电力设备行业专题报告：LFP纳入特斯拉供应链，商业策略胜于技术取舍.pdf

行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 渤海证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格 1 of 26 Table_MainInfo LFP纳入特斯拉供应链，商业策略胜于技术取舍 电力设备行业专题报告 分析师： 郑连声 SAC NO： S1150513080003 2020年3月11 日 Table_Summary 投资要点： 特斯拉采用LFP主要基于商业策略而非技术层面 特斯拉上海工厂低配版车型预计配套宁德时代CTP技术+LFP电池，这是特斯拉通过降低成本继续实现产品定位依次下沉，逐步扩大用户群体的商业策略。CTP 技术通过采用大模组的方式，可以使电池包能量密度提高10%15%，体积利用率提高15%20%，零部件数量减少40%，大幅降低制造成本，更好的弥补磷酸铁锂电池能量密度较低的弱点。特斯拉一直凭借动力电池系统、自动驾驶技术以及整车 FOTA 技术支撑起起强大的竞争力，若2020 年底特斯拉实现国产化，国产低配版降至 20 万元，凭借超高的性价比特斯拉至少可以抢占国产新能源乘用车15%的市场份额。 我们测算今后三年三元电池占比仍超60% 低配版特斯拉为拿到最高档国内新能源汽车补贴，预计续航里程不低于400km，上限不超过现有版本的 445km。参照 BYD 刀片电池百公里耗电量14.1kWh/100km，预计 2020 年低配版特斯拉 Model 3 磷酸铁锂电池装机2.83.1GWh。在全球汽车电气化趋势下，大众、宝马等新车型预计集中于2020年下半年在华推出，多款车型均配套三元电池；另一方面，主要配套磷酸铁锂的A00级车市占率的减少可以抵消AB级车市占率增加带来的磷酸铁锂电池增量。基于上述两个假设要件，2020年非特斯拉磷酸铁锂电池装机约为 26.7GWh 。按照以上测算，2020-2022 年预期磷酸铁锂电池装机量逐步爬坡，磷酸铁锂电池短期内复苏明显，但占比增速逐年减弱趋于40%。因此我们认为特斯拉在上海工厂中生产磷酸铁锂配套的低配版 Model 3，对整个市场中磷酸铁锂装机量变化影响并不大，中长期看高能量密度的高镍三元电池依旧占据主流地位。 特斯拉自研电池技术是超级电容+干电池技术 2019年5月特斯拉在财务亏损的情况下仍然以2.18亿美元溢价55%收购同样处于亏损状态的 Maxwell，就是希望通过其干电池技术和超级电容器技术为特斯拉自研电池做准备。目前干电池的能量密度为 300Wh/kg，比特斯拉电池高出20%-40%，并且具备500Wh/kg的实现路径。与现有的湿法工艺相比，干电池成本降低10%-20%，产能密度增加16倍，电池寿命延长2倍，具有提升能量密度降低成本的明显优势。超级电容器利用静电充电工艺，具有循环稳定性高、功率大、寿命长、安全性高的特点。超级电容器搭配锂电池的复合组合系统，可以撷取双方的优点，以超级电容大功率密度的优势为瞬间弹性调整出力，另外以锂电池大能量密度的特点为主要提供动力来源，提供续航力，有望应用于特斯拉Semi等大车型领域。 行业研究 证券研究报告 专题报告 Table_IndTeam 证券分析师 郑连声 022-28451904 zhenglsbhzq Table_Contactor 助理分析师 滕飞 SAC No：S1150118070025 tengfeibhzq Table_IndInvest 子行业评级 电力设备 中性 新能源设备 看好 重点品种推荐 宁德时代 增持 国轩高科 增持 亿纬锂能 增持 恩捷股份 增持 璞泰来 增持 科达利 增持 德方纳米 增持 Table_StkSuggest Table_IndQuotePic 行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 渤海证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格 2 of 26 投资策略 补贴退坡和竞争加剧使新能源汽车行业成本压力增大，特斯拉一方面通过磷酸铁锂电池降低上海工厂成本来实现车型下沉，另一方面通过超级电容+干电池技术进行自研电池布局。