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新能源汽车系列二:动力电池未来几何

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证证 券券 研究报告研究报告 证证 券券 研研 究究 报报 告告 请务必阅读投资评级定义和免责条款请务必阅读投资评级定义和免责条款 深度报告 买入买入 新能源汽车系列二 动力电池 新能源汽车系列二 动力电池 未来几何未来几何 新能源汽车新能源汽车行业行业 2020 06 29 星期一 相关报告相关报告 新能源汽车系列一 领跑者特斯拉 的崛起 WWJ 20200227 研究部研究部 姓名 汪伟杰 SFC BNQ701 电话 0755 21516067 Email wangwj hk 投资要点投资要点 汽车电动化加速带来动力电池发展机遇汽车电动化加速带来动力电池发展机遇 从长期看 汽车电动化趋势毋庸置疑 欧洲各国的 禁燃声明 将加速电 动汽车渗透率提升 电动汽车与燃油车工作原理的差异性导致电池行业 在新一轮电动化浪潮下的重要性凸显 我们选取动力电池行业 简析主 要材料类别 全球主要玩家并尝试展望行业未来发展 动力电池市场 中日韩三足鼎立动力电池市场 中日韩三足鼎立 全球动力电池市场的领先玩家主要集中在中日韩三国 2019 年 CR5 达 76 TOP 玩家基本垄断主要电动车企的电池供应 海外电池龙头主要 有主供特斯拉的松下 全球化布局的 LG 化学与规模相对较小主打方形 电池的三星 SDI 国内电池龙头主要包括全球份额第一的宁德时代 整 车与电池配套一体化的比亚迪以及大众入股的铁锂龙头国轩高科 未来展望 优选的赛道 扩张的龙头未来展望 优选的赛道 扩张的龙头 1 从规模角度看 动力电池需求未来增长确定性高 景气度将长期保持 扩张区间 根据我们测算 2025 年全球动力电池需求有望达 635GWh CAGR34 2030 年全球动力电池需求有望达 1960Gwh CAGR30 2 从技术角度看 降本是短期目标 无钴化 无模组化成为短期内的技术 方向 同时 刀片电池的推出有望带动磷酸铁锂景气回升 3 从格局角 度看 动力电池行业具有较高资源与技术壁垒 短期行业较难发生重大 技术变革 第一梯队格局保持稳定 综合配套客户 能量密度技术 未来 产能扩张等方面 宁德时代与 LG 化学竞争优势突出 全球范围看 欧洲 本土系蓄势待发 有望成为中日韩之后的第三大动力电池产业集群 投资建议 投资建议 从长期看 在各国政策引导扶持与全球车企加速转型的背景下 汽车电 动化浪潮将进入新一轮上升周期 动力电池作为电动汽车产业链的核心 环节 未来需求增长确定性高 且空间广阔 行业具有较高的资源与技 术壁垒 未来有望形成寡头垄断的市场格局 受益的港股标的上 推荐 关注比亚迪股份 1211 HK 赣锋锂业 1772 HK 2 深度报告 目录 1 汽车电动化加速带来动力电池发展机遇汽车电动化加速带来动力电池发展机遇 6 1 1 长期看 汽车电动化趋势毋庸置疑 6 1 2 电池环节在新能源汽车产业链中重要性凸显 8 2 锂离子动力电池材料锂离子动力电池材料几何几何 8 2 1 锂离子电池是目前电动汽车的首选 8 2 2 正极材料 三元与磷酸铁锂为主要材料 11 2 3 负极材料 石墨化碳为主流 12 2 4 电解液 六氟磷酸锂为主要的溶质 13 2 5 隔膜 湿法隔膜的渗透率在提升 14 2 6 封装技术 方形 圆形及软包各有优劣 15 3 动力电池市场 中日韩三足鼎立动力电池市场 中日韩三足鼎立 17 3 1 宁德时代 全球动力电池的龙头 18 3 2 比亚迪 整车与电池配套一体化 20 3 3 国轩高科 铁锂龙头 大众入股 21 3 4 松下 主供特斯拉的电池巨头 22 3 5 LG 化学 全球化布局的锂电龙头 24 3 6 三星 SDI 规模较小 主打方形电池 25 4 未来展望 优选的赛道 扩张的龙头未来展望 优选的赛道 扩张的龙头 27 4 1 规模 动力电池市场未来增长空间巨大 27 4 2 技术 降本是短期目标 长期依然看技术革新 30 4 2 1低钴化甚至无钴化是中短期内三元锂电池降本的技术方向 30 4 2 2无模组化成为降本的可行路线之一 31 4 2 3磷酸铁锂景气回升 32 4 2 4多种技术路线百花齐放 33 4 3 格局 第一梯队稳定 宁德时代与 LG 化学优势突出 33 风险提示 风险提示 36 3 深度报告 图目录 图 1 1965 