动力电池行业分析

动力电池行业分析

动力电池介绍

动力电池是新能源汽车不可或缺的核心部件，直接关系着整车性能，重要性不言而喻。动力电池约占纯电动汽车生产总成本的1/3，产品价值高，市场空间大，动力电池需求跟随新能源汽车产销放量同步高速增长；此外，动力电池行业完全是新能源汽车发展的衍生物，是顺应新能源汽车发展而诞生的新兴行业，从无到有，孕育着一系列市场机会。所以，动力电池行业理所当然地成为整个市场追逐热捧的对象。

根据正极材料的不同，动力电池可分类为钛酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。磷酸铁锂电池和三元锂电池占据动力电池市场的主导地位，市场份额超过 99% 。

产业链条

电池制造需要来自上游供应商提供的多种原材料和制造设备。动力电池制造商负责根据客户的要求设计及生产动力电池产品，该等产品可以以电芯、电池模组及电池包的形式发货及销售。汽车制造商向电池制造商直接采购动力电池。由于动力电池的高度定制化特性，汽车制造商通常于项目开发阶段的早期引入动力电池制造商。废旧电池回收是指从废旧电池中回收原材料。原材料供应商和电池制造商都已涉足这一业务领域以 实 现 电 池 全生命周期的高效利用 。

动力电池主要由正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜四部分组成。由于动力电池占新能源整车制造成本3 0 ~ 4 0 %，要使新能源汽车更具价格优势，形成足够的市场竞争力，必须降低动力电池成本。而在动力电池的构成成本当中，正极材料成本占比为4 0 % 左右，负极材料、电解液成本占比均为 15 % 左右，隔膜成本占比2 0 %左右。

市场空间

在谈论全球动力电池市场前，先普及一下电动单位Gwh（亿瓦时）的概念，1GWh=100万Kwh，目前主流纯电动车的电池容量在50-100Kwh，或者简称的50-100度电，混动车一般在20-50区间。1GWh基本意味着1万到2万的纯电动车装机量，或者2-5万混动车装机量。比较动力电池生产企业的出货量就需要用Gwh的单位。

受益于全球新能源车市场的增长，动力电池市场获得稳步增长，装机量从2017年的64.3GWh增长至2021年的293.7GWh，复合年增长率为46.2%。在预测期内，随着全球新能源车市场的持续增长，全球动力电池装机量预计将在2021年至2026年间以36.4%的复合年增长率增长，并于2026年达到1，386.7GWh。按装机量计，中国是最大的动力电池市场。于2017年至2021年间，中国动力电池装机量以43.5%的复合年增长率增长，于2021年达到154.5GWh。随着新能源车渗透率快速增长，产业链的健康发展以及疫情的有效控制，中国动力电池市场将会持续成长。预计于2026年动力电池装机量将达到762.0GWh，2021年至2026年的复合年增长率将为37.6%。

关键技术及行业壁垒

关键技术

其中特斯拉汽车采用（直接外部采购并不生产）的4680属于圆柱电池，46是底面直径，80是高度。

比亚迪主要采用方形电池结构，因外形类似刀片取名刀片电池。

根据不同电池结构进而引申出的外壳材质、卷绕方式、极耳数目共同决定着电池性能能量密度、内阻、散热等。

卷绕方式是指

圆柱形电池将正极（卷芯材料），负极（电解液和隔膜组成的夹层）夹成类似瑞士卷的结构。再从其中一端引出金属结构进行连接和导电，称为极耳。

方形电池则采取叠片工艺提高电池性能

三种工艺X光扫描图如下

卷绕工艺尽管有更高的空间利用率，但是较叠片工艺有更少的极耳数目。极耳是卷芯对外通电的通道，更多极耳意味着电阻更小。但是层叠层数过多也意味着工艺复杂和更多的极耳焊接。

为追求更高的电池性能，特斯拉具有4680的无极耳技术专利。特斯拉“无极耳”专利早在2020年5月就被正式披露，其核心设计理念是通过正负极集流体与盖板/壳体直接连接，成倍增大电流传导面积、缩短电流传导距离，从而大幅降低电池内阻，减少发热量延长电池寿命，并提高充放电峰值功率；并通过优化电池结构件、简化电池生产工艺流程等，提升电池标准化生产能力、降低电池成本。

