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鋰電結(jié)構(gòu)件—動力電池成本分析

鋰電聯(lián)盟會長 ? 來源:汽車與材料工程 ? 2023-03-09 10:02 ? 次閱讀

結(jié)構(gòu)件——動力電池關(guān)鍵材料:按照電池封裝技術(shù)路線的不同,主要有方形、圓柱、軟包三種形狀,對應(yīng)的結(jié)構(gòu)件分別為方形結(jié)構(gòu)件、圓柱結(jié)構(gòu)件和鋁塑膜。動力電池精密結(jié)構(gòu)件具有大宗屬性和精密制造兩個特點(diǎn),并隨鋰電池降本進(jìn)程持續(xù)降本。在硬殼結(jié)構(gòu)件(圓柱和方形)中,蓋板結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,由防爆片、翻轉(zhuǎn)片、 極柱等部件組成,防爆片鋁材國產(chǎn)化正在進(jìn)行;而鋁塑膜目前主要市場份額仍由日韓企業(yè)占領(lǐng),國內(nèi)以新綸科技為代表的企業(yè)正積極推動國產(chǎn)化替代。

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圓柱、方形、軟包,誰主沉浮:圓柱、方形、軟包三種路線的互相競爭由來已久, 各路線的市場份額直接決定上游不同結(jié)構(gòu)件的需求。在國內(nèi),寧德時代和比亞迪 為代表的方形電池長期占據(jù)主導(dǎo)地位;在海外,松下、LG 等電池廠商先后崛起, 帶動圓柱、軟包電池份額提升。2020 年全球市場中方形/圓柱/軟包電池市場份 額分別為 49%/23%/28%。根據(jù)我們的測算,2021 年全球硬殼結(jié)構(gòu)件需求量有 望達(dá)到 104 億元,2021-2025 年市場需求 CAGR 超 43%;2021 年全球鋁塑膜需 求量 42 億元,2021-2025 年市場需求 CAGR 為 51%。

結(jié)構(gòu)件商業(yè)模式:橫向?qū)Ρ龋簩Ρ绕嚒?a href="http://m.1cnz.cn/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)、鋰電結(jié)構(gòu)件,在基本加工工藝的 背景下,我們發(fā)現(xiàn)鋰電結(jié)構(gòu)件認(rèn)證周期更長,對產(chǎn)品一致性要求更高,且產(chǎn)品類型較單一;

縱向?qū)Ρ龋簩Ρ日?fù)極、隔膜、電解液、電芯、銅箔等動力電池產(chǎn)業(yè) 鏈,我們發(fā)現(xiàn)鋰電結(jié)構(gòu)件毛利率處于中等水平,人均創(chuàng)收較低,經(jīng)營杠桿較高。而龍頭正通過規(guī)模化與自動化提升開工率與良率,從而強(qiáng)化競爭優(yōu)勢。

估值方面:結(jié)構(gòu)件龍頭2021年和2022年P(guān)E低于正負(fù)極、隔膜、電芯龍頭,與電解液龍頭在同一水平。一方面,鋰電結(jié)構(gòu)件需求增速將跟隨全球鋰電產(chǎn)能擴(kuò)張而提升, 另一方面,鋰電結(jié)構(gòu)件需求不受鈉電池、固態(tài)電池等技術(shù)路線更迭影響,賽道更安全、穩(wěn)固。對比之下,我們認(rèn)為結(jié)構(gòu)件行業(yè)估值有進(jìn)一步提升空間。

綜上,“碳中和”背景下,全球新能源車滲透率仍將快速提升,從而帶動鋰電結(jié)構(gòu)件行業(yè)需求提升。2021-2025 年,全球鋰電硬殼結(jié)構(gòu)件/鋁塑膜需求增速分別為 43%/51%。行業(yè)壁壘方面,龍頭掌握先發(fā)優(yōu)勢,并與客戶就近配套。未來有望通過客戶規(guī)模擴(kuò)大和自動化不斷改善產(chǎn)品良率與開工率,從而強(qiáng)化競爭優(yōu)勢。在動力電池產(chǎn)業(yè)鏈中,結(jié)構(gòu)件需求不受鈉電池、固態(tài)電池等技術(shù)路線更迭影響,賽道更安全、穩(wěn)固。

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整體來看,圓柱和方形統(tǒng)稱為硬殼,封裝結(jié)構(gòu)較為相似,均由殼體和蓋板組成。軟包電池封裝較為特殊,由鋁塑膜構(gòu)成。

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產(chǎn)品屬性:大宗材料,精密制造

從成本構(gòu)成和制造工藝來看,動力電池精密結(jié)構(gòu)件具有大宗屬性和精密制造兩個特點(diǎn),并隨鋰電池降本進(jìn)程持續(xù)降本。

成本端 :大宗屬性

結(jié)構(gòu)件(包括圓柱、方形結(jié)構(gòu)件及鋁塑膜)均屬于金屬材料加工行業(yè),生產(chǎn)成本中原材料成本占到 50%以上,其次是制造費(fèi)用(折舊攤銷及電力成本)和人工成本。

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從原料端來看,方形鋁殼結(jié)構(gòu)件原料以鋁合金為主,其次為銅、鋼材、塑料等;鋁塑膜的原料為鋁箔、尼龍、聚丙烯等,輔以必要的粘結(jié)劑。

