磷酸铁锂从头越如铁雄关

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250020 一、磷酸铁锂，本征性能和材料优化 1 HYPERLINK l _TOC_250019 1、稳健正极，瑕瑜互见 1 HYPERLINK l _TOC_250018 2、铁锂的改性&合成 2 HYPERLINK l _TOC_250017 二、铁锂电池，过往蛰伏 4 HYPERLINK l _TOC_250016 1、政策不利，优品稀缺 4 HYPERLINK l _TOC_250015 2、电车增长，铁锂徘徊 5 HYPERLINK l _TOC_250014 三、曙光重现，爆款先行 7 HYPERLINK l _TOC_250013 1、补

2、贴退坡，铁锂重回乘用车主流视野 7 HYPERLINK l _TOC_250012 2、特斯拉Model 3 磷酸铁锂版：中高端爆款 8 HYPERLINK l _TOC_250011 3、比亚迪汉 EV：中高端爆款 10 HYPERLINK l _TOC_250010 3、宏光 mini EV：极致性价比爆款 13 HYPERLINK l _TOC_250009 4、国内新能源车市回暖，爆款铁锂元素逐渐显现 13 HYPERLINK l _TOC_250008 四、长续航车型不断推出，无模组加持前方光明 15 HYPERLINK l _TOC_250007 1、多个品牌推出长续航磷酸铁锂车型

3、 15 HYPERLINK l _TOC_250006 2、无模组电池技术，铁锂“持久战”新增根据地 16 HYPERLINK l _TOC_250005 3、饮马长江：铁锂动力电池规模前瞻估计 22 HYPERLINK l _TOC_250004 五、布局磷酸铁锂技术路线的电池企业、正极材料供应商 25 HYPERLINK l _TOC_250003 1、电池企业：宁德时代、比亚迪双雄领衔，国轩高科待有效验证 25 HYPERLINK l _TOC_250002 2、正极材料企业：德方纳米、湘潭电化（裕能）、贝特瑞等全力以赴 27 HYPERLINK l _TOC_250001 投资评价和建

4、议 30 HYPERLINK l _TOC_250000 风险分析 30图表目录图表 1： 主要正极材料容量和对锂电压 1图表 2： 主要正极材料综合性能对比 1图表 3： 层状结构和橄榄石结构示意 2图表 4： 磷酸铁-碳酸锂固相法合成磷酸铁锂工艺流程 3图表 5： 2013-2016 年纯电动乘用车补贴政策（单位：万元） 4图表 6： 2017-2019 年纯电动乘用车补贴政策（单位：万元；调整系数无单位；不含过渡期） 4图表 7： 比亚迪 e6 5图表 8： 腾势 500 5图表 9： 2015-2019 年我国新能源汽车产销规模（万辆） 5图表 10： 2015-2019 年动力电池装

5、机结构（MWh） 6图表 11： 2015-2019 年三元、铁锂动力电池装机规模（MWh） 6图表 12： 2019-2022 年纯电乘用车补贴调整情况 7图表 13： 特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版车型 8图表 14： 不同版本的国产 Model 3 参数对比 8图表 15： 特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版定价和基本性能 9行业深度报告图表 16： 国产特斯拉 Model 3 2020 年 1-9 月每月产量 10图表 17： 比亚迪 2020 年 6 月及上半年汽车销量（表中本月为 6 月） 10图表 18： 比亚迪汉 EV 基本信息和刀片电池设计思路 11图表 19： 比亚迪汉

6、 EV 外观及内饰 11图表 20： 比亚迪汉 EV 售价 12图表 21： 比亚迪汉EV2020 年 7-9 月每月产量 12图表 22： 宏光 mini EV 配置、价格 13图表 23： 2020 年 8、9 月宏光 mini EV 产量结构 13图表 24： 历年新能源乘用车批发销量比较 14图表 25： 2020 年 9 月销量居前的纯电动乘用车销量规模 14图表 26： 2020 年以来，典型的采用磷酸铁锂电池的工信部推荐纯电动乘用车 15图表 27： 典型的采用磷酸铁锂电池的工信部推荐纯电动乘用车与三元竞品性能对比 15图表 28： 宁德时代cell to pack 技术电芯的装

7、配和冷却示意 16图表 29： 比亚迪“刀片电池”设计思路 16图表 30： 电池热失控过程示意 16图表 31： 三元和铁锂正极热稳定性对比 16图表 32： 铁锂 vs 三元、是否有模组动力电池包综合技术路线对比基本假设 17图表 33： 372L 电池包对应不同技术路线的整车续航和成本 18图表 34： 300L 电池包对应不同技术路线的整车续航和成本 19图表 35： 不同体积电池包对应不同技术路线的整车续航和成本 20图表 36： 171L 电池包对应不同技术路线的整车续航和成本 20图表 37： 不同技术路线对应的整车续航（km）-电池包价格（元）综合比较 21图表 38： 动力电

