2019年中国电池PACK行业概览.pdf

1 报告编码19RI0433 头豹研究院 | 新能源汽车系列行业概览 400-072-5588 2019 年 中国电池 PACK 行业概览 报告摘要 汽车团队 电池 PACK 是电池的核心能量源，为整个电池提供 电能， 是连接上游电芯、 电池管理系统 （BMS） 生产 与下游应用的核心环节。受益于终端新能源汽车需 求的不断扩大以及国家相关政策的支持，中国动力 电池生产规模逐年上升，推动中国电池 PACK 行业 进入快速发展阶段，市场规模持续增长。2014 年至 2018 年， 中国电池 PACK 行业市场规模从 205.4 亿 元人民币增长至 1,200.0 亿元人民币，年复合增长 率为 42.3%。 热点一：动力电池 PACK 成为主流 热点二：降低成本成为行业追求热点 热点三：行业集中度将持续升高 在新能源汽车政策的推动和外资参与的正向驱动下，未 来中国动力电池市场规模将一步扩大。而动力电池作为 电池 PACK 行业最重要的应用领域，将成为未来电池 PACK 行业的发展热点，部分 3C 电池 PACK 龙头厂商如 德赛电池、 欣旺达、 飞毛腿都在积极布局动力电池 PACK 的生产和投资，寻求新的市场增长点。 降低成本是动力电池 PACK 行业的一大发展趋势，将有 利于新能源汽车的推广与普及， 激发潜在客户的购买欲， 推动中国动力电池生产 PACK企业进一步扩大生产规模， 并促进下游国产新能源汽车走向国际。 动力电池 PACK 厂商将主要通过优化电池 PACK 自动化 生产工艺、增大电芯尺寸、轻量化结构件等几种方式降 低电池 PACK 成本。 中国电池 PACK 行业整体集中度高，行业龙头占据绝大 部分的市场份额。 以 2019 年 1-5 月中国电池 PACK 装机 量为例，电池 PACK 行业参与企业数为 112 家，其中前 10 的企业市场占有率合计 72.6%，比亚迪和宁德时代两 家企业占据了近 50.0%的市场份额。 未来随着中国动力电 池行业规模的不断扩大，对动力电池的能量密度要求不 断提升，电芯企业因其具备显著的电芯和 BMS 技术优 势、与下游整车企业建立直接合作的产业链优势，将仍 是未来动力电池 PACK 行业的主力军，其市场集中度将 进一步提升。 李乐怡 高级分析师 陈夏琳 分析师 邮箱：csleadleo 行业走势图 相关热点报告 新能源汽车系列行业概览 2019 年中国新能源汽车电 机行业概览 新能源汽车系列行业概览 2019 年中国锂电池电解液 行业概览 新能源汽车系列行业概览 2019 年中国新能源汽车电 控行业概览 新能源汽车系列深度研究 2020 年中国新能源汽车 BMS 行业深度研究 报告编号19RI0433 目录 1 方法论 . 3 1.1 研究方法 . 3 1.2 名词解释 . 4 2 中国电池 PACK 行业市场综述 . 7 2.1 电池 PACK 的定义与分类 . 7 2.2 中国电池 PACK 行业的发展历程 . 9 2.3 中国电池 PACK 行业的市场规模 . 12 2.4 中国电池 PACK 行业的产业链分析 . 13 2.4.1 上游分析 . 14 2.4.2 中游分析 . 15 2.4.3 下游分析 . 17 3 中国电池 PACK 行业驱动因素分析 . 19 3.1 下游动力电池需求增长 . 19 3.2 外资参与动力电池市场 . 20 3.3 电芯、整车企业深度合作，促进产业升级 . 21 4 中国电池 PACK 行业制约因素分析 . 22 4.1 成本较高不利于推广 . 22 4.2 技术制约行业进一步发展 . 24 5 中国电池 PACK 行业政策及监管分析. 25 5.1 中国电池 PACK 行业支持政策分析 . 25 1 报告编号19RI0433 5.2 中国电池 PACK 行业监管政策分析 . 26 6 中国电池 PACK 行业发展趋势分析 . 27 6.1 动力电池 PACK 成为主流 . 27 6.2 降低成本成为行业追求热点 . 28 6.3 技术创新，定制化、标准化成为新的发展方向 . 30 7 中国电池 PACK 行业市场竞争格局 . 31 7.1 中国电池 PACK 行业竞争现状分析 . 31 7.2 中国电池 PACK 行业的参与者 . 34 7.2.1 华霆（合肥）动力技术有限公司 . 34 7.2.2 惠州市亿能电子有限公司 . 35 7.2.3 中航锂电科技有限公司 . 37 2 报告编号19RI0433 图表目录 图 2- 1 电池 PACK 构成 . 7 图 2- 2 电池 PACK 分类 . 