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工藝端:精密制造

蓋板的主要生產(chǎn)工藝包括沖壓、焊接、注塑等,殼體的生產(chǎn)工藝主要是沖壓、拉伸。鋁塑膜的主要生產(chǎn)工藝包括精密涂布、貼合等。

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除了基本技術(shù),結(jié)構(gòu)件也發(fā)展了眾多延伸技術(shù),如安全閥防爆設(shè)計、摩擦焊接技術(shù)等,主要用于蓋板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級。此外,為了滿足大規(guī)模精密制造的需要, 行業(yè)普遍引入了自動化設(shè)備、柔性生產(chǎn)線等。

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需要強(qiáng)調(diào)的是,車規(guī)級動力電池對一致性的要求較高。通常一輛車所集成的電芯數(shù)量成百上千,電芯的差異性會導(dǎo)致“短板效應(yīng)”,嚴(yán)重影響模組及電池包整體性能。因此,對電池制程能力要求較高,不合格率往往達(dá)到 PPM 級。

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使用端:跟隨能源降本

隨著動力電池持續(xù)降本,2017 年以來,磷酸鐵鋰和三元電池的度電成本已下降50%以上。其中降本的因素除了電池大規(guī)模制造的規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)進(jìn)步帶來的能量密度提升、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新帶來的成組效率提高之外,原材料成本下降是核心因素。

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作為動力電池的關(guān)鍵材料,結(jié)構(gòu)件成本占電芯成本比重通常在8%左右。近年來, 結(jié)構(gòu)件成本也處于不斷下降趨勢。硬殼方面,2017-2020 年,寧德時代采購結(jié)構(gòu)件單價下降 37%,震裕科技結(jié)構(gòu)件單價下降 30%;軟包方面,2017-2019 年, 孚能科技鋁塑膜采購單價下降 23%,2018-2020 年,珠海冠宇鋁塑膜采購單價下降 12%。

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在主要原材料鋁、鋼、銅價沒有顯著下降的背景下,結(jié)構(gòu)件行業(yè)持續(xù)降本的動力來自于規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)提升和材料利用率提升。 規(guī)模效應(yīng)有助于攤薄設(shè)備和人工成本,自動化設(shè)備的應(yīng)用使得產(chǎn)品良率提升,通過材料排布設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)材料利用率提升。2017-2020 年,震裕科技對鋁材的利用率從 44.6%提升至 49.5%。

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結(jié)構(gòu)件介紹:硬殼持續(xù)降本,鋁塑膜國產(chǎn)替代

對結(jié)構(gòu)件的需求來自于電池封裝。目前,主流的電池封裝技術(shù)主要有方形電池、 圓形電池以及軟包電池三類。動力電池的安全性和使用壽命都受其封裝工藝的影 響,不同的封裝技術(shù)都具有不同的技術(shù)壁壘。封裝工藝設(shè)計除需滿足耐撞擊振動 和擠壓穿刺的物理沖擊外,也需滿足防火阻燃等化學(xué)性能要求。

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硬殼結(jié)構(gòu)件:蓋帽是關(guān)鍵,防爆片鋁材有待降本

硬殼結(jié)構(gòu)件包括圓柱和方形結(jié)構(gòu)件,通常由殼體和蓋板組成。其中,蓋板的制造工藝復(fù)雜度通常遠(yuǎn)高于殼體。

蓋板

蓋板的主要功能包括:

1)固定/密封功能:頂蓋與鋁殼激光焊接,包裹固定裸電芯并實(shí)現(xiàn)密封作用;

2)電流導(dǎo)通功能(極柱):在電池中,頂蓋極柱、轉(zhuǎn)接片和電芯極耳焊接導(dǎo)通, 保證電芯充放電電流導(dǎo)通的功能;在模組中,頂蓋極柱與匯流排激光焊接、螺栓連接,形成串/并聯(lián);

3)泄壓功能(防爆片):當(dāng)電池出現(xiàn)異常,內(nèi)部氣壓增大至一定值,頂蓋防爆 閥將開啟進(jìn)行泄壓,降低爆炸風(fēng)險;

4)熔斷保護(hù)功能(翻轉(zhuǎn)片):當(dāng)電池出現(xiàn)異常,內(nèi)部氣壓增大至一定值,頂蓋 翻轉(zhuǎn)片向上頂起,與負(fù)極鉚接塊接觸,使頂蓋正負(fù)極直接短路,同時鋁連接片 Fuse 熔斷,快速切斷電流;

5)降低電腐蝕:正極上塑膠采用導(dǎo)電 PPS,保證正極柱與頂蓋板間有一定阻值, 降低正極柱與鋁殼間的電位差,防止頂蓋板/鋁殼電腐蝕,進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量和 使用壽命。

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蓋板中重要部件主要有:

1)防爆片:一般磷酸鐵鋰體系電池頂蓋采用單個防爆閥設(shè)計,防爆閥開啟壓力 一般為 0.4~0.8MPa。當(dāng) 內(nèi)部壓強(qiáng)增大并超過防爆閥的開啟壓力時,防爆閥將從刻痕處破裂并開啟進(jìn)行泄壓;

2)翻轉(zhuǎn)片:三元體系電池除了采用防爆閥外,還會疊加 SSD 翻轉(zhuǎn)片組合設(shè)計形式,防爆閥開啟壓力和SSD翻轉(zhuǎn)壓力一般分別為0.75~1.05MPa、0.45~0.5MPa。當(dāng)電池內(nèi)部壓強(qiáng)增大至 SSD 翻轉(zhuǎn)壓力時,翻轉(zhuǎn)片向上頂起,快速切斷電流;

