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探索動(dòng)力鋰電池行業(yè)的未來(lái)投資機(jī)會(huì)

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1477次  |  2020年05月02日  

文章結(jié)構(gòu)


1動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)集中度不斷提高


2動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈分析


3拆解動(dòng)力鋰電池核心主材,關(guān)注特斯拉動(dòng)向,探索行業(yè)未來(lái)機(jī)會(huì)


3.1正極材料:三元材料為主,磷酸鐵鋰LPF近期迎來(lái)機(jī)遇


3.2負(fù)極材料:人造石墨為主,關(guān)注硅基等新型材料機(jī)會(huì)


3.3隔膜:濕法隔膜一家獨(dú)大,關(guān)注干法隔膜機(jī)會(huì)


3.4電解液:短時(shí)間關(guān)注新型鋰鹽和新型添加劑,長(zhǎng)期關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)


3.5固態(tài)電池:國(guó)內(nèi)大廠技術(shù)儲(chǔ)備,國(guó)外創(chuàng)業(yè)公司研發(fā)中


3.6模組:簡(jiǎn)化模組甚至無(wú)模組,關(guān)注CTP技術(shù)方向


3.7動(dòng)力鋰電池回收:電池大廠紛紛布局


3.8特斯拉動(dòng)向:主機(jī)廠自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池,帶來(lái)更多投資并購(gòu)機(jī)會(huì)


4投資機(jī)會(huì)小結(jié)


經(jīng)過(guò)近幾年的高速發(fā)展,國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)一超(寧德時(shí)代)、一強(qiáng)(比亞迪)、多雄并爭(zhēng)的局面。在這種已經(jīng)出現(xiàn)大公司領(lǐng)頭羊的格局下,動(dòng)力鋰電池行業(yè)是否還有投資機(jī)會(huì),潛在投資機(jī)會(huì)在哪,是本文著重討論和探索的。


核心邏輯重要有兩點(diǎn):


一是動(dòng)力鋰電池持續(xù)降成本的訴求帶來(lái)的機(jī)會(huì)點(diǎn)。


動(dòng)力鋰電池作為新能源汽車的核心,占到新能源汽車成本4成左右,未來(lái)新能源汽車降本將有賴于動(dòng)力鋰電池成本的下降。年均15%左右的成本下降是趨勢(shì),想要達(dá)到降本的目標(biāo),一方面是拆解動(dòng)力鋰電池核心主材,去探索比如正極、負(fù)極、隔膜、電解液、模組都有什么降本空間;另一方面,動(dòng)力鋰電池技術(shù)發(fā)展尚未定型,正極材料的選擇,負(fù)極材料的創(chuàng)新、隔膜的制造工藝、電解液的新型添加劑研發(fā)以及模組的簡(jiǎn)化甚至去除,都可能帶來(lái)動(dòng)力鋰電池成本的降低及品質(zhì)的提升,還存在大量投資機(jī)會(huì)。


二是特斯拉作為行業(yè)領(lǐng)頭羊,一舉一動(dòng)直接影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和投資機(jī)會(huì)。


比如去年底特斯拉上海超級(jí)廠建成并快速投產(chǎn),從降本角度考慮其供應(yīng)鏈必將從國(guó)內(nèi)選取,每個(gè)環(huán)節(jié)至少2家以上,這將催生一系列特斯拉供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化的投資機(jī)會(huì);近期,特斯拉就與寧德時(shí)代達(dá)成合作,并商討使用無(wú)鈷電池,預(yù)計(jì)寧德時(shí)代將為特斯拉供應(yīng)超級(jí)磷酸鐵鋰離子電池(CTP方法);同時(shí),松下擬與特斯拉結(jié)束太陽(yáng)能電池合作,也許跟特斯拉自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池有關(guān),特斯拉作為主機(jī)廠自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池,必將引起其他主機(jī)廠的關(guān)注與跟進(jìn),新能源主機(jī)廠和動(dòng)力鋰電池廠的除了合作,還將迎來(lái)正面的競(jìng)爭(zhēng),也將帶來(lái)動(dòng)力鋰電池行業(yè)一系列投資并購(gòu)機(jī)會(huì)。


01


動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)集中度不斷提升


高端產(chǎn)量不足,低端過(guò)剩


全球鋰電龍頭集中度較高,且呈現(xiàn)逐步提升趨勢(shì)。2018年CR5集中度已達(dá)78%,其中,寧德時(shí)代、松下與LG化學(xué)市場(chǎng)份額占比最高、提升最快,總裝機(jī)量增幅最大。


排名靠后的廠商,份額被進(jìn)一步被擠壓,2019年上半年已被歸入其他陣營(yíng)。


從需求角度看,高端不足,低端過(guò)剩。隨著2020年國(guó)際車企電動(dòng)汽車型放量推出市場(chǎng),動(dòng)力鋰電池高端產(chǎn)量仍顯不足,全球鋰離子電池巨頭CATL、松下、LG化學(xué)、三星SDI、SKI等紛紛開(kāi)啟新一輪大規(guī)模全球產(chǎn)量布局。


國(guó)內(nèi)廠商2019-2021年有望分別新增68/91/120GWh;日韓龍頭2019-2021擬全球擴(kuò)建65/102/93Gwh。動(dòng)力鋰電池行業(yè)將保持高速上升的態(tài)勢(shì)。


