我們於近期參加了由GGII舉辦的鋰電&電動車年會，本篇是繼綜述篇《迎接TWh時代的技術、需求機遇》後的應用篇，集中基於需求、技術、企業實踐等維度，對兩輪車市場進行探討。我們建議從材料&零部件、及兩輪車製造廠兩個角度關注產業鏈投資機會。
摘要
需求：大基數+高性能為基礎，新國標+新模式為催化。1）鋰電兼備性能與經濟性：鋰電池具備質量輕、循環次數多、能量密度高、工作溫度泛、充電時間短的特點，全生命周期成本更具經濟性。2）空間：中國當前電動自行車市場保有量3-3.5億，每年增量近4000萬輛，保有量中絕大多數是「超標電動車」，而新國標的出臺加速鋰電替換鉛酸進程。據與會專家分享測算，中國2020年鋰電兩輪車預計達970萬輛、對應7.17GWh裝機，2023年有望達到約50%鋰電滲透率、對應1950萬輛銷量及16GWh裝機，未來3年需求複合增速將達30%；在此基礎之上，共享電單車的發展以及換電模式的誕生繼續有望繼續催化增量市場。
技術路徑：多條路徑共存，應用多點開花。由於電動兩輪車對鋰電池的性價比要求更高，且企業格局分散，因此目前不同鋰電材料技術應用共存。1）磷酸鐵鋰：優勢在於安全、壽命，缺點在於低溫性能較差，影響冬天放電與續航，而以鵬輝能源為例，公司通過材料結構、電解液、極片等創新，實現-20℃低溫放電保持率91%，提升性價比。2）錳酸鋰：優勢在於成本低，缺點在於壽命短、高溫性能差，而以星恆電源為例，公司通過CA+NCM+LMO複合鋰技術解決短板，公司預計產品於今年底開始持續推廣至民用電動自行車。3）三元圓柱：優勢在於高低溫兼顧、產品標準化程度高，缺點在於價格相對高等，在以海宏科技為例的企業中廣泛應用。
企業實踐：產品創新疊加產能擴張，核心企業持續成長。在需求確定性成長之下，以鵬輝能源、星恆電源等為首的企業均看好兩輪車鋰電市場的未來發展，在技術端持續優化材料體系、推出具備高性價比的產品，在產能端積極擴產（鵬輝能源預計2021~23年分別實現300/640/900萬套產能，星恆電源預計2020~22年分別實現6/11/20GWh產能），在客戶端積極合作探索【鵬輝能源客戶包括哈囉單車、小牛(NIU.US)、超威等，星恆電源包括愛瑪、雅迪（01585）、新日、綠源等】，持續在享受行業紅利的基礎上鞏固地位、穩健成長。
風險
新國標推進不及預期，市場需求不及預期。
正文
需求：大基數+高性能為基礎，新國標+新模式為催化
鋰電池在兩輪車的應用中兼備性能與經濟性
性能角度而言，鋰電池性能遠超鉛酸電池。據海宏科技分享，鋰電池具備質量輕、循環次數多、能量密度高、工作溫度泛、充電時間短的特點，符合城市交通工具的使用，尤其是以上下班為代步的交通工具。目前，一二三線城市的市場對鋰電池電動自行車的需求都出現了快速增長，從技術指標來看，鋰電池更好地匹配了新國標的性能要求。
圖表: 鉛酸電池與鋰電池性能比較
資料來源：海宏科技，GGII，中金公司研究部
成本角度而言，車用鋰電化具備全生命周期經濟性。據海宏科技分享，鉛酸電池的使用壽命一般2年左右，而鋰電池使用相對較長。按電動自行車平均4-5年的生命周期來計算，雖然選用鉛酸電池的首次購入成本低，但從全生命周期來看，如果疊加第3年更換電池成本，則鉛酸電池的生命周期成本和當前鋰電池的成本相差無幾。同時，未來鋰電池成本有繼續下探的空間，因此長遠來看，鋰電方案更具經濟性。
圖表: 鋰電池具備經濟型
資料來源：海宏科技，GGII，中金公司研究部
新國標加速個人消費市場，共享出行、換電培育新模式，行業迎來成長催化劑
新國標催化個人消費市場，遠期80GWh體量待開啟。2019年4月新國標正式出臺，加速鋰電池取代鉛酸電池。根據綠源電動車分享，中國當前電動自行車市場保有量3-3.5億，絕大多數是「超標電動車」，有些地區設定了「過渡期」，按照各地正常的臨牌過渡進程，遠期測算如果50%轉為新國標電動自行車，其中50%轉為鋰電電動自行車，則將產生8000萬輛的轉換需求，對應近80GWh的裝機容量；若電摩鋰電化加速，則也將產生大量的類似需求。
圖表: 新舊國標對比
資料來源：海宏科技，GGII，中金公司研究部
