鉅大LARGE | 點擊量：888次 | 2019年06月14日
關于動力電池行業深度報告，進一步了解動力電池行業！
1、全球趨勢不可逆轉合縱連橫龍頭結盟
電動車全球化趨勢已不可逆轉，兩大趨勢需要高度重視，其一是繼北汽與國軒攜手深度合作之后，上汽與寧德時代成立合資公司，標志著動力電池行業將從春秋時代百家爭鳴快速進入后戰國時代，逐漸形成強強聯合、寡頭割據的新格局;其二是繼江淮大眾合資之后，北汽與戴姆勒合資啟動奔馳電動車國產化計劃，此舉將推動海外(尤其是歐洲)傳統車企加緊電動汽車在華布局，合資與自主的較量將在電動車領域再次上演，國內核心零部件供應商迎來歷史性發展機遇。
當前時點，市場對動力電池價格下降及銷售放量存在較大的擔憂，但仍應維持短期不悲觀，長期依然樂觀的態度，理由是：今年電池環節進入行業快速洗牌期，短期來看成本下降尚未被市場完全預期，通過采取全產業鏈分攤降本壓力以及規模化生產等“增效”措施，中游環節盈利能力將好于市場預期;中期看，隨著國產三元高比能電池滲透率不斷提升，未來幾年內電池有望復制“摩爾定律”，成本快速下降;長期來看，在未來高鎳與NCA時代，技術領先、成本與規模優勢突出的龍頭將脫穎而出。
一切爆發都有片刻的寧靜，一切進步都有冗長的回聲。興業證券試圖通過對動力電池降本潛在途徑進行全方位梳理，描繪未來電池降本增效的發展軌跡。
三重途徑全面降成本：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
改進工藝，降低材料成本擴大規模效應與提升良率，降低生產成本其他：梯次利用與模塊化設計降低生命周期成本
雙重途徑提升比能量：
物理方法：采用大容量電芯&提升PACK成組效率化學方法：應用高鎳正極材料與硅碳負極回顧過去十年，動力電池價格經歷大幅的下降，日韓電池龍頭價格已從2010年的600-800美元/KWh降至目前150-200美元/kWh，國內龍頭廠商在2016年底也降至300美元/kWh左右，目前已進入到200-250美元/kWh。
三元路線仍是最佳選擇，目前鋰電池基本體系已經較為成熟，幾大主流方向三元路線、磷酸鐵鋰、錳酸鋰與鈦酸鋰已經確定，各條路線可以改進的方向與存在的缺陷都較為明確。
三元路線的優勢在于極限比能量密度高，單體可達350wh/kg，其他無一例外達不到要求，因此三元將是未來幾年主流乘用車商業化應用的首選，但其也有明顯缺陷，如安全性的相對不足以及材料成本較貴(鈷)。磷酸鐵鋰由于安全性優勢，近幾年被廣泛應用于客車領域，劣勢則是其改進空間不大，比能量較低。錳酸鋰的優勢在于成本，劣勢是比能量已達極限，因此只能用于特定應用領域的專用車型。鈦酸鋰優勢在于能夠實現快充(5min充滿)，但成本達到其他路線的數倍，因此只能應用于續航里程相對不敏感的客車等領域。
2、降成本勢在必行看龍頭各顯神通
短期與中期兩方面因素驅動下，動力電池降成本刻不容緩：
短期：補貼退坡敦促全產業鏈降成本，動力電池環節首當其沖，率先實現成本下降的企業將在下一輪退坡中占得先機。
中期：實現“油電平價”需電池價格降至1元/WH以下，目前國內1.6元/WH左右價格仍有較大下降空間。
2020年長期規劃明確，龍頭企業全力降本：
日本、美國與中國均提出到2020年實現電池性能的大幅提升與成本的大幅下降，中國目標為1元/WH;
產業界龍頭目標更為激進，特斯拉、通用與大眾紛紛宣布降成本計劃，2020年目標最低低至93美元/KWH。
2.1短期因素：補貼退坡敦促電池降本
補貼退坡敦促全產業降成本，動力電池首當其沖。2016年12月30日，新版補貼政策正式落地，乘用車、專用車補貼退坡20%，客車退坡30%-50%。此外國補與地方補貼配比普遍由此前1：1下調至1：0.5，整體補貼退坡幅度較大。補貼下調使得動力電池環節首先受到沖擊，一季度銷售價格下滑明顯，對毛利率造成一定沖擊，電池企業短期內壓縮成本的意愿十分強烈。此外，新一輪補貼退坡將在2019年到來，率先實現降成本的電池企業將在一年半后的再次退坡中占得先機。
2.2長期因素：實現“油電平價”仍需大幅降本