8、池技术路线优劣势综合比较（电池系统层面，假设无模组技术普及） 22图表 39： 新能源汽车的磷酸铁锂电池用量估计（单位：GWh） 22图表 40： 宝马 iX3 23图表 41： 2021-2025 年我国磷酸铁锂动力电池装机量估计（GWh） 24图表 42： 2020 年 1-6 月我国磷酸铁锂电池装机量（GWh） 25图表 43： 2020 年上半年我国磷酸铁锂电池市场格局 25图表 44： 宁德时代半年度营收（百万元） 25图表 45： 宁德时代半年度归母净利（百万元） 25图表 46： 比亚迪半年度营收（百万元） 26图表 47： 比亚迪半年度归母净利（百万元） 26图表 48： 国轩

9、高科半年度营收（百万元） 26图表 49： 国轩高科半年度归母净利（百万元） 26图表 50： 我国动力型磷酸铁锂正极价格范围 27图表 51： 2020 年 1-9 月我国磷酸铁锂正极产量（吨） 27图表 52： 2020 年 1-9 月我国磷酸铁锂正极市场格局 27图表 53： 德方纳米半年度营收（百万元） 28图表 54： 德方纳米半年度归母净利（百万元） 28图表 55： 湘潭电化半年度营收（百万元） 28图表 56： 湘潭电化半年度归母净利（百万元） 28图表 57： 比亚迪、裕能新能源工厂交通 29图表 58： 贝特瑞半年度营收（百万元） 29图表 59： 贝特瑞半年度归母净利（百

10、万元） 29一、磷酸铁锂，本征性能和材料优化1、稳健正极，瑕瑜互见1996-1997 年，日本电信电话株式会社、美国 UT 奥斯汀分校Goodenough 教授团队等对橄榄石结构的AMPO4材料（磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸镍锂、磷酸钴锂等的统称）及其典型代表磷酸铁锂（后亦简称铁锂，LiFePO4）展开了早期研究，发现磷酸铁锂可以作为锂离子电池的正极。铁锂正极的充放行为对应的化学方程式如下：充电过程：LiFePO4FePO4+Li+e放电过程：FePO4+Li+eLiFePO4磷酸铁锂的发现晚于钴酸锂（上世纪 79 年代末-80 年代初）。典型正极材料（磷酸铁锂、磷酸锰锂、钴酸锂、三元材料、尖晶石

11、锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、富锂材料）的容量、电压及寿命、成本、安全性等综合性能归纳如下。图表1： 主要正极材料容量和对锂电压图表2： 主要正极材料综合性能对比资料来源：the NextPhase，中信建投资料来源：the NextPhase，中信建投磷酸铁锂的容量偏低（170mAh/g），对锂电压低（不足 3.5V），这使得铁锂电池单体的“理想质量能量密度”相比于高镍三元电池有约 25%以上差距。安全性、寿命、成本是磷酸铁锂的主要优势。磷酸铁锂的性能由其元素组成和晶体结构决定：磷酸铁锂的橄榄石结构具备聚阴离子框架，结构基元是 LiO6八面体（锂在体心）、FeO6 八面体（铁在体心）和 PO4 四

12、面体（磷在体心）。磷酸根中强的 P-O 共价键在电池完全充电的状态下可以稳定氧原子，避免其被氧化释氧。所以该结构使得磷酸铁锂具有很高的安全性和循环寿命。同时，磷酸铁锂的锂离子只拥有一维扩散通道，和层状材料（钴酸锂、三元）的锂离子二位扩散通道相比，离子电导较低，电子电导也较低。图表3： 层状结构和橄榄石结构示意资料来源：Li-ion battery materials: present and future，中信建投此外，磷酸铁锂正极除锂外没有使用任何昂贵元素，这也使得其在成本理论下限、长期应用规模等方面具备优势。2、铁锂的改性&合成磷酸铁锂材料的改性与合成手段以其本征性能优势的发挥及短板的补足

13、为出发点展开。铁锂的本征电子电导、离子电导较低，相应的主要改性手段是颗粒均一纳米化、高价离子掺杂、界面包覆碳材料/导电聚合物等。铁锂的对锂电压较低导致电池能量密度偏低，相应的主要改性手段是试图合成细晶、均匀的高对锂电压磷酸铁锰锂固溶体。铁锂的合成有不同的技术路径。根据铁源的不同进行区分，草酸亚铁、铁红和磷酸铁工艺使用固相法合成磷酸铁锂；通过液相手段引入对应元素后，也可以在合适条件下采用水热法合成水合磷酸铁锂前驱体，再进行煅烧获取成品（均多同时进行碳包覆）。相应主反应式如下。FeC2O4+NH4H2PO4+Li2CO3LiFePO4+NH3+H2O+CO2 LiH2PO4+Fe2O3+CLiFe