我们认为特斯拉无钴电池并不改变三元电池主流地位，自研电池虽短期内难以量产，长期有望引领新一轮技术趋势。随着2020年大众、奔驰、宝马等集中在华推出电动汽车新车型，新能源汽车板块迎来良好的布局机会。我们继续维持新能源电池行业“看好”投资评级，并关注包括干电池和超级电容器在内的新技术趋势。2020年海外一线车企新能源车型持续推出带来供给侧的结构性改善以及年初海外新能源汽车市场的优异表现更为坚定了我们对于新能源汽车渗透率不断提升，国内产业链供应全球市场的行业增长逻辑。我们继续维持新能源电池行业“看好”投资评级，建议关注两类标的，一是业绩增长稳定，市场份额不断提升的动力电池公司，如宁德时代（300750）、亿纬锂能（300014）；行业格局清晰，海外市场占比不断增加的中游公司，如恩捷股份（002812）、璞泰来（603659）、科达利（002850）。二是磷酸铁锂电池技术积累深厚，创新研发能力较强的动力电池公司，如国轩高科（002074）；下游客户优质，市场占比较高的正极材料公司，如德方纳米（300769）。 风险提示：磷酸铁锂电池能量密度提升不及预期；新能源汽车销量不及预期；三元材料技术迭代超预期 fWaXrUsUkVmVlXfWxUpPqN8OaOaQoMqQsQpPlOnNnOlOqRnM6MoPrOxNmMrNMYnNqR行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 3 of 26 目 录 1.特斯拉采用LFP基于商业策略而非技术层面 . 5 1.1特斯拉与宁德时代谈判无钴电池事宜 . 5 1.2预计采用宁德时代CTP技术+LFP电池 . 6 1.3低配版丰富特斯拉产品线，国产车型压力陡增 . 8 1.3.1技术领跑优势明显 . 8 1.3.2价格下沉抢占新能源汽车市场 . 9 2.我们测算今后三年三元电池占比仍超60% . 12 2.1 2020年特斯拉磷酸铁锂电池装机2.83.1GWh . 12 2.1.1预测低配版续航里程上限不超过445KM . 12 2.1.2预测低配版续航里程下限不低于400KM . 13 2.1.3参照BYD刀片电池百公里耗电量14.1kWh/100km . 13 2.1.4 2020年特斯拉磷酸铁锂电池装机测算 . 14 2.2 2020年非特斯拉磷酸铁锂电池装机26.7GWh . 15 2.2.1假设要件一：合资新车型大部分为三元电池 . 15 2.2.2假设要件二：国产车型LFP增量变化来自AB级车 . 16 2.2.3 2020年非特斯拉磷酸铁锂电池装机量测算 . 17 2.3特斯拉低配版选择LFP不改三元电池主流地位 . 19 3.特斯拉自研电池新技术简析 . 20 3.1特斯拉自研电池技术来自Maxwell . 20 3.2自研电池技术是超级电容+干电池技术 . 21 3.2.1 超级电容器是电池的低成本补充方案 . 21 3.2.2干电极技术可以提升能量密度降低成本 . 22 4.投资策略 . 23 行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 4 of 26 图 目 录 图1：各媒体报道特斯拉采用宁德时代LFP电池 . 5 图2：特斯拉历代车型钴消耗量 . 6 图3：各类型电池能量密度 . 7 图4：宁德时代CTP技术 . 7 图5：宁德时代CTP技术电池Pack示意图 . 8 图6：特斯拉Model 3 . 9 图7：2019年分车型全球销量排行 . 10 图8：2019年1-11 月纯电动车型月均销售Top 25竞争格局 .11 图9：Model 3标准续航版性能指标 . 12 图10：Model 3长续航版性能指标 . 12 图11：Model Y长续航版性能指标 . 