特斯拉电池日专题：电池日发布前瞻技术降本放量目标宏大

1、刘海博首席机械分析师S1010512080011袁健聪首席新材料分析师S1010517080005联系人：董雨翀新能源汽车行业评级强于大市（维持）风险因素：销量不及预期，项目投产进度不及预期，技术路线更迭。投资策略：特斯拉未来有望持续推动电池技术进步、成本下降，进而推动电动车普及，加速汽车产业乃至能源行业的变革。中国电动车供应链、锂电行业各环节龙头具备全球竞争力，有望受益全球电动车放量，尤其是特斯拉供应链的相关投资机会更加明确：1）锂电环节：宁德时代（电池），比亚迪(A+H)、恩捷股份（隔膜）、德方纳米（LFP 材料）、璞泰来（负极）、新宙邦（电解液），天赐材料（电解液），建议关注科达利（壳体

2、）、翔丰华（负极）等；2）上游设备及资源：先导智能（设备）、杭可科技（设备）、赣锋锂业；3）热管理领域推荐：三花智控（热管理）、银轮股份（热管理）；4）零部件方面，精选推荐拓普集团、福耀玻璃、新泉股份，建议关注：旭升股份。重点公司盈利预测、估值及投资评级收盘价简称EPS（元）PE评级（元）20192020E2021E20192020E2021E宁德时代197.001.962.293.011018665买入比亚迪(A)110.400.591.921.951875857买入比亚迪(H)94.210.591.921.951594948买入恩捷股份89.501.061.302.06856943买入德方

3、纳米89.201.290.602.316914839买入璞泰来109.901.501.642.42736745买入新宙邦57.460.791.151.50735038买入先导智能46.290.871.211.33533835买入杭可科技53.900.731.151.51744736买入赣锋锂业53.540.280.570.791939368买入三花智控22.040.400.400.49565545买入银轮股份12.520.400.470.58312722买入拓普集团40.130.430.611.00936640买入福耀玻璃34.041.160.871.29293926买入新泉股份32.400.

4、590.821.07553930买入资料来源：Wind，中信证券研究部预测注：股价为 2020 年 9 月 23 日收盘价目录 HYPERLINK l _TOC_250006 短期销量继续高增，未来目标更加长远 1 HYPERLINK l _TOC_250005 2020 年特斯拉销量指引 1 HYPERLINK l _TOC_250004 特斯拉发布五项创新技术，未来自产电池 2 HYPERLINK l _TOC_250003 特斯拉降本增效，推动电动车普及 9 HYPERLINK l _TOC_250002 积极推动电池技术发展，推动产业进步 12 HYPERLINK l _TOC_250

5、001 特斯拉技术创新预计推动电池行业，而非直接竞争 12 HYPERLINK l _TOC_250000 中国锂电产业链全球竞争力强，有望受益特斯拉增长 14风险因素 15投资策略 15插图目录图 1：2015-2023E 特斯拉分车型销量预测（万辆） 1图 2：特斯拉认为实现 100%纯电交通需要 10TWh 动力电池产量 2图 3：解决电池问题的五个措施 2图 4：46800 大圆柱电池 3图 5：无极耳电池技术 3图 6：特斯拉电池无极耳技术示意图 3图 7：干电极涂层技术过程 4图 8：特斯拉干电极制备示意图 4图 9：特斯拉高速连续化生产 5图 10：特斯拉产能投入降低 5图 11

6、：特斯拉未来电池产能计划 6图 12：特斯拉差异化正极应用 6图 13：特斯拉建立正极材料厂 7图 14：特斯拉无硫化处理锂矿 7图 15：特斯拉回收金属材料 8图 16：特斯拉采用覆膜硅材料做负极 8图 17：结构化电芯结构 9图 18：一体化电池+车身工程 9图 19：特斯拉为了电动车降本增效提出的“五大举措” 9图 20：5 项新技术带来的电池降本、续航增加、电池产能投资额降低 10图 21：特斯拉新技术带来的优势 10图 22：2019 年国内电动车价格带销量占比（%） 11图 23：马斯克公布“2.5 万美元”特斯拉车型 11图 24：2014-2020F 国内乘用车价位结构及预测（

