钜大LARGE | 点击量：414次 | 2022年12月09日
电动汽车电池战略分析
1.2018年全球电动汽车发展指数核心观点
中国在2018年全球电动汽车发展指数中仍处于领先地位。尽管法国在技术层面位于前列，但中国在行业与市场层面仍保持领先(请参见图2)。
中国在汽车和电池生产上的预计增长量巨大，领先地位进一步强化。
由于预计增长强劲并在市场上占据主导地位，电池制造商将采取更多措施保证原材料供应，加大对价值链上游的投入。
领先电池制造商预计将扩大主导优势，在与整车厂的谈判中占据更有利的地位。
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%
为降低对电池制造商的依赖，整车厂可以做出以下两种战略选择：
与供应链上的相关企业建立紧密的长期合作关系，就基础产量达成协议，并以可迅速调节产量的内部生产作为补充。
帮助建立强劲的电池模块供应商网络，同时持续从市场上众多的电池制造商处进行采购。
2.全球七大主要汽车国家电动汽车竞争格局概述
在上一份报告发布之后，全球七大主要汽车国家的竞争格局略有变化(请参见图1、2)。中国保持总体领先地位；美国排名上升，与中国并列首位。日本在行业与市场两个层面上均有增长，超越德国，位居第三位。
法国在技术层面处于领先地位
法国在技术层面仍处于领先地位。法国整车厂提高了插电式混合动力汽车的产量，扩展了过去相对狭窄的产品线，但仍主要关注低成本、高性价比的小型纯电动汽车。德国整车厂的产品组合更加丰富，重点转向插电式混合动力汽车与纯电动SUV，导致德国的技术指标得分与去年相比略有下降，但仍保持在了第二位。随着近期大量计划电动车型的公布与推出，德国有望在未来的评估中提高技术指标的评分。
韩国整车厂近年来推出了越来越多高性价比的车型，并反映在了终端零售上，韩国的排名也由此逐渐上升(请参见图4)，在技术层面上超过日本，位居第三。日本整车厂在现有的产品组合中增加了电池容量较大的新车型，插电式混合动力汽车的产量占比有望加大。由于插电式混合动力汽车的电动续航里程较短、电动最高时速较低，其产量占比的增加将一定程度上拉低日本整体电动汽车的技术能力水平。而且由于插电式混合动力汽车的电池容量较低，大部分车型所配备的充电技术也较为基础。
美国整车厂重点关注中型纯电动汽车，在技术能力上略有提升，排名超过日本。尽管中型纯电动汽车花了很长时间才得到经销商的青睐，但美国整车厂中这一车型的产量在过去一年中显著提高。
政府对电动汽车研发的支持正在减少，部分国家的经费持续降低。政府研发项目已经接近尾声，目前也没有新的项目上马；即使有，规模也非常有限。这一变化在中国体现得更为明显(请参见图5)。法国的补贴占国内生产总值的比例仍然最高，所以在技术层面仍占据领先地位。中国则有所下降，排名仅高于意大利。
就“行业”指标而言，中国处于领先地位，韩国迎头赶上
中国电动汽车与电池生产增长快、预期高，在行业层面上继续保持领先地位。美国居于第二位，纯电动与插电式混合动力汽车产量实现了高达100%左右的增长。德国的增长率与美国持平，但总体而言，德国的电池生产较为欠缺，在行业层面上排名第五，落后于日本和韩国。日本排名第三，但韩国的电池生产占全球的份额高于日本(请参见图7)。
韩国整车厂车型大幅增加，增长率较高，汽车产量增长了400%，在绝对产量上高于法国，但仍低于日本。意大利排名最末，预期产量并无显著提高。在未来几年内，中国有望保持总体领先地位，这主要是基于过去18个月中颁布的多项法律法规：
2018年4月26日，中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟联合发布《汽车动力蓄电池和氢燃料电池行业白名单暂行管理办法》，随后公示的第一批白名单中，SK创新、三星SDI和LG化学参与投资生产的电池制造商上榜。
2017年2月20日，中国工业和信息化部发布《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，主要目标是到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤；系统比能量力争达到260瓦时/公斤、成本降至1元/瓦时以下，使用环境达-30℃到55℃，可具备3C充电能力。由此，技术含量较低的电池制造商很可能被迫退出市场。
