新能源汽車行業(yè)深度研究產(chǎn)業(yè)深化發(fā)展創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)進(jìn)步

新能源汽車行業(yè)深度研究-產(chǎn)業(yè)深化發(fā)展創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)進(jìn)步新能源汽車：短期擾動(dòng)不改長期趨勢，創(chuàng)新有望驅(qū)動(dòng)行業(yè)加速成長市場需求穩(wěn)中向好，短期擾動(dòng)不改長期趨勢國內(nèi)：短期擾動(dòng)不改長期趨勢，政策頻出助力銷量高增產(chǎn)銷量2021年持續(xù)高景氣，預(yù)計(jì)2022年維持高增速。新能源汽車行業(yè)自2020年因疫情影響增長減緩后，2021年高景氣度延續(xù)，全年實(shí)現(xiàn)銷量350.7萬輛，同比+165%，2022年Q1新能源汽車?yán)^續(xù)實(shí)現(xiàn)高速增長，同比增長143%。雖然4月以來，汽車供應(yīng)鏈持續(xù)受到疫情擾動(dòng)，但新能源汽車滲透率持續(xù)提升邏輯不減，我們認(rèn)為各地疫情受控、各行各業(yè)復(fù)產(chǎn)復(fù)工、居民消費(fèi)意愿回升后，2022年Q3~Q4新能源汽車消費(fèi)將持續(xù)高增長，預(yù)計(jì)2022年全年銷量有望達(dá)到550萬輛，同比增長+57%。工信部組織新一輪新能源汽車下鄉(xiāng)，多地出臺(tái)政策促進(jìn)新能源汽車消費(fèi)。5月27日，工業(yè)和信息化部召開提振工業(yè)經(jīng)濟(jì)電視電話會(huì)議。會(huì)議指出，組織新一輪新能源汽車下鄉(xiāng)活動(dòng)，推出一批信息消費(fèi)示范城市和示范項(xiàng)目，促進(jìn)汽車、家電等大宗商品消費(fèi)。包括上海、廣東、湖北、山東等在內(nèi)的地區(qū)亦出臺(tái)政策，促進(jìn)新能源汽車消費(fèi)。中長期成長明確，市場化驅(qū)動(dòng)發(fā)展行業(yè)進(jìn)入“1-N”的高速成長新階段。新能源汽車行業(yè)過去十年經(jīng)歷了從無到有、高速發(fā)展的過程，這大概可以分為三個(gè)階段：1）階段I，導(dǎo)入早期，行業(yè)的滲透率極低，主要依靠補(bǔ)貼驅(qū)動(dòng)電動(dòng)公交市場；2）階段II，導(dǎo)入晚期，行業(yè)滲透率超過了1%，依然是補(bǔ)貼驅(qū)動(dòng)，A00乘用車由于補(bǔ)貼更具“性價(jià)比”，因此其產(chǎn)銷量占比很高；3）階段III，成長早期，行業(yè)逐步從補(bǔ)貼驅(qū)動(dòng)向市場驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入從“1-N”的高速成長新階段。歐洲市場：補(bǔ)貼退坡有所影響，但不必過于悲觀補(bǔ)貼退坡有所影響，關(guān)注優(yōu)質(zhì)車型拉動(dòng)需求。2022年受到補(bǔ)貼退坡的影響，電動(dòng)化進(jìn)程有所放緩，但另一方面歐洲新能源汽車行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了穩(wěn)定發(fā)展的階段，電動(dòng)化率相對穩(wěn)定；同時(shí)，各家車企電動(dòng)化戰(zhàn)略激進(jìn)，從未來幾年計(jì)劃推出的新車型數(shù)量以及銷量目標(biāo)兩個(gè)維度看，預(yù)計(jì)將從供給端有效刺激行業(yè)發(fā)展，不必對歐洲新能源汽車銷量過于悲觀。