2022年锂电池行业研究报告.docx

2022年锂电池行业研究报告一、 汽车智能化是趋势，奠定电池高能量密度方向1.1 企业的生命周期曲线理论1.2 汽车智能化奠定高能量密度为电池终局方向性能是新商品早期看点：早期手机的出现，解决了人们远距离的联系需求，90 年代风靡的“大哥大”，售价超过2万元，在早期追求性能的过程中买单的消 费者一般为富豪。比如特斯拉公司早期产品Roadster，售价在10.9万美元， 折合人民币超过70万元，续航里程约320公里，续航里程远远低于燃油车。小众客户到大众客户转换，是爆发的体现：早期商品成型的时候，接下来要突 破市场边界，得寻求客户群体的转换，策略就是降低价格，使得产品具有性 价比，进入收入增长的收获期。为什么我们认为高能量密度为电池终局的发展方向？1）在某一个阶段重点解决 客户最亟需的需求，一种细分会表现亮眼，但不改产业发展方向的规律。在80-90年代，通话联系的功能是最重要的痛点，主打通话功能且便宜抗摔的诺 基亚迅速崛起，成为手机行业的巨头。随着互联网基础网络搭建，智能手机 形成网络交互产品，在这一阶段诺基亚没有抓住机会，市场份额迅速被苹果 三星等瓜分。2）汽车未来是像房子一样的空间载体，智能化是趋势，也就奠 定电池终局方向是高能量密度，或三元或多元或新元素电池。从手机进入智 能化时代，2G-3G-5G的转换带给我们交互功能增多，同时我们能够感受到手 机电池电量越来越不够用。如果汽车智能化趋势是不变的，那么电动车电池 作为“心脏”功能，必然需要提供足够的电量。汽车不像手机可以静态充电 使用+也不可无限堆叠电池用重量（电池质量大，会损失续航里程）换电容量， 假设未来汽车智能化功能需要损耗50%的电量，按照当前的续航里程打半折， 续航里程在300公里左右，这就与作为车属性从导入期到爆发期的逻辑基点相 反，我们认为，未来主流场景的电池终局的发展趋势是高能量密度。3）当前 阶段亟需解决电动车作为代步工具的效用，各类型的电池成本低就会导致市 占率提升。当前新能源汽车续航里程都能做到500-800公里，已然满足车的属 性，接下来竞争的要素是各类型各元素电池的成本，从CTP结构的磷酸铁锂电 池再到大圆柱电池等等。二、 锂电企业从“忍能”两条线中扩张护城河目前市面上认知的电池，其实从电池发展史来看，并不是新电池，而是旧电池， 上世纪欧美在几种常见的电池体系中试出来的，最终确定以锂元素为体系的电池，后 续的演变就是微创新。根据文献和结合新能源企业案例总结，对于锂电企业而言，“能线”代表技术创新 带动的向上空间，“忍线”代表成本下降驱动的向下空间，中间则为企业的生存空间。 在现有技术体系下，行业“能线”的天花板已经能够看见（除非另辟蹊径，创新出新 元素电池突破行业“能线”天花板），企业技术差距不太大的情况下比拼的就是“忍线” 的向下程度，生存空间就比同类企业大，所以当前阶段下，成本为王，以规模+良率等 形成雪球效应。三、 能线：新技术迭代，抬升上限3.1 锂电池技术迭代缓慢，触及“能线”上限回顾电池的发展历史，人类最早的电池雏形是巴格达电池（Baghdad Battery）。 1932年，考古学家在伊拉克巴格达城近郊格加特拉布阿村外，发现具有年代的陶罐（公 元前250-公元225年），陶罐由一根封闭的铜管，一根铁棒和沥青碎屑组成，被认为早 期用于金属首饰的制作。近代，伊拉克工匠将陶罐串联起来，向里面倒入酸液或碱性 水，发出的电流便可以用来给铜手饰电镀银金属，形成早期的电池雏形。