证 券 研究报告 证 券 研究报告 请务必阅读投资评级定义和免责条款 深度报告 买入 新能源汽车系列二：动力电池， 未来几何 新能源汽车 行业 2020-06-29 星期一 相关报告 新能源汽车系列一：领跑者特斯拉的崛起 -WWJ-20200227 研究部 姓名：汪伟杰 SFC： BNQ701 电话： 0755-21516067 Email:wangwjgyzq.hk 投资要点 汽车电动化加速带来动力电池发展机遇 ： 从 长期看， 汽车 电动化趋势毋庸置疑， 欧洲各国 的 “禁燃 声明 ”将 加速 电动汽车 渗透率提升 。 电动汽车 与燃油车 工作原理的差异性导致电池行业在 新一轮电动化浪潮下的 重要性凸显。 我们选取 动力电池行业， 简析 主要材料类别 、全球 主要玩家 并尝试展望 行业未来发展 。 动力电池市场，中日韩三足鼎立 ： 全球动力电池市场的领先玩家主要集中在中日韩三国， 2019 年 CR5 达76%， TOP 玩家基本垄断主要电动车企的电池供应。 海外 电池 龙头 主要有 主供 特斯拉的 松下、 全球化布局 的 LG 化学与 规模 相对较小主打方形电池的 三星 SDI，国内 电池 龙头主要包括 全球份额 第一 的宁德时代、整车 与电池 配套 一体化的 比亚迪以及大众入股 的铁锂龙头 国轩高科 。 未来展望：优选的赛道，扩张的龙头 ： 1） 从规模角度看 ： 动力电池需求未来增长确定性高， 景气度将长期保持扩张区间 。 根据 我们测算， 2025 年 全球动力电池需求有望达 635GWh，CAGR34%； 2030 年 全球动力电池需求有望达 1960Gwh， CAGR30%； 2）从 技术角度看， 降本是短期目标 ， 无钴化 、无模组化成为短期内 的 技术方向 。 同时 ，刀片电池 的推出有望带动磷酸铁锂景气回升 ； 3）从 格局角度看， 动力电池 行业具有较高资源 与 技术壁垒， 短期行业较难发生重大技术变革， 第一梯队格局保持稳定。 综合 配套 客户、 能量 密度技术、未来产能 扩张 等 方面， 宁德时代与 LG 化学 竞争 优势突出 。 全球范围看，欧洲本土系蓄势待发，有望 成为中日韩之后的第三大动力电池产业集群 。 投资建议： 从 长期看， 在各国政策 引导扶持 与 全球 车企 加速转型 的 背景下， 汽车 电动化浪潮 将进入 新一轮上升周期 。 动力电池 作为 电动汽车产业链的核心环节，未来 需求增长确定性高，且空间广阔。 行业具有 较高 的资源与技术壁垒 ， 未来 有望 形成 寡头 垄断的市场格局。 受益 的 港股 标的上， 推荐关注比亚迪 股份 （ 1211.HK） 、赣锋锂业 （ 1772.HK） 。 2 深度报告 目录 1. 汽车电动化加速带来动力电池发展机遇 - 6 1.1 长期看，汽车电动化趋势毋庸置疑 .6 1.2 电池环节在新能源汽车产业链中重要性凸显 .8 2. 锂离子动力电池材料 几何 - 8 2.1 锂离子电池是目前电动汽车的首选 .8 2.2 正极材料：三元与磷酸铁锂为主要材料 . 11 2.3 负极材料：石墨化碳为主流 . 12 2.4 电解液：六氟磷酸锂为主要的溶质 . 13 2.5 隔膜：湿法隔膜的渗透率在提升 . 14 2.6 封装技术：方形、圆形及软包各有优劣 . 15 3. 动力电池市场，中日韩三足鼎立 - 17 3.1 宁德时代：全球动力电池的龙头 . 18 3.2 比亚迪：整车与电池配套一体化 . 20 3.3 国轩高科：铁锂龙头，大 众入股 . 21 3.4 松下：主供特斯拉的电池巨头 . 22 3.5 LG 化学：全球化布局的锂电龙头 . 24 3.6 三星 SDI：规模较小，主打方形电池 . 25 4. 未来展望：优选的赛道，扩张的龙头 - 27 4.1 规模：动力电池市场未来增长空间巨大 . 27 4.2 技术：降本是短期目 标，长期依然看技术革新 . 30 4.2.1 低钴化甚至无钴化是中短期内三元锂电池降本的技术方向 . 30 4.2.2 无模组化成为降本的可行路线之一 . 31 4.2.3 磷酸铁锂景气回 升 . 32 4.2.4 多种技术路线百花齐放 . 33 4.3 格局： 第一梯队稳定，宁德时代与 LG 化学优势突出 . 