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1、汽車電動化加速帶來動力電池發展機遇
1.1 長期看，汽車電動化趨勢毋庸置疑
環保要求推動汽車電動化轉型。隨著全球氣候變暖與空氣汙染問題日益嚴重，減排問題自 20 世紀 90 年代起引起世界範圍的關注。其中，城市中汽車為主的交通領域成為最大的減排戰場，世界各國紛紛出臺嚴格的汽車尾氣排放標準，節能環保逐漸成為了汽車行業發展的硬性要求和關鍵因素，滿足環保需求的電動汽車浮出水面。2015 年 12 月，《聯合國氣候變化框架公約》近 200 個締約方在巴黎氣候變化大會上達成《巴黎協定》，這是繼《京都議定書》後第二份有法律約束力的氣候協議，為 2020 年後全球應對氣候變化行動做出安排，日趨嚴格的環境保護協議將加速汽車電動化進程。
汽車電動化符合能源安全利益與能量使用效率的改善。交通領域對石油能源的消耗大，依賴性強，汽車電動化有利於減少石油需求量。尤其對於我國這樣的原油進口大國，石油對外依存度近年來不斷提高，2019 年 12 月達到 72.55%，遠高於國際一般認為 50%的「安全線」。從能源安全角度來看，推動汽車電動化有利於降低我國的石油對外依存度。同時，從能量使用效率的角度來看，目前汽車常用的汽油內燃機最高效率僅 35%左右，制約瓶頸包括摩檫力、燃油的充分性等等，有極大的能量浪費情況，未來效率提高空間有限。而電動汽車電能到動能的轉化能達到 80%以上，將極大的提高能量使用效率。
「禁燃聲明」將加速電動汽車滲透。從 2016 年開始，在強調環保、創新政策行動領先的歐洲，陸續有約 10 個國家提出了燃油車禁售聲明，同時部分理念先進的城市和地區也通過聲明或協議的方式支持「禁燃」行動，這將對電動車的普及起到重要推動作用。
1.2 電池環節在新能源汽車產業鏈中重要性凸顯
新能源汽車與燃油車在產業鏈上具有結構性差異。與傳統燃油車類似，新能源汽車產業鏈同樣涉及多個行業，較為複雜，傳導時間長。由於新能源汽車和傳統汽車最大的不同就是用電機、電池，包括電控部分來代替傳統車的發動機，在產業鏈上兩者具有結構性的差異，新能源汽車產業鏈在傳統產業鏈的基礎上增加了電池行業（包括上遊的資源開發）以及電機、電控系統。
工作原理的差異性導致電池行業重要性凸顯。電動汽車與傳統燃油車動力來源方式的不同，電池系統是電動汽車性能的關鍵。在整個新能源汽車成本構成裡面，電池佔到整車成本的 35%-50%。
2. 鋰離子動力電池材料幾何
2.1 鋰離子電池是目前電動汽車的首選
目前市面的新能源汽車主要採用鋰電池來提供動力，動力電池成本佔到整車成本的三分之一以上，是決定汽車性能的核心因素。
鋰離子電池實際上是一種 Li+在陰、陽兩個電極之間進行反覆嵌入與脫出的新型二次電池，是一種鋰離子濃差電池。在充電狀態時，電池的正極反應產生了鋰離子和電子，電子即負電荷通過外電路從電池的正極向負極遷移，形成負極流向正極的電流。與此同時，正極反應產生的鋰離子通過電池內部的電解液，透過隔膜遷移到負極區域，並嵌入負極活性物質的微孔中，結合外電路過來的電子聲場 LixC6，在電池內部形成從正極流向負極且與外電路大小一樣的電流，最終形成完整的閉路迴路。放電過程則正好相反。在正常的充電和放電過程中，Li+在嵌入和脫出過程中一般不會破壞其晶格參數及化學結構，在理論上發生的是一種高度可逆的化學反應和物理傳導過程。也被稱為搖椅式電池。
鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液和電池隔膜四部分組成。其中，正極材料為鋰電池最核心的部分。因其成本佔比和質量佔比最大，正極材料也直接決定了電池的能量密度和安全性。目前市面上新能源汽車鋰動力電池使用的正極材料有三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰等。鋰離子電池按照不同的分類方式，有很多種類：1）根據鋰電池使用的電解質的不同，可分為全固態鋰離子電池、聚合物鋰離子電池和液體鋰離子電池；2）根據溫度來分，可分為高溫鋰離子電池和常溫鋰離子電池；3）按外形分類，一般可分為圓柱形、方形、扣式和薄板型。