7、30 万元以上占 9%，20-30 万元占 14%）. 11图 25：特斯拉“4680 大尺寸电池”示意图 12图 26：特斯拉电芯“亚模组”专利 12图 27：特斯拉电池无极耳技术示意图 13图 28：特斯拉无极耳电池示意图 13图 29：石墨负极与硅纳米线负极比较 13图 30：特斯拉硅纳米线负极技术成果原理图 13图 31：传统溶剂浆料涂布方法 14图 32：新能源汽车产业链:“漏斗模型” 14表格目录表 1：特斯拉对 100%纯电交通测算 10TWh 电池需求量的结构，以及对应电动车需求测算. 1表 2：不同型号圆柱电池参数特斯拉 3表 3：特斯拉电池降本及对 Model 3 成本影响

8、测算 10表 4：5 项新技术对电池、整车制造带来的变化 11表 5：新能源汽车板块重点跟踪公司盈利预测 15 短期销量继续高增，未来目标更加长远2020 年特斯拉销量指引预计特斯拉销量持续高增。依靠 Model 3 车型在全球的畅销，近年来特斯拉销量持续高增，2017/18/19 年销量分别为 10.1/25.5/36.5 万辆，同比+20%/+152%/+43%。202020年汽车行业整体受疫情影响明显，但特斯拉凭借强大产品力和国产 Model 3 放量，预计全年仍有 30-40%的销量增长。随着特斯拉全球化推进，预计未来几年高增趋势仍将持续。图 1：2015-2023E 特斯拉分车型销量

9、预测（万辆）万辆超过150超过110超过801050.01525.536.5 0.1 0.5135.18.410.1202518016014012010080604020150Model Y(欧洲产) Model 3(欧洲产) Model Y(中国产) Model 3(中国产) Cybertruck(美国产) Model Y(美国产) Model 3(美国产) Model S/X2015201620172018201920E21E22E23E资料来源：特斯拉官网，中信证券研究部预测未来电池需求量巨大。特斯拉表示，未来想要实现 100%的纯电交通需要 10TWh（10,000GWh）的动力电池年

10、产量，其中紧凑型/中型车电池需求为 3,500GWh，商用车电池需求为 3,000GWh，小型车和 Robotaxi 电池需求为 1,500GWh，皮卡电池需求为 1,100GWh，豪华车/SUV 电池需求为 900GWh。而 2019 年全球电池产能仅约 0.1TWh，意味着电池生产能力还需要以 100 倍的速度成长。表 1：特斯拉对 100%纯电交通测算 10TWh 电池需求量的结构，以及对应电动车需求测算车型小型车/Robotaxi紧凑/中型车豪华车&SUV皮卡 Cybertruck卡车 Semi合计长期电池需求(GWh)150035009001100300010000电池需求占比15%

11、35%9%11%30%100%单车带电量(kWh/辆)507090110300对应规划长期产量(万辆)3000500010001000100011000产量占比27%45%9%9%9%100%资料来源：特斯拉官网，中信证券研究部测算注：对 Model 3/Y、Model S/X 不同车型带电量取平均，小型车、皮卡、卡车电量为预测值图 2：特斯拉认为实现 100%纯电交通需要 10TWh 动力电池产量资料来源：特斯拉电池日直播 特斯拉发布五项创新技术，未来自产电池特斯拉在电池日发布了五项电池创新技术，分别为：电芯设计、电芯工厂、正极材料、负极材料、整车电池一体化。拟通过这五个方面实现电池性能提升

12、以及成本下降。图 3：解决电池问题的五个措施资料来源：特斯拉官网技术路线一：电池设计：大圆柱（46800）电池、无极耳设计，成本可下降 14%采用 46800 大圆柱电池。随着对能量密度要求的逐渐提高，电池“加粗加长”成为大趋势，特斯拉 2008 年开始使用 18650 电池，2017 年升级到 21700，能量密度增加 50%。此次公布将采用 46800 电池，更大的圆柱电池可以降低成本，最大的挑战是快充。新电池长度 80mm，直径 46mm，能量增加 5 倍，续航可提升 16%。量产地点在加州弗里蒙特工厂。图 4：46800 大圆柱电池资料来源：特斯拉官网型号体积（cm3）AhWh1865