33 风险提示： - 36 3 深度报告 图目录 图 1： 1965-2018 中国二氧化碳排放量（百万吨） - 6 图 2： 中国原油对外依存度 - 7 图 3：新能源汽车产业链 - 8 图 4： 锂离子电池工作原理示意图 - 10 图 5： 某圆柱电芯组成的模组 - 10 图 6：蔚来 ES8 的动力电池包 - 10 图 7： 中国锂电池正极材料出货量（万吨） - 11 图 8： 2016 -2019 年 中国新能源汽车装机比重变化 - 12 图 9： 2016 -2019 年中国动力锂电池技术体系份额 - 12 图 10： 中国锂电池负极材料出货量（万吨） - 13 图 11： 2016-2020 年六氟磷酸锂的市场价格（万元 /吨） - 13 图 12：中国电解液出货量（万元 /吨） - 14 图 13：中国锂电池隔膜出货量（亿平米） - 14 图 14：不同工艺隔膜出货量占比 - 15 图 15： 各类电池原理结构图 - 16 图 16： 2019 中国动力电池封装路线占比 - 16 图 17： 2019 全球动力电池市场出货量占比 - 17 图 18： 2015-2019 年宁德时代动力电池出货量（ GWH） - 18 图 19： 2015-2019 年宁德时代营业收入及增速 - 19 图 20： 2015-2019 年宁德时代归母净利润及增速 - 19 图 21： 2017-2019 年比亚迪动力电池出货量与占国内份额 - 20 图 22： 2015-2019 年国轩高科动力电池装机量与占国内份额 - 21 图 23： 2015-2019 年国轩高科营业收入及增速 - 21 图 24： 2015-2019 年国轩高科归母净利润及增速 - 21 图 25： 2019 财年松下电器营收结构 - 23 图 26： 2015-2019 年松下动力电池装机量与全球份额 - 23 图 27： 2019 财年松下电器营收结构 - 24 图 28： 2015-2019 年 LG 化学动力电池装机量与全球份额 - 25 图 29： 2019 财年三星 SDI 营收结构 - 26 4 深度报告 图 30：三星 SDI 大型电池板块营收及净亏损额（亿元） - 26 图 31： 2015-2019 年三星 SDI 动力电池装机量与全球份额 - 26 图 32： 2014-2019 年全球动力电池出货量及增速 - 27 图 33： 2014-2019 中国动力电池出货量及增速 - 27 图 34： 2013-2019 年欧洲电动车销量年均复合增速达 64% - 28 图 35： 2013-2019 年中国电动车销量年均复合增速达 102% - 29 图 36： NCM811 材料设计 - 30 图 37： 蜂巢能源 NMX 无钴电池 - 31 图 38： 宁德时代 CTP 技术 - 32 图 39：比亚迪新一代刀片电池 - 32 图 40：比亚迪刀片电池的 CTP 技术 - 32 图 41： 2017-2020 年 全球动力电池行业 CR5 - 34 图 42：动力电池企业电池能量密度对比 - 35 图 43：动力电池企业扩产对比 - 35 5 深度报告 表目录 表 1：欧洲国家“禁燃”时间进度 - 7 表 2：各种二次电池的性能对比 - 9 表 3：各类正极材料优劣势对比 - 11 表 4：方形、圆形、软包电池性能比较 - 16 表 5：动力电池企业的主要客户及配套车型 - 17 表 6：宁德时代积极布局产业链上游 - 19 表 7： 21700 和 18650 电池 参数比较 - 24 表 8：全球动力电池需求测算 - 29 表 9：全固态电池与主流动力电池参数对比 - 33 表 10：头部动力电池企业配套车企情况 - 34 6 深度报告 1. 汽车 电动化加速带来动力 电池 发展机遇 1.1 长期看，汽车电动化趋势毋庸置疑 环保要求 推动 汽车电动化 转型 。 随着全球气候变暖 与 空气污染 问题日益严重， 减排问题 自 20 世纪 90 年代 起 引起 世界范围 的关注 。 其中，城市 中 汽车为主的交通领域 成为最大的减排战场，世界各国纷纷出台严格的 汽车尾气排放标准，节能环保 逐渐 成为了 汽车行业发展的硬性要求和关键因素，满足 环保需求的电动汽车 浮出水面 。 2015 年 12 月，联合国气候变化框架公约近 200 个缔约方在巴黎气候变化大会上达成巴黎协定， 这是继京都议定书后第二份有法律约束力的气候协议，为 2020 年后全球应对气候变化行动做出 安排 ， 日趋严格的环境 保护 协议将加速汽车电动化进程。 