超级电容专题深度：特斯拉拟收购全球超级电容龙头有望引领新一轮超级电容应用热潮.pdf

本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。1行业及产业 行业研究 /行业深度 证券研究报告 电气设备 2019 年 02 月 11 日 特斯拉拟收购全球超级电容龙头 有望引领新一轮超级电容应用热潮 看好 万国电车系列报告之 超级电容专题深度 证券分析师 韩启明 A0230516080005 hanqmswsresearch 刘晓宁 A0230511120002 liuxnswsresearch 郑嘉伟 A0230518010002 zhengjwswsresearch 研究支持 张雷 A0230117040007 zhangleiswsresearch 联系人 郑嘉伟 (8621)232978187387 zhengjwswsresearch 本期投资提示： 特斯拉将全资收购超级电容全球龙头 Maxwell， 有望引领新一轮超级电容应用热潮 。 2019年 2 月特斯拉宣布将以 2.18 亿美元收购 Maxwell 全部股权，较公告日前 Maxwell 的最新收盘价溢价 55%，该交易最快于 2019 年二季度完成 。 我们认为 此次收购的最主要潜在动机有二： 1、储备超级电容 技术与产能，未来用于商业储能系统、电动卡车 Semi 动力系统、甚至超跑乘用车动力系统中； 2、推动 Maxwell 专有的干电极技术，进一步降低锂电池生产成本。我们认为特斯拉作为全球纯电动汽车龙头，常年跟踪全球先进储能技术，此轮收购再次证明超级电容在储能领域应用的商业价值，有望引领新一轮超级电容应用与开发热潮。 超级电容优势特征明显，在交通、电力、电子设备、军事及工业领域有广阔应用空间。 超级电容器由于充放电属物理而非化学过程，与锂电池相比具有功率大、寿命长、循环效率高 的明显优势，可 广泛应用于 各类汽车的 制动能量回收、 启停系统、动力辅助等服务 。 在电力领域，超级电容器主要作为 FTU 后备电源，或在微电网及公用电网内提供电压、频率和功率稳定化服务， 并可在风力 发电领域用于为变桨系统提供动力、平抑短期功率波动等服务。根据 Research and Markets 报告， 2017 年全球超级电容器市场 8.28 亿美元，预计到 2026 年将达到 49.85 亿美元，年复合增长率达到 22.1 。 海外超容技术全面领先 ， 国产化进程加速 。 超级电容领域海外企业领先地位明显 ，占据着全球大部分市场 ，主要的生产企业有：美国 MAXWELL、 Ioxus，日本 ELNA、 PANASONIC，韩国 LS Mtron、 Vina Technology 以及 俄罗斯 ECOND 等。 国内超级电容产业起步于 80年代 ， 目前已 逐渐 实现电极材料及电解液的国产化配套 ，超级电 容系统生产商 主要有锦州凯美能源、北京集星联合电子、深圳今朝时代、上海奥威、江海股份等 ，所生产超级电容产品在交通领域有应用。 投资建议： 特斯拉收购全球超级电容龙头 Maxwell 对全球储能技术应用 具有风向标作用，我国在新能源汽车发展早期曾有过一轮混动系统上的应用热潮，但由于国家补贴向纯电动路线倾斜，超级电容应用发展放缓。我们认为随着未来补贴的引导性影响逐渐减小，以及国内产品技术进步与成本降低，超级电容凭借其的倍率与循环性能有望再次迎来应用热潮。同时 Maxwell 的干电池技术再次提醒我们，锂电池生产中仍有许多环节存在降本空间，掌握设备、材料核心技术的龙头电池企业有望加速拉开与竞争对手差距，锂电池环节我们推荐全球龙头宁德时代，同时我们推荐关注全球电容化学品龙头新宙邦，以及国内超级电容生产企业江海股份 。 风险提示 ： 超级电容 技术 进步进度低 于 预期 请务必仔细阅读正文 之后的各项信息披露与声明 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。2行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 投资案件 结论和投资建议 特斯拉收购全球超级电容龙头 Maxwell 对全球储能技术方向具有风向标作用， 随着 国内 超级电容 产品技术进步与成本降低，超级电容凭借其的倍率与循环性能有望再次迎来应用热潮。 