电气设备行业：磷酸铁锂底部回升三元仍将是市场主流.docx

内容目录一、现状：政策导向下，磷酸铁锂在乘用车市场式微31.1 ,能量密度瓶颈是磷酸铁锂的核心劣势31.2 补贴向高能量密度倾斜，磷酸铁锂本钱优势无法显现 5二、未来：乘用车市场磷酸铁锂将回升，但三元仍将是主流72.1 新技术方案提升磷酸铁锂性能短板7比亚迪：刀片电池方案，主攻磷酸铁锂性能瓶颈 72.1.1 宁德时代：CTP方案，兼容三元和铁锂82.2 、铁锂有望回升，三元仍将是长期趋势 9三、磷酸铁锂回升，正极厂商最为受益11四、风险提示14图表目录图表，四种正极材料性能比照 3图表2磷酸铁锂电池能量密度接近极限，三元仍具有提升空间3图表3磷酸铁锂正极材料价格优势明显 4图表4：现阶段磷酸铁锂具备本钱优势4图表5：现阶段磷酸铁锂电池存在价格优势（元/的）5图表6：磷酸铁锂左元动力电池价差（元/的）5图表Z新能源汽车补贴标准能量密度下限逐年提升5图表8：历年动力电池分装机6图表9：磷酸铁锂电池市场占比逐年下滑 6图表10：磷酸铁锂分车型装机（G"） 6图表客车分电池类型结构6图表12专用车电池类型结构6图表13乘用车电池类型结构6图表14：比亚迪刀片电池7图表15：比亚迪刀片电池成组模式 7图表16刀片电池主要优势表达在成组效率上8图表17：比亚迪汉续航提升至600公里 8图表18,.宁德时代C7P方案优势 9图表19：宁德时代C7P方案提升能量密度 9图表20：乘用车磷酸铁锂车型占比9图表2Z磷酸铁锂电池市场规模有望回升 10图表22三元及磷酸铁锂能量密度前景（物的）11图表23：长期来看，高银三元电池本钱占优 11图表24：磷酸铁锂装机量 12图表25：磷酸铁锂市场高度集中（2019） 12图表26磷酸铁锂正极市场结构12图表27：德方纳米营收及净利（亿元）13图表28：德方纳米毛利率及净利率13图表22三元及磷酸铁锂能量密度前景（wh/kg）资料来源：GGII,国盛证券研究所高能量密度降低材料单耗，高银三元电池本钱将低于磷酸铁锂。由于更高的能量密度将 显著降低各种材料单耗，即使在高银正极价格维持高位的假设下，高像动力电池本钱长 期仍将显著低于磷酸铁锂。考虑到材料价格下降，我们预计2025年高银动力电池本钱 将低于0.5元/wh,将低于磷酸铁锂本钱10%-20%0图表23：长期来看，高锲三元电池本钱占优（元/kwh）度电单耗 采购单价度电单耗采购单价度电本钱度电本钱高银LFP高银LFP正极1.0187.01.743.0190.773.1隔膜10.82.918.02.931.352.2负极0.743.01.143.028.447.3电解液0.645.01.035.027.035.0铜箔0.560.00.860.028.848.0其他材料成42.070.0本能源本钱27.646.0人工本钱24.040.0制造费用30.050.0PACK本钱78.0130.0电池合计本钱（元/kwh ）507.8591.6资料来源：GGn,国盛证券研究所三、磷酸铁锂回升，正极厂商最为受益电池环节呈现高集中度，磷酸铁锂前五厂商市占率95.8%。其中宁德时代遥遥领先， 2019年装机量ll.4GWh,市占率572%。国轩高科、比亚迪市占率接近，2019年装机 量分别为2.9、2.8GWh,对应市占率分别为14.3%、14.0%,其中比亚迪在向三元转型 后，磷酸铁锂装机量持续下滑。亿纬锂能2019年装机量l.8GWh,市占率&9%,其余 厂商市场份额均在2%以下，占比拟低。对于电池厂商，磷酸铁锂占比提升仅涉及到内 部产品结构切换，影响相对有限。图表24磷酸铁锂装机量（G"）资料来源：GGIL国盛证券研究所力神其他图表25：磷酸铁锂市场高度集中（2019）资料来源：GGIL国盛证券研究所正极环节，亦呈现头部集中趋势，龙头公司最为受益。正极材料厂商出货规模受其客户 影响，由于局部电池厂商自产磷酸铁锂正极材料，同时在采购策略上相对分散，因此集 中度较电池环节低。2019年磷酸铁锂正极前五大出货占比75.6%,其中德方纳米占据 优势地位，占比达29%。