由于采用“无极耳设计”（也即是全极耳设计），大大降低了电流在电芯内部流动产生的热量，同时结合底部（部分还有侧壁冷却）冷却系统，相比2170和1865有更好的散热性能。散热问题也是制约大圆柱电池直径增长的关键因素之一。由于全极耳设计缩短了电流通路，电芯内阻大幅降低，的充放电效率得到提高。由于减少了结构件和采用激光焊接方式，生产效率有所提升。相比方形和软包电池，4680爆破方向为轴向爆破，单个电池抱闸对周边电池损害相对更低，减少了电池连锁故障概率。其次，全极耳设计增加了热量传输通道面积、降低了局部电流密度，降低了电池局部温度，电池传热性更好，相应热稳定性也更好，减少了电池热失控的概率。

刀片电池结构是一组整齐排列的裁纸刀，一般动力电池由电池单体 / 电池模组 / 电池包构成，而刀片电池则取消了传统电池固有的模组，将单体电池拉长并安装在电池包的边框上。在刀片电池里的电池单体成为结构件，它的作用为供电部件和电池包的支撑梁。刀片电池的典型主机厂为比亚迪，工程师通过结构创新，在成组的时候，它可以跳过模组来设计刀片电池，这样的技术称为无模组设计（CTP技术），是将电芯一起集成至电池包，就是将磷酸铁锂电芯长度的阵列式，一起封装在600mm~ 2500mm的电池包。这样的电池包优化模组结构，封装效率提升，高度集成化。

刀片电池的特殊性

1.空间利用率CTP的无模组结构优化让空间利用率从40%上升到60%。解决了磷酸铁锂电池的单位体积能量密度过小的缺点。

2.电量提升电量增加20%~30%，相应的续航里程也提升20%~30%，甚至达到了600公里

3.安全性刀片电池成功通过针刺试验，安全性得到保证。

4.低温性在-10℃以下还能够释放常温下90%的电量（比亚迪汉为例）

行业壁垒

作为技术密集型产业来说行业壁垒仍然较高。

动力电池行业在技术、客户资源、规模和人才方面有较高的进入壁垒，行业龙头在技术研发、规模、成本、客户等方面都有比较明显的优势，抗风险能力强。

技术方面。

动力电池行业具有较高的技术壁垒。动力电池的发展需要长期的技术积累，从电动汽车的试点运行过程中积累的经验对生产和设计电池及电池组系统具有极其重要的指导作用。新进入企业通过自主研发实现关键技术的突破和成熟应用均需要较长的时间积累。其中，材料、电芯、模组、电池包、电池管理系统的研发和生产均有较高的技术要求。

客户资源方面。

汽车行业具有严格的管理体系，汽车零部件供应商需要具备一定的准入标准。动力电池是新能源汽车核心部件，整车企业需要对动力电池供应商进行认证和评估，考察其技术实力、工艺流程、过程管理、产品品质和经营管理等，选择符合要求的供应商，建立稳定的供应关系。另外，从开发一款与整车企业车型配套的动力电池到车型正式销售需要经历一系列流程，历时较长。因此，动力电池企业进入整车企业的供应商体系后，整车企业一般不会轻易更换动力电池供应商，使得行业内拥有优质客户的动力电池企业树立较高的客户资源壁垒。

规模优势方面。

动力电池行业具有较高的规模壁垒，其生产具有规模经济的特点，生产规模较大、资金雄厚的企业在原材料采购和生产运营方面具有相当的规模优势。同时，动力电池的研发需要不断投入，只有规模化企业才能持续保持领先地位。

人才方面。

动力电池企业研发和技术经验的积累需要大量专业技术人员的支持，因此，动力电池行业是人才密集型行业，需要大量兼备高水平专业技术和行业经验的复合型人才。对于行业新进入企业而言，核心技术人员的培训需要大量的资金和时间成本。因此，行业内核心技术人才专业水平领先、核心技术团队长期稳定的企业已树立起行业较高的人才壁垒。

竞争格局和头部企业

竞争格局上，中国企业占据龙头地位。随着国家补贴政策的标准提高，新能源汽车及其上游锂电材料行业的竞争格局将进一步加剧，市场资源将会逐步向中上游优质厂商倾斜，市场集中度将进一步提高。2021年全球动力电池装机量榜单前十名依次是宁德时代、LG新能源、松下、比亚迪、SKOn、三星SDI、中创新航、国轩高科、远景动力、蜂巢能源。中国动力电池企业占据六席、韩国三席、日本一席。

龙头企业介绍

宁德时代全球龙头保障供应链，全产业链布局。

宁德时代新能源科技股份有限公司（CATL，ContemporaryAmperexTechnology Co.，Ltd.）总部位于福建省宁德市，2018年于深交所挂牌上市。