共享出行貢獻鋰電兩輪車增量。據綠源電動車分享，隨著共享出行領域的高速發展，迸發出大量的鋰電池需求，且共享出行領域鋰電池滲透率接近100%；2020年共享單車領域使用圓柱動力電芯總量超過4億支。據臺鈴電動車預測，隨著共享電單車的發展，未來3年將貢獻每年300-500萬輛的增量。
換電模式加速電動兩輪車鋰電化。電動兩輪車鋰電化大趨勢下，能源服務需求龐大，換電模式應運而生。哈囉出行、寧德時代、螞蟻集團成立合資公司，推出定位兩輪電動車基礎能源網絡的「哈囉換電服務」——小哈換電，通過服務共享出行行業的大客戶——哈囉助力車和哈囉電動車，搭建高質量、高密度網絡，實現網絡效應和規模效應，進而覆蓋B端外賣騎手和C端個人用戶。換電模式能夠做到：1）解決B端用戶高頻次、長時間用電需求；2）具備靈活性、省時、高安全性等優勢；3）方便統一換電管理，輔助政府對電動車充電的監督。換電模式的誕生和發展，將助力鋰電電動自行車完善使用生態、優化用戶體驗，二者相輔相成、相互促進。
圖表: 小哈換電通過大客戶支持累計外部用戶
資料來源：哈囉出行，GGII，中金公司研究部
行業有望迎30%成長CAGR，2023年鋰電裝機有望突破20GWh
高技術疊加新國標推進，未來三年全球及中國自行車鋰電裝機有望保持30%左右CAGR、逐步突破20GWh裝機。
►中國：據星恆能源及鵬輝能源統計及預測，中國市場方面，2019年鋰電電動自行車銷量為680萬輛，滲透率為18.8%；而隨著新國標要求逐漸落實，鋰換鉛浪潮席捲，鋰電電動自行車銷量2020年預計約為970萬輛、對應7.17GWh的出貨量，而2023年銷量有望達到1950萬輛、對應16GWh出貨量，滲透率接近50%；
►全球：據星恆能源及鵬輝能源統計及預測，歐洲各國政府也在積極推廣綠色環保交通工具，帶動海外鋰電市場上行，2020年全球電動兩輪車鋰電池出貨量有望達9.8Gwh，2023年出貨量將達20.5Gwh，未來三年全球以及中國鋰電兩輪車均保持30%左右的平均增長速率。
圖表: 2015-2023年中國鋰電兩輪車銷量及預測
資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部
圖表: 2015-2023年全球電動兩輪車鋰電池出貨量及預測
資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部
技術：多條路徑共存，應用多點開花
磷酸鐵鋰：低溫性能逐步突破，供給創造豐富需求
鐵鋰需求觸底反彈，市場份額增長顯著。據鵬輝能源分享，隨著鐵鋰在動力電池領域的逐漸崛起，小動力市場份額亦增長顯著。據GGII數據，2019~1H20期間，鐵鋰在電動兩輪車鋰離子電池市場的份額由6.9%上升至16.6%，增長顯著，未來有望進一步擴大市場空間。
圖表: 電芯材料市場份額情況
資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部
低溫性能掣肘，核心企業通過材料結構、電解液、極片、結構等創新實現性能突破。磷酸鐵鋰電池優於安全性、性價比、循環壽命，但是低溫性能差，影響冬天放電與續航，部分產品-10℃容量衰減20~30%，-20℃容量衰減45%。而以鵬輝能源為例，其通過多方面的嘗試和探索，已經可以實現-20℃之下放電保持率91%，性能實現大幅突破。
►正極：鐵鋰材料結構突破。1）通過包覆、摻雜提高材料自身導電性，2）降低材料一次粒子粒徑，減少離子擴散路徑，3）設計和是二次粒子粒徑，以及與一次粒子的符合比例提高材料的壓實和低溫性能。
►技術：高性能電解液技術開發。1）通過雙鋰鹽、多溶劑復配，實現高電導、寬溫程電解液的開發，2）功能添加劑，專屬化成工藝結合，構建高穩定低阻抗SEI膜。
►極片：徵集告訴導電網絡構建。1）新興多功能粘結劑開發，增加粘結性，同時增加導電性，2）創新導電劑復配技術，構建三維立體高速導電網絡，大幅提升低溫性能。
►結構：低溫抗極片結構的創新。1）增加導電集流體面積，降低電流密度，2）降低電流傳導產熱，增加耐流特性。
圖表: 鋰電池材料性能對比
