请务必阅读正文后的声明及说明 Table_MainInfo Table_Title 证券研究报告 / 行业深度 报告 特斯拉 的下一代电池 ： 无钴未量产， 低钴 在眼前 -东北新能车 锂电池材料 行业 深度 报告 1)特斯拉采用宁德时代成熟“无钴”电池方案 大概率是磷酸铁锂 ； 特斯拉 “无钴电池”不只磷酸铁锂，还有其他的无钴 化 方案 。 宁德时代的 LFP电池 过去几年 进步巨大 ，结合 CTP 降本增效， CTP+LFP“无钴”电池 方案能够满足国产 Model 3 基础款需求。 但 国产特斯拉 Model 3 长续航版本依然采用高镍三元电池，技术指标目前 CTP+LFP 并不能达到， 特斯拉 还有其他“无钴化”方案。 2)特斯拉新一代高镍电池钴含量 将 降至 1%以下，客观上已经 相对“无钴” ，对钴的使用将下降 60%。 钴在三元材料电池体系的作用依然存在，未来 2-3 年内很难大规模应用绝对“无钴”电池， 松下 -特斯拉系统新一代电池 钴 含量将 降至 1%以下，特斯拉对钴的使用将进一步减少，未来放量增长将不受限于钴。 预计切换成超低钴方案后 ， 2025 年 相较于原方案，特斯拉 将减少钴金属 使用 量 约 1.1 万吨 。 3)特斯拉 “去钴”核心在于变被动为主动 ， 极限降钴就是以后不受制于钴 ， 不断“去钴”也能 进一步降 低对钴价变化的敏感性 ， 有 利于预期管理 ，控制成本。 特斯拉目前产能规划宏阔，不希望有任何 环节 阻碍其产能扩张， 钴对电动车远期产能的限制 与马斯克理念冲突，因此 他需要降钴 。 降钴后， 特斯拉不再 受制于钴价大幅波动对整体成本造成太大影响，可以对 单车成本做预期管理，降低对钴价巨幅波动的敏感性，“去钴”核心在于变被动为主动。 4)投资建议 ： 正极高镍化趋势开启， 关注其相关产品是否 大批量为松下 -特斯拉体系配套，其 高镍产品 是否 得到 更多中 日韩电芯厂 等需求大 客户的认可 等 。 建议关注格局清晰有海外供应链逻辑的公司；建议关注上游弹性品种；建议 关注有认知偏差的磷酸铁锂行业 。 风险提示： 特斯拉销量不及预期，锂电池材料技术革新 。 Table_CompanyFinance 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2018A 2019E 2020E 2018A 2019E 2020E 宁德时代 140.78 1.64 1.99 2.85 85.84 70.74 49.40 买入 科达利 55.77 0.39 1.14 1.56 143.00 48.92 35.75 买入 德方纳米 172.29 3.06 2.52 4.21 56.30 68.37 40.92 买入 Table_Invest 优于大势 上次评级： 优于大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 -19%-13%-7%-1%5%11%2019/32019/42019/52019/62019/72019/82019/92019/102019/112019/122020/12020/2电气设备 沪深300Table_Trend 涨跌幅（ %） 1M 3M 12M 绝对收益 6.23% 19.87% 4.93% 相对 收益 4.30% 16.65% -3.07% Table_IndustryMarket 行业数 据 成分股数量（只） 196 总市值（亿） 20525 流通市值（亿） 16092 市盈率（倍） 59.33 市净率（倍） 2.39 成分股总营收（亿） 8965 成分股总净利润（亿） 271 成分股资产负债率（ %） 56.64 Table_Report 相关报告 锂电池材料行业深度报告：优质的赛道，优选的方向 2020-02-29 负极行业深度：路径之争无定论，产品升级是必然 2020-01-08 东北证 券中小市 值组新能源汽车行业 2020年度策略：全球电动化加速，看好海外供应链 &上游弹性品种 2019-11-22 证券分析师：笪佳敏 执业证书编号： S0550516050002 021-20361230 djmnesc 研究助理 ：李金洪 执业证书编号： S0550119070009 021-20361241 lijhnesc 电气设备 发布时间： 2020-03-12 请务必阅读正文 后的 声明及说明 2 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 目 录 1. 