14、PO4+COx Li2CO3+FePO4+CLiFePO4+COx4Li+PO 3-+Fe2+ xH2OLiFePO4xH2OLiFePO4+xH2O综合考虑产物的纯度、物相、粒径分布、比表面积与表面状态，合成工艺本身的原料、工艺复杂度、环境影响等因素后，当前磷酸铁锂的合成手段以磷酸铁-碳酸锂固相法（裕能新能源、贝特瑞），水热合成法（德方纳米）两种方法为主。图表4： 磷酸铁-碳酸锂固相法合成磷酸铁锂工艺流程资料来源：北京中企安信环境，中信建投带着电池单体的能量密度劣势和成本优势，磷酸铁锂电池入局新能源汽车动力电池大潮。二、铁锂电池，过往蛰伏1、政策不利，优品稀缺补贴政策是我国新能源汽车飞速发展

15、的关键助力。随产业发展，纯电动乘用车的重要性不断提升。2013-2016 年，纯电动乘用车补贴政策的核心变量是工况续航。彼时工况续航的最高档位是 250km，单车补贴数额大，补贴退坡幅度小，技术水平要求相对较低。图表5： 2013-2016 年纯电动乘用车补贴政策（单位：万元）车辆类型工况续航（km）方案 2013 年方案 2014 年方案 2015 年方案 2016 年纯电动乘用车80（16 年 100）R1503.53.33.22.5150R2505.04.84.54.5R2506.05.75.45.5资料来源：多部委，中信建投2017 年开始，补贴政策进行了以“扶优扶强”为目的的调整。工

16、况续航里程提升、电池系统能量密度提高、百公里电耗加严，这一方面促进了优质产品面世，另一方面在很大程度上影响了当时条件下电池系统能量密度相对较低（100Wh/kg）的磷酸铁锂的应用。图表6： 2017-2019 年纯电动乘用车补贴政策（单位：万元；调整系数无单位；不含过渡期）补贴关键参数分档标准方案 2017 年补贴金额/系数分档标准方案 2018 年补贴金额/系数分档标准方案 2019 年补贴金额/系数主要指标- 续航里程100R1502150R2001.5150R2000（km）150R2503.6200R2502.4200R2500R2504.4250R3003.4250R3001.8无3

17、00R4004.5300R4001.8R4005R4002.5技术门槛-E900E1050E1250电池系统能量密度90E1201105E1200.6125E1400.8（Wh/kg）E1201.1120E1401140E1600.9无140E1601.1160E1E1601.2无技术门槛-百公里电耗优于能耗限值0%Q5%0.5Q10%0实际值优于政策上限5%Q25%110%Q20%0.8的比例Q25%1.120%Q35%1无Q35%1.1地补比例50%50%0%度电补贴上限无无0.0552017 年：能耗水平设置调整系数。按整车整备质量（m）不同，工况条件下百公里耗电量（Y）应满足以下要求：

18、m1000kg 时，Y0.014m+0.5；10001600kg 时，Y0.005m+13.7。补贴关键参数方案 2017 年方案 2018 年方案 2019 年2018、2019 年：能耗水平设置调整系数。按整车整备质量（m）不同，工况条件下百公里耗电量（Y）应满足以下门槛条件：m1000kg时，Y0.0126m+0.45；10001600kg 时，Y0.0045m+12.33。资料来源：多部委，中信建投长续航、高电池系统能量密度整车受补贴“优待”金额较高的时代，磷酸铁锂乘用车产品寥寥。低端产品如知豆 D1，工况续航不足 100km；中端产品如比亚迪 e6，工况续航 300km；江淮 iev

19、6e 青春版，工况续航 310km；长续航/高端产品如 e6 2017 年第 10 批目录版本，带电量 91kWh，工况续航 450km；腾势 2018 年版本，带电量 70kWh，工况续航 451km 等。但中低端产品工况续航性能不足，高端产品性价比不佳等原因和补贴的不利因素一起，导致磷酸铁锂乘用车销量萎靡、市场份额很低。相比之下，使用三元正极的锂电池对应整车“爆款”层出不穷。北汽 EU5，比亚迪秦、元，上汽 Ei5，广汽 Aion S 等车型一方面把电池系统能量密度拓展至 160Wh/kg以上、把工况续航拓展至 400-500km 以上，另一方面也使三元电池成为市场，尤其是纯电动乘用车市场

