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1.特斯拉采用 LFP 基于商業策略而非技術層面
1.1 特斯拉與甯德時代談判無钴電池事宜
2020 年 2 月 18 日路透社報道特斯拉與甯德時代談判,采購(無钴電池)磷酸鐵 锂電池,預計應用于低配版國産特斯拉車型,標准版和長續航版依舊使用 LG 化 學的 NCM811 電池。目前來看,甯德時代的“無钴電池”針對的是上海工廠生産的 中國版特斯拉;而購買甯德時代“無钴電池”後特斯拉將自建電池生産線,具體電 池成分預計會在 4 月份的特斯拉電池日上進行說明。
動力電池在整車成本中占比達 40%以上,三元锂電池中正極材料的價格又占了動 力電池成本的 40%,正極材料中鎳、钴、錳三種原材料二月份的價格分別爲 10.3 萬元/噸、27.6 萬元/噸、1.3 萬元/噸,其中钴的價格要遠高于鎳和錳。另外隨著 5G 技術的興起,智能終端對于钴的需求將會更加旺盛。爲了降低成本,近年來 各大電池廠都致力研發钴含量更低的電池,從三元電池從 523 到 622 再到 811,钴的含量一步步降低。特斯拉對低钴電池布局已久,曆代車型采用的锂離子電池一直在向低钴化發展,而且還計劃推向全系列車系。2012 年,特斯拉在 Model S 上,钴的使用量是 11 千克/輛車; 2018 年,特斯拉在 Model 3 上,钴的使用量 爲 4.5 千克/輛車,消耗量僅爲 2.8%。同年,馬斯克在推特上表示:“下一代電池 含钴量要爲零。”
CTP 的概念最開始是甯德時代在去年 9 月德國的法蘭克福車展上提出的。作爲高 集成的動力電池系統開發平台,CTP 與傳統電池包的區別在于省去了中間的模組 環節,其優勢主要有三點:一是輕量化:CTP 技術能夠最大程度的減少電池 Pack內部,各個模組之間的側板、底板、連接線束、固定件、非必要的橫梁,縱梁等零部件,對于電池的輕量化非常有幫助。二是提升能量密度:包括重量比能量密度和體積比能密度。通過減少內部結構組建,CTP 電池包能提高體積利用率,系 統能量密度也間接提升,如甯德時代的 CTP 技術,重量比能量密度能達到 200Wh/kg。從體積比能量密度來看,比亞迪的 CTP 技術可以使體積比能量密度 相比過去能夠提升 50%,不同規格的電芯體積比能量密度分別爲 439Wh/L、 448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。三是成本低:CTP 技術減少了電池 Pack 本身的成本,也通過簡化工藝降低生産組裝成本,降低動力電池成本的需求事實上也是 CTP 技術落地的一個重要推動力。
1.3 低配版豐富特斯拉産品線,國産車型壓力陡增
1.3.1 技術領跑優勢明顯
特斯拉以三代産品定位依次下沉爲路徑,以電動化切入、以智能化展開差異化競爭、高度垂直一體化整合,逐步擴大用戶群體,同時維持環保、科技、高端的品牌形象,目前公司在純電車和自動駕駛技術領域的領先優勢已經是行業公認。以特斯拉在中國市場的銷量擔當 Model 3 爲例,國産 Model 3 憑借動力電池系統、 自動駕駛技術以及整車 FOTA 技術支撐起起強大的競爭力。特斯拉最大的電池供應商是全球電池領先企業松下公司,與松下聯合研發的強大電芯以及自主研發的電池管理系統和電池冷卻系統構築了其在電動車核心領域技術壁壘。從 18650 電 池到 21700 電池,特斯拉攜手松下實現了電池單體的自主研發,並在能量密度上 實現了突破,達 260-280Wh/kg 。在自動駕駛方面,國産 model 3 搭載 Autopilot 系統,采用攝像頭爲主導硬件,搭載 Hardware 3.0 芯片,配備 8 顆攝像頭、12 個超聲波雷達和 1 個毫米波雷達。特斯拉表示在不久之後,Autopilot 甚至將具備城市內道路的駕駛能力,可以識別紅綠燈和小路口的停車標志。在人機交互系統方面,通過 FOTA 空中升級的方式進行軟件的更新,保證硬件系統的優化潛力得 以發揮。相比于其他車企的 OTA,FOTA 技術能夠對底層系統進行叠代,直接向 相關 ECU 推送軟件補丁,完成功能性升級。
