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特斯拉产业链系列—1.电池

作者：透明脸
2020-04-21 16:53:08
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电池系统是电动车的动力来源，在整个产业链中占据最核心的部分。特斯拉ModelS的电池系统（包括锂电池和电池管理系统）成本占比为 56%，传统轿车的发动机占比大约只有15%-25%，电池成本下降的压力和空间都很大；目前数据显示，缓解消费者里程焦虑的最低续航为400KM，自从电动车普及以来，电池大体都朝着增大容量和降低成本这两个方向发展，所以技术的更新迭代和发展对于电池行业至为重要。

1.特斯拉独特的电池结构

特斯拉汽车使用的电池是圆柱形锂电池，规格分为18650型(直径18毫米、长度65毫米)和2170型(直径21毫米、长度70毫米)，如下图所示，18650电池的能量密度约为250 Wh/kg，2170电池会达到300Wh/kg，提升了20%，同时成本下降30%-50%，最新的Model3车型使用的都是2170电池，美国工厂由松下生产，中国工厂由LG生产，Model3标准续航版电池系统的成本占比已经下降到30%。

特斯拉第一代电池系统的组成是通过69节18650电芯构成一个电池砖，9个电池砖串联构成一个电池板，11个电池板串联构成整个电池系统，电池板是最小的可更换单元，共使用6831节电芯，后续生产的ModelS使用的电芯增加到了7100节。特斯拉最终采取独创性的圆柱形电池是在试验了市面上300多种电池之后决定的，因为圆柱形电池的能量密度、一致性、安全性都优于其他电池，并基于圆柱形电池搭建了电池管理系统，可对每个电芯进行管理，使得电池管理技术成为重要的护城河。由于三元锂电池的不稳定性，特斯拉还设计了独特的电池冷却系统，通过冷却液管路围绕每一节单体电池，保持电池温度的均衡。

目前动力电池的主流是三元锂电池，按形状可分为圆柱形和方形。特斯拉采用的是圆柱形电池，其他主流电动车大多采用方形。

电池的容量由正极材料的性能和用量决定，NCA电池的正极材料为镍钴铝，NCM电池的正极材料为镍钴锰，两种三元材料的前两者是一样的，都是镍和钴，只有最后一个不同，NCA电池的铝可以起到提高电池循环化学稳定性的作用，镍含量得到提升从而实现更高的电池能量密度，镍钴铝的比例为8:1.5:0.5，目前松下提供特斯拉使用的圆柱形电池为NCA材料；NCM电池按照镍、钴、锰三者用量比例不同又可细分为111型、523型、622型和811型，目前最新的811型方形电池能量密度可以达到300Wh/kg，可以与圆柱形NCA电池媲美。现阶段三元锂电池往高镍、低钴的方向发展，是通过工艺改良、材料改进等技术手段不断地增加能量密度和降低成本。

2.动力电池的产能是过剩还是不足

从2009年国家就对新能源汽车实行财政补贴，2014年免征新能源汽车购置税，财政政策成为新能源汽车发展的推动力，动力电池产能从2014-2017年快速扩张，为产能过剩埋下伏笔。

国内市场2019年装机量达到了62.38GWh，而产能利用率仅为20%，排名前20位的动力电池企业装车量约占总量的95.7％，动力电池领域无疑是赢家通吃巨头才能生存的战场，宁德时代、比亚迪电池、国轩高科一直占据出货量前三位，宁德时代为51.02％，比亚迪电池为17.31％，国轩高科为5.33％，宁德时代牢牢占据行业龙头的位置，寡头格局已现。

从电池技术实力上，松下仍然具有领先实力，LG和宁德时代在加速追赶，其他电池供应商凭借自身的资源优势在各自的细分市场占据一定的地位，如比亚迪电池目前仍是专供自己品牌的车型，国轩高科被大众入股进入其供应链，剩余的玩家可能需要在下一代电池技术大规模量产之后才能重新获得机会。

3. 整车厂和电池供应商之间的博弈

从松下和特斯拉之间的关系，就可以一窥电池供应商和整车厂之间的博弈。一个是行业新进入的颠覆者一个是传统巨头，特斯拉和松下一开始的关系跟苹果和康宁玻璃的故事很像，都是老牌集团旗下的传统业务与新兴的公司产生了结合，不同之处在于松下这个传统业务是新兴公司的命门，所以目前的情况就不那么美好了。

由于特斯拉对电芯的巨大需求，松下需要新增大量产能，在合作初期特斯拉的Roadster，ModelS针对高端人群销量还不大的时候，双方都处于合作的甜蜜期，但在走量的Model3量产后，由于售价大幅下降对于成本需要严格控制，就不得不压低成本占比最大的电池，松下抱着特斯拉大腿持续多年的投入还未见回报，就又得扩充产能满足对方需求，这时候双方合作的间隙就产生了，双方开始决裂从特斯拉在上海建厂开始，中国工厂又需要大量投入，松下北美工厂仍处于亏损状态，松下再也不愿意承担遥遥无期的亏损，于是松下暂停了投资计划，特斯拉引入二供LG化学。下图是券商梳理的双方合作时间轴，松下和特斯拉一路走来可以证明，供应商是不会陪着你为了梦想窒息的，短期的投入和亏损都是为了长期能够盈利，如果做不到这，再深厚的合作关系都会走向分裂。