但是受到疫情影響,2020全球汽車市場(chǎng)低迷,動(dòng)力鋰電池的下游-新能源汽車市場(chǎng)必將也會(huì)受到不小的影響。


但是隨著國(guó)產(chǎn)Model3不斷交付、寧德時(shí)代進(jìn)入特斯拉國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈、比亞迪推出刀片電池等一系列行業(yè)利好消息涌現(xiàn),行業(yè)巨頭還在前行,在危機(jī)中結(jié)構(gòu)性的機(jī)會(huì)將大量存在,強(qiáng)者愈強(qiáng),兼并收購(gòu)將逐步發(fā)生,值得持續(xù)關(guān)注。


02


動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈分析


動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上游是原材料資源的開(kāi)采、加工,重要包括鈷、錳、鎳礦,鋰礦,石墨礦。


中游重要涉及各種正極、負(fù)極材料,還有電解液、極耳、隔膜以及電芯等。


其中,電解液是鋰離子電池中是作為帶動(dòng)鋰離子流動(dòng)的載體,對(duì)鋰離子電池的運(yùn)行和安全性具有舉足輕重的用途。鋰離子電池的工作原理也就是其充放電的過(guò)程,就是鋰離子在正負(fù)極之間的穿梭,而電解液正是鋰離子流動(dòng)的介質(zhì)。隔膜的重要用途是把電池的正負(fù)極分隔開(kāi),防止兩極接觸而短路,此外還有使電解質(zhì)離子通過(guò)的功能。


正極材料根據(jù)技術(shù)路徑不同,主流的動(dòng)力鋰電池分為三元電池和磷酸鐵鋰離子電池(簡(jiǎn)稱LFP),分別采用三元正極材料和LFP正極。


負(fù)極材料重要是石墨,現(xiàn)在是人造石墨為主,未來(lái)有望開(kāi)發(fā)出性能更好的硅基等新型材料。


電池包的制造核心部分就是電芯,電芯封裝后再集成線束和PVC膜構(gòu)成電池模組,再加入線束連接器、BMS電路板構(gòu)成動(dòng)力鋰電池成品。


下游最大的應(yīng)用領(lǐng)域是新能源汽車,用作動(dòng)力鋰電池,新能源汽車的需求量直接決定了動(dòng)力鋰電池的市場(chǎng)前景;另外還有儲(chǔ)能領(lǐng)域用作儲(chǔ)能電池,不過(guò)目前收到儲(chǔ)能價(jià)格較高、政策不明朗,需求還不穩(wěn)定。


另外,電池回收也是產(chǎn)業(yè)鏈的一環(huán),不僅環(huán)保,最重要的是通過(guò)回收技術(shù)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池正極材料的進(jìn)一步降本,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈閉合。


03


拆解動(dòng)力鋰電池核心主材,關(guān)注特斯拉動(dòng)向


探索行業(yè)未來(lái)機(jī)會(huì)


新能源汽車是動(dòng)力鋰電池行業(yè)最大的應(yīng)用場(chǎng)景和最強(qiáng)需求,動(dòng)力鋰電池占到新能源汽車成本4成左右,在保證安全的情況下,如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池小步快跑逐年降低成本,是新能源汽車和動(dòng)力鋰電池行業(yè)的共同目標(biāo)。


動(dòng)力鋰電池成本構(gòu)成拆解


電芯重要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液四大部分組成。四大材料中,正極材料成本占比最高,可達(dá)到整個(gè)電池成本的32%,其余三種材料分別占到電池成本的3%、6%、4%左右。


電芯四大組成部分是否有新的技術(shù)或者工藝降低成本,PACK環(huán)節(jié)構(gòu)成部分(結(jié)構(gòu)件、連接線等)是否能夠簡(jiǎn)化,都是動(dòng)力鋰電池能否實(shí)現(xiàn)降本的關(guān)鍵因素,接下來(lái)逐一分析。


3.1正極材料:三元材料為主,磷酸鐵鋰LPF近期迎來(lái)機(jī)遇


正極材料作為目前鋰離子電池里面重要的儲(chǔ)存鋰離子的地方,其性能直接影響鋰離子電池的性能(正極材料的質(zhì)量比一般為3:1-4:1,因此正極材料起到?jīng)Q定性影響),其成本(占電池成本30%以上)的高低也決定鋰離子電池成本的高低。


三元正極方面,就NCA(鎳鈷鋁)和NCM(鎳鈷錳)兩種電池比較而言,NCA性能更為優(yōu)異,但因?yàn)闊崾Э販囟容^低,對(duì)制作工藝要求高、成本高且技術(shù)掌握在日韓車企手中,因而國(guó)內(nèi)重要研發(fā)NCM電池,當(dāng)前按照三元材料比例不同,分為111、523、622和811四種,其中811高鎳電池成為重點(diǎn)突破方向,因?yàn)樗翘嵘娦灸芰棵芏汝P(guān)鍵。


技術(shù)革新+市場(chǎng)機(jī)遇,LPF電池將迎來(lái)機(jī)會(huì)


一方面,今年一月比亞迪近日公布刀片電池,就是新一代的磷酸鐵鋰LPF電池,在體積比能量密度上比傳統(tǒng)鐵電池提升了50%,續(xù)航里程幾乎可以比肩三元鋰離子電池。(后文會(huì)詳細(xì)介紹)