12 图12：Model Y高性能版版性能指标 . 12 图13：2019年第11 批目录披露特斯拉Model 3基本信息 . 13 图14：2020年第2批新能源汽车推广目录 . 14 图15：2017-2019年特斯拉各车型销量及Model 3占比 . 14 图16：2018（内环）及2019 （外环）年国内新能源各等级车型销量占比（%） . 17 图17：20162019年不同材料动力电池装机量占比 . 17 图18：20162019年分车型不同材料装机量（GW） . 18 图19：2020-2022年磷酸铁锂电池预期占比 . 19 图20：Maxwell创行业多个“第一” . 20 图21：Maxwell不同系列的超级电容器 . 22 图22：Maxwell干电池涂层技术 . 23 图23：Maxwell干电池能量密度提升路径 . 23 表 目 录 表1：2019年国内电动车销量前十车型统计表 .11 表2：2019年新能源乘用车补贴标准 . 13 表3：特斯拉动力电池需求测算表 . 15 表4：新车型预计推出时间和电池类型 . 16 表5：非特斯拉动力电池需求测算表 . 18 表6：特斯拉收购历史 . 21 表7：超级电容器技术优势 . 21 行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 5 of 26 1.特斯拉采用LFP基于商业策略而非技术层面 1.1特斯拉与宁德时代谈判无钴电池事宜 2020年2月18日路透社报道特斯拉与宁德时代谈判，采购（无钴电池）磷酸铁锂电池，预计应用于低配版国产特斯拉车型，标准版和长续航版依旧使用 LG 化学的NCM811电池。目前来看，宁德时代的“无钴电池”针对的是上海工厂生产的中国版特斯拉；而购买宁德时代“无钴电池”后特斯拉将自建电池生产线，具体电池成分预计会在4月份的特斯拉电池日上进行说明。 图1：各媒体报道特斯拉采用宁德时代 LFP电池 资料来源：路透社，Twitter，证券时报，渤海证券 动力电池在整车成本中占比达40%以上，三元锂电池中正极材料的价格又占了动力电池成本的40%，正极材料中镍、钴、锰三种原材料二月份的价格分别为10.3万元/吨、27.6 万元/吨、1.3 万元/吨，其中钴的价格要远高于镍和锰。另外随着5G 技术的兴起，智能终端对于钴的需求将会更加旺盛。为了降低成本，近年来各大电池厂都致力研发钴含量更低的电池，从三元电池从523到622再到811，钴的含量一步步降低。特斯拉对低钴电池布局已久，历代车型采用的锂离子电池一直在向低钴化发展，而且还计划推向全系列车系。2012年，特斯拉在Model S上，钴的使用量是11 千克/辆车； 2018年，特斯拉在Model 3上，钴的使用量为4.5千克/辆车，消耗量仅为2.8%。同年，马斯克在推特上表示：“下一代电池含钴量要为零。” 行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 6 of 26 图 2：特斯拉历代车型钴消耗量 资料来源：Rho Motion，渤海证券 1.2预计采用宁德时代CTP技术+LFP电池 在动力电池领域，磷酸铁锂电池与三元锂电池一直是两大主流，其中三元锂又分为主流的镍钴锰（NCM）和镍钴铝（NCA）两种，后者主要应用于特斯拉的车型上。三元锂电池在能量密度和低温性能方面有优势，在储能密度方面，三元锂电池因为电压高，其能量密度基本能达到 240Wh/kg，几乎是磷酸铁锂电池140Wh/kg的1.7倍；另外在抗低温上，三元锂电池低温使用下限值为零下30度，相比磷酸铁锂电池低温下限值零下 20 度更有优势，同时在相同低温条件下，磷酸铁锂电池衰减高达30%，三元锂电池冬季衰减不到15%。磷酸铁锂电池成本更低、安全性更好、使用寿命长，但是最大的缺陷就是能量密度低，难以满足高能量密度高续航里程的需求。随着近期宁德时代攻克了CTP技术，以及比亚迪发布了“刀片电池”，磷酸铁锂电池的能量密度有了新的解决方案。CTP技术+磷酸铁锂电池是在磷酸铁锂材料体系的基础上，利用系统集成及工艺改进来提升能量密度，同时降低电池成本。