特斯拉：到底用什么电池？ . 4 1.1. “无钴，不代表一定是磷酸铁锂 ”. 41.2. 宁德时代的无钴电池方案？ . 61.3. 特斯拉有哪些无钴化想法？ . 81.4. 如何理解特斯拉的去钴路线？ . 111.4.1. “Less than 3% cobalt in our batteriers” .111.4.2. “Will use none in next gen”.132. 特斯拉下一代电池：钴降至 1%以下 . 14 2.1. 特斯拉所用电池仍可提升 . 152.2. 特斯拉的超低钴方案 . 172.2.1. 特斯拉电池供应愿景：不求于人 .172.2.2. 特斯拉 Ni9 系电池：极限降钴以不求于钴 .192.3. 超高镍超低钴对特斯拉有何意义 . 212.3.1. 摆脱销量增长对钴的依赖 .212.3.2. 降成本、控预期：被动变主动 .273. 行业影响：正极高镍化趋势开启 . 29 3.1. 正极需求大，总量增长很确定 . 293.2. 未来看高镍，切入国际大客户将占得先机 . 304. 投资建议 . 35 5. 风险提示 . 35 图表目录 图 1：路透社报道特斯拉与 CATL 达成 “无钴 ”电池协议 . 5图 2：特斯拉官方抖音回复 “无钴 ”传闻 . 5图 3：磷酸铁锂电池行业市场格局 . 6图 4：国产特斯拉基础款配臵 . 7图 5： NCM 与 LFP 电池能量密度对比 (wh/kg). 7图 6：国产特斯拉长续航款配臵 . 8图 7：马斯克表态 “减钴 ”态度 . 9图 8：全球钴锂资源开采量示意图（ 2018 年） . 10图 9： Jeff Dahn 教授的 “减钴 ”尝试 . 10图 10：容百科技高镍产品的 “含钴量 ”. 12图 11：三元体系不同元素配比相图 . 13图 12： Science刊发 “钴在电池中作用 ”文章（ 2020 年） . 14图 13：不同活性物质体系电池设计 . 16图 14：特斯拉产能规划 . 18图 15：特斯拉产业电池环节主要供应链 . 19请务必阅读正文 后的 声明及说明 3 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 图 16： A公司主要 NCA 前驱体产品 . 20图 17： A公司生产项目审批公告 . 21图 18：特斯拉分季度交付量（万辆） . 23图 19：特斯拉 Model 3 及竞争对手分季度在欧洲销量（万辆） . 24图 20：特斯拉 Model 3 及竞争对手分季度在美国销量（万辆） . 25图 21： 2020-2025年特斯拉销量及电池需求预测（万辆 /GWH） . 25图 22： 2020-2025年特斯 拉钴金属需求测算（万吨） . 26图 23：正极总需求测算（万吨） . 29图 24：钴锂终端需求分类测算 . 31图 25：高镍正极材料生产工艺 . 31表 1：现有主流量产高镍方案的正极 “含钴量 ” . 11表 2：现有主流量产高镍方案的电池 “含钴量 ” . 13表 3：国内主流动力电池参数 . 16表 4：特斯拉与电池厂的合作过往 . 17表 5： NCA(Ni91 体系 )相对于传统体系对钴耗用 . 22表 6： NCM(Ni92 体系 )相对于传统体系对钴耗用 . 22表 7：现有钴价水平下各类高镍敏感性测算 . 27表 8： 70kwh 带电量水平下各类高镍敏感性测算 . 28表 9：各类正极材料分析对比 . 30表 10：国内外主要 NCA 企业分析对比 . 32请务必阅读正文 后的 声明及说明 4 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 1. 特斯拉 ： 到底用什么电池？ 核心结论： 1） 特斯拉采用宁德时代 成熟“无钴”电池方案， 大概率是 磷酸铁锂电池方案。 国产特斯拉 Model 3 基础款对电池要求并不高。宁德时代的 LFP 电池过去几年技术进步巨大，也相继 推出 LFP 高能型和功率型电芯，结合 CTP 降本增效，宁德时代的CTP+LFP“无钴”电池方案能够满足国产特斯拉 Model 3 基础款需求。 