資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部
圖表: 鵬輝能源25℃、-20℃放電性能對比
資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部
圖表: 鵬輝能源-20℃循環效果
資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部
錳酸鋰：複合鋰技術揚長避短，逐步推廣
傳統錳酸鋰正極存在高溫性能差、壽命短等問題。據星恆能源分享，CA材料、單晶錳酸鋰、三元材料分別具有以下特點：
►CA材料：具備循環性能優越、安全性好的優勢，但存在成本高、低溫性能差的問題。
►單晶錳酸鋰：具備成本低、安全性好、低溫性能好的優勢，但存在能量密度低的問題。
►三元材料：具備能量密度高、循環性能好的優勢，但存在安全性差、成本高的問題。
複合鋰技術揚長避短。以該領域前沿企業星恆能源為例，其採用的「CA+NCM+LMO」複合鋰技術，實現以下創新點：
►單晶錳酸鋰：通過動力錳酸鋰和單晶錳酸鋰，降低三價錳的含量，利用單晶比表面積小的特點，減少暴露的111面，有效改善循環次數低的問題。
►三元複合/電解液：通過混合三元材料，鹼性抑制錳溶解，利用錳離子螯合添加劑，富液方形鋁殼，有效改善循環次數低的問題。
►關鍵CA三相複合：通過CA、三元和錳酸鋰三相混合技術，在循環過程中補充鋰，高溫下效果明顯，有效解決高溫性能差的缺陷。
圖表: 星恆電源的錳系多元複合鋰技術具備相對優勢
資料來源：星恆能源，GGII，中金公司研究部
圖表：錳酸鋰和三元不同比例混合循環次數和錳溶出
資料來源：星恆能源，GGII，中金公司研究部；註：左軸為循環次數，右軸為ppm
圖表: 高浸潤性和螯合錳離子改善循環次數
資料來源：星恆能源，GGII，中金公司研究部
星恆電源錳系多元複合鋰已經量產，2020年底有望推廣至民用電動自行車。目前星恆能源的第七代錳系多元複合鋰技術能夠實現2600次以上的循環壽命，並已成功應用於宏光MINI和共享電單車，我們預計2020年底推廣應用至民用電動自行車。
圖表: 星恆電源的錳系多元複合鋰技術推廣時間軸
資料來源：星恆能源，GGII，中金公司研究部
圓柱電池：工藝成熟，通用性強
圓柱電池具備眾多優勢。據與會嘉賓分享，許多企業均選擇使用圓柱形外殼，主要因為圓柱電池具備以下眾多優勢：
►成本較低：作為鋰電池市場最早的誕生者，圓柱電池工藝成熟，生產效率高，使得成本相對較低。
►安全性高，抗震性強：圓柱電芯單體自身力學性能較好，與相同尺寸的方形、軟包電池相比，封閉的圓柱體可以獲得最高的彎曲強度，保障了電池的安全性和抗震性，尤其適用於電動自行車這種高頻振動的使用場景。
►規格標準化、通用性高：產品規格尺寸及性能參數標準化，產品通用性好，可替換性強。
►產品組裝方式靈活，PACK空間利用率高，可以適合任何車型：據天臣新能源分享，目前國外知名電池企業，如博世、三星、松下等電動兩輪車PACK，大多採用18650圓柱電池產品設計，PACK工藝成熟，生產效率高，產線通用性好，能夠覆蓋24-72V或以上任意電壓，以及2Ah-80Ah或以上任意容量。
►自動化生產，一致性高，規模化產能提升快：由於自身結構特點以及型號的標準化，圓柱電芯生產的自動化水平相對較高，使得產品的一致性高和成品率也得到提升，製程相對（大電池）易管控。
企業實踐：產品創新疊加產能擴張，核心企業持續成長
在需求確定性成長之下，以鵬輝能源、星恆電源等為首的企業均看好兩輪車鋰電市場的未來發展，在技術端持續優化材料體系、推出具備高性價比的產品，在產能端積極擴產（鵬輝能源預計2021~23年分別實現300/640/900萬套產能，星恆電源預計2020~22年分別實現6/11/20GWh產能），在客戶端積極合作探索（鵬輝能源客戶包括哈囉單車、小牛、超威等，星恆電源包括愛瑪、雅迪、新日、綠源等），持續在享受行業紅利的基礎上鞏固地位、穩健成長。
圖表: 電動兩輪車領域企業實踐情況
資料來源：鵬輝能源，星恆能源，天臣新能源，GGII，起點研究，中金公司研究部
（編輯：張金亮）