AG平台 特斯拉视角下的动力电池全球格局推演|兴证电新 · 深度(朱玥、曾英捷)

 AG平台     |      2020-02-24

客户结构上,LG≈宁德>松下,产品品质/一致性已广受主流车企认可。而LG化学和宁德时代的客户结构各有优势,在海外主流车企客户覆盖和国内主流车企覆盖上各有千秋,两者也都已经加入了特斯拉供应链,进一步削弱了松下曾经作为特斯拉独家动力电池供应商的优势。

►我们测算2018、19年LG动力电池(pack为主)售价分别为1.49、1.32元/Wh,价格相对较高LG受运输费用、欧洲工厂人工费用以及产能利用率相对较低,短期成本居高不下。预计未来随着产能利用率提升及供应链东移采用中国供应商比例提升后,成本有望大幅降低拉动售价降低;

►LG化学:拥有同等级最大的全球生产基地,分别位于中国南京、韩国梧仓、美国霍兰德和波兰弗洛兹瓦夫。我们预估LG化学2019年动力电池产能为95Gwh,2020年动力电池产能为145Gwh。

►松下,彼时的消费锂电龙头,圆柱形电池受到Tesla青睐。2008年,特斯拉正式推出两门运动型跑车Roadster并首批交付,难题是没有稳定的电池供应。2009年,在对市面上超过300种电池进行试验后,当时的特斯拉电池技术总监科特·凯尔迪(Kurt Kelty)认为松下的动力锂电池能量密度更大、稳定性和一致性更好,可以为特斯拉电动汽车提供合格的动力来源。双方谈判后签下协议,由此拉开合作序幕。

1、磷酸铁锂或许是当下的选择(低配车型),但毫不会动摇三元高镍未来的方向——后者的安全性终将提升,成本终将持续下降至行业最低。

►我们认为受益于Tesla销量的持续增长,产业链相关标的将享有长期确定性的成长空间。远期来看,我们认为2025E相关标的将享有较高的市占率及营收空间,对应远期估值仍存在较大的弹性。继续看好产业链各环节优质龙头 宁德时代、恩捷股份、璞泰来、科达利、天赐材料、宏发股份等。建议关注LFP装机回暖受益标的 德方纳米、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、天奈科技等。

知今:Tesla中国工厂引入LGC、CATL,缘由何在?

►松下电池业务受“大公司-小部分”形式所拖累,电池业务盈利情况较差。松下电器隶属于住友财团旗下,住友财团属于日本“六大财团”(住友、三菱、三井、三和、富士、劝银)之一。松下的电池业务与住友财团旗下的住友金属和住友化学合作紧密,住友金属为松下提供正极材料,住友化学为松下提供隔膜。由于动力电池业务由三级部门升至二级部门,松下在FY2019Q1(日历年2018Q2)的财报中首次披露其动力电池业务的营收,2019 Q4松下动力电池营业收入为78.6亿元,同比增长6.4%,2019年松下动力电池业务的营业收入为288.6亿元。松下未单独披露动力电池业务的营业利润,仅公布了AM事业部的营业利润。尽管日本工厂圆柱电池出货量下降,但是北美工厂产能提升带来了电池出货量上升,2019 Q4圆柱形电池的营收和利润都有所增加。北美HEV与PHEV出货量下降,Himeji工厂开始生产高容量电池导致固定费用增加,2019Q4方形电池的营收和利润都有所下降。

短期铁锂有性价比,但展望技术迭代方向,方形单体能量密度(NCM811 硅碳)及PACK成组效率提升,续航里程将逐渐增加,度电成本及售价将进一步摊薄。

Tesla圆柱电池BMS逐步完善,电芯环节地位相对弱化;松下摇摆不定,电芯产能已成掣肘发展。Tesla深挖圆柱电池BMS管理系统技术护城河,弱化圆柱电芯供应商地位。松下动力电池业务受大公司小部门拖累、对技术路线的摇摆不定、及对Tesla M3销量的预期较为保守,继续扩产GG1工厂意愿不高,电芯产能供应限制M3产能爬坡,双方合作出现变数。

►结合成本/价格、带电量、体积能量密度等综合考虑, 我们预计行业长期将朝向方形高镍 CTP迭代,短期方形LFP CTP份额或将有一定提升。

►宁德时代:电池材料供应商均为中国企业,所以相较LG化学和松下,宁德时代在成本和产能上更具优势。同时,宁德时代大量购置上游稀缺有色金属资源,其纵向一体化产业链的布局也越来越清晰和宏大。

我们预计2025E全球动力电池将呈现双寡头格局,CATL、LG将占据主要份额。预计2025E CATL、LG、松下全球市占率分别为30%、27%,CR2达57%。

