电动汽车用铁锂离子电池意味着什么？【钜大锂电】

我们认为磷酸铁锂产业链底部已过、2020年有望迎来明显改善。电池环节有望直接受益于铁锂离子电池带来的成本下降与竞争力提升；正极环节需求弹性显著，龙头公司优势凸显；碳酸锂环节需求边际向好。

铁锂可带来多少成本下降？

铁锂价格与成本当前显著低于三元电池

►价格：铁锂低于三元15%以上。根据GGII数据，至4Q19，三元与铁锂PACK的不含税价格为0.83、0.75元/Wh，而至2M20，根据CIAPS数据，三元与铁锂PACK的不含税价格已下降至0.77、0.64元/Wh，而三元与铁锂电芯的价格已下降至0.64、0.51元/Wh。铁锂当前单位价格低于三元15%以上。

►成本：我们测算铁锂低于三元20%以上。根据我们对宁德时代成本的测算，材料价格导致的正极成本下降与更简单的热管理、BMS导致的PACK环节成本的下降使得宁德时代当前三元成本较铁锂低20%以上。

图表: 铁锂价格当前低于三元15%以上

资料来源：GGII，CIAPS，中金公司研究部

图表: 我们测算认为铁锂成本较三元低20%以上

资料来源：GGII，CIAPS，中金公司研究部

铁锂性能适用于什么车型？

关于铁锂离子电池在乘用车的应用，核心问题在于性能是否满足现有市场要求？

►优势：铁锂离子电池具备低成本、高循环寿命、高安全性的优点。

►劣势：铁锂离子电池在体积能量密度、质量能量密度、低温性能、倍率性能上，较三元电池性能位于劣势。特别是在能量密度方面，是制约铁锂离子电池在乘用车应用的重要原因。

市场要什么样性能的电池？

►从能量密度与里程两个维度看，我们认为终端需求成本能量密度高于140Wh/kg，同时续航里程短时间来看350km以上，中长期来看400-600km的车型会是市场主导。

►从电池配套角度，能量密度方面我们认为400km及以下的中低里程车型适配于140-150Wh/kg能量密度锂电，而500km以上车型更适配于160Wh/kg以上能量密度锂电。快充、低温性能我们认为更多要对使用场景与区域进行进一步细分定位。

图表: 纯电乘用车当前平均能量密度高于145Wh/kg

资料来源：宁德时代通告，CIAPS，GGII，中金公司研究部

图表: 纯电乘用车平均续航在300-400km

资料来源：万得资讯，中金公司研究部

龙头公司具备将铁锂离子电池批量应用于400km车型的能力，但要结合CTP技术。

►宁德时代可通过CTP，实现乘用车140-150Wh/kg铁锂成组能量密度，并降低体积能量密度差的影响。从下表可以看到，宁德时代在客车中已实现91%的成组率，达到最高161Wh/kg的成组能量密度，单体层面则已达到178Wh/kg。宁德时代应用于乘用车最大的单体电芯容量228Ah，我们以宁德时代同级别231Ah铁锂电芯为基准，当成组率在80-85%级别时，成组能量密度可达140-150Wh/kg。考虑到乘用车带电量小于客车，且空间较客车也更小，因此90%以上成组率较难。参考国轩当前80%左右成组率，我们认为85%的成组率在宁德时代CTP技术应用下可达到，对应宁德时代有望实现在乘用车150Wh/kg的铁锂成组能量密度。

►考虑到CTP对电芯的更高要求，我们认为有能力在头部车企批量供应铁锂电芯的锂电公司并不多。CTP由于进一步省去模组，因此PACK层面直接监控单体电芯，若电池PACK出现局部故障，则不能如以往替换模组，而要直接替换完整的PACK。因此CTP应用下，关于批量电芯的一致性、安全性、稳定性较非CTP下的PACK，要求更严苛。

图表: 我们认为宁德时代有能力在乘用车上利用铁锂离子电池达到140-150Wh/kg的成组能量密度

资料来源：CIAPS，GGII，松下财报，特斯拉财报，中金公司研究部

比亚迪与宁德时代均推进CTP应用，但技术路线有所不同。

►比亚迪通过刀片电池，首次实现铁锂电芯下乘用车里程超600km。比亚迪刀片电池技术是通过电芯与模组层面共同的创新以实现，在电芯层面通过多软包小电芯的内串联实现长条型类电芯，并将长条型刀片电芯密集组合为PACK，大幅提升体积能量密度，质量能量密度方面也受中间结构件减少有所提升，实现140Wh/kg成组能量密度与605km NEDC续航。

►宁德时代是基于现有大电芯产品，通过去少模组或去模组化，来实现CTP。宁德时代在电芯层面沿用现有的方形产品，在模组层面通过正向的设计以实现减少模组，以降低中间结构件耗材，提升体积与质量能量密度。