3)極柱:主要是起到電流導(dǎo)通作用。通常正極采用鋁極柱,負(fù)極采用銅鋁復(fù)合極柱。

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防爆片和翻轉(zhuǎn)片一般采用鋁帶制作,表面刻有防爆刻痕。由于對爆破壓強(qiáng)區(qū)間精度的要求較高,目前該種鋁帶主要依賴進(jìn)口,價格遠(yuǎn)高于普通鋁帶。根據(jù)震裕科技招股書披露,2020 年 1-6 月采購進(jìn)口鋁帶均價 49.3 元/kg,采購普通鋁帶均價 15.9 元/kg。

根據(jù)江蘇鼎勝新能源材料股份有限公司于2020年12月所申請專利,已成功發(fā)明用于三元鋰電池、儲能鋰電池防爆片用的鋁帶材料。

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殼體的制造相對簡單,主要采用連續(xù)拉伸工藝。

由于蓋板集成部件較多,工藝較為復(fù)雜,且在實(shí)際作用時,防爆閥開啟后電解液容易飛濺至蓋板接線造成二次事故,因此出現(xiàn)了將防爆閥轉(zhuǎn)移至殼體的現(xiàn)象。如科達(dá)利 2020 年 5 月申請的專利《一種動力電池殼體及動力電池》,在殼體設(shè)置防爆閥。

同時,對殼體的優(yōu)化還體現(xiàn)在殼體材料的制備。如靖江市東達(dá)鋁業(yè) 2021年1月申請的專利《一種鋁合金動力電池殼體及其制備方法》,通過特殊鋁合金(Si、 Fe、Mg、Zn、Mn、Cu、Ti、C、Cr、Zr 等)的制備,提升殼體材料的強(qiáng)度、 韌性、抗應(yīng)力腐蝕等性能。

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鋁塑膜:國產(chǎn)替代進(jìn)行時

與圓柱、方形電池的硬殼不同,軟包電池采用鋁塑膜封裝。鋁塑膜由鋁箔、多種塑料和粘合劑(包括粘接性樹脂)組成,按照制作工藝區(qū)分,主要有干法和熱法兩種。相比熱法鋁塑膜,干法鋁塑膜更加適用于大倍率、高能量動力電池,應(yīng)用更加普遍。

因為與電池的內(nèi)部材料直接連在一起,所以電解液會浸潤到鋁塑膜的內(nèi)層,故要求其具備以下性能:1)極高的阻隔性;2)良好的熱封性能;3)內(nèi)層材料耐電解液及強(qiáng)酸,不與電解液反應(yīng);4)良好的延展性、柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度。

在結(jié)構(gòu)上,鋁塑膜為一種三層膜的復(fù)合材料,主要由尼龍層(ON)、鋁箔層(AL)、 流延或未拉伸聚丙烯層(CPP)相互粘合后構(gòu)成。

根據(jù)鋁塑膜厚度的不同,可分為 88μm、113μm、152μm,其中厚度152μm的鋁塑膜適用于動力電池,而更薄的 88μm 和 113μm 適用于3C領(lǐng)域。

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在成本上,鋁塑膜占到整只電芯的18%,僅次于正極(30%)和 電解液(25%), 屬于占比較大的一種成分。在鋁塑膜本身的構(gòu)成中,鋁箔的成本占到 65%。

在鋁塑膜的原材料中,鋁箔是核心材料,厚度 5-9μm,國內(nèi)產(chǎn)能較豐富,領(lǐng)先的壓延鋁箔企業(yè)包括華西鋁業(yè)、渤海鋁業(yè)、河南神馬等,但國內(nèi)產(chǎn)品在性能方面不及國際產(chǎn)品,主要供應(yīng)中低端 3C 消費(fèi)電子領(lǐng)域。

CPP(流延聚丙烯薄膜)主要起到封口作用,國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)主要有佛塑科技、廣東仕誠、佛山俊嘉等,但產(chǎn)品主要用于低端 3C 消費(fèi)電子領(lǐng)域。

BOPA(雙向拉伸尼龍薄膜)位于最外層,主要起到保護(hù)作用。國內(nèi)廠家主要有滄州明珠、佛塑科技、廈門長塑等,但主要應(yīng)用領(lǐng)域為 3C 消費(fèi)電子領(lǐng)域。

綜上,國內(nèi)原材料主要應(yīng)用于 3C 消費(fèi)電子領(lǐng)域,在軟包動力電池領(lǐng)域所需原材料仍依賴進(jìn)口。

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2020 年,日本兩大巨頭占據(jù)鋁塑膜市場的 60%以上。韓國栗村化學(xué)、國內(nèi)新綸科技亦具備較強(qiáng)實(shí)力,整體來看國產(chǎn)替代空間仍較大。

而鋁塑膜的國產(chǎn)替代正在進(jìn)行中。2016 年,新綸科技收購日本 T&T 三重工廠, 并通過常州生產(chǎn)基地實(shí)現(xiàn)鋁塑膜國產(chǎn)化;明冠新材通過自主研發(fā),2020 年完成了國產(chǎn)鋁塑膜對孚能科技、超威創(chuàng)元、中興派能、贛鋒電子等下游鋰電池廠商的重點(diǎn)開發(fā);紫江企業(yè)的鋁塑膜子公司紫江新材料產(chǎn)品已通過 CATL、光宇、力神等企業(yè)認(rèn)證,年產(chǎn)能近 4000 萬平方米。