Maxwell 的干电池技术 也 再次提醒我们 ， 锂电池生产中仍有许多环节存在降本空间 ， 掌握设备 、 材料核心技术的龙头电池企业有望加速拉开与竞争对手差距 ，锂电池环节我们推荐全球龙头宁德时代 ， 同时 我们推荐关注全球电容 化学品 龙头新宙邦，以及国内超级电容生产企业江海股份。 原因及逻辑 干电极技术是 Maxwell 专有的极片生产工艺 ， 能够降低极片生产环节 20%的成本 ，同时明显提升电池产品的循环寿命与倍率性能 。尽管近 年来锂电池成本快速下降，但干电极技术提醒我们，生产过程中仍有各种环节存在明显降本空间，但应用新技术降本的技术、工艺壁垒将比应用成熟方案更高， 掌握设备、材料核心技术的龙头电池企业有望加速拉开与竞争对手差距，锂电池环节我们推荐全球龙头宁德时代 。 超级电容优劣势特征比较突出，优势在于倍率与循环性能，劣势在于能量密度低。由于近年来国家对新能源汽车的补贴向纯电动路线倾斜，超级电容技术受到冷落。 特斯拉 作为纯电动汽车龙头，长期跟踪全球最先进储能技术动态，此轮 收购 Maxwell 对全球储能技术方向具有风向标作用，国内超级电容公司有望迎来估值修复。我们推荐 关注电容化学品全球供应商新宙邦，以及国内超级电容生产商江海股份 。 有别于大众的认识 市场可能认为超级电容能量密度显著低于锂电池，在储能与交通系统中应用有局限，叠加国内补贴对纯电动路线的引导效应，超级电容应用前景堪忧。但我们认为，特斯拉是将第一性原则深度贯彻的企业，其向 Maxwell 伸出橄榄枝，肯定了超级电容在储能领域的商业价值，未来超级电容应用有望再次迎来爆发。 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。3行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 1 特斯拉拟收购全球超级电容器龙头 Maxwell 有望引领新一轮超级电容应用热潮 . 6 1.1 全球领先的超级电容制造商 电极工艺构筑护城河 . 6 1.2 致力于干电池电极商业化 实现成本降低和性能提升 . 9 1.3 超级电容广泛应用于交通领域 特斯拉全资收购开启电动汽车新征程 11 1.4 特斯拉收购具有风向标作用 超级电容有望再次迎来应用热潮 . 14 2超级电容 -大功率、长寿命的储能方案 . 14 2.1 超级电容器是可实现快速充放电的储能器件 . 14 2.2 电极制备能力是超级电容器制造商的核心竞争力 . 16 3超级电容器应用领域广泛 市场空间广阔 . 19 3.1 广泛应用于交通、电力、电子设备、军事及工业领域 . 19 3.2 市场空间快速扩张 新能源汽车领域渗透率有望提升 . 25 5.1 新宙邦：全球领先的超级电 容器电解液龙头 . 26 4海外超容技术全面领先 国产化进程加速 . 27 4.1 海外超级电容器技术领先占据全球大部分超级电容器市场 . 27 4.2 国内电极材料量产实现突破 电解液国产化配套成熟 . 28 4.3 国内产业化起步晚 高端产品进口替代空间大 . 29 5推荐电池龙头 关注超级电容生产商 . 31 5.2 江海股份：铝电解电容器核心企业 战略发展超级电容 . 31 目录 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。4行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 4 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 图表目录 图 1： 2017 年 Maxwell 分业务销售收入占比 . 6 图 2： 2017 年 Maxwell 分地区销售收入占比 . 6 图 3： Maxwel 收购 Nesscap 后产 品线扩张 . 7 图 4：公司业务在全球的分布 . 8 图 5： Maxwell 近年业绩情况（单位：百万美元） . 8 图 6： Maxwell 资本开支情况（单位：百万美元） . 8 图 7：干电池电极有效提升锂电池性能 . 9 图 8：当前干电池技术专利排名（单位：项） . 