锂元素电池在20世纪60年代试错中被挑选。自1799年以来，从银锌电池、铜锌电 池、铅酸电池、锌锰电池、镍类电池（镍镉电池、镍铁电池和镍氢电池）、钠离子电池 等，科学家们纷纷从元素周期表中挑选释放离子较好的元素。20世纪60年代左右，锂 元素进入科学家们的视野，锂金属电极电势较低，质量较低，意味着在质量相同时， 金属锂比其它活泼金属能提供更多的电子，锂电池体系理论上能获得最大的能量密度， 从此奠定了锂离子体系电池，且2019年在车用领域迎来了大爆发。回顾锂电池的发展历程，从钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元电池（含523、622、 811等）、固态电池等，我们发现材料端的化学成分通过不断的调试，配比不同导致性 能不同。电池不仅仅是物理方式的组装，里面牵扯到化学反应成份，电池生产技术已 经不能形成很深的壁垒，但是材料及工艺形成的壁垒是非常高的，需要时间的积累， 比如电池的一致性问题，海外龙头的电池一致性要高于国内电池龙头。再从电池材料 端出发，1）正极：目前主流三元电池中的镍钴锰配比不同，形成不同型号的正极材料， 正极环节与海外技术差距缩小的速度在加快。海外方面，四元正极材料正在研发当中， 发现镍钴锰铝酸锂NCAM正极材料表现出更加优越的性能；2）负极：主流为石墨负极材 料，前三家份额占15%左右，另外韩国最新研究新型硅负极材料，比石墨负极材料可提 高电池容量4倍，还未产业化；3）隔膜：目前国内主流供应的隔膜是9m，海外隔膜 产品能够做的更薄，因此隔膜的厚度、孔隙率、透气性、润湿性等和海外龙头企业有 较大差距；4）电解液：目前国内主流锂电池溶质锂盐是LiPF6（六氟磷酸锂），后续改 进也是依靠不同的配方进行产品迭代。电池体系诞生未曾改变，锂电池材料工艺造就路径依赖，行业整体格局稳定。自 电池诞生以来，正负极电解液隔膜等体系未曾改变，并且电化学工艺是在自身基础上 不断迭代，且进入的资金门槛高，外来者进入破局的可能性较小，对外而言行业整体 格局稳定，且寡头强者恒强。3.2 技术进步仍能抬升自身“能线”上限CTP（Cell To Pack）技术使电池包带电量增加20-30%，且明显降低成本。CTP技 术将直接电芯集成至电池包内，在增加电池包体积利用率，提升能量密度的同时，省 去模组材料成本，减少人工与制造费用等，大幅降低电池包的生产成本。根据成本拆分测算，高镍811平均pack成本约为817.4元/kWh，使用公司的CTP技术后，成本将有望降到700元/kWh，成本降幅为16.77%。NCM622、NCM523平均pack成本均 将至645.8元/kWh、682.4元/kWh，成本降幅分别为18.21%、17.39%。LFP平均pack成本 为731.6元/kWh，LFP CTP Pack成本将降到580.2元/kWh, 成本降幅高达26.09%。刀片电池能量密度提升，成本下降15%左右。2020年3月，比亚迪发布刀片电池， 刀片电池其实就是长电芯方形方案，通过增大电芯的长度，正好延展至电池包的宽度， 电芯形状就呈现扁平化，进而提升电池包集成效率。刀片电池安全性较高，通过针刺 实验，穿透后无明火、无烟，电池表面温度在30-60（三元电池针刺瞬间表面温度 超500，且剧烈燃烧）。刀片电池在体积能量密度上较传统LFP电池提升50%，能量密 度达到180Wh/kg，同时成本较传统电池下降在15%左右。