通過鋁塑膜國產(chǎn)化,能夠使每平米成本降低 5-7 元,從而使鋰電池總成本降低 1.5%左右。

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圓柱、方形、軟包,誰主沉浮

方形電池:封裝可靠度高、系統(tǒng)能量效率高、能量密度較高、結(jié)構(gòu)較為簡單、擴(kuò) 容相對方便、可以通過提高單體容量來提高能量密度、穩(wěn)定性相對好。但由于方形電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn),所以市場上型號類型太多,工藝很難統(tǒng)一;生產(chǎn)自動化水平不高、單體差異性較大,在大規(guī)模應(yīng)用中,存在系統(tǒng)壽 命遠(yuǎn)低于單體壽命的問題。

圓形電池:與方形都屬于硬殼封裝,圓柱型電池工藝成熟,PACK 成本較低,電池產(chǎn)品良率以及電池組的一致性較高;由于電池組散熱面積大,其散熱性能優(yōu)于方型電池,但后期依然要面對成組后散熱設(shè)計難度大、能量密度低等問題。

軟包型電池:采用鋁塑膜包裝、安全性好、重量較鋼殼和鋁殼電池輕、具有較高的質(zhì)量比能量、內(nèi)阻小、循環(huán)壽命更長,但是由于型號眾多自動化程度低、生產(chǎn)效率低、成本高、高端鋁塑膜嚴(yán)重依賴進(jìn)口、一致性較差。

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圓柱電池:受益于特斯拉

1992 年,日本索尼公司發(fā)明了鋰電池。綜合考慮當(dāng)時的設(shè)備工藝和技術(shù)條件, 索尼選擇了一條在當(dāng)時看來最穩(wěn)妥可行的方案——18650 圓柱形電池。

1994 年,松下開始制造鋰離子電池。1997 年,搭載松下圓柱形鎳氫電池的第一 代混動車型豐田普銳斯上市。到了 1998 年,松下的 18650 圓柱形鋰電池已批量裝配在世界多個品牌的筆記本電腦。 因此,在特斯拉在為第一代 Roadster(2008 年上市)選擇電池供應(yīng)商的時候, 18650 圓柱形電池是當(dāng)時最成熟穩(wěn)定的鋰離子電池。特別是日本廠商,在經(jīng)過多 年積累,在生產(chǎn)工藝方面積累了大量經(jīng)驗,其生產(chǎn)的 18650 圓柱形電池在一致性、安全性方面都達(dá)到了較高的水平。 特斯拉與松下的合作,正式開啟了圓柱形鋰電池應(yīng)用于純電動車的時代。

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在中國范圍內(nèi),也有一批圓柱形電池的追隨者,如比克、沃特瑪、力神等,但市 場表現(xiàn)均不佳。

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2020 年,圓柱電池在國內(nèi)份額提升,主要由于國產(chǎn)特斯拉的放量,帶動 LG 化 學(xué)圓柱電池(21700)裝機(jī)提升。

2020 年,海外圓柱電池出貨量下降,整體份額下降約 20pct。

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方形電池:國內(nèi)主導(dǎo),海外份額有所下降

在國內(nèi),方形電池長期占據(jù)主導(dǎo)地位。2020 年,國內(nèi)方形電池出貨量占比 80%, 較 2019 年下降 4pct;海外方形電池出貨量提升較快,但由于總量擴(kuò)大,份額保持穩(wěn)定。

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三星 SDI

1999 年,三星 SDI 開始進(jìn)入電池領(lǐng)域。

2009 年,寶馬推出搭載三星 SDI 方形電池的純電動汽車 Megacity。其生產(chǎn)商, 正是三星 SDI 和博世于 2008 年 6 月合作建立的合資公司 SB Limotive。三星 SDI 由此進(jìn)入動力電池市場。

2013 年,三星 SDI 與寶馬簽訂長期合作協(xié)議,成為寶馬核心供應(yīng)商;之后又與 大眾、奧迪、保時捷等車企達(dá)成合作。

寧德時代和比亞迪

寧德時代和比亞迪的快速崛起,奠定了方形電池在國內(nèi)的主導(dǎo)地位。2015-2016 年,比亞迪動力電池裝機(jī)量位列國內(nèi)第一,寧德時代位列第二;2017-2020 年, 寧德時代動力電池裝機(jī)量位列國內(nèi)第一,比亞迪位列第二。

整體來看,2017-2019 年,我國動力電池裝機(jī)集中度提升較快,寧德時代和比亞迪合計市占率從 46%提升至 68%。

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軟包電池:受益于歐洲新能源車放量,兩大巨頭推動

動力軟包電池由 AESC 開創(chuàng),由 LG 化學(xué)發(fā)揚(yáng)光大。

2007 年,動力電池公司 AESC(日產(chǎn)與 NEC 合資公司)將用于手機(jī)產(chǎn)品的軟包電池做到了車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)。2010 年后,其搭載的純電動車日產(chǎn)聆風(fēng)廣受歡迎。

2009 年,LG 化學(xué)與現(xiàn)代共同推出首款現(xiàn)代 Avante 以及 Forte 電動車,正式邁入汽車電動化時代。2009-2015 年,LG 化學(xué)動力電池客戶先后囊括通用、福特、 科勒萊斯美國三大主流車企,順利拿下雷諾、沃爾沃、奧迪、戴姆勒等歐洲客戶, 并通過雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟逐漸進(jìn)入日系車供應(yīng)鏈。