多個單體電芯組成模組，模組再組成電池包。單體電芯是新能源汽車動力電池的組成部分，電池包通常由多個模組組成，而每個模組由多個單體電芯組成。雖然不同車型的電池組成方式可能有差別，但整體來說都是由單體電芯到模組，模組到電池包這個過程。單體電芯在成組再成包的過程中需要加裝結構件、電池管理系統（BMS）和熱管理系統等，以達到固定電芯、監控使用狀態、共同控制管理、提高安全保障的目的。整個電池包因為加裝其他部件，系統能量密度相比單體電芯的能量密度會有所下降。現在也有部分電池包採用 cell-to-pack (CTP)技術，減少了電芯到模組這一步驟，直接將電芯列陣組成電池包，提高了電池包內的空間使用率，有效提高了能量密度。
2.2 正極材料：三元與磷酸鐵鋰為主要材料
常見的正極材料包括三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰等。正極活性物質一般選擇氧化還原電勢較高且在空氣中能夠穩定存在的可提供鋰源的儲鋰材料，目前主要有層狀結構的鈷酸鋰、尖晶石型的錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料、富鋰材料以及不同聚陰離子新型材料。
正極材料不同使得電池在不同方面表現不同，各有其優劣勢。三元材料因綜合了三元材料的許多優點，同時鎳元素的添加大幅提高了電池容量及電池的能量密度，近幾年發展勢頭迅猛，迅速佔領市場份額，在新能源乘用車中廣泛應用。未來三元材料的比容量還有較大的技術進步空間，可能會進一步佔領其他正極材料的市場份額。磷酸鐵鋰起步較早，技術發展較為成熟，安全性能突出，多用於新能源客車，曾經是國內鋰電第一大正極材料。錳酸鋰成本優勢明顯但能量密度也低，鈷酸鋰能量密度高，但安全性差，且成本高昂，這兩種材料在新能源汽車市場的應用範圍都不及三元材料和磷酸鐵鋰廣泛。
國內正極材料出貨量保持高速增長。受益於動力鋰電池在新能源汽車領域的應用，國內鋰電池正極材料出貨量保持高速增長。GGII 數據顯示，2019 年中國鋰電池正極材料出貨量 40.4 萬噸，同比增長 32.5%，過去 5 年保持 25%以上的增速。
三元鋰電池市場份額第一，廣泛應用於新能源乘用車。三元鋰電池雖然在安全性和穩定性上不如磷酸鐵鋰電池，但隨著國家政策不斷引導能量密度提高，三元鋰電池憑藉其在電池能量密度、材料成本等方面的明顯優勢，被廣泛應用在乘用車當中，逐漸超越磷酸鐵鋰電池，市場份額持續擴大。同時，國內新能源客車市場逐步飽和，乘用車和專用車成為動力電池市場競爭的主場。2019 年國內動力電池裝機中，三元電池裝機量 38.75Gwh，同比增長 26.22%，佔 62%的市場份額，比 2018 年提升了 8 個百分點。
2.3 負極材料：石墨化碳為主流
目前鋰離子電池的成功商品化主要歸功於用嵌鋰化合物代替金屬鋰負極。負極材料通常選取嵌鋰電位較低，接近金屬鋰電位的材料，可分為碳材料和非碳材料。碳材料包括石墨化碳（天然石墨、人工石墨、改性石墨）、無定形碳、富勒球（烯）、碳納米管。非碳材料主要包括過渡金屬氧化物、氮基、硫基、矽基和其他新型合金材料。理想的負極材料主要作為儲鋰的主體，在充放電過程中實現鋰離子的嵌入和脫出，是鋰離子電池的重要組成部分，其性能的好壞直接影響鋰離子電池的電化學性能。
負極材料較正極材料來說價格更穩定，技術路線主要集中在碳材料負極。相比正極材料來說，負極材料技術更迭速度沒有那麼快，技術路線比較單一，目前最常用的是石墨類材料，包括人工石墨和天然石墨。天然石墨較人工石墨工藝更簡單，價格也便宜，但其循環性能相對較差。人造石墨循環性能好，但是工藝更複雜，成本更高，而且人造石墨負極容量密度已接近理論上限，提升空間有限。還有一種矽碳負極，純矽負極其理論能量密度能達到傳統石墨材料的十倍以上，但目前技術水平無法解決充電後的膨脹問題，只能添加少量的矽，製成矽碳複合材料的負極，未來矽基負極的發展空間巨大，但是短期內負極材料仍以傳統石墨材料為主。
國內負極材料出貨量過去 5 年增速穩定在 20%以上。GGII 調研數據顯示，2019 年中國鋰電池負極材料市場出貨量 26.5 萬噸，同比增長 38%。其中受益於市場對高倍率、快充型產品應用進一步增多，人造石墨出貨量快速增長，2019 年出貨量為20.8 萬噸，同比增長 56.3%，佔比負極材料總出貨量 78.5%，相比 2018 年佔比提升 9.2 個百分點。
2.4 電解液：六氟磷酸鋰為主要的溶質
電解液為高電壓下不分解的有機溶劑和電解質的混合溶液。電解質為鋰離子運輸提供介質，通常具有較高的離子電導率、熱穩定性、安全性以及相容性，一般為具有較低晶格能的含氟鋰鹽有機溶液。電解液由溶質、溶劑及其他添加劑組成。其中溶質是最主要的成分，佔整體成本的 40%以上，目前主要的電解液的溶質為六氟磷酸鋰。過去幾年，六氟磷酸鋰的市場價格持續下降，或主要由於產能的集中釋放導致產能過剩。