国内的情况稍有不同，常年盘踞新能源车销量第一的比亚迪电池是自供，所以不存在博弈问题，但电池部门也一直传闻要剥离母公司实现外供，比亚迪一开始技术树错，着力发展磷酸铁锂电池，错过了大好时机让宁德时代后来居上，后面又转向发展三元锂电池技术自然要落后不少，最近发布的刀片电池构架又没有放弃磷酸铁锂电池技术，理工科的领导也真是执着，其他整车厂忌惮同业竞争也阻碍了比亚迪电池外供，目前来比亚迪电池短期还是以自供为主。

宁德时代从为宝马提供电池开始就证明了自己的电池技术过硬，一路到成为出货量全球第一的电池供应商，是国内为数不多通过技术发展成为行业龙头的代表。目前拥有前沿的CTP 技术以及实现了NCM811电池量产，掌握上游四大材料技术，上下游全产业链布局提高了上游材料的议价能力，维持低成本加强了盈利能力。基本市面在售实测续航里程超过400KM的国产纯电动车的电池都来自宁德时代。相对于国内整车厂，宁德时代掌握着核心的电池技术，整车厂尚处于追赶特斯拉的阶段，这就造成了宁德时代在供应链体系内的话语权更强。

4.特斯拉电池自产，是用无钴锂电池、干电极、固态电池还是超级电容

从特斯拉的发展历程中可以出，特斯拉对于关键技术必然要自主掌控，从放弃与供应商Mobileye和NVIDIA的合作转向自研Autopilot软硬件技术就可以出，在当初自动驾驶发展还很早期的时候就果断自研，且做到目前量产车上最好的自动驾驶技术，并一直在持续更新。对最新电池技术的掌控从而摆脱随松下的依赖，特斯拉也一直在布局。2019年4月收购Maxwell，2019年10月收购Hibar，都向自制电池一步步迈进。

无钴锂电池是目前三元锂电池的发展方向，动力电池的产能大幅增加对上游资源价格产生了巨大影响，由于钴属于小金属非常稀缺，所以钴的价格随着动力电池产能增加一路上涨，极大的限制了电池产能扩大和成本降低，所以降低电池中钴的用量或无钴是目前行业发展的方向。

干电极技术是一种新的电池制作工艺流程，通过简化工艺不使用溶剂制造电极，可以提高电池容量并延长电池寿命。

超级电容是一种功率型的储能器件，使用不同的能量存储机制，能量以静电方式存储在材料表面不涉及化学反应，所以充放电速度很快，但缺是能量密度很低。超级电容应用广泛，在有轨电车、机场摆渡车等场景已经有所应用，上海的1路公交和广州的有轨电车都使用了这项技术，在电动车领域，Maxwell的超级电容+电池专利技术通过将两者结合，在急加速减速时使用超级电容，正常驾驶时用电池输出，达到更高效的能量使用，目前该技术还未大规模使用。

固态电池是一种更新的电池形态，采用固体材料来代替液体电解质，可以减少电池体积并提高能量密度，难题在于制造成本过高、固体材料不稳定等，尚处于研制阶段。

对技术有兴趣的可以关注近期的特斯拉电池日，会对最新的电池技术进行探讨。

5. 国产供应商的机会

—宁德时代及其上游供应商国内目前电池行业寡头的局面，最稳妥的投资就是布局龙头企业和上游供应商，宁德时代的股价从去年底70短期疯涨到169，短期上涨140%，目前受疫情影响短期业绩承压，同时由于估值过高，短期股价再大幅上涨的可能性不大，但受益于海外订单的增长和进入国产特斯拉Model3的供应链，中长期的业绩仍有很大增长空间；回宁德时代2019年的股价表现，1-10月都围绕70做箱体震荡，但19年的半年报业绩很亮眼营收利润都是100%以上的涨幅，但股价没有因此有所表现，而最终是在11月底随着特斯拉上海工厂量产之后才走了一波拉升，但这跟宁德时代没有多大关系因为电池用的是LG南京工厂生产的，说到底还是资金在消息确定的情况下达成了共识，进入了新能源产业链，所以关联性强的个股表现均比较亮眼，而在一波资金获利退出后，能否有长期资金沉淀下来随着公司业绩不断增长享受业绩增长带来的回报，这在目前A股存量博弈的行情下十分重要，目前来宁德时代的股价相对估值来还在高位，短期受消息面的影响会有一些行情，但个人认为还是可以再等等。

—LG电池的上游供应商作为特斯拉国内工厂的电池主力供应商，LG化学在A股没有上市实体，可以通过布局他的上游供应商分享红利，其中是上市公司的供应商有杉杉股份、当升科技、璞泰来、星源材质、恩捷股份、天赐材料、新宙邦等，投资上游资源类公司需要注意的是资源类行业通常是周期性的，在供需紧张时产能不够价格上涨盈利丰厚，上足产能后产能过剩利用率不足资源价格下跌导致亏损，而电池技术又是不断迅速更新迭代的，电池无钴化就对钴资源类的公司股价造成巨大打。