另一方面,隨之二月,特斯拉與寧德時(shí)代達(dá)成合作,并商討使用無(wú)鈷電池,有可能就是不含鈷的超級(jí)磷酸鐵鋰離子電池(CTP方法)。


機(jī)會(huì)點(diǎn):磷酸鐵鋰LPF正極材料電池和CTP方法將于2020年迎來(lái)大機(jī)遇,關(guān)注LPF電池相關(guān)公司。


3.2負(fù)極材料:人造石墨為主,關(guān)注硅基等新型材料機(jī)會(huì)


國(guó)內(nèi)鋰電負(fù)極材料行業(yè)市場(chǎng)集中度較高,2018年貝特瑞、杉杉、江西紫宸、東莞凱金、翔豐華、中科星城、江西正拓、深圳斯諾、深圳金潤(rùn)、長(zhǎng)沙格翎等負(fù)極材料公司出貨量進(jìn)入前十。其中貝特瑞、杉杉、江西紫宸市場(chǎng)占有率分別為22%、18%、17%。


未來(lái)幾年,國(guó)內(nèi)負(fù)極生產(chǎn)公司的競(jìng)爭(zhēng)重要體現(xiàn)在第二梯隊(duì)公司對(duì)第一梯度公司的追趕,以及第一梯度公司間的競(jìng)爭(zhēng),行業(yè)集中度將進(jìn)一步提高。


現(xiàn)階段鋰離子動(dòng)力鋰電池負(fù)極材料基本上都是石墨類碳負(fù)極材料,對(duì)石墨類碳負(fù)極材料進(jìn)行表面包覆改性,新增與電解液的相容性、減少不可逆容量、新增倍率性能也是當(dāng)下提升的一個(gè)重點(diǎn)。


石墨類負(fù)極材料的理論克容量為372mAh/g,市面上性能較好的石墨負(fù)極材料已經(jīng)能達(dá)到360mAh/g,克容量逐漸趨于極限值,不能滿足下游電芯日益上升的性能要求。


動(dòng)力鋰電池負(fù)極材料未來(lái)將向著高容量、高能量密度、高倍率性能、高循環(huán)性能等方面發(fā)展。


目前業(yè)內(nèi)關(guān)注比較多的新型負(fù)極材料有鈦酸鋰、硬碳、硅碳等新型復(fù)合材料等。


鈦酸鋰,對(duì)其進(jìn)行摻雜,提高電子、離子傳導(dǎo)率是作為現(xiàn)階段一個(gè)重要的改進(jìn)方向。


硬碳、軟碳、合金等負(fù)極材料,雖然有較高的容量,但是還存在循環(huán)穩(wěn)定性的問(wèn)題,對(duì)其的改性研究仍在探索改善中,由于市場(chǎng)對(duì)高能量密度電芯的需求加速,可能會(huì)催促該類材料的研發(fā)和應(yīng)用。


鋰金屬負(fù)極,雖然具有很高的能量密度,但是其存在的固有的鋰枝晶等安全問(wèn)題尚無(wú)行之有效的解決辦法,其大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用尚需時(shí)日。


硅碳負(fù)極,在Si/C復(fù)合體系中,Si顆粒作為活性物質(zhì),供應(yīng)儲(chǔ)鋰容量;既能緩沖充放電過(guò)程中硅負(fù)極的體積變化,又能改善Si質(zhì)材料的導(dǎo)電性,還能防止Si顆粒在充放電循環(huán)中發(fā)生團(tuán)聚。因此Si/C復(fù)合材料綜合了二者的優(yōu)點(diǎn),表現(xiàn)出高比容量和較長(zhǎng)循環(huán)壽命,有望代替石墨成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料。


目前國(guó)外公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)硅碳負(fù)極材料量產(chǎn),松下2013年量產(chǎn)的NCR18650C型號(hào)電池即采用硅碳負(fù)極材料;日本GS湯淺推出的硅基負(fù)極材料鋰離子電池也已應(yīng)用于三菱汽車;特斯拉推出的Model3成功應(yīng)用硅碳負(fù)極材料,實(shí)現(xiàn)300Wh/kg比能量,更加明確了硅碳負(fù)極的未來(lái)地位。另外,特斯拉收購(gòu)Maxwell,其核心技術(shù)手段在于干法電極配硅碳負(fù)極,有利于硅碳負(fù)極替代石墨的進(jìn)度。


機(jī)會(huì)點(diǎn):石墨類負(fù)極材料性能趨近上限,新型負(fù)極材料重點(diǎn)關(guān)注硅碳負(fù)極材料及其應(yīng)用進(jìn)程。


3.3隔膜:濕法隔膜一家獨(dú)大,關(guān)注干法隔膜機(jī)會(huì)


隔膜的生產(chǎn)工藝重要有干法和濕法兩大類。與干法隔膜相比,濕法隔膜更適合生產(chǎn)高性能、高能源密度比的動(dòng)力鋰電池。因此,濕法隔膜在國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池領(lǐng)的域滲透率近幾年出現(xiàn)了快速提高。


當(dāng)前在國(guó)內(nèi)鋰電龍頭中,CATL以恩捷濕法隔膜為主;比亞迪則自產(chǎn)隔膜,部分外部采購(gòu);孚能18年以前以進(jìn)口Celgard干法,19年轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)恩捷、星源等供應(yīng)商。