20、主流。图表7： 比亚迪 e6图表8： 腾势 500资料来源：比亚迪，中信建投资料来源：腾势，中信建投2、电车增长，铁锂徘徊据中汽协统计，2015 年到 2019 年，我国新能源汽车产销规模从 30 余万辆增加至 120 万辆以上。图表9： 2015-2019 年我国新能源汽车产销规模（万辆）销量产量12510075502502015年2016年2017年2018年2019年资料来源：中汽协，中信建投根据合格证数据，纯电动乘用车的电池装机规模和占比逐步提升，到 2017 年基本和纯电客车持平，到 2018年成为动力电池第一大装机去向。图表10： 2015-2019 年动力电池装机结构（MWh）7

21、0000纯电乘用车纯电客车纯电专用车插混乘用车插混客车60000500004000030000200001000002015年2016年2017年2018年2019年资料来源：合格证，中信建投和纯电动乘用车的重要性提升同步，三元电池在乘用车领域的高渗透率直接引领其装机规模与份额共同提升。而同期对磷酸铁锂而言几乎只有商用车方面的装机，2016-2019 年堪称磷酸铁锂装机规模在 20GWh 附近的 “徘徊的四年”。图表11： 2015-2019 年三元、铁锂动力电池装机规模（MWh）450004000035000300002500020000150001000050000三元铁锂2015年201

22、6年2017年2018年2019年资料来源：合格证，中信建投铁锂式微似乎已是市场共识。但拐点2020 年，悄然到来。三、曙光重现，爆款先行1、补贴退坡，铁锂重回乘用车主流视野2020 年 4 月，财政部、工信部、科技部、发改委发布关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知（财建202086 号），以支持新能源汽车产业高质量发展，做好新能源汽车推广应用工作，促进新能源汽车消费。通知要求：延长补贴期限，平缓补贴退坡力度和节奏；适当优化技术指标，促进产业做优做强；完善资金清算制度，提高补贴精度；强化资金监管，确保资金安全；完善配套政策措施，营造良好发展环境；2020年 4 月 23 日至 2020

23、 年 7 月 22 日为过渡期。过渡期期间，符合 2019 年技术指标要求但不符合 2020 年技术指标要求的销售上牌车辆，按照 2019 年对应标准的 0.5 倍补贴。图表12： 2019-2022 年纯电乘用车补贴调整情况2019、2020、2021-2022 原则上纯电/插混乘用车国家补贴方案对比（单位：主要指标-万元；技术门槛-系数）补贴关键参数分档标准方案 20192020 过渡期方案 2020方案 2021方案 2022补贴金额/系数补贴金额/系数补贴金额/系数补贴金额/系数补贴金额/系数主要指标-续航里250R3001.80.9000程（km）300R4001.81.621.62

24、1.30.91R4002.52.252.251.81.26技术门槛-E12500000电池系统能量密125E1400.80.80.80.80.8度（Wh/kg）140E1600.90.90.90.90.9160E11111技术门槛-百公里Q10%000.80.80.8电耗实际值优于10%Q20%0.80.8111政策上限的比例20%Q25%1111125%Q35%111.11.11.1Q35%1.11.11.11.11.1度电补贴上限/0.0550.050.050.050.052019 年：能耗水平设置调整系数。按整车整备质量（m）不同，工况条件下百公里耗电量（Y）应满足以下门槛条件：m100

25、0kg 时，Y0.0126m+0.45；10001600kg 时，Y0.0045m+12.33。2020 年过渡期以后：能耗水平设置调整系数。按整车整备质量（m）不同，工况条件下百公里耗电量（Y）应满足以下门槛条件：当 m1000 时，Y=0.0112m+0.4；1000m1600 时，Y=0.0078m+3.8；m1600 时，Y=0.0044m+9.24。营运车型 2020 年不退坡，2021、2022 年拟在前一年基础上分别退坡 10%、20%资料来源：多部委，中信建投补贴退坡且电池系统能量密度不再提高要求相当程度上缩小了铁锂车型和三元车型的补贴获取差距。只要铁锂车型的工况续航在 400

26、km 以上，且电池系统能量密度在 125Wh/kg 以上，则对比工况续航同样较长，只是电池系统能量密度稍高的三元车型，补贴额度差值只有 2250/4500 元。如果考虑电池包层面铁锂每 Wh 约 0.1 元的成本优势，和超过 50kWh 的电池包，再考虑虽有差距但基本可控的百公里电耗差距，可以认为铁锂车型和三元车型的购置成本差已经持平甚至铁锂占优。那么，“爆款”产品的推出就成为了磷酸铁锂电池用于纯电动乘用车的“现实拐点”。2、特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版：中高端爆款6 月中发布的新能源汽车推广应用推荐车型目录（第 7 批）披露了搭载磷酸铁锂电池的标准续航 Model 3的基本信息。图表1

