锂电池行业深度报告:无模组化降本路径清晰,磷酸铁锂有望复苏

发布时间:2022-10-06


模块从非标准发展到无模块化

电池模块为动力电池组提供安全保障

模块是动力电池系统的次级结构之一。动力电池系统的常规结构设计过程是电池模块系统 组主要是单体电池串并联,加上保护线路板和外壳,形成直接供电的组合,是单体 电芯与 PACK中间产品。电池模块主要由单个电池、固定框架、电气连接装置、温度传感器、电压检测 测线等部部件组成。根据单个电池的形状,市场上的电池模块分为方形电池模块和圆柱形电池模块 软包电池模块。

模块是弥补单芯一致性和稳定性差的重要环节。2012 年前,动力电池行业正处于进口阶段, 其特点是:1)企业生产规模小,大多数单体动力电池企业由传统企业生产 3C 小型锂电池企业转型 来;2)电池生产技术成熟度低,工艺控制能力弱,单芯一致性和稳定性较差。 模块作为单芯与电池组之间的缓冲环节,有利于保证电池组的稳定性和安全性。


从生产工序来看,模组处于电芯和 PACK之间。电芯厂制备单体电芯后,PACK厂家通过单芯测量 和选择,单个电池串并联焊接成电池模块,集成和包装电池模块,安装电池管理系统( BMS)、 充放电循环试验、成品包装入库,较终获得动力电池系统。


电池模块的主要作用是提高电池系统的安全性。 1)电池模块的主要功能是连接、固定和安全保护; 2)各模块独立管理部分的电池有助于温度控制,防止热失控传播。模块对制造效率和自动化进行处理 电池装载后的性能影响很大。测量电池模块质量的标准是机械强度、电气性能和热性能,因此 障碍处理能力。


模块可以有效降低电池组售后维护的难度和成本。由于电池组系统中有多个独立的模块,任何模块 模块故障或短路,可快速更换模块单元,方便快捷,节省后期维护成本。

模块降低了电池组的效率,增加了成本

系统能量密度低,重量增加,组装效率低。因为每个模块都需要独立的管理系统和密封 外壳需要有线束连接到其他模块,相应的部件数量更多,增加了电池组系统的整体质量 量,影响成组效率,影响电池包的能量密度。目前行业内圆柱电池的模块组成效率约为 87%,系统 成组效率约为 65%;软包电芯模块组成效率约为 系统组装效率约为85% 60%;方形电池的模块 组效率约为 系统组装效率约为89% 70%。


模块端的成本相对较高。模块的主要问题之一是模块带来的结构件和部件的增加。根据高度 工锂电池数据中电池成本的比例约为 80%,PACK成本占整个电池组的比例 20%左右。

从技术进步和产业发展的角度看模块发展趋势

动力电池技术的进步提高了单芯的质量,削弱了模块的性能要求。单芯和上游原材料 材料制备技术不断提高,单芯稳定性和安全性能不断提高,模块功能逐渐弱化。

模块的短板-低能量密度和高成本比例已成为市场关注的方向。市场关注开始针对模块的短板—— 寻求解决能量密度低、成本比例高的问题,推动电池模块标准化、大规模化、无模 组化的发展趋势。


电池模块主要分为四个发展阶段。

*阶段:补贴政策 新能源汽车由燃油车改造,模块和单芯多样化。从国内的新 从能源汽车发展的角度来看,补贴政策增加了 国内燃油车改版为新能源汽车,各汽车企业底盘装载电 池空间不同,导致相应的模块尺寸需求不同,单个电池尺寸需求多样化,导致电池制造 工艺繁琐,同一产品型号的生产线技术积累难度加大,生产线设备规模效应带来的成本优势较小, 市场冗余量大。现阶段市场成熟度相对较低,产品形状和性能多样化,企业规则 模效应差,成本高。

