新能源汽車(chē)動(dòng)力電池成本拆解深度報(bào)告

1、新能源汽車(chē)動(dòng)力電池成本拆解深度報(bào)告投資要點(diǎn)模型框架：動(dòng)力電池的成本是市場(chǎng)關(guān)注的重點(diǎn)。新能源汽車(chē)行業(yè)仍在拐點(diǎn)之前，傳統(tǒng)燃油車(chē)與 電動(dòng)汽車(chē)的成本差是新能源汽車(chē)滲透率增長(zhǎng)的重要因素。為了定量研究動(dòng)力電池成本， 我們將電池成本和性能結(jié)合起來(lái)，建立了一個(gè)自下而上的模型。利用該模型可以靜態(tài)地 計(jì)算材料成本、硬件成本以及各工序的生產(chǎn)制造成本，并且可以動(dòng)態(tài)地區(qū)分材料價(jià)格變 化、技術(shù)進(jìn)步、工藝改進(jìn)等因素導(dǎo)致的成本下降。車(chē)輛及電池設(shè)計(jì)：(1)車(chē)輛設(shè)計(jì)：從用戶需求出發(fā)，設(shè)計(jì)單車(chē)帶電量/續(xù)駛里程及Pack內(nèi)電芯/模組 的數(shù)量和組合方式。(2)材料層面：材料屬性決定電池的電化學(xué)性能及物理參數(shù)。(3)電芯設(shè)計(jì)：核心是確定

2、正負(fù)極材料涂層的厚度，進(jìn)而設(shè)計(jì)電芯的外形尺寸。 (4)模組及Pack設(shè)計(jì)：由電芯參數(shù)外推得出。物料成本：(1)物料用量：由電芯容量、活性材料克容量等參數(shù)計(jì)算出正/負(fù)極材料、電解液、 隔膜、銅箔、鋁箔及其他組件的理論用量，并根據(jù)良品率、材料利用率等進(jìn)行調(diào)整。(2)物料價(jià)格：根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格做出假設(shè)，包括主/輔材及硬件。(3)物料成本匯總：由物料用量和價(jià)格計(jì)算得出。生產(chǎn)成本：(1)工廠設(shè)計(jì)：對(duì)動(dòng)力電池年產(chǎn)能、良品率、人員工資、設(shè)備折舊率、間接費(fèi)用假 設(shè)等做出假設(shè)。(2)生產(chǎn)工序：主要是各工序的設(shè)備投資額及人員配置。(3)直接人工/制造費(fèi)用計(jì)算：根據(jù)設(shè)備折舊、人員工資費(fèi)用及間接費(fèi)用計(jì)算出結(jié) 果。成本匯總

3、及驗(yàn)證：將物料成本和生產(chǎn)成本匯總到一起，得到動(dòng)力電池Pack的成本。根據(jù)計(jì)算結(jié)果， LFP/NCM622/NCM523Pack 的成本分別為 0.66/0.76/0.80 元/Wh,寧德時(shí)代 2018 年動(dòng)力 電池綜合成本約0.76元/Wh；動(dòng)力電池Pack成本中，直接材料占比約84%-89%,直接 人工占比約2.8%-3.8%，制造費(fèi)用占比約8.6%-11.8%，基本符合現(xiàn)實(shí)。投資建議根據(jù)模型，降低動(dòng)力電池成本的路徑包括：更具性價(jià)比的材料體系；更精簡(jiǎn)的電池 設(shè)計(jì)；更低的物料價(jià)格；工藝改進(jìn)；設(shè)備改進(jìn)。根據(jù)以上結(jié)論，建議關(guān)注：(1)寧德時(shí) 代、比亞迪、國(guó)軒高科等優(yōu)質(zhì)電池企業(yè)；(2)當(dāng)升科技、容百

4、科技、璞泰來(lái)、貝特瑞、 恩捷股份等材料龍頭企業(yè)；(3)先導(dǎo)智能、贏合科技等設(shè)備企業(yè)。風(fēng)險(xiǎn)分析：政策風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)路線變更風(fēng)險(xiǎn)、競(jìng)爭(zhēng)加劇風(fēng)險(xiǎn)、原材料價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。投資聚焦研究背景動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的核心構(gòu)成之一，直接決定車(chē)輛性能和成本，電池成本下降 的幅度直接影響新能源汽車(chē)的推廣應(yīng)用。在本篇研報(bào)中，我們參考一些學(xué)術(shù)資料及產(chǎn)業(yè) 人士的觀點(diǎn)建立了成本模型，對(duì)動(dòng)力電池成本的諸多問(wèn)題展開(kāi)系列研究。創(chuàng)新之處目前市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力電池成本的研究相對(duì)簡(jiǎn)單而且偏靜態(tài)。我們系統(tǒng)性地建立了自下而 上的成本模型，可以對(duì)直接材料、直接人工、制造費(fèi)用三大項(xiàng)進(jìn)行拆分，并且可以動(dòng)態(tài) 區(qū)分材料價(jià)格變化、技術(shù)進(jìn)步、工藝改進(jìn)導(dǎo)致的成本下降。

5、在后續(xù)的系列報(bào)告中，我們 將對(duì)不同材料體系的動(dòng)力電池進(jìn)行對(duì)比研究，并且對(duì)成本下降的可能路徑進(jìn)行分析。投資觀點(diǎn)目前新能源汽車(chē)的銷(xiāo)量滲透率不足5%，用戶體驗(yàn)(充電、續(xù)航、智能網(wǎng)聯(lián))還有 待改善，更重要的是，電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)之間還存在較大的成本差。我們相信，隨著 動(dòng)力電池成本的下降，新能源汽車(chē)有望迎來(lái)高速增長(zhǎng)的拐點(diǎn)。根據(jù)成本模型，我們對(duì)動(dòng)力電池的降本路徑進(jìn)行了初步分析，結(jié)論如下：(1)不同的材料體系對(duì)應(yīng)不同的電池成本，例如LFP/LMO電池Pack的成本比 NCM523 低 18%/22%，電芯成本低了 25%/29%;(2)物料價(jià)格下降可以降低成本，如果將NCA、NCM811正極活性材料的價(jià)格由