2） 特斯拉的“无 钴电池”不只磷酸铁锂， 还有其他的无钴方案 。 国产 特斯拉 Model 3 长续航版本依然采用 高镍三元 电池，工况条件下续航里程约为 668km，电池系统能量密度约为 161wh/kg，总带电量约为 80kwh。 这些要求目前 CTP+LFP 并不能达到，因此特斯拉一定还有其他“无钴化”方案。 3） 马斯克的“无钴化”主要 基于其对推广电动车的诉求 ，但“绝对无钴”三元电池产业化方案暂不存在 ，“ 相对 无钴”三元电池存在且即将推行 。 受够了电池产能地狱折磨的特斯拉，不希望未来资源品“钴” 会限制着电动车的普及，因此在科研及产业推广上不断地寻求“无钴 ” 方向。 特斯拉联合三元电池科研大牛 Jeff Dahn 教授共 同研发“无钴”电池。科研上初步证实有无钴化方案，但还无法产业化应用 ,特斯拉三元“无钴”电池产业化方案目前并不存在。但是，特斯拉的低钴方案是存在的，且钴的含量还在持续降低。 4） 目前钴在特斯拉电池总质量中 的质量分数 已小于 3%， 钴在电池中的单位价值量占比 也小于 3%，短期内还有继续降低的可能，但绝对无钴并不容易。 钴 在 三元材料电池体系的作用依然存在，高镍体系 钴 含量低但对电池的稳定及循环寿命等作用暂无法证伪。我们认为特斯拉未来 2-3 年内很难大规模应用绝对 “无钴”电池，但钴对特斯拉的牵制将大幅降低， 特斯拉 新一代电池 的“含钴量”显著低于3%，直至接近 0，做到较低的钴含量 相对“无钴”。 1.1. “无钴，不代表一定是磷酸铁锂” 要 理解特斯拉的电池选择策略，可以首先来回顾一下农历年后以来围绕着“ TSLA-CATL”体系的一系列证实与传闻。 2020 年 1月 30 日，特斯拉公布其 2019 财年第四季度财报，随后在电话会议中明确，宁德时代将 成为其新的 合作伙伴 ，并称具体的合作细节将在 4 月的“电池日”中进一步透露。 2020 年 2 月 3 日， 宁德时代公告与特斯拉合作协议 ，宁德时代将向特斯拉供 应锂离子动力电池产品，供货有效期限为 2020年 7月 1 日至 2022年 6月 30 日，产品采购量须以特斯拉后续具体采购订单为准。 2020 年 2月 18 日， 外媒报道 特斯拉近期正与宁德时代商讨在中国工厂使用无钴电池的事宜 ，该报道进一步指出 特斯拉将从宁德时代采购 的 “无钴电池”就是磷酸铁锂电池。 请务必阅读正文 后的 声明及说明 5 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 图 1： 路透社报道特斯拉与 CATL 达成“ 无钴” 电池 协议 数据来源： Wind，路透社 ， 东北证券 然而 ， 2020 年 2 月 21 日 ， 特斯拉在官方抖音号上回应“采用无钴电池意味着是磷酸铁 锂电池”，称 无钴不代表一定是磷酸铁锂 ，请留意 4 月特斯拉的电池发布会。 图 2： 特斯拉官方抖音回复“无钴”传闻 数据来源： 抖音 ，东北证券 从上面的传闻与回应中，可以推演得出以下几条： 1) 宁德时代有成熟的可为特斯拉 量产 的 “无钴”电池方案 2) 特斯拉可能还有其他的无钴方案，量产与否未知 下文将对上述推断逐一探究 。 请务必阅读正文 后的 声明及说明 6 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 1.2. 宁德 时代 的 无钴 电池 方案 ？ 宁德时代有 成熟 “无钴”电池方案 ，即磷酸铁锂电池方案。 在磷酸铁锂电池领域，宁德时代一家独大 ,规模最大，质量也是最优之一 。 2019 年 宁德时代 装机 11Gwh，市占率 57%，较 2018 年 48%市占率 提升；比亚迪 装机 2.8Gwh，市占率 14%，较 2018年 21%市占率 下降；国轩 高科 装机 2.8Gwh，市占率 14%，较 2018年 11%市占率 提升；亿纬锂能 装机 1.8Gwh，市占率 9%，较 2018 年 5%市占率 提升，目前 CR4 占比 94%， 行业集中度 进一步提升。 图 3： 磷酸铁锂电池行业市场格局 数据来源： GGII， wind，东北证券 宁德时代给特斯拉的 “ 无钴电池 ” 方案就是磷酸铁锂。 目前宁德时代装机量超过 1Gwh的成熟的 “ 无钴电池 ” 方案只有 磷酸铁锂电池，因此 我们认为 宁德时代的无钴电池方案，基本没太大争议。 