图 1： 1965-2018 中国二氧化碳排放量（百万吨） 资料来源： wind、 国元证券经纪（香港）整理 汽车 电动化符合能源 安全 利益 与 能量使用效率 的 改善 。 交通领域对石油能源的消耗大，依赖性强，汽车电动化有利于减少石油需求量。尤其对于 我国 这样 的原油进口大国， 石油对外依存度近年来不断提高， 2019 年 12 月达到 72.55%，远高于国际一般认为 50%的“安全线”。从能源安全角度来看，推动 汽车电动化有利于 降低我国的石油对外依存度。同时，从能量使用效率的角度来看，目前汽车常用的汽油内燃机最高效率仅 35%左右，制约瓶颈包括摩檫 力、燃油的充分性等等，有极大的能量浪费情况，未来效率提高空间 有限。而电动汽车电能到动能的转化能达到 80%以上，将 极大的提高能量使用效率 。 02,0004,0006,0008,00010,00019671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999200120032005200720092011201320152017二氧化碳排放量 :中国 年7 深度报告 图 2： 中国原油对外依存度 资料来源： wind、 国元证券经纪（香港）整理 “ 禁燃 声明 ” 将 加速电动 汽车渗透。 从 2016 年开始， 在强调 环保、 创新政策行动领先的欧洲， 陆续有 约 10 个国家提出了燃油车禁售声明 ， 同时部分 理念先进的城市和地区也通过声明或协议的方式支持“禁燃”行动， 这 将对 电动车的普及起到 重要 推动作用。 表 1：欧洲国家“ 禁 燃” 时间 进度 国家 /地区 时间节点 相关政策 主要内容 /目标 挪威 2025 National Transport Plan 2018-2029 (2017) 在 2025 年售出的所有新乘用车和轻型货车应为零排放 丹麦 2030 Together for a greener future - Climate and Air Pla 2030 年以后，新的汽油和柴油汽车将不在本地销售 冰岛 2030 Iceland s Climate Action Plan for 2018 2030 在 2030 年禁止新注册柴油和汽油车 爱尔兰 2030 Climate Action Plan 2019 从 2030 年起禁止销售新的化石燃料汽车 荷兰 2030 Climate Agreement 最迟 2030 年，乘用车将实现零排放 瑞典 2030 Climate Policy Action Plan Facts 从 2030 年开始，将不再允许销售新汽油和柴油车 苏格兰 2032 Climate Change Plan 苏格兰将逐步淘汰购买汽油和柴油汽车的需求到 2032 年 英国 2035 Announcement by Prime Minister Boris Johnson 终止新的常规汽油和柴油汽车的销售，以及到 2035 年，包括 PHEV 和 HEV 的货车 法国 2040 Mobility Guidance Law 结束新乘用车和轻型商用车的销售到 2040 年使用化石燃料的汽车 西班牙 2040 Draft Law on Climate Change and Energy Transition 为电动汽车在总电动汽车中的最小份额设定目标乘用车销售量，到 2040 年将达到 100 资料来源：易车网、 各国 政府网站、 国元证券经纪（香港）整理 0%10%20%30%40%50%60%70%80%1995-011995-101996-071997-041998-011998-101999-072000-042001-012001-102002-072003-042004-012004-102005-072006-042007-012007-102008-072009-042010-012010-102011-072012-042013-012013-102014-072015-042016-012016-102017-072018-042019-012019-10进口依赖度 :原油8 深度报告 1.2 电池 环节 在新能源 汽车产业链中 重要性 凸显 新能源汽车 与 燃油 车在产业链上具有结构性 差异 。 与传统燃油车 类似， 新能源 汽车产业链同样 涉及 多个行业， 较为 复杂， 传导 时间长。 