6、 195元/kg調(diào)整至150元/kg (下降23%),那么NCM811電芯的成本將由620元/kWh下 降至548元/kWh (下降12%);(3)更精簡(jiǎn)的電池設(shè)計(jì)有助于降低成本，參考CATL提出的CTP技術(shù)，假設(shè)模組 硬件物料成本降低80%,減掉相應(yīng)的模組組裝設(shè)備和人員，那么Pack成本下降約10%- 15%；(4)工藝改進(jìn)也是動(dòng)力電池降本的方式之一，在模型中，我們假設(shè)電芯良品率為 95%，如果良品率提升至98%，那么成本下降約1.5%-2%。(5)設(shè)備改進(jìn)也能使得電池成本下降，在模型中，我們假設(shè)單Gwh設(shè)備投資額為3億元，如果降低10%至2.7億元，則動(dòng)力電池Pack成本降低不到1%。綜上

7、所述，動(dòng)力電池成本的下降主要依賴：(1)更具性價(jià)比的材料體系；(2)更精 簡(jiǎn)的電池設(shè)計(jì)；(3)更低的物料價(jià)格；(4)工藝改進(jìn)；(5)設(shè)備改進(jìn)。建議關(guān)注：(1)寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科等優(yōu)質(zhì)電池企業(yè)；（2）當(dāng)升科技、容百科技、璞泰來(lái)、貝 特瑞、恩捷股份等材料龍頭企業(yè)；（3）先導(dǎo)智能、贏合科技等設(shè)備企業(yè)。目錄1、模型框架：自下而上建立動(dòng)態(tài)成本模型62、3s也 1ST!-11 !. * - BJ - I . . J . J *. . . I J - - . . .4 . . -au a，1a . I . . . 91 d *n N 92 1.材料層面：由衡電化學(xué)屬性 ,92i 2-dpPlCkin

8、n r.0.4ii 11 iiiir a 11 111rli11 rn !1 111 1 Brrr.1-1 i iiiia 1 1 i 11 i 12i 3、f1IE. Iiiii BHBBann ms i inn i i ki-i.i )iii ： a in i i ,， i * r i i w s r r r，t ir r mt r fh hi , r r i r，ri r， i n 1 r i b i , n r i r i i i rHBRri eriraHiHi araia ri 1 531 1、, mu Bl rBBHHiiatiii i nn raaaa i i 1.raaaa

9、( aiBiiBiiuia ivi ri 1. 1： 1 in i nm 1 i 1 n 15.2、I- l, tLj l | Ji. - J - - - J I i S.S. i -.id 14 1 Ii-JU I l fab-k.d- S ： M i i S.fad.d ill1.： I,：i i I.I. S .h.d i.4d i i fa I. . i. - fa d . J d J 4 I ： b S. . S. . fa d d i i .i J i i S. . . - - . d d i i I. TOC o 1-5 h z 物料成本匯總：由棚I斗用餐和價(jià)格計(jì)箕得出一 .20

10、4卜I J f-i - I- p-i - !-卜W BW ! - + -率占 = 14 1 i 附 i . 4 T +M | 4 hd fa | dg 4 1. h. fa-i qq 尋 f d 率月自色fa- bd h.| k r -4 i-4 i-4 f hfa ! i | |i | fa i rid d h-串用??！ W ! FW FT 4 * be hd bj p( b 串4 fa. 2 24 t 工廠蝴： 嘴 6Gwh,良 -224.2. 胡IB：制備,電芯裝百己平模名即P日Gk 蜃 23 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 43 廠孱

11、、設(shè)備及人員：?jiǎn)尉€設(shè)備投資額約3億元, 244-4 x +F方- 1J. 粒，人十由 JiJ M *- -J !- ktiH- I.a i id i.1，i i ： ： - Si 1 i a- - . s i占4-2 J成本，匚總、險(xiǎn)證及降本路徑 .26結(jié)果瞼證：總分/吉果基本符買(mǎi).27 513、 口中子工 -LJ s !: umaaaa liBBan 1 in iiu 1 ui Jjn hi ni ! miBnBaa 11 rniraBB in 1 nil 2g 1 1 ri r 1 s4 + r ri r-t *，,(rrre it i r i e 1 b 1 4 r-i r rr re

12、1 1 ( r 1 r i !( r/r ri r-t - r Er rn r pi , rr fb .r r-t r 1 e 11 rr ri irr re 1 a t 1 e 1 ，！ r 1 vi Bi s 1 1 ra e4 ri - r-t rb rq b 1 r 1 r 9 r-;JX|Ee jjs,-, ,jbjb ubbbjbb,b,u 341、模型框架：自下而上建立動(dòng)態(tài)成本模型動(dòng)力電池的成本一直是市場(chǎng)關(guān)注的重點(diǎn)。動(dòng)力電池成本定量研究的意義在于： （1）動(dòng)力電池價(jià)格下降使得電動(dòng)車(chē)的成本降低，從而推動(dòng)新能源汽車(chē)的廣泛使 用，研究動(dòng)力電池成本下降空間有助于跟蹤電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量拐點(diǎn)；（2）

13、動(dòng)力電池成本下降節(jié)奏直接影響電池廠商盈利狀況；（3）作為動(dòng)力電池的上游，電池材料廠商的量?jī)r(jià)趨勢(shì)也與電池成本相關(guān)。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，全球智能手機(jī)滲透率自2009年起迅速提升，2009-2015 每年平均提升9pcts,2007-2008年均僅提升約1pct。智能手機(jī)的高增長(zhǎng)依賴技術(shù)進(jìn) 步、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速度提升、用戶體驗(yàn)改善等因素，拐點(diǎn)之后的手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈為投資者帶來(lái) 了巨大收益。參考智能手機(jī)行業(yè)，幾個(gè)關(guān)鍵要素取得突破后，行業(yè)進(jìn)入高增長(zhǎng)階段。新能源汽 車(chē)行業(yè)目前仍在拐點(diǎn)之前，市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的高速增長(zhǎng)主要依賴成本下降、用戶體驗(yàn)改善 （充電、續(xù)航、智能網(wǎng)聯(lián)）等，由于汽車(chē)消費(fèi)占收入比重較高，消費(fèi)者對(duì)價(jià)格的敏