2020年9月，特斯拉发布4680大圆柱电池，较之前的圆柱电池相比，体积变大。大 圆柱电池在正负极去除极耳，不遵循从组到块，块到包的形式，而是将电池融为一体， 有效去除电池包的体积。根据特斯拉发布会，4680大圆柱电池能量密度达300Kwh/kg， 电芯单体的能量密度提升5倍，整车续航里程提升16%，输出功率提升6倍，整体成本下 降在14%左右。大圆柱电池方向，国内厂商目前亿纬锂能研发布局最早，有望在新方向 下突出重围。我们看到无论CTP技术、刀片电池、大圆柱电池、固态电池等，都着重在原有电化 学体系基础上提升能量密度，抬升企业各自的“能线”上限，从而增大生存空间。3.3 注重研发是保障“能线”的基础宁德时代研发投入稳居第一，亿纬锂能单人研发费用排名第二。在技术还有进步 的空间时，研发是推动公司进步的保障。从研发费用看，2021年宁德时代研发费用投 入76.9亿元，与排名第二的欣旺达差值在53.6亿元，稳居第一。2021年亿纬锂能研发 费用投入13.1亿，较2018年增长了316%，除欣旺达之外，金额也比其他电池企业高2倍 多。结合各公司的研发人员数量看，2021年单人所投入的研发费用宁德时代/亿纬锂能 分别排第一和第二，分别为76.3/60.7万元，虽然研发费用并不会直接转化为成果，可 以观测出公司对研发的注重程度，保障公司前进的动力。同行业宁德时代已保持领先地位，跨行业看研发数值可能觉得略低，2021年部分 互联网公司研发费用投入均超过100亿，其中百度最高，高达249亿元。但是看人均研 发费用，2021年宁德时代为76.3万元（小米为90.2万元，百度为90.7万元），差距不太 大。至于研发费用投入绝对值，我们认为不同行业模式不同：1）与互联网企业不同， 锂电行业仍有大量制造基地，资金占用较多；2）互联网企业大多已是集团类型，渗透 多个不相关的行业，研发费用累计绝对值必然过高，而锂电企业为单行业研发投入， 如果按单行业对比，不一定低；3）互联网企业迭代迅速，且新模式与旧模式之间研发 积淀相关性小，连续性低，互联网企业必须投入大量研发塑造核心竞争力，而锂电电 化学体系相对固定，研发连续性较高，也奠定年研发费用数值要低一点。四、 忍线：高品质成本为王，规模形成雪球效应4.1 产能释放+良率提升=规模扩张，形成效应能源革命正加速，新能源汽车全球市场共振。1）碳排放政策+国内双积分政策， 加上补贴加大，保驾护航。国内双积分政策不断趋严，2021年我国电动车销量为352万 辆，同比增长157.5%。海外碳排放政策更加严格，欧洲市场补贴力度加大，海外销量 也呈现高增长态势，其中欧洲市场表现亮眼，2021年德国销量68万辆，同比增长72.6%； 法国销量35.3万辆，同比增长90.2%；意大利销量为13.4万辆，同比增长124%。2）新 能源车型频发布，需求端得到认可。特斯拉作为电动车的代表，引领全球新能源汽车 市场的发展，其Model3和ModelY销量近几年均翻倍增长。国内新势力车型同样处于发 展快车道，蔚来/小鹏2021年销量分别为9.9/9.0万辆，同比增长分别为26%/134%。4.2 产业链渗透，形成“有效”一体化布局我们在第3小节提过，在“能线”提升空间不大的情况下，企业应该试图去降低自 己的“忍线”，换言之制造业应该降低成本，释放生存空间的弹性。这就引发一个问题， 一体化布局就成为行业老生常谈的话题，我们知道一体化布局能够有效地降低成本， 那么一体化是否适合每一个企业？是否每一个企业的最优解都是简单套用的100%一体 化程度？