國內電解液出貨量過去 5 年年均複合增速達 30.4%。GGII 調研數據顯示，2019 年中國電解液出貨量 18.3 萬噸，同比增長 30%。出貨量增長原因：1）國內動力電池出貨量增長，帶動動力型電解液出貨量增長；2）日、韓動力電池企業受終端車企拉動，出貨量增量明顯，以新宙邦、國泰華榮、天賜等為代表的企業對日韓電池企業出口量增加；3）通訊儲能市場增速明顯，帶動儲能電解液出貨量增幅較大。
2.5 隔膜：溼法隔膜的滲透率在提升
鋰離子電池隔膜一般都是高分子聚烯烴樹脂做成的微孔膜，主要起到隔離正負電極，使電子無法通過電池內電路，但允許離子自由通過的作用。由於隔膜自身對離子和電子絕緣，在正、負極間加入隔膜會降低電極間的離子電導率，所以應使隔膜空隙率儘量高，厚度儘量薄，以降低電池內阻。因此隔膜採用可透過離子的聚烯烴微多空膜，如聚乙烯、聚丙烯或它們的複合膜。隔膜的性能受其材料、製作工藝、厚度、微孔密度等多方面因素影響。GGII 調研數據顯示，2019 年中國鋰電隔膜出貨量為 27.4 億平米，同比增長 35.6%，連續 5 年保持 30%以上增長。
溼法隔膜的市場份額快速提高。目前常用的是溼法隔膜，因其厚度較幹法隔膜更薄，效率更高，在市場中的滲透率逐漸提升。另外溼法隔膜近 2 年成本大幅下滑，與幹法單拉隔膜成本差距逐漸減小，加之塗覆隔膜低成本化與高性能優勢明顯，一定程度上搶佔了幹法膜市場。2019年溼法隔膜出貨量19.9億平米，同比增長51.2%，佔比隔膜總出貨量 72.6%，增加 7.5 個百分點。
2.6 封裝技術：方形、圓形及軟包各有優劣
電池的「外衣」-封裝技術是影響電池使用安全性及壽命的關鍵因素之一。結合動力電池產品的使用場景，耐撞擊、耐振動、擠壓穿刺等機械衝擊是電池外包裝必要的功能之一，此外還需要滿足化學方面的防火阻燃、浸泡要求，以及設計方面的輕量化、走線布局等要求。所以動力電池的封裝工藝也具有一定的技術門檻。
動力電池按分裝技術劃分主要有方形電池、圓形電池以及軟包電池三類，各有優劣。1）方形電池，顧名思義是將單體電池做成方形。方形相對於圓柱形封裝，縮小了電芯間的縫隙，讓內部材料卷覆得更加緊密，有利於讓電池在高硬度的限制下不容易膨脹，相對更加安全。並且，殼體採用了密度更小、重量更輕且強度更高的鋁鎂合金，讓電池的能量密度和安全性做到更高，在續航方面的表現也會更加突出；2）圓形電池與方形雖然都屬於硬殼封裝，但圓柱型封裝尺寸小、成組靈活、成本低且工藝成熟。目前特斯拉的純電車型所採用的松下電池的封裝方式便是硬殼圓柱型電池，但後期依然要面對成組後散熱設計難度大、能量密度低等問題；3）軟包型電池雖然有尺寸變化靈活、能量密度高、重量輕、內阻小的諸多優點，但是同樣具有機械強度差、封口工藝難、成組結構複雜、設計難度大等缺點，甚至在成本、一致性和安全性方面都表現一般。
方形電池為我國動力電池最常見的封裝形式。在方形、軟包、圓柱三種形狀的電池路線中，方形電池市場份額依舊遙遙領先，且是 2019 年唯一保持同比正向增長的技術路線。2019 年方形電池裝機量 52.73GWh，同比增長 24.8%，佔總裝機量 84.5%。其中，位列方形電池裝機量前三的企業為寧德時代、比亞迪與國軒高科。在寡頭效應影響下，方形電池領先的局面短期內不會發生改變。
3.動力電池市場，中日韓三足鼎立
動力電池市場的先進玩家主要集中在中日韓三國。隨著新能源汽車市場的快速發展，動力電池市場規模逐漸擴大。但同時行業洗牌正在加速，除去已佔據行業大半江山的龍頭企業外，其他玩家或將全部面臨被邊緣化的局面。2019 年全球動力電池行業 CR5 達 76%，行業集中度持續提升。
TOP 玩家基本壟斷主要電動車企的電池供應。在當前全球電動化浪潮爆發的前夜，動力電池市場集中度非常高，頭部電池企業基本壟斷大部分電動車企的電池供應，海外主要是松下、LG 化學與三星 SDI，國內以寧德時代、比亞迪以及國軒高科為主。
3.1 寧德時代：全球動力電池的龍頭
寧德時代乘風借力，迅速躍升為動力電池龍頭企業。寧德原本為新能源科技集團（ATL）的動力電池分部，於 2011 年單獨成立有限公司。藉助 ATL 豐富的研發經驗和技術基礎，寧德時代迅速成長，專注於三元電池及磷酸鐵鋰電池的生產研發。自 2016 年以來國內新能源汽車市場增長勢頭迅猛，寧德憑藉在行業內處於領先水平的產品，迅速打開市場。自 2017 年開始，寧德時代連續三年位居全球動力電池裝機量第一，其中 2019 年佔領了國內超 50%、全球超 27%的市場份額，成為全球動力電池的龍頭企業。