Tesla和松下的矛盾愈发明显。Tesla经过多年技术积累,逐渐弱化对电池企业技术的要求,对电池产业链理解更加深刻,引入新供应商势在必行。

►松下电池业务历史悠久。1923年松下创始人松下幸之助先生发明了一个突破性产品——电池供电自行车壳型灯,同年松下推出了适用于此灯的干电池,松下的电池业务由此开始了近百年的发展。1930年代到2010年,松下电池累积产销量实现了从300万支到了1500亿支飞越。

►宁德时代(CATL)成立于2011年,原为新能源科技集团(ATL)的动力电池分部。ATL创办于1999年,主营消费类电池,是全球软包锂电池的龙头供应商,拥有苹果等优质客户。宁德时代专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售,拥有动力和储能电池领域、材料、电芯、电池系统、电池回收二次利用等全产业链研发与制造能力。

►我们测算2018、19年CATL动力电池(pack为主)售价分别为1.42、1.17元/Wh。CATL的pack价格相对较低,主要因为其供应链本土化程度较高,且公司“二流的供应链,造一流的电芯品质”。在供应链选择方面,尽量在各个环节扶持二供,削弱核心供应商议价能力,且采购高端品相对较少,尽可能采购市场已经供给过剩的/或已经逐步同质化的产品,如正极环节,主要采购天津巴莫、容百科技、长远锂科、振华新材等产品,厂商间产品同质化严重,价格战激烈,宁德压价空间足,控本能力较强。

2.3、成本:一体化产业链 开放供应体系,成本优势彰显

自媒体信息披露与重要声明

松下,电池行业的领路人,曾经的消费锂电龙头。

核心框架展示

►松下:四大材料供应商以日系企业为主AG平台,日系企业供应商占据了松下电池材料的绝大多数份额AG平台,虽然中国供应商也在加速渗透AG平台,但是目前松下的供应链体系仍然较为封闭,仅负极环节采用国内企业贝特瑞天然石墨/硅碳负极比例相对较高。松下目前的钴资源来源于母集团住友金属。2018年古巴受到美国制裁,松下暂停使用古巴的钴资源,暂停与加拿大供应商Sherritt International Corp的合作关系。

1)叠片工艺相比传统的卷绕工艺,能克服电池循环放电带来的鼓包变形问题,避免电极开裂更加安全,且叠片电池阻抗更低,快冲性能较卷绕电池更好。此外,据智电汽车报道,若把卷绕工艺换成叠片工艺,同等设计条件下叠片电池能量密度较卷绕电池提升5%,循环寿命提升10%左右,循环膨胀预计低40%以上。

►Tesla选择电芯的标准随自身竞争力和电芯行业发展正逐渐发生转变:我们认为得益于其圆柱BMS对电芯极强的管理能力以及其他电芯厂商电池技术逐渐进步,当前Tesla选择电芯供应商的标准正由技术(指技术研发与储备)与品质优先,逐渐转向成本、品质、规模优先,保障安全性及保规模化供应的同时,进一步降低成本,带动整车销量。

2)2019年9月的法兰克福车展,CATL 推出了全新的CTP高集成动力电池开发平台(Cell To Pack)。CTP电池包不受限于标准模组,可以用在不同车型上,应用范围广泛。另外,CTP电池包可提高pack成组效率,可较传统电池包pack能量密度提升10%~15%,空间留用率提升15%~20%,结构件用量减少40%,其散热效果要高于目前小模组电池包。目前,传统的电池包能量密度平均为180Wh/kg,而CTP电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。

话未来:自有工厂或发力,双寡头格局初显

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原标题:特斯拉视角下的动力电池全球格局推演|兴证电新 · 深度(朱玥、曾英捷)

►松下、CATL、LGC技术路线有所不同。松下:主推圆柱形 NCA。圆柱形电池技术储备深厚,能量密度高于对手企业的圆柱形动力电池。目前方形电池规模尚小。LG:主推软包 NCM。动力软包电池的龙头企业,同时也生产方形和圆柱形电池。堆叠与层压技术、封装技术遥遥领先其他动力软包生产企业。宁德时代:主推方形 NCM。只生产方形电池,电动乘用车电池正极材料使用三元,电动客车和电动物流车正极使用磷酸铁锂。

证券研究报告:《双寡头格局初现,高镍三元方向不可撼动——TESLA视角下的动力电池格局推演》

2) 电池产能:Musk在2019年4月于推特上抱怨松下的产能从2018年7月开始就限制了Tesla的产能。松下因为对特斯拉销量的怀疑,以及GG1常年亏损的影响,扩产意愿不足。

本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但本公司不保证其准确性或完整性,也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。本公司并不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此相关的其他任何损失承担任何责任。