第二阶段:德国 VDA电池标准和公众 推出355模块,规范行业标准。随着新能源汽车规模的逐步扩大, 德国汽车工业联合会(VDA)根据市场上许多尺寸的电池,定义了圆柱形、方形和软 包电池对应电动汽车的尺寸要求,包括车型 EV、HEV、PHEV等。继德国 VDA电池标准后,大众 部推出 355模组。根据高工锂电池数据,355模块尺寸为 355151108电池模块可设计为软包或 以设计方形电池模块为由 由12个软包电池组成的电池模块排列 2x6或者 3x4等串并联方 方形模块为 由四个方形电池组成。首先推出国内微宏动力 宁德时代、比亚迪、 国轩高科技、力神、中航锂电池等主流电池厂商均在生产 355电池模块逐渐成为动力电池模块 市场主流。



随着动力电池装机容量集中度的提高,预计模块标准化渗透率将进一步提高。新能源汽车需求爆发带来动力和电力 池产能迅速扩大,行业低端产能过剩,洗牌加剧,高端产能继续扩大,抢占市场份额。 产业集中度不断提高,模块和电池的标准化程度逐步提高。标准化模块:1)有利于电池厂 于标准化制备工艺的技术积累;2)有利于标准化产能建设,规模优势凸显带来成本下降;3)有利 在电池组产品质量控制方面,提高产品一致性和安全性;4)尺寸标准化有利于产品升级和新产品 可直接更换电池组。


第三阶段:大众 MEB平台有望引领 590模组时代。355模块也面临着一些问题:1)尺寸相对较小, 只适用于轴距小的新能源汽车,车型平台尺寸小。2)355模组装载 12个软包电池或 4个方形电 芯,对于电池组来说,成组效率仍然较低,成本相对较高。对于纯电动车型,需要电量大,使用量大 尺寸模块可以进一步减少系统中模块的数量和零件的数量,有利于成本控制和轻量化 提高系统能量密度。根据电车资源数据,大众 MEB平台的核心是标准化模块,预计将使用更大的尺寸 的 590 尺寸为标准模块 590225108具有尺寸大、组装效率高、成本高、续航里程好等优点 势。大众 MEB平台设计标准化模块的优点是,只要能满足模块尺寸的要求,就能与软包和圆包兼容 柱、方形三种形式的单体电池,避免受电池单一供应商的限制,确保电池供应,进一步改善单词 权。

2019年 11月 4日,大众首款 MEB平台电动汽车 ID.3在德国工厂投产,ID.3.外部配备高压电池系统 类似于巧克力,电池模块的数量可以部署,较多可以安装 每个模块含有12个电池模块 24 同时,为了减肥,电池组外壳采用铝结构。


第四阶段:走向无模块化,国内主流企业开始推广 CTP技术和刀片电池。经验模块标准化和大规模标准化 为了进一步优化模块结构,国内企业率先提出了以宁德时代为主的无模块化方案 CTP (Cell To PACK)以及比亚迪推出的刀片电池技术。宁德时代根据高工锂电池数据 CTP电池 提高包体积利用率 15%-20%的电池组部件减少 生产效率提高40% 电池组能量密度提高50% 10%-15%可以达到 200Wh/kg 大大降低了动力电池的制造成本。根据蜂巢能源发布会的数据,与传播 统 590模组相比,CTP*代减少 零件24%,第二代成组效率提高 空间利用率提高5%-10% 5%, 零件数量再次减少 22%。


无模块化技术降本路径清晰

规模优势和退坡压力双重 ,电池价格继续下跌

宁德时代动力电池系统价格价格 2015-2019年复合降幅达到 25%。2015年,国内新能源汽车爆发式增长 长期以来,寡头垄断格局出现在动力电池领域,龙头企业宁德时代市场份额不断上升;同时,补贴下降的压力也在上升 上游电池产业链传于上游电池产业链的传导 2015-2019年期间大幅下降。根据宁德时代公告,2015年 动力电池系统年价格为 2.27 元/Wh,2019 年下降至 0.94 元/Wh,复合年均下降 24.7%的成本端 2015年的 1.33元/Wh下降到 2019年的 0.67元/Wh,复合年均下降 15.8%;动力电池系统业务毛利润 率水平由 2015年的 41.4%下降到 2019年的 28.5%。