10 图 9： Maxwell 干电池技术专利申请类型 . 10 图 10： Maxwell 干电池电极发展规划 . 10 图 11：干喷法（ dry-spray method）生产步骤 . 11 图 12： 2018 年美国豪华车 销量（单位：千辆） . 13 图 13： 2017-2018 年美国电动汽车销量（单位：千辆） . 13 图 14：新能源汽车产销量及性能快速提升 . 13 图 15：超级电容器工作原理 . 15 图 16：双电层电容结构 . 15 图 17：超级电容与电池能量密度与功率密度对比 . 15 图 18：超级电容与电池技术性能对比 . 15 图 19：石墨 烯超级电容新结构 . 17 图 20： 超级电容器提升汽车启停系统 . 19 图 21： 基于超级电容器的混合系统工作原理 . 19 图 22： CAF 选择 Maxwell 超级电容器用 于无架线铁路组件 . 20 图 23： Maxwell 超级电容器储能方案助美国费城地铁节能供电 . 20 图 24：上海 11 路超级电容公交车 . 22 图 25：兰博基尼 Terzo Millennio 概念车 . 22 图 26：包含超级电容器的微电网系统构架 . 23 图 27：频率稳定时间尺度和超级电容器响应 . 23 图 28：超级电容可应用于智能水表、电表、气表 . 23 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。5行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 5 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 图 29：全球超级电容市场规模预测（单位：亿美元） . 25 图 30：全球分地区超级电容市场规模及 增速预测 . 25 图 31：中国化学储能装机规模预测（单位： MW） . 25 图 32：中国新能源汽车销量预测（单位：万辆） . 25 图 33： “300 吨 /年高品质有机体系超级电容活性炭连续化制备技术及应用”科技成果鉴定会 . 29 图 34：北海星石碳材料科技有限公司活性炭产能规划（单位：吨） . 29 图 35：新宙邦营收及净利 情况（单位：亿元） . 26 图 36： 2017 年新宙邦分业务营收占比 . 26 图 37：江海股份营收及净利情况（单位：亿元） . 31 图 38： 2017 年江海股份分业务营收占比 . 31 表 1：公司在电容器领域已获得的专利及在申请的申利情况 . 7 表 2：干电极工艺对电池生产的成本节省测算 . 9 表 3： Maxwell 超级电容器主要应用情况 . 12 表 4： 2018 年新能源客车补贴标准 -纯电动单车补贴上限显著高于插电式混合动力汽车. 14 表 5：储能技术性能参数对比 . 16 表 6：不同种类碳材料及碳基复合材料的超级电容性能对比 . 18 表 7：有机电解液 vs 水系电解液 . 18 表 8：中国部分新能源客车企业采用超级电容储能情况 . 21 表 9：国外主要的超级电容器制造商 . 27 表 10：国内超级电容器相关政策 . 29 表 11：国内主要的超级电容器制造商 . 30 表 12：重点推荐公司盈利预测与估值 . 32 表 13：关键假设表之电力设备新能源 . 32 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。6行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 6 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 1 特斯拉拟收购全球超级电容器龙头 Maxwell 有望引领新一轮超级电容应用热潮 特斯拉将全资收购超级电容全球龙头 Maxwell，有望引领新一轮超级电容应用热潮。 2019 年 2 月特斯拉宣布将以 2.18 亿美元收购 Maxwell 全部股权，较公告日前Maxwell 的最新收盘价溢价 55%，该交易最快于 2019 年二季度完成。