►宁德时代CTP更易推广商业化，同时我们认为当前NCM811的CTP依旧有难度。宁德时代由于未使用新电芯，创新重要是在PACK设计层面，对现有的产量可充分利用，更易于商业化。同时，考虑到NCM811单体安全性较523有所减弱，我们认为模组层面的设计依旧要，来强化NCM811 PACK的安全性。

图表: 宁德时代CTP的路径是大电芯下的去模组化

资料来源：宁德时代，中金公司研究部

图表: 比亚迪CTP路径为刀片电芯直接成组

资料来源：比亚迪专利说明书，中金公司研究部

铁锂需求弹性几何？

2014-19年间磷酸铁锂份额由82%下降至32%。2019年，我国动力锂电池装机量62GWh、同比上升9%。其中三元电池装机量38GWh、同比上升24%，份额占比提升近8ppt至62%；而磷酸铁锂离子电池装机量20GWh、同比下降8%，其份额约32%、相比2018年下降约6ppt，相比2014年下降近50ppt。

图表: 我国分类型动力锂电池装机量

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

图表: 我国分类型动力锂电池装机市占率

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

目前磷酸铁锂广泛应用于商用车，而纯电乘用车中装机占比仅4%。据我们统计与测算，2019年纯电乘用车、纯电客车、纯电专用车、插电混乘用车、插电混客车中，铁锂离子电池占比分别4%、96%、80%、0%、20%。其中，磷酸铁锂在纯电乘用车中的装机占比自2014年以来下降51ppt，在插电混乘用车中的装机占比自2014年的95%以来持续下降驱零，而在客车、专用车中保持着较高水平。

图表: 2019年我国动力锂电池装机拆分（分车型）

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

图表: 2019年我国各车型的磷酸铁锂离子电池装机占比

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

我们预计磷酸铁锂产业链拐点已至，对应正极环节弹性显著，碳酸锂供大于求格局边际改善。

►磷酸铁锂正极：我们测算2020年，纯电乘用车中磷酸铁锂离子电池装机占比每提升1ppt、将带来2.5-3%的磷酸铁锂正极需求弹性。我们预计2020年我国新能源汽车销量约156万辆、对应同比上升34%，动力锂电池装机量约82GWh、对应同比上升31%。而其中，我们认为2020年磷酸铁锂重要弹性在于纯电乘用车，因此我们假设2020年，纯电乘用车中磷酸铁锂离子电池装机占比分别提升至5%、10%、15%、20%四种情景，对应2020年我国磷酸铁锂动力锂电池总装机量分别22、25、28、31GWh，分别对应11%、25%、40%、54%的同比增速。

图表: 2020年磷酸铁锂动力锂电池预测

资料来源：GGII，Marklines，中金公司研究部

►碳酸锂：磷酸铁锂动力锂电池占总需求比例有限，我们预计将边际改善需求、但不会影响实质性的供需格局。据安泰科数据及我们统计预测，2019年，全球碳酸锂需求中，动力锂电池占比约38%、而其中磷酸铁锂占比仅约26%，对应磷酸铁锂动力锂电池占碳酸锂总需求约10%。而据中金有色组预计，2019-20年全球碳酸锂需求量分别约29.7/35.0万吨，而供给-需求量分别约11.6/8.3万吨，因此，磷酸铁锂动力锂电池的需求回暖将改善碳酸锂边际需求，但是无法改变2020年供大于求的格局。整体上看，我们认为锂总需求在未来3年有望实现20%左右的复合上升，供给端的过剩或将在2020~2021年逐渐消化，碳酸锂价格有望自2020年底开始逐步回升，氢氧化锂由于供需格局良好，价格上行动能更强。

图表: 2019年全球碳酸锂需求拆分、及其中新能源汽车需求分材料拆分

资料来源：安泰科，GGII，Marklines，中金公司研究部

正极环节公司格局怎么看？

截至2019年底，磷酸铁锂正极需求及价格已跌至谷底。2017年初至2019年底，磷酸铁锂正极均价由10.5万元/吨断崖式下降至4.1万元/吨。

目前产业链尾部已经基本出清，格局明晰，龙头具备高产量利用率、及进一步扩产量力。我国磷酸铁锂正极产业链在过去经历了“需求上升之下大规模投产——产量严重过剩——价格及公司盈利大幅下降——尾部出清、龙头集中度提升”的阶段，目前格局已经趋于稳定。龙头公司产量、扩产计划、产量利用率全面领先。

图表: 磷酸铁锂正极产量及增速

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

图表: 磷酸铁锂正极均价

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

图表: 2019年磷酸铁锂正极公司市占率

资料来源：CIAPS，中金公司研究部

图表: 铁锂正极重要公司的产量及计划、产量利用率