14、感 性更高，傳統(tǒng)燃油車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的成本差是新能源汽車(chē)滲透率增長(zhǎng)的重要因素。根據(jù) BNEF的數(shù)據(jù)，2018年美國(guó)純電動(dòng)中型車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)的成本占整車(chē)稅前售價(jià)的 35%，隨著動(dòng)力電池價(jià)格的下降，整車(chē)售價(jià)有望在2023年左右與傳統(tǒng)燃油車(chē)持平。S 1:美國(guó)純電動(dòng)中型車(chē)價(jià)格構(gòu)成及燃油率對(duì)比 （單位：千美元）real 20 ISthousand doPars and%注：Battery是動(dòng)力電池，Powertrain是傳動(dòng)系統(tǒng)，Vehicle是車(chē)輛其它組成部分（如 車(chē)身、底盤(pán)等；ICE為傳統(tǒng)燃油車(chē)。近年來(lái)動(dòng)力電池價(jià)格不斷下調(diào)，以龍頭公司寧德時(shí)代為例，2015年其動(dòng)力電池系 統(tǒng)價(jià)格為2.27 元/Wh，20

15、18年降至1.16元/Wh，年均復(fù)合下降約20% ；同時(shí)，動(dòng)力電池業(yè)務(wù)的毛利率也不斷下降，2015年部分廠商的毛利率在40%以上，到2018年已降至約30%。15 2：全乘智獨(dú)手林出貨量滲透率（單季度）圖3;國(guó)內(nèi)新蛇源沌率茹量滲透率（季度廄計(jì)值）6WMIEL工三N15Q叢L曷胃上曷mW曷S-9W% 晅8S-SLK口百0M口片二 小LS二 II.,BqEEE門(mén)斤聯(lián)曷5苧UK玲呂二-6MK9WLDELMQ囪旦EK07二曷scmgssH目EOJISEMABm-5常耳L O-MOE3苞E38EB 5：過(guò)年來(lái)中盤(pán)時(shí)在、國(guó)桿高科，孚靶科技動(dòng)力電池業(yè)務(wù)毛利率g 4： 2Q1&-2O1B年寧德時(shí)利納力電也怖格

16、為了定量研究動(dòng)力電池成本，我們參考ANL等機(jī)構(gòu)的研究成果，將電池成本和性 能結(jié)合起來(lái)，建立了一個(gè)自下而上的模型。在該模型中，可以設(shè)定具體的參數(shù)（如功率、 容量等），以此來(lái)靜態(tài)地計(jì)算材料成本、硬件成本以及各工序的生產(chǎn)制造成本，并且可 以動(dòng)態(tài)地區(qū)分材料價(jià)格變化、技術(shù)進(jìn)步、工藝改進(jìn)以及規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致的成本下降。成本 模型的框架主要是兩大部分：一、直接材料的測(cè)算車(chē)輛/Pack設(shè)計(jì)：主要因素包括車(chē)輛續(xù)駛里稗帶電量、功率、Pack設(shè)計(jì)（電 芯數(shù)量、串并聯(lián)方式等）電芯材料屬性：主要是一些電化學(xué)性能及物理參數(shù)，比如正負(fù)極材料的克容量、 密度、孔隙率以及ASI、OCV-SOC曲線等約束條件：包括極片涂層厚度、電池

17、組件及外形設(shè)計(jì)等計(jì)算電池參數(shù)：結(jié)合以上物理和化學(xué)參數(shù)，可以計(jì)算出電池的材料用量、質(zhì)量 等直接材料成本計(jì)算：結(jié)合材料用量（考慮良品率、材料利用率等）和材料價(jià)格， 可以計(jì)算出直接材料成本二、直接人工/制造費(fèi)用的測(cè)算工廠設(shè)計(jì)：包括產(chǎn)能、良品率以及人員工資、設(shè)備折舊率、間接費(fèi)用假設(shè)等生產(chǎn)工序：主要是各工序的設(shè)備投資額及人員配置直接人工/制造費(fèi)用計(jì)算：結(jié)合以上兩點(diǎn)可以計(jì)算出結(jié)果2、車(chē)輛及電池設(shè)計(jì)材料層面：電池的電化學(xué)屬性目前常見(jiàn)的電池體系包括NCA、NCM ( 811/622/523/333 LFP、LMO等，下 表列出了正極材料的基本參數(shù)和假設(shè)：(1)根據(jù)分子式可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)正極活性材料的分子量；(2

18、)參考各大正極材料企業(yè)的材料參數(shù)，列出活性材料的克容量，同時(shí)列出真密 度；(3)假設(shè)活性材料/導(dǎo)電劑/粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為89：6：5,溶劑通常采用NMP， 假設(shè)孔隙率為32%。A1：正極材料基7拳較充值迎正機(jī)材料hICANCMenMCM622NCM521NCM333LFPLMO擊性材初分于生96.197.394,494.093.9157.8180.5陸勝時(shí)叫克考之一 mAh/g19717B1591501451WJ吃手舌上一 %海|材電89朋B989B98g99導(dǎo)也劑66666665555555漆劑NMPNMPNMPNMPNMPNMPNMP軋琥率,%32323232323232*望段-一電面法性

19、樽料4.784.654 654.654.653.454 23導(dǎo)電劑1.B251 8251,8251.825L825188251.B25粘加劑1J71.77177L77L771切炳負(fù)極材料采用石墨體系，下表是負(fù)極材料的基本參數(shù)和假設(shè)：(1) N/P比，是指單 位面積的負(fù)極容量和正極容量的比值，通常N/P比在1-1.5之間，越接近1,電池容量 會(huì)越大，但充電時(shí)發(fā)生負(fù)極析鋰的概率也越高，我們假設(shè)三元體系的N/P比為1.25， LFP、LMO為1.2 ；(2)石墨的克容量為360mAh/g，同時(shí)列出真密度(3)假設(shè)負(fù)極 活性材料/粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為95：5，溶劑為水，孔隙率34%。表2：負(fù)槌對(duì)料暴購(gòu)參