2018 中国二氧化碳排放量 百万吨 6 图 2 中国原油对外依存度 7 图 3 新能源汽车产业链 8 图 4 锂离子电池工作原理示意图 10 图 5 某圆柱电芯组成的模组 10 图 6 蔚来 ES8 的动力电池包 10 图 7 中国锂电池正极材料出货量 万吨 11 图 8 2016 2019 年中国新能源汽车装机比重变化 12 图 9 2016 2019 年中国动力锂电池技术体系份额 12 图 10 中国锂电池负极材料出货量 万吨 13 图 11 2016 2020 年六氟磷酸锂的市场价格 万元 吨 13 图 12 中国电解液出货量 万元 吨 14 图 13 中国锂电池隔膜出货量 亿平米 14 图 14 不同工艺隔膜出货量占比 15 图 15 各类电池原理结构图 16 图 16 2019 中国动力电池封装路线占比 16 图 17 2019 全球动力电池市场出货量占比 17 图 18 2015 2019 年宁德时代动力电池出货量 GWH 18 图 19 2015 2019 年宁德时代营业收入及增速 19 图 20 2015 2019 年宁德时代归母净利润及增速 19 图 21 2017 2019 年比亚迪动力电池出货量与占国内份额 20 图 22 2015 2019 年国轩高科动力电池装机量与占国内份额 21 图 23 2015 2019 年国轩高科营业收入及增速 21 图 24 2015 2019 年国轩高科归母净利润及增速 21 图 25 2019 财年松下电器营收结构 23 图 26 2015 2019 年松下动力电池装机量与全球份额 23 图 27 2019 财年松下电器营收结构 24 图 28 2015 2019 年 LG 化学动力电池装机量与全球份额 25 图 29 2019 财年三星 SDI 营收结构 26 4 深度报告 图 30 三星 SDI 大型电池板块营收及净亏损额 亿元 26 图 31 2015 2019 年三星 SDI 动力电池装机量与全球份额 26 图 32 2014 2019 年全球动力电池出货量及增速 27 图 33 2014 2019 中国动力电池出货量及增速 27 图 34 2013 2019 年欧洲电动车销量年均复合增速达 64 28 图 35 2013 2019 年中国电动车销量年均复合增速达 102 29 图 36 NCM811 材料设计 30 图 37 蜂巢能源 NMX 无钴电池 31 图 38 宁德时代 CTP 技术 32 图 39 比亚迪新一代刀片电池 32 图 40 比亚迪刀片电池的 CTP 技术 32 图 41 2017 2020 年全球动力电池行业 CR5 34 图 42 动力电池企业电池能量密度对比 35 图 43 动力电池企业扩产对比 35 5 深度报告 表目录 表 1 欧洲国家 禁燃 时间进度 7 表 2 各种二次电池的性能对比 9 表 3 各类正极材料优劣势对比 11 表 4 方形 圆形 软包电池性能比较 16 表 5 动力电池企业的主要客户及配套车型 17 表 6 宁德时代积极布局产业链上游 19 表 7 21700 和 18650 电池参数比较 24 表 8 全球动力电池需求测算 29 表 9 全固态电池与主流动力电池参数对比 33 表 10 头部动力电池企业配套车企情况 34 6 深度报告 1 汽车汽车电动化加速带来动力电动化加速带来动力电池电池发展机遇发展机遇 1 1 长期看 汽车电动化趋势毋庸置疑长期看 汽车电动化趋势毋庸置疑 环保要求环保要求推动推动汽车电动化汽车电动化转型转型 随着全球气候变暖与空气污染问题日益严重 减排 问题自 20 世纪 90 年代起引起世界范围的关注 其中 城市中汽车为主的交通领 域成为最大的减排战场 世界各国纷纷出台严格的汽车尾气排放标准 节能环保逐 渐成为了汽车行业发展的硬性要求和关键因素 满足环保需求的电动汽车浮出水 面 2015 年 12 月 联合国气候变化框架公约 近 200 个缔约方在巴黎气候变化 大会上达成 巴黎协定 这是继 京都议定书 后第二份有法律约束力的气候协 议 为 2020 年后全球应对气候变化行动做出安排 日趋严格的环境保护协议将加 速汽车电动化进程 图图 1 1965 2018 中国二氧化碳排放量 百万吨 中国二氧化碳排放量 百万吨 资料来源 wind 国元证券经纪 香港 整理 汽车汽车电动化符合能源电动化符合能源安全安全利益利益与与能量使用效率能量使用效率的的改善改善 交通领域对石油能源的消 耗大 依赖性强 汽车电动化有利于减少石油需求量 