动力电池深度:从芯出发,回归技术本源(附报告)

报告要点

我们关于动力电池的两大判断:性能螺旋式升级、应用倒锥形发展。动力电池是新能源汽车的“心脏”,占整车成本30%-40%。目前阶段,电池性能仍然具备广阔的提升空间,我们预计未来将呈现螺旋式升级:电化学体系需要综合考虑能量和功率密度、循环寿命、安全性等多个维度,因此基于差异化的出行需求,将形成各有侧重、多元的动力电池产品线。同时,受益技术迭代、提质降本,电池的能力边界在逐步扩大,从而持续开辟全新的储能场景与市场,形成倒锥形的发展格局,终局将实现对移动式与固定式化石能源的替代。

提升比能为主线,电池材料持续渐进式迭代,从液态、半固态向全固态演进。1)纵观电动化进程,提高能量密度是全球技术发展的主线,同时电化学的特点是遵循渐进式革新。2)锂作为自然界最轻、标准电极电位最低的金属元素,锂电体系的理论比能最接近化石燃料、综合性能最适配动力的应用场景,因此将作为长期的主流选择。3)正极的开发方向是高镍、富锂、高电压;目前即便三元正极的比容也仅为石墨负极的55%,因此提升正极的性能尤其迫切:一方面,三元在于高镍低钴,针对钴镍锰等过渡金属嵌锂化合物开展改性,未来270mAh/g或5V级先进正极有望靠近电芯400Wh/kg的目标;另一方面,对于理论比容低的磷酸铁锂,在于开发磷酸锰铁锂提升电压,比能有望提升15%-20%;4)负极的主要开发方向是低成本高比容;碳负极作为基体材料有望长期存在,理论比容可达4200mAh/g的硅负极正逐渐导入商用,最为理想的金属锂负极尚处于小规模生产阶段;5)电解质与隔膜相对成熟,伴随正负极的迭代,将持续开展改性与新材料开发;液态电池中电解质溶剂基本定型,将重点研制新型锂盐及添加剂;隔膜趋势是轻薄化,可选基体材料有望进一步拓展;6)固态电池可谓真正的颠覆;液态锂离子电芯的比能上限约350-400Wh/kg,且有机液态易燃,固态将在增强安全性的同时打开比能空间,但受制于技术、工艺和配套难点,其产业化仍需渐进开展;我们预计半固态+成熟正负极/金属锂负极将率先导入,全固态车载动力的产业化或仍需5-10年。

电池结构创新、系统集约化提高技术进步曲线的斜率。在锂电材料遵循电化学的特性渐进式升级的同时,通过工艺精进亦可加快电池系统能量密度和综合性能的提升,方向有二:1)结构创新:主要包括做大电芯,方形电池优势独特,但4680大圆柱也可使能量增加五倍,软包则有望在固态导入中扩大应用;2)系统集约化:去掉冗余零件、功能及繁杂工艺,电池系统将向无模组化演进,不止步于CTP或刀片电池技术,未来CTC等将实现更高程度集成。

五维塑造深厚护城河,看好中国电池龙头的全球竞争力。我们认为,动力电池的高壁垒主要体现在下述五个维度,因此有利于形成强者更强的行业格局,龙头企业将引领锂电技术的发展方向:1)要求高强度的研发投入,及深厚的技术积淀;2)精益生产,极限制造创新;3)有效、高质的产能扩张,形成规模效应;4)构建完备的供应链体系;5)与全球领军车企深度协作。在此基础上,中国的电池龙头还背靠强大的本土汽车消费市场,并受益中国能源结构转型的时代红利,因此我们积极预期宁德时代、比亚迪等企业的长期发展。

报告下载:五矿证券-动力电池深度:从芯出发,回归技术本源、聚焦发展主线

 

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