隔膜的擴(kuò)產(chǎn)重要集中在龍頭,處于高端不足,低端過(guò)剩階段,上海恩捷產(chǎn)量全球領(lǐng)先。


上海恩捷一家獨(dú)大:隔膜材料技術(shù)壁壘高,以及隔膜價(jià)格持續(xù)下降,隔膜行業(yè)盈利能力惡化下,使得優(yōu)質(zhì)龍頭加速突圍,形成隔膜競(jìng)爭(zhēng)格局一家獨(dú)大的重要局面。


據(jù)數(shù)據(jù)顯示,上海恩捷2019H1市占率大幅升至約40%,遠(yuǎn)超第二名。此外,在完成收購(gòu)蘇州捷力后上海恩捷市占率將超50%,公司市占率將持續(xù)提升。


機(jī)會(huì)點(diǎn):特斯拉近期與寧德時(shí)代達(dá)成合作,并商討使用無(wú)鈷電池,有可能是不含鈷的磷酸鐵鋰離子電池,而干法隔膜正是用在磷酸鐵鋰離子電池上,近期可關(guān)注干法隔膜相關(guān)公司及干法隔膜工藝的技術(shù)方向。


3.4電解液:短時(shí)間關(guān)注新型鋰鹽和新型添加劑,長(zhǎng)期關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)


液態(tài)電解質(zhì):目前商用鋰離子電池所用的電解液大部分采用LiPF6的EC2DMC,它具有較高的離子導(dǎo)電率與較好的電化學(xué)穩(wěn)定性。


因?yàn)橐簯B(tài)電解質(zhì)的特性,在實(shí)際使用中要添加多種輔助劑來(lái)改善電解質(zhì)的特性;根據(jù)各鋰離子電池廠家的配方及核心技術(shù)有所差別。


但是電解液基本構(gòu)成變化不大,創(chuàng)新重要體現(xiàn)在對(duì)新型鋰鹽和新型添加劑的開(kāi)發(fā)。


固態(tài)電解質(zhì):采用固態(tài)電解質(zhì)作為離子的傳導(dǎo)可抑制枝晶鋰的生長(zhǎng),使用固態(tài)電解質(zhì)可防止液態(tài)電解液漏液的缺點(diǎn),還可把電池做成更薄(厚度僅為0.1mm)、能量密度更高、體積更小的高能電池,固態(tài)電池是未來(lái)10年的一個(gè)重要研發(fā)方向。


凝膠聚合物電解質(zhì):在固體聚合物電解質(zhì)中加入高介電常數(shù)低相對(duì)分子質(zhì)量的液態(tài)有機(jī)溶劑如PC則可大大提高導(dǎo)電鹽的溶解度,所構(gòu)成的電解質(zhì)即為GPE凝膠聚合物電解質(zhì),它在室溫下具有很高的離子導(dǎo)電率,但在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生析液而失效。凝膠聚合物鋰離子電池已經(jīng)商品化。


根據(jù)專家組給出的技術(shù)路線(如上圖所示)可以看出,就目前而言,要進(jìn)行高純度、高穩(wěn)定性電解液的開(kāi)發(fā),后續(xù)將逐漸根據(jù)材料的發(fā)展進(jìn)行高電壓、復(fù)合鋰鹽以及全固態(tài)電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)


機(jī)會(huì)點(diǎn):液體電解質(zhì)重要關(guān)注新型鋰鹽和新型添加劑的研發(fā),純固體電解質(zhì)研發(fā)尚需時(shí)間,關(guān)注固態(tài)電池的研發(fā)動(dòng)向。


3.5固態(tài)電池:國(guó)內(nèi)大廠技術(shù)儲(chǔ)備,國(guó)外創(chuàng)業(yè)公司研發(fā)中


國(guó)內(nèi)重要是大公司儲(chǔ)備技術(shù)


寧德時(shí)代,一位電池開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人表示,寧德時(shí)代的全固態(tài)電池還在開(kāi)發(fā)中,也制作了樣品,但要實(shí)現(xiàn)商品化,估計(jì)要到2030年以后。


國(guó)內(nèi)上市公司還包括國(guó)軒高科、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、當(dāng)升科技、橫店?yáng)|磁、正泰電器等將固態(tài)電池作為下一代電池技術(shù)路線儲(chǔ)備。


美國(guó)有3家創(chuàng)業(yè)公司研發(fā)全固態(tài)電池


SolidEnergySystems


SolidEnergySystems是美國(guó)麻省理工大學(xué)能源實(shí)驗(yàn)室脫胎出來(lái)的一家材料科技公司,成立于2012年,創(chuàng)始人胡啟朝當(dāng)時(shí)師從世界著名的電池專家DonaldSadoway,后者的電池項(xiàng)目曾得到比爾˙蓋茨的支持。


SolidEnergySystems采用超薄鋰金屬負(fù)極和同時(shí)擁有固態(tài)和液態(tài)部分的電解質(zhì),實(shí)現(xiàn)了電池能量密度提升一倍,重量減少一半。目前已經(jīng)小規(guī)模試制用于原型演示和專業(yè)特種航天市場(chǎng)。


SolidPower


SolidPower是科羅拉多州的一家初創(chuàng)公司,成立于2012年,除了科羅拉多大學(xué)博爾德分校及特種高級(jí)研究計(jì)劃局的資助外,還獲得過(guò)美國(guó)空軍,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)特種防御局的資金支持。


