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产业视点

补贴持续下降,动力电池未来路在何方?

2018-11-20  作者:

新能源车作为政府大力扶持的行业,补贴政策有着很强的指导作用。自从2016年“骗补事件”发酵之后,政府不断完善补贴政策细则,2017年,补贴大幅下调,行业震动;2018年,门槛又进一步提高;2019年,调整的节奏亦不会停止。政府矢志以经济手段引导新能源车行业向高质量发展方向前进。

在一波又一波的补贴政策调整下,能量密度更高、单位成本更低的动力电池成为市场追逐的对象。动力电池领域,经过近几年的市场竞争,各环节的市场格局基本形成,在没有重大技术变革的情况下,规模较小的企业或是新入企业基本没有了发展的机会,未来强者恒强趋势明显。

新能源汽车作为一个新兴的行业,吸引了大量企业进入寻求发展,导致产业链各环节产能迅速扩大,显现出产能过剩的迹象。随着国家对于新能源汽车补贴的逐次退坡,以及对于获得补贴所要达到的技术要求的提高,部分技术落后,成本较高的企业已经逐渐被市场淘汰,行业集中度提升。尤其是动力电池产业,经过近几年的市场竞争,各环节的市场格局基本形成,在没有重大技术变革的情况下,规模较小的企业或是新入企业基本没有了发展的机会,未来强者恒强趋势明显。

1.动力电池领域,宁德时代、比亚迪份额处于绝对领先

国内动力电池企业中,宁德时代和比亚迪处于绝对领先的位置,两者市占率逐步提升,尤其是在新政实施之后,合计已经超过了60%的动力电池市场份额。规模效应会带来相比同行更低的成本,更多的利润可以投入到后续的研发,这对于目前处在技术快速迭代中的动力电池公司十分关键。产品如果没法达到补贴的技术要求,意味着价格再低也没有市场,所以宁德时代和比亚迪在新能源汽车政策不断提升参数要求的情况下,将会有更大的优势。

表1:宁德时代、比亚迪市占率逐步提升 

补贴不断下调!动力电池未来路在何方?

资料来源: 真锂研究,联讯证券

动力电池是电动汽车的心脏,是新能源汽车产业发展的关键。经过十多年的发展,我国动力电池产业取得长足进步,但是目前动力电池产品性能、质量和成本仍然难以满足新能源汽车推广普及需求。

2016年10月,《节能与新能源汽车技术路线图》发布。其中动力电池技术路线图提出,2020年、2025年、2030年三个阶段锂电电池系统比能量密度分别达到260Wh/kg,280Wh/kg,350Wh/kg。系统成本分别达到1元/Wh,0.9元/Wh,0.8元/Wh。

表2:电池技术发展路线

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资料来源:《节能与新能源汽车技术路线图》,联讯证券

2017年3月,为加快提升我国汽车动力电池产业发展能力和水平,推动新能源汽车产业健康可持续发展,四部委发布了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》。其中提出了到2025年,新体系动力电池技术取得突破性进展,单体比能量达500Wh/kg,比《路线图》提早了5年时间

目前,量产动力锂电池单体比能量密度普遍在170-180Wh/kg,系统比能量密度在140-160Wh/kg,系统成本在1.2-1.3元/Wh。各指标相比2020年的阶段性目标还有较大差距,动力锂电池行业需要进一步研发投入才能完成目标。

2.动力电池最好的正极材料:三元占比提升,高镍是未来趋势

正极材料是电池能量密度提高的关键技术突破方向,从LFP(磷酸铁锂)、三元到高镍三元,电池能量密度不断提升。并且正极材料在动力电池生产成本构成中占20-30%。所以,正极是决定锂电池性能和成本的重要因素,也是制约电池容量进一步提高的关键因素。

表3:正极材料性能对比

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资料来源:GGII,联讯证券

锂电池正极材料目前主要包括钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)和三元材料(NCM/NCA),除钴酸锂主要用于3C锂电池外,其余都可用在动力电池中。

所谓三元材料,是指采用了包含镍、钴、锰(或铝)三种金属元素的三元聚合物。三元材料在能量密度上领先于其他正极材料,循环寿命较长,安全性上低于LFP和LMO,是目前发展前景最为广阔的动力锂电池正极材料。