新的补贴政策于2020年推出,降本还有很长的路要走。2020年 4月 财政部等四部委周三发布了《关于改善新能源的》 源汽车推广应用财政补贴政策通知明确 2020-2022年补贴标准分别在上一年下降 10%、 20%、30%。1)2020年纯电动乘用车标准补贴下降 获补续航里程门槛10% 值由 250公里提升到 续航里程300公里,续航里程300公里 300-400公里车型标准补贴由标准补贴 1.8万元调整为 1.62万元,400 公里以上车型 2.5万元调整为 2.25万元,插电式混合动力乘用车补贴下降 15%,由单车补贴 1万元调 整为 0.85 万元。2)能量密度要求不变,百公里耗电门槛值提高。2)能量密度要求不变,百公里耗电门槛值提高。3)除换电模式车辆外 此外,新能源乘用车补贴前的价格必须在 30万元以下(含) 30万元)行30万元)补贴限价。


模组与 PACK环节降本大有可为

从动力电池系统的拆分来看,主要由电池-模块组成-PACK三层结构组成。在 PACK主要由模块、 冷却液、外壳、BMS以及连接件等组成。在模块层面,主要由单个电池、固定框架、电气连接装置、温度 由度传感器、电压控制器等部件组成。在单由正极活性物质、负极活性物质、电解组成 液、隔膜、正极集流体(铝箔)、负极集流体(铜箔)、粘结剂、导电剂、电芯壳体及正负极端子 等构成。


模组与PACK动力电池系统中材料的成本占20%以上。对NCM532 成本拆分为三元动力电池系统和磷酸铁锂动力电池系统。计算结果显示,NCM532三元动力电芯 料成本总比例为 .8%,PACK与模块材料总成本相比 22.5%磷酸铁锂动力电池材料成本占比 合计为 59%,PACK模块材料成本的总比例 27%。


由于规模效应、技术进步、原材料降价,、技术进步和原材料降价。1)规模效应:规模扩张会带来固定 成本折旧摊销下降,制造成本和劳动力成本下降,期间成本率下降。2)技术进步:主要分为四方: *方面是材料研发技术,包括高镍三元材料、无钴材料、湿涂层隔膜、6微米铜箔、新型导电 随着电力、新型锂盐、固态锂电池等技术的发展,预计未来将提高电池性能,减少材料消耗;二是设置 准备研发技术,包括提高设备国产化率和提高设备生产效率(体现在单一 GWh固定资产投资电池生产线 继续下降)、方形叠片技术开发等;第三方面是电池生产技术,工艺成熟度的提高提高了产品的良率, 损失下降;第四是电池设计技术,主要是无模块化电池组的发展。3)原材料降价:四种材料及 相关辅料价格下降,促进成本下降。

2015-2019年动力电池系统成本显着下降主要来自三因素共振。1)原材料成本下降:需求增长 上 旅游材料产能迅速扩大,竞争加剧导致价格大幅下降;上游锂钴资源价格下降,材料企业规模有效 应导致成本下降。2)技术进步:在材料研发方面,单晶逐渐取代多晶,提高高镍材料和湿隔膜的渗透率 上升,电池能量密度不断提高;在设备研发方面,设备自动化程度和设备定位率都有所提高。 GWh产线的 固定资产投资大幅下降。3)规模效应:参考2016-2017动力电池龙头宁德时代招股说明书 力电池系统的销量分别为 6.8GWh、11.84GWh,单位 Wh劳动力成本分别下降 单位40.3%,36.9%, Wh的 制造成本同比下降 24.9%,13.2%。