2015-2019 年寧德時代營收與歸母淨利潤保持高速增長，年均複合增速分別達68.3%與 48.8%。伴隨著新能源汽車與動力電池行業的高速發展，寧德營業收入與歸母淨利潤保持高速增長：2019 年實現營收 457.9 億元，同比增長 54.6%；實現歸母淨利潤 45.6 億元，同比增長 34.6%。
打通產業鏈上遊控制成本，與下遊客戶達成股權合作。寧德時代在過去幾年的發展中，不斷在產業鏈中縱向向上探索，通過參與產業上遊原材料的生產來進一步降低成本，增強產品競爭力。由於正極材料是鋰電池最關鍵的部分之一，寧德將投資重點放在了正極材料的生產以及生產正極材料所需的鋰礦資源。2019 年 9 月，寧德公告稱擬認購澳大利亞鋰礦公司 Pilbara8.5%的股份。同年 4 月，公告稱其子公司寧德邦普將投建 10 萬噸/年的鎳鈷錳酸鋰正極材料產能。除此以外，寧德時代擬與下遊優質客戶共同出資，成立合資子公司，與客戶形成利益綁定關係，目前公司擬與一汽、廣汽、吉利等公司合作。
布局海外，發力歐洲市場。目前鋰電供應的競爭已經進入全球化階段，中日韓地區的鋰電供應商紛紛瞄準歐洲等市場的增長前景，布局海外。寧德時代憑藉其領先的產品性能，不僅在中國勢頭強勁，也順利打開了海外市場，與包括寶馬、沃爾沃、本田、現代、豐田、大眾、捷豹路虎、標緻雪鐵龍、戴姆勒等國際車企達成了合作。寧德計劃於德國圖林根州建設的生產研發基地於 2019 年 10 月正式開工，該基地未來將用於開展動力電池的生產和研發，預計 2022 年可實現 14GWh 的電池產能，幫助公司進一步提高歐洲市場的銷售。此外，寧德時代也表示，將在 2020 年下半年正式向特斯拉供貨，且產品不局限於三元電池或磷酸鐵鋰電池，取決於市場需求。
3.2 比亞迪：整車與電池配套一體化
比亞迪深耕電動汽車與動力電池領域二十餘載。比亞迪最早成立於 1995 年，早期專注於研發生產手機鎳鎘充電電池，後來轉向汽車領域，深耕電動汽車與動力電池的研發生產。公司憑藉其在電池行業多年的技術積累與客戶拓展，2019 年新能源汽車動力電池裝機量約為 11GWh，佔國內約 17%市場份額，行業第二。
新能源電池在自給自足的基礎上，不斷獲得國內外客戶的認可。東風集團是第一個使用比亞迪電池的企業，2017 年東風集團與比亞迪合資建立成都蜀都比亞迪新能源汽車有限公司。2018 年長安申報的純電動 SUV 採用了比亞迪的三元鋰電池。除此之外，比亞迪的電池品質也獲得了海外車企—豐田的認可，公司於 2019 年 7 月與豐田籤訂合約，共同開發轎車和低底盤 SUV 的純電動車型以及其搭載的動力電池。2020 年 4 月，雙方合資的純電動車研發公司正式成立。比亞迪仍在積極開拓全球市場，推進電池的外供比例，2019 年底和 2020 年初公司表示將於奧迪、北汽探討合作。
未來電池業務將分拆獨立上市，進一步對外開放供貨。2017 年比亞迪宣布將於2022-2023 年單獨拆分出動力電池部門，成立公司並獨立上市。2020 年 3 月初，比亞迪宣布成立弗迪公司，進一步加快新能源汽車核心零部件尤其是動力電池的對外銷售。電池部門獨立上市有助於比亞迪進一步開拓新能源汽車動力電池市場，提高其電池的外供比例，分拆上市後的子公司將擁有更大的經營活動空間，投融資也更加靈活，未來有助於進一步提高市佔率。
3.3 國軒高科：鐵鋰龍頭，大眾入股
多年鋰電行業經驗，首家動力電池上市企業。國軒高科成立於 2006 年，並於 2015年完成 A 股上市。公司成立以來一直從事新能源汽車動力鋰電池自主研發、生產和銷售，擁有豐富的行業經驗和核心技術。2019 年公司的動力電池裝機量 3.2GWh，佔國內市場份額約為 5.2%，僅次於寧德時代和比亞迪，位居全國第三。其中磷酸鐵鋰電池裝機量 2.9GWh，排名第二。
2015-2019 年國軒高科營收保持增長，但淨利潤出現下滑。動力電池業務為公司主要收入來源，主要產品為磷酸鐵鋰電池。2016 年後由於政策向高能量密度傾斜，三元鋰路線大幅搶佔磷酸鐵鋰市場份額，公司業績承受一定壓力：2017-2019 年公司收入基本持平，歸母淨利潤出現較大幅度下滑。