宁德时代的CTP技术采用大模组的方式，通过取消顶板、侧板等零部件来简化模组结构，优化电池包结构，提高了电池包在整车的连接强度，实现较大幅度的降本。我们认为特斯拉上海工厂最终的配套方案为宁德时代磷酸铁锂电池+CTP 技术，使得磷酸铁锂电池包系统能量密度达到 160Wh/kg。由于省去了电池模组组装环节，较传统电池包，CTP技术可以使电池包能量密度提高10%15%，体积利用率提高 15%20%，零部件数量减少 40%，大幅降低制造成本。 行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 7 of 26 图 3：各类型电池能量密度 资料来源： Rho Motion，渤海证券 CTP的概念最开始是宁德时代在去年9月德国的法兰克福车展上提出的。作为高集成的动力电池系统开发平台，CTP与传统电池包的区别在于省去了中间的模组环节，其优势主要有三点：一是轻量化：CTP技术能够最大程度的减少电池Pack内部，各个模组之间的侧板、底板、连接线束、固定件、非必要的横梁，纵梁等零部件，对于电池的轻量化非常有帮助。二是提升能量密度：包括重量比能量密度和体积比能密度。通过减少内部结构组建，CTP电池包能提高体积利用率，系统能量密度也间接提升，如宁德时代的 CTP 技术，重量比能量密度能达到200Wh/kg。从体积比能量密度来看，比亚迪的CTP技术可以使体积比能量密度相比过去能够提升 50%，不同规格的电芯体积比能量密度分别为 439Wh/L、448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。三是成本低：CTP技术减少了电池Pack本身的成本，也通过简化工艺降低生产组装成本，降低动力电池成本的需求事实上也是CTP技术落地的一个重要推动力。 图 4：宁德时代CTP技术 资料来源：宁德时代官网，渤海证券 行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 8 of 26 电池模组结构在电池PACK过程中起到电芯集成、支撑、固定和保护等作用，同时还要满足完好固定电芯位置并保护其不发生有损性能的形变、满足载流性能要求、满足对电芯温度的控制、遇到严重异常时及时断电、避免热失控的传播等等功能。如果去掉模组直接将电芯串并联在一起做成电池包，这意味着一旦有电芯出现问题将会对整个电池包产生影响，从而有可能降低电池包的可靠性。因此CTP技术对电池企业和主机厂而言的要求都很高，包括提高电池产品的一致性和增加售后维修成本等。北汽新能源EU5是首款搭载CTP电池包的车型，其能量密度可达到200Wh/kg以上。随后大众汽车拉美卡车公司（VWCO）也与宁德时代签订长期合作协议，搭载磷酸铁锂电池包的全新电动货车e-Delivery即将上市。宁德时代为VWCO定制的新型标准电池包效率由原来的75%提升到90%，系统能量密度提升到160Wh/kg。目前虽然宁德时代和蜂巢能源利用CTP技术给出了提升电池包空间利用率和能量密度的解决方案，但产品最终结果还需要进一步验证。 图 5：宁德时代CTP技术电池Pack示意图 资料来源：宁德时代专利 CN 209658278 U，渤海证券 1.3低配版丰富特斯拉产品线，国产车型压力陡增 1.3.1技术领跑优势明显 特斯拉以三代产品定位依次下沉为路径，以电动化切入、以智能化展开差异化竞争、高度垂直一体化整合，逐步扩大用户群体，同时维持环保、科技、高端的品牌形象，目前公司在纯电车和自动驾驶技术领域的领先优势已经是行业公认。以特斯拉在中国市场的销量担当Model 3为例，国产Model 3凭借动力电池系统、自动驾驶技术以及整车FOTA技术支撑起起强大的竞争力。特斯拉最大的电池供应商是全球电池领先企业松下公司，与松下联合研发的强大电芯以及自主研发的行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 9 of 26 电池管理系统和电池冷却系统构筑了其在电动车核心领域技术壁垒。