考慮到2022年歐洲市場電動(dòng)化趨勢持續(xù)提升，我們預(yù)計(jì)歐洲市場2022-2023年電動(dòng)車銷量分別為257/329萬輛，同比+18%/+28%，景氣延續(xù)。美國市場：電動(dòng)化趨勢確定性強(qiáng)，關(guān)注政策利好落地2017年-2021年，美國新能源汽車銷量分別為20/35/32/32/65萬輛，2019-2020年銷量較2018年持續(xù)下滑，同比-9%/0。隨著后疫情時(shí)代到來及拜登政府上臺(tái)，我們預(yù)計(jì)美國市場2022年新能源汽車銷量有望達(dá)到110萬輛，同比+69%，實(shí)現(xiàn)高增長。拜登政府上臺(tái)，政策環(huán)境趨好。拜登政府提出在2030年全國建立50萬座電動(dòng)車充電樁，政府采購300萬臺(tái)新能源車，力爭使美國在2030年實(shí)現(xiàn)50%零排放汽車滲透率，2050年之前實(shí)現(xiàn)100%清潔能源經(jīng)濟(jì)和零凈碳排放等目標(biāo)。根據(jù)美國2021年10月28日公布的《重建更好法案》，單車帶電量不低于40kWh可獲得7,500美元稅收抵免（2027年提升至50kWh）、由美國工會(huì)勞工組裝可獲得4,500美元抵免、汽車零部件50%美國本土化且使用美國生產(chǎn)的電芯可獲得500美元抵免，單車合計(jì)可獲得12,500美元抵免，較此前規(guī)定的單車最高7,500美元大幅提升。此外，法案取消了單一車企新能源汽車享受補(bǔ)貼最高20萬輛的限制，提出新能源汽車銷量占年度總銷量的50%后，補(bǔ)貼才會(huì)逐步退坡，支撐了2021年8月份拜登政府提出2030年實(shí)現(xiàn)全美新能源汽車銷量50%的目標(biāo)。創(chuàng)新“技術(shù)+業(yè)態(tài)”加速迭代，有望驅(qū)動(dòng)行業(yè)快速成長行業(yè)市場驅(qū)動(dòng)、穩(wěn)定成長趨勢已經(jīng)明確，創(chuàng)新是未來發(fā)展方向。新能源汽車行業(yè)具有一定的科技屬性，從技術(shù)成長曲線（Gartner模型）看，產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速起步期、過熱膨脹期，近幾年受補(bǔ)貼退坡影響，經(jīng)歷了行業(yè)出清階段。2021年是行業(yè)從出清期步入成長早期的拐點(diǎn)，隨著智能化推進(jìn)，電動(dòng)車產(chǎn)品力持續(xù)提升，消費(fèi)者開始享受到好產(chǎn)品帶來的技術(shù)紅利，產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入市場驅(qū)動(dòng)、穩(wěn)定成長階段。我們認(rèn)為，此前行業(yè)受到政策周期、車型周期、技術(shù)周期、原料產(chǎn)能周期的疊加影響，往后看，創(chuàng)新是新能源汽車行業(yè)乃至儲(chǔ)能電池未來的發(fā)展方向。創(chuàng)新領(lǐng)域我們主要分為：1）材料體系創(chuàng)新；2）結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新；3）模式與應(yīng)用創(chuàng)新。材料體系方面，材料體系創(chuàng)新是電池發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，行業(yè)材料體系創(chuàng)新從行業(yè)發(fā)展之初就一直進(jìn)行。展望未來，短期來看，三元和鐵鋰各有其應(yīng)用場景，二者并行發(fā)展。