2016年底，工业和信息化部发布《汽车动力电池行业规范条件(2017年)》(征求意见稿)，要求锂离子动力电池单体企业年产能力不低于80亿瓦时，系统企业年产能力不低于80000套或40亿瓦时。
2018年4月17日，中国国家发展与改革委员会宣布，2018年取消专用车、新能源汽车整车制造外资股比限制；2020年取消商用车外资股比限制；2022年取消乘用车外资股比限制。
市场全面发展
就市场发展而言，各国电池和插电式混合动力汽车的销量都十分可观。中国的销量比前一年增长了约70%。2017年，中国纯电动与插电式混合动力汽车在新注册车辆中的占比超过了2%，成为首个超过这一比例的国家。
德国电动汽车需求增长了90%以上，纯电动与插电式混合动力汽车在新注册车辆中的比例约为1.5%，在市场层面位居法国之后，排名第三。法国相比德国绝对销量较低，但市场占有率略高，销量增长较为温和，同比增长25%，与排名第四的美国持平。
日本市场继2016年陷入停滞后，现已开始大幅回升，增长速度创下历史新高。同样，韩国的增长率也高达三位数，但电动汽车的市场占有率仍不足1%，排名仅为第六位。由于意大利本土整车厂鲜有电动汽车车型推出，导致纯电动与插电式混合动力汽车在2017年新注册车辆中的占比仅为0.25%，电动汽车市场并未出现显著增长(请参见图8)。
图3说明了三个指标随时间变化的发展情况。
3.详细分析
3.1整车对标分析关键性能属性
随着电动汽车的快速发展，对标分析的重要性迅速提高。电动汽车行业的研发周期越来越短、发布的新车型越来越多，许多整车厂和供应商很难对产品做出正确的市场定位。功能对标与设计的对标分析能帮助整车厂和供应商回答关键问题。二者在细节问题差别很大，整车厂一般关注系统或技术水平，而供应商则更加关注子系统、子部件与零部件层面的多种解决方案。
传动系统与能源储存是关键部件
功能对标分析关注传动系统、电气/电子或高级驾驶辅助系统与底盘功能的详细分析。传动系统与能源储存是决定电动汽车性能的关键部件。所以，分析能耗、检查电动传动系统的效率、识别电池组的详细特征非常重要。
例如，功能对标强调不同功率电子组件效率水平(集中在90%-98%之间)的主要变化，这一分析将影响汽车的整体效率。功能对标分析可以放在设计对标分析之前，分析所有单个部件的构造并计算重量平衡。设计对标分析包括拆卸整车并分析所有相关系统与部件细节，即各个部件的设计、重量、尺寸、材料使用以及在汽车中的位置和使用的连接技术。
电池重量问题
对标分析结果表明，中等续航里程的纯电动汽车中电池的重量比例与内燃机的重量比例基本相同，续航里程较长的纯电动汽车中电池的重量比例则高于内燃机的重量比例(请参见图9)。
在这种情况下，高压电池中高达86%的重量来自于电池组与电池管理系统，另外约11%的重量来自于电池外壳，而且该重量占比根据其在汽车结构中安装位置的不同可能会更大，特别是考虑到碰撞安全的要求。因为与碰撞安全功能相关的电池外壳可能在总重量中的比例超过40%，这将轻易地改变重量占比结构。
因此，汽车电池外壳的设计与位置可以成为电动汽车制造商拉开差距的关键因素。电池充电器集成、热管理优化、创新合成材料的应用以及连接技术可以帮助减轻电池外壳的重量，从而提高电池系统的能量密度。此外，为了实现更长的续航里程，需要电池容量更大的高压电池，因此未来电池重量需要进一步降低。
系统重量上升将不可避免地提高系统成本，从而需要更多的科研投入来降低成本。在这样的背景下，一些瞄准小众市场的制造商逐渐向高产量汽车市场靠拢，寻求与传统整车厂直接竞争的定位。因此，除了传统整车厂生产的汽车以外，这些造车新势力所生产的汽车也是非常有意义的对标对象(请参见图9)。
因此，在汽车进入市场的时候，对标分析能够为其提供清晰的市场定位，直接就汽车的技术能力和设备来对比电动汽车与传统动力汽车的不同之处。作为关键系统，电动传动系统与电池系统展现了相当大的发展潜力。而对于电池组来说，未来几年内(供应商的)电池水平和(整车厂及供应商的)系统水平的发展将至关重要。
3.2电动汽车的电池战略将何去何从？
未来十年，全球电动汽车的销量预计将大幅提高，其主要动力来自于中国与欧盟28国为减少二氧化碳排放而设立的严格的法规框架。由此预计，对电池的需求将在短短几年内倍增。总体而言，汽车电池的需求预计将从2017年的74GWh增长到2030年的近1600GWh。
除了提升汽车销量，整车厂还将进一步提高每辆车的电池容量，以增强所有细分市场的客户接受度。