从18650电池到21700电池，特斯拉携手松下实现了电池单体的自主研发，并在能量密度上实现了突破，达260-280Wh/kg 。在自动驾驶方面，国产model 3 搭载Autopilot系统，采用摄像头为主导硬件，搭载Hardware 3.0芯片，配备 8 颗摄像头、12个超声波雷达和1个毫米波雷达。特斯拉表示在不久之后，Autopilot甚至将具备城市内道路的驾驶能力，可以识别红绿灯和小路口的停车标志。在人机交互系统方面，通过FOTA空中升级的方式进行软件的更新，保证硬件系统的优化潜力得以发挥。相比于其他车企的OTA，FOTA技术能够对底层系统进行迭代，直接向相关ECU推送软件补丁，完成功能性升级。 图 6：特斯拉Model 3 资料来源：特斯拉官网，渤海证券 除了提升各车型的技术优势，特斯拉还积极完善配套基础设施。截止2019年12月特斯拉已经在中国市场投放超级充电站超过300座，超级充电桩数量也已经达到 1.5 万个。12 月 27 日，特斯拉在上海金桥建成国内首座 V3 超级充电桩，并对外开放。V3 充电桩最高支持 250kW 充电功率，相比 V2 充电桩提升一倍多。还是以Model 3为例，在峰值功率状况下，5分钟充电时间里能将续航增加120km左右。特斯拉凭借智能化优势、完善的配套设施以及独特的品牌效应迅速扩大市场，推动全产业链的发展。 1.3.2价格下沉抢占新能源汽车市场 2019 年全球电动车的销量约为 220 万辆，同比 2018 年实现增长 10%，市场份额从2.1%提升到2.5%。按照车企销量排名来看， 前三名分别为特斯拉、比亚迪和北汽，原本排在全球电动车销量首位的比亚迪已被特斯拉成功反超，主要是因行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明 10 of 26 为国内新能源补贴的退坡，导致比亚迪销量连续数月下滑，而特斯拉在全球各个地区销售均实现增长，其中包括中国市场受补贴价格下滑，销量持续扩大。根据具体电动车型来看，特斯拉的Model 3全年销量为30.1万辆，北汽EU系列全年销量 11.1 万辆，日产聆风年销量 7.0 辆,成功超越比亚迪元登上了第三的宝座。特斯拉的Model 3销量在全球总销量中占比达14%左右，明显高于排在第二的北汽EU系列，在全球销量中处于绝对领先地位。 图 7：2019年分车型全球销量排行 资料来源：EV sales，渤海证券 根据公司公告，特斯拉的交付量逐年增加，2019 年全年交付 36.8万辆，同比增长49.8%，其中Model 3交付量 30.1万辆，高于Model S和X系列的总和，同比增长106.01%。在特斯拉的主要销售市场中，2019年Model 3在美国市场的销量为15.9万辆，位居最畅销电动汽车排行榜榜首，三款车型Model S、X和3约占美国电动市场份额的78%。中国市场是特斯拉海外第一大市场、全球第二大市场（仅次于美国本土），也是全球增长最快的市场。在车市整体下行和补贴退坡的情况下，特斯拉在中国的销量却是逆市而行，快速上涨。今年1月我国新能源汽车产销仅完成4万辆和4.4万辆，同比下滑程度均超过了50%，多半的传统企业遭遇了“斩腰”式下滑。而据特斯拉公布的报告显示，特斯拉上海的超级工厂已经恢复了国产Model 3 的交付工作，目前上海工厂对国产Model 3 的产量可达到周产3000辆，远高于之前的周产1000辆，与其他国内车厂一月惨淡的销售业绩形成鲜明的对比。这不仅是特斯拉价格更加下沉的原因，更是市场对电动车整体品质和使用便利性的广泛认可的结果。 特斯拉通过选用我国本土供应商，降低了生产成本及交通运输成本，规避了进口关税，使得整车成本显著下降，如果使用宁德时代的CTP技术，生产成本和价格势必会进一步下探。国内纯电动车型在价格 1525 万，续航里程 400450 公里区间竞争激烈。特斯拉车型凭借成本优势继续下沉，将对国产车型构成直接威胁。另一方面，特斯拉的发展也可能给国内供应链企业带来增量，带动国内电动汽车