根據測算，動力電池價格在100美元/KWh附近時，電動汽車與燃油車的競爭焦點就將轉變為其他制造成本方面，即實現油電平價，進而電動汽車才能脫離補貼與燃油車競爭。目前日韓電池龍頭價格已從10年前的1000美元/KWh以上降至250-300美元/kWh，距離這一目標越來越近，但進一步降本的難度變得更大。
2.3政策目標：中國計劃2020年電池成本降至1元/Wh
結合各國頒布的動力電池技術路線來看，到2020年將實現電池性能的大幅提升與成本大幅下降。各國擬定的系統比能量目標值普遍集中在200-250kg/wh之間，中國頒布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提出到2020年電池單體比能量超過300Wh/kg，系統比能量達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下，大致相當于150美元/kwh。日本在100美元/kwh，美國要求是90-125美元/kwh，歐洲是120美元/kwh，與油電平價目標的100美元/WH均十分接近，亦即各國政策要求到2020年左右電動汽車要實現和燃油車相近的性價比水平。
2.4產業目標：國際巨頭全力降本
從產業界角度來看，各家巨頭不遺余力專注降本。特斯拉提出其超級工廠投產將使得電池成本降低35%，從一開始的“成本低于190美元/千瓦時”直降至“不足125美元/千瓦時”。大眾計劃將其電池采購成本由2016年的180美元/KWH壓縮48%至2020年的93美元/KWH，其中制造與模組成本壓縮一半，材料成本壓縮40%。
3、降成本路徑之一：產能釋放突破瓶頸，材料成本有望下降
近幾年動力電池激增需求推動上游原材料價格暴漲，而長期來看，絕大部分原材料并不稀缺，當原材料價格恢復理性后，下游能夠削減一定的成本。而即便原材料價格依舊保持堅挺，部分高價材料占電池成本比重也在逐漸變小，預計不會對整體降成本造成太大影響。同時，動力電池行業的生產模式與商業模式依然可以繼續優化，商業成本仍有一定的下降空間。
未來動力電池產業商業成本將從三方面著手下降：
原材料成本端：價格相對動力電池需求彈性較大的碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰鹽供需達到再平衡后價格將步入長期下降通道;鈷鹽盡管未來存在供給缺口，但預計漲價帶來的影響有限。
工藝改進與規模經濟：動力電池產量進一步提升，規模效應與良率提升，同時整車端爆款車型出現帶來單車電池研發、設計(如BMS)等成本下降;
其他路徑：梯次利用、模塊化設計與縱向一體化。
3.1鋰鹽供給端逐漸釋放，價格將步入長期下降通道
目前正極材料成本占到電芯25%-30%，而正極材料主要由碳酸鋰和各種對應的前驅體材料構成，高鎳NCM(NCM811)與NCA正極則多由氫氧化鋰替代碳酸鋰。前驅體中，鈷價對于NCM材料的價格影響較大。
鋰鹽占電池價格比例在4.5%-8.5%之間，鈷鹽在3%以內。鋰鹽方面，選取各條電池主流技術路線的主流車型，對于氫氧化鋰/碳酸鋰成本占電池價格比例進行測算，結果在4.5%-8.5%之間，NCM與NCA路線鋰鹽占比較高，NCA路線達到8.44%，而磷酸鐵鋰與錳酸鋰占比較低。鈷鹽方面，NCM111路線所含鈷元素比例最大，按目前40萬元/噸鈷價測算，占電池售價比例為2.84%，其余路線鈷含量皆達不到這一水平，因此判斷鈷鹽占電池價格比例在3%以內，目前量產的主流NCM523與NCM622占比在1.5%左右。
3.1.1鋰鹽：碳酸鋰等待產能釋放，氫氧化鋰持續吃緊
預計碳酸鋰未來幾年內將保持供需平衡，長期來看價格處于高位回落通道中。氫氧化鋰直到2020年仍將維持緊缺狀態，2020年以后可能存在供應過剩風險，產能釋放速度取決于原料供應，特別是鋰輝石的供應量。氫氧化鋰產能緊缺將成為制約高能量密度電池成本下降的主要因素。氫氧化鋰可通過碳酸鋰轉產得到，代價在2萬元/噸的水平，因此與碳酸鋰價差將保持相應的平衡態勢。
