受益于政策引导、产业规划和优惠补贴多重因素驱动,我国新能源汽车近年来迎来了飞速的发展。虽然因骗补行为导致补贴政策进行了较大调整,其中客车补贴平均下滑约40%~60%,乘用车及专用车下滑约 20%~30%,并导致推广目录推翻重申。 2017 年随着新目录的持续落地,新能源汽车产销数据呈现出逐月走强的趋势。2017 年前三季度新能源汽车的总销量 39.8 万辆,比上年同期增长 37.7%,其中纯电动汽车比上年同期增长 50.1%、插电式混合动力汽车比上年同期增长 0.6%,预计全年销售有望达到 70 万辆。 从目前政策来看, 2018 年补贴相较 2017 年持平, 2019-2020 年相较 2017年再退坡 20%,然后补贴退出。后面双积分政策实施落地,新能源车销量长期无忧。

新能源汽车销量(年)

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新能源汽车销量(月)

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  能源车快速放量带动今年前三季度动力电池产量共计 32.02Gwh,同比增长 42.1%。 2016年全年动力电池出货量为 29.39Gwh,今年前三季度的产量已超去年全年,产量的快速释放的原因是电池企业近两年的快速扩产的结果, 企业均选择行业爆发时点抢占前期市场资源。

  2016~2018 年我国动力电池产能分别为 63.5Gwh、101.3Gwh和 129.4Gwh,产能同比增长分别为 123.4%、 59.2%和 27.7%。

  2016~2018 年我国动力电池的需求为27.2Gwh、 34.452Gwh 和 50.82Gwh,需求同比增长分别为 71.07%、 26.65%、 47.46%。 从产能的角度来看, 目前产能的扩张速度高于动力锂电池的增速, 但这种增速之间的剪刀差会呈现出逐步收窄走向均衡的趋势。

动力电池企业产能规划

公司
2016 年末产能(Gwh)
2017 年末产能(Gwh)
2018 年末产能(Gwh)
总产能
三元
磷酸铁锂
总产能
三元
磷酸铁锂
总产能
三元
磷酸铁锂
CATL
9
4
5
16
8
8
25
`6.0
9
比亚迪
12
2
10
16
6
10
18
8
10
国轩高科
5.5
2
3.5
8
3
5
11.5
6.5
5
亿纬锂能
4.3
1
3.3
9
6
3
9
6
3
沃特玛
8
0.2
7.8
16.2
0.2
16
18.2
0.2
18
其他
20.2
14.5
5.7
28.9
21.7
7.2
38.5
29.3
9.2
合计
63.5
25.7
37.5
101.3
47.9
53.4
129.4
71
58.4

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  三元电池优势明显高端锂电市场稀缺。相较于磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂电池, 三元锂电池(NCM、 NCA)具备电压平台高、能量密度高、振实密度高、电化学稳定、循环性能好等特性,在提升新能源汽车的续航里程、 减轻用户续航里程忧虑方面具有明显优势,同时还具有放电电压高,输出功率比较大,低温性能好,可适应全天候气温等优点。

锂电池特性比较

项目
钴酸锂(LCO)
锰酸锂(LMO)
磷酸铁锂(LFP)
镍钴锰酸锂(NCM)
镍钴铝酸锂(NCA)
分子式
LiCoO2
LiMn2O4
LiFePO4
LiNixCoyMn1-x-yO2
Li(NiCoMn) O2
电压
3.7
3.8
3.3
3.6
3.7
比容量(mah/g)
150
120
150
160
170
能量密度(wh/kg)
-
-
130
160-220
220-250
循环次数
500
300
2000
1000
1000
安全性
较好
成本
较高
优点
充放电稳定,生产工艺简单
价格低,安全性好
高安全性,环保长寿
循环性好
低温性能好,能量密度高
缺点
钴价格昂贵,循环寿命低
能量密度低
低温性能差,放电电压低
钴价格高
高温性能差,技术壁垒高
使用情况
普遍
普遍
普遍

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  动力锂电池产能过剩的趋势比较明确, 在动力电池的技术走向中,三元正在成为大趋势。我们认为,主要有两点原因,一方面是政策推动,如科技部要求到 2015 年能量密度达到200wh/kg, 2020 年达到 300wh/kg。二是用户需求,小型化、长续航里程将成为电动车的未来主导方向,三元体系正式满足了这样的需求。而随着三元电池价格进一步下降,磷酸铁锂在价格上已无多少优势。 专用车三元电池的解禁进一步推动了三元锂电池发展。我们认为无论政策导向还是下游要求,均进一追求电池能量密度的提升,我们认为三元电池的推广将进一步提速, 中期将是低镍 NCM 占优,长期看高镍三元 NCM、 NCA 占比将不断提升。