8 图 2- 3 中国电池 PACK 行业的发展历程 . 10 图 2- 4 中国电池 PACK 行业市场规模，2014-2023 年预测 . 13 图 2- 5 中国电池 PACK 行业产业链 . 14 图 3-1 中国新能源汽车产销量 . 20 图 3-2 中国整车企业和电芯企业深度绑定 . 22 图 5- 1 中国电池 PACK 行业支持政策 . 26 图 5- 2 中国电池 PACK 行业监管政策 . 27 图 7-1 中国电池 PACK 行业代表企业（按成立时间排序） . 32 图 7- 2 华霆动力主要产品 . 34 图 7-3 亿能电子主要产品 . 36 图 7-4 中航锂电主要产品 . 37 3 报告编号19RI0433 1 方法论 1.1 研究方法 头豹研究院布局中国市场， 深入研究 10 大行业， 54 个垂直行业的市场变化， 已经积累 了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从材料、信息科技、新能源等领域着手，研究内 容覆盖整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走向 上市及上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模式， 企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 07 月完成。 4 报告编号19RI0433 1.2 名词解释 电池 PACK：电池的核心能量源，为整个电池提供电能，是连接上游电芯、BMS 生产 与下游应用的核心环节，由电池模组、电池管理系统（BMS）、电池热管理系统、电气 系统，通过壳体包络组合形成。 电芯：指单体电池，由正负极、锂电池隔膜、电解液构成，是电池模组中的最小单元。 电池管理系统 BMS： Battery Management System， 准确估测动力电池 PACK 的 SOC， 保证 SOC 处于合理范围，并在电池充放电过程中进行动态监控，使电池 PACK 中各个 电芯都达到均衡状态。 SOC 估算： 动力电池组的荷电状态 （State of Charge） ， 即电池剩余电量， 通过 SOC 估算，随时预报电池还剩余多少能量，保证 SOC 维持在合理的范围内，防止由于过充 或过放对电池带来的损伤。 单体电池间的均衡： 即为单体电池均衡充电， 使电池 PACK 中各个电芯都达到均衡一致 的状态，是电池能量管理系统的关键技术之一。 相变材料：通过改变物质状态吸收或者释放潜热的物质。 钴酸锂电池：正极使用钴酸锂材料的电池，结构稳定、比容量高，但是其安全性差、成 本较高，主要用于笔记本电脑、手机、MP3/4 等小型电子设备中。 镍钴锰酸锂三元材料电池：“三元”指正极中的镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）或铝 （Au） ， 可以通过调整三元的比例调整电池性能； 三元电池能量密度高， 但安全性能稍 逊于碳酸锂电池，在过充和过放时容易发生安全问题。 锰酸锂电池：正极使用锰酸锂材料的电池，因倍率性能好、成本低而被广泛使用，但容 易发生鼓胀，高温性能较差、寿命相对短。 磷酸铁锂电池：使用磷酸铁锂作为正极材料的锂电池，具有工作电压适中（3.2v）、循 5 报告编号19RI0433 环寿命长等优点。 电芯的串联并联： 电池 PACK 在组装过程通过串联、 并联电芯提升电池 PACK 的电压和 容量，一般而言，电芯串联是为了提升电压，并联是为了提升容量。 动力电池： 为交通运输工具如新能源汽车提供动力来源的一种电源， 较普通电池放电功 率更高；主流分类以铅酸蓄电池、镍氢电池、燃料电池和锂电池为主。 大哥大：即手提电话，由美国摩托罗拉公司于 1973 年发明，1987 年开始传入中国。 新能源汽车： 与常规汽车在车用燃料或者车载动力装置方面采取不同的技术和结构的汽 车。 18650/21700/26650 型号：单体电池（即电芯）的型号，前两位数字指直径，中间 两位数字指长度；18650 型号指直径为 18mm、长度为 65mm 的圆柱体电池，21700 指直径为 21mm、长度为 70mm 的圆柱体电池，26650 指直径为 26mm、长度为 65mm 的圆柱体电池。 循环寿命： 电池在一定容量的情况下所能进行的充放电循环次数， 每充电、 放电一次叫 做一次充放电循环。 NB：Notebook Computer，即笔记本电脑。 