27、3： 特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版车型资料来源：工信部，中信建投和此前使用三元圆柱电池的标准续航版相比，整车工况续航略有提升；整备质量有所增加；百公里电耗略有提升；功率性能（车速）有所提升；电池系统能量密度有相当程度下降。和长续航版相比，整备质量一致，续航差约 200km。图表14： 不同版本的国产 Model 3 参数对比不同车型版本标准续航版磷酸铁锂版长续航版外廓尺寸长（mm）：469446944694外廓尺寸宽（mm）：185018501850外廓尺寸高（mm）：144314431443总质量（kg）：201721702184整备质量（kg）：161417451745最高车速（km

28、/h）分钟最高车速（km/h）：150180180续航里程（km，工况法）：445468668电池系统能量密度（Wh/kg）：145125161工况条件下百公里耗电量（Y）（kWh/100km）12.412.612.8储能装置种类：三元锂电池磷酸铁锂电池三元锂电池驱动电机类型：永磁同步电机永磁同步电机永磁同步电机驱动电机峰值功率/转速/转矩（kW/ r/min /N.m）202/5000/404202/5000/404202/5000/404资料来源：工信部，中信建投可以看出，Model 3 磷酸铁锂版综合性能完全覆盖了此前的标准续航版（瞬时最高车速、30 分钟最高车

29、速、工况续航占优；功率转速扭矩持平；电耗不及但考虑续航时电耗已计算在内）。定价方面，Model 3 磷酸铁锂版补贴后售价不足 25 万元，相比于此前的标准续航版有 2 万余元的降幅。图表15： 特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版定价和基本性能资料来源：特斯拉，中信建投我们认为，Model 3 磷酸铁锂版的推出有多重考量。成本方面，当前和三元圆柱电池相比铁锂方形电池度电成本降幅在约百元以上，电池包成本降幅在约万元以上，可以为整车定价带来更大的弹性空间，并保证盈利能力。整车推出周期方面，特斯拉此前均使用圆柱高镍 NCA/NCM 电池，短时间内切换方形电池技术路线已经略有挑战，再使用安全性相对较差的

30、三元材料方形动力电池则对整车安全设计的要求更高，使用铁锂电池利用铁锂材料本征安全裕度有利于保证整车及时推出并较快爬升产能规模。最后是整车性能方面，Model 3 磷酸铁锂版设置如此的技术参数，有尽量满足动力性（以及快充能力）需求的原因，有整车开发周期相对较短参数调教略保守的原因，但是也有磷酸铁锂电池的本征原因：有模组设计条件下，铁锂/三元电池包的体积成组效率、质量成组效率均接近，所以铁锂电池系统能量密度比较受限。我们不排除后续特斯拉及其供应商在进一步改进其磷酸铁锂电池包的可能。我们看好 Model 3 磷酸铁锂标准续航版后续放量。生产端，除 2020 年 6 月标准续航版产量受到长续航版产量威

31、胁外，7-9 月均是标准续航版产量（据真锂研究统计，除了 9 月数台铁锂版之外，均为三元版）规模更大；销售端，标准续航版的预计交付周期是 4-6 周，而长续航版的预计交付周期是 1-4 周，给定标准续航版此前的产销规模更大，可以得出持续性标准续航版更受消费者欢迎。再考虑到前述铁锂标准续航版比三元标准续航版的综合性能更强，Model 3 磷酸铁锂标准续航版后续放量是大概率事件。我们估计，Model 3 磷酸铁锂版月产销规模大概率将稳定在万辆以上，而且在其综合性能和使用体验得到消费者验证的条件下，产销规模有一定程度的超预期可能。行业深度报告图表16： 国产特斯拉 Model 3 2020 年 1-

32、9 月每月产量14000标准续航长续航1200010000800060004000200001月2月3月4月5月6月7月8月9月资料来源：真锂研究，中信建投3、比亚迪汉 EV：中高端爆款2019 年下半年到 2020 年上半年，比亚迪纯电动乘用车/插混乘用车销量陷入沉寂。2020 年 1-6 月，纯电动乘用车同比销量下滑超过 50%。图表17： 比亚迪 2020 年 6 月及上半年汽车销量（表中本月为 6 月）项目类别本月去年同期本年累计去年累计累计同比新能源汽车14,16526,57160,677145,653-58.34%-乘用车13,06425,84957,449140,761-59.1

33、9%-纯电动9,90718,86446,26195,779-51.70%-插电式混合动力3,1576,98511,18844,982-75.13%-商用车1,1017223,2284,892-34.01%-客车1,0103752,8811,84256.41%-其他913473473,050-88.62%燃油汽车19,56012,16497,95182,41918.85%-轿车2,5672,97315,95519,485-18.12%-SUV15,9783,13875,07426,126187.35%-MPV1,0156,0536,92236,808-81.19%合计33,72538,73515