深耕磷酸鐵鋰電池，加速三元研發。得益於多年的行業經驗及技術積累，國軒高科在磷酸鐵鋰電池方面不斷取得新突破，其單體磷酸鐵鋰電芯的能量密度已提升至200Wh/kg，領先行業先進水平。在三元電池方面，公司開發的高鎳體系三元 811 軟包樣品已通過國家科技部的專項檢查，單體能量密度達 302Wh/kg，循環次數超過1500 周。
整合產業鏈降低成本，積極開拓國內外市場。國軒高科注重上遊資源整合，積極布局鎳鈷鋰資源及電池四大原料（正極材料、負極材料、隔膜、電解液）以進一步提高公司的成本優勢。其中子公司精密塗布公司已量產塗碳鋁箔，與中國冶金科工集團合作開發三元前驅體材料，與深圳市星源材質科技股份有限公司合資進行隔膜開發，與銅陵有色集團進行銅箔開發合作，與上海電氣集團有限公司合資進軍儲能領域等。客戶方面，公司先後與北汽、上汽、江淮、奇瑞、長安、吉利、宇通等國內眾多優秀整車企業建立戰略合作關係。同時，公司也在加快國際化進程，已進入博世全球供應鏈體系，與塔塔在印度設立合資公司共同開發印度鋰電池市場。
大眾入股國軒高科，打開成長空間。2020 年 5 月 28 日，國軒高科發布公告，大眾擬對公司進行戰略投資：1）公司控股股東珠海國軒及實際控制人李縝向大眾中國合計轉讓 5，647 萬股，佔公司總股本的 5%；2）公司向大眾中國定向發行不超過總股本的 30%，考慮可轉債轉股後不超過 3.84 億股，預計價格 19.01 元/股，合計募集資金不超過 73 億元（約定不低於 60 億元）；3）募資額將用於公司電池年產16GWh 高比能動力鋰電池產業化項目（58.6 億元）、國軒材料年產 3 萬噸高鎳三元正極材料項目（14.4 億元）、補充流動資金（9.1 億元）。戰略投資完成後，大眾中國持股佔公司總股本的 26.47%，成為第一大股東。我們認為此次合作，將加強雙方在電池領域的業務合作，國軒高科將成為大眾中國的重要供應商之一，帶動未來動力電池出貨量增長。同時，伴隨著體量的擴張有望進入更多車企供應鏈體系，擴大市場份額。
3.4 松下：主供特斯拉的電池巨頭
松下背靠財團體系，資源豐富。松下為日本大型電器製造公司，2019 年世界 500強第 131 位。公司背靠日本住友財團，體系內業務來往密切，住友金屬為其獨家提供三元正極材料，住友化學為其提供超過 50%的電池隔膜。松下的動力電池業務屬於其汽車電子和機電系統事業部的能源業務，2019 財年，能源業務部的營收佔總營收的約 9%。
松下在電池領域已耕耘近百年。1923 年公司進入電池領域，推出乾電池、鹼性電池、鎳鎘蓄電池等消費電池，電池製造技術處於行業前沿。1976 年推出第一款車用電池並應用於尼桑汽車。1994 年研發出充電鋰電池，開始布局新能源領域，瞄準新能源汽車市場。2008 年松下開始與特斯拉的合作，直到 2019 年之前松下一直是特斯拉的唯一供應商。2019 年，松下動力電池出貨量為 28.1GWh，佔全球份額的 24.1%，位列第二。
長期專注圓形電池，NCA 高鎳技術領先。松下從開始研發鋰電池就一直偏重圓柱電池，最早量產的是筆記本用圓柱鋰電池。後來與特斯拉達成合作後，對圓柱電池的資本投入規模增加，方形電池產能規模一直較小。公司超過 60%的電池為 NCA三元鋰電池（含有鎳、鈷、鋁三種元素的正極材料的鋰電池），其中包括市場熟知的 18650 及 21700 電池，電池的單體能量密度分別達 250Wh/kg 及 300Wh/kg。21700 相比 18650 來說單體容量和能量密度都有了較大的提升，但成本反而有所下降。
主供特斯拉，逐步滲透其他客戶。松下與特斯拉的合作開始於 2008 年，最開始只是供應少量散裝電池，後來 2011 年籤訂了長期供應協議，2014 年合資在美國建設工廠，松下的動力電池業務依靠特斯拉銷量提高不斷增長。松下約 85%的產能供給特斯拉。主要供貨產品有 18650 電池以及 21700 電池，18650 電池為特斯拉 ModelS、Model X 配套，21700 為 Model 3 配套。除了特斯拉以外，松下的客戶範圍逐漸擴大，開始給福特、大眾、豐田、奔馳等的少部分車型供貨。
3.5 LG 化學：全球化布局的鋰電龍頭
韓國最大綜合化學公司，歐洲市場表現強勁。LG 化學為 LG 集團化學板塊下子公司，擁有四大業務板塊，分別是電池事業本部，尖端材料事業本部，生命科學事業本部和石油化學事業本部。 LG 化學於 1995 年進入鋰離子電池行業，主要產品包括消費電池、動力電池及儲能電池，同時 LG 也致力於電池材料的研發。2019 年LG 化學電池事業部的營收佔總營收的約 28%，較 2018 年增加 5 個百分點。