我们认为经过与松下超过十年的深度合作,以及tesla逐步完善对产业链的相关布局,未来受到降本的驱动,长期电池自供存在可能。

►研发投入,强专利储备。总研发费用和电池业务的研发费用均持续增长,电池业务目前占比公司总研发支出超过30%。2014-2019年公司总研发支出从0.5万亿韩元(合30.4亿元人民币)增长到 1.1万亿韩元(合66.9亿元人民币),CAGR为17.1%。2014-2019年电池业务研发支出从0.2万亿韩元(合12.4亿元人民币)增长到0.4万亿韩元(合22.9亿元人民币),CAGR为13.1%。2014-2019年电池业务研发费用率从7.4%下降到4.6%,原因是电池业务研发支出的增速小于电池业务营业收入的增速。 扎实的专利技术作为电池业务发展的支撑:截至2017年,公司约保有近5万个知识产权,其中韩国国内专利和商标19480个,海外专利与商标27496个。

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投资建议:我们认为进入Tesla供应链的国内中游产业链公司多兼具技术与成本的护城河,远期有望占据较高的市场份额和具备较强的盈利能力 。继续看好“TLC主线”,即Tesla产业链、LG产业链和CATL。推荐TLC主线 宁德时代、恩捷股份、璞泰来、科达利、天赐材料、宏发股份、三花智控(汽车组覆盖)等标的,建议关注当升科技、新宙邦、特锐德。此外建议关注LFP短期回暖受益标的 德方纳米、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、天奈科技

►可变电流充电系统:可变电流充电系统是特斯拉独创的快速充电方式,它采用三段式充电,以最快的速度把电池完全充满。最快时,相当于3秒充满6芯笔记本电池。第一阶段:小电流预充电;第二阶段:分段恒流充电;第三阶段:大电流脉冲充电。特斯拉还申请了电池充电时间优化的专利。在外接电源能量有限的情况下,优先为电池系统充电,而能量充足时再兼顾其他附属机构(如电池冷却系统)的用电需要。

1.1始于强强联合,圆柱BMS奠定Tesla王者地位

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3.2、马太效应加剧,紧握产业链主线

自供电芯存在可能,但主流仍是外购/合资建厂。未来Tesla存在自供电芯的可能,但考虑到电池行业投资额较大,我们认为Tesla仍然会选择外购电芯或合资建厂的模式保障供应。

►圆柱单体能量密度较高,pack成组效率较低,pack能量密度与方形差距不大。松下圆柱形21700电池,正极NCA 硅碳负极材料,电芯能量密度可达322Wh/kg,pack能量密度186Wh/kg。CATL方形电池,正极NCM811 人造石墨负极材料,能量密度可达到235Wh/kg,pack能量密度170Wh/kg。LGC的NCM622 天然石墨负极材料,能量密度可达到254Wh/kg。

双方合资共同设立合资电池超级工厂,保障电池供应。对特斯拉而言,本次合资建厂让其进一步加深了解电芯技术及产业链,搭建一套基于圆柱BMS的大数据平台。

所谓‘无钴”电池震动了市场,但实际上并不出乎业内意料,更不代表着行业发展的趋势出现了变化——在安全的前提下追求高能量密度和低成本是动力电池企业的核心竞争力。

►LG化学隶属于历史悠久、实力雄厚的LG集团,是唯一一家以化学品和材料为基础的电池公司,2019年超越杜邦(美国)位列英国Brand Finance发布的化学品牌价值榜第四,其品牌估值从2018年的24.21亿美元上升到33.8亿美元,仅次于BASF(德国)、陶氏化学(美国)和沙特基础工业(沙特阿拉伯)。其电池业务可细分为小型电池、动力电池和储能系统。2019年4月公司将原有的五大事业本部部门体系(基础材料、电池、信息电子材料、材料、生命科学)重组为四大事业领域:石油化学、电池、尖端材料和生命科学。LG化学于1995年成立电池事业本部,已为超过 21 万台电动汽车搭载 2 亿块以上电池。

2.4、规模:LGC、CATL积极布局,产能供给充足

我们前一章提及Tesla强大的圆柱BMS可以弱化电芯环节对最终pack性能的影响,而Tesla也会弱化对电池企业技术的需求,对电芯供应商的要求逐渐从技术、品质优先转向为成本、品质、规模优先。本章节,我们将从技术、品质、成本、客户、规模等五个维度进行论述,探讨引入LG与CATL的原因。

►LG化学:囊括了众多海外主流车企客户。LG化学是大众动力电池的主要供应商,2018年LG动力电池在大众的市占率达75%。目前LG已经进入特斯拉中国供应链体系。随着各家车企电动化提速,预计LG在各家车企的市占率也将迅速提升,LG化学在各家车企收益下游客户放量,出货量在2020年和2021年可达46Gwh和75Gwh。