表4:国内各类型正极材料产量占比

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资料来源: GGII,联讯证券

2013年之后,全球3C锂电池市场日趋成熟。动力锂电池则受益于新能源汽车市场的蓬勃发展,业已成为锂电池市场快速增长的最大引擎。从数据可以看出,由于新能源汽车行业的崛起,带动了动力电池正极材料产量占比迅速提升。在2016年之前,LFP作为主要动力电池正极材料,产量和产能都迅速扩大,但在2016年之后,三元取代了LFP成为了动力电池正极材料的主要发展方向。

未来几年动力电池新增需求主要将来自于三元电池的需求增长,三元电池需求量的复合增速将达到90%,未来空间巨大。三元电池高速增长的需求将带来三元正极材料的需求增长,尤其是未来能带来高能量密度的高镍三元材料会出现结构性的供需紧张情况。

三元材料以钴盐、锰盐和镍盐为原料,其主流技术发展方向是通过提高镍含量、充电电压上限和压实密度使其能量密度得到提高。三元材料目前发展的一大阻力在于材料稳定性会随着镍含量的增加而降低,现主要通过离子掺杂、表面包覆和调整电解液及负极材料等途径逐步解决。

图1:NCM三类元素功能

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资料来源: OFweek

随着正极材料中镍含量占比的提高,电池能量密度提升,安全性能下降,制备难度上升。目前,主流三元材料中333型、523型和622型NCM国内均实现大规模量产,811型能够批量生产的厂家较少。

由于各大正极材料厂商纷纷扩产抢占市场份额,行业竞争将越来越激烈,LFP正极材料,及低镍333型和523型正极材料受需求增长缓慢的原因,产能利用率将会下降,从而导致利润率下降。但是,由于补贴新政推动电池能量密度的提升,高镍三元正极材料由于制备难度较大,供应量有限,仍将紧俏。拥有正极材料研发优势,掌握高镍材料技术的公司优势明显。

3.石墨负极材料性能指标已接近理论上限:硅碳负极成为提升能量密度关键

负极材料是锂离子电池的重要组成部分,约占锂离子电池中成本10%-15%,主要包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、合金和钛酸锂等。目前石墨系负极材料技术比较成熟,未来将以硅碳负极作为提升锂电池能量密度突破口。

性能优异的负极材料具备较高的比能量、相对锂电极的电极电势低、充放电反应的可逆性能好、与电解液兼容性好的特性。

表5:负极材料性能对比

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资料来源:GGII,联讯证券

天然石墨容量较高且工艺简单成本较低,但循环性能稍差;人造石墨成本稍高,但具备较好的循环以及安全性能;中间相碳微球石墨在倍率性能上高出天然石墨与人造石墨,具备较好的热稳定性与化学稳定性,但其制作工艺复杂导致成本较高;硅碳类复合材料比容量远高于石墨类负极,但国内仍未大规模产业化。综合成本与性能,目前国内新能源汽车动力电池负极材料以人造石墨类为主,与正极材料不同,动力电池负极工艺难度低于3C电池负极。

负极材料市场集中度较高。2017年国内锂电池负极材料产量14.7万吨,贝特瑞、杉杉股份和江西紫宸合计产量9.3万吨,占据63%的市场份额。总体来看,负极材料行业呈现寡头垄断的态势,天然石墨CR5约为90%,人造石墨CR5约为80%。

图2:2017年负极材料市占率

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资料来源: GGII,联讯证券

石墨负极材料的性能指标已经接近理论值,技术上已经不能提升动力电池的能量密度。随着动力电池能量密度的逐步提升,已有硅基、锡基等复合负极材料应用到锂电池制造中,其中硅碳负极材料是最有希望被规模应用的下一代负极材料。负极材料行业集中度较高,格局相对稳定,能够保证行业的利润率水平稳定,需要关注硅碳负极产业化有突破的负极龙头企业。

4.隔膜产能扩张迅速,成本进一步降低

隔膜主要作用是起到正负极隔离,但又要保证锂离子通过,所以隔膜对锂电池的安全性起到了至关重要的作用,是锂离子电池组件中技术含量最高的部分。隔膜的制作工艺分为干法和湿法。