13、016.5+50%3.111.52170024.24.6+500%17.046800133.023.085.1表 2：不同型号圆柱电池参数特斯拉容量资料来源：钜大锂电，中信证券研究部未来会采用无极耳电池。在原来的电池结构中，电流必须流经极耳才能到达电池单元外部的连接器。但是，当电流必须一直沿着正极或者负极流到极耳并流出电池单元时，电阻也会随着距离的增加而相应提高。此外，由于极耳是额外的零件，因此也相应增加了成本。采用无极耳电池，会简化制造过程，并将减少电阻，因而减少发热。图 5：无极耳电池技术图 6：特斯拉电池无极耳技术示意图资料来源：特斯拉官网资料来源：美国专利 US2020/0414467

14、6 A1，美国专利局采用新电池，成本可以下降 14%。无极耳的 46800 圆柱电池量产后可以将成本降低14%，目前已经开始进行生产，产能爬坡一年后有望达到 10Gwh。技术路线二：电池工厂，包括干法电极、连续性加工工艺、产能目标巨大、成本可降低 18%采用干法电极工艺。公司也将采用干法电极工艺，粉状材料压成膜的过程，实际操作技术难度很大，特斯拉对干电极方案进行不断优化、加入了很多的工艺、进行了很多实验，得到最优方案，但目前还不成熟。图 7：干电极涂层技术过程资料来源：Dry Electrode Coating Technology（Hieu Duong, Joon Shin & Yudi Y

15、udi），中信证券研究部图 8：特斯拉干电极制备示意图资料来源：特斯拉官网生产工艺优化。后续有望实现连续性地组装加工，单条组装线上可以实现 20GWh的产量，产出增加 7 倍。图 9：特斯拉高速连续化生产资料来源：特斯拉官网降低产能投资。能够最大可能简化流程。目标是未来在现在 150GWh 的工厂空间中能够容纳 1TWh 产能，每 GWh 产能投资降低 75%。图 10：特斯拉产能投入降低资料来源：特斯拉官网产能目标：2022 年电池产能实现 100GWh，2030 年实现 3TWh 产能，其中 2022 年的 100GWh 是与供应商合作之外的完全自产产能。资料来源：特斯拉官网考虑电池工厂、

16、干电极生产工艺等方面，可以带来 18%的成本下降。技术路线三：正极材料无钴化，正极体系根据使用场景分成三类，成本下降 12% a）正极将消除钴的使用。针对不同车型的不同电池特性需求，特斯拉采用差异化正极体系，1）铁锂电池应用在中低续航车型、储能领域，主打性价比，公布三年将要发布的那一款新车预计将搭载铁锂电池；2）镍锰电池，应用于长续航车型，特斯拉认为 2/3的镍、1/3 的锰的配比更好；3）高镍材料，应用于高能量密度需求、长续航车型，包括皮卡等。图 12：特斯拉差异化正极应用资料来源：特斯拉官网将在美国建立正极材料工厂，可以减少 80%的运输成本。特斯拉将在美国对镍和锂实现本地化生产和供应。提

17、取镍的过程得到简化，整体流程简化了 66%。另外也对锂矿开采进行了优化，采用无硫化开采技术，锂金属成本因此降低 33%。图 13：特斯拉建立正极材料厂资料来源：特斯拉官网图 14：特斯拉无硫化处理锂矿资料来源：特斯拉官网布局上游资源和电池回收，降低成本。特斯拉计划下个季度开始电池材料回收的试点，使得材料回收更加有效，正极金属材料继续降低，不过资源的利用与回收存在时间差，可能需要 10 年时间才能体现出回收的效果。图 15：特斯拉回收金属材料资料来源：特斯拉官网总结来说，在这一环节的优化可使成本下降 12%。技术路线四：负极硅材料，可使成本下降 5%公司采用新的材料抑制硅膨胀。用覆膜材料先给硅材