►2006年8月3日,特斯拉汽车公司共同创始人兼CEO 埃隆·马斯克(Elon Musk),宣布了《特斯拉秘密宏图》(Tesla Master Plan)第一章,同时他提到了公司的首要目的是致力于可持续发展,帮助推进能源经济从依赖石化燃料的开采燃烧向依靠太阳能等清洁能源转型,公司的战略是从高端市场切入,逐渐进入价格更亲民的更大的市场。从第一代Roadster到Model 3 和Model Y,显然《特斯拉秘密宏图》第一章已在大家的瞩目中实现了,现在的特斯拉正在朝着完成第二章逐渐迈进。

►松下特斯拉的主要矛盾集中在汽车销量、电池产能与电池价格上。

受经营情况拖累 对未来M3销量的较悲观预期 对技术的方向布局选择,松下对于Gigafactory 1产能扩张摇摆不定:

►我们预计2025E全球电芯将呈现CATL、LG为首的双寡头格局。未来车企自供电池存在一定可能,但考虑到电芯端较高的投资,我们认为2025E车企仍将以外购电池为主。合资建厂保供应,增壁垒,开放采购降成本,促销量。此外,出于成本端的考量,我们认为未来Tesla采用以宁德为代表的方形磷酸铁锂电芯并非无可能,但长期来看高镍三元是确定性趋势。若Tesla采用CATL方形电芯,则CATL或将成为2013年的松下,与Tesla合作研发方形BMS形成深度绑定的关系,长期全球市场份额有望维持高位。预计2025E 全球动力电池份额:CATL 30%、LG化学27%。

►对比Model S和Model 3,虽然汽车的价格下降,但是热管理系统、热失控与碰撞防护系统以及电池管理系统等均有所升级。例如,老式Model S每个模组中只有1条蛇形冷却管,1条冷却管负责冷却444颗电芯,冷却液流到末端的时候已经很热了;Model S P100时期有所改进,每个模组中有2条蛇形冷却管,1条冷却管负责冷却258颗电芯;而到了Model 3每个模组中有7条平行的蛇形冷却管,1条冷却管负责冷却164颗电芯,冷却效果大大升级。整体而言,充分利用电池系统自身的结构件与整车进行集成设计,有效的降低设计的复杂度,降低成本,去掉冗余部件,取得更安全效果的集成思维越来越明显。

使用本研究报告的风险提示及法律声明

电池技术曾为较大瓶颈,松下圆柱为彼时最优解。过往受制于电池技术限制,Tesla选择电芯供应商首要考虑品牌/技术,保障能量密度的同时确保安全性。彼时的松下为仅有的最优解,作为一平台型制造企业,其NCA 硅碳负极的21700电池品质上乘,能量密度较高。松下经历了与特斯拉合作的十余年相守,动力电池业务发展迅猛。

3.1、自供存一定可能,外购仍将为主流

►宁德时代:车企客户覆盖了乘用车、客车和专用车领域,自2017年开始,宁德时代的大客户已经由客车转向了乘用车。一方面,与国内整车龙头企业保持长期战略合作关系,另一方面,公司已经进入大众、宝马等国际一流整车企业的供应体系,也是国内少数为国际汽车品牌提供动力电池解决方案的供应商。2020年2月特斯拉正式对外宣布宁德时代为合作新伙伴。

1.1.2 圆柱BMS构建特斯拉核心竞争力,双方合资建厂保障电芯供应

►Tesla与松下合资成立超级电池工厂Gigafactory 1,深度合作掌握电池生产Know how。GG1当前产能约35GWh,远期规划提升至150GWh。其中松下出资16亿美元,约占30%份额。凭借与松下长期的深度合作,Tesla已掌握了电芯环节的配方和关键建工工艺上的know how,未来自产电芯存在可能。

免责声明

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►配套充电设施:特斯拉主要提供了三种充电方式。1)家庭充电:家庭充电桩的使用最为方便,也是特斯拉日常使用中最主要的充电方式。2)超级充电网络:超级充电网卡通常建设在城市核心商圈、景区、特色自驾线路和公路沿线等区域,方便旅途中的人们随时充电。截至2020年1月,特斯拉超级充电站已覆盖中国140 座城市,超级充电桩数量突破2300个,目的地充电桩突破2100个。3)公共充电:车主还能使用遍布全国高速公路服务区以及城市公共场所中的“第三方”新国标充电设备。

►宁德时代:在国内有福建宁德、青海西宁、江苏溧阳三个生产基地。目前宁德是最大的基地,西宁基地规模相对较小,溧阳基地产能正在逐渐爬坡。2019年10月,宁德时代位于德国图林根州的首个海外工厂正式破土开工,标志着宁德时代全球战略布局又向前迈出一大步,同时也为德国填补了锂离子动力电池制造的空白。在国内宁德时代前进的步伐也未停止,2019年12月宁德时代位于四川宜宾的四川时代动力电池项目举行开工仪式。我们预估宁德时代2019年动力电池产能为65.5Gwh(包括合资工厂),2020年动力电池产能为91.5Gwh(包括合资工厂)。