34、8,628228,072-30.45%资料来源：比亚迪，中信建投其纯电动车型下半年乃至长期的胜负手是无模组磷酸铁锂电池（刀片电池）技术的应用（无模组电池技术对磷酸铁锂的协同作用后述）。先发车型比亚迪汉 EV 已上市销售。行业深度报告图表18： 比亚迪汉 EV 基本信息和刀片电池设计思路资料来源：工信部，比亚迪专利 CN201389111U，中信建投暂不考虑整车智能化属性，从传统的续航、电耗、车速、内饰、空间感等方面比较，比亚迪汉 EV 完全具备高端乘用车的基本素质。图表19： 比亚迪汉 EV 外观及内饰资料来源：比亚迪，中信建投售价方面，比亚迪汉 EV 起售价不足 23 万元（补贴后），尚未和

35、 Model 3 直接重叠，但也是继唐 EV/DM 之后的第二次高端化尝试。图表20： 比亚迪汉 EV 售价资料来源：比亚迪，中信建投自 2020 年年中，比亚迪汉 EV 开始产能爬坡，产量逐月攀升。根据真锂研究统计，其产量从 7 月的不足千辆攀升至 9 月的四千辆以上。我们估计，汉 EV 的稳态产销规模将保持在五千辆以上，且有较大可能性超预期。图表21： 比亚迪汉 EV2020 年 7-9 月每月产量比亚迪汉EV5000400030002000100007月8月9月资料来源：比亚迪，中信建投3、宏光 mini EV：极致性价比爆款和 Model 3、汉 EV 不同，宏光 mini EV 把摆

36、脱补贴、按需购置的性价比路线走到极致。作为“买菜车”、“网红车”，拥有超过 100km 的续航和不足 4 万元的价格，宏光 mini EV 在一线城市和三四线城市均有较高知名度。图表22： 宏光 mini EV 配置、价格资料来源：五菱宏光，中信建投宏光 mini EV 不同续航里程的车型均有三元、铁锂版本。据真锂研究统计，到 9 月产量爬坡，搭载铁锂电池的产品总量和占比均有相当程度提升。我们估计铁锂电池的性价比优势或在千元以上。图表23： 2020 年 8、9 月宏光 mini EV 产量结构1600014000120001000080006000400020000三元铁锂8月9月资料来源：

37、真锂研究，中信建投4、国内新能源车市回暖，爆款铁锂元素逐渐显现进入 2020 年，我国新能源汽车市场环比改善明显；进入 7 月，同比改善开始显现。据乘联会秘书长崔东树统计，7-9 月新能源乘用车批发销量均创同期历史新高。图表24： 历年新能源乘用车批发销量比较资料来源：乘联会，中信建投比亚迪汉 EV、特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版两个定位中高端-高端市场的磷酸铁锂爆款车型先后上市交付，加之宏光 mini EV 上市高销量，在新能源汽车产销明显回暖的背景下，磷酸铁锂电池重新吸引了业界、消费者与资本市场的目光与畅想。图表25： 2020 年 9 月销量居前的纯电动乘用车销量规模16000140

38、00120001000080006000400020000宏光mini EVModel 3 欧拉黑猫 Aion S奇瑞eQ汉EV秦EV蔚来ES6资料来源：乘联会，中信建投从头越，如铁雄关。四、长续航车型不断推出，无模组加持前方光明1、多个品牌推出长续航磷酸铁锂车型如前所述，优质产品是技术路线的最终载体。除特斯拉 Model 3 磷酸铁锂版、比亚迪汉 EV 等车型外，比亚迪、上汽、长安、东风、江淮等车企都开发了工况续航 400km 以上的铁锂车型（比亚迪除汉 EV 外还有其他车型）。图表26： 2020 年以来，典型的采用磷酸铁锂电池的工信部推荐纯电动乘用车车企配置 ID长（mm）：宽（mm）：

39、高（mm）：整备质量（kg）：工况续航（km）（Wh/kg）：（kWh)特斯拉NC523626469418501443174546812512.6比亚迪NC541957469518101670193050014014.1比亚迪NC496627498019101495202060514014.1比亚迪NC528088470518901680195050514014.1比亚迪NC528050467517701500162545014012.2比亚迪NC523617476518371515165050014012.3上汽NC506191454418181521/1543156041613013.6奇

40、瑞NC4216244750191017101765/177040114014.9长安NC4734174705186017201855/180040514015.5长安NC497455484018601840/1865189040112515.5东风NC515146468017201530157040013013.6江淮NC521729441018001660169040214115.9江淮NC522558459017651490174541014216.5电池系统能量密度工况百公里电耗资料来源：工信部，中信建投和部分车企 2019 年推出的，采用三元电池的中端主流车型相比，铁锂车型综合性能不落