尤其对于我国这样的原油进 口大国 石油对外依存度近年来不断提高 2019 年 12 月达到 72 55 远高于国 际一般认为 50 的 安全线 从能源安全角度来看 推动汽车电动化有利于降低 我国的石油对外依存度 同时 从能量使用效率的角度来看 目前汽车常用的汽油 内燃机最高效率仅 35 左右 制约瓶颈包括摩檫力 燃油的充分性等等 有极大的 能量浪费情况 未来效率提高空间有限 而电动汽车电能到动能的转化能达到 80 以上 将极大的提高能量使用效率 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 二氧化碳排放量 中国 年 7 深度报告 图图 2 中国原油对外依存度中国原油对外依存度 资料来源 wind 国元证券经纪 香港 整理 禁燃禁燃声明声明 将将加速电动加速电动汽车渗透 汽车渗透 从 2016 年开始 在强调环保 创新政策行动 领先的欧洲 陆续有约 10 个国家提出了燃油车禁售声明 同时部分理念先进的城 市和地区也通过声明或协议的方式支持 禁燃 行动 这将对电动车的普及起到重 要推动作用 表表 1 欧洲国家 欧洲国家 禁禁燃 燃 时间时间进度进度 国家国家 地区地区 时间节点时间节点 相关政策相关政策 主要内容主要内容 目标目标 挪威挪威 2025 National Transport Plan 2018 2029 2017 在 2025 年售出的所有新乘用车和轻型货车应 为零排放 丹麦丹麦 2030 Together for a greener future Climate and Air Pla 2030 年以后 新的汽油和柴油汽车将不在本 地销售 冰岛冰岛 2030 Iceland s Climate Action Plan for 2018 2030 在 2030 年禁止新注册柴油和汽油车 爱尔兰爱尔兰 2030 Climate Action Plan 2019 从 2030 年起禁止销售新的化石燃料汽车 荷兰荷兰 2030 Climate Agreement 最迟 2030 年 乘用车将实现零排放 瑞典瑞典 2030 Climate Policy Action Plan Facts 从 2030 年开始 将不再允许销售新汽油和柴 油车 苏格兰苏格兰 2032 Climate Change Plan 苏格兰将逐步淘汰购买汽油和柴油汽车的需 求到 2032 年 英国英国 2035 Announcement by Prime Minister Boris Johnson 终止新的常规汽油和柴油汽车的销售 以及 到 2035 年 包括 PHEV 和 HEV 的货车 法国法国 2040 Mobility Guidance Law 结束新乘用车和轻型商用车的销售到 2040 年 使用化石燃料的汽车 西班牙西班牙 2040 Draft Law on Climate Change and Energy Transition 为电动汽车在总电动汽车中的最小份额设定 目标乘用车销售量 到 2040 年将达到 100 资料来源 易车网 各国政府网站 国元证券经纪 香港 整理 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1995 01 1995 10 1996 07 1997 04 1998 01 1998 10 1999 07 2000 04 2001 01 2001 10 2002 07 2003 04 2004 01 2004 10 2005 07 2006 04 2007 01 2007 10 2008 07 2009 04 2010 01 2010 10 2011 07 2012 04 2013 01 2013 10 2014 07 2015 04 2016 01 2016 10 2017 07 2018 04 2019 01 2019 10 进口依赖度 原油 8 深度报告 1 2 电池电池环节环节在新能源在新能源汽车产业链中汽车产业链中重要性重要性凸显凸显 新能源汽车新能源汽车与与燃油燃油车在产业链上具有结构性车在产业链上具有结构性差异差异 与传统燃油车类似 新能源汽车 产业链同样涉及多个行业 较为复杂 传导时间长 由于新能源汽车和传统汽车最 大的不同就是用电机 电池 包括电控部分来代替传统车的发动机 在产业链上两 者具有结构性的差异 新能源汽车产业链在传统产业链的基础上增加了电池行业 包括上游的资源开发 以及电机 电控系统 图图 3 新能源汽车产业链 新能源汽车产业链 