未来原材料成本下降空间有限。在材料环节中,正极材料的成本相对较高。根据上述计算,三元材料 磷酸铁锂分别占动力电池系统成本的比例 33.5%,14.6%;从其原料方面来看,碳酸锂和钴的价格是目前的 均处于历史底部,未来供需格局有所改善,价格有望上涨,但正极材料成本可能会上升;从利润水平来看 目前正极材料正处于新产能快速释放期,产能过剩导致下游议价权相对较弱,加工成本和 利润率处于历史较低水平,探索空间相对较小。总的来说,正极材料的成本降低空间相对有限。其他三大材 一方面,成本比例相对较低,降价对整体成本影响较小。另一方面,经过几年前的价格战,价格 格均有不同幅度的下降,未来继续大幅下降的空间相对较小。


无模组化有望精简模组与 PACK端结构,减重降本效果显著。模组与 PACK环节,在传统电池系统中 的成本占比仍比较高;剔除 BMS和热管理系统外,PACK与模组环节的箱体、结构件、线束等材料的 总成本,在三元和磷酸铁锂电池系统中的成本占比分别为 14.4%、16.7%。无模组化技术有望通过改 变电池结构设计,减少部分材料用量,简化生产工艺,实现降本效果。


国内龙头企业无模组化技术进入商业化应用

宁德时代推出 CTP技术,有望提升能量密度并降低成本

CTP 技术设计思路解析

CTP 无模组化方案设计思路之一:电芯组装设计层面。根据宁德时代的专利资料(申请号: .0),在电芯设计层面,有以下几个结构特点:1)箱体由塑料筑成,箱体上侧敞开,且 有收容多个电芯的收容空间;2)具备多个散热板,设置于每两个电芯之间,散热板内部有沿宽度方 向的散热通道,并且贯穿箱体的两个侧壁,与外界相连通;3)多个单体电芯直接布置于箱体,无需 先将多个单体电芯组装成模组形式;4)在箱体外侧还设有风机,风机直接向散热板的散热通道内吹 风,另一方面散热通道直接与外部的冷却液管路连通。



CTP 无模组化方案设计思路之二:电池包结构设计层面。参考宁德时代的专利资料(申请号 8.4),该设计方案的关键点在于:1)电芯单元设有电芯壳体,1个或者多个串联单体电 芯内置于上下壳体中,在单体电芯、电芯壳体之间和侧壁设有压力传感器和温度传感器,便于监控 电芯过热膨胀发生相互挤压;2)BMS元器件密封于保护外壳中,单独加强电芯与 BMS组件的防护等 级,降低电池包箱体的防护等级,加速箱体内空气与外界的流通速率,在保护壳体内设有导热胶, 便于及时散热;3)电芯与 BMS组件通过伸出的导电结构相连接。


CTP无模组化方案单独加强电芯与 BMS组件的防护等级。在传统电池包中,由电池模组、BMS控制 模组以及箱体构成,为了确保电池模组、BMS 模组的安全性,箱体的强度结构非常高。这种传统设 计结构主要有以下几个问题:1)箱体内模组产生的热量无法顺利排出,导致箱体温度升高;2)电 池模组内部需要焊接框架来固定电芯,增加了电池包的重量,加大了装配的难度,同时也不利于电 芯的单独更换和维修。通过无模组化方案在电芯-BMS控制组件层面的设计改善,实现了以下几个优 势:1)将电芯、BMS 组件单独加强防护等级,降低电池包壳体的防护等级,散热效率更高;2)降 低装配难度,提高生产效率;3)便于后期单体电芯的单独维修与更换。


CTP技术优势解析

CTP 技术注重电池包轻量化设计,提升能量密度并降低成本。高工锂电数据显示,宁德时代 CTP 电 池包体积利用率提高了 15%-20%,电池包零部件数量减少 40%,生产效率提升了 50%,电池包能量密 度提升了 10%-15%,可达到 200Wh/kg以上,大幅降低动力电池的制造成本。

