特斯拉选择磷酸铁锂电池意味着什么

　　据路透社消息，特斯拉与宁德时代谈判将供应无钴电池，我们预计将会是磷酸铁锂(LFP)，这将是特斯拉首次使用LFP电池。我们认为特斯拉此次电池方向更改，主要原因为摆脱对钴的依赖、采用LFP的CTP技术可满足要求，以及宁德时代拥有丰富的LFP应用经验。

　　1.1钴价上涨促使摆脱对钴的依赖

　　2020年至今，硫酸钴、四氧化三钴已上涨18%，并仍处于上涨态势。钴盐产品中，硫酸钴和氯化钴是最为重要的中间品。其中硫酸钴可谓是重中之重，其下游主要应用领域就是锂电原料，不仅用来制备钴酸锂电池原料四氧化三钴，也是三元前驱体的主要原料之一，钴价上涨对三元电池生产商产生非常大的成本压力。供给和需求双重推动钴价上涨。

　　1.1.1供给端：嘉能可产能收缩

　　硫酸钴制备原料主要是钴精矿或者粗钴，因为原生钴矿很少，有94%的钴矿伴生于铜矿和镍矿。国内钴精矿主要来源于刚果（金），占比可达50%，主要供应企业有嘉能可、洛阳钼业、寒锐钴业等。嘉能可计划大幅缩减钴产能，在19Q4季报中，明确由于刚果Mutanda矿的关闭，单季度钴产量1.19万吨，同比下降13%，发布2020年产量指引为2.9万吨，较2019年4.6万吨产量下降37%。

　　目前国内硫酸钴产能约有22万吨，市场主要产能占比集中在浙江（23%）、湖南（11.6%）、江西（20%）、广东（11.6%）四个地区，受近期疫情影响较大。具体影响体现在：

　　原料和辅料（氯碱、酸等）近期虽持续到达港口，但通关速度缓慢。而且物流运输遇到问题，因此钴冶炼企业遇到原料供应问题。非洲进口运输+报关需3个月，影响周期较长。

　　行业整体开工率低，精炼钴产量有限，下游厂商正在消耗库存。后续由于供给端复工，下游补库存的需要使得钴价仍然有继续上行的动力。

　　1.1.2需求端：消费电子和新能源车需求旺盛

　　2018年全球钴需求结构当中，电池材料占比52%，其中27%是3C锂离子电池需求，25%是动力及储能锂离子电池需求。消费电池由于5G换机潮、TWS耳机的推动，需求量激增，动力电池由于特斯拉不断产能、国产化超预期，欧洲电动化加速，需求进入稳定增长通道，综合使得需求端进入景气上行。

　　硫酸钴的下游需求市场主要在于三元前驱体和四氧化三钴两个领域，其中三元前驱体对硫酸钴的需求占比达到65%以上，消费电子和动力电池对钴需求影响显着。2019年，由于3C消费电子的带动，四氧化三钴对于硫酸钴的需求下半年环比53%。与此同时由于补贴退坡的影响，2019H2新能源车销量大幅下滑，下半年三元前驱体对于硫酸钴的需求环比减少33.9%。

　　嘉能可与电池材料龙头签订长单，凸显动力电池领域强劲稳定。嘉能可近期与三星签订5年2.1万吨、与格林美签订5年6.12万吨、与SKI签订6年3万吨的氢氧化钴长订单，年均2.1万吨订单占嘉能可2020年产量的74%，凸显行业的强劲需求。

　　1.2CTP技术助力LFP更广泛应用

　　1.2.1能量密度是磷酸铁锂最大短板

　　磷酸铁锂相比于三元电池，各存在优缺点，新型CTP电池技术将弥补磷酸铁锂能量密度低的缺点。

　　磷酸铁锂成本更低。当前行业平均磷酸铁锂电池成本0.65元/Wh，三元电池0.85元/Wh，磷酸铁锂拥有更低的价格，因此在价格更敏感的中低端乘用车、客车上广泛应用。