►松下积极布局燃料电池业务,对未来能源技术方向摇摆不定:松下于1999年起正式开始燃料电池的开发,历经10年,经过大规模的实证试验,终于在2009年实现了商品化。至今,松下的燃料电池业务已经扩张到包括德国和英国在内的七个欧洲国家。

2.5、客户:广受主流车企认可,客户结构优质

1.2、松下布局摇摆不定,电芯掣肘特斯拉发展

1)Maxwell干电极技术系工艺层面创新,对化学材料体系无太大影响。①Maxwell干电极技术:工艺简单,不适用溶剂。将少量(约5-8%)细粉状PTFE粘合剂与电极粉末混合,然后将混合的粘合剂 电极粉末通过挤压机形成薄的电极材料带,再将挤出的电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。②传统锂电池制造工艺:使用具有粘合剂材料的溶剂,如NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)。将具有粘合剂材料的溶剂与电极粉末混合,把浆料涂在电极上并干燥。

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►合资建厂保供应,开放体系降成本。我们预计25年车企采购电芯将通过两种渠道,一种为Tesla、大众、丰田等与上游成立合资公司,另一种为开放体系下的竞标采购。 1)合资建厂保障优质电池产能供应,增壁垒。合资建厂有助于车企进行电池管理系统设计及大数据建立,提升电动车企业核心竞争力及保障安全性。当前大众-宁德、通用-LG、丰田-松下等车企及龙头电芯厂商已经相继建立了合资公司。 2)开放采购体系降成本,促销量。从长远降本的考率来看,我们认为车企在电动车供应链管理方面,会参照燃油车采用AB供方式,A供保质量及规模,引入BC供用来谈判降成本,最终促使整车成本降至更低的水平。

CATL、LGC化学扩张迅猛匹配需求,松下略有滞后。预计LGC、宁德时代和松下2017-2020年动力电池产能的CAGR分别为100%、75%和18%。

►公司拥有国际一流的研发团队:研发技术人员数量持续增长,占员工总数比例近年来维持在17.0%以上。截至2018年12月31日,公司拥有研发技术人员4,217名,其中拥有博士学历的112名、硕士学历的958名,并包括2名国家千人计划专家和6名福建省百人计划及创新人才,整体研发团队规模和实力在行业内处于领先。此外,公司设立了“福建省院士专家工作站”,拥有锂离子电池企业省级重点实验室、中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认证的测试验证中心,参与了《电动客车安全技术条件》、《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》、《电力储能用锂离子电池》等多个国家、行业规范及标准的制定。

磷酸铁锂短期性价比高,三元高镍仍是方向,CATL受益。我们认为Tesla可能出于降本考虑在廉价版车型中引入磷酸铁锂电池,但高镍三元仍是行业主流方向,趋势上来看CATL有望复制2013、2014年的松下,与Tesla建立深度绑定的关系,成为下一轮Tesla扩张的最大受益者。

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►高投资支出,电池业务备受重视。总投资支出和电池业务投资支出高速增长,电池业务目前占比公司总投资支出超过50%。2014-2019年公司总投资支出从1.6万亿韩元(合93.5亿元人民币)增长到6.9万亿韩元(合人民币407.8亿元),CAGR为34.3%。2014-2019年电池业务投资支出从0.3万亿韩元(合17.1亿元人民币)增长到3.9万亿韩元(合230.5亿元人民币),CAGR为68.2%。2014-2019年电池业务占比公司总投资支出不断升高, 2019年电池业务投资支出占比为56.5%。

风险提示:电动车渗透率增速不及预期;Tesla销量不急预期;中游产业链技术新技术迭代超预期。

前言

►研发费用投入高速增长,专利数量持续提升。从2015-2018年,宁德时代的研发费用从2.8亿元增长到了19.9亿元,CAGR高达92.3%。截至18年末,公司及其子公司共拥有1,618项境内专利及38项境外专利,正在申请的境内和境外专利合计2,110项,涵盖了电池材料、电芯设计、电池组、电池包、储能系统等领域。

3)若干电极技术推广,方形/软包电池或较圆柱电池受益程度更大。圆柱电池高镍、硅碳等技术已很成熟,干电极技术对其单体能量密度提升有限。对方形/软包电池来说,干电极技术制备出的正极、负极极片的压实密度更高,内阻更小。有望解决方形/软包电池中高镍正极/硅碳负极的膨胀问题,提高方形/软包电池安全性 提升快冲倍率性能 提高方形/软包电芯单体能量密度(使用Ni含量更高的正极或硅碳含量更高的负极)。