干法制作工艺:又称熔融拉伸法,是指将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜,经过结晶化处理、退火后,获得高结晶度的结构,并在高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构以增加薄膜孔径的制备工艺。

湿法工艺:将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,可制备出相互贯通的微孔膜材料。日本旭化成、日本东燃、韩国SK等均采用此工艺。应用范围:高性能锂离子电池等。

湿法和干法各有优缺点,其中,湿法工艺薄膜孔径小而且均匀,薄膜更薄,但是投资大,工艺复杂,环境污染大;而干法工艺相对简单,附加值高,环境友好,但孔径和孔隙率难以控制,产品难以做薄。

表6:干湿法隔膜性能比较

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资料来源:中国储能网,联讯证券

受三元锂电快速发展带动,湿法有望成为主流。目前,动力电池主要以磷酸铁锂电池和三元电池(正极为镍钴锰(NCM))为主。其中干法隔膜在磷酸铁锂电池的使用比率仍比较高,而三元电池以经涂覆的湿法隔膜为主。随着动力电池对能量密度要求的不断提高,以三元材料为正极材料的动力电池路线开始逐渐兴起,隔膜的材料路线也开始出现倾斜。并且,随着陶瓷、PVDF等涂覆工艺的逐渐成熟,“湿法+涂覆”生产工艺使锂电池的热稳定性明显改善。在动力电池对安全性要求不断提高的趋势下,作为目前提高电池安全性最有效的解决办法,应用于三元锂电池的高端湿法涂覆隔膜需求加速提升。

表7:2017年国内主要隔膜厂商产量统计(单位:万平方米)

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资料来源:GGII,公司公告,联讯证券

受益于新能源汽车行业景气,隔膜产业未来市场广阔,未来的产业龙头需要具备强大的研发力量、有效专利、资金实力、高端装备以及创新技术等,但由于近几年隔膜产能扩张迅速,等产能完全释放后,供需格局将会转变,难免出现激烈的价格竞争,此时产品成本低的公司将会最终获得较大市场份额,有成本优势的企业值得关注。

图3:国内隔膜价格

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资料来源: CIAPS,联讯证券

5.补贴政策一再严苛,鞭打企业持续提高技术内涵

新能源车行业作为政府大力扶持的行业,补贴政策对于行业有着很强的指导作用。自从2016年“骗补事件”发酵之后,政府对新能源车行业加强了规范管理,不断完善补贴政策细则,以期用经济手段引导新能源车行业向高质量发展方向前进。2017年,补贴大幅度下调,相应补贴参数门槛提高,政策公布突然,整个行业经过了小半年的时间才充分适应新政。刚缓过来的行业,仅过半年,又笼罩在补贴政策调整的传言中,2018年2月,传言落地,补贴额度再下降和参数门槛再提高,幅度仍不小,几乎紧贴行业所能承受的极限,政府矢志倒逼行业持续提高技术能力和降低成本。2019年,补贴政策的调整亦不会停步。每次政策调整之后,行业总有黑马杀出,也有企业黯淡离场。

2018年2月,四部委联合下发《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。《通知》进一步完善了补贴标准,并相应提高了获得对应补贴的参数要求。相比2017年新能源汽车补贴方案,2018年补贴方案更加着力于技术要求的提升。新的补贴方案没有采用“一刀切”式的整体退坡,而是对乘用车、客车、专用车各个参数指标进行了不同的调整。

从乘用车补贴调整方案来看,新的补贴方案对整车的续航里程、电池的能量密度、能量消耗等指标提出了更高的要求。相比2017年纯电动乘用车补贴方案,2018年方案对续航里程的划分档次由3档变为5档,并且最低档续航里程从100公里调整为150公里,最低档补贴下降0.5万元,最高档补贴上升0.6万元。

电池系统的最低能量密度要求由2017年的90Wh/kg调整为105Wh/kg,但若要拿到系数为1的补贴,必须达到120Wh/kg,系数1.1的补贴档则需要超过140 Wh/kg。能耗也必须优于2017年现行政策的10%,并且达到15%方能拿到系数为1的补贴。地方财政单车补贴上限不变,仍旧是不超过中央财政单车补贴额的50%。