资料来源 国元证券经纪 香港 整理 工作工作原理的原理的差异性差异性导致电池行业重要性凸显 导致电池行业重要性凸显 电动汽车与传统燃油车动力来源方 式的不同 电池系统是电动汽车性能的关键 在整个新能源汽车成本构成里面 电 池占到整车成本的 35 50 2 锂离子锂离子动力电池材料动力电池材料几何几何 2 1 锂离子锂离子电池是目前电动汽车的首选电池是目前电动汽车的首选 目前市面的新能源汽车主要采用锂电池来提供动力 动力电池成本占到整车成本目前市面的新能源汽车主要采用锂电池来提供动力 动力电池成本占到整车成本 的三分之一以上 是决定汽车性能的核心因素的三分之一以上 是决定汽车性能的核心因素 跟传统电池相比 锂离子电池具备 以下优点 1 能量密度高 锂离子电池质量比能量 体积比能量均为镍镉电池 镍氢电池的 2 3 倍 因此同容量的电池 锂离子电池要轻很多 体积要小很多 9 深度报告 2 电压高 因为采用了非水有机溶剂 其电压是其他电池的 2 3 倍 3 自放电率低 锂离子电池的自放点率为 3 9 镍镉电池为 25 30 镍氢电 池为 30 35 4 无记忆效应 记忆效应就是指电池用电未完再充电时充电量下降 锂离子电池 无记忆效应 所以可以随时充电 这样就使锂离子效能得到充分发挥 而镍镉 电池的记忆效应较重 有时会出现使用一半而不得不放电再充电的现象 5 循环使用寿命长 锂离子电池在充放电过程中 锂离子不断地在正 负极材料 中脱 嵌 避免了锂在负极内部产生枝晶而引起的损坏 循环使用寿命可达 1000 2000 次 而镍镉电池 镍氢电池的充放电次数一般为 300 600 次 6 锂离子电池内部采用过流保护 压力保护 隔膜自熔等措施 锂离子电池因此成为便携式电子产品的理想电源 也是电动汽车和混合电动汽车 的首选电源 锂离子电池及其相关材料成为了市场上关注的热点之一 表表 2 各种 各种二次电池的性能对比二次电池的性能对比 项目项目 铅酸电池铅酸电池 镍镉电池镍镉电池 镍氢电池镍氢电池 锂离子电池锂离子电池 锂聚合物电池锂聚合物电池 比能量比能量 Wh kgWh kg 50 75 75 90 180 120 160 能量密度能量密度 Wh LWh L 100 150 240 300 300 250 320 功率密度功率密度 W LW L 200 300 240 200 300 220 300 开路电压开路电压 V V 2 1 1 3 1 3 4 0 4 0 平均输出电压平均输出电压 V V 1 9 1 2 1 2 3 6 3 7 循环寿命循环寿命 次次 300 800 500 1000 400 500 记忆效应记忆效应 无 有 有 无 无 月自放电率月自放电率 3 5 15 20 20 30 6 9 3 5 工作温度工作温度 10 50 20 60 20 50 20 60 20 60 毒性毒性 高 高 中 低 低 资料来源 国元证券经纪 香港 整理 锂离子锂离子电池实际上是一种电池实际上是一种 Li 在阴 阳两个电极之间进行反复嵌入与脱出的新型二在阴 阳两个电极之间进行反复嵌入与脱出的新型二 次电池 是一种锂离子浓差电池 次电池 是一种锂离子浓差电池 在充电状态时 电池的正极反应产生了锂离子和 电子 电子即负电荷通过外电路从电池的正极向负极迁移 形成负极流向正极的电 流 与此同时 正极反应产生的锂离子通过电池内部的电解液 透过隔膜迁移到负 极区域 并嵌入负极活性物质的微孔中 结合外电路过来的电子声场 LixC6 在电 池内部形成从正极流向负极且与外电路大小一样的电流 最终形成完整的闭路回 路 放电过程则正好相反 在正常的充电和放电过程中 Li 在嵌入和脱出过程中 一般不会破坏其晶格参数及化学结构 在理论上发生的是一种高度可逆的化学反 应和物理传导过程 也被称为摇椅式电池 10 深度报告 图图 4 锂离子锂离子电池工作原理示意图电池工作原理示意图 资料来源 锂离子电池电极材料 国元证券经纪 香港 整理 锂离子锂离子电池电池主要由正极材料 负极材料 电解液和电池隔膜四部分组成 主要由正极材料 负极材料 电解液和电池隔膜四部分组成 其中 正 极材料为锂电池最核心的部分 因其成本占比和质量占比最大 正极材料也直接决 定了电池的能量密度和安全性 目前市面上新能源汽车锂动力电池使用的正极材 料有三元材料 磷酸铁锂 锰酸锂和钴酸锂等 锂离子电池按照不同的分类方式 有很多种类 1 根据锂电池使用的电解质的不同 可分为全固态锂离子电池 聚 合物锂离子电池和液体锂离子电池 2 根据温度来分 