►带电量方面,我们预计NCM811 硅碳负极 CTP技术可较当前国产M3系统能量密度提升约44%。

2.1、技术:电芯能量密度与松下仍有差距,正在加速追赶

2)宁德时代:源于消费锂电龙头ATL

3) 电池价格:特斯拉对松下电池的价格抱怨已久。据外媒报道,Musk曾不止一次向津贺一宏提出希望压低松下动力电池的价格,都被津贺一宏坚决否定。

2.2、品质:软包专家LGC,方形领跑CATL

LGC、CATL供应体系开放,材料采购成本或具备优势。松下的供应体系比较封闭,电池材料成本上处于相对劣势。LG化学和CATL深度绑定了上游稀缺有色金属资源,且中国供应商供货比例更大,它们拥有更前瞻的思考、更开放的供应体系、更清晰的一体化产业链布局,电池材料环节的成本优势也会更大。

►LG化学、CATL综合竞争力已不弱于松下,松下在规模和客户端的劣势将在阻碍其动力电池业务的拓展。LG化学、CATL在技术上正逐渐逼近松下,且方形、软包电芯成组效率更高,是车企使用的主流电芯;品质上LG/CATL在软包电池/方形电池上深耕多年,掌握生产过程的know how,一致性不断完善;成本上宁德时代本土化供应链成本最低,LG受运输成本、欧洲人力成本、及产能利用率较低影响,短期成本较高,松下供应链较闭塞,电芯单体成本已无优势,被CATL反超。规模上CATL与LG扩产意愿较强,规模化供应能力有保障,松下对于GG1工厂扩产摇摆不定,对未来扩张较谨慎。客户结构上CATL、LG已获得传统主流车企认可,客户结构优于松下。

►松下电池产品种类丰富,可以适应从消费级到工业级的广泛需求。松下电池产品包括一次电池和可充电电池,其中一次电池包括干电池和锂电池,可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池、碱性电池(爱乐普)和铅酸电池。

►2003年一群希望向人们证明电动车比燃油车更好、更快、拥有更多驾驶乐趣的工程师们创立了特斯拉。特斯拉不仅能设计、开发、生产和销售高性能的电动汽车(EV)以及能够无限扩容的清洁能源收集储存产品,还能安装和维修此类能源收集储存产品以及销售太阳能电池板等产品。

LG化学、CATL具备较好的锂电池生产背景(3C、小型等),积极投入研发,汲取动力电池生产的know how。

►松下:松下曾为特斯拉动力电池的独家供应商,除特斯拉外,海外主流车企覆盖仍较广泛,但是不及LG化学。松下主要原因为圆柱电池的BMS设计更加复杂,此外圆柱pack成组效率低于方形和软包,车企在圆柱BMS上投入力度和意愿相对较小。

对外发布时间:2020年2月20日

►我们预计2025E tesla销量达到197万辆,装机需求约157GWh。预计装机份额将主要由松下、LG、CATL瓜分。预计松下、LG、CATL占Tesla采购份额的14%、47%、20%。

► 伴随电池性能提升、成本降低及Model3的上市,特斯拉汽车的销量逐年增长,由2015年的5.1万辆增至2019年年底36.7万辆,松下动力电池的出货量也由2015年的4.6 GWh提升至2019年的约29.7GWh。

►2019年后松下和特斯拉关系迅速降温,二者分别寻找新的合作伙伴。2019年1月松下与丰田汽车在日本签署合约,开始谋求新的市场机遇。2020年2月丰田宣布与松下合资建设泰星能源解决方案有限公司,丰田出资51%,松下出资49%,公司将于2020年4月开始运营,于中国和日本两地生产动力锂电池2019年。2019年9月,外媒报道LG化学南京工厂已经开始大规模生产特斯拉Model 3使用的21700型号电池。2019年12月,工信部发布第11批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》显示,国产特斯拉Model 3同时应用松下和LG化学的电芯。特斯拉于2020年1月的2019Q4业绩电话会议首次披露增加LG化学和宁德时代两家新合作伙伴。

►我们测算2018、19年松下动力电池(电芯)售价分别为1.15、0.98元/Wh。松下供应体系较封闭,但能量密度较高,摊薄度电价格。未来降幅主要来自能量密度进一步提升,摊薄度电成本降低售价;

坚守TLC供应链不动摇,供应链核心标的空间可期。我们认为Tesla意味着优质的OEM主机厂供给方,将会引领电动化浪潮;LG短期将显著受益于欧洲电动化提速,中长期在欧洲市场享有较高份额;CATL短期将受益于国内政策回暖,长期其技术端、成本端的优势将凸显,代表国内锂电的核心竞争力。

►Gigafactory 1工厂连续多年亏损,松下曾对Model 3销量预期并不乐观:2020年2月松下CFO梅田博和表示Gigafactory 1首次实现季度盈利,此前已连续亏损5年。此外,据外媒报道,松下对于斯拉销量端预期存在担忧,不愿承担加大投资、扩大电池产能的风险。