传统电池模组散热较差,是影响电池包安全性和循环寿命的原因之一。传统电池模组结构是将单体 电池大面相互贴合,采用焊接侧板和端板的方式,将单体电芯固定成电池模组,再将电池模组整体 置于箱体中,利用箱体的侧面与单体电芯的底面接触导热,再在箱体侧面安装散热风道,对风道进 行散热。在散热方面存在以下几个方面的问题:1)散热效率低:电芯大面积被挤压,热量在电芯之 间传递,缩短了电芯的寿命,大面热量无法传导,仅仅通过电池壳体底部接触进行热量传递,底部 散热分布少,散热效率低;2)导热硅胶散热有限:目前采用的是导热硅胶或液态灌封胶填充电芯的 侧面和电池壳体的侧壁,散热面积有限,同时灌封量难控制,填充不均匀,硬化时间长,难以返修; 3)单体电芯贴合紧密影响寿命:单体电芯相互之间精密贴合,无预留空间,一旦发生紧急情况电芯 出现膨胀,会相互挤压,影响使用寿命;4)冷却效率低、冷却方式受限:只能对箱体外围进行风冷 散热,风无法吹进单体电 池内部,更无法采用水冷方式,散热方式单一,无法应对后续大功率单体 电池散热需求;5)箱体采用压铸件、降低电池包能量密度:箱体无法采用轻量化材料,由于箱体需 要与电芯接触导热,要采用压铸件,无法采用导热较差的塑胶箱体结构。


CTP 无模组化方案具备比较优势。1)简化了电池包的组装工艺,降低了生产成本;2)箱体由塑料 单独浇筑成型,有利于电池包的轻量化设计,提高能量密度;3)散热板设置在相邻的两个单体电芯 之间,避免了电芯发热膨胀相互挤压,同时避免热量相互传递,提高单体电芯寿命;4)散热板直接 与单体电芯的大面积接触,提高导热效率;5)传统电池包只能小面积方向上风冷,CTP技术实现了 风冷与水冷相结合,提高散热效率。


比亚迪推出刀片电池,具备高体积能量密度与高安全性

刀片电池设 计思路解析

刀片电池是比亚迪提出的无模组化电池包方案。根据高工锂电资料,2020年 3月 29日,比亚迪官方 在深圳举办了“刀片电池发布会”, “刀片电池出鞘安天下”成为比亚迪董事长王传福对刀片电池的总结。 刀片电池的实质是省略了电芯-模组的步骤,省去了横梁、纵梁以及螺栓等结构件,将电池包壳体内 部的空间利用率由原来的 40%-50%提升到 60%-80%。


刀片电池将首先搭载于比亚迪汉 EV。根据高工锂电与比亚迪刀片电池发布会资料,比亚迪磷酸铁锂 体系的刀片电池将用于纯电动比亚迪汉 EV,百公里耗电量 15.4kWh/100km,能量密度为 140Wh/kg。2020 年5月13日,比亚迪宣布纯电动汉EV在欧洲先发,预估价格区间为4.5-5.5万欧元(折合人民币34.6-42.3 万元),较大续航里程达到 605km,零百加速时间为 3.9秒,预计将于 2020年 6月在国内投产上市。

刀片电池的单体电芯能够起到支撑作用,替代传统模组中的横梁、纵梁。根据比亚迪申请的专利(申 请号:9.3),刀片电池直接将单体电芯组成的电池阵列与支撑体安装到电池包中,省略 了电池模组的步骤。电池阵列由若干个单体电池组成,至少一个单体电芯满足 600mm≤*尺寸 ≤2500mm,包括壳体和壳体内的极芯;通过电池阵列的排布方式,将电芯类似于“刀片”竖插入电池包 内。由于单体电池的壳体为硬壳,尺寸较长,本身可以作为加强电池包结构强度的横梁和纵梁,电 池包中不需要再添加加强结构。电池阵列,可支撑于支撑件上,确保电池包在外力作用下不易发生 形变。