根據公司公告,特斯拉的交付量逐年增加,2019 年全年交付 36.8 萬輛,同比增 長 49.8%,其中 Model 3 交付量 30.1 萬輛,高于 Model S 和 X 系列的總和,同 比增長 106.01%。在特斯拉的主要銷售市場中,2019 年 Model 3 在美國市場的 銷量爲 15.9 萬輛,位居最暢銷電動汽車排行榜榜首,三款車型 Model S、X 和 3 約占美國電動市場份額的 78%。中國市場是特斯拉海外第一大市場、全球第二大市場(僅次于美國本土),也是全球增長最快的市場。在車市整體下行和補貼退坡的情況下,特斯拉在中國的銷量卻是逆市而行,快速上漲。今年 1 月我國新能 源汽車産銷僅完成 4 萬輛和 4.4 萬輛,同比下滑程度均超過了 50%,多半的傳統 企業遭遇了“斬腰”式下滑。而據特斯拉公布的報告顯示,特斯拉上海的超級工廠 已經恢複了國産 Model 3 的交付工作,目前上海工廠對國産 Model 3 的産量可 達到周産 3000 輛,遠高于之前的周産 1000 輛,與其他國內車廠一月慘淡的銷售業績形成鮮明的對比。這不僅是特斯拉價格更加下沉的原因,更是市場對電動車整體品質和使用便利性的廣泛認可的結果。
特斯拉通過選用我國本土供應商,降低了生産成本及交通運輸成本,規避了進口關稅,使得整車成本顯著下降,如果使用甯德時代的 CTP 技術,生産成本和價格 勢必會進一步下探。國內純電動車型在價格 15~25 萬,續航裏程 400~450 公裏區間競爭激烈。特斯拉車型憑借成本優勢繼續下沉,將對國産車型構成直接威脅。另一方面,特斯拉的發展也可能給國內供應鏈企業帶來增量,帶動國內電動汽車整體供應鏈提升。並且有助于提升中國新能源汽車行業技術水平,降低國産新能源汽車成本。
2.我們測算今後三年三元電池占比仍超 60%
2.1 2020 年特斯拉磷酸鐵锂電池裝機 2.8~3.1GWh
2.1.1 預測低配版續航裏程上限不超過 445KM
特斯拉上海工廠預計生産兩款車型 Model 3 和 Model Y,每款車型均有不同版本, 包括標准續航版和長續航版。Model 3 標准續航版和長續航版額定裏程分別爲 445km、590km;Model Y標准續航版和長續航版額定裏程分別爲505km、480km。 現有的 Model 3 版本中配套松下 NCA 和 LG811 電池,如果特斯拉與甯德時代談 判落地,上海工廠的 Model 3 會配套磷酸鐵锂電池。我們假設配套甯德時代磷酸 鐵锂電池的車型續航裏程不超過現有版本,即低配版 Model 3 續航裏程不超過 445km,低配版 Model Y 續航裏程不超過 480km。
2.1.2 預測低配版續航裏程下限不低于 400KM
根據 2019 年工信部發布的新能源汽車補貼政策,特斯拉爲拿到最高檔國內新能 源汽車補貼,兩款搭配磷酸鐵锂電池的車型續航裏程至少應超過 400km。目前私 人購買的 Model 3 可以拿到 24750 元補貼就是來自最高檔 2.5 萬元補貼乘以 0.9 的電池系統能量密度調整系數和 1.1 的車輛能耗調整系數。在電池和續航方面, 國産版特斯拉 Model 3 的電池分爲兩種版本,其中一款的電池能量密度、NEDC 續航跟電耗分別爲是 145Wh/kg、445km、12.4kWh/100km;另一種是 153Wh/kg、 455km、12.5kWh/100km。
2.1.3 參照 BYD 刀片電池百公裏耗電量 14.1kWh/100km