受益于廣泛的客戶基礎(chǔ),LG 化學(xué)在 2019-2020 年迅速崛起。2020 年,LG 化學(xué)完成裝機(jī)量 31GWh,在全球范圍內(nèi)僅次于 CATL,甚至在 2020H1 實(shí)現(xiàn)反超 CATL。2020 年 H1,在歐洲,LG 化學(xué)長期布局的歐洲新能源車市場需求躍升,LG 配套的雷諾 Zoe、現(xiàn)代 Kona 等車型暢銷;在中國,國產(chǎn)特斯拉放量,多次保持月度 新能源車型銷量冠軍。LG 化學(xué)動力電池出貨量大幅提升,2020 年上半年 LG 化學(xué)市場份額較 2019 年提升 14PCT 至 25%,一度超過同期的 CATL(23%)。

同時,另一軟包龍頭 SKI 迅速崛起。2020 年 SKI 實(shí)現(xiàn)裝機(jī)量 7GWh,較 2019 年的 1.97GWh 提升明顯。

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2020 年,歐洲新能源車滲透率快速提升,帶動海外軟包電池出貨量增加,份額實(shí)現(xiàn)翻倍(從 2019 年的 21%提升至 2020 年的 42%)。

而在國內(nèi),軟包市場份額進(jìn)一步萎縮,從2019年的8.7%下降至2020年的6.2%。

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而在國內(nèi),軟包企業(yè)有孚能科技、萬向 A123、微宏動力、天津捷威、北京國能、 億緯鋰能、鵬輝能源、卡耐新能源等。

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趨勢與空間

中國與海外不同的趨勢

由于多數(shù)頭部動力電池企業(yè)往往主打圓柱、方形、軟包中的一種,因此不同類型電池市場份額的變化,在一定程度上代表了頭部動力電池企業(yè)角逐的歷史。

對比我國和海外不同類型電池市場份額變化,可以看到 2017 年是一個分界線。

2017 年前:

我國與海外在不同類型電池市場份額變化方面趨勢相同。方形電池占據(jù) 60%以 上的市場份額,2015-2017 年呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢;軟包電池市場份額保持 穩(wěn)定,約在10%左右;圓柱電池市場份額在 2016 年受到方形電池擠壓,在 2017 年得到恢復(fù)。

2017 年后:

我國與海外在不同類型電池市場份額變化方面表現(xiàn)出完全不同的趨勢。

我國方形電池份額獲得突破,2019 年市場份額接近 85%。這與寧德時代的崛起密不可分,2018 年寧德時代實(shí)現(xiàn) IPO 上市,同年出貨量 23.4GWh,同比增長 1.4 倍。2020 年,由于特斯拉 model Y 的熱銷,帶動我國圓柱電池市場回升。而軟包電池市場份額則持續(xù)受到擠壓。

在海外,方形電池市場份額自 2017 年后一路下滑,近兩年保持平穩(wěn),2020 年市場份額 28%。而圓柱電池和軟包電池則先后實(shí)現(xiàn)放量,2017-2019 年,圓柱電池市場份額由 28%提升至 51%,同時松下伴隨特斯拉在全球崛起。2020 年, 海外軟包電池崛起,市場份額由 2019 年的 21%翻倍至 2020 年的 42%。這基本得益于 LG 化學(xué)的放量,其根本原因在于歐洲電動車滲透率快速提升。

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2025 年全球結(jié)構(gòu)件(含鋁塑膜)500 億元市場空間

短期來看:

軟包勢頭仍猛。LG 化學(xué)、SKI 分別宣布分拆旗下電池業(yè)務(wù)獨(dú)立上市,軟包大本營——?dú)W洲碳中和政策加碼,都將推動軟包電池進(jìn)一步放量。

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中期來看:

三元鋰電池能量密度提升乏力,行業(yè)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。以寧德時代 CTP、CTC 技 術(shù)、比亞迪刀片電池為代表的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新紛紛涌現(xiàn)。其本質(zhì)上是利用電芯外殼的支撐作用,將電芯直接集成至電池包甚至底盤,從而減少模組結(jié)構(gòu)件使用,提升能 量密度。

軟包電池的優(yōu)勢在于單體電芯能量密度高,但由于成組復(fù)雜,在 PACK 層面能量密度優(yōu)勢已不明顯。軟包外殼缺乏支撐作用,再省去模組環(huán)節(jié)難度較大。因此, 中期維度可能受到方形、圓柱電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面的挑戰(zhàn)。

長期來看:

為了達(dá)到更高的能量密度,固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代動力電池。而針對固態(tài)電池, 采用卷繞結(jié)構(gòu)的圓柱電池不再適用。由于不再適用液態(tài)電解液,方形硬殼的必要 性下降,因此軟包被認(rèn)為是固態(tài)電池適配的封裝方式。

全球新能源車滲透率持續(xù)提升,通過假設(shè)全球新能源車滲透率和單車帶電量,我們推測到 2025 年全球動力電池需求量為 1164GWh,國內(nèi) 406GWh。

2021-2025 年,預(yù)計我國方形電池維持強(qiáng)勢地位,市占率在 80%以上;軟包電池市占率緩慢提升,到 2025 年達(dá)到 6.5%的市占率;圓柱電池在 2025 年達(dá)到 13%的市占率。

全球范圍內(nèi),預(yù)計軟包電池占比持續(xù)提升,到 2025 年達(dá)到 48%的市占率;圓柱 和方形電池市占率緩慢下降,到 2025 年市占率分別達(dá)到 28%、24%。