表8:2017年电动乘用车补贴方案

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资料来源:工信部

表9:2018年电动乘用车补贴方案

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资料来源:工信部

新补贴对低档车型的补贴下降明显,对高档车型的补贴则略微上调,技术要求提高明显。国家政策正在引导乘用车车型向高端化发展,今后的政策也将会有延续性,会朝重质而非重量的方向推进。从近几个月的各车型的占比数据也可以看到,A00级车型销量占比明显下滑,A级车型销量占比提升明显。

表10:新政后各车型销量占比变化

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资料来源: 乘联会,联讯证券

从客车补贴调整方案来看,新能源客车三个类别(非快充类纯电动客车、快充类纯电动客车、插电混动客车)的中央财政补贴标准全面下调,分别调整为1200元/kWh、2100元/kWh和1500元/kWh。另外,单车补贴上限也根据整车长度(L)的不同而全面下调,最高档下调幅度达到40%,地方财政单车补贴上限不变,仍旧是不超过中央财政单车补贴额的50%。

调整系数要求也有所变化。其中,非快充类纯电动客车的系统能量密度的最低档次上调为115-135Wh/kg,并且增加了单位载质量能量消耗量的要求。插电混动客车对节油率水平的要求也大幅提高。

表11:2017年新能源客车补贴方案

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资料来源:工信部

表12:2018年新能源客车补贴调整方案

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资料来源:工信部

对新能源客车的需求将主要来自价格敏感性较低的城市公交,目前各大城市都在积极推动公交的电动化,这部分需求未来将保持平稳,年均达到10万辆水平。新政策补贴大幅下调40%左右,技术要求则进一步提高,尤其对能量密度的标准超过了2017年乘用车补贴标准的水平,这将直接考验电池厂商的技术能力,需要在提升电池标准的同时合理的控制住成本,所以新政策将会对客车电池市场带来较大的影响,龙头企业将凭借规模、技术、成本等优势抢占更多市场份额。

从专用车补贴调整方案来看,三个档次补贴标准相比2017年全面下调,分别变为850元/kWh、750元/kWh、650元/kWh,单车补贴上限由15万元调整为10万元。如果地方补贴达到50%的上限,补贴也仅将将能够覆盖专用车的电池成本。技术标准上,电池系统最低能量密度由90Wh/kg上调为115Wh/kg,单位载质量能量消耗量和百公里耗电要求也都更加严格。此外,之前运营车辆需要达到30000公里里程才能申请补贴的要求调整为20000公里。专用车未来还是需要靠车辆的运营效益弥补电动车的成本劣势,能够开发出好用的、稳定的车型是关键。

表13:2017年新能源货车、专用车补贴方案

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资料来源:工信部

表14:2018年新能源货车、专用车补贴调整方案

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资料来源:工信部

新能源车产量:和瞬息万变的补贴政策在赛跑

从过渡期的产量情况看(2月-5月),2018年新能源汽车产量相比2017年有着明显的增长,特别是在接近过渡期结束时,抢装现象较为明显。从过渡期结束后(6月-9月)的产量数据分析,新能源乘用车的产量仍旧有着不错的表现,没有受到过多新政策影响,新能源商用车产量出现了下滑,但9月数据有好转迹象。整体上新能源汽车产量仍在逐月增长,行业已经充分消化了补贴下调的影响。

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新政策中新能源乘用车补贴额度调整不大,主要是在原有基础上进一步细分,补贴更倾向于高端产品,考虑到双积分政策的正面影响,预计2018年全年销量不会受到过多补贴下调的负面影响。

新能源客车与专用车的补贴额度则有明显下调,退坡幅度将近40%。但客车市场主要受公交带动,销量将保持稳定。专用车市场的一些积极因素正在逐步显现,也有望保持销量稳定,预计2018年全年新能源车产量接近110万辆。

表15:2013-2020年新能源汽车产量及增速

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资料来源:中汽协,联讯证券

6.补贴将助推高端锂电池占比提升

依据十三五规划,到2020年新能源汽车产量将达到200万辆,我们测算动力电池的需求量将会超过100GWh,动力电池行业近4年的复合增速将达到40%,锂电池行业将充分受益于新能源汽车行业的发展。