全球動力電池出貨量第三。LG 化學主打軟包路線，正極材料以 NCM622 為主，目前電芯能量密度在 250Wh/kg 左右。2019 年 LG 化學動力電池出貨量為 12.3GWh，佔全球份額的 10.6%，全球排名第三。
擁有傳統化學領域優勢，正極材料部分自產。LG 化學利用自身在化學領域的業務優勢，一直以來自建工廠或者控股子公司來自產部分正極材料。2019 年公司在韓國建立正極材料工廠，並在多地擴建產能，未來有望將正極材料內部供應率提高到40%。負極材料、隔膜、電解液等其他材料則多由日、韓供應商提供，近幾年中國供應商如杉杉股份、璞泰來、恩捷股份、星源材質開始進入 LG 化學的供應鏈。
全球化布局，積極準備產能擴張。LG 化學布局全球多地，目前有四大電池工廠，分別位於韓國梧倉、美國密西根、中國南京和波蘭弗羅茨瓦夫，南京和波蘭的工廠的產能預計 2020 年將達到 100GWh。除此這外，為了進一步開拓中國市場，LG 化學與吉利汽車合作成立合資公司，從事動力電池生產及銷售。同時，公司也與通用在美國 Lordstown 地區成立合資企業，以擴大動力電池的生產規模，為吉利以及通用未來將推出的電動車提供動力電池。LG 化學與通用還籤訂了聯合研發協議，共同進行電池技術的研發，進一步推動技術進步，降低電池成本。
聯手國際車企，合作車型未來陸續面世。不同於松下對特斯拉的依賴度較高，LG化學擁有多元的客戶結構，包括大眾、通用、吉利等車企。未來隨著這些車企推出的新能源車型陸續面世，LG 化學也將迎來新能源動力電池出貨量的大幅增加。
3.6 三星 SDI：規模較小，主打方形電池
韓國最大集團旗下公司，集團內協同布局。三星 SDI 是韓國最大企業集團三星集團在電子領域的子公司，集團內多家公司布局新能源汽車全產業鏈，包括上遊的三星物產和下遊的三星電子等。三星 SDI 主營電子材料和能源板塊，其中能源板塊為其最大業務板塊，主要產品有消費鋰電池、動力鋰電池及儲能電池。2008 年三星 SDI 與博世合資建立 SBL Motive，標誌著公司進入動力電池領域，最早與寶馬達成合作，為其供應電池。2019 年三星 SDI 動力及儲能電池共創營收 203 億元，但仍錄得淨虧損 22 億元。
動力電池規模較小，與龍頭企業差距尚存。2019 年三星 SDI 動力電池出貨量4.2GWh，全球市佔率約為 3.6%，全球位列第 5。三星 SDI 與龍頭寧德時代與松下規模上有一定差距，主要原因包括公司與主要客戶合作的車型目前量產上市的較少，且之前受中國白名單影響，在中國的動力電池基地暫停了產能擴張計劃。公司客戶層比較單薄，客戶多為歐洲傳統車企，公司對核心客戶（大眾、寶馬）的依賴度高。未來公司計劃繼續以歐洲為中心發展更多客戶，同時隨著中國白名單的解除，未來也將積極拓展中國客戶。
以方形電池為主，與客戶共研。三星 SDI 的動力電池產品主要為方形電池，目前量產的產品有為寶馬 i3 配電的 60Ah、94Ah 電池，適用於 PHEV 車型的 26Ah、37Ah 電池以及適用於 HEV 車型的 5.2Ah、5.9Ah 電池。公司新研發的 Gen 5 電池預計 2021 年開始量產。Gen 5 電池的技術路線為高鎳三元 NCA，預計能量密度將提高 20%至 600Wh/L，大約 260Wh/kg，公司表示搭載 Gen 5 電池的電動汽車的續航可達 600 公裡。2020 年三星的研究人員還提出用銀碳複合層作為電池負極，電池單體能量密度有望提高至 900Wh/L，具體商用化落地還處於研發階段。
4.未來展望：優選的賽道，擴張的龍頭
4.1 規模：動力電池市場未來增長空間巨大
得益於新能源汽車行業的快速發展，動力電池需求不斷增加。2019 年全球動力電池出貨 128GWh，同比增長 20%，2014-2019 年年均複合增速達 56%。其中我國作為全球新能源汽車重要市場之一，2019 年動力電池出貨量達 71GWh，同比增長9%，佔全球出貨量的 55%，2014-2019 年年均複合增速達 74%。