中長期來看，材料體系創(chuàng)新方興未艾，鐵鋰可進(jìn)一步升級為磷酸錳鐵鋰，在提升電池能量密度的同時(shí)降低電池成本，有望在乘用車領(lǐng)域打開新的成長空間；三元逐漸向中鎳高電壓、8系及9系等超高鎳方向發(fā)展，大幅提升電池能量密度，有望在高端電動(dòng)車領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用；此外硅碳負(fù)極、碳納米管、隔膜設(shè)備以及LiFSI電解液等均有明確新技術(shù)升級。結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，動(dòng)力電池領(lǐng)域結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能幫助大幅提升電池（包）的能量密度，同時(shí)也可以大幅降低電池生產(chǎn)難度并降低生產(chǎn)成本。2021年開始，行業(yè)加速結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的進(jìn)展，特斯拉率先開始使用4680電池，并已經(jīng)在美國德州奧斯汀工廠生產(chǎn)出搭載4680電池的ModelY車型，國內(nèi)的新能源車企在800V快充、CTB以及CTP3.0等方面也在加速布局。我們認(rèn)為，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新提升新能源汽車性能，加速新能源汽車滲透率提升，是電池企業(yè)、車企布局的重點(diǎn)方向。商業(yè)模式與應(yīng)用創(chuàng)新方面，受益于應(yīng)用場景豐富疊加終端需求快速增長，我們預(yù)計(jì)2025年全球儲(chǔ)能電池出貨量有望達(dá)到500GWh，2020-2025年復(fù)合增速78%，未來行業(yè)發(fā)展空間大，增速快；新能源汽車換電模式憑借其補(bǔ)能時(shí)間短，電池?fù)p耗低，行車安全有保障，占地面積小等多維優(yōu)勢能夠有效解決充電模式下的電動(dòng)車發(fā)展困境；我們判斷2021年前后動(dòng)力電池是退役的高峰。此外，由于2021年動(dòng)力電池裝機(jī)量激增，預(yù)計(jì)將導(dǎo)致2027年前后電池報(bào)廢量快速提升，電池回收領(lǐng)域未來發(fā)展空間巨大。伴隨我國新能源車產(chǎn)銷規(guī)模與滲透率持續(xù)上升，新能源車起火事故頻發(fā)，電池安全問題日益突出，預(yù)計(jì)電池?zé)崾Э亟鉀Q、電芯與電池系統(tǒng)層面防護(hù)均是重要發(fā)展方向。材料體系創(chuàng)新：錳鐵鋰、中鎳高壓、硅碳負(fù)極材料體系創(chuàng)新是電池發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，行業(yè)材料體系創(chuàng)新從行業(yè)發(fā)展之初就一直進(jìn)行。2016年以前，受公交車電動(dòng)化滲透率的快速提升，鐵鋰需求快速增長；2016年隨著國家查處騙補(bǔ)現(xiàn)象并抬高補(bǔ)貼門檻，新能源商用車需求增長有所放緩，鐵鋰需求增速快速下降；2017年開始，在高能量密度需求的驅(qū)動(dòng)下，三元在乘用車領(lǐng)域逐漸替代鐵鋰份額；