ODM 系统：原始设计制造商（Original Design Manufacture），指具备产品开发能 力的受托商，根据委托方的规格和要求设计和生产产品。 EV：动力汽车（Electric Vehicle），指内置单独电动机动力系统的车型，能够实现零 排放，享受中国新能源牌照。但同时也具有续航里程低、受到充电桩限制、价格较贵、 充电时间较长等缺点。 PHEV：插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle），需外接充电，内置 电动车、燃油车两套完整的动力系统，成本较高，结构也相对复杂。 6 报告编号19RI0433 HEV：混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle），同时配有发动机和电动机的车型， 电池容量小，无需外接充电。 7 报告编号19RI0433 2 中国电池 PACK 行业市场综述 2.1 电池 PACK 的定义与分类 电池 PACK 是电池的核心能量源， 为整个电池提供电能， 是连接上游电芯、 电池管理系 统（BMS）生产与下游应用的核心环节。电池 PACK 的核心部件是电池模组和 BMS，这两 部分的性能对电池 PACK 整体性能起决定性作用。 对核心部件辅以电池热管理系统、 电气系 统调控电芯的工作温度和工作电流，再通过壳体包络，最终组合形成电池 PACK（见图 2- 1），整个过程需要大量技术的相互协作。 图 2- 1 电池 PACK 构成 来源：头豹研究院编辑整理 电池模组是电池 PACK 的最小分组，可作为一个单元替换。电池模组由多个电芯串联、 并联，再加上保护线路板（固定框架、电连接装置，温度传感器、电压检测线路等）及外壳 组合而成，能够直接提供电能。一般而言，串联并联的电芯数量越多，模组的可靠性越弱， 因此电芯的一致性非常重要，即选择同一系列、统一规格、相同性能的电芯，按照精密设计 组装成为模块化的电池模组，并加装单体电池监控管理装置（电池管理系统和热管理系统 等），最终形成电池 PACK。 8 报告编号19RI0433 BMS，主要由单体监控单元（CMU）和电池管理单元（BMU）组成，CMU 检测电池 模组中各电芯的状态，通过低压线束传递给 BMU，BMU 则根据其状态对动力电池系统进 行对应的调整、保护或发出警示。通过检测、管理、保护三大主要功能，BMS 可以有效防 止电池出现过充和过放现象，延长电池使用寿命、提高电池利用率。 电池热管理系统通过风冷、 水冷、 液冷和其他相变材料降低电池放电过程中的热量释放， 确保电池系统在适宜温度范围内工作，主要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。 电气系统主要由高压线束、 低压线束和继电器组成。 高压线束起到将动力电池系统的动 力不断输送到各个需要部件的作用；低压线束则起到实时传输检测信号和控制信号的作用； 继电器起到自动调节、安全保护、转换电路等作用。 壳体主要由电池 PACK 上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成，起到支撑、抗机 械振动和防水防尘的作用。 按照不同特性，可将电池 PACK 分成不同种类（见图 2-2）。 图 2- 2 电池 PACK 分类 来源：头豹研究院编辑整理 9 报告编号19RI0433 电芯是电池 PACK 的核心组成部分， 电芯的质量直接决定了电池 PACK 的质量。 根据电 芯正极材料的不同可以将电池 PACK 划分为钴酸锂电池 PACK、锰酸锂电池 PACK、磷酸铁 锂电池 PACK 及镍钴锰酸锂三元材料电池 PACK 等不同种类； 根据电芯配置方式的不同，电池 PACK 可以划分为单体先并联后串联电池 PACK、单体 串联成模组后进行并联电池 PACK、 模组并联后再串联电池 PACK 以及模组串联后再并联电 池P ACK； 根据壳体材料不同，可以将电池 PACK 分为铝壳电池 PACK、钢壳电池 PACK 和软包电 池P ACK； 根据电池的用途不同， 可将电池 PACK 细分为一次性锂锰电池 PACK、 高容量电池 PACK、 高倍率电池 PACK、高温电池 PACK 等； 根据下游应用领域不同，电池 PACK 可分为动力电池 PACK、手机数码电池 PACK、笔 记本电脑电池 PACK 和其他功能类电池 PACK。其中，中国动力电池 PACK 处于高速发展阶 段，是中国电池 PACK 市场中规模最大的下游应用领域； 根据电芯的不同形状，电池 PACK 可以划分为圆柱电池 PACK、方形电池 PACK 和软包 结构电池 PACK。