18、料涂膜，有效解决插锂后硅体积膨胀的问题。硅的储备很丰富，但是问题在于硅会膨胀，同时硅材料和隔膜会凝结成凝胶状。特斯拉使用高弹性的材料来抑制膨胀，综合来看，硅负极材料成本降 5%，达到 1.2美元/kWh，而且续航提升 20%。图 16：特斯拉采用覆膜硅材料做负极资料来源：特斯拉官网技术路线五：电池一体化，可使成本降低 7%未来推动汽车车身一体化结构的设计。把电池直接内置在汽车结构中，减轻车辆的整体重量，所需零件的总数减少 370 个，将使重量降低 10%，续航增加 14%，每千瓦时的成本降低 7%。图 17：结构化电芯结构图 18：一体化电池+车身工程资料来源：特斯拉官网资料来源：特斯拉官网

19、特斯拉降本增效，推动电动车普及技术升级降本增效，将推动电动汽车行业巨大进步。总的来看，特斯拉电池日共提出了电芯设计、电芯工厂、正极材料、负极材料、整车环节五个环节的提升措施以提升电池性能、增加电池产能并同时降低成本。如果上述举措均可实现，则综合来看，将为电动汽车带来 54%的续航里程提升，56%的电池成本下降以及 69%的单位 GWh 锂电设备投资额的降低（高速组装设备同时能将生产效率提升至目前 7 倍）。图 19：特斯拉为了电动车降本增效提出的“五大举措”资料来源：特斯拉官网图 20：5 项新技术带来的电池降本、续航增加、电池产能投资额降低资料来源：特斯拉官网假定目前特斯拉外购松下、LG 化

20、学的圆柱电芯成本为 90-100$/kWh（下图中设为 0.66元/Wh），若 2025 年特斯拉自制电芯成本下降 56%至 0.29 元/Wh；同时我们假定电池 PACK生产成本由 0.15/Wh 降至 0.10 元/Wh。则综合上面两方面，特斯拉电池包成本有望从 0.81元/Wh 降低一半至 0.39 元/Wh。以特斯拉入门级 Model 3 为例，其电池包成本将由 4.5万辆下降 2.4 万元至 2.1 万元。如果上述降本计划实现，将大幅提高电动对燃油车经济性。图 21：特斯拉新技术带来的优势元/Wh共 0.81 元/Wh0.150.11(毛利率15-20 )共 0.39 元/Wh0.1

21、00.550.291.00.80.60.40.23、PACK环节成本2、电池厂毛利1、电芯cell成本0.0圆柱三元电池 (松下、LG化学)特斯拉2025目标资料来源：特斯拉官网表 3：特斯拉电池降本及对 Model 3 成本影响测算圆柱三元电池(松下、LG 化学)特斯拉 2025 目标及我们测算1、电芯 cell 成本0.550.292、电池厂毛利0.111+2、特斯拉外购电芯价格0.660.293、PACK 环节成本0.150.101+2+3、成本合计(元/Wh)0.810.39入门级 Model 3 单车电量(kWh)55特斯拉外购电芯价格(万元)3.61.6特斯拉电池包成本(万元)4.

22、52.1资料来源：特斯拉官网，工信部网站，中信证券研究部测算表 4：5 项新技术对电池、整车制造带来的变化电池成本降低以入门级 Model 3 为例电池成本降低(万元)续航里程增加单GWh 产能投资降低电池设计14%0.5816%7%电池工厂18%0.7434%正极材料5%0.2120%4%负极材料12%0.494%16%整车电池一体化7%0.2914%8%共计56%2.354%69%资料来源：特斯拉官网，工信部网站，中信证券研究部测算新技术将推动电动车平价化和渗透率的大幅提升。电池成本的大幅降低有助于电动车平价化，马斯克于电池日正式公布未来将推出一款基于新技术的特斯拉车型，预计售价仅2.5

23、万美元。20 万元以上传统车占比约 20%，15 万元以上的传统车销量占比 40%，如果未来发布 2.5 万美元的车型，市场空间有望迎来翻倍，有望促进销量攀升。图 22：2019 年国内电动车价格带销量占比（%）图 23：马斯克公布“2.5 万美元”特斯拉车型-25万 25-30万元8元630万元以上610万元以下3310-20万元4720资料来源：GGII，汽车之家，中信证券研究部资料来源：特斯拉电池日直播图 24：2014-2020F 国内乘用车价位结构及预测（30 万元以上占 9%，20-30 万元占 14%）5万及以下（5,8）万（8,10）万（10,12）万（12,15）万（15,2