刀片电池技术优势解析

刀片电池生产成本有效降低。单体电芯本身的支撑作用减少了电池底盘的加强筋,同时减少了传统 电池模组中的端板、侧板,以及大量用于固定安全电池的螺钉等零部件,节省了大量的人工和材料 费用。根据高工锂电数据,在电芯制备过程的良率和一致性达到稳定状态后,生产成本相比传统磷 酸铁锂电池包预计下降 30%。

刀片电池的体积利用率和能量密度显著提升。由于单体电芯自身具备支撑作用,可以减少辅助的支 撑件和固定件的使用,使等体积的电池包中能够容纳更多的单体电芯,提高电池包的体积利用率和 能量密度。从比亚迪专利对比试验资料中可以看出,单体电芯的尺寸越大,电池包中单体电芯数量 减少,同时单体电芯的体积能量密度显著提升,单体体积之和/电池包体积的比例增加,体积利用率 明显上升。


刀片电池有望引领电池安全性能的新高度。根据 2019年 8月的《新能源汽车国家监管平台大数据安 全监管成果报告》,2019年 5月到 7月,新能源汽车国家监管平台共发现新能源汽车安全事故 79起, 其中 86%的事故车辆使用的是三元锂电池,7%使用的是磷酸铁锂电池;已查明起火原因的车辆中, 58%的起火源于电池问题。锂电池的安全性能是影响新能源汽车发展的主要原因之一,而刀片电池有 望引领电池安全性能的新高度。

刀片电池散热效果明显好于传统模组。参考比亚迪专利资料,刀片电池单体电芯的长度方向与电流 方向一致时,单体电池的有效散热面积越大,散热效率更高。在同等的 2C倍率下快速充放电,电池 包的温升程度相比传统模组均有所降低,并且电池本体的长度越长,厚度越薄,单体电芯与电池包 的温升幅度更小,刀片电池的散热效果更好。


刀片电池在 等极端安全条件下表现优异。磷酸铁锂材料体系相比三元材料,其先天优势在 于材料性能稳定,安全性更高。刀片电池同样具备较高的安全性能,采用磷酸铁锂材料的刀片电池, 在安全性能方面远高于其他材料。

刀片电池可轻易通过 、挤压、炉温、过充等四项常见实验,特别是在验证动 力电池安全性较苛刻的 中表现突出。温升速率较小,除材料本身原因外,一方面由于刀片 电池形状为长条型,散热面积较大,散热效率提升;另一方面是由于金属体贯穿电池时的短路回路 较长,产热能力相对下降。参考比亚迪 2020年 3月 29日刀片电池发布会资料,在 实验中,传统 三元锂电池出现剧烈燃烧,表面温度超过 500℃;传统磷酸铁锂电池包无明火、有烟,表面温度为 200℃-400℃;刀片电池表面无明火,无烟,表面温度为 30℃-60℃,在遇到极端剧烈情况下,刀片电 池的安全性相比传统电池包显著提升。


无模组化技术的核心优势与壁垒

CTP与刀片电池在降本增效方面有异曲同工之效

设计思路:CTP 技术注重优化电池包结构,刀片电池注重改变电芯尺寸。宁德时代的 CTP技术,其 特点在于注重自上而下的设计思路,在没有改变电芯尺寸的基础上,对模组和 PACK进行结构优化, 实现大幅缩减零部件,减轻重量,大规模应用后有望显著降低材料及生产成本。比亚迪的刀片电池 技术,其特点在于注重自下而上的思路,创新性地提出把电芯长度做长(600mm-2500mm),厚度做 薄,呈现“扁平”和“长条”形状,利用电芯本身的结构特点来提高散热性,提供承载力,充当结构件。