> 宁德时代：外部供应商主要为德方纳米、贝特瑞（中国宝安持有26.98%股权）及 湖南裕能（湘潭电化持有16.07%股权）。> 比亚迪：自供40%,外部供应商主耍为万润及安达科技。> 国轩高科：自产磷酸铁锂。> 亿纬锂能：供应商为德方纳米。北大先行 4.5%德方纳米 9.0%万润17.0%图表26：磷酸铁锂正极市场结构湖南裕能（湘潭电化）10.2%贝特瑞（中国宝安）14.9%资料来源：GGIL国盛证券研究所建议关注：磷酸铁锂正极行业龙头德方纳米（客户结构最优，弹性最大卜中国宝安（持 有贝特瑞2698%）股权）、湘潭电化（持有湖南裕能工6.07%）股权）、天赐材料（布局 磷酸铁锂及前驱体磷酸铁）。图表27主要公司估值资料来源：国盛证券研究所；盈利预测来自于"九/一致预期股票股票市值EPS ( 7E )PE代码名称（亿元）2018A2019E2020E2021E2018A2019E2020E2021E300769德方纳米94.03.062.573.935.8471.985.656.037.7000009中国宝安211.00.100.090.130.1781.991.063.048.2002125湘潭电化62.40.200.180.270.3356.562.741.834.2002709天赐材料166.01.340.180.731.0622.6168.141.528.5德方纳米：是国内第一家将纳米技术应用到制备电池正极材料的企业，可有效提升磷酸 铁锂的性能短板，技术领先。主营产品有纳米磷酸铁锂、碳纳米管导电液及碳纳米管等， 其中磷酸铁锂贡献主要收入和利润来源。2019H1毛利率触底回升，净利率改善，实现 净利0.47亿元。公司目前产能3万吨，2019年5月公告与宁德时代合资建设磷酸铁锂产能1万吨。2019 年磷酸铁锂出货量2.55万吨，市占率第一，主要客户包括宁德时代、亿纬锂能、赣锋电 池等，是宁德时代的核心供应商。图表28：德方纳米营收及净利（亿元）图表29德方纳米毛利率及净利率资料来源：公司公告，国盛证券研究所资料来源：公司公告，国盛证券研究所. 毛利率净利率资料来源：公司公告，国盛证券研究所中国宝安：持有贝特瑞26.98%股权。贝特瑞主营锂电池正极材料、负极材料以及锂电 功能材料。其中负极材料业务领先，包括天然、人造石墨负极、硅系复合及新型负极材 料，是全球唯一拥有负极材料完整价值产业链的企业。正极材料主耍为磷酸铁锂；锂电 功能材料包括水系正极粘结剂和碳负极水性粘结剂等。公司目前磷酸铁锂产能2万吨，三元正极L5万吨；2019年磷酸铁锂出货1.3万吨，行 业排名第三，三元材料出货1950吨。磷酸铁锂主要客户包括CATL、亿纬锂能等。湘潭电化：持有湖南裕能16.07%股权。湖南裕能由湘潭电化和广州力辉为主发起，专 注于磷酸铁锂。由湘潭电化提供原料，公司目前磷酸铁锂产品年产能3万吨，2019年磷 酸铁锂9000吨，主要客户包括宁德时代、比亚迪等。天赐材料：公司是国内电解液龙头厂商，市占率第一，通过供应南京LG切入特斯拉供 应链。新增3万吨磷酸铁锂前驱体磷酸铁产能投产，6000吨磷酸铁锂产能释放，有望开 始贡献业绩。、风险提不新能源汽车产销不及预期。受疫情影响，全年新能源汽车产销可能不及预期，可能导致 动力电池出货量低于预期。磷酸铁锂电池出货量不及预期。磷酸铁锂电池在乘用车市场比例有望回升，但占比提升 幅度可能不及预期。-、现状：政策导向下，磷酸铁锂在乘用车市场式微1、能量密度瓶颈是磷酸铁锂的核心劣势由于磷酸铁锂和三元材料自身材料特性差异，导致两种电池性能上差异明显。磷酸铁锂 电池主要弱势在于：> 能量密度低，尤其体积比能量密度低，对乘用车续航性能影响大。磷酸铁锂理论容 量仅170mAh/g,远低于三元材料的280 mAh/g,且实际容量已接近理论值，提升 空间有限。同时振实密度仅0.7-l.4g/cm3,远低于三元材料的2.2-2.8g/cm3,导 致体积比能量密度弱势明显。后者对于空间有限的乘用车十分关键，低体积比 能量密度意味着有限的空间带电量减少，影响续航里程。> 倍率性能及低温性能较差。