可分为高温锂离子电池和 常温锂离子电池 3 按外形分类 一般可分为圆柱形 方形 扣式和薄板型 多个单体电芯组成模组 模组再组成电池包 多个单体电芯组成模组 模组再组成电池包 单体电芯是新能源汽车动力电池的组 成部分 电池包通常由多个模组组成 而每个模组由多个单体电芯组成 虽然不同 车型的电池组成方式可能有差别 但整体来说都是由单体电芯到模组 模组到电池 包这个过程 单体电芯在成组再成包的过程中需要加装结构件 电池管理系统 BMS 和热管理系统等 以达到固定电芯 监控使用状态 共同控制管理 提高 安全保障的目的 整个电池包因为加装其他部件 系统能量密度相比单体电芯的能 量密度会有所下降 现在也有部分电池包采用 cell to pack CTP 技术 减少了电芯 到模组这一步骤 直接将电芯列阵组成电池包 提高了电池包内的空间使用率 有 效提高了能量密度 图图 5 某圆柱电芯组成的模组某圆柱电芯组成的模组 图图 6 蔚来 蔚来 ES8 的动力电池包的动力电池包 资料来源 第一电动 国元证券经纪 香港 整理 资料来源 公司官网 国元证券经纪 香港 整理 11 深度报告 2 2 正极材料 正极材料 三元三元与磷酸铁锂与磷酸铁锂为为主要材料主要材料 常见的正极材料包括三元材料 磷酸铁锂 锰酸锂和钴酸锂等 常见的正极材料包括三元材料 磷酸铁锂 锰酸锂和钴酸锂等 正极活性物质一般 选择氧化还原电势较高且在空气中能够稳定存在的可提供锂源的储锂材料 目前 主要有层状结构的钴酸锂 尖晶石型的锰酸锂 镍钴锰酸锂三元材料 富锂材料以 及不同聚阴离子新型材料 正极材料不同使得电池在不同方面表现不同 各有其优劣势 正极材料不同使得电池在不同方面表现不同 各有其优劣势 三元材料因综合了三 元材料的许多优点 同时镍元素的添加大幅提高了电池容量及电池的能量密度 近 几年发展势头迅猛 迅速占领市场份额 在新能源乘用车中广泛应用 未来三元材 料的比容量还有较大的技术进步空间 可能会进一步占领其他正极材料的市场份 额 磷酸铁锂起步较早 技术发展较为成熟 安全性能突出 多用于新能源客车 曾经是国内锂电第一大正极材料 锰酸锂成本优势明显但能量密度也低 钴酸锂能 量密度高 但安全性差 且成本高昂 这两种材料在新能源汽车市场的应用范围都 不及三元材料和磷酸铁锂广泛 表表 3 各类正极材料优劣势对比 各类正极材料优劣势对比 正极材料正极材料 能量密度能量密度 成本成本 安全性安全性 优势优势 劣势劣势 三元材料三元材料 高 低 较好 能量密度高 未来提升空 间大 低温性能较好 高温性能较差 安全性能 逊于磷酸铁锂 磷酸铁锂磷酸铁锂 较低 低 好 安全性能好 耐高温 成 本低 能量密度一般 耐低温性 较差 钴酸锂钴酸锂 高 高 较差 能量密度高 易于制备 成本高 循环性能较差 锰酸锂锰酸锂 较低 低 较好 成本低 安全性能较好 耐高温性较差 资料来源 国元证券经纪 香港 整理 国内国内正极材料正极材料出货量保持出货量保持高速增长 高速增长 受益于动力锂电池在新能源汽车领域的应用 国内锂电池正极材料出货量保持高速增长 GGII 数据显示 2019 年中国锂电池正 极材料出货量 40 4 万吨 同比增长 32 5 过去 5 年保持 25 以上的增速 图图 7 中国锂电池中国锂电池正极材料出货量正极材料出货量 万吨 万吨 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 0 5 10 15 20 25 30 35 0 10 20 30 40 50 201420152016201720182019 正极材料出货量增长率 12 深度报告 三元锂电池市场份额第一 广泛应用于新能源乘用车 三元锂电池市场份额第一 广泛应用于新能源乘用车 三元锂电池虽然在安全性和 稳定性上不如磷酸铁锂电池 但随着国家政策不断引导能量密度提高 三元锂电池 凭借其在电池能量密度 材料成本等方面的明显优势 被广泛应用在乘用车当中 逐渐超越磷酸铁锂电池 市场份额持续扩大 同时 国内新能源客车市场逐步饱和 乘用车和专用车成为动力电池市场竞争的主场 2019 年国内动力电池装机中 三 元电池装机量 38 75Gwh 同比增长 26 22 占 62 的市场份额 比 2018 年提升 了 8 个百分点 图图 8 2016 2019 年中国新能源汽车装机比重变化年中国新能源汽车装机比重变化 图图 9 2016 2019 年中国动力锂电池技术体系份额年中国动力锂电池技术体系份额 资料来源 华经产业研究院 国元证券经纪 香港 