电池材料体系兼容性:磷酸铁锂体系先行,有望逐步推广到其他材料体系。参考宁德时代 2019年网 上业绩说明会资料,CTP 技术已经在商用车、乘用车上实现多项产品的应用,属于结构创新,在磷 酸铁锂、高镍三元 NCM811材料体系上均能使用。比亚迪刀片电池推出首款车型汉 EV,同样采用磷 酸铁锂电池体系。我们认为在新技术推出初期,出于对安全性的审慎考虑,会更多的采用电芯和材 料安全性更好的磷酸铁锂体系。随着工艺技术的成熟度提升,有望逐步应用在高镍三元等能量密度 更高的材料体系上,实现电池系统能量密度的进一步提升。

无模组化技术的关键问题与对产业链的影响分析

无模组化技术的关键问题在于售后维修难度加大。无模组化技术面临后期单体电芯的维修难度加大 的风险。因此无模组化技术需要在单体电芯的品质和稳定性提升至一定水平之后才能显现其优势。

对于刀片电池而言,由于创新性的提出了电芯尺寸的大幅改变,还将面临两个方面的挑战:1)目前 刀片电池主要运用于比亚迪汉 EV车型,如何调整产品尺寸,来适应外部车企的电池包,是刀片电池 顺利推向市场化应用的关键所在。2)刀片电池采用的是全新的方形叠片工艺技术路线,目前方形叠 片工艺仍面临生产效率低的问题,如何改善生产效率、提高产品稳定性,是刀片电池能否实现降本 增效的关键所在。

无模组化技术有望进一步提升电芯厂的话语权。无模组化技术将 PACK及模组环节融合到电芯环节, 绑定了整车厂的电池设计、制造以及后续维修,直接参与到电池包的设计分工,将进一步提高电芯 厂在产业链中的地位。

无模组化技术有望加速磷酸铁锂电池需求回暖

磷酸铁锂电池在新能源乘用车中的渗透率有望提升

无模组化技术有望率先在磷酸铁锂体系得到推广。根据电车汇资料,磷酸铁锂体系有望率先使用无 模组化技术。1)宁德时代在欧洲市场将会扩大其在商用车领域的发展,正在扩大与荷兰巴士制造商 VDL bus&Coach的合作关系,VDL是欧洲较大的电动巴士制造商之一,其市场份额为 22%,合作的内 容为宁德时代基于标准化产品磷酸铁锂 CTP平台的高能量密度电池系统,其磷酸铁锂电池的能量密 度为 160Wh/kg。2) Quantron AG将成为宁德时代在欧洲商用车和工业应用领域的授权经销商 和合作伙伴,将通过标准化的电池产品,磷酸铁锂 CTP和 NMC模块,在购买量低迷的环境下帮助中 小企业找到灵活的方案。3)比亚迪装载磷酸铁锂刀片电池的比亚迪汉 EV,2020年 5月在欧洲先发, 预计 2020年 6月在国内上市。

2020年磷酸铁锂动力电池渗透率有望触底反弹。根据高工锂电数据,2015-2019年期间,磷酸铁锂电 池渗透率持续下滑,从 2015年的 75%下降至 2019年的 32%。截至 2020年 5月 14日,方形磷酸铁锂 电芯价格为 0.58元/Wh(不含税),相对三元电芯价格 0.73元/Wh(不含税)减少 20.5%。随着无模组 化等新技术的加持,磷酸铁锂电池体系能量密度有望得到显著提升,渗透率有望触底反弹。

2020年磷酸铁锂动力电池增长点来自纯电动乘用车。从工信部 2020年前五批推荐目录乘用车电池类 型来看,搭载磷酸铁锂电池的乘用车占比为 19%,其中第五批推广目录占比达到 23%,相比 2019年 全年占比 7%有显著的提升。在商用车和专用车领域,磷酸铁锂电池占据主导位置,2020年前五批推 广目录中的占比均为 91%,呈现稳中有升的态势。我们预计,2020 年磷酸铁锂电池在纯电动乘用车 领域的渗透率有望从 2019年的 7%提升至 18%,国内动力电池总出货量占比有望超过 37%。