SolidPower正與福特汽車公司(FordMotorCompany)合作,為下一代電動(dòng)汽車研發(fā)全固態(tài)電池。與目前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池相比,固態(tài)電池性能更好、安全性更高。此次合作將側(cè)重于研發(fā)符合汽車應(yīng)用要求的全固態(tài)電池


Sakti3


Sakit3作為密歇根大學(xué)分拆出來(lái)的項(xiàng)目,已經(jīng)有11年的歷史,獲得了來(lái)自GMVentures,KhoslaVentures和伊藤忠等多家公司的風(fēng)險(xiǎn)投資,以及密歇根州的撥款。


2015年十月,該公司被真空吸塵器創(chuàng)新者戴森以9000萬(wàn)美金的價(jià)格全資收購(gòu),以解決應(yīng)用在其產(chǎn)品中的可充電鋰離子電池續(xù)航時(shí)間不夠長(zhǎng)、安全性有限的問(wèn)題。


戴森于2019年九月公布了其在2020年之前推出第一臺(tái)電動(dòng)汽車的計(jì)劃,但在一個(gè)月之后,就宣布已經(jīng)決定放棄造電動(dòng)汽車。


3.6模組:簡(jiǎn)化模組甚至無(wú)模組,關(guān)注CTP技術(shù)方向


模組、pack環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)件、連接器等占據(jù)動(dòng)力鋰電池成本約15%-20%;在現(xiàn)有技術(shù)下,鋰離子電池材料降本有限情況下,降本重點(diǎn)將集中在模組、pack層面。


寧德時(shí)代CTP和比亞迪刀片電池方法都能達(dá)到達(dá)到降低模組、pack環(huán)節(jié)成本,減輕電池包重量,提高體積能量密度和電池包能量密度。


去模組化創(chuàng)新思路,比亞迪刀片電池與寧德時(shí)代CTP


從2019下半年開(kāi)始,電池行業(yè)降本增效的需求高漲,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都迫切地尋求突破之路。寧德時(shí)代主推CTP(CelltoPack),比亞迪推刀片電池(GCTP),不僅實(shí)現(xiàn)成本降低,還能提升電池系統(tǒng)的能量密度,改善整車?yán)m(xù)航里程


技術(shù)思路類似


其實(shí)兩家技術(shù)思路相同,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是在原有的電池化學(xué)體系基礎(chǔ)上,通過(guò)電池單體設(shè)計(jì)和電池包集成形式的優(yōu)化,將原有的單體模組電池包的三層結(jié)構(gòu),改進(jìn)為由大電芯/大模組構(gòu)成的單體電池包兩層結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化模組甚至無(wú)模組方法,不僅能通過(guò)降低模組零件數(shù)量實(shí)現(xiàn)降成本,還能提升電池系統(tǒng)的能量密度。


做大(簡(jiǎn)化)模組甚至無(wú)模組是技術(shù)趨勢(shì)


特斯拉model3的大模組電池包同樣反映了去模組化的技術(shù)趨勢(shì),Model3是由四個(gè)長(zhǎng)度約2米的大模組組成,而之前特斯拉ModelS的模組為16個(gè)。


CTP技術(shù)和刀片電池?fù)碛袃纱髢?yōu)勢(shì)


一是降成本:從成本來(lái)看,寧德CTP由于省去了模組環(huán)節(jié)的線束、蓋板等零部件,整個(gè)電池包零件數(shù)量減少了40%,電池包體積利用率提高15%-20%,生產(chǎn)效率提升了50%,CTP電池包的物料成本與制造成本將得到改進(jìn)。而比亞迪刀片電池技術(shù)使用成本更低的磷酸鐵鋰離子電池,相較于傳統(tǒng)的三元電池包,整個(gè)電池包的成本還將進(jìn)一步下降。


二是提升里程:電池包能量密度的提升,直接讓整車?yán)m(xù)駛里程得到改善。在相同的電池化學(xué)體系條件下,寧德CTP電池包的系統(tǒng)能量密度有著10-15%的提升;而比亞迪刀片電池則將磷酸鐵鋰離子電池(LFP)包的體積能量密度提升50%至270Wh/L左右,與三元電池(NCM)相比也極具競(jìng)爭(zhēng)力,


CTP技術(shù)和刀片電池技術(shù)劣勢(shì)


寧德CTP核心劣勢(shì)是制造層面的吊裝、固定、維修方面技術(shù)難度大,對(duì)電芯質(zhì)量的一致性要求也更高。


比較寧德時(shí)代的CTP技術(shù),比亞迪的刀片電池實(shí)現(xiàn)難度還要更大一點(diǎn),技術(shù)創(chuàng)新性更強(qiáng),對(duì)電芯工藝的改進(jìn)要求更高一些。


CTP技術(shù)和刀片電池技術(shù)正在推廣應(yīng)用


目前,已搭載或即將搭載CTP的量產(chǎn)車型就包括北汽EU5、大眾拉美商用車e-Delivery、蔚來(lái)100kWh電池包與比亞迪漢等車型。


特斯拉與寧德時(shí)代形成合作,有可能采購(gòu)寧德CTP


另外,特斯拉在4Q19的電話會(huì)中提到,已同CATL形成合作,并于公司預(yù)期的四月舉辦的一個(gè)特斯拉電池日中進(jìn)行進(jìn)一步披露。同時(shí)公司通告,近日擬與Tesla,Inc.及特斯拉(上海)簽訂《ProductionPricingAgreement(China)》,鋰電供應(yīng)有效期限為2020年七月一日至2022年六月三十日。