整理 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 2 3 负极材料 负极材料 石墨化碳为主流石墨化碳为主流 目前锂离子目前锂离子电池的成功商品化主要归功于用嵌锂化合物代替金属锂负极 电池的成功商品化主要归功于用嵌锂化合物代替金属锂负极 负极材 料通常选取嵌锂电位较低 接近金属锂电位的材料 可分为碳材料和非碳材料 碳 材料包括石墨化碳 天然石墨 人工石墨 改性石墨 无定形碳 富勒球 烯 碳纳米管 非碳材料主要包括过渡金属氧化物 氮基 硫基 硅基和其他新型合金 材料 理想的负极材料主要作为储锂的主体 在充放电过程中实现锂离子的嵌入和 脱出 是锂离子电池的重要组成部分 其性能的好坏直接影响锂离子电池的电化学 性能 负极材料较正极材料来说价格更稳定 技术路线主要集中在碳材料负极 负极材料较正极材料来说价格更稳定 技术路线主要集中在碳材料负极 相比正极 材料来说 负极材料技术更迭速度没有那么快 技术路线比较单一 目前最常用的 是石墨类材料 包括人工石墨和天然石墨 天然石墨较人工石墨工艺更简单 价格 也便宜 但其循环性能相对较差 人造石墨循环性能好 但是工艺更复杂 成本更 高 而且人造石墨负极容量密度已接近理论上限 提升空间有限 还有一种硅碳负 极 纯硅负极其理论能量密度能达到传统石墨材料的十倍以上 但目前技术水平无 法解决充电后的膨胀问题 只能添加少量的硅 制成硅碳复合材料的负极 未来硅 基负极的发展空间巨大 但是短期内负极材料仍以传统石墨材料为主 0 10 20 30 40 50 60 70 80 20152016201720182019 新能源乘用车新能源客车 0 20 40 60 80 100 2016201720182019 三元磷酸铁锂其他 13 深度报告 国内国内负极材料出货量负极材料出货量过去过去 5 年年增速增速稳定在稳定在 20 以上 以上 GGII 调研数据显示 2019 年 中国锂电池负极材料市场出货量 26 5 万吨 同比增长 38 其中受益于市场对高 倍率 快充型产品应用进一步增多 人造石墨出货量快速增长 2019 年出货量为 20 8 万吨 同比增长 56 3 占比负极材料总出货量 78 5 相比 2018 年占比提 升 9 2 个百分点 图图 10 中国锂电池负极中国锂电池负极材料出货量材料出货量 万吨 万吨 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 2 4 电解液电解液 六氟磷酸锂六氟磷酸锂为为主要的溶质主要的溶质 电解液电解液为高电压下不分解的有机溶剂和电解质的混合溶液 为高电压下不分解的有机溶剂和电解质的混合溶液 电解质为锂离子运输 提供介质 通常具有较高的离子电导率 热稳定性 安全性以及相容性 一般为具 有较低晶格能的含氟锂盐有机溶液 电解液由溶质 溶剂及其他添加剂组成 其中 溶质是最主要的成分 占整体成本的 40 以上 目前主要的电解液的溶质为六氟 磷酸锂 过去几年 六氟磷酸锂的市场价格持续下降 或主要由于产能的集中释放 导致产能过剩 图图 11 2016 2020 年六氟磷酸锂的市场价格 万元年六氟磷酸锂的市场价格 万元 吨 吨 资料来源 wind 国元证券经纪 香港 整理 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 201420152016201720182019 负极材料出货量增长率 0 10 20 30 40 50 价格 六氟磷酸锂 14 深度报告 国内国内电解液电解液出货量出货量过去过去 5 年年均复合年年均复合增速达增速达 30 4 GGII 调研数据显示 2019 年 中国电解液出货量 18 3 万吨 同比增长 30 出货量增长原因 1 国内动力电池 出货量增长 带动动力型电解液出货量增长 2 日 韩动力电池企业受终端车企 拉动 出货量增量明显 以新宙邦 国泰华荣 天赐等为代表的企业对日韩电池企 业出口量增加 3 通讯储能市场增速明显 带动储能电解液出货量增幅较大 图图 12 中国电解液 中国电解液出货量出货量 万元 万元 吨 吨 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 2 5 隔膜隔膜 湿法隔膜的渗透率在提升湿法隔膜的渗透率在提升 锂离子电池锂离子电池隔膜一般都是高分子聚烯隔膜一般都是高分子聚烯烃烃树脂做成的微孔膜 主要起到隔离正负树脂做成的微孔膜 主要起到隔离正负电电 