我们认为此次收购的最主要潜在动机有二 ： 1、储备超级电容技术与产能，未来用于商业储能系统、卡车Semi 动力系统、甚至超跑乘用车动力系统中； 2、推动 Maxwell 专有的干电极技术，进一步降低锂电池生产成本。我们认为特斯拉作为全球纯电动汽车龙头，常年跟踪全球先进储能技术，此轮收购再次证明超级电容在储能领域应用的商业价值，有望引领新一轮超级电容应用与开发热潮。 1.1 全球领先的超级电容制造商 电极 工艺构筑护城河 Maxwell 公司成立于 1965 年，是美国政府机构的合约研发服务提供商，于上世纪九十年代开始转向商业领域，目前公司绝大部分营收都来源于商用产品。 Maxwell 主要从事生产和 销售超级电容器 、 高压电容器， 并 专注于研发干电池电极。 2017 年 公司 实现销售 收入 1.3 亿 美元，其中 超级 电容器 销售 收入 占比 67.28%， 高压电容器 销售收入 占比 32.72%。公司总部位于加利福尼亚州圣地亚哥，欧洲办事处位于瑞士，并在德国和中国设有销售和客户服务部门。 2017 年 公司 在 中国的销售收入占比 35%，在 美国 、 德国 和匈牙利的销售收入 占比 均超过 10%。 图 1： 2017 年 Maxwell 分业务销售收入占比 图 2： 2017 年 Maxwell 分 地区 销售收入占比 资料来源： Maxwell 公告 ， 申万宏源研究 资料来源： Maxwell 公告 ， 申万宏源研究 深耕 干法 电极制造 工艺，正极碳材料 技术构筑 护城河 。 Maxwell 在电极配方、设计和制造技术， 原材料， 电池封装设计，单元到单元和模块对模块互连技术等 方面获得多项专利 。 Maxwell 大多数超级电容器产品的核心技术是 一种 专有的，无溶剂或干燥的电极制造工艺。这种高产量的卷 绕工艺可生产高质量 的电极材料，厚度均匀，从而提高产品性能和长 期 耐 用 性 。 其 生 产 的 电 极 除 供 应 自家 的 超 级 电 容 器 外 ， 还 出 售 给 Yeong-Long Technologies 等其他 超级电容器制造商 。 超级电容器67.28%高压电容器32.72% 中国34.48%美国10.64%德国12.49%匈牙利10.32%其他32.07%本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。7行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 7 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 表 1： 公司在电容器领域已获得的专利及在申请的申利情况 业务 专利 超级电容器 电极的组成，包括其配方、设计和制造技术 与原材料成分相关的材料科学 物理电池封装设计以及电池组装中使用的附属工艺 单元到单元 和模块对模块互连技术， 可最大限度地降低等效串联电阻 ，提高超级电容产品 (包括系统级电子产品 )的功能、性能和寿命 促进超级电容技术应用的模块和系统设计 高压电容器 物理电池封装设计以及电池组装中使用的附属工艺 选择组件以符合环境法规，同时尽量减少对产品性能的牺牲 以一种能够显著减少内部元件暴露于杂质、湿气和其他不良材料的方式制造电容器，以避免在没有这些技术进步的情况下延长制造时间和降低性能特征 资料来源： Maxwell 公告，申万宏源研究 2017 年 收购 Nesscap 公司，产品线延伸至 湿法 电极制造及中小型超级电容器。Maxwell 主要采用 干法电极工艺技术生产大型超级电容器产品 ， 2017 年 4 月 Maxwell 进一步 收购 全球小型 超级电容器龙头 Nesscap 公司 ， Nesscap 公司总部 位于韩国， 专门从事湿 法 电极制造工艺 的 中小型超级电容器，产品广泛应用于 风电 、汽车和 工业 领域， 并 销售至 韩国 、中国、欧洲及美国 等 。 此次 收购 使 Maxwell 产能 进一步扩张，公司的 超级电容器产品线 也更加 完善 。 图 3： Maxwel 收购 Nesscap 后 产品线扩张 资料来源： Maxwell 官网 ， 申万宏源研究 电极 材料 自主 生产， 电池和模块组装外包 ， 保障 最优成本效益 。 目前公司 的 干法加工超级电容器电极材料 仅在 美国亚利桑那州 工厂生产，湿 法 加工超级电容器电极材料仅在 韩国工厂生产 。