　　磷酸铁锂安全性更高。磷酸铁锂拥有更高的固有安全性，在发生事故燃烧时，磷酸铁锂燃烧类似于蜡烛点燃，而三元电池会发生火焰喷射，近期发生的动力电池安全事故也多以三元电池为主。

　　磷酸铁锂循环寿命更长。磷酸铁锂可以经过4000次充放电后衰减为80%容量，而达到同样容量，三元电池充放电次数只有2000次，因此磷酸铁锂被广泛应用于对循环寿命要求更高的储能电站中。

　　三元电池能量密度更高。当前行业可以实现磷酸铁锂单体能量密度190Wh/kg，而三元电池可达250Wh/kg，因此三元电池被广泛应用于对续航里程要求更高的中高端乘用车领域。

　　1.2.2CTP技术降本效应显着

　　锂电池包含电芯（Cell）、模组、PACK三个主要环节，电芯的主要成本构成包括正极、负极、电解液、隔膜四大材料以及电芯加工成本，电芯价格占电池总价维持在70%左右的水平，而剩余30%由模组、PACK环节构成。

　　我们预测，四大材料在没有新型高性价比替代品出现的情况下，用量和成本占比不会有太大的变化，成本压缩空间有限。正极材料和湿法隔膜存在成本下降空间，但正极材料制造商毛利率已经压到所能承受的极限。湿法隔膜的价格已经触底，未来下降空间不大，且由于隔膜仅占到电池总成本5%的份额，对电池降本贡献微小。人造石墨负极材料因为石墨化环节由外协转向自供，会对成本降低显示一定效果。电解液价格受原材料六氟磷酸锂、EC溶剂影响较大，在原材料价格难以下降的情况下，价格下降难度较大。

　　通过改变电芯集成形式、减少模组数量，从而减少电芯外零部件的使用、降低装配成本以及简化生产流程，是目前诸多动力电池厂采取的降本思路之一，特斯拉、宁德时代、比亚迪、蜂巢能源等企业先后推出了相似的产品设计方案和发展规划。

　　在2019年德国法兰克福国际车展上，宁德时代推出与北汽新能源合作开发的全新的CTP高集成动力电池开发平台（CellToPack），即电芯直接集成到电池包。根据宁德时代公布的数据，CTP可将电池包体积利用率提高15~20%，电池包零部件数量减少40%，生产效率提升50%，电池包能量密度提升10~15%。新型CTP电池主要增加结构胶，在解决好电芯固定问题后，CTP技术将更加完善。目前宁德时代量产最高电池组能力密度为182Wh/kg，CTP可使之达到200Wh/kg以上，成组效率的大幅提升，降低了电池成本，预计降幅在10~15%。

　　宁德时代该技术将目前已经获得车厂的生产订单，已确定的包括给大众（拉美）卡客车公司提供磷酸铁锂CTP电池，以及北汽新能源EU5乘用车。我们认为随着市场对于新技术的逐渐认可，未来将会有更多的车厂采用CTP技术电池，而随着规模优势的不断扩大，电池成本将进一步降低，夯实宁德时代在电池领域的绝对优势。

　　1.2.3刀片电池带磷酸铁锂重回焦点

　　比亚迪在2020年1月推出了针对中低端车型的“刀片电池”，该电池将使用磷酸铁锂作为正极材料。刀片电池是一种长电芯方案，通过增大电芯的长度（最大长度与电池包宽度相当），将电芯扁长化设计，来进一步改进电池包集成效率的技术。通过成型工艺、结构设计等方面的改进提高外壳的支承强度，同时将外壳的长宽比控制在预定范围内。此外，通过集流路径的优化等方式降低单体电池的内阻，还可辅以注液工艺的改进，解决单体电池尺寸较长带来的注液时间较长的问题。

　　刀片电池在体积能量密度上比传统磷酸铁锂电池提升了50%，从251Wh/L提升至332Wh/L。由于单体电池可以承受机械加强作用，是一种无模组方案，降低了电池包制作工艺，节省了物料和人工费用，预计可降低综合成本达30%。比亚迪计划在2020年3月在重庆工厂首次量产刀片电池，并且首款搭载车型为今年的重量级新车“汉”，预计续航里程可达600公里。