然而到2025-2030年间，市场对电池的显著需求会将电池供应行业推向一个未知的规模，对整个供应链形成挑战，并将极大地加深价值链上下游各个企业之间的依赖程度。
直到2021年的短期内，预计主要的电池供应商将进一步提高市场地位。截至目前，四家主要电池供应商已经在中国以外的市场占据统治地位(请参见图7)，预计直至2020-2021年都将继续保持市场份额，在汽车领域不会出现其他竞争对手。2021年以后可能会出现技术水平上有竞争力的挑战者，中国供应商的业务则可能走向国际化。
在中国，市场的限制与法规框架更有利于本土电池制造商，2018年之前日本与韩国的主要电池制造商并没有被加入白名单(白名单是新车购买者获取政府补贴的关键要求)，从而极大地推动了入选白名单的本土电池供应商的发展。宁德时代凭借其非常有竞争力的技术基础成为了主要赢家，近期与几乎所有的合资与外资整车厂都签订了合同，供应其在中国的电动汽车生产。此外，宁德时代在德国东部的工厂计划于2019年底开始运营。
尽管如此，整车厂已经意识到了他们在中国市场上对宁德时代的潜在依赖性，并计划采取应对措施，最有可能的是在中国扶植某些挑战者，提高其技术上的竞争力，或者在开放白名单之后重启与日本和韩国供应商的合作。
正如预期的那样，汽车电池市场令人瞩目的增长前景正在影响重要原材料的价格。在电池活性材料的所有主要元素——锂、镍、钴、锰、铝和碳中，锂和钴是价格敏感度最高的原料。锂和钴的主要需求直接来自于电池生产，而其他元素则不同，供应给其他应用的现有产能可转而供给电池生产，所以供应能一直得到保障。
因此，需求的增加将推高这些原材料的价格，从而带动电池前驱体原料和精料的产能提升，最终价格上涨会到达一个上限。然而，为保障实物供应，无论是碳酸锂或者氢氧化锂，锂的产能都需要重新部署与提升。除了所需的初期投资之外，新项目上线的交付周期(最多十年)至关重要，这将决定市场持续异常高价的时长。
钴的实际供应前景则更为严峻。由于钴通常是铜或镍的伴生矿，钴的原材料产能由全球对铜或镍的需求决定。因此，钴市场仍存在投机行为，很可能将面临一段时间的实物供应短缺。虽然国营与私营企业的钴库存可以部分缓解供应短缺的问题，但主要的整车厂与电池制造商在钴矿合作开采与精炼项目的投资活动体现了保障供应链的重要性。
主要受到提高电池能量密度的整体技术发展的影响，电池阴极材料在材料构成上重点关注高镍材料，例如NCM712(镍:钴:锰的比例为7:1:2)或NCA(镍:钴:铝的比例为0.95:0.02:0.03)。到2023年，这两种三元负极材料预计都将得到增强，并入第四种元素(锰或铝)后形成NCMA，从而提高循环稳定性(锰)或功率输出(铝)。
与如今的NCM523/NCM622等三元材料相比，以上这些材料除了提高具体的能量密度之外，还有可能替代或至少显著减少钴的使用。因此，所有主要企业都在开发这类阴极材料，但仍需要克服某些循环稳定性与充电能力方面的障碍。
重点关注单个电池类型与电池发电量，与过去两年原料价格的上涨相比，改进生产设备与规模对节省电池成本的潜在影响更低(请参见图13)。
为了克服对高度波动的原材料价格的依赖，电池制造商可以采取以下三项措施：
采用锂镍钴铝为基础的阴极材料和硅或锂金属箔等先进的阳极材料开发下一代电池组，以此进一步提高能量密度与充放电特性、降低钴份额。然而，所有主要的业内企业都在沿着同样的技术路径发展，而且其他原材料价格上涨的问题还没有得到很好的解决，所以这一措施的效用有限。
引入更为先进的制造工艺，例如干涂层、高速叠片、或使用锂金属阳极材料的先进电池设计等，以此提高制造与销售、管理及一般费用的杠杆。这一措施可以有效地补偿原材料的较高成本，但没有预防效果，也无法确保持久的竞争优势。
在前体与原材料加工方面应用上游一体化战略，开发全面集成的价格与供应对冲策略，涵盖从短期现货市场套期保值到冶矿与精炼项目大规模投资的所有潜在措施。
展望未来，引入下一代电池(从以NCM622为基础的到镍含量超过70%的化学电池)有望削减20%-25%的成本。致使价格下降的关键因素在于电池单体比能量的提升。除了总成本的降低以外，材料成本的比例将在目前50%的基础上提高约5个百分点。2020年之后的新一代电池将进一步提高电池材料的成本比例。
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