鋰鹽價格對于電池成本影響有限。假設未來碳酸鋰/氫氧化鋰價格下跌20%，電池價格將下降0.9%-1.7%，下降幅度較為有限。而即便需求端超預期增長，導致鋰鹽價格保持堅挺，由于其占電池成本比重較小，預計不會給降成本造成太大障礙。
3.1.2鈷鹽：供給面臨缺口，漲價或將持續但影響有限
供需缺口將使鈷價維持高位。鈷鹽供應缺口2017年持續擴大：2017年缺口將達到4300噸的量，預計將持續至2019年。目前3C電子產品依然是鈷下游最重要的領域，3C電子出貨量若下降則對鈷價造成較大壓力。整體來看，供需缺口將使鈷價在未來幾年維持在高位水平。
預計鈷價上漲對三元電池影響有限。雖然目前高鎳三元材料市場份額逐步提高，但絕大部分廠商已進入從532向622轉移的階段，未來過渡到811后，單位用鈷量將明顯減少。根據前述測算，高鎳NCM811路線中鈷鹽占售價比不到1%，因此未來高鎳三元時代到來后，鈷價上漲將不會對降成本起到太大影響。
3.2規模效應帶來成本進一步下降
興業證券認為相較有限的壓縮原材料成本，通過擴大產能實現規模效應降成本更為切實可行，這也是國內企業近期集中堆砌釋放產能的關鍵因素之一。規模效應不僅包括電芯環節產能利用率與良率提升帶來的電芯成本下降，也包括整車端單車出貨提升帶來的研發投入、設計成本以及PACK和BMS等環節下降。
3.2.1電芯規模化生產與良率提升
經對比分析，電池售價與良率幾乎呈線性關系，隨著良率提升，電池價格直線下降。目前我國自動化程度較好的高端產能良率在90%，勞動密集型的低端產能良率在80%，隨著行業逐漸淘汰低端過剩產能與高端產能良率進一步提升，未來成本會有小幅下降空間，大約對應良率每提升1%，成本同幅度下降1%左右，提升至95%對應5%成本降幅空間。
電池售價與產能利用率(下稱Ut)的關系分為幾個階段，產能利用率小于20%時，電池價格隨著Ut提升快速下降，而之后相對平緩，Ut在50%時對應價格在350美元/KWH，90%對應330美元/KWH。考慮到15/16年Ut已經達到相對的高點，這一塊未來的空間比較有限。興業證券認為不必過度擔憂產能過剩導致Ut下降，原因在于未來幾年的產業高景氣度使得Ut保持在50%以上問題不大，而50%-100%區間內售價相對于Ut的敏感性已經不強。
電池組中的PACK與BMS環節需根據不同車型需要進行針對性研發，具備較強的定制化屬性，難以像電芯環節一樣通過規模化量產來實現成本下降。要降低PACK與BMS環節的成本，切實可行的路徑是打造爆款車型，從而攤薄附加在每輛車的研發與定制成本。
Model3成為爆款是特斯拉降低單車成本實現盈利的先決條件。以特斯拉Model3為例，由于Model3電池組選用高比能量的NCA正極材料，并采用20700單體電芯，整體散熱性能較差，其安全性能需要在PACK與BMS環節加以保障。
為此，特斯拉采用尖端BMS技術，自主研發單體電荷平衡系統，并通過嚴格的鋰電池檢測實驗檢測每一顆單體電芯的一致性，在PACK環節采用復雜的多級串并聯工藝并使用更為昂貴的液體冷凝系統達到實時的溫度監控，而這部分昂貴的前期研發與設計成本已經反映在特斯拉財報的虧損中。Model3能夠以3.5萬美元的平民價格發售，其核心原因在于40萬級別的訂單量大大攤薄電池組的定制化成本，從而實現電池成本的迅速下降。
3.3其他路徑：梯次利用、模塊化設計與縱向一體化
現有的動力電池行業的商業模式依然有很多值得優化之處，比如在即將到來的退役電池潮中，退役電池合理的梯次利用將大大增強電池的經濟效益，又比如各大車企力推的模塊化設計將是電池實現規模效應的前提，再如企業通過打通上下游形成類似于比亞迪的商業閉環，這些舉措均能實現電池成本的進一步下降。
3.3.1梯次利用：機遇與挑戰并存
動力電池退役潮將在今明兩年爆發。2014年為我國動力電池放量元年，出貨量達3.9GWh，早期的這批電池一般在3~5年左右即將達到設計的壽命終止條件，部分一致性不好或使用工況較惡劣的，甚至達不到3年的使用壽命。以此推算，我國將在今年迎來動力電池退役的放量潮，此后逐年快速遞增，預計到2019年，最晚不會超過2020年，會有超過10GWh的退役動力電池規模。