　　按照当前平均0.85元/Wh的电池包成本，下降30%成本意味着电池成本将降至0.6元/Wh，单车平均带电量60度电，则节省电池成本为1.5万元，对于中低端车型降本效果显着。我们认为刀片电池顺应目前高能量密度与低成本双压力驱动下对新型电池的需求，可以将磷酸铁锂的应用空间大幅提升，尤其将拓展磷酸铁锂在乘用车领域的应用。

　　1.3宁德时代有丰富的LFP应用经验

　　1.3.1磷酸铁锂焕发第二春

　　磷酸铁锂电池最早在美国兴起，2004年传入中国，彼时以日韩企业为代表的海外领先动力电池厂商多采用三元的技术路线，市场已经初见规模，我国电动车商业化起步晚，赶超难度大，比亚迪作为中国电动车的领军者，决定另辟蹊径，选择磷酸铁锂作为主要技术研发路线。在美国磷酸铁锂专利归德州大学所有，如算上专利使用费，磷酸铁锂价格不菲。而在中国由于不存在专利问题，磷酸铁锂得到了长足发展。

　　除市场原因外，政策方面自“十一五”开始，政府组织实施“节能与新能源汽车”重大项目，继续坚持“三纵三横”的总体布局，并全面展开电动汽车关键技术研究和大规模产业化技术攻关。而磷酸铁锂电池成为了国家“863”计划、“973”计划和“十一五”高技术产业发展规划重点支持的领域。由于比亚迪等国内企业在磷酸铁锂电池方面的储备和应用，磷酸铁锂便成为新能源汽车发展最主要的技术路线。2006年，第一款搭载磷酸铁电池的F3e电动车研发成功，续航能力达到300公里。

　　随着动力电池产业的不断发展，技术水平不断提高，国家对行业发展路径的规划提出了新的方向，开始向高能量密度的三元电池倾斜。“十二五”期间，国家在政策方面把动力电池的支持重心从磷酸铁锂转移到三元锂电池的研发上。自从三元电池被广泛应用后，磷酸铁锂装机比例逐年下降，2018年三元电池实现反超，2019年差距进一步拉大，三元电池成为绝对的市场主流。

　　然而由于补贴退坡的影响，磷酸铁锂的成本优势重新回到企业视野。2019年7月由于客车补贴过渡期结束，大量抢装推升磷酸铁锂占比至52.2%。从补贴过渡期结束后的2019年8月开始，磷酸铁锂单月装机占比呈现出上升趋势，反映出市场对于磷酸铁锂性价比的认同。

　　1.3.2宁德时代磷酸铁锂经验丰富

　　2019年宁德时代装机量32GWh，占国内总装机52%，其中三元21GWh，磷酸铁锂11GWh，均处于国内第一位。宁德时代在三元、磷酸铁锂两种材料体系上的绝对领先，凸显公司作为国内电池龙头绝对技术领先和广阔的市场能力。

　　磷酸铁锂正极材料领域，德方纳米是绝对龙头。据鑫椤资讯统计，2019年磷酸铁锂全年产量达到9.28万吨，较去年同期的7.75万吨，同比增长19.7%。德方纳米出货量达到2.5万吨，位列行业第一，贝特瑞、国轩高科出货量各1.5万吨左右，列第2、3位。湖北万润、湖南裕能（湘潭电化）各1万吨左右，位列第4、5位。德方纳米目前拥有6.3万吨磷酸铁锂正极材料产能，领先于全行业。

　　宁德时代的磷酸铁锂电池主要搭载在商用车，客户包括宇通、中通、中车时代、厦门金龙等国内主流客车企业。CTP技术最早应用于客车领域，公司凭借客车领域经验，可将其复用至乘用车领域，采用磷酸铁锂的CTP电池能量密度突破将160Wh/kg，续航达到400km，能够满足特斯拉旗下国产低配Model3&Y的要求。

　　（本文摘自深港电新报告）