動力電池需求=單車帶電量 X 電動汽車銷量。從動力電池市場空間長期擴張角度看，1）消費者對於電動車續航裡程的要求將驅動單車帶電量的增長；2）隨著全球不同國家以及車企紛紛加速汽車電動化進程，電動汽車銷量將持續增長；在這兩個因素的驅動下，新能源汽車動力電池需求未來增長確定性高，空間巨大。根據BNEF、GGII 數據以及我們的測算：到 2025 年，國內動力電池需求有望達 310Gwh，CAGR35%；全球動力電池需求有望達 635GWh，CAGR34%。到 2030 年，國內動力電池需求有望達 840Gwh，CAGR28%；全球動力電池需求有望達 1960Gwh，CAGR30%。景氣度將長期保持擴張區間。
4.2 技術：降本是短期目標，長期依然看技術革新
從短期看，成本是動力電池的最主要考量因素之一。由於購買力平價是短期內製約電動車滲透率爬升的最主要因素，多家動力電池企業圍繞降低成本加大力度技術研發。
4.2.1 低鈷化甚至無鈷化是中短期內三元鋰電池降本的技術方向
為了擺脫對鈷元素的依賴以及降低成本，動力電池公司都在探索無鈷電池的可能性。鈷是目前三元材料正極不可或缺的一種稀有金屬，不但可以穩定材料的層狀結構，而且可以提高材料的循環和倍率性能。隨著新能源汽車產業的迅速發展，鈷的需求量不斷提升。但地殼中的鈷含量較低，有限的鈷資源決定了其高昂的價格，未來還可能面臨供不應求的情況。因此無鈷作為一種終極的目標，也表現出車企對於擺脫資源約束的迫切性。
高鎳化是近年來三元電池發展趨勢。目前我國主流的三元材料為鎳鈷錳三元，通過調配鎳、鈷、錳三種元素的比例，來獲得不同的電極極性。由於提高鎳元素的比例能提高電極的比能量，以及降低鈷含量的使用，三元材料不斷向高鎳化發展，從NCM622 到 523 再到 811。NCM811，鎳、鈷、錳含量比例為 80%：10%：10%的三元鋰電池。單體能量密度可以達到 300Wh/kg，相較於 622 型能量密度提升了50%。
蜂巢能源發布首款 NMx 無鈷電池。2020 年 5 月長城汽車旗下的電池企業-蜂巢能源正式發布了公司研發的 NMx 無鈷電池，該電池通過陽離子摻雜技術、單晶技術、納米網絡化包裹，顯著改善了無鈷情況下鎳鋰離子混排問題以及循環壽命的問題，使無鈷材料有望跨過這些關鍵障礙，走到規模化應用的階段。在安全性方面，蜂巢能源的 NMx 無鈷電池產品已經通過了國標和歐標的全部安全性測試，在安全性能優於三元電池。推出的第一款電池電芯容量為 115Ah，採用高電壓體系，保持能量一致，能量密度可達到 245Wh/kg，續航裡程達到 600km，將在 2021 年 6 月完成SOP。第二款是 L6 薄片無鈷長電芯，容量為 226Ah，能量密度可達 240Wh/kg，NEDC 續航裡程達到 880km，也將在 2021 年下半年完成 SOP。雖然蜂巢無鈷電池還未進入大規模商用投產階段，但是我們相信去鈷化一定是比較明確的發展方向。
4.2.2 無模組化成為降本的可行路線之一
無模組化可以提升電池包成組效率。在傳統電池系統中，電池內部結構件與 pack的成本佔比較高，通過無模組化技術有望改進電池 pack 設計，提升電池包成組效率，優化排布結構、拓撲優化、低密度材料，從而降低成本。
寧德時代於 2019 年 9 月在法蘭克福車展上率先推出 CTP 技術。CTP 技術省去了傳統電池組裝流程「電芯-模組-電池包」中的模組環節，用箱體結構件可以替代模組框架的功能，把模組的框架、絕緣零件與箱體結構件有機地結合，達到結構件的最優化。採用 CTP 技術後，可使電池包體積利用率提高 15%-20%，電池包零部件數量減少 40%，電池包能量密度提升 10%-15%，可達到 200Wh/kg 以上。同時，減少了中間環節，生產效率提升 50%，並且大幅降低動力電池的製造成本。
4.2.3 磷酸鐵鋰景氣回升
比亞迪推出刀片電池，將率先搭載在新車型漢上。比亞迪於 2020 年 3 月發布全新一代刀片電池，通過增加電芯長度，將電芯進行扁平化設計。通過密集排布，使其本身就可以充當結構件，保持足夠的強度提供支撐，省去了一部分傳統的電池包防護結構，使得電池包殼體內部的空間利用率由傳統設計的 40%提升至 60%。同時，新刀片電池在電池壽命、續航能力、安全性能、成組效率等方面有了進一步提升，成本下降約 20%-30%。首款搭載刀片電池的純電動車型-漢預計將於 2020 年 7 月上市，續航裡程可達 600 公裡。
磷酸鐵鋰市場份額有望觸底反彈。國內補貼大幅退坡後，成本壓力驅動車企重新開始考慮磷酸鐵鋰技術路線，同時寧德時代的 CTP 技術以及比亞迪的刀片電池技術使得鐵鋰電池的能量密度提高。自 2019 年下半年開始，國內主要車企開始在工信部推薦批次中新增磷酸鐵鋰動力電池車型，且比重不斷增高。2020 年前 5 批推薦目錄中，搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車佔比為 19%，相較於 2019 年全年佔比 7%有明顯提高。