宁德时代为全球领先的动力电池系统提供商，专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售，在电池材料、电池系统、电池回收等产业链关键领域拥有核心技术优势及可持续研发能力。宁德时代近年来动力电池装机量持续快速增长，市场份额也不断提高，2021年宁德时代占据国内市场份额的52%。在全球市场中，宁德时代继续稳固其全球动力电池行业TOP1的位置，市场占有率接近三分之一，市场份额有所提升。全球新能源市场规模持续扩张，保障锂电材料供应链稳定、安全，成了未来产业链的重中之重，宁德时代作为锂电龙头，通过入股、合资、兼并收购、长单协定等合作方式构建材料保供竞争壁垒。

宁德时代电池的各项性能指标都达到行业领先水准电芯密度达330Wh/kg，寿命最高达16年或200万公里超快充可实现5分钟充80%电量。

此外宁德时代已启动钠离子电池产业化布局，2023年将形成基本产业链，并布局了无钴电池、全固态电池、无稀有金属电池、4680大圆柱电池等下一代电池和行业内的新兴技术。

比亚迪不仅是新能源整机厂，电池业务是其重要的板块之一。

比亚迪作为我国新能源车龙头，其汽车业务发展史可谓是中国新能源汽车产业发展历程的缩影。1995年比亚迪公司成立，自主研发充电电池。2003年，已成为全球第二大充电电池生产商的比亚迪，开始进军汽车业。遵循自主研发、自主生产、拥有自主品牌的新能源汽车发展路线，经过20多年的发展，比亚迪已经成长成为全球新能源汽车领域的龙头车企，动力电池装机量居国内第二位，仅次于宁德时代，在全球市场实现了弯道超车。

2021年我国新能源市场迎来爆发期，月度渗透率一度达到20%，比亚迪凭借多年在三电领域的积累，迎来技术与产品周期共振期。比亚迪作为国内第二大电池制造商，比亚迪动力电池装机量市场份额约15%，2019/2020年，比亚迪动力电池装机量为10.8/9GWh，21年装机量达到25.06GWh。

比亚迪虽然三元电池和磷酸铁锂电池均有覆盖，但自2005年公司推出第一款磷酸铁锂动力电池开始，比亚迪虽然在产品一直持坚持深耕磷酸铁锂电池领域，多年来持续推动LFP电池行业的前进。2020年，公司推出了刀片电池技术并装备全系车型，具备长续航、高稳定性、高安全性的技术优势刀片电池采用长电芯磷酸铁锂方案，将电芯进行扁平化设计，并采用无模组技术组成电池包，可以极大提升电芯的成组效率。

相比较于传统磷酸铁锂电池，刀片电池的放电倍率大幅提升，充电循环寿命超4500次，寿命长达8年120万公里成本可以节约30%，电池体积比能量密度提升50%。刀片电池的安全性好，可通过针刺测试。测试显示针刺后，无明火、无烟，表面温度仅为30-60℃°。

未来发展趋势预测

电芯能量密度提升、成本下降。

在生产动力电池的过程中，生产制造成本是所有相关企业都非常关注且重视的问题之一。在电池制造中，电池的成本优化分为两类，一是运用先进技术的有效提升，电池的升级更新，能够在新能源电动汽车中让电池在使用过程中提高使用期限，降低生产和使用过程中的故障率，从而降低电池制造的成本。二是改变电池生产的体系，相关部门进行规模化的电池生产，以此来降低成本。

头部电池企业继续扩产，产能释放加速。

中长期来看，全球主要车企都对新能源汽车做出了5-10年的规划，动力电池需求量将面临井喷。宁德时代、比亚迪、国轩高科、中航锂电、孚能科技、蜂巢能源等企业都在进行大规模扩产以应对需求压力。

软包电池优势凸显。

软包动力电池由于能量密度、安全性能、循环寿命等优势，主要用于新能源乘用车领域。乘用车是新能源汽车市场的核心增长动力。软包动力电池将直接受益于下游新能源乘用车的快速发展，成为锂电池市场的重要增长点之一。

退役电池回收规模不断扩大，加深梯次利用研发及应用。

随着退役动力电池数量的爆发式增长，如何有效合理地利用退役电池成为人们关注的热点。退役动力电池梯次利用场景广泛，在电网储能、通基站、削峰填谷和削弱弃光率等方面意义重大，符合我国经济社会可持续发展需求，具有很高的发展潜力和应用前景。

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