2019年后，寧德時(shí)代與比亞迪相繼發(fā)布CTP與“刀片電池”結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)，極大提升鐵鋰電池的能量密度，補(bǔ)足短板，加速推動(dòng)鐵鋰在乘用車中的應(yīng)用；與此同時(shí)，三元內(nèi)部技術(shù)迭代也在加速進(jìn)行，從低鎳逐漸向高電壓、高鎳迭代。展望未來，短期來看，三元和鐵鋰各有其應(yīng)用場景，二者并行發(fā)展。中長期來看，材料體系創(chuàng)新方興未艾，鐵鋰可進(jìn)一步升級為磷酸錳鐵鋰，在提升電池能量密度的同時(shí)降低電池成本，有望在乘用車領(lǐng)域打開新的成長空間；三元逐漸向中鎳高電壓、8系及9系等超高鎳方向發(fā)展，大幅提升電池能量密度，有望在高端電動(dòng)車領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。LFP：磷酸錳鐵鋰正極有望加速提升鐵鋰滲透率磷酸鐵鋰正極材料具備較高性價(jià)比與安全性。相較于鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰（三元）等正極材料，橄欖石型磷酸鐵鋰具有循環(huán)壽命高（5000次以上）、安全性高、原料資源豐富以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于新能源汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域。此外，根據(jù)鑫欏鋰電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前磷酸鐵鋰動(dòng)力電池電芯價(jià)格在0.76-0.84元/Wh（不含稅），明顯低于三元電芯0.83-0.92元/Wh（不含稅）的價(jià)格，具備較高的性價(jià)比。磷酸鐵鋰技術(shù)進(jìn)步仍有空間。磷酸鐵鋰材料經(jīng)過20余年發(fā)展，已經(jīng)是較為成熟和穩(wěn)定的電池材料體系；未來針對磷酸鐵鋰性能的改進(jìn)，預(yù)計(jì)將以磷酸錳鐵鋰等方向?yàn)橹?。根?jù)高工鋰電與德方納米公司的公告信息，磷酸錳鐵鋰較磷酸鐵鋰能量密度高15%-20%，電芯單體質(zhì)量能量密度達(dá)到220-230Wh/kg，體積能量密度達(dá)到460-480Wh/L，與三元NCM5系高電壓基本一致，是磷酸鐵鋰未來最重要的發(fā)展方向。磷酸錳鐵鋰此前受制于循環(huán)性較差，液相工藝有望大幅改善。磷酸錳鐵鋰并非全新的正極材料技術(shù)體系，此前未得到廣泛應(yīng)用主要系：1）高溫下Mn金屬析出問題明顯，材料穩(wěn)定性較差；2）制備成電池后，循環(huán)性約為1000次以內(nèi)，很難應(yīng)用于新能源汽車與儲(chǔ)能等高端市場。目前，德方納米通過液相工藝改進(jìn)，采用“涅甲界面改性技術(shù)”等創(chuàng)新工藝，大幅提升磷酸錳鐵鋰的循環(huán)性能，我們預(yù)計(jì)目前量產(chǎn)中試產(chǎn)品循環(huán)性已經(jīng)超過3000次，可以應(yīng)用于新能源乘用車與儲(chǔ)能等高端領(lǐng)域。錳鐵鋰預(yù)計(jì)將提升15%-20%能量密度，降低電池包10%成本，有望在高端乘用車得到廣泛應(yīng)用。磷酸錳鐵鋰相較磷酸鐵鋰有15%-20%的能量密度提升，而電池材料成本僅增加5%左右。以1GWh電池為例，根據(jù)我們測算，目前1GWh磷酸鐵鋰電池成本約為7億元左右，如果將其中磷酸鐵鋰更換為磷酸錳鐵鋰，其他材料體系不變，電池整體帶電量將達(dá)到1.2GWh，而電池成本增加至7.4億元（+5%），電池單位成本由鐵鋰的0.7元/Wh下降至0.62元/Wh，電池單位成本下降13%。因此，磷酸錳鐵鋰不僅可以提升電池包單體能量密度，同時(shí)也可以大幅降低電池包單位成本，有望在全球高端乘用車上得到廣泛應(yīng)用。三元：高鎳化仍是發(fā)展主流趨勢不同元素配比帶來三元材料不同性能，滿足多樣化應(yīng)用需求。三元正極材料（NCM、NCA）是以鎳、鈷、錳鹽為原料，經(jīng)過調(diào)配混料等多道工序制成三元前驅(qū)體，再與碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰鹽混合，經(jīng)過燒結(jié)、粉碎等工序制成。