一般而言，動力電池容量低于初始容量的80%時，動力電池不再適合在電動汽車上使用。而80%以下還有很大利用空間，國家也支持和鼓勵梯次利用。但是目前在理論研究和示范工程方面較多，在商業化推廣方面還處在初期的探索階段。商業化的方式有兩種：一是梯次利用，如應用于儲能與低速電動工具;二是資源化，提取廢電池中的鎳、鈷等金屬，但是利用率不高、浪費較大。
儲能與低速電動工具市場是梯次利用的兩個主要面向市場：
1)儲能市場：據測算，儲能電池市場化應用的目標成本為180美元/kwh，約合1.2元/wh，使用新型動力鋰電池無法達到成本要求，投資回報率偏低，這也是制約儲能產品大規模應用的最大障礙。梯次利用的動力電池能夠較好地權衡成本與性能因素，如電動大巴退役的動力電池由于能量密度較低，比較適合作為儲能基站使用。
2)低速電動工具市場：低速車與電動自行車主要采用鉛酸電池，相比鋰電池，鉛酸電池更為便宜(0.6元/WH)，但問題在于污染大。如果采用梯次利用的動力電池，可以在價格、行駛里程(能量密度)、和壽命之間達到一個較好的平衡，從而更快速的推動鋰電池在低速車與電動自行車市場的應用。
3.3.2模塊化設計：電池發揮規模效應的前提
模塊化就是在相同的基本架構上進行定制化組合，使得設計、生產車輛就像搭積木一樣簡單、快捷。這一概念的運用將極大地節省研發成本、驗證周期及生產成本。模塊化設計在傳統車領域已經非常成熟，隨著新能源汽車產銷的逐漸擴大，這一模式也將被植入。以大眾為例，其宣布旗下所有新能源車型將采用統一的電池單元，這一計劃將節省66%的成本。
未來電池企業的供應將以模組為最小單元。目前動力電池行業存在的一大問題是尚未模塊化，包括尺寸在內的諸多標準尚未統一，圓柱、方形與軟包路線未有真正意義的主流出現并且各體系內標準也參差不齊。未來隨著行業集中度提升，電池將通過主流企業制定標準，進行標準化生產。過對電池單體的串聯、并聯或串并聯混合的方式，確保電池模塊統一尺寸，并綜合考慮電池本體的機械特性、熱特性以及安全特性。在安裝設計不變的情況下，根據不同的續航里程和動力要求，提供不同電池容量，以滿足不同的需求。這種模塊化應用，在單體、模組端都可實現大規模自動化生產，大幅降低生產成本。
3.3.3縱向一體化：降低交易成本
縱向一體化也能夠實現交易成本的下降。如比亞迪所采取的從上游礦石、電池材料、到PACK、BMS、電芯到下游整車的一體化路線，實現了成本的有效下降。特斯拉選擇自建電池超級工廠也有類似考慮。對于動力電池企業來說，切入電池材料等上游環節，特別是成本下降有較大空間的隔膜、電解液等環節是成本控制的較好路徑，如國軒與星源材質合作的隔膜產線。
4、降成本路徑之二：工藝改進見成效，比能量緩步提高
筆者認為動力電池能夠持續降成本的關鍵因素在于其類似于半導體，存在電池“摩爾定律”，以比能量的持續提高來實現單位Wh成本的不斷下降。目前來看動力電池系統能量密度提升空間主要來自高鎳三元NCM與NCA的普及應用。未來動力電池比能量將主要從電池的物理性能與化學性能兩方面著手提高，物理性能方面主要從材料輕量化、相互之間的搭配銜接突破，化學性能則主要通過新型材料的試用以實現電池電化學性能的最佳狀態。
物理方法：工藝改進仍有空間。
電芯環節：
圓柱路線目前成本最低，主要通過18650向20700與21700等大容量單體切換實現進一步降本;軟包路線成本最高，主要通過規模化生產降成本以及改進工藝提升能量密度;方型路線主要通過大容量與鋁殼輕量化實現降成本，潛在降本空間在三類封裝路線中最大。
PACK環節：目前的重點突破環節，主要通過提升成組效率提升系統比能量，產業目標為由目前65%水平提升至85%，對應30%比能量提升空間。
化學方法：提升正極材料性能最為關鍵。
正極材料：高鎳NCM材料與NCA材料，高比能量的正極材料能夠大大減少負極、隔膜與電解液等材料的用量。
負極材料：硅碳負極替代切換。
隔膜：薄型化隔膜。
電解液：新型電解液LiFSI。
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