着重探讨高镍、CTP、换铁锂三种方案的降本潜力有多大。图：隔膜、LFP正极、负极价格保持下降趋势资料来源：GGII，长江证券研究所注：图为价格累计涨跌幅图：锂钴、三元正极、电解液价格亦快速回落产业成熟及材料降价推动降本，未来路在何方？资料来源： GGII，长江证券研究所注：图为价格累计涨跌幅图：国内动力电池价格与成本快速下降（元/Wh）资料来源：公司公告，长江证券研究所注：上述价格、成本为5家上市公司财报加权平均值02降本路径一：高镍811，高端车型必由之路02高镍化是动力电池重要的降本路径，主要包含两个维度：1）三元正极材料中，镍含量越高，克容量水平越高，例如NCM523正极克容量在160mAh/g左右，而NCM811正极接近200mAh/g，高克容量带来材料度电单耗下降，例如NCM523正极度电单耗1.7-1.8kg，811正极单耗则在1.5-1.6kg（考虑良率正常）；其他材料如隔膜、电解液、铜箔以及人工制造成本有望摊薄10%-15%。2）高镍化直接改变正极金属配比，价格高的钴金属用量减少，价格低的镍金属用量增加，进而减少了钴价波动对电池成本的影响。图：镍含量越高，正极材料克容量越高资料来源：容百科技官网，长江证券研究所图：高镍低钴化将有效降低对高价金属钴的需求高镍化降低材料单耗，减少对高价金属钴的需求资料来源：长江证券研究所注：图为各技术路线金属质量占比02整车续航里程提升的路径包括增加电池带电量、降低电耗，增加带电量受到整车电池摆放空间的制约，同时动力电池作为整车中总量最大的零部件，电池的轻量化也是降低电耗的有效途径；因而，长续航要求动力电池的体积能量密度、质量能量密度不断提升；从合格证数据来看，纯电动车续航与动力电池能量密度基本呈正相关关系，而在续航里程500km及以上的车型中，电池系统能量密度基本在170Wh/kg以上（比亚迪车型在160Wh/kg）；对于同款车型而言，长续航版本需要使用更高体积能量密度的电池。图：高级别车型续航里程与能量密度的关系图资料来源：合格证数据，长江证券研究所表：相同车型的长续航版本需要配备高镍电池高镍化是目前配套长续航车型的优选方案资料来源：合格证数据，长江证券研究所车型续航里程（km）带电量（kwh）单体体积能量密度（Wh/L）带电量提升体积能量密度提升几何A41051.9 481.7 19%10%50061.9 530.9 威马EX540352.6 482.8 31%10%52069.0 531.6 广汽Aion.S41049.4 449.0 19%18%51058.8 531.6 02高镍三元存在热稳定性差、易产气、容量衰减快等产品性能层面的问题：1）热稳定性差的原因在于高价镍氧化性强，易与电解液反应放出热量和气体；且本身受热分解也会产生气体；因而可以看到，在不同封装路线的电池中，对于产气容忍度最高的圆柱电池最先应用高镍材料，方形次之，软包电池的应用难度最大；2）循环衰减的原因在于阳离子混排、微裂纹、杂质等因素，需通过包覆、添加剂解决。产业成熟度亦是目前的瓶颈，体现在：1）目前高镍正极溢价明显，且本身成本较高；2）高镍电池生产良率仍有提升空间。图：高镍三元的短板热稳定性弱、容量保持率低资料来源：中国粉体网，长江证券研究所电池高镍化难点是热稳定、容量衰减、产业成熟度图：目前高镍正极材料较中低镍仍有明显溢价资料来源：鑫椤资讯，长江证券研究所02从高镍正极的应用上看，Model 3配套松下NCA先行，国内最早在圆柱上应用，2019年起宁德时代方形811电池大规模配套车型。表：高镍三元电池配套车型发布时间及供应商（不完全统计）（Wh/kg）资料来源：合格证数据，长江证券研究所高镍产业化圆柱先行，方形配套车型批量上市车型应用年份技术路线单体/系统能量密度供应商备注特斯拉Model 32017年圆柱NCA256/149松下云度π32018年圆柱NCM-比克少量江淮iEV7S2018年圆柱NCM-比克少量小鹏G32018年圆柱NCA247/160联动天翼早期批量供应2019年方形NCM236/180宁德时代大批量主供广汽Aion.S/iA52019年方形NCM236/170宁德时代长续航独供广汽Aion.LX2019年方形NCM238/180宁德时代长续航独供广汽GE32019年方形NCM235/160宁德时代