4.2.4 多種技術路線百花齊放
廣汽新能源深耕石墨烯電池研發。石墨烯材料由於具備超輕、超高強度、超強導電性等特性，被認為是提高電池充電速度、推動動力電池技術進步的重要技術。早在2014 年，廣汽集團就開始石墨烯技術的研發，歷經多年摸索逐步掌握了具有自主智慧財產權的三維結構石墨烯（3DG）材料的製備和應用技術。目前，廣汽已經完成電芯、模組、電池包樣件的測試工作，並搭載整車進行了裝車大功率充電測試，該款「超級快充電池」搭載實車僅需 8 分鐘就可以將電池充電至 85%。預計 2020 年底，廣汽新能源 Aion 車型將率先搭載石墨烯電池。
全固態電池的潛在綜合性能優於三元鋰電池。固態電池就是使用固體電極和固體電解質的鋰二次電池電池，具有不可燃、不腐蝕、不揮發、不漏液等優勢，安全性能大大提升。另外，固態電池使用金屬鋰做負極，可匹配高電壓正極材料，進一步提升能量密度，用以滿足電動汽車的續航裡程要求。因此，固態電池也被廣泛期待成為下一代動力電池技術，過去十年相關專利數量增長超過 10 倍。但由於固態電池技術尚未成熟，距離量產還有較大距離，預計在 2030 年後才有望實現商業化。
從中短期看，CTP+LFP 可以滿足低續航電動車需求，而對於高端版長續航的電動車，三元鋰依然是目前最優選擇。
4.3 格局：第一梯隊穩定，寧德時代與 LG 化學優勢突出
動力電池行業集中度不斷提升。2017-2019 年，全球動力電池行業 CR5 由 56.0%提升至 75.6%。我們認為，由於行業要求的資本投入規模大、研發投入產出周期長、技術壁壘高等因素，使得動力電池成為具有高護城河的行業。隨著時間推移，動力電池企業競爭愈發激烈，行業洗牌加速，未來集中度會繼續提升。
第一梯隊格局穩定，LG 與寧德配套客戶最優。類似於傳統燃油車零部件行業，下遊車企客戶扮演著舉足輕重的角色。能否進入國際車企的核心供應鏈，某種程度上決定了電池企業發展的規模體量與市場份額。目前，從電池企業配套的車企與車型可以看出，全球動力電池行業已經形成寡頭壟斷的競爭格局，其中以寧德時代與LG 化學的配套車企客戶最多。短期行業較難發生重大技術變革，行業第一梯隊格局保持穩定。
從電池能量密度來看，松下暫時領先，寧德時代與 LG 化學不斷追趕。由於先發優勢，松下在單體電池能量密度上處於領先，但由於圓柱電池成組效率較低，電池pack 能量密度優勢並不明顯。而寧德時代憑藉 CTP 技術在電池 pack 的能量密度上逐漸追趕，達到行業領先水平。
從擴產的規模來看，寧德時代與 LG 化學領先。隨著電動化浪潮的臨近，2020 年全球龍頭電池廠進入新擴產周期，新增產能集中在 2022-2023 年投產。據統計，寧德時代、比亞迪、松下、LG 化學、三星 SDI、Northvolt 等全球動力電池龍頭 2019年底產能合計約 185GWh，到 2022 年產能規劃將達到 600GWh 以上。其中，寧德時代與 LG 化學擴產規模最大，而松下則較為謹慎。
全球範圍看，歐洲本土系蓄勢待發。資金投入是電池企業產能擴張的重要指標。2019 年 3 月，大眾集團宣布將與 Northvolt 共同組建歐洲電池聯盟，以推動整個歐洲電池技術的研究。2019 年 6 月，Northvolt 完成來自大眾汽車 9 億歐元股權融資，用於 Northvolt Ett 的開發，其他還包括歐洲投資銀行提供的 3.5 億歐元貸款。在法、德兩國政府的支持下，法國 PSA 集團與道達爾旗下 Saft 聯合建立兩個汽車動力電池工廠，預計將得到歐盟提供的 13 億歐元公共資金支持。
歐洲在全球動力電池市場份額有望提高。在傳統競爭格局中，中日韓三國的產值佔據了近全球動力電池市場 90%的份額。而隨著這一輪電動化浪潮的推進以及產能的擴張，在來自歐洲政策、資金與市場需求的支持下，一批中國和韓國電池企業湧向歐洲。同時，歐洲本土的電池企業也在車企的扶持下快速成熟。我們預計，歐洲將成為中日韓之後的第三大動力電池產業集群，全球份額有望提高。
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：國元證券）
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