其中，圆柱电池 PACK 主要应用于数码产品，发展时间长、技术成熟，拥 有更高的良品率和更优的成本控制率， 但因单体电池容量小， 需要提升电芯数量来满足容量 需求，因此对 BMS 的要求极高；方形电池 PACK 对电芯的保护作用更佳，但是结构复杂、 自动化工艺成熟度相对较低； 软包结构电池 PACK 能量密度最高， 但是其所采用的铝塑复合 膜寿命短，制约了电池的使用寿命。 2.2 中国电池 PACK 行业的发展历程 中国电池 PACK 行业发展历程受中国锂电池的发展历程影响较大。中国锂电池行业经 10 报告编号19RI0433 历了从以笔记本电脑锂电池为主到早期手机锂电池时代， 再到智能手机锂电池时代， 最后到 以动力锂电池为主四个阶段， 相应地中国电池 PACK 行业也经历了以笔记本电脑电池 PACK 为主、手机数码电池 PACK 兴起、智能手机电池 PACK 占据主流和动力电池 PACK 快速发 展的四个不同发展阶段（见图 2-3）。中国笔记本电脑电池 PACK 和手机数码电池 PACK 行 业发展时间较长， 行业发展成熟； 动力电池 PACK 行业起步较晚， 但受益于下游新能源汽车 的政策支持，市场规模增长较快。 图 2- 3 中国电池 PACK 行业的发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 （1）以笔记本电脑电池 PACK 为主阶段（1991-1995 年） 1991 年， 日本索尼公司发布首个商用锂离子电池， 成为笔记本电脑、 MP3 等便携电子 器件的主要电源。 受此推动数码行业逐步发展起来， 以美国为首的全球笔记本电脑市场进入 高速发展时期。 为进一步降低电池组装成本， 美国笔记本电脑公司将电池组合安装这一生产 过程外包给中国台湾地区的电池 PACK 代工厂，代表企业有台湾新普科技和顺达科技。 这一阶段， 中国台湾地区的笔记本电脑电池 PACK 行业开始逐渐发展壮大， 并逐步占据 全球笔记本电脑电池 PACK 行业大部分的市场份额，其中新普科技一家企业的占比就高达 70.0%左右。 11 报告编号19RI0433 （2）手机数码电池 PACK 兴起阶段（1996-2006 年） 1996 年，可充电电池的第五代产品锂金属电池诞生，其安全性、自放电率和性价比方 面均优于锂离子电池。 同年， 受锂电池技术进步的推动， 摩托罗拉推出 StarTAC 手机， 全球 第一部手机问世， 从此手机开始向多媒体手持终端方向发展， 手机逐渐普及， 其销量不断提 升，中国手机行业进入快速发展阶段。20 世纪 90 年代后期，手机（非智能手机）售价维持 在较高水平， 远高于当时中国人均收入， 因此手机的重要零部件可充电电池， 售价也相 应较高，而其生产成本低于普通锂离子电池，存在较大的利润空间。受此驱动，部分中国大 陆企业开始进入手机数码电池 PACK 市场，以龙头企业为例，欣旺达于 1997 年成立、德赛 电池于 1999 年开始从事手机电池 PACK 业务。该阶段中国手机数码电池 PACK 行业兴起， 笔记本电脑电池 PACK 行业继续保持稳定增长。 （3）智能手机电池 PACK 占据主流阶段（2007-2011 年） 2007 年 1 月，苹果公司发布第一代 iPhone 智能手机，手机预装了功能完整的操作系 统和应用程序。 随后逐渐衍生出的互联网经济极大地拉动了智能手机行业的发展， 行业进入 爆发增长期。 为节约生产成本、 避免手机使用中电池接触不良现象、 使手机设计的更加轻薄， 第一代 iPhone 在生产过程中统一模具设计使用不可拆卸电池， 此后的手机厂商均一致采用 不可拆卸电池。 智能手机的锂电池不再可以自行拆卸更换， 对手机电池的能量密度、 续航时 间等性能提出了更高的要求，相应地对电池 PACK 的要求也更高。 该阶段， 中国电池 PACK 企业积极发展技术， 中国大陆逐渐成为全球智能手机电池 PACK 的主要生产地。 中国的比亚迪和美国的特斯拉两家公司敏锐地发现了电动汽车的商机， 并开 始布局动力电池的研发与生产，但此时中国政府还未大力提倡新能源汽车的发展。 （4）动力电池 PACK 快速发展阶段（2012 年以后） 2011 年 6 月，国务院颁布了节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020 年）， 12 报告编号19RI0433 对新能源汽车的技术路径、产业目标、财政补贴、金融支持等进行了系统规划。