钜大LARGE | 点击量：14004次 | 2020年07月12日
动力锂电池成本结构分析
新能源车的发展既有赖于政策的推动，也要动力锂离子电池持续降本的支持，本周专题我们研究了动力锂离子电池的成本结构。我们在动力锂离子电池成本模型里将PACK成本拆分成材料成本和生产成本，其中材料成本又包括电芯材料、模组材料及PACK材料，生产成本包括人力成本、折旧及其他制造费用。我们参考ANL的成本测算模型，选取方形电池进行成本拆分。据我们测算，在仅考虑电芯的情况下，目前三元523和磷酸铁锂电芯的度电成本分别为486.96和374.44元/kWh，在考虑模组、PACK及电池系统的情况下，目前三元523和磷酸铁锂离子电池系统的总度电成本分别为724.91和612.40元/kWh。（注：本测算以供应模型思路为主，具体数值与实际情况可能存在偏差）
锂离子电池根据应用领域的不同分为动力锂离子电池、储能电池和消费电子电池，不同类型锂离子电池的成本构成自然不同，本篇报告重要讲述应用最广泛的动力锂离子电池成本结构。动力锂离子电池在不同的正负极材料下其成本有一定差别，整体来看材料成本占比较大，人工成本、折旧及其他制造费用占比较小，而材料成本则重要以正负极材料、隔膜、电解液和组件为主。我们在动力锂离子电池成本模型里将PACK成本拆分成材料成本和生产成本，其中材料成本又包括电芯材料、模组材料及PACK材料，生产成本包括人力成本、折旧及其他制造费用。我们参考ANL的成本测算模型，选取方形电池进行成本拆分。
我们假设单车带电量60kWh，包括1个电池包，20个模组和240个电芯，以上假设重要用于测算模组和PACK组件成本。我们选取三元动力锂离子电池523型和磷酸铁锂离子电池作为研究对象进行分析比较。参考当升科技通告数据，我们假设三元（523）正极材料实际克容量为157mAh/g。参考国轩高科和丰元股份通告数据，目前国内磷酸铁锂正极材料实际克容量基本已经达到150mAh/g，我们取145mAh/g的平均水平作为磷酸铁锂正极材料实际克容量假设。参考杉杉股份通告数据，我们假设负极活性材料（人造石墨）实际克容量为350mAh/g。
1、正极材料
正极材料包括正极活性材料、正极用碳添加剂（导电剂）、正极粘合剂、正极集流体（铝箔）和正极组件正极端子。据我们测算，目前三元523正极活性材料、导电剂、粘合剂、铝箔、正极端子度电成本分别为195.25、1.81、5.42、6.08、6.53元/kWh，磷酸铁锂离子电池分别为73.59、2.19、6.57、6.74、6.55元/kWh，活性材料均占成本的绝大比重。考虑到材料损耗，我们测算得出三元523正极材料度电总成本为238.99元/kWh，磷酸铁锂正极材料度电总成本为106.27元/kWh，两者正极材料成本相差较大，重要是由于近年来磷酸铁锂价格下降较快，而三元正极材料价格受贵金属相对稀缺影响价格降幅相对较小。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
2、负极材料
负极材料包括负极活性材料、负极粘合剂、负极集流体（铜箔）和负极组件负极端子。据我们测算，目前三元523负极活性材料、粘合剂、铜箔、负极端子度电成本分别为48.66、0.99、41.37、19.32元/kWh，磷酸铁锂离子电池分别为52.27、1.07、45.81、19.54元/kWh，负极材料中活性材料、铜箔和负极端子成本占比较高，粘合剂占比较低。考虑到材料损耗，我们测算得出三元523负极材料度电总成本为122.59元/kWh，磷酸铁锂负极材料度电总成本为131.87元/kWh。由于能量密度的不同以及其他材料接近的原因，磷酸铁锂离子电池的负极材料成本高于三元电池。
3、隔膜
三元和磷酸铁锂离子电池隔膜的度电成本较为接近，三元为31.29元/kWh，磷酸铁锂的为34.86元/kWh，差别同样在于磷酸铁锂离子电池能量密度较低导致材料用量多于三元。
4、电解液
电芯材料中电解液占比较隔膜略低。三元523电解液的度电成本为20.93元/kWh，磷酸铁锂为25.28元/kWh。
5、电芯其他材料
除以上外，电芯其他成本重要还包括外壳和导热片，整体占比较低。三元523和磷酸铁锂离子电池其他电芯材料的度电成本分别为12.18和12.69元/kWh。
6、模组、PACK材料
按照工艺顺序电芯之后是模组和PACK，其中模组材料包括电压控制器、模组端子、模组外壳以及模组连接器，PACK材料重要包括PACK端子、汇流条和PACK外壳。据我们测算，三元523电池的模组材料和PACK材料度电成本分别为102.8和58.15元/kWh，磷酸铁锂的分别为105.77和58.19元/kWh。至此，我们已完成PACK总材料成本的测算，经加总后得出三元523和磷酸铁锂的PACK所有材料的总度电成本分别为586.92和474.93元/kWh。考虑电池管理系统和热管理组件成本的情况下，我们测算得出目前三元523和磷酸铁锂离子电池系统材料总度电成本分别为660.92和548.93元/kWh。
7、人工成本、折旧及其他制造费用
动力锂离子电池生产成本包括人工成本和制造费用，制造费用其中有包括设备和房屋建筑折旧及其他制造费用。我们假设1GWh产量设备投资价值3亿元，人工400人，每年工作300天，每天工作8小时，人工小时数为960000小时/年，工时费25元/时，对应2400万元/年，得出人工成本24元/KWh；设备折旧年限为8年，年折旧率为12.5%，得出设备折旧37.5元/KWh；单GW产线占地面积4500平方米，房屋建筑固定资产支出15000元/平方米，折旧年限为20年，年折旧率5%，得出房屋建筑固定资产折旧为3.38元/KWh。整体上，我们测算得出三元523和磷酸铁锂离子电池人工的度电成本分别均为24元/KWh，折旧对应的度电成本分别均为40.88元/KWh，其他制造费用对应的度电成本分别均为11.29元/KWh。
总结
仅考虑电芯的情况下，三元523和磷酸铁锂电芯的度电成本分别为486.96和374.44元/kWh。
在考虑模组、PACK及电池系统的情况下，三元523和磷酸铁锂离子电池系统的总度电成本分别为724.91和612.40元/kWh。