导电性能差导致倍率性能一般主要影响快充性能，充电 时间较长，而低温性能较差那么导致在冬天时续航里程缩水明显，影响用户体验。图表工四种正极材料性能比照负料来源：GGU,国盛证券研究所镒酸锂磷酸铁锂三元材料钻酸锂材料结构尖晶石结构橄榄石结构层状结构层状结构电压平台(V)3.73.23.63.7理论容量(mAh/g)148170280274实际容量(mAh/g)120140140-195150导电性能好差一般一般振实密度(g/cm3)压实密度(g/cm3)2.82.23.64.1比外表积(m2/g)倍率性能好差好好热稳定性良优较好差低温性能好差较好较好平安性好好一般一般原材料本钱低低较高高图表2：磷酸铁锂电池能量密度接近极限，三元仍具有提升空间三元系统能量密度(Wh/kg)T-LFP系统能量密度(Wh/kg)300250250210200180140150120/_力-16010014014050_100011111120162017201820192020E2025E资料来源：比亚迪，宇德时代，国盛证券研究所磷酸铁锂电池核心优势那么在于：> 正极材料价格低廉，现阶段具备本钱优势。磷酸铁锂正极材料不含钻等稀有金属, 相比三元材料本钱优势明显，2019Q4磷酸铁锂正极材料价格仅4.3万元/吨，而三 元523正极价格为13.8万元/吨，三元811正极价格高于18万。图表3磷酸铁锂正极材料价格优势明显（万元/屯）16Q1 16Q2 16Q3 16Q4 17Q1 17Q2 17Q3 17Q4 18Q1 18Q2 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 19Q3 19Q4资料来源：GGIL国盛证券研究所尽管磷酸铁锂电池能量密度较低导致单wh材料单耗更高，但低廉的磷酸铁锂正极价格 使磷酸铁锂电池具备明显的本钱优势，以2019Q4材料价格估算，磷酸铁锂电池较三元 523电池本钱约低0.09元/wh。图表4：现阶段磷酸铁锂具备本钱优势1元/kwh）资料来源：GGII,国盛证券研究所度电单耗单价度电单耗单价度电单耗单价度电本钱度电本钱度电本钱NCM523NCM811LFPNCM523NCM811LFP正极1.7138.01.5187.02.043.0234.6280.586.0隔膜18.02.916.22.920.02.952.247.058.0负极1.143.01.043.01.243.047.342.652.0电解液1.040.00.945.01.236.040.040.545.6铜箔0.860.00.760.00.960.048.043.252.8其他材料成70.063.077.0本能源本钱46.041.450.6人工本钱40.036.044.0制造费用50.045.055.0PACK本钱130.0117.0143.0电池本钱合计（元/kwh ）758.1756.2664.0而相应的，磷酸铁锂/三元动力电池价差也约0.09元/wh,价差约10%,以乘用车带电 量50kwh计算，搭载磷酸铁锂本钱可节约4500元。对于乘用车企目前10-15%的毛利 率水平而言，搭载磷酸铁锂降本贡献明显。图表5：现阶段磷酸铁锂电池存在价格优势（元/M）TLFP动力电池NCM动力电池资料来源：GGIL国盛证券研究所图表6：磷酸铁锂片元动力电池价差（元/）资料来源：GGIL国盛证券研究所L2、补贴向高能量密度倾斜，磷酸铁锂本钱优势无法显现补贴政策向高续航高能量密度车型倾斜，三元电池成为市场主流，磷酸铁锂占比逐年下 降。2017年开始，补贴政策大幅降补贴提门槛，引导产业升级，向高续航高能量密度车 型倾斜，且标准逐年提升。以乘用车磷酸铁锂技术最强的比亚迪电池为例，2017-2019 年能量密度最高为125/140/140 wh/kg,对应可得L1/1.1/0.9倍补贴，其他技术实力更 弱的公司补贴倍数更低。而宁德的三元电池2017-2019年能量密度分别为140/155/180 wh/kg,对应L1/1.2/1倍补贴，均可获得最高档补贴。在乘用车领域，磷酸铁锂电池成 本优势无法弥补能量密度较低带来的补贴减少。