2015 年 3 月，工信部发布汽车动力蓄电池行业规范条件公告，列举出可以获得新能源汽车补贴的 动力电池“白名单”。日本、韩国等国电芯产品均不在该名单上，一定程度上阻挡了国外电 芯抢占中国市场，为中国动力电池行业的发展构筑安全防线。两政策叠加，导致 2014 年至 2015 年中国国产动力电池行业的爆发式发展。 在国家政策的支持下，2012 年后中国新能源汽车市场保持稳定增长态势，动力电池 PACK 需求激增，中国动力电池 PACK 行业进入快速发展阶段。宁德时代和比亚迪等电芯企 业借助自身多年的电芯和手机数码电池 PACK 生产经验， 转型动力电池 PACK 生产， 并迅速 成为该领域的龙头企业。部分整车企业如长城汽车和江淮企业为摆脱对电池 PACK 供应商 的依赖性自行供应动力电池，也积极研发独立的 BMS 和电池 PACK 技术。 2.3 中国电池 PACK 行业的市场规模 受益于终端新能源汽车需求的不断扩大以及国家相关政策的支持， 中国动力电池生产规 模逐年上升，推动中国电池 PACK 行业进入快速发展阶段，市场规模持续增长。2014 年至 2018 年，中国电池 PACK 行业市场规模从 205.4 亿元人民币增长至 1,200.0 亿元人民币， 年复合增长率为 42.3%（见图 2-4）。 13 报告编号19RI0433 图 2- 4 中国电池 PACK 行业市场规模，2014-2023 年预测 来源：头豹研究院编辑整理 受新能源汽车补贴退坡影响， 预计未来五年中国电池 PACK 的增长率将有所放缓， 但受 如下三方面原因驱动，中国电池 PACK 行业市场规模仍将维持在较高增长水平：（1）下游 动力电池行业市场整体前景较好， 拉动电池 PACK 需求上升， 为电池 PACK 行业快速发展奠 定坚实的基础；（2）外资参与中国动力电池市场的限制解除，促进中国动力电池 PACK 规 模进一步提升；（3）中国电芯企业、整车企业形成深度合作关系，促进行业形成标准化、 规模化生产模式，推动产业升级。预计 2019 年至 2023 年中国电池 PACK 的年均复合增长 率将维持在 17.0%的水平，2023 年中国电池 PACK 的市场规模将达到 3,244.7 亿元。 2.4 中国电池 PACK 行业的产业链分析 中国电池 PACK 行业产业链分为三部分： 产业链的上游参与者是电芯和 BMS 等原材料 供应厂商； 产业链中游环节主体是笔记本电脑电池 PACK 企业、 手机数码电池 PACK 企业和 动力电池 PACK 企业等电池 PACK 生产企业；产业链下游是 3C、整车生产企业，其终端应 用领域包括 3C 电池（笔记本电脑电池和手机数码电池）、动力电池和其他应用电池（见图 2-5）。 14 报告编号19RI0433 图 2- 5 中国电池 PACK 行业产业链 来源：头豹研究院编辑整理 2.4.1 上游分析 电池 PACK 行业的上游主要是电芯和 BMS 生产厂商，电芯和 BMS 是电池 PACK 的重 要组成部分，共占据电池 PACK 成本的 72.0%。 电芯主要分为方壳、 圆柱和软包三种， 中国电芯生产工艺还不够成熟稳定， 尺寸和材料 还未形成标准化体系， 能量密度也相对较低。 中国的主要电芯供应商有宁德时代、 比克和国 轩高科：（1）宁德时代电芯总产能在 41.1GWh 左右，技术以方壳电芯为主，其单个方壳 电芯的能量密度为 270Wh/kg，与中国国家技术规划要求在 2020 年之前将电芯能量密度 提升到 300Wh/kg 依然有一定差距； （2）比克是中国为数不多的圆柱电芯生产厂家，产能 在 12GWh 左右，其动力电池电芯（18650）能量密度为 240Wh/Kg，距离 300Wh/Kg 标 准也存在一定差距；（3）国轩高科开发出的三元 811 软包电芯，能量密度较高达到 302Wh/kg，超过国家标准，但软包电芯存在机械强度差、对模组工艺和 BMS 匹配要求较 高的缺点，且核心零部件铝塑复合膜还未国产，相关产业链还未成熟。 动力电池由众多电芯串并联而成，在电芯一致性不够好的时候，BMS 起到了关键性的 15 报告编号19RI0433 作用。但 BMS 的核心技术在于软件的开发，而电池属于电化学行业，存在人才和技术方面 的错位缺失，在数据的可靠性、SOC 的估算精度和安全管理等方面都有待进一步改进和提 高。中国 BMS 系统的研发生产主要集中在专业 BMS 企业、电池 PACK 企业和整车企业。 电池 PACK 企业和整车企业自主开发的成本往往会大于其直接购置第三方 BMS 的成本， 且 在人才、技术制约