公司已将部分 电池和模块组装外包给中国厂商， 包括 60 毫米直径的大单体超级电容器（ large cell ultracapacitors）的组装工作 、 大型基于单体的多单体模块（ large cell-based multi-cell modules ） 、 中 型 D 型 单 体 超 级 电 容 器 （ mid-size D-cell ultracapacitor）以及 D 型基于单体的多单体模块（ D-cell-based multi-cell modules）的组装工作 ， 并 授权中国大陆、台湾和 韩国的制造商使用 Maxwell 专利电池架构 。 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。8行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 8 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 图 4： 公司 业务在全球的分布 资料来源： Maxwell 官网 ， 申万宏源研究 有序扩张 产能 保障 盈利 ， 2017 年 综合毛利率 22%。 在过去几年中，公司有序扩张 产能 ， 提升公司 内部生产设施，并整合机械化和自动化技术和流程。 2017 年 公司扩建韩国 小型 超级电容器工厂产能， 2018 年公司 预计 资本支出 在 1500 万美元到 2500 万美元之间 ，其中 30%与改善现有产品的生产流程和工厂扩张 ，另外公司 还 与 跨国计算机零部件制造商Belton Technology Group 及 天津力神 有 合作 制造 关系 ， 预计公司 将有 足够的产能 满足 日益 增长的超级电容器 市场 需求 。 2017 年 公司实现营收 1.3 亿 美元，同比增长 7.5%；实现毛利 2880 万美元 ， 综合毛利率 22%。 图 5： Maxwell 近年业绩 情况（ 单位： 百万美元） 图 6： Maxwell 资本 开支情况（ 单位： 百万美元） 资料来源： Maxwell 公告 ， 申万宏源研究 资料来源： Maxwell 公告 ， 申万宏源研究 剥离 高压电容器产品线，专注 超级电容器 与 干电池 电极技术研发。 Maxwell 在瑞士Rossens 工厂生产高压分级电容器、耦合电容器和电子电压变压器，目前 是全球 唯一采用堆叠，组装和自动绕线工艺生产其产品的 高压电容器生产商。 2018 年 底 Maxwell 宣布将该 瑞士 高压产品生产线出售给 投资基金 （ Renaissance Investment Foundation），未来公司主营 将聚焦在储能领域 及 干电池 电极 。 2017 年 Maxwell 研发支出合计 1840 万美元 ，研发 费用率达 13.85%， 公司 在 超级电容器方面主要 研发 重点是提高功率和能量密度，降低内阻，延长使用寿命，降低制造成本并增加与主机应用的集成。 -10%10%30%50%70%90%110%0501001502002502012 2013 2014 2015 2016 2017营业收入 毛利 毛利率 0246810121416182012 2013 2014 2015 2016 2017本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。9行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 9 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 1.2 致力于干电池电极 商业化 实现 成本降低和性能提升 Maxwell 致力于 将专有的 超级电容器 干法制造工艺拓展 到 锂离子电池的生产。 在一般的电池中，控制其性能的关键部件是电极。电池装置由至少两个电极组成（一个正电极以及与之配对的负电极），在电化学元件之间插入一个离子导电膜，并在封装中填充电解质。