20、轂及假諛，機(jī)材料WCANCMS23NCMU*LFPLMON/P比18251.251.25L251.251,21.2；在材利克察青，mAh/g湖3就136D加0360刷謝沿牲材料95S5gs95婚驅(qū)95導(dǎo)電時(shí)0000DQ0鉆站卅555555S密利水很水本水水琳孔川華，如34343434343434井靂皮.由帝活性樹(shù)M2.242.242242.242.242.242.24導(dǎo)電州1庚1.自51,951糜l.gfi1.951 .1&51.101.1011.101.101.1010.依(1)假設(shè)正極集流體鋁箔厚度為12pm,負(fù)極集流體銅箔厚度為8pm (2)隔膜 厚度為12pm,孔隙率40%，則可以計(jì)算

21、出隔膜密度為0.368g/cm3;( 3 )電解液密度 為 1.2g/cm3。息3;集濾匐隔碳I但解減基軸察數(shù)及胭:設(shè)NCANCMB11NCM622NCM333LFPLMO正技靠流體材粗梳格幅出厚度卜|JH1121212121212建材料餌我嫻期惆斜婀耳艮.PmBeaa08B除膜耳度.岬12121212121212孔障率，%皿日口404D4U40400.3680.36S0.36BD.36B0.3660.3680.360也解液套址。七E1.21.21.2L21.2L21.2根據(jù)分子式及分子量,可以計(jì)算出鋰電池中重要金屬元素的質(zhì)量占比,如下表所示,正極材料和電解液是鋰的來(lái)源；三元材料體系中，NCA

22、/NCM811中的鉆含量大幅低于 其他材料，NCM622和NCM523的鉆含量幾乎相同。表4：電池中也，媒，林，蛀質(zhì)量占比NCANCMB11-NCM622NCM523LFPLMC醒含正g狂燈蘇M材料D.07S2D.07130.07720.0775O077BG.04400.03B4貞板、白出g話性材料D.ODDOD.OOOO0.0000D.00D0O.OCKM0.00000.00D0電#tl,2mM IJPF6),9?皿電解液氏 3292民 32928.3292B3292B.3292a .32928.3292過(guò)遁金屬含信&冢9活性柳HD.4BB7D.40270,35450.29650.19790

23、.00000.0000此響耳姓材科D09200.0606OJ1B60.1191o.m70.0000a.oono遍9句涉世材畀白.ODDOD.05650r1lD6D.1SS6O.lMS6.瑞面uwc昨SOC ( state of charge，荷電狀態(tài))是指當(dāng)前狀態(tài)下實(shí)際所能提供的電量與完全充 滿電所能提供的電量的比值，比如50%SOC可以理解為當(dāng)前電池電量還剩下50% ； OCV (open circuit voltage，開(kāi)路電壓)是指電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電壓。在一定的 溫度下，SOC與OCV呈現(xiàn)一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。下表是幾款鋰電池的OCV-SOC曲線。表5：電池OCV-SOC曲戰(zhàn)NCANCMB1

24、1NCMe22NCM523N CM 333LFPLMQOCV-2D%SOCt V3,553553.573-5Z3.523.253.83OCV-5D%SQC. V3,603.6B3753一673回3233.95OCV-80%SOC. V3.843&4.003.903.903.504.02OCV-tDD%SOC, M4.104.104.204J04.1G也配武帕車(chē)輛設(shè)計(jì)：電動(dòng)車(chē)性能決定Pack設(shè)計(jì)動(dòng)力電池的單車(chē)電量、電芯容量等基礎(chǔ)參數(shù)由車(chē)輛需求決定。假設(shè)：(1)純電動(dòng)車(chē) 乘用車(chē)的單車(chē)帶電量為60kWh,單車(chē)1個(gè)電池包，采用液冷熱管理方案，電池包由20 個(gè)模組串聯(lián)，單個(gè)模組再由12個(gè)電芯串聯(lián)，可計(jì)算

25、出電芯容量；(2)為防止電池過(guò)放 設(shè)置電池可用容量為90%，車(chē)輛能耗為約131.7Wh/公里，則車(chē)輛實(shí)際續(xù)駛里程約410 公里。依6:車(chē)切亂電池盛曲:低沒(méi)INCANCMB11NCM6?hiCM5如NCM333LFPLMQ |單手電量 kWh6060E0后口60-電池可陽(yáng)電靶90%90%90%90%90%90%Pack 所玄沖ft, kW250250250250溺250250兩整總咐電線理Ah68.3缺367.06B.46B.476.9615牛輛能耗,Wh/km131J131.713171317131.71317131.7牟捐維款.程一 km410410410410410410410小*屯訖也救

26、童1111111單個(gè)也邊包中爬ir就量202D2020202D20甲個(gè)模如中也甚,土12121212121212單車(chē)業(yè)慫乳也枷計(jì)202402da240240243金曲電芯設(shè)計(jì)：性能決定尺寸參數(shù)為了便于計(jì)算，我們以方形疊片電池為例。假設(shè)：(1)端子和電池的寬度一樣，正極端子在電池的一端，負(fù)極端子在另一端；(2)集流體雙面涂覆，正負(fù)極材料由活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成；（3）采用液冷熱管理方式（乙二醇水溶液）。圖8:動(dòng)力電池疊層結(jié)構(gòu)對(duì)于電芯尺寸，最核心的是確定正負(fù)極材料涂層的厚度。涂層厚度越厚，電池的空 間利用率越高，但離子遷移的路徑也就越長(zhǎng)，導(dǎo)致內(nèi)阻增加；而且從工藝角度來(lái)看，涂 層越厚，脫粉的幾

27、率也會(huì)增加。因此，考慮化學(xué)性能和工藝，選擇合適的涂層厚度都是 非常重要的。在模型中，考慮離子遷移速率、充電極限、放電功率等因素后，可以計(jì)算 出合適的涂層厚度（三元正極涂層厚度約50-70pm）o確定涂層厚度之后，根據(jù)電芯的厚度（假設(shè)20mm，寧德時(shí)代42Ah電芯厚度 23mm）,可以計(jì)算出Bicell的層數(shù)。通過(guò)電芯容量、材料克容量、材料密度可以計(jì)算 出極片有效面積，進(jìn)而確定極片的寬度和長(zhǎng)度，最終確定電芯的長(zhǎng)度和寬度。Pack總電量60kWh,由240個(gè)電芯組成，則單電芯的電量為250Wh,根據(jù)電芯重量可計(jì)算出電芯能量密度，從表7可以看出，LFP、LMO電池能量密度顯著低于三元體系，三元體系電