有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì),寧德時(shí)代與特斯拉討論配套的無(wú)鈷電池就是磷酸鐵鋰CTP電池。特斯拉的采購(gòu),將快速推動(dòng)CTP技術(shù)方法批量快速落地。


3.7動(dòng)力鋰電池回收:電池大廠紛紛布局


隨著動(dòng)力鋰電池報(bào)廢規(guī)模逐步上升、動(dòng)力鋰電池回收規(guī)則明確、回收渠道規(guī)范、動(dòng)力鋰電池拆解回收技術(shù)進(jìn)步,鋰離子電池梯次利用和報(bào)廢回收的規(guī)模將逐年擴(kuò)大。目前廢舊動(dòng)力鋰電池的處理方法以拆解為主,代表公司有廣東邦普、格林美、贛州豪鵬等。


動(dòng)力鋰電池公司紛紛布局電池回收


動(dòng)力鋰電池公司一方面通過(guò)與第三方回收公司合作獲取其技術(shù)專業(yè)性,另一方面通過(guò)與材料及整車公司深度綁定實(shí)現(xiàn)資源和終端的控制能力,實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)勢(shì)和供應(yīng)鏈穩(wěn)定,將可充分變現(xiàn)所處產(chǎn)業(yè)鏈中間環(huán)節(jié)的渠道優(yōu)勢(shì),打通原料供應(yīng)和終端應(yīng)用的閉環(huán)系統(tǒng)。


機(jī)會(huì)點(diǎn):關(guān)注三方電池回收公司,有機(jī)會(huì)跟動(dòng)力鋰電池大廠深度綁定合作或被并購(gòu)。


3.8特斯拉動(dòng)向:主機(jī)廠自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池,帶來(lái)更多投資并購(gòu)機(jī)會(huì)


2020年二月十二日,外媒electrek曝料稱,特斯拉正在美國(guó)弗里蒙特廠搭建一條動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)線。


沒(méi)人想到特斯拉自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池的速度如此之快,特斯拉自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池至少有兩個(gè)原因:


一是動(dòng)力鋰電池關(guān)于新能源汽車太過(guò)重要,不僅決定其性能,更占據(jù)高達(dá)4成的整車成本,只有生產(chǎn)出壽命更長(zhǎng)、成本更低、能量密度更高的動(dòng)力鋰電池,才能真正推動(dòng)新能源汽車的大發(fā)展,而這最核心的技術(shù)和進(jìn)程控制,作為主機(jī)廠非常希望掌握在自己手里。


二是領(lǐng)先于業(yè)界的三電技術(shù)立身的特斯拉不甘于在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域受制于松下,2018年松下的動(dòng)力鋰電池產(chǎn)量限制了特斯拉Model3的量產(chǎn)速度,而最近也已確認(rèn)特斯拉與松下結(jié)束了太陽(yáng)能電池合作關(guān)系,特斯拉絕不希望動(dòng)力鋰電池成為自己年產(chǎn)百萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的最大阻礙。所以,在找更多合作伙伴的同時(shí),自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池也是非常明確的訴求。


所以馬斯克對(duì)自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池早有布局。自2015年來(lái),共有3筆相關(guān)投資投入自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池的布局。


資助杰夫戴恩研究小組,儲(chǔ)備動(dòng)力鋰電池最新技術(shù)


2015年,馬斯克找上了專注于鋰電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的杰夫戴恩團(tuán)隊(duì),希望為其供應(yīng)數(shù)額可觀的5年的研究經(jīng)費(fèi)(thesubstantial5-yearfundingpackage),讓其為特斯拉研發(fā)壽命更長(zhǎng)、成本更低、能量密度更高的鋰離子電池。


杰夫戴恩團(tuán)隊(duì)是加拿大頂級(jí)大學(xué)達(dá)爾豪西大學(xué)內(nèi)一支專注于鋰離子電池技術(shù)研究的團(tuán)隊(duì),自2008年開(kāi)始研究鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。


該團(tuán)隊(duì)不僅是目前鋰離子電池領(lǐng)域研究實(shí)力最強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)之一,杰夫戴恩本人也是業(yè)界公認(rèn)的三元材料技術(shù)真正的開(kāi)創(chuàng)者和發(fā)明者。


團(tuán)隊(duì)持續(xù)幫助特特斯拉在動(dòng)力鋰電池多方面研發(fā)取得進(jìn)展,包括:


提升壽命,其新研發(fā)的動(dòng)力鋰電池循環(huán)周期可達(dá)到5000次左右,對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車行駛壽命超過(guò)100萬(wàn)英里(約為160萬(wàn)公里),這項(xiàng)專利目前已經(jīng)為特斯拉所有;


降低成本,團(tuán)隊(duì)的研究成果將使特斯拉的動(dòng)力鋰電池成本達(dá)到100美元/kWh(約合701元/kWh),低于松下動(dòng)力鋰電池的成本約為111美元/kWh(約合771元/kWh)、寧德時(shí)代約為150美元/kWh(約合1042元/kWh);


提升能力密度,幫特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高鎳三元鋰離子電池的研發(fā),目前已初具成果。