按照鎳、鈷、錳用量比例的不同，三元材料具體可細(xì)分為333型、523型、622型和811型等。在三種金屬元素中，鎳可以提升電池的體積能量密度，進(jìn)而提升續(xù)航里程；鈷起到提升穩(wěn)定性和延長電池壽命的作用，也決定了電池的充放電速度和倍率性能；錳用于提高電池的安全性和穩(wěn)定性。續(xù)航驅(qū)動(dòng)下，高鎳化將成為未來行業(yè)主流。三元正極材料中鎳的占比越高，使用該材料制造的鋰電池能量密度越高，8系NCM和NCA電池模組能量密度均超過200mAh/g，而6系及以下的三元電池模組能量密度普遍位于155-175mAh/g之間。在新能源汽車高續(xù)航需求的驅(qū)動(dòng)下，更多主流動(dòng)力電池企業(yè)選擇高鎳三元正極材料技術(shù)方向。從近年來三元正極材料出貨結(jié)構(gòu)來看，2018-2020年NCM811出貨占比分別為10%/13%/23%，高鎳化趨勢明顯。主要三元前驅(qū)體與正極材料企業(yè)加速布局高鎳產(chǎn)品。從主要三元前驅(qū)體和三元正極材料企業(yè)公告的內(nèi)容來看，三元材料頭部企業(yè)正在加速布局高鎳產(chǎn)品。三元前驅(qū)體企業(yè)如中偉股份2021年高鎳系前驅(qū)體產(chǎn)品銷售占比超過80%，8系及8系以上產(chǎn)品占比接近50%；

三元正極材料公司如容百科技

2021年高鎳8系、9系及NCA系列產(chǎn)品合計(jì)銷量超過5萬噸，9系超高鎳產(chǎn)品開始批量出貨，同時(shí)公司積極推進(jìn)新一代高鎳前驅(qū)體產(chǎn)線的建設(shè)，新產(chǎn)線將能夠兼容性生產(chǎn)NCM811、Ni90及以上超高鎳、NCA三元前驅(qū)體以及NCMA四元前驅(qū)體。車企推出多款811電池車型，能量密度和續(xù)航里程提升顯著。為了滿足市場對長續(xù)航的需求，車企紛紛推出配套NCM811電池車型，例如特斯拉部分國產(chǎn)Model3使用LG化學(xué)供應(yīng)的NCM811電池；寶馬IX3、蔚來

ES6、小鵬G3和P7等均搭載由寧德時(shí)代配套的高鎳電池。相較于配套其他電池車型，這些配套811電池的車型系統(tǒng)能量密度大多超過170wh/kg，續(xù)航里程大多在500km以上，性能提升顯著。高鎳化有望降低原料成本。以前驅(qū)體環(huán)節(jié)為例，隨著三元前驅(qū)體高鎳化，對應(yīng)原材料硫酸鎳需求上升，硫酸鈷、硫酸錳需求相對減少，以2022年Q1各種材料均價(jià)計(jì)算，理論上NCM811原材料成本約10.61萬元/噸，低于NCM622（11.26萬元/噸）。硅基負(fù)極：需求端引領(lǐng)+供給端產(chǎn)出，歷經(jīng)蟄伏將迎爆發(fā)負(fù)極材料種類多元，碳基材料使用率領(lǐng)先。鋰電池負(fù)極材料主要分為碳基材料和非碳基材料。碳基材料包括天然石墨負(fù)極、人造石墨負(fù)極、中間相碳微球(MCMB)、軟碳(如焦炭)負(fù)極、硬碳負(fù)極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等，非碳基材料主要分為硅基及其復(fù)合材料、氮化物負(fù)極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。硅基材料將成為高端市場首選，石墨類材料仍保持主流。目前，以人造石墨為代表的碳基材料是鋰離子電池負(fù)極的主要使用材料，石墨類負(fù)極材料占據(jù)負(fù)極材料95%的市場份額。