41、下风。如工况续航约 400km 的上汽 Ei5。而比亚迪的“刀片电池”甚至可能覆盖其“王朝”系列产品：除汉以外，宋、秦等均可以直接对标工况续航。这也启发我们思考，磷酸铁锂动力电池及对应整车的“性能上限”，以及铁锂和三元在动力电池领域“终极之战”的结果究竟如何。图表27： 典型的采用磷酸铁锂电池的工信部推荐纯电动乘用车与三元竞品性能对比车企车型/配置 ID长（mm）：宽（mm）：高（mm）： 整备质量（kg）： 工况续航（km）（Wh/kg）：（kWh)上汽荣威 Ei5 2019 款454418181509155542014613.2NC506191454418181521/1543156041

42、613013.6比亚迪秦 pro EV 2019 款473618041503171052016013.5NC523617476518371515165050014012.3比亚迪宋 pro EV 2019 款465018601700183550216014.2NC528088470518901680195050514014.1电池系统能量密度工况百公里电耗资料来源：工信部，中信建投2、无模组电池技术，铁锂“持久战”新增根据地补贴退坡与公平化、新车型的推出，无疑促进了铁锂动力电池应用的回暖；但可以看出，以比亚迪汉 EV为首，采用磷酸铁锂正极“刀片电池”对应的整车其工况续航被拔高到骎骎然比肩超长续

43、航三元竞品的地步。换言之，无模组电池技术已经体现出了和磷酸铁锂正极的很高契合度，并使其在用户最关注的使用性能方面具备了较强竞争力。与无模组电池技术协同，磷酸铁锂动力电池的应用范围可能有望得到有效的向上拓展。我国动力电池双雄宁德时代、比亚迪均掌握了“无模组”电池技术（宁德时代从电池单体-电池包角度出发命名为“CTP”，比亚迪从电池单体形状角度命名为“刀片电池”，以下非必要情况不做区分），动力电池包的体积成组效率（及部分质量成组效率）可由此获得提升；且零部件数量减少，生产效率也得到提升。图表28： 宁德时代 cell to pack 技术电芯的装配和冷却示意图表29： 比亚迪“刀片电池”设计思路资

44、料来源：宁德时代专利 CN107437594A，中信建投资料来源：比亚迪专利 CN201389111U，中信建投我们估计，无模组电池技术对磷酸铁锂电池包的性能（以对应整车工况续航论）提升幅度超过对三元电池包的性能提升幅度。再一次从材料本征特性出发，对于三元正极材料来说，在 200oC 以上即开始释氧放热相当严重地影响了电池安全性，而磷酸铁锂的放热温度和程度均显著优于三元材料。或者说，铁锂材料的“安全冗余”更多。图表30： 电池热失控过程示意图表31： 三元和铁锂正极热稳定性对比资料来源：Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for e

45、lectric vehicles: A review，中信建投资料来源：EV 世纪，中信建投有模组设计条件下，铁锂/三元电池包的体积成组效率、质量成组效率均接近，所以铁锂电池系统能量密度比较受限，电池包性能差距和电池单体性能差距类似，面对三元电池劣势较多。但是无模组电池包的本质是节省“辅助组元”的质量/体积变为电池活性材料，磷酸铁锂的高安全性使得其对应电池包可以设计得更激进，以及以活性材料的更大安全冗余换取电池包内的更多活性材料质量/体积占比。在无模组电池包的设计思路下，磷酸铁锂电池包性能落后三元电池包的性能差小于磷酸铁锂电池单体落后三元电池单体的性能差。对于未来乘用车动力电池包的性能竞争，我

46、们进行如下基本假设并开始分析：考虑 3 种不同体积的电池包：约 372L（蓝本为特斯拉 Model 3 的电池包，用于代表中大型乘用车的电池包选择）；约 300L（用于代表紧凑型乘用车的选择），和约 171L（蓝本为长城欧拉 R1/黑猫，用于代表经适型乘用车的选择）；每种体积的电池包分别以有模组的 523、811、铁锂方形电池单体和无模组的 523、811、铁锂方形电池单体组成，无模组技术对电池包质量能量密度和体积能量密度均有提升；811 受制于较低的材料本征安全性，无模组技术的好处有限；铁锂受惠于较高的材料本征安全性，无模组技术对能量密度尤其是体积能量密度的积极影响更多，而且随电池包的增大递

47、增。对应整车的整备质量随带电量增加线性提升，电耗也线性增加。关键假设参数（约）列于下表。图表32： 铁锂 vs 三元、是否有模组动力电池包综合技术路线对比基本假设单体质量能量密度Wh/kg单体体积能量密度Wh/L523235523575811260811625铁锂170铁锂360不同电池包质量成组效率%不同电池包体积成组效率%52370-7552335-5081170-7581135-45铁锂70-85铁锂45-60有模组电池包单位 Wh 成本元无模组成本调整系数%5230.8523908110.881190铁锂0.7铁锂90资料来源：中信建投在此基础上，我们比较不同电池包对应车型的工况续航（