收購(gòu)Maxwell,獲取干電池電極技術(shù)和超級(jí)電容技術(shù)


2019年二月五日,特斯拉在資金緊張的情況下,宣布以2.18億美元溢價(jià)55%收購(gòu)Maxwell,核心技術(shù)分為兩塊:干電池電極技術(shù)和超級(jí)電容。


Maxwell發(fā)展歷史:1965年成立,初期為政府供應(yīng)理論物理研究,96年更名為MaxwellTech。目前擁有員工超過(guò)500人,18年收入為0.9億美元,重要分布我國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)等。公司目前重要專注市場(chǎng)為儲(chǔ)能系統(tǒng)和干電池電極,2013年和SK合作研發(fā)超級(jí)電容和干電池電極,17年收購(gòu)Nesscapenergy加碼超級(jí)電容布局,18年和吉利/沃爾沃開(kāi)始合作。超級(jí)電容器廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、鐵軌、電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域。


干電極技術(shù):這種生產(chǎn)工藝可以制備更厚的電極,使得電池的能量密度得到大幅提升。目前,使用該工藝制成的三元鋰離子電池電芯能量密度大于300Wh/kg,電芯單體能量密度最高可實(shí)現(xiàn)500Wh/kg,同時(shí)獲得更大的放電倍率。此外,干電極的制作流程不要進(jìn)行溶劑干燥步驟,降低了生產(chǎn)成本與時(shí)間成本,也降低了環(huán)境污染。


超級(jí)電容技術(shù):可以用作能量回收過(guò)程中的快速儲(chǔ)能裝置,在急加速過(guò)程中,超級(jí)電容器能夠?qū)崿F(xiàn)大功率放電,防止動(dòng)力鋰電池直接大功率放電出現(xiàn)鋰晶枝,對(duì)電池結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷;另外,級(jí)電容的工作溫度在-40℃-80℃之間,可用于冬天車輛起步與動(dòng)力鋰電池的加熱。


干電極技術(shù)為特斯拉自產(chǎn)電池提高了能量密度,而超級(jí)電容技術(shù)能夠在特定場(chǎng)景下為電池供應(yīng)輔助用途。


收購(gòu)Hibar-電池生產(chǎn)設(shè)備商,為自產(chǎn)電池量產(chǎn)鋪路


2019年十月,有媒體發(fā)現(xiàn),加拿大精密設(shè)備公司Hibar突然出現(xiàn)在特斯拉旗下,成為了特斯拉的控股子公司。


Hibar以生產(chǎn)高精度定量注液泵、注液生產(chǎn)系統(tǒng)、自動(dòng)化電池制造和工藝設(shè)備聞名,產(chǎn)品線覆蓋了完整的電芯生產(chǎn)流程。在過(guò)去的40年時(shí)間里,Hibar已經(jīng)成為了電池行業(yè)里一次電池及二次電池生產(chǎn)線的首選供應(yīng)商。


特斯拉收購(gòu)Hibar,將助其從動(dòng)力鋰電池技術(shù)儲(chǔ)備、技術(shù)研發(fā)、樣品驗(yàn)證到大規(guī)模量產(chǎn)的快速落地。


機(jī)會(huì)點(diǎn):特斯拉作為新能源汽車主機(jī)廠,提前布局自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池,動(dòng)力鋰電池作為新能源汽車的重中之中,想要把握命脈,可以預(yù)見(jiàn)后續(xù)更多主機(jī)廠將走向自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池之路,擁有核心技術(shù)的動(dòng)力鋰電池電池公司將迎來(lái)并購(gòu)機(jī)會(huì),新能源主機(jī)廠和動(dòng)力鋰電池廠的除了合作,還將迎來(lái)正面的競(jìng)爭(zhēng)。


04


動(dòng)力鋰電池行業(yè)投資機(jī)會(huì)小結(jié)


前面提到過(guò),動(dòng)力鋰電池行業(yè)的投資機(jī)會(huì),一方面是從整條產(chǎn)業(yè)鏈尋找降成本或新材料替代的機(jī)會(huì),另一方面則是關(guān)注行業(yè)領(lǐng)頭羊特斯拉的動(dòng)向帶來(lái)的投資機(jī)會(huì),兩方面因素互有交叉,我們一起總結(jié)下。


正極材料,磷酸鋰鐵LPF正極材料將在2020年迎來(lái)技術(shù)+市場(chǎng)的雙重機(jī)會(huì)。


技術(shù)方面,比亞近日公布刀片電池,就是新一代的磷酸鐵鋰LPF電池,在體積比能量密度上比傳統(tǒng)電池提升了50%,續(xù)航里程幾乎可以比肩三元鋰離子電池,本質(zhì)是通過(guò)其GCTP技術(shù)方法磷酸鋰鐵LPF正極材料的性能;另一方面,特斯拉與寧德時(shí)代達(dá)成合作,并商討使用無(wú)鈷電池,有可能就是不含鈷的超級(jí)磷酸鐵鋰離子電池(CTP方法),通常核心零部件的供應(yīng)鏈廠商都在兩家以上,關(guān)注磷酸鋰鐵LPF正極材料搭配CTP方法的廠商。