极极 使使电子无法通过电池内电路 但允许离子电子无法通过电池内电路 但允许离子自由自由通过的作用 通过的作用 由于隔膜自身对离 子和电子绝缘 在正 负极间加入隔膜会降低电极间的离子电导率 所以应使隔膜 空隙率尽量高 厚度尽量薄 以降低电池内阻 因此隔膜采用可透过离子的聚烯烃 微多空膜 如聚乙烯 聚丙烯或它们的复合膜 隔膜的性能受其材料 制作工艺 厚度 微孔密度等多方面因素影响 GGII 调研数据显示 2019 年中国锂电隔膜出 货量为 27 4 亿平米 同比增长 35 6 连续 5 年保持 30 以上增长 图图 13 中国锂电池隔膜 中国锂电池隔膜出货量出货量 亿平米 亿平米 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 20152016201720182019 电解液出货量增长率 0 20 40 60 80 0 5 10 15 20 25 30 20152016201720182019 隔膜出货量增长率 15 深度报告 湿法隔膜的市场份额湿法隔膜的市场份额快速提高快速提高 目前常用的是湿法隔膜 因其厚度较干法隔膜更 薄 效率更高 在市场中的渗透率逐渐提升 另外湿法隔膜近 2 年成本大幅下滑 与干法单拉隔膜成本差距逐渐减小 加之涂覆隔膜低成本化与高性能优势明显 一 定程度上抢占了干法膜市场 2019年湿法隔膜出货量19 9亿平米 同比增长51 2 占比隔膜总出货量 72 6 增加 7 5 个百分点 图图 14 不同工艺隔膜 不同工艺隔膜出货量占比出货量占比 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 2 6 封装技术封装技术 方形 方形 圆形及软包 圆形及软包各有优劣各有优劣 电池电池的的 外衣外衣 封装技术封装技术是影响是影响电池使用电池使用安全性安全性及寿命的关键因素之一 及寿命的关键因素之一 结合动力 电池产品的使用场景 耐撞击 耐振动 挤压穿刺等机械冲击是电池外包装必要的 功能之一 此外还需要满足化学方面的防火阻燃 浸泡要求 以及设计方面的轻量 化 走线布局等要求 所以动力电池的封装工艺也具有一定的技术门槛 动力电池按分装技术划分主要有方形电池 圆形电池以及软包电池三类 各有动力电池按分装技术划分主要有方形电池 圆形电池以及软包电池三类 各有优优 劣劣 1 方形电池 顾名思义是将单体电池做成方形 方形相对于圆柱形封装 缩 小了电芯间的缝隙 让内部材料卷覆得更加紧密 有利于让电池在高硬度的限制下 不容易膨胀 相对更加安全 并且 壳体采用了密度更小 重量更轻且强度更高的 铝镁合金 让电池的能量密度和安全性做到更高 在续航方面的表现也会更加突 出 2 圆形电池与方形虽然都属于硬壳封装 但圆柱型封装尺寸小 成组灵活 成本低且工艺成熟 目前特斯拉的纯电车型所采用的松下电池的封装方式便是硬 壳圆柱型电池 但后期依然要面对成组后散热设计难度大 能量密度低等问题 3 软包型电池虽然有尺寸变化灵活 能量密度高 重量轻 内阻小的诸多优点 但是 同样具有机械强度差 封口工艺难 成组结构复杂 设计难度大等缺点 甚至在成 本 一致性和安全性方面都表现一般 72 6 23 7 3 7 湿法隔膜干法单拉干法双拉 16 深度报告 图图 15 各类电池原理结各类电池原理结构图构图 方形电池方形电池 圆形电池圆形电池 软包电池软包电池 资料来源 GGII 第一电动 国元证券经纪 香港 整理 表表 4 方形 圆形 软包电池性能比较 方形 圆形 软包电池性能比较 性能性能 方形电池方形电池 圆形电池圆形电池 软包电池软包电池 安全性 较好 较好 好 一致性 较差 好 较差 设计灵活性 较好 较差 好 循环寿命 较好 较差 好 充放电倍率 较好 较差 好 成组效率 好 较好 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 方形电池为我国动力电池最常见的封装形式 方形电池为我国动力电池最常见的封装形式 在方形 软包 圆柱三种形状的电池 路线中 方形电池市场份额依旧遥遥领先 且是 2019 年唯一保持同比正向增长的 技术路线 2019 年方形电池装机量 52 73GWh 同比增长 24 8 占总装机量 84 5 其中 位列方形电池装机量前三的企业为宁德时代 比亚迪与国轩高科 在寡头效 应影响下 方形电池领先的局面短期内不会发生改变 图图 16 2019 中国中国动力动力电池封装路线电池封装路线占比占比 资料来源 GGII 