28、池的鎳含量越高能量密度越高。圖10: Bicell示意圖負(fù)極極片blcell隔膜正極極片隔膜負(fù)極極片聶7;動(dòng)力也電電芯尺寸賽數(shù)MCANCM811NCMG2。NCM必HM333LFPLMO I也芯不或，mm2G202020202020也慫道電，mm83848587明9995也芯枕度，mm2742752792852g9322309也總陣積，GH134&B46047150Q512636584電表克體制度用度.um1D01001OD100100WOWO電拈士體厚度:PET+Al+PPFn jjm15015015D15D150150ISOBHsaO展處197%布建越營(yíng)密型6g6S656361S443正祖

29、極蛙Jt比. mmai82S385ae9793正鞏極片氏度一 mm2A4245249255259292279正祖拉克比3333333正理;親息耳里.51,653. D59.3阪669.590,9127s6電諷就亡西和,照3.303.2B3.243.153.102.752.8S黑子星展，mm1111111求子寬.蜃，rtim73747577738985弟子氏度，mm50505050505050也愿唾.去, 01(M2104510BD1156t19213701365電芯能量空度.WF帆2402392312162U1呢K?模組及Pack設(shè)計(jì)：由電芯參數(shù)推導(dǎo)得出因?yàn)槟＝M由12個(gè)電芯串聯(lián)組成，所以模組容

30、量和電芯容量相等；模組的尺寸由電 芯尺寸決定；假設(shè)其外殼為鋁制，厚度為0.5mmPack可用電量為90% ,有效電量為 54kWh ； Pack長(zhǎng)度約1.3m，寬度約1.2m，厚度約0.12m ； Pack由電芯/模組、冷卻 液、外殼及其他硬件、BMS及連接器件等組成，三元體系Pack總重量320-370kg， LFP及LMO體系Pack總重量高于400kg ；電池系統(tǒng)能量密度也基本符合現(xiàn)實(shí)情況， 成組效率75%-80%之間。曼電動(dòng)力電池模姐參數(shù)NCAMCM311NCMG22MCM523HCM333LFPLMO報(bào)擔(dān)*受.即68-366.36768,461476,963-5愎赳艮,tim2322

31、招28729329?330317技蛆寬由 mm267265265268&6264264根姐南魔j mm35典87映10197摸如惟楹6.3B6446對(duì)6.9B?.158.833.12推坦寺身材料相罪掇W和K精細(xì)汁無(wú)異定，mm0.50.5650:5S50.50.5找蛆外企坨1. 932933。33434735139B379攝室這十席十，g6565自65657160援組手上kg13.4213.4713.9014.871S3017.5817.45M蛆胞力生比，Wtiq223223ZW2021M171172息9：動(dòng)力電池P起*參數(shù)NCANCM811NCM622NCM523NCM333LFPLMO I包

32、%Pack 次土酬68 J68J67.068468.4很963.5Pack越電七kWh6ao60.060.060.060,060,060.0Pack Tfl 電律 kWh54.054.054.0540M.0M.054。t：t Pack jt/t i A 曲卜.mm1367即135911373136513541356tt Pack t 4 (Q ;),mm11751132119411221123813691317電it Pack再展1C百J , mm119120121123124135131仁全根蚣連挨鼻作的吊/i5-crn fl) ,g78T3777S786572- at Pack 潴于舟 r

33、- (75%mhZ5%lij /.),g146140147149149W2137電港梟加洋奴，L195.0196.3200.0210.1213.9254.7237.6業(yè)忠晶他qit, kg327.953?9.1133&.M35-9-593E&G1420.8541532電告出坨怖#玄瓜，Whfl電103162177167163U3144成sa批率76.2%76.2%76.6%77.3%77,熊701*7且叫3、物料成本3.1、物料用量：主/輔材+結(jié)構(gòu)件電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、銅箔、鋁箔、殼體及正負(fù)極端子 等組成。正極材料主要由活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑組成，其中活性材料的質(zhì)量=

34、電芯容量 /活性材料克容量，這兩個(gè)參數(shù)已經(jīng)在第二章中給出?；钚圆牧?導(dǎo)電劑/粘合劑質(zhì)量配比為89/6/5，可以計(jì)算出單電芯中正極材料的總質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出導(dǎo)電劑、粘合劑的質(zhì) 量。A 10：?jiǎn)坞娦菊巢牧侠砘ㄓ昧縉CANCM811NCM622NCM523NCM333LFPLMO里機(jī)、a法也村用M4.71346.463ao.53430.33456.15530.30635.24導(dǎo)電利23242J,3625&52,0130.75357542.W拈合利19.37191,4621 3524.1325.6329 7535JS亂佛卜.站杏訐357.31389 284279643.52E12.5359S.M713

35、.76負(fù)極材料采用石墨體系，主要由活性材料和粘合劑組成，其中活性材料的質(zhì)量=電 芯容量/負(fù)極活性材料克容量*N/P比*（ 1+負(fù)極過(guò)量面積比例I性材料/導(dǎo)電劑/粘合劑 質(zhì)量配比為95/0/5，可計(jì)算出單電芯中負(fù)極材料的總質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出粘合劑的質(zhì)量。11:單電芯黃根材料理他用量NCANCM611NCMS3aLFPLMO法任怵#|244.81244.76240.07245.07244a95263.36217.85導(dǎo)電削總會(huì)制12 9812期126412.3d12.39nee11,J7軋IS率，%合計(jì)257.73257. M25J71257.962S7.8427723229.31（1）單電芯正極鋁