負(fù)極材料,石墨類負(fù)極材料性能趨近上限,硅碳負(fù)極材料及應(yīng)用進(jìn)程有望加快。


市面上性能較好的石墨負(fù)極材料已經(jīng)能達(dá)到360mAh/g,克容量逐漸趨于理論克容量372mAh/g極限值,提升空間有限。而硅碳負(fù)極材料表現(xiàn)出高比容量和較長(zhǎng)循環(huán)壽命雙重特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外公司已有量產(chǎn)案例,另外,特斯拉收購(gòu)Maxwell,其核心技術(shù)手段在于干法電極配硅碳負(fù)極,有利于推動(dòng)硅碳負(fù)極替代石墨成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料的進(jìn)度,關(guān)注擁有硅碳復(fù)合材料技術(shù)的廠商。


隔膜,濕法隔膜一家獨(dú)大,關(guān)注干法隔膜迎來(lái)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。


濕法隔膜生產(chǎn)工藝憑借其更適合生產(chǎn)高性能、高能源密度比動(dòng)力鋰電池的特性,近幾年滲透率快速提升。但近期干法隔膜可能迎來(lái)市場(chǎng)機(jī)會(huì),特斯拉近期與寧德時(shí)代達(dá)成合作,并商討使用無(wú)鈷電池,有可能是不含鈷的磷酸鐵鋰離子電池,而干法隔膜正是用在磷酸鐵鋰離子電池上,近期可關(guān)注干法隔膜相關(guān)公司及干法隔膜工藝的技術(shù)方向。


電解液與全固態(tài)電池,短關(guān)注關(guān)注新型鋰鹽和新型添加劑,長(zhǎng)期關(guān)注固態(tài)電池方向的創(chuàng)業(yè)公司。


電解液基本構(gòu)成變化不大,短時(shí)間創(chuàng)新重要體現(xiàn)在對(duì)新型鋰鹽和新型添加劑的開(kāi)發(fā),提升動(dòng)力鋰電池的穩(wěn)定性、循環(huán)次數(shù)等性能。


長(zhǎng)期來(lái)看,采用固態(tài)電解質(zhì)做成的全固態(tài)電池,不僅可防止液態(tài)電解液漏液的缺點(diǎn),還可把電池做成更薄(厚度僅為0.1mm)、能量密度更高、體積更小的高能電池,固態(tài)電池是未來(lái)10年的一個(gè)重要研發(fā)方向。但目前看來(lái)還要較長(zhǎng)時(shí)間落地,所以國(guó)內(nèi)大公司重要是儲(chǔ)備技術(shù),這個(gè)方向更適合尋找有技術(shù)儲(chǔ)備、包袱更輕的創(chuàng)業(yè)公司去研發(fā)探索。


模組,簡(jiǎn)化模組甚至無(wú)模組,關(guān)注CTP技術(shù)方向和市場(chǎng)機(jī)會(huì)


模組、pack環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)件、連接器等占據(jù)動(dòng)力鋰電池成本約15%-20%,假如能夠簡(jiǎn)化甚至去掉模組,將能實(shí)現(xiàn)一定幅度的降本訴求。寧德時(shí)代CTP和比亞迪刀片電池方法都能達(dá)到達(dá)到降低模組、pack環(huán)節(jié)成本,減輕電池包重量,提高體積能量密度和電池包能量密度。加之特斯拉近期與寧德時(shí)代達(dá)成合作討論的無(wú)鈷電池,就很可能是超級(jí)磷酸鐵鋰離子電池(CTP方法)。


有關(guān)磷酸鐵鋰LPF正極材料搭配CTP方法的廠商。


動(dòng)力鋰電池回收,電池大廠紛紛布局,關(guān)注并購(gòu)?fù)顿Y機(jī)會(huì)。


隨著動(dòng)力鋰電池報(bào)廢規(guī)模逐步上升、動(dòng)力鋰電池回收規(guī)則明確,動(dòng)力鋰電池梯次利用和報(bào)廢回收的規(guī)模將逐年擴(kuò)大。利用回收的廢舊鋰離子電池作為生產(chǎn)原料,能直接降低的原料成本,動(dòng)力鋰電池廠紛紛布局。關(guān)注三方電池回收公司,有機(jī)會(huì)跟動(dòng)力鋰電池大廠深度綁定合作或被并購(gòu)。


特斯拉動(dòng)向,上海超級(jí)廠落地開(kāi)工的供應(yīng)鏈機(jī)會(huì)和自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池帶來(lái)的投資并購(gòu)機(jī)會(huì)


一方面,特斯拉上海超級(jí)廠建成并快速投產(chǎn),從降本角度考慮其供應(yīng)鏈必將從國(guó)內(nèi)選取,每個(gè)環(huán)節(jié)至少2家以上,這將催生一系列特斯拉供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化的投資機(jī)會(huì),比如最近,寧德時(shí)代就進(jìn)入特斯拉供應(yīng)鏈體系,預(yù)計(jì)為其供應(yīng)超級(jí)磷酸鐵鋰離子電池(CTP方法);


另一方面,特斯拉自2015年的3筆投資布局,使其形成了自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池的全部能力。特斯拉作為主機(jī)廠自產(chǎn)動(dòng)力鋰電池,必將引起其他新能源主機(jī)廠的關(guān)注與跟進(jìn),將帶來(lái)動(dòng)力鋰電池行業(yè)一系列投資并購(gòu)機(jī)會(huì)。


鉅大鋰電,22年專注鋰電池定制

鉅大核心技術(shù)能力