2) 2016年4月Tesla的投资者关系总监透露,目前特斯拉Model S电池包的成本小于$190/kWh。若按照电芯成本=pack成本*0.7、美金:人民币汇率按照1:7进行测算进行测算,电芯成本约为0.93元/Wh。

若Tesla引入方形电芯,CATL受益程度或超预期。我们认为若Tesla出于成本与技术端等多方面考虑引入CATL方形电池,Tesla需要与CATL配合完成方形电池BMS管理系统的搭建。而CATL则有望成为13年的松下,与Tesla建立深度绑定的关系,成为下一轮Tesla产能扩张的最大受益者。此外,若CATL成本持续降低,预计其有望长期在tesla的供应链中享有较高的份额。

产品一致性:电池生产存在大量know how环节,产品一致性直接影响安全性。我们认为化工平台企业LG Chem、专注电池生产的CATL经过长期积累,已在各自领域有所专攻。

基于对特斯拉电池供应商格局的研究,本篇报告我们有两个鲜明观点:

当前新能源汽车的全球渗透率为3%,这是煤炭取代薪柴,石油取代煤炭的历史性机遇,新篇章正徐徐展开,得电车者得天下!

►LG化学:部分自供正极材料,四大材料供应商以日系和韩系企业为主,鉴于成本和产能考虑,正在逐步向中国供应商转移。目前,正极材料主要的供应商是比利时的优美科,未来LG化学自供比例有望提升到50%。近年来LG化学深度绑定了钴、锂、镍等稀缺有色金属资源企业,保障上游优先、长期、稳定供货。

引入新供应商降本 保供应,LG化学、CATL脱颖而出。伴随Tesla构建强大的圆柱电池的BMS系统,以及降本增利的迫切需要,其选择电芯供应商的标准正在逐渐从技术第一转位更看重成本。综合成本、品质、技术、客户、规模等多因素考量,LG、CATL成为Tesla上海工厂电芯供应商。

2)干电极技术提升电池综合性能,降低成本。①工艺简化,降低成本:在传统锂电池制造工艺中,溶剂干燥的时间约为100分钟,而且溶剂有毒,工厂需要进行小心的回收、纯化和再利用,会用到价格昂贵又工艺复杂的电极涂覆设备,而且电极涂覆设备的体积非常巨大,占据了工厂很大一部分的车间。 Maxwell干电极技术工艺简化,省时省力,促进了生产速度的提高,实现了16倍产能密度的提升,比现有湿电极技术相比可降低成本10-20% 。②能量密度提升:目前Maxwell电极使能量密度超过了300Wh/kg,较当前特斯拉电池高出了20-40%,远期可以达到500Wh/kg。 ③延长电池寿命:改善耐久性,电池寿命翻倍。 ④体现技术支持&环境责任:“无溶剂、下一代材料、无钴、固态”。

2、全球动力电池格局正在勾勒:从产品、产能、客户等多维度角度我们可以看到宁德时代、LG化学全球动力电池双寡头格局正呼之欲出。

重要声明

考虑到电池产能投资额相对较大,从车企的角度看,短期扩产优先级车>电芯,预计2025年Tesla仍将以外购电池为主。

综合优势突出,电芯巨头脱颖而出。伴随Tesla上海工厂引入LG、CATL作为电芯供应商,中游电池环节格局正逐渐明朗,龙头CATL、LG、松下在技术、品质、成本上综合竞争力不相上下,且较二线厂商均有较大的优势,而CATL、LG在规模、客户端较松下有较大的优势,伴随主欧洲流车企-龙头电池企业强强绑定, 预计未来全球动力电池行业行业集中度继续提升,CATL、LG将呈现双寡头格局。我们认为松下在技术&单体能量密度端仍有一定优势,但宁德、LG的方形和软包电池成组效率更高,pack能量密度已接近或超越松下。在品质端,三家电芯企业产品一致性均处行业顶尖水平。在价格端,CATL本土化、开放化供应链,成本最低,售价最低。松下供应链较闭塞,主要依靠能量密度提升降本。LG供应链东移 产能利用率提升后,成本和售价有望降低。在规模端,LG在全球扩产速度最快,CATL其次,松下较为扩张步伐较为谨慎。客户端,LG化学已成为多数主流车企主供,客户结构最优,CATL次之,松下相对较差。

1) LG化学:平台型化工企业,95年成立电池业务部。

► 特斯拉电芯与pack成本大幅降低。从LCO 18650到NCA21700,正极材料由富钴的钴酸锂换成了低钴含量的NCA正极,材料成本和度电成本均大幅降低,大幅推动了特斯拉销量的提升。根据公司公告及公开资料,对特斯拉电芯和pack的成本梳理如下:

►电池分层管理技术:特斯拉按照“cell-brick -sheet-pack”的顺序进行电池分层管理。每个cell、brick和sheet的两端都设置有保险丝,一旦电芯过热或者电流过大立即熔断。另外,在每个sheet上设置有电池监控面板(Battery Monitor Board,简称BMB)来监控每个brick和整个sheet的电压与温度。在每个pack上设置有电池监控系统(Battery System Monitor,简称BSM)用以监控整个电池包的工作环境,包括电流、电压、温度、湿度、方位、烟雾等。在车辆层面,设置有整车监测系统(Vehicle System Monitor,简称VSM)用以监控BSM。

►收购Maxwell,储备干电极技术,量产指日可待。2019年初,特斯拉宣布以每股4.75美元价格收购电池制造商Maxwell。Maxwell是全球tier1的超级电容器制造商,但近年其经营状况并不是特别理想,已连续5年亏损。在电池业务方面其拥有著名的干电极技术专利,我们研判Tesla收购Maxwell的主要意图为掌握干电极技术,为长期布局方形/软包电池业务做储备。

能量密度上,松下仍有一定领先优势,LG Chem、CATL正在加速追上。

►松下:拥有日本、中国和美国三大生产基地。我们预估松下2019年电池产能为129Gwh,其中动力电池产能为35Gwh。2020年暂无新产线投产,预计产能与2019年持平。

1) 汽车销量:2018年Model 3交付速度陡然加快,特斯拉认为松下的产能不足限制了Model 3的产量,Musk本人一直对特斯拉的销量一直备有信心,而松下对短期电动车的需求增速持怀疑态度。

1.1.1 双方合作起始:智能化领跑者VS电池行业领路人,合作一拍即合

►电池投资较高,电车行业发展初期,车企扩产优先级车>电芯,预计2025年之前自供比例仍保持低位,电池仍将以外购为主。考虑到电池产能投资较大,三元电芯 pack产线每GWh投资额约为4亿元。预计在电动车产业发展初期,为抢占行业份额,车企或优先布局整车产能,电池环节将以外购为主。

►电池热管理系统:电池热管理系统直接关系到三元电池的安全性,也是最能体现特斯拉BMS核心竞争力之处。特斯拉设计了一套复杂的液冷系统 高性能热界面层,实现了电芯的快速散热。1)特斯拉采用轻重量、高导热性的蛇形冷却管,搭建了复杂的管内流道,设计了复杂的液冷系统,帮助电芯实现快速散热。2)特斯拉采用通过采用两层填充物,分别实现了模组水冷管导热与绝缘的功能。

特斯拉搭建基于圆柱形电池的电池管理系统,可精确到对每个电芯的精细化管理,保障安全性,成为其重要的技术护城河之一。我们认为随着特斯拉BMS的飞跃进步和日益强大,电芯品质对动力系统和汽车的性能的影响程度逐渐减小,而特斯拉也对逐渐地弱化对电池企业技术严苛的要求。

►成本方面,我们估算方形铁锂CTP(LFP正极 导电剂CNT CTP)价格可降10%~15%至0.60元/Wh、方形NCM811 硅碳负极 CTP价格可降至约0.6元/Wh以下(若硅碳负极含量提升,价格可进一步降低)。

我们测算当前宁德具备一定价格端的优势,主因其供应链采用国内厂商比例较高 凭借规模优势压低采购价格,成本优势显著。

特斯拉,智能化电动车的先驱,新一轮能源革命的领跑者。

►LG化学“堆叠与层压”工艺提升电芯综合性能、宁德时代CTP技术提高成组效率。

►松下与特斯拉2014年合资建造超级工厂Gigafactory 1,共出资50亿美元(松下出资16亿美元)。生产电池主要用于特斯拉能源存储产品和电动车当中。

►电池管理系统(Battery Management System,简称BMS):特斯拉BMS采用主从架构设计,主控制器(BMU)负责高压、绝缘检测、高压互锁、接触器控制、对外部通信等功能。从控制器(BMB)负责单体电压、温度检测,并上报BMU。BMU具备主副双MCU设计,副MCU可检测主MCU工作状态,一旦发现其失效可获取控制权限。特斯拉的BMS可以实现超过7000节18650型号电池的一致性管理,安全性和稳定性更换。特斯拉在BMS的相关领域申请的核心专利超过140项。

整车:国内稳步增长,海外放量在即

另外,特斯拉-松下的矛盾还体现在企业背景、企业性格、未来发展方向的定位、高管性格和企业管理等方面。其实2017年8月前特斯拉电池技术总监Kelty的离职也为2018年特斯拉-松下的矛盾埋下了伏笔。Kelty在2006年加入特斯拉之前,曾在松下任职14年,并牵头了2009年特斯拉与松下的合作谈判。

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