国元证券经纪 香港 整理 85 6 70 8 30 方形圆形软包 17 深度报告 3 动力电池动力电池市场 市场 中日韩中日韩三足三足鼎立鼎立 动力电池市场动力电池市场的的先进先进玩家主要集中在玩家主要集中在中日韩中日韩三国 三国 随着新能源汽车市场的快速发 展 动力电池市场规模逐渐扩大 但同时行业洗牌正在加速 除去已占据行业大半 江山的龙头企业外 其他玩家或将全部面临被边缘化的局面 2019 年全球动力电 池行业 CR5 达 76 行业集中度持续提升 图图 17 2019 全球动力电池市场全球动力电池市场出货量占比出货量占比 资料来源 SNE 国元证券经纪 香港 整理 TOP 玩家基本玩家基本垄断垄断主要电动主要电动车企车企的的电池供应电池供应 在当前全球电动化浪潮爆发的前夜 动力电池市场集中度非常高 头部电池企业基本垄断大部分电动车企的电池供应 海外主要是松下 LG 化学与三星 SDI 国内以宁德时代 比亚迪以及国轩高科为 主 表表 5 动力电池企业的主要客户及配套车型 动力电池企业的主要客户及配套车型 企业 主要客户 主要配套车型 宁德时代宁德时代 一汽大众 奥迪 A6L e Golf 北汽新能源 EU5 R550 EX3 EX5 蔚来汽车 ES8 ES6 东风日产 轩逸 EV 广汽新能源 宝骏 E200 比亚迪比亚迪 比亚迪 秦 唐 宋 e1 e2 e3 长安 E Rock SUV 国轩高科国轩高科 江淮汽车 iEVA iEV7 北汽新能源 EC180 EC220 松下松下 特斯拉 Model 3 Model S Model X 福特 Fusion C max 丰田 Prius 大众奥迪 Q3 Q5 A8 L LG G 化学化学 雷诺 Zoe 特斯拉 Model 3 27 9 24 1 10 5 9 5 3 6 3 3 2 7 1 9 1 6 1 6 13 1 宁德时代松下LGC比亚迪SDIAESC国轩高科PEVE力神SK其他 转下页 18 深度报告 通用 雪佛兰 Bolt Volt 现代起亚 起亚 Niro EV 现代 Kona Electric 三星三星 S SDIDI 宝马 i3 i8 X5 2 series 3 series 5 series 大众 e Golf 奥迪 Q7 Passat 资料来源 Marklines 公司公告 国元证券经纪 香港 整理 3 1 宁德时代 全球动力宁德时代 全球动力电池的龙头电池的龙头 宁德时代宁德时代乘风借力 迅速跃升为动力电池龙头企业 乘风借力 迅速跃升为动力电池龙头企业 宁德原本为新能源科技集团 ATL 的动力电池分部 于 2011 年单独成立有限公司 借助 ATL 丰富的研发经 验和技术基础 宁德时代迅速成长 专注于三元电池及磷酸铁锂电池的生产研发 自 2016 年以来国内新能源汽车市场增长势头迅猛 宁德凭借在行业内处于领先水 平的产品 迅速打开市场 自 2017 年开始 宁德时代连续三年位居全球动力电池 装机量第一 其中 2019 年占领了国内超 50 全球超 27 的市场份额 成为全球 动力电池的龙头企业 图图 18 2015 2019 年年宁德时代动力电池宁德时代动力电池出货量出货量 GWh 资料来源 SNE GGII 国元证券经纪 香港 整理 2015 2019 年年宁德时代宁德时代营收与营收与归母归母净利润保持高速增长 年均复合增速净利润保持高速增长 年均复合增速分别分别达达 68 3 与与 48 8 伴随着新能源汽车与动力电池行业的高速发展 宁德营业收入与 归母净利润保持高速增长 2019 年实现营收 457 9 亿元 同比增长 54 6 实现归 母净利润 45 6 亿元 同比增长 34 6 0 5 10 15 20 25 30 35 20152016201720182019 宁德时代出货量 19 深度报告 图图 19 2015 2019 年宁德时代营业收入及增速年宁德时代营业收入及增速 图图 20 2015 2019 年宁德时代年宁德时代归母净利润及增速归母净利润及增速 资料来源 wind 国元证券经纪 香港 整理 资料来源 wind 国元证券经纪 香港 整理 打通产业链上游控制成本 与下游客户达成股权合作 打通产业链上游控制成本 与下游客户达成股权
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本文标题:新能源汽车系列二:动力电池未来几何
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