由于新能源汽车和传统汽车最大的不同 就是用电机、电池，包括电控部分来代替传统车的发动机， 在 产业链上 两者 具有结构性的差异 ， 新能源汽车 产业链 在 传统产业链的基础上 增加 了 电池 行业（包括 上游 的资源开发） 以及 电机 、 电控系统 。 图 3：新能源汽车产业链 资料来源： 国元证券经纪（香港）整理 工作 原理的 差异性 导致电池行业重要性凸显。 电动汽车与传统燃油车 动力 来源方式的不同，电池系统 是 电动汽车性能的关键 。在整个新能源 汽车 成本 构成里面，电池 占到整车成本的 35%-50%。 2. 锂离子 动力电池材料 几何 2.1 锂离子 电池是目前电动汽车的首选 目前市面的新能源汽车主要采用锂电池来提供动力，动力电池成本占到整车成本的三分之一以上，是决定汽车性能的核心因素 。 跟 传统电池相比，锂离子电池具备以下优点： 1） 能量 密度高 。锂离子电池 质量比能量 /体积比 能量均为镍镉电池、镍氢电池的 2-3 倍 ，因此同容量的电池， 锂离子 电池要轻很多，体积要小很多。 9 深度报告 2） 电压高 。因为采用了非水有机溶剂，其电压是其他电池的 2-3 倍 。 3） 自放电 率 低 。锂离子电池的自放点率为 3%-9%， 镍镉电池 为 25-30%，镍氢电池为 30%-35%。 4） 无记忆效应 。记忆效应就是指电池 用电未完 再充电时充电量下降，锂离子电池无记忆效应，所以可以随时充电，这样就 使 锂离子效能得到充分发挥， 而镍镉电池的记忆 效应较重，有时会出现使用一半而不得不放电再充电的现象。 5） 循环使用寿命长 。锂离子电池在充放电过程中，锂离子不断 地 在正、负极材料中脱 /嵌， 避免了锂 在 负极内部产生枝晶而引起的损坏 ， 循环使用寿命可 达 1000-2000 次 ， 而镍镉电池、镍氢电池的充放电次数一般为 300-600 次 。 6） 锂离子 电池内部采用过 流 保护、压力保护、隔膜自 熔 等 措施。 锂离子 电池 因此 成为便携式电子产品的理想电源，也是电动汽车和混合电动汽车的首选电源。 锂离子 电池及其相关材料成为了市场上关注的热点之一。 表 2：各种 二次电池的性能对比 项目 铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池 锂聚合物电池 比能量 Wh/kg 50 75 75-90 180 120-160 能量密度 Wh/L 100 150 240-300 300 250-320 功率密度 W/L 200 300 240 200-300 220-300 开路电压 V 2.1 1.3 1.3 >4.0 >4.0 平均输出电压 V 1.9 1.2 1.2 3.6 3.7 循环寿命 次 300 800 >500 >1000 400-500 记忆效应 无 有 有 无 无 月自放电率 % 35 1520 2030 69 35 工作温度 -1050 -2060 -2050 -2060 -2060 毒性 高 高 中 低 低 资料来源： 国元证券经纪（香港）整理 锂离子 电池实际上是一种 Li+在阴、阳两个电极之间进行反复嵌入与脱出的新型二次电池，是一种锂离子浓差电池。 在 充电状态时，电池的正极反应产生了锂离子和电子，电子 即 负电荷通过外电路 从 电池的正极向负极迁移，形成负极流向正极的电流。与此同时，正极反应产生 的 锂离子通过电池内部的电解液，透过隔膜迁移到负极区域，并嵌入负极活性物质的微孔中，结合外电路过来的电子声场 LixC6， 在电池内部形成从正极流向 负极 且与外电路大小一样的电流，最终形成完整的闭路 回路 。放电过程 则 正好相反。 在 正常的充电和放电过程中， Li+在嵌入和脱出过程中一般不会 破坏其晶格参数 及 化学结构， 在 理论上发生的是一种高度可逆的化学反应和物理传导过程 。 也被 称为 摇椅式电池。 10 深度报告 图 4： 锂离子 电池工作原理示意图 资料来源： 锂离子 电池 电极材料 、 国元证券经纪（香港）整理 锂离子 电池 主要由正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜四部分组成。 其中，正极材料为锂电池最核心的部分。因其成本占比和质量占比最大，正极材料也直接决定了电池的能量密度和安全性。目前市面上新能源汽车锂动力电池使用的正极材料有三元材