具备能量密度优势的三元动力电池优势放大，市场占比开始大幅提升，从2016年的22.6% 大幅提升至2019年的61.7%,成为市场主流。与之对应的磷酸铁锂电池占比逐步下滑， 2019年磷酸铁锂电池装机20GWh,同比下滑74%,占比从2016年的72.7%下滑至 2019 年的 32.0%。图表7：新能源汽车补贴标准能量密度下限逐年提升（加的）资料来源：工信部，国盛证券研究所图表8：历年动力电池分装机(GW6)其他三元磷酸铁锂资料来源：GGn,国盛证券研究所图表9：磷酸铁锂电池市场占比逐年下滑资料来源：GGIL国盛证券研究所磷酸铁锂在乘用车市场大幅萎缩，凭借本钱优势，在客车及专用车市场占据绝对主导。 客车及专用车无相应补贴扭曲机制，磷酸铁锂本钱优势明显。2019年磷酸铁锂电池客车、 专用车装机量分别为13.9、4.3GWh,占整体装机比例的91.3%o且在客车、专用车市 场中，磷酸铁锂装机占比分别94.6%和79.6%,均处于绝对的优势地位。而在乘用车领 域，由于补贴政策导向，磷酸铁锂市场占比从2016年的45.2%下滑至2019年4.1%, 乘用车仅装机1.7GWh,同比下滑36.3%,整体中占比仅8.7%。图表10：磷酸铁锂分车型装机(G的)图表12：客车分电池类型结构资料来源：GGIL国盛证券研究所资料来源：GGIL国盛证券研究所资料来源：GGIL国盛证券研究所图表12：专用车电池类型结构图表12：专用车电池类型结构图表13乘用车电池类型结构其他磷酸铁锂三元其他磷酸铁锂三元资料来源：GGIL国盛证券研究所其他磷酸铁锂三元资料来源：GGIL国盛证券研究所二、未来：乘用车市场磷酸铁锂将二、未来：乘用车市场磷酸铁锂将升,但三元仍将是主流2、新技术方案提升磷酸铁锂性能短板由于磷酸铁锂自身材料性能限制，在电芯层面提升难度较大，新技术方案主要通过改进 电芯成组方式，提升成组效率的途径进而提升整体磷酸铁锂电池包性能短板。2.1.1、 比亚迪：刀片电池方案，主攻磷酸铁锂性能瓶颈比亚迪推出刀片电池技术方案，即长电芯方案，通过扁平化设计，相比传统电池结构有 大幅变化。刀片电池长度最长可达2.5m,是传统电池的10倍以上，可针对车型定制化 设计。在成组上，采用无模组方案，大幅提升成组效率。从专利上看，刀片电池优势主 要为：> 电池包体积比能量密度大幅提升。刀片电池单体电芯的体积能量密度并没有变化， 但由于电芯自身可承当机加强作用，可减少加强结构件，体积利用率可从行业平均 的40%提升到60%以上，甚至到达80%,体积能量密度可提升20%以上。车型带 电量可增加20-30%,续航里程可提升20-30%,搭载刀片电池的比亚迪汉续航里程 提升至600公里。> 本钱下降明显。由于节省了大量传统电池模组所用端板、侧板及紧固件，电池包制 造工艺大幅简化，材料、人工、制造费用均有明显降低，综合本钱有望下降30%。图表14比亚迪刀片电池图表15：比亚迪刀片电池成组模式资料来源：专利局，国盛证券研究所资料来源：专利局，国盛证券研究所资料来源：专利局，国盛证券研究所图表16：刀片电池主要优势表达在成组效率上比照例工实施例1实施例2实施例3比照列2实施例4实施例5比照例3实施例6实施例7单体尺寸：长、208*118*435*118*905*118*905*118*208*118*1280*118*1280*118*208*118*2000*118*2500*118*宽、高（mm）13.513.513.513.513.513.513.513.513.513.5单体数量352176889250090937529494单体容量（Ah）47.59520220247.528628647.5448561单体电量（Wh）152304646.4646.4152915.2915.215214341795单体体积（L）0.3310.6931.4421.4420.3312.0392.0390.3313.1863.983单体 