36、箔的面積=正極極片的寬度*（正極極片的長(zhǎng)度+未涂覆的集流 體長(zhǎng)度）*Bicell層數(shù)。（2）假設(shè)負(fù)極銅箔比正極鋁箔的長(zhǎng)和寬大2mm，負(fù)極銅箔的面積二（正極極片寬 度+2mm）* （正極極片長(zhǎng)度+未涂覆的集流體長(zhǎng)度+2mm）*（ BiCell層數(shù)+1）。（3）假設(shè)隔膜的寬度比正極極片大4mm，長(zhǎng)度比正極極片大6mm，則單電芯隔 膜的面積二（正極極片寬度+4mm）* （正極極片長(zhǎng)度+6mm）*2*BiCell層數(shù)。（4）電解液填充在正負(fù)極、隔膜及其他孔隙中，單電芯電解液體積=（正極材料質(zhì) 量/正極材料密度*孔隙率+負(fù)極材料質(zhì)量/負(fù)極材料密度*孔隙率+隔膜面積*厚度*孔隙 率+電芯厚度*正極極片寬度

37、*正極極片長(zhǎng)度*2%）。（5）正極組件質(zhì)量=正極鋁箔密度*端子材料長(zhǎng)度*端子材料厚度*端子材料寬度； 負(fù)極組件質(zhì)量=負(fù)極銅箔密度*端子材料長(zhǎng)度*端子材料厚度*端子材料寬度；電芯殼體質(zhì) 量=電芯表面積*殼體厚度*殼體密度。表1生 單個(gè)電下其他材料或疑件理能用量NCANCM911NCMGZ2NGM523NCM333LFPUMQ其他村科庭,件正機(jī)恬侑“ m31.522L520L4901.5191.51BL6M1.2291.5941.5931.SSO1.591I.SfLB1.7B21.293料忙時(shí)29352.9342.B762.9332 9303.2682.3AD電解港，L0,12940:13070.

38、13390.14270J4630.1 &350,1664匹覬也件質(zhì)量，g氏99.910.110.510.612011.4賢機(jī)也件庭支，g32732.833.334.63”39.6377電井光隼度r (PETMIPP. q22.B23.123.524_62S.230.328,2為了更加直觀地觀察電池材料的數(shù)量關(guān)系，可計(jì)算出單kWh動(dòng)力電池對(duì)應(yīng)的材料 用量（前面假設(shè)動(dòng)力電池單電芯電量250Wh）。耙13：率KWh動(dòng)力電池時(shí)莊的材料現(xiàn)論用量NCANCMB11NCME22NCM523NCM333LFPLMO是低，Wk啊h淮杜材料137B.B1盟耳.日1522.11721.31824.62121.225

39、41.0導(dǎo)電劑93.093d102.6116.0123.0143.01171.3林臺(tái)利77.577.905.596.7102.51119.2142.3貝林，flAWh話此時(shí)科979.3979.096cL3980.397981053.5871.4拈合利51.551.550.551.651.6554459天也材牡氏我性正衽化3. m/kWh6.095.966,OS6.066.744,91負(fù)極陽(yáng)后，6.386.376.246 366357.055.17mJkWh11.7411.7311.5011.7311.7213.079.52也解疏】L/kWh0.520.540.570.690.73Q面區(qū)就忸件邛

40、甲kWM39.57的了4血汨41.&542.3747 945 63同在坦件用堂,gfliWh130.74131刖133.1213S25139.99156.4515091電茨立飲用量（PET+W+PPh g/kWti913392.2194.0798,331DO.G112LM112郵3.2、物料價(jià)格：價(jià)格由市場(chǎng)決定根據(jù)鑫欏資訊的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)：（1）近半年來(lái)NCM333的均價(jià)約162.5元/kg ；（2） 近半年來(lái)NCM523的均價(jià)約143.5元/kg ;（ 3）近半年來(lái)NCM622的均價(jià)約146.5元 /kg；（4）近半年來(lái)NCM811的均價(jià)約195元/kg，NCA的報(bào)價(jià)也取用195元/kg ； （5

41、）近半年來(lái)LFP的均價(jià)約45.5 元/kg ；（6）今年以來(lái)LMO的均價(jià)約45.5元/kg。 添加劑的價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，我們假設(shè)導(dǎo)電炭黑價(jià)格為40元/kg ；粘合劑PVDF價(jià)格為115 元/kg ；粘合劑溶劑NMP價(jià)格為20元/kg。寂力4:正機(jī)材棉材價(jià)格設(shè)定NCANCMB11NCMG22NGM5Z3LFPLMQ正極,，山嶼活性未料1951951465143.5162345.545.5導(dǎo)電制404040404040枯臺(tái)喇（PVDF ）115115115115115115115拈合利齒削INMPk20202020202a瑞假設(shè)負(fù)極活性材料價(jià)格為50元/kg，負(fù)極粘合劑價(jià)格為45元/kg。圖18;近半

42、年來(lái)中端人造石墨價(jià)格趨勢(shì)圖 （單位：萬(wàn)元/噸）中端人造石里給格J mdL-SLOE 巴-60-6CZ -6cl&Em 禹-90-eoE 53E KkQCi乩5Z firicresE mJE &M.0-6SE fi4 0-6 芯 E 中心 o-6om 8砧0-5 L* 華-9O-6OE 挈心0-6 EE 90 出？oa 二二二二陽(yáng)含小OE 210987654 BU554.44,4.44.忐15：負(fù)極材料橋格il定INCANCM811NCM622NCMS23NCM333LFPLMO貨極，起kg沽把M50505050505050導(dǎo)電削404。40W404040站去劑d5454545454545總合刷

43、溶劑0D000G假設(shè)12pm正極鋁箔的價(jià)格為1元/m2 ;8pm負(fù)極銅箔的價(jià)格為6.41元/m2 ; 隔膜價(jià)格為3元/m2 ；電解液價(jià)格為55.8 元/L。聶15:靠洗缽.除廉、電解液超格說(shuō)芝NCANCM811NCMB22NCM5Z3HCM333LFPLMO正斑臬過(guò)體彳七野L JWmF1111111Si樁電流體/忸元施646 46 d6.4646.46.4儒 Vm13333333也M波,日t55.855.055.aS5.a55.843上32.4并聯(lián)電池組對(duì)應(yīng)一個(gè)SOC控制器，串聯(lián)電池組需要對(duì)每個(gè)電芯的電壓進(jìn)行控制， 因此SOC控制器的成本二串聯(lián)電芯的數(shù)量*( 16+0.07*容量)，其中16是

44、固定金額， 0.07是一個(gè)與容量相關(guān)的系數(shù)。端子、外殼、導(dǎo)熱片等的價(jià)格公司也類(lèi)似，單價(jià)由一個(gè) 固定金額+系數(shù)*單位質(zhì)量組成。電池Pack端子的單價(jià)由由一個(gè)固定金額+系數(shù)*總電流 組成。表17:動(dòng)力電池硬件成本公式蛆件價(jià)格公式，元/小價(jià)格單元SOC控制器16+0.Q7*量電芯嶷叱世姐電芯正敝端于1.6+25” 質(zhì)總電芯電芯更極端子1.6+40* 病生也芯電芯光體1.3+20+ 質(zhì)量也芯導(dǎo)熱片。7+25”般量電芯模細(xì)端子5+32”質(zhì)量模組模組外先7+2T質(zhì)量模組模組選接器件7+32”質(zhì)量模組Pack端子100+0.07* 電流Pack匯俺條120Pack颯池也外殼200+45*)294.2294.