24、0）万(20,25)万（25,30）万（30,40）万40万以上2020F2019F201820172016201520140%20%40%60%80%100%资料来源：国家信息中心十年滚动预测报告，中信证券研究部 积极推动电池技术发展，推动产业进步特斯拉技术创新预计推动电池行业，而非直接竞争1）特斯拉更多是推动产业进步，与现有电池企业协同，并不是直接竞争。2）特斯拉一直推动能源变革，而动力电池是燃油车电动化重要一环，特斯拉研发、技术、生产投入很大。考虑到特斯拉电池需求庞大（2023 年超 100GWh），以及电池行业自身特性（重资产、规模效应、技术密集型）。预计特斯拉后续电池仍由松下、LG

25、化学、宁德时代等三方电池企业与其共同供应。此次电池日公布的部分技术创新如下：大尺寸电池带来性能提升，同时对电池结构进行优化。特斯拉新的 4680 电池存储容量提升至 5 倍，续航里程提升 16%，且具有 6 倍的充放电功率。大尺寸电池的关键之一是散热，传统动力电池生产过程是由电芯厂商负责生产单个电芯，然后由汽车制造商进行 pack 生产电池包，在特斯拉的专利描述中，将直接在电池厂生产出电芯平行排列的“亚模组”，而后通过简单堆叠排列生产电池包，从而解决电池的散热问题。图 25：特斯拉“4680 大尺寸电池”示意图图 26：特斯拉电芯“亚模组”专利资料来源：特斯拉电池日直播，中信证券研究部资料来源

26、：美国专利 US2019/0312251 A1无极耳技术进一步降低成本，提高电池效率。极耳是连接正负极材料到电池输出端的关键零部件，但电流必须通过较长路径（极耳-电极板-电极活性材料）进行传输，会增加电芯的内阻，使电池充电时热量过高，影响电池寿命、安全性等。而采用无极耳的电芯，可以有效降低电池约 13%的内阻，解决电池充电发热问题，并缩短充电时间。据媒体报道，无极耳电芯可以在 10 分钟内充满 50%电量，比目前特斯拉超级充电桩快 20 分钟。图 27：特斯拉电池无极耳技术示意图图 28：特斯拉无极耳电池示意图资料来源：美国专利 US2020/04144676 A1资料来源：特斯拉电池日直播，

27、中信证券研究部硅纳米线材料有助于实现超高能量密度。负极材料的容量对整个电池的能量密度至关重要，目前常用的石墨材料实际释放容量约为 170mAh/g，限制了锂电池能量密度的提升；相比较而言，硅负极理论容量可以达到 4200mAh/g， 硅基原材料更容易获得，更加便宜，可有效降低成本。同时相比于体相硅基材料，硅纳米线插锂后不会造成结构的破坏，因此可以极大地提高锂电池的能量密度。通过与 Amprius 合作硅纳米线负极技术，特斯拉电池续航提升了 20%，并且将负极材料成本降低至 1.2 美元/kWh。图 29：石墨负极与硅纳米线负极比较图 30：特斯拉硅纳米线负极技术成果原理图资料来源：Cui Yi

28、s group in Stanford University，Amprius 官网，中信证券研究部资料来源：特斯拉电池日直播，中信证券研究部Maxwell 的工艺使电池的负极和正极不使用溶剂。传统的锂电池制造使用有粘合剂材料的溶剂，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone）是其中一种常见溶剂。将具有粘合剂的溶剂与负极或正极粉末混合后，把浆料涂在电极集电体上并干燥。溶剂有毒，必须小心回收，进行纯化和再利用。而且需要巨大、昂贵且复杂的电极涂覆机。由于不使用溶剂，往往可以涂得更厚。图 31：传统溶剂浆料涂布方法资料来源：高工锂电中国锂电产业链全球竞争力强，有望受益特斯拉增长中国锂电供应链有望受益特斯拉增长。中国锂电产业链发展完善，锂电池原材料、设备供应商拥有最强的全球竞争力。特斯拉提出的技术并非全新，国内锂电制造企业或多或少探索过布局，未来国内供应链有望直接配套特斯拉，例如正极材料、负极材料、隔膜、电解液、导电剂、结构件等。图