假設(shè)受益于制造效率提升,單位包裝成本逐年下降。預(yù)計到 2025 年,我國動力電池結(jié)構(gòu)件(包含鋁塑膜)市場空間 185.6 億元,其中硬殼(圓柱+方形)173.8 億元,鋁塑膜 11.9 億元;全球范圍內(nèi)動力電池結(jié)構(gòu)件(包含鋁塑膜)市場空間 515.3 億元,其中硬殼(圓柱+方形)340 億元,鋁塑膜 175.5 億元。

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結(jié)構(gòu)件行業(yè):壁壘高,重資產(chǎn)

橫向?qū)Ρ龋哼M(jìn)入壁壘高

從行業(yè)屬性來看,汽車、手機(jī)、動力電池結(jié)構(gòu)件同為金屬加工行業(yè),在技術(shù)方面普遍以模具的使用為核心,涉及沖壓、拉伸、焊接、注塑等工藝。

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從客戶壁壘來看,3C 結(jié)構(gòu)件的更換認(rèn)證周期更短,如蘋果手機(jī)供應(yīng)商 MFi 認(rèn)證普遍需 4-6 個月;而鋰電結(jié)構(gòu)件的認(rèn)證周期較長,根據(jù)科達(dá)利招股書披露,前期技術(shù)和產(chǎn)品磨合期一般為 3-5 年;汽車結(jié)構(gòu)件的認(rèn)證周期則為 1 年以上。

從產(chǎn)品穩(wěn)定度來看,鋰電結(jié)構(gòu)件和汽車結(jié)構(gòu)件需符合車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn),而 3C 結(jié)構(gòu)件則為消費(fèi)級。由于對振動、沖擊、灰塵、溫度變化的承受范圍不同,車規(guī)級產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定度往往遠(yuǎn)高于消費(fèi)電子產(chǎn)品。

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看,鋰電結(jié)構(gòu)件承擔(dān)著保護(hù)電池內(nèi)部的作用,需經(jīng)過氣密性檢測, 以防漏液。而 3C 結(jié)構(gòu)件、汽車結(jié)構(gòu)件通常起到支撐作用,為開放式結(jié)構(gòu)。

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對比成本結(jié)構(gòu),3C 結(jié)構(gòu)件和鋰電結(jié)構(gòu)件較為相近,通常材料成本約占 60%,低于汽車結(jié)構(gòu)件(70-80%),而人工成本占比(10%-20%)則高于汽車結(jié)構(gòu)件 (5%-10%)。因此,3C 結(jié)構(gòu)件和鋰電結(jié)構(gòu)件的人力密集型程度高于汽車結(jié)構(gòu)件,原材料依賴度小于汽車結(jié)構(gòu)件。

正因為在制造模式上具有一定的相似性,長盈精密、領(lǐng)益智造等消費(fèi)電子結(jié)構(gòu)件制造商發(fā)布擴(kuò)產(chǎn)公告,投資電池精密結(jié)構(gòu)件項目。通常消費(fèi)電子結(jié)構(gòu)件制造商的精密制造能力較強(qiáng),但面對的主要壁壘在于客戶認(rèn)證,以及從消費(fèi)電子到車規(guī)級產(chǎn)品所需的產(chǎn)品質(zhì)量控制。

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縱向?qū)Ρ龋航?jīng)營杠桿高

成本結(jié)構(gòu)角度:在正極、負(fù)極、隔膜、電解液、銅箔、結(jié)構(gòu)件、電芯等各環(huán)節(jié), 可分為三個層次:

1)原材料依賴型:正極、電解液、電芯、銅箔的成本結(jié)構(gòu)中材料占比較高(75% 以上),核心原因在于原材料價格較透明,且需求量大,同時設(shè)備投資額相對較 小,導(dǎo)致制造環(huán)節(jié)的成本偏低。

2)制造依賴型:結(jié)構(gòu)件、隔膜的制造成本占比較高,原因在于設(shè)備投資額相對 較大,折舊攤銷成本占比高。

3)制造主導(dǎo)型:負(fù)極材料的制造費(fèi)用占比超過 60%(計入加工費(fèi)),原材料占比低于 40%,原因在于原材料成本低(瀝青焦、石油焦等),同時加工流程長。約有 50%的成本來自于石墨化加工費(fèi)。

毛利率角度:各環(huán)節(jié)同樣可分為三個層次:

1)隔膜龍頭:毛利率接近 50%,原因在于產(chǎn)品附加值高,龍頭企業(yè)市占率高。

2)電芯、銅箔、電解液、結(jié)構(gòu)件、負(fù)極龍頭:約 30%左右。

3)正極龍頭:15%左右。核心原因在于成本加成的定價模式。

人均創(chuàng)收角度:

正負(fù)極、電芯、銅箔龍頭企業(yè)人均創(chuàng)收較高,結(jié)構(gòu)件企業(yè)人均創(chuàng)收較低。這與產(chǎn)品價值量和生產(chǎn)過程的人力密集程度有關(guān)。

結(jié)構(gòu)件企業(yè)的人工成本占比超 10%,且產(chǎn)品價值量不高,這是人均創(chuàng)收較低的主要原因。

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相比原材料成本來說,設(shè)備折舊攤銷和人工成本相對剛性。因此,生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大, 開工率提升能夠顯著攤薄剛性成本,從而提升產(chǎn)品毛利率。

從成本占比來看,結(jié)構(gòu)件和隔膜行業(yè)固定成本占比較為顯著,主要原因在于設(shè)備折舊攤銷和人工成本占比較高。以單位收入中固定成本占比代表經(jīng)營杠桿,結(jié)構(gòu)件行業(yè)在各環(huán)節(jié)中有著最高的經(jīng)營杠桿。