动力电池需求预测

动力源
车型分类
2014A
2015A
2016E
2017E
2018E
EV 产量
乘用车
3.78
14.3
25.32
39.25
58.87
客车
1.15
10.35
10.03
11.17
12.15
PHEV 产量
专用车
0.41
4.45
4.34
10.66
21.4
乘用车
1.67
6.35
8.52
11.93
16.1
客车
1.38
2.46
1.8
2
2
产量合计/万辆
8.39
37.9
50
75
110.52
动力电池总需求/GWH
3.88
15.93
27.2
34.45
50.8
三元电池总需求/GWH
4.29
6.65
13.78
22.86

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  从扩产角度来看, 三元电池技术壁垒高,高端三元产能扩产更慢,扩张效果不达预期非常普遍。2017 年 1 月,特斯拉宣布与松下联合开发的新型 21700 电池开始进入量产,宣告动力电池正式进入 21700 时代,这款全球首发的 21700 电池将在超级工厂生产。 2017 年年 8月 4 日,国家标准委员会公布的 GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》中,明确地将 21700 规格尺寸列入其中。相比较 18650 型电池, 21700 具有显著优势: 1) 保持了 18650 型电池的高可靠性和稳定性; 2) 电池系统能量密度提升约 20%: 目前特斯拉生产的 21700 电池系统能量密度约300wh/kg,相比较现有的 18650 电池系统 250wh/kg 提高了 20%。 3) 单体电池容量提升带来的数量减少,从而使结构件、导电连接件等配件数量相应减少,整个系统成本下降约 10%; 4)配件数量的减少使得电池系统减少 10%左右的组件和重量,提升其能量密度。

特斯拉 18650 电池和 21700 电池比较

电池类型
三元
三元
型号
18650
21700
正极
NCA
NCA
负极
石墨
石墨(含硅碳)
能量密度
233Wh/kg
300Wh/kg
电池容量
40/60/85kwh
65-75 kwh

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  当前新能源汽车补贴标准与动力锂电池能量密度正比例相关。 在电池材料体系没有巨大突破的情况下,21700 电池是获得更高的有效容量的趋势。在今年第八批推广目录车型中,已有搭载了三元 21700 电池的两款纯电动厢式运输车进入目录。 从供给来看,目前市场上 21700 的产能并不多,主要原因是国内当前 21700 电池的性价比还不足,装配产线配套等方面与国外企业还有差距。我们认为随着国内设备企业以及零配件企业的快速跟进, 21700 电池的成本有望逐步下降,同时 21700 电池在 PACK 成本方面的优势也会体现。根据 2020 年的 300Wh/kg 的目标,多家电池企业和研究机构都已有所布局,技术的快速迭代将使得大部分企业在加速跑中逐渐落伍,而具备整体研发实力的动力电池企业将从中胜出。根据目前的技术路线,我们认为短期内三元电池仍将是提高能量密度的关键,中期看富锂锰基的技术突破,远期方向是锂硫电池。

动力锂电池发展路径

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  负极材料在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用。通常将锂电池负极材料分为两大类:碳材料和非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形碳,如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球和软炭(如焦炭)等;非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料等。从技术来讲,石墨的克容量为 372mAh/g,性能逐渐趋于理论极限值。负极材料的发展是高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本,其中硅碳复合材料的取得了很大的进展,特斯拉发布的 Model 3 就采用了硅碳负极作为动力电池新材料。通过在人造石墨中加入 10%的硅基材料,特斯拉让电池容量达到了 550mAh/g 以上,电池能量密度可达 300wh/kg。采用钛酸锂负极材料的动力电池具备快速充点、循环寿命长及安全性高等特点,因此该负极材料在公交领域得到了较大的关注。

负极材料比较

系列
类别
比容量
首次效率
快充特性
安全性
碳系负极
天然石墨
340~370
90%
一般
一般
人造石墨
310~360
93%
一般
一般
中间相炭微球
300~340
94%
一般
一般
非碳负极
石墨烯
400~600
30%
一般
钛酸锂
165~170
99%
最好
最高
硅基
800
60%
锡基
600
60%

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