是否在同一阶段应该同时对多个环节一体化还是逐步渗透一个一个环节进而 形成一体化？我们以电池和负极为例，电池一体化是最优解，而负极部分一体化是最优解，能 够降低成本，从而降低“忍线”。1）原材料方面，锂属于矿山单一资源（属性上优于 钴），锂元素杂质去不干净会引发电池发生爆炸等，所以布局有必要。而负极原材料焦 类则不同，其石油焦和针状焦混合比例作为原料，其品质是对负极材料的品质影响不 太大，其是煤化工企业的副产品，单吨价值量相较石墨化环节较小，参与此环节没有明显协调效应，会占用资金，且煤化工产能大幅投产，未来供大于求，过度渗透或带 来不利影响。2）其他原材料或工艺环节，电池体系是不变的，布局形成一体化有效保 障供应链且有效降本，而石墨化产能受制于能耗指标的批复，且是限制负极材料产能 的关键环节，且也是单吨价值量较高和盈利能力最好的环节，所以一体化布局是能够 有效降本。量化指标来看，以尚太科技和翔丰华焦类原材料采购单价为例，焦类采购单价和 石油煤炭呈现周期性，波动较大。以尚太科技为例，2020年和2021年上半年石墨化工 序100%自供单吨节约成本比单吨焦类采购成本分别高0.26和0.06万元。根据广东煤基 碳材料研究有限公司官网，推算得出2019年针状焦毛利率为48.7%，因此我们分情况讨 论，针状焦100%自供预计能提升毛利率12pct（不考虑其规模小带来的成本增加、跨行 业的不协同效应和假设比煤化工企业高的毛利率）。此外，原材料价格和大宗商品相关 性很高时，在顺周期的时候，大宗商品的涨价会带动原材料焦类的上涨，公司渗透此 环节可以充分享受这一环节带来的利润；在逆周期的时候，也会成为利润的拖累。4.3 寡头 Q2 提价不会积极，逆境扩份额，静待花开根据经济学原理，纳什均衡其定义为在一个博弈过程中，无论对方选择什么策略， 当事方都会选择某个确定的策略。在纳什均衡理论中，每个参与者都是追求自身期望 收益的最大值为前提。我们认为锂电池寡头企业提价意愿不会积极，短期毛利率和业绩继续承压，从本 文思路去看并不会削弱其核心竞争力，仍坚定看好。2020年以来锂等上游原材料价格 大幅上涨，碳酸锂价格从5万元/吨上涨至年初的50万元/吨左右，推动电池行业的“忍 线”的抬升，其上涨的成本传导下游不顺利，电池企业的生存空间不断被挤压。在达 到纳什均衡之前，遵循寡头企业为达到最大的期望收益，会短暂掉入“囚徒困境”，会 为远期期望收益最大值而做出坚定的策略。分以下几种：顺周期条件下：1）需求旺盛+盈利空间正常，寡头企业和非寡头企业共同享受 行业爆发的红利，寡头企业有所作为空间较小；2）需求旺盛+盈利空间小（被 上游原材料挤压），头企业和非寡头企业共同享受行业爆发带来的规模红利， 在利润端寡头公司初期会有一定的策略，因为寡头公司“忍能”线之间的生 存空间比其他公司要大，原材料价格暴涨导致行业生存空间收窄且在寡头可接受范围内，不会去积极主动提价，去增强未来竞争对手与自身竞争的能力。 中后期，当原材料价格继续暴涨超出生存空间收窄可接受范围内，那么寡头 企业会跟随行业向下游传导价格。逆周期条件下：需求衰退，行业内各企业为了能够把扩张后产能所生产的产量 销售出去，会引发价格战，寡头企业引领行业价格下降，并且在逆境中扩张 产能，从而扩张市场份额，进而巩固自身地位。逆周期与顺周期情况不同， 逆周期条件下中小企业会产生资金流断裂等问题，可能会被迫退出行业，寡 头企业的格局进一步向好，在下一轮行业爆发期将迎来巨大收获。