45、12BB.5294.5294.4316.5261.8正槌集走體(isra), m79ct.2%181.8171.8i.a2.01.4皿趣集海侏n:90日1.8601 B501L821I1.B561.S532.056l.&Ofl% m1M.CKfe3.1533.1513.D893J5Oa H73.5102.557用*LL94.0%0J4S0.1460.150OJBO0164D.206O.10S息”：母年請(qǐng)托電芯材科臺(tái)計(jì)MCA NCMS11 NCM6Z2 NCM523 NCM333 LFP LMO年年浦把電忠村料正檢材料沿枇豺用kg早也風(fēng)咽站培利PVDF, kg拈M-博一旗MP）, kg9M&07

46、0 636746S3Q6226367594930S3 63g98153331B639981CM.25534 702912 5BS760 7020111791170794911662426794911副踴祝 B42G1S 702173 442621453M47979SB1016317979S8174068061173431977059117343由機(jī)材*1忐社肋疊，367DaD246706506657 即 34671490557H7057216?705969142&坨000DQD(3拈自制PVDF, kg353054352974M62123534161M24337SBCM314165正機(jī)夏色體4

47、26297004258419141727300425504714264312471741733441012S由機(jī)事健體t帆抵hm?463090944590B13437054964455409544664524934034336201334膈而7566278g7S6246767413876275606121755255368423B77061360336電醉ALL34764113511720359OT49騏3459379322534932OTS4526321正履國(guó)于蛆怪t作）252631582526315B252631562526315825263159252631B825263156e粒超乎配

48、件（）252631582526315825263158262631582 融 3158252631S&25263156電會(huì)克距t個(gè)F25263150252631SB25263158252631502S2C31562526315825263156器導(dǎo)的隼（布卜2400000024000000MOOflOOO24000DDD20000002400000024000000正林相會(huì)啊苒啊能淺占g1273492612799622W0&324715893217錦我MW19S9161U23468626電機(jī)拈臺(tái)同忠利亮發(fā)，kg0473?938471376隹卻90袋fUB19B591152897539969表1

49、4-17列出了動(dòng)力電池材料和硬件的價(jià)格結(jié)合物料用量可以計(jì)算出單個(gè)Pack 的成本構(gòu)成。單個(gè)Pack電量為60kWh，則可以計(jì)算出單Wh對(duì)應(yīng)的物料成本構(gòu)成。 如表21所示，磷酸鐵鋰/NCM523電芯的成本為0.362/0.513元/Wh，電池Pack的 成本為0.562/0.703元/Wh （不含BMS和熱管理外接組件），NCA/NCM811電池的 成本高于其他三元電池主要是因?yàn)槟壳癗CA、NCM811正極材料的價(jià)格較高導(dǎo)致的。囊20:單個(gè)電池FacK物料成本構(gòu)成NCANCM811NICM622NCM523LFPLMO足利波,電1S417.09185114515274.0716920.34203

50、 W. 546611.357919.68克故法市3354.013353.253280J023J57.453355.853a06.142融57導(dǎo)電牌和指旦刊，工1040.951124.M1254.6S1330.37152L10175S75正機(jī)電范體.總426.30425.&4417.27425.50424.65471.74344.10費(fèi)帆雜誼體.無(wú).256.892853.912797.152851.4626453531577B2316.89隔胡：尢226.852266.742224.162265.772527.16lB40.ai也時(shí)涯，元1EM0.951959.542006.772139.762

51、194.202160.52M6,53也愁被伴，之1W2731565-401&7J,S1152.571600.261&77,C01645.99推短域件，七sw&ibW7&.93$兩國(guó)eotM.io6011.53旌WS 版.34Pack哽怦，尤5223,605229.335245.625340.045360725773.725361.15戶制改 分汁（而含BMS和沖#蛆件八元4M64.9543187 2539917.942154.104589.7533736.1931605.21心池管紅水統(tǒng)卜工42W-QQ429Q.DO4?W.W42W.004290.00420QM42 現(xiàn).W他管理塔帙組件，比2

52、40.00240.00240.00240.00240.0240.00240.00也祖南*t臺(tái)汁.元47504.95477172544447.964684.1050219.7533266.1936135.21息21：?jiǎn)蜽h動(dòng)力電池物料成本構(gòu)成MCAMCMBHKCMG之之NCM523NCM339LFPLMO I圣根忐杜甘料，SVh0.307O.3W0.2550.2S2Q.3390.11D 132Ct隊(duì)擊位林料：切附0.0560.0560.0550.056a.ose&.0600.050界心娟融拮熱第一 ilTWh00170.0170.0190.0210.0220.0250.029工械集誠(chéng)體.充WVh

53、0.007O.G070.0070.007D.007o.ooe0.006St桃X流件，Wh0.0480.0480.0470.04B0.0470.0530.039隔鹿，尼/Wti0.Q380.038Q 037Q.03EQ.Q舞a.Q425.031也即謹(jǐn)，iJWh0.0320.0330.0330.036Q.0370.Q36(J.0Z4收送或件，0.0260.02D.02e0.0270.027Q.02S0r027電感合計(jì).與W*i0.5310.5330.4780.5130.5720.3620.338楨班犍件，心Wh0J000.100D.0990.1000.104莊麗Pack硬體，電加匕0.0870.G