目前還沒有披露甯德時代采用 CTP 方案的磷酸鐵锂電池系統能量密度,我們用搭 載刀片電池的比亞迪“漢”作爲參照,根據2020年第2批新能源汽車推廣目錄披露,該車型百公裏耗電量爲 14.1 kWh/100km。
2.1.4 2020 年特斯拉磷酸鐵锂電池裝機測算
自特斯拉 Model 3 量産以來,該車型銷量迅速增加,並于 18 年 Q3 超過了 Model X 和 Model S 的總和。2019 年前四季度 Model 3 在各車型中銷量占比分別爲 80.8%、81.4%、82.1%、82.6%,目前已穩定在 80%左右。
2.2.2 假設要件二:國産車型 LFP 增量變化來自 A\B 級車
假設要件二:未來國産乘用車磷酸鐵锂電池增量主要來自于新配套 A\B 級車中選 擇磷酸鐵锂,但 LFP 占比較高的 A00 級車市占率的減少量可以達到抵消效果。
根據乘聯會,LFP 裝機占比較高的 A00 級車 2018 年和 2019 年的市占率分別爲 36.6%和 17.7%,同比減少了 18.9pcts。未來可能選擇磷酸鐵锂的新配套 A\B 級 車中,純電動 A 級車市占率從 2018 年的 24.7%增加到 2019 年的 40.1%,同比 增加了15.4pcts;純電動B級車市占率從2018年的1.5%增加到2019年的6.4%, 同比增加了 4.9pcts。純電動 A\B 級車 2019 年市占率總和同比增加了 20.3pcts, 與 A00 級車市占率的減少量大體相當,預計 A00 級車的減少可以抵消 A\B 級車 增加帶來的磷酸鐵锂電池增量。
2.3 特斯拉低配版選擇 LFP 不改三元電池主流地位
按照以上測算,2020-2022 年預期磷酸鐵锂電池裝機量逐步爬坡,分別爲 36.5%, 37.6%和 38.0%。磷酸鐵锂電池短期內複蘇明顯,但占比增速逐年減弱趨于 40%。 考慮到 2020 年各主流車廠集中推出配套有三元電池的新車型,三元電池需求量 有望進一步上升。A00 級車與 A\B 級車市占率變化帶來的磷酸鐵锂變化可能相互抵消,磷酸鐵锂雖然在未來也有一定的需求,但邊際增長有限。即使特斯拉在上海工廠中生産磷酸鐵锂配套的低配版 Model 3,對整個市場中磷酸鐵锂裝機量變 化影響並不大,中長期看高能量密度的高鎳三元電池依舊占據主流地位。
特斯拉自 2015 年起開始圍繞其産品線進行收購,通過組建新的團隊對被收購的 公司進行強硬的直接幹預,讓合並後的公司迅速完成業務對接與融合。Maxwell 是特斯拉收購的第 5 家企業,先前分別是特斯拉的工具供應商 Riviera Tool、住 宅太陽能安裝商太陽城市 SolarCity、德國自動化工程公司 Grohmann Engineering、工業自動化公司 Perbix,都是爲了工廠自動化、垂直整合以利提升 産能的需求而並購。收購 Maxwell 是特斯拉在電化學領域的第一次重要收購,意 味著特斯拉開始吸收外部技術團隊來布局未來技術。2019 年 7 月-10 月,特斯拉 又秘密收購了一家加拿大的電池設備公司 Hibar Systems。Hibar 于 2019 年推出 完整“高速锂離子電池制造系統”,具備锂電後端設備生産能力,可以提升特斯拉 電池産線設計、建設能力,以加快特斯拉下一代電池制造計劃。
所有 Maxwell 超級電容器均采用幹電極專利技術制造,具備在高沖擊高振動環境中壽命長、耐受力好的優點。超級電容搭配锂電池的複合組合系統,可以撷取雙方的優點,以超級電容大功率密度的優勢爲瞬間彈性調整出力,或是瞬間吸收能量例如刹車回電,另外以锂電池大能量密度的特點爲主要提供動力來源,提供續航力。目前超級電容技術對特斯拉電池可起到兩方面輔助作用:一方面可以應用並聯超級電容來延長電池壽命,另一方面可以應用于 Semi 等大車型,在啓停狀態造成的極端充放電電壓,通過超級電容來實現,在加速時可起到功率平衡作用。