储能市场对磷酸铁锂电池需求有望迎来快速增长

5G基站建设进度加快,2025年全球对锂电池需求量有望达到 60GWh。根据鑫椤资讯资料,2019年非 车用领域(主要是储能)对磷酸铁锂需求量占比显著提升,达到 45.5%。5G 商用牌照正式发放,基 站建设速度有望加快;同时 5G时代“宏站+微站”成为新模式,微基站占比有望大幅提升,供电方 式更加灵活多样。根据高工锂电资料,2019 年全球通信基站电源对锂电池的需求量为 12.1GWh,同 比增长 .1%,2025年有望达到 60GWh,年均复合增速超过 30%。

电网侧储能市场广阔,2025年全球累计装机量有望达到 179GWh。根据中国储能网与 IHS Markit资料, 2019年全球电网侧电池储能系统部署装机容量为 2.7GW,2020年预计部署量达到 4GW/10.7GWh,尽管 受到新冠疫情影响,同比仍有 49%的增长。随着可再生能源渗透率的提高,储能系统对于提供电网 弹性和可靠性至关重要,预计储能领域对锂电池的需求量仍将保持快速增长,到 2025年,全球部署 的电池储能系统累计装机容量将达到 .3GW/179GWh。

高安全性的磷酸铁锂有望成为储能锂电池主力军。磷酸铁锂电池相比其他材料体系的锂电池,具备 长使用寿命、环保性、安全性能高、成本低、原材料丰富等诸多优势,有望成为储能领域的主力军, 未来的发展空间巨大。


磷酸铁锂材料新增供给有限,行业格局有望改善

2019年磷酸铁锂产量为 9.28万吨,同比增长 19.7%。根据鑫椤资讯资料,2019年磷酸铁锂材料产量为 9.28万吨,同比增长 19.7%;其中,车用市场消耗量为 5万吨,同比减少 0.5万吨,非车用市场用量 达到 4.28万吨,市场份额大幅提升至 45.5%,主要原因是储能电池的大幅增长。

磷酸铁锂材料 2019年产能利用率 34%,行业集中度进一步提升。2015-2019年期间,一方面国内新能 源汽车补贴政策引导行业往高能量密度的方向发展,乘用车领域磷酸铁锂电池需求较少;另一方面, 受到沃特玛事件影响,需求端进一步下滑。根据鑫椤资讯及真锂研究数据,2019 年国内磷酸铁锂材 料的产能利用率仅有 34%。产能过剩、价格下跌导致行业加速洗牌,磷酸铁锂材料集中度进一步提 升。高工锂电资料显示,2019年德方纳米出货量占比达到 26.6%;行业 2019年 CR3达到 51%,同比 提升 8个百分点。


磷酸铁锂新增供给有限,需求有望迎来高增长。从供给侧来看,未来磷酸铁锂产能扩张有限,主要 是绑定优质大客户的头部企业扩产规模较大:1)德方纳米:现有磷酸铁锂材料产能 2.55万吨,新建 2.5万吨产能(曲靖德方在建产能 1.5万吨,曲靖麟铁在建产能 1万吨);2)贝特瑞:现有磷酸铁锂 产能 2.7万吨/年,江苏贝特瑞工业园预计新建磷酸铁锂材料产能 1.5万吨;3)湖南裕能:根据湘潭 电化的投资者交流互动资料,2019 年下半年广西靖西产能投产,完全达产后磷酸铁锂总产能为 3 万 吨。从需求侧来看,在动力电池领域,无模组化技术助推磷酸铁锂电池在乘用车领域中渗透率持续 提升;在储能领域,5G基站建设以及电网侧储能对锂电池需求有望进入快速增长期,磷酸铁锂电池 有望成为主流的储能用锂电池。我们预计到 2023 年,全球磷酸铁锂电池需求有望达到 136GWh,磷 酸铁锂材料需求量将达到 31.4万吨,2019-2023年均复合增速为 36.5%。