從產(chǎn)能規(guī)劃看，行業(yè)多數(shù)企業(yè)在積極布局負(fù)極及石墨化產(chǎn)能的同時(shí)，也持續(xù)加大硅基負(fù)極研發(fā)力度，因此預(yù)計(jì)人造石墨在未來仍會(huì)是主流負(fù)極材料，但硅基負(fù)極也將擁有穩(wěn)定的客戶群體。硅基材料主要問題：1）充放電時(shí)體積膨脹嚴(yán)重，導(dǎo)致材料產(chǎn)生裂紋直至粉化。硅材料在充/放電時(shí)膨脹嚴(yán)重，體積變化達(dá)到300%。這種不斷收縮膨脹會(huì)造成硅基負(fù)極材料產(chǎn)生裂紋直至粉化，破壞電極材料與集流體的接觸性，使得活性材料從極片上脫離，引起電池容量的快速衰減。2）首次充電效率與電池壽命低。鋰電池充電時(shí)，鋰離子先由正極進(jìn)入負(fù)極，放電時(shí)又從負(fù)極回到正極，決定鋰電池容量的是參與正負(fù)極循環(huán)的鋰離子數(shù)量。在首次充放電時(shí)，部分鋰離子會(huì)在負(fù)極表面形成SEI膜，退出之后的循環(huán)。此外，部分鋰離子嵌入負(fù)極后不能再回到正極，形成不可逆嵌鋰，也會(huì)導(dǎo)致鋰離子衰減，電池放電量小于充電量。首次充放電中充電量與放電量的比值就是首次充電效率（首次庫倫效率）。首次充電效率越高，電池壽命越長。3）硅的導(dǎo)電性較差。此外，硅的導(dǎo)電性能相較碳材料來說較差，在高倍率下不利于電池容量得到有效釋放，也是制約硅基負(fù)極進(jìn)一步得到應(yīng)用的因素之一。解決方法：預(yù)鋰化與材料端優(yōu)化是前進(jìn)方向。針對硅基負(fù)極膨脹等問題，目前主要的解決方法包括：1）負(fù)極預(yù)鋰化。預(yù)鋰化是指在電池工作前向電池內(nèi)部補(bǔ)充鋰離子，將有效提升首次充電效率與電池壽命。2）改進(jìn)硅基復(fù)合材料。除硅碳（納米硅）路線、硅氧路線外，通過加入碳納米管、石墨烯等新型導(dǎo)電劑材料，也將提升硅基負(fù)極的壽命與循環(huán)性能。3）替換新型粘結(jié)劑和電解液。電解液方面，硅基負(fù)極的主要成膜添加劑的選擇是VC、FEC；粘結(jié)劑方面，考慮到硅材料的高膨脹率，因此對粘結(jié)劑的粘附性要求更高，主流硅基負(fù)極粘結(jié)劑包括CMC、PAA、PI等。預(yù)計(jì)2025年全球硅基負(fù)極出貨量將至少達(dá)10萬噸，對應(yīng)2021-2025年CAGR達(dá)53%。電池端，隨著4680大圓柱電池量產(chǎn)，帶動(dòng)國內(nèi)企業(yè)跟進(jìn)布局，疊加鋰電池下游持續(xù)景氣，將打開硅基負(fù)極市場空間。整車端，未來兩年是整車廠品牌向上最佳時(shí)間窗口，高端車型有望密集推出，帶動(dòng)快充等補(bǔ)能需求的提升，硅碳材料高比容量優(yōu)勢逐漸凸顯。碳納米管：“更薄+更少”是未來趨勢，單壁碳管有望放量“更薄+更少”是未來趨勢。碳納米管的發(fā)展方向是更小的管徑和更長的長度，以降低使用量，如單壁和寡壁碳納米管，一方面增加導(dǎo)電性，另一方面間接提升電池能量密度。行業(yè)保持高速迭代，需要企業(yè)大量的研發(fā)投入。目前，國內(nèi)碳納米管實(shí)驗(yàn)室技術(shù)已發(fā)展至第六代，天奈科技已完成對第四代、第五代產(chǎn)品的布局，且第四代產(chǎn)品即將量產(chǎn)。單壁碳納米管性能更優(yōu)。與多壁碳納米管相比，單壁碳納米管柔韌、長徑比更高、有效添加量僅為0.1%、可生產(chǎn)任何顏色的導(dǎo)電材料且可生產(chǎn)透明導(dǎo)電材料，此外，可保持或改善材料的機(jī)械性能。硅碳負(fù)極提升電池能量密度，搭配碳納米管性能更優(yōu)。與傳統(tǒng)用作負(fù)極材料的石墨相比，硅可以存儲(chǔ)的能量要高出十倍以上，硅:石墨=4200mAh/g:37