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綜上所述,結(jié)構(gòu)件龍頭在成本結(jié)構(gòu)上與隔膜龍頭類似,且具有相對人力密集的特 點(diǎn)。在鋰電池各環(huán)節(jié)中,結(jié)構(gòu)件龍頭經(jīng)營杠桿較高,收入中固定成本比例達(dá)到 40%左右。這意味著提升開工率和良率能夠有效攤薄固定成本,提升毛利率。

假設(shè)基礎(chǔ)毛利率(開工率和良率均為 100%)25%,折舊+人工成本占總成本比例為 55%,原材料成本占總成本比例為 45%,計算開工率和良率變化對毛利率的影響。

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龍頭優(yōu)勢:規(guī)模化與自動化,提升開工率與良率

標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、自動化

動力電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)化

目前,市面上的動力電池尺寸、形狀、容量、電壓規(guī)格型號較多。對于整車企業(yè)來說,增加了匹配、采購動力電池的難度;對于電池廠商來說,阻礙了動力電池大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),不利于動力電池降本。

國際方面,國際電工委員會(IEC)組織制定了國際標(biāo)準(zhǔn) ISO/IECPAS16898:2012 《電動汽車用二次鋰離子電池外形尺寸》,其中規(guī)定了 62 種尺寸規(guī)格的各類動力電池單體。德國汽車工業(yè)協(xié)會根據(jù)汽車安裝的要求,出臺 VDA 尺寸規(guī)格,這是歐洲汽車企業(yè)最早對動力電池尺寸規(guī)格的規(guī)范。

國內(nèi)方面,由工信部主導(dǎo),中國汽車技術(shù)研究中心、寧德時代、比亞迪、國軒高科等聯(lián)合起草的國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》 (GB/T34013-2017)于 2018 年 2 月實(shí)施。

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辦電池日(POWER DAY),提出標(biāo)準(zhǔn)電芯的研發(fā)工作已經(jīng)開始,計劃 2023 年全面鋪開,到 2030 年將覆蓋大眾集團(tuán)旗下 80%的電動車型。大眾集團(tuán)預(yù)計,標(biāo)準(zhǔn)電芯在量產(chǎn)車型中的成本將降低 30%,在入門級車型中將降低 50%。

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規(guī)模化生產(chǎn)與智能制造

韓國鋰電產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu) SNE 預(yù)估,2025 年動力電池出貨量 1160GWh,從而將實(shí)現(xiàn) GWh 到 TWh 的跳躍。與此同時,大規(guī)模制造的同時,要滿足電池一致性的要求,對精細(xì)制造提出挑戰(zhàn)。

寧德時代董事長曾毓群提出“極限制造”的概念,即 1)單體安全失效率要由 PPM 級提高三個數(shù)量級到 PPB 級;2)保障全生命周期從第一個循環(huán)到成千上萬個循環(huán)的可靠性;3)大幅度提高生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn) TWh 級的高質(zhì)量交付能力。

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對應(yīng)到結(jié)構(gòu)件方面,也就是大幅提升產(chǎn)品一致性和生產(chǎn)速度。包括蓋板裝配的自動化、氣密性檢測的連續(xù)性,以及沖壓拉伸性能的穩(wěn)定性等。從 2017 年以來, 科達(dá)利持續(xù)推進(jìn)自動化及智能化制造能力,開發(fā)出 SPC 品質(zhì)過程控制系統(tǒng)、PTS 產(chǎn)品質(zhì)量追溯管理系統(tǒng)、新一代的自動線 MES 系統(tǒng)等,生產(chǎn)人員持續(xù)下降,產(chǎn) 品良率持續(xù)提升。

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值得注意的是,跨界技術(shù)的引入可能進(jìn)一步提升鋰電結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)效率和工藝。2021 年 1 月,特斯拉發(fā)布新式 4680 電池生產(chǎn)線視頻,馬斯克表示,可口可樂工廠生產(chǎn)線的批量規(guī)模生產(chǎn)模式給特斯拉的電池生產(chǎn)線帶來了靈感。這暗示著, 傳統(tǒng)易拉罐與圓柱電池殼可能存在相通之處。

國內(nèi)易拉罐設(shè)備商斯萊克正積極推動易拉罐制作技術(shù)向新能源電池殼遷移。根據(jù)斯萊克披露,以圓柱形電池殼生產(chǎn)為例,國內(nèi)傳統(tǒng)電池殼生產(chǎn)線設(shè)備沖壓系統(tǒng)速 度一般不超過 50 個/分鐘,國外設(shè)備生產(chǎn)商沖壓系統(tǒng)速度約為 150 個/分鐘,而 斯萊克研發(fā)的電池殼自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)效率能達(dá)到 1200 個/分鐘。對比電池殼傳統(tǒng)生產(chǎn)方式,斯萊克采取的技術(shù)路線能夠使得電池殼具有更高的光潔度、更好 的質(zhì)量一致性,同時能夠更好地滿足客戶大量量產(chǎn)的需要。

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估值對標(biāo):賽道更安全穩(wěn)定性,競爭格局較優(yōu)

估值方面,結(jié)構(gòu)件龍頭 2021 年和 2022 年 PE 低于正負(fù)極、隔膜、電芯龍頭, 與電解液龍頭在同一水平。

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當(dāng)前估值與長期增速、短期景氣度(主要取決于供需缺口,影響因素包括擴(kuò)產(chǎn)難度大、進(jìn)入壁壘高)、以及競爭格局有關(guān)。