54、B7D.0670.0S9D.0690.096Pmck臺(tái)計(jì) ：；大S和牛糧蛆件，Wh0.718QJM0.6650.703D.7610.562Q.527電池管段原位，iJWh0_0720.0720.0720.0720.0720.0720.072捷管理中卜神也抖，AAVh0_0(M0.004D.0040.0040J0O40.004O.OM電池品沈白計(jì).元Mh0.7930795D.741Q.7760.63704380.6024、生產(chǎn)成本工廠設(shè)計(jì)：產(chǎn)能6Gwh，良品率較高為了對(duì)生產(chǎn)成本進(jìn)行研究，我們假設(shè)工廠的Pack年產(chǎn)能為10萬(wàn)個(gè)，每個(gè)Pack的 電量為60kWh，則工廠年產(chǎn)能為6Gwh；單個(gè)Pack

55、電芯數(shù)量為240個(gè)，則每年生產(chǎn) 的A品電芯數(shù)量為2400萬(wàn)個(gè)，A品和不良品合計(jì)約2526萬(wàn)個(gè)。i22：工廠產(chǎn)法假設(shè)MCANCMB11HCM622NCM521NCM333LFPLMO與年生產(chǎn)的心他也就亡（M100000100000100000iixwo1QWW100000100000# ,. kWh per y阜即WKK1Q0Dwooaoa60000006QD000Q5KKKJW60000006D00DD0在華生產(chǎn)的電慫散,IA品）（2400000024000000240000002000000240000002400000024000000鞋里上品.中海整的包芯生產(chǎn)量個(gè)）25263158252

56、6315B2526315625263158252631532526315B252631S0下表列出了電芯良品率及材料利用率假設(shè)。其中：（1）電芯良品率為95%，行業(yè)一 般為90%-95%之間；（2）正極材料、負(fù)極材料的整體利用率為92.2%，攪拌、涂布、 分切及疊片過(guò)程中均有損耗；（3）鋁箔、銅箔的整體利用率為90.2%，涂布、分切和疊 片過(guò)程中有損耗；（4）隔膜整體利用率為98%，疊片過(guò)程中有損耗；（5）電解液整體利 用率為94%，注液過(guò)程有損耗；（6）粘結(jié)劑溶劑回收率為99.5%。表23:電芯良品率及生產(chǎn)流程中材料利用率假設(shè)項(xiàng)目整體艮品率仲1用率各工序利用率電芯良品星.%95.0材材料利用

57、率，%料電極電芯 電解液擾拌 渝布分切疊片注液正極材料（dry）92.299959999負(fù)極材料（dry）92.299959999正極集流體（鋁悠）90.2999299負(fù)極集流體（銅拈）90.2999299隔膜&8.098電解液&4.094粘結(jié)劑溶劑國(guó)收 %99.5生產(chǎn)工序：極片制備+電芯裝配+模組6分女組裝動(dòng)力電池的生產(chǎn)工序較多，主要包括以下流程：（1）來(lái)料接收及儲(chǔ)存：該流程需要運(yùn)輸設(shè)備、干燥設(shè)備及儲(chǔ)存場(chǎng)地等，也需要配 備人員進(jìn)行設(shè)備操作及儲(chǔ)存管理。（2）材料準(zhǔn)備/攪拌/送料：該流程需要將活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑及溶劑進(jìn)行混 合攪拌，主要的設(shè)備是攪拌機(jī)。（3）極片涂布及溶劑烘干：該流程是將攪

58、拌好的漿料涂布在集流體的兩側(cè)，并烘 烤排出溶劑，主要的設(shè)備是涂布機(jī)和烘干設(shè)備。（4）輥壓：通過(guò)該工序可以將正負(fù)極材料壓至合適的孔隙率，設(shè)備是輥壓機(jī)。（5）極片分切：將極片切至設(shè)計(jì)好的尺寸，設(shè)備是分切機(jī)。（6）真空干燥：后續(xù)的流程需要保持干燥，水分過(guò)高可能會(huì)影響電池壽命。（7）疊片：將切好的極片堆疊起來(lái)，設(shè)備是疊片機(jī)。（8）集流體焊接：將集流體焊接到端子上，設(shè)備是焊接機(jī)。（9）入殼：將處理好的極片放入電池殼中。（10）注液及封裝：注入電解液并密封。（11）化成分容檢測(cè)：對(duì)電池進(jìn)行充放電并測(cè)試電芯性能。（12）模組裝配：將合格的電池組裝成模組。（13 ） Pack組裝和測(cè)試：將模組組裝成Pack并

59、進(jìn)行測(cè)試。及我弊封裝4.3、廠房、設(shè)備及人員：?jiǎn)尉€設(shè)備投資額約3億元表24列出了電池生產(chǎn)工序?qū)?yīng)的設(shè)備價(jià)值、生產(chǎn)人員數(shù)量及占地面積。單條1Gwh 的生產(chǎn)線設(shè)備價(jià)值約3億元，6Gwh產(chǎn)能對(duì)應(yīng)價(jià)值為18億元；單線配置的生產(chǎn)人員數(shù) 量約400人，6Gwh產(chǎn)能對(duì)應(yīng)2400人，假設(shè)每年有效生產(chǎn)天數(shù)為300天，每天輪班3 次8小時(shí)工作制）則直接人工為5,760,000小時(shí)/年須川卜產(chǎn)線占地面積合計(jì)26,750 平方米。i24：動(dòng)力電池生產(chǎn)城役備、內(nèi)m覆占地面融工序名稱設(shè)事皆慎（方用）人/趾圣宜播A工 (4W+J占地面融（中方焦）單Gwh含針單Gwh思科接收/存越900MODw601440001600柯科市

60、軍統(tǒng)井工科正機(jī)R00WBO。954129600700ano4冊(cè)口fl!5412flfi007D0制片潦布1S001O0OD15902160001200力枉10001D&0&1590216000120017M10500e3686400500kA區(qū)叔300100D1272172800500鹵提3001&001272172800500工序鬧題料將注45U27UD即12Q2100極片余加45。WQD181腳2國(guó)3。50D捏片真空干展45027001272172800600核七走600360024144345600500，片10006000301804320001800黑沆仔拜疆.1500500G3fl