对于现有的湿电极涂层技术， 由于 有机溶剂的蒸发需要一套设备投资，烘干需要在 120 度下持续 12-24 小时耗费大量的时间成本 ， 同时有机溶剂自身的价格和对这种毒性物质的防护与处理也占据一部分成本 ， 因此 用于湿法涂层电极生产的溶剂具有更高的系统成本；且它的厚度限制了电极的比能量，同时也限制了液态敏感电池材料的使用；另外 ， 烘干很难将溶剂彻底去除， 在后续电池的工作过程中这些溶剂杂质会反应出额外物质，进而影响电池的整体性能，减小电池寿命。 表 2： 干电极 工艺对电池生产的成本节省测算 类别 电池设计参数 1 电池设计参数 2 直接人工成本 （小时 /年） 资本设备 （百万元） 厂房面积 （平方米） 直接人工成本 （小时 /年） 资本设备 （百万元） 厂房面积 （平方米） 传统工艺 511871 109.85 12569 595918 139.1 15958 干电极工艺 441021 94.28 10918 499600 112.61 13326 成本节省 21.60% 14.20% 13.10% 16.20% 19.00% 16.50% 资料来源： Nature，申万宏源研究 ，文献来自： Ludwig B , Zheng Z , Shou W , et al. Solvent-Free Manufacturing of Electrodes for Lithium-ion BatteriesJ. Scientific Reports, 2016, 6:23150. 干法电极 作为一种无需溶剂的工艺技术，其成本更低且更加环保；用于干法工艺的制造设备投资不仅明显少于湿法涂层技术，其能耗也低得多；另外干法工艺技术可以将高能量密度的液态敏感材料应用于制造电极，并 实现百分百的碳材料（活性碳粉）回收再利用 。因此 干法电极 方法不仅 可以 显著降低成本，包括直接成本、烘干设备成本和厂房占地成本，还可以带来的性能提升体现在更大的能量密度，更长的使用寿命，高温操作时的稳定性和更高的充电 /放电速率。 公司 预计 若 将 干电极法成功应用于锂电池生产，电池单体水平可超过 300Wh/kg，电池寿命可延长 2 倍，与现有技术的湿电极相比成本可降低 10-20。 图 7： 干电池电极 有效提升 锂电池性能 本研究报告仅通过邮件提供给 国投瑞银 国投瑞银基金管理有限公司(resubssdic) 使用。10行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 10 页 共 33 页 简单金融 成就梦想 资料来源： Maxwell 公告 ， 申万宏源研究 干法 电极专利全球领先， 公司 继续加大研发力度。 目前 Maxwell 的专利布局已经延伸到 干 法电极技术中， 我们在 Patsnap 检索的干电极电池 /电容器相关的专利中， Maxwell公司控制的专利数量 高达 34 项，远 超出其他公司 ， 其中 在近十年 内 申请 的专利共计 6 项。Patsnap 给出了上述专利的专利价值，基本高于类似干电极电池专利的专利价值， 且被引用次数也远高出同类型的其他专利。从申请的类型来看， Maxwell 公司控制的干电极专利渗入到了电极、电极浸渍、粘接、封装等各个方面 。 2018 年公司 预计 资本支出 在 1500 万美元到 2500 万美元之间， 其中 50%用于公司 干 电池电极技术 的 工艺开发与基础设施建设 。 图 8： 当前干电池 技术 专利 排名（ 单位：项 ） 图 9： Maxwell 干电池 技术专利申请类型 资料来源： Patsnap， 申万宏源研究 资料来源： Patsnap， 申万宏源研究 战略 规划 干电池电极技术商业化， 计划 2022 年 推出 相关电动汽车 平台 。 2016 年 公司与全球领先的汽车 OEM 制造商、 全球一级汽车供应商签署了一项联合 开发协议，以概念验证为基础，以中试规模验证干电池电极性能。 该项目针对的是一个特定的电动汽车平台，预计将于 2022 年左右发布。 Maxwell 已经在材料上完成了这一概念验证 ， 目前 正在与潜在的合作伙伴讨论更广泛的合作 ，以期加速 突破 干电池电极技术商业化 瓶颈 。 公司 计划 在本世纪 20 年代初，以低于每千瓦时 100 美元的成本 实现 350Wh/kg 的 电池能量密度，并 进一步 加大 投资以 突破 500Wh/kg。 图 10： Maxwell 干电池电极发展 规划