VED(Wh/L)459439448448459449449459450451车身在电芯延申方向的尺寸1880188018801880195019501950470047005200(mm)电池包电量（Wh）53504535045688359469760008236885114114304134796168730电池包体积（L）213213213213310310310414414508电池包能量密度（Wh/L）251252267280245266275276326332电芯体积/电池包体积54.8%57.3%59.6%62.3%53.5%59.2%61.2%60.2%72.3%73.7%电芯长度/电芯延伸方向的车44.3%46.3%48.1%48.1%42.7%65.6%65.6%35.4%42.6%48.1%身尺寸资料来源：专利局，国盛证券研究所图表IZ比亚迪汉续航提升至600公里车辆基本信息双电机版本单电机版本外廓尺寸长（mm）49804980外廓尺寸宽（mm）19101910外廓尺寸高（mm）14951495总质量（kg）25452395整备质量（kg）21702020最高车速（km/h）185185续驶里程（km，工况法）550605电池系统能量密度（Wh/kg）140140工况条件下百公里耗电量（Y） （kWh/100km）15.414.1储能装置种类磷酸铁锂蓄电池磷酸铁锂蓄电池驱动电机类型永磁同步电机永磁同步电机资料来源：工信部，国盛证券研究所2.1.2、 宁德时代：CTP方案，兼容三元和铁锂宁德时代CTP方案，即电芯直接集成到电池包，与比亚迪刀片电池一样是无模组方案。 传统电池包需要多个模组对电芯起支撑、固定和保护作用，会占用电池包内大量空间，导致重量增加，CTP方案省却模组环节从而实现空间节约及轻量化。与比亚迪刀片电池 长度大幅加长不同的是，宁德时代CTP方案对电芯改动相对较小，相应承当的风险更 小。CTP方案的核心优势在于：> 在降低本钱的同时，能量密度可提升10-15%,空间利用率提升15-20%,零部件数 量减少40%,生产效率提升50%o通过CTP方案可使三元523电池到达三元811 电池的能量密度，而磷酸铁锂可以到达三元523的能量密度。> 兼容三元和磷酸铁锂。目前宁德时代给北汽、威马配套均为三元523+CTP方案， 而磷酸铁锂方案应用CTP更为成熟。图表18：宁德时代。力方案优势图表19：宁德时代Ch方案提升能量密度4) COST: PACK ED Integration Efficiency RoadmapBEV4) COST: PACK ED Integration Efficiency RoadmapBEVCTP高集成动力电池开发平台Housing: AL Extrusion Cover: Composiu Cooling: lnsid« Module: StandardED Efficiency Pack/C«ll:0.67C«ll ED:215Wh/kg Pack ED: 140 Wh/kg2017Housing: AL Composite Cover: Composite Cooling: Outside Module: Bigger ED Efficiency Pack/Cell:0.72C«IIED:215Wh/kgPack ED: 155 Wh/ka2018Housing: AL & Composite Cover: Composite Cooling: lnt«grat«d Module: Larger ED EfficiencyPack/Cell:0.76Cell ED: 235Wh/kg PackED: 180Wh/kQ2019Housing: AL and CF Cover; CFCooling: Integraud Module: Integrated ED Efficiency Pack/Cell:0.8Cell ED: 265Wh/kg Pack ED: 210 Wh/kg2020*窕资料来源：第一电动网，国盛证券研究所资料来源：第一电动网，国盛证券研究所资料来源：第一电动网，国盛证券研究所2.2、铁锂有望回升，三元仍将是长期趋势现阶段磷酸铁锂具备本钱优势，在乘用车市场回升是大趋势。