表17:2016-2020年国内动力电池需求量预测

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资料来源:第一电动,联讯证券

随着单车带电量提升,锂电池产量增速高于新能源汽车产量增速。2018年1-9月我国新能源汽车生产约66万辆,同比增长65%,动力电池装机总电量约29.6GWh,同比增长92%。经过我们测算,前9个月纯电动乘用车平均单车带电量逐月走高,1-9月纯电动乘用车平均带电量达到40kWh左右,相比17年纯电动乘用车单车带电量28kWh,有明显增加。电动客车和专用车也分别达到了191kWh和54kWh的单车带电量。

表18:18年单月动力锂电池装机量

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资料来源: 真锂研究,联讯证券

补贴政策过渡期结束后,将会提高续航里程数的参数要求,预计乘用车单车带电量将会提高40%,客车和专用车的单车带电量也会由于高端车型的占比提高,较大幅度上升。因此,2018年的动力电池需求将达到58GWh,增速达到60%,超过新能源车销量增速。需求增量主要来自于三元电池。由于磷酸铁锂电池的能量密度上限不高,将会制约磷酸铁锂电池发展。三元正极材料有着更高的比容量和平均电压,能够进一步提高电池的能量密度,就目前成熟技术中,只有三元电池可以满足2020年能量密度达到260Wh/kg的要求,所以,三元电池技术路线是目前最优的选择,电池企业也将加速对三元体系电池的布局。

今年1-9月,三元电池共装机17.7GWh占比60%,其中,79%的三元电池用于EV乘用车。磷酸铁锂电池以11.2GWh占总装机量的比重为37.8%,其中8.4GWh用于EV客车,占比74.9%。预计今年三元电池的产量将翻倍,至2020年,将接近90GWh,4年复合增速将达到90%,三元电池产业链将获得高速发展机会。

表19:2016-2020年三元动力电池需求量及增速预测

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资料来源:第一电动,联讯证券

未来几年动力锂电市场仍将保持快速增长,并且动力电池新增需求主要将来自于三元电池的需求增长。补贴政策调整,动力电池将首当其冲受到补贴减少的波及,电池价格进一步下调,所以一些技术、盈利能力较差的企业将被淘汰,高端产品将会受益,行业集中度进一步提升,未来一些拥有规模优势,技术优势的企业将有更好的前景。今年1-9月,动力电池装机前5企业市占率为78.3%,17年为61.6%,集中度进一步上升。

图4:18年1-9月动力电池市场份额

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资料来源: 真锂研究,联讯证券

随着动力锂电池市场的高速增长,国内锂电池上游四大材料的产量也形成了快速增长的态势,据数据统计,2017年全国锂电池正极材料产量21万吨,同比增长30%,锂电负极材料产量14.6万吨,同比增长24%,电解液产量11万吨,同比增长24%,锂电隔膜产量14.35亿平,同比增长32%。2018年上半年,四大材料仍旧保持较快速增长,正极产量11.4万吨,同比增长21%,负极产量7.9万吨,同比增长20%,电解液产量5.9万吨,同比增长37%,隔膜产量7.3万吨,同比增长20%。

表20:2011-2018年国内正极材料产量

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资料来源:GGII,联讯证券

表21:2011-2018年国内负极材料产量

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资料来源:GGII,联讯证券

表22:2011-2018年国内电解液产量

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资料来源:GGII,联讯证券

表23:2011-2018年国内隔膜产量

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资料来源:GGII,联讯证券

目前,国内锂电池需求的增长主要靠动力锂电池拉动,消费类锂电需求增速趋缓。由动力锂电池的新增需求量预计,近两年四大锂电材料新增需求量分别为,正极材料7.8万吨、负极材料3.9万吨、电解液3.4万吨、隔膜9.8亿平方。

表24:2018-2019年动力电池四大锂电材料新增需求量

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资料来源:联讯证券

根据各大材料厂商的近两年产能规划看,四大材料新增产能均超过了动力锂电新增需求量的两倍。由于各大材料厂商纷纷扩产抢占市场份额,新增产能开始陆续投放,行业竞争将越来越激烈,锂电材料整体毛利率将持续走低,但是,由于补贴新政推动电池能量密度的进一步提升,部分高端产品仍将紧俏,并且集中度高的行业将能够保证稳定的利润水平。

动力电池产业助推新能源车的大力发展,才刚刚开始。(来源:财富网)

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