長期增速:跟隨全球產(chǎn)能擴(kuò)張,不受固態(tài)電池、鈉電池影響

長期角度來看,由于結(jié)構(gòu)件與電芯數(shù)量比為 1:1,行業(yè)增速將跟隨全球鋰電產(chǎn) 能擴(kuò)張。更重要的是,結(jié)構(gòu)件行業(yè)是一條更為安全、持久的賽道。盡管固態(tài)電池在短期內(nèi)仍無法達(dá)到量產(chǎn)規(guī)模,但長期來看將對電解液、隔膜產(chǎn)生較大影響;相 對鋰電池,鈉電池在儲能、低速電動車等對能量密度要求不高的領(lǐng)域有較大優(yōu)勢, 未來不可避免將對現(xiàn)有的鋰離子電池體系產(chǎn)生分流作用,但其在電池封裝方面依 然延續(xù)現(xiàn)有的圓柱、方形、軟包體系。因此,現(xiàn)有的正負(fù)極、隔膜、電解液,都在較大程度上受到技術(shù)路線變更的困擾, 結(jié)構(gòu)件則維持需求穩(wěn)定,不管在固態(tài)電池領(lǐng)域,還是鈉電池領(lǐng)域,都將保持現(xiàn)有需求格局。

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截至目前,全球動力電池已公開的總產(chǎn)能規(guī)劃預(yù)計在1712GWh,已遠(yuǎn)超1151GWh的所謂產(chǎn)能缺口

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審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:鋰電結(jié)構(gòu)件—動力電池成本分析

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    動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示動力電池箱支撐、固定、包圍電池系統(tǒng)的組件,主要包含上蓋和下托盤,還有其他輔助器件,如過渡件,護(hù)板,螺栓等,動力電池箱有
    的頭像 發(fā)表于 08-23 17:15 ?3400次閱讀
    【干貨】新能源汽車<b class='flag-5'>動力電池</b>詳解

    磷酸鐵鋰電池逆襲:成本優(yōu)勢引領(lǐng)新能源汽車動力新篇章

    在新能源汽車產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌的今天,一項技術(shù)變革正悄然重塑著動力電池市場的格局。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟最新發(fā)布的數(shù)據(jù)如同一股強(qiáng)勁的東風(fēng),吹響了磷酸鐵鋰電池回歸并引領(lǐng)潮流的號角。今年以來,尤其是6
    的頭像 發(fā)表于 08-02 16:31 ?1298次閱讀

    動力電池電壓一般是多少

    動力電池的電壓取決于其化學(xué)組成、設(shè)計結(jié)構(gòu)以及制造商的具體規(guī)格。在電動汽車(EV)中,動力電池通常是由許多電池單體(也稱為電芯)組成的電池組,
    的頭像 發(fā)表于 05-06 17:13 ?3593次閱讀

    動力電池單體電池電壓是多少?

    動力電池單體的電壓取決于其使用的化學(xué)成分和電池設(shè)計。
    的頭像 發(fā)表于 05-06 17:01 ?4659次閱讀

    儲能電池動力電池的區(qū)別

    儲能電池動力電池雖然都是電池,但它們的設(shè)計、應(yīng)用和性能特點(diǎn)有著顯著的區(qū)別。
    的頭像 發(fā)表于 04-22 17:11 ?1817次閱讀

    動力電池和儲能電池的區(qū)別 儲能電池動力電池電芯有區(qū)別嗎

    動力電池和儲能電池雖然都屬于鋰電池的應(yīng)用范疇,但它們在設(shè)計理念、性能要求、應(yīng)用場景等方面存在顯著差異。
    的頭像 發(fā)表于 04-11 10:10 ?1799次閱讀

    深耕鋰電池結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域,中瑞股份開啟申購

    中瑞股份近日發(fā)布發(fā)行公告,計劃首次公開發(fā)行3683.2010萬股,每股定價21.73元,已于3月25日開始申購,同步開展網(wǎng)下與網(wǎng)上申購。作為國內(nèi)鋰電池精密安全結(jié)構(gòu)件研發(fā)與制造的佼佼者,中瑞股份的產(chǎn)品涵蓋動力型、容量型
    的頭像 發(fā)表于 03-27 15:15 ?575次閱讀

    金楊股份投資6億元,設(shè)立鋰電池精密結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)基地

    項目擬在廈設(shè)立鋰電池精密結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)基地,主要涵蓋小圓柱鋰電池、大圓柱鋰電池、方形鋁殼和圓柱鋁殼等產(chǎn)品,旨在服務(wù)廈門本地鋰電池廠商并輻射周邊地
    的頭像 發(fā)表于 02-19 15:30 ?542次閱讀

    請問儲能電池BMS和動力電池BMS有什么不同?

    儲能電池BMS和動力電池BMS有什么不同?
    發(fā)表于 02-01 08:35

    專家訪談動力電池降價相關(guān)

    動力電池價格下降主要原因為原材料下降及動力電池工藝改進(jìn)帶來的成本下降。
    發(fā)表于 01-22 15:05 ?331次閱讀

    激光跟蹤儀:大型結(jié)構(gòu)件測量的重要工具

    激光跟蹤儀的測量及其在大型結(jié)構(gòu)件中的重要意義激光跟蹤儀可用于大型結(jié)構(gòu)件的測量與定位,不僅提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果,同時還具備便捷、高效、非接觸式等特點(diǎn)。它在各個尺寸公差要求的特征上采集空間點(diǎn),再將空間點(diǎn)
    發(fā)表于 01-18 10:48 ?0次下載
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