现阶段磷酸铁锂具备本钱 优势，在本钱敏感的市场存在生存空间，2019年仅4.1%的占比是非市场正常状态，叠 加新技术方案提升性能短板，磷酸铁锂在乘用车市场比例回升。在乘用车推广目录中， 2019年下半年开始，磷酸铁锂占比已有明显提升。图表20：乘用车磷酸铁锂车型占比35%30%25%微10%5%0%35%30%25%微10%5%0%23%8%7%2% 3% 3%0% 11%1%17%9% 4%9%0% 2% 0%22222222222 OOOOOOOOOOO77777777777第第第第第第第第第第第第 xP xP杷肥批7批8批9批工二：批批批2。18年第一批2018年第2才co年第3批2018年介4打磷酸铁锂车型占比28%8%0%4% 4% 0%8%_ 6% 6%20%12% !13%112%8% 7o/o I I4% ,5% 30%18%O O O OS S S co 年年年年 第第第第5678批批批批2。18年第12批2018年第11批2018年第10批 2018年第9批2。2。年第一批 2。19年第11批 2019年第1。批 2。19年第9批 2019年卷批 2019年第7批 2019年国批 2019年第5批 2019年第4批 2019年第3批 2019年第2批 2019年第一批 2018年第13批资料来源：工信部，国盛证券研究所中性假设下，2020年磷酸铁锂电池市场规模将到达210亿，同比增长7.5%, 2021年达 到260亿，同比增长24%,扭转过去持续下滑的局面。图表2Z磷酸铁锂电池市场规模有望回升资料来源：GGH,国盛证券研究所车型分类2017201820192020E2021E乘用车45.175.284.4122.3159.0EV产量（万辆）客车8.99.27.48.18.5专用车15.411.37.17.88.2乘用车10.225.618.021.624.8PHEV产量（万辆）客车1.60.60.50.40.3车总产量（万辆）81.2121.9117.4160.3201.0乘用车27.139.347.250.053.0EV平均电池容量/kwh客车153.7184.0194.8194.8194.8专用车54.757.974.770.070.0乘用车14.913.913.713.713.7PHEV平均电池容量/kwh客车42.043.946.346.346.3车用动力电池需求量/Gwh36.557.062.285.6110.2YOY56%9%38%29%乘用车21.9%8.3%4.1%10.0%15.0%0/磷酸铁锂比例/%客车90.4%92.9%94.6%95.0%96.0%专用车26.1%42.0%79.6%85.0%90.0%/0/磷酸铁锂比例/%乘用车21.9%8.3%4.1%10.0%15.0%客车90.4%92.9%94.6%95.0%96.0%乘用车2.672.441.646.1212.640/磷酸铁锂装机（GWh）客车12.3015.8013.6215.0415.96专用车2.202.754.244.675.19乘用车0.330.290.100.290.51磷酸铁锂装机（GWh）客车0.620.240.230.190.15磷酸铁锂合计装机（GW7>）18.121.519.826.334.5磷酸铁锂占比50%38%32%31%31%磷酸铁锂价格（元/wh）1.691.250.990.800.76市场规模（亿元）305.8269.1195.9210.5261.9YOY-12.0%-27.2%7.5%24.4%从长期而言，本钱将最终决定技术路线，三元电池更具优势。消费者并不关心电池能量 密度，只关心价格和续航里程，从更长周期来看，降本空间仍是决定技术路线的关键， 而能量密度是影响本钱的核心所在。在目前磷酸铁锂能量密度已经接近极限情况下，三 元仍有较大的提升空间。> 磷酸铁锂：比亚迪创新电芯设计结构，电芯仅能提升至180wh/kg,对应电池包能 量密度到达160 wh /kg。> 三元：宁德时代采用高银方案，电芯能量密度可达300wh/kg,对应电池包能量密 度2025年可到达250wh/kg。