接下来进一步讨论宁德时代给特斯拉的“无钴电池”能否满足特斯拉的需求。 国产特斯拉基础款对电池要求并不高。 根据工信部推荐目录公布的配臵数据，国产特 斯 拉 基 础款 工 况 条件 下 续 航里 程 约 为 450km ， 电 池系 统 能量 密 度 约 为140-150wh/kg，总带电量约为 52kwh。 请务必阅读正文 后的 声明及说明 7 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 图 4： 国产特斯拉基础款配臵 数据来源： 工信部，东北证券 这样的电池需求宁德时代能满足吗？ 显然，宁德时代 的磷酸铁锂电池方案 能满足。 图 5： NCM 与 LFP 电池能量密度对比 (wh/kg) 数据来源： 工信部，东北证券 主要基于 以下几点： 1) 首先是 CTP+LFP 的降本提效。 本质上就是原来 LFP 电池较差的单体性能通过空间结构优化，使得整体电池包性能提升。在同等需求的情况下 LFP 比三元 523便宜了至少 15-20%，同时提升了 安全性和使用寿命 。 2) 其次是 磷酸铁锂电池 技术本身 进步巨大 。 考虑到客车中 LFP 占比高，乘用车中NCM 占比高， 因此我们可以通过 用客车中 LFP 与乘用车中 NCM 对比 ， 分析推荐目录中 LFP 和 NCM 的平均能量密度。 结论显而易见， LFP 与 NCM 差距并不大。 当然 ，客车中一般都是大电芯，乘用车一般都是小电芯，直接对比有不妥，但 CTP 本请务必阅读正文 后的 声明及说明 8 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 身就是倡导利用大电芯，所以这个结论也可以说，大电芯 LFP 和小电芯 NCM 在目前技术水平下性能是差不多的，即 LFP+CTP 方案在性能上是可行的。 3) 宁德时代 有 磷酸铁锂 高能型和 功率型电芯。 宁德时代推出的 LFP 电池 其 热失控温度高达 800， 可 实现 15 分钟可补电至 80%，采用轻量化设计电池包能量密度可达 155Wh/kg。 因此宁德时代的 CTP+LFP“无钴”电池方案能够满足特斯拉基础款的需求。 但 CTP+LFP 只能满足基础款，国产长续航版本依然会是高镍三元且短期内不会改变。 图 6： 国产特斯拉长续航款配臵 数据来源： 工信部，东北证券 特斯拉的“无钴电池”不只磷酸铁锂 电池 。 根据工信部推荐目录公布的配臵数据，国产特斯拉 长续航款工况条件下续航里程约为 668km，电池系统能量密度约为161wh/kg，总带电量约为 80kwh。这样的配臵要求短期内 LFP 电池很难达到，因此我们觉得特斯拉的“无钴”电池还有更深的含义。 1.3. 特斯拉有哪些 无钴 化 想法 ？ 首先，我们觉得“干 电极”技术和“超级电容器”技术大概率只是配角，不会是特斯拉下一代电池的主角 。 “干电极”技术是省去了电极中液态的 NMP，并不会改变材料体系，因此他属于 “ 有钴 ”“ 无钴 ” 都通用的工艺 ， 客观上 来讲， 提升能量密度后会降低钴的单耗，但本质上 和“无钴电池”这个特定名词无关。“超级电容 器”不属于锂离子电池体系，且超级电 容器一般能量密度约 10wh/kg，很难想象扛着 7 吨电容器的特斯拉在道路奔腾的画面， 客观上 来讲， 未来大概率会利用其优质的功率密度特性作为 锂离子电池体系的补充 ， 因此 也不是“无钴电池”讨论的重点。 特斯拉现在并无成熟“无钴”路线，但一直有“无钴”想法。 如果简单定义成熟电池方案产能达标要求为 1Gwh，则结论是 特斯拉没有成熟“无钴”电池方案，但有“无请务必阅读正文 后的 声明及说明 9 / 37 Table_PageTop 行业深度报告 钴”的想法、 “高镍低钴” 已量产和“超高镍超低钴”的即将 量产 的事实 。 首先来看 “无钴”的想法， 我们 从马斯克的表态及 Jeff Dahn 教 授 的研究可见一斑。 图 7： 马斯克表态“减钴”态度 数据来源： 公开资料，东北证券 2018 年，马斯克称未来特斯拉要做到“无钴”。 2018 年 6 月，在预估 Model3 周产5000 台的目标 时 ，不少人担忧，车用电池关键材料钴，供给相对稀少，或许会成为Model3 扩产的绊脚石。但此时，马