48、认为 450km 以上“里程焦虑”顾虑显著减轻，550km以上基本无里程焦虑，650km 以上无里程焦虑），和电池包自身的成本（认为随整车定位下降，消费者对价格的敏感度提升）。对于中大型组的 372L 电池包，我们的估算结果如下：行业深度报告图表33： 372L 电池包对应不同技术路线的整车续航和成本10009008007006005004003002001000工况续航（km）电池包成本（元）120000960007200048000240000资料来源：中信建投存在电池模组时，磷酸铁锂版车型的工况续航刚刚超过 500km，和对应三元 523 的续航差距超过 200km，和 811 的差距接

49、近 300km。无模组技术使得铁锂竞争优势大幅提高，工况续航接近 700km，和有模组 523 的续航差距约 50km，和有模组 811 的续航差距超过 100km；和无模组 523 的续航差距约 150km，和无模组 811 的续航差距约 200km。分析无模组技术带来的性能优势，无模组 523 电池包对应车型的续航超过了有模组 811 电池包对应车型，同时成本也略有降低。无模组 811 电池包对应车型的工况续航更接近 900km，相当于即使考虑工况续航的局限性，也可以实现从北京到太原（不到 500km）单次充电完成单程驾车旅行，瓶颈从整车续航不足变为驾驶员体力精力不足。无模组铁锂车型在续航

50、里程得到有效提升同时也拥有经济性优势：和无模组三元车型相比，150km 的续航差距对应成本优势约 2 万元；200km 续航差距对应成本优势约 2.5 万元。考虑到此档次车型的定价通常应处于25 万元以上，磷酸铁锂车型的实际成本优势在 10%或以内。另外，523 的卖点为更高速的快充和更佳的低温性能，而 811 的卖点则是极限续航能力。同时也不难分析，可以通过使用三元电池获取和铁锂电池同样的工况续航，然后以更高的成本（接近 1 万元）换取更大的车内可用空间（减小三元电池包体积约 60L）。对于紧凑型组的 300L 电池包，我们的估算结果如下：行业深度报告图表34： 300L 电池包对应不同技术

51、路线的整车续航和成本工况续航（km）电池包成本（元）900102000750850006006800045051000300340001501700000资料来源：中信建投存在电池模组时，磷酸铁锂版车型的工况续航不足 450km，和对应三元 523 的续航差距接近 200km，和 811的差距约 250km。电池包体积减小，但是无模组技术仍较为有效提升了铁锂的竞争优势，工况续航超过 550km，和有模组 523 的续航差距超过 50km，和有模组 811 的续航差距超过 100km；和无模组 523 的续航差距约 150km，和无模组 811 的续航差距约 200km。另外，无模组 523 的

52、续航超过了有模组 811。总体而言此组别的“里程焦虑”除有模组铁锂车型外也基本不复存在。分析无模组技术带来的性能优势，无模组 523 电池包对应车型的续航超过了有模组 811 电池包对应车型，同时成本也略有降低。无模组 811 电池包对应车型的工况续航约 750km，相当于即使考虑工况续航的局限性，也可以实现从北京到济南（约 400km）单次充电完成单程驾车旅行。无模组铁锂车型在续航里程得到有效提升同时也拥有经济性优势：和无模组三元车型相比，150km 的续航差距对应成本优势约 1.7 万元；190km 续航差距对应成本优势约 2 万元。考虑到此档次车型的定价届时约 20 万元，磷酸铁锂车型的

53、实际成本优势在 10%或以内。和大电池包组别类似，523 的卖点为更高速的快充和更佳的低温性能，而 811 的卖点则是极限续航能力。同时也不难分析，可以通过使用三元电池获取和铁锂电池同样的工况续航，然后以更高的成本（接近 0.6 万元）换取更大的车内可用空间（减小三元电池包体积约 50L）。如果将上述两个组别混合比较，观察中大型铁锂车型和紧凑型三元车型的表现，我们得到下图：行业深度报告图表35： 不同体积电池包对应不同技术路线的整车续航和成本8757506255003752501250资料来源：中信建投工况续航（km）电池包成本（元）980008400070000560004200028000

54、140000有模组时，中大型铁锂车型续航表现一般。但应用无模组技术后，中大型铁锂车型的续航已可以和有模组 811/无模组 523 紧凑型车型媲美，而且电池包成本更低（估计整车成本接近）。换言之，无模组技术使得铁锂弥补了续航短板，且占据了空间感优势；对应三元车型的快充优势和低温性能优势（523）、部分续航优势（811）仍存。对于经适型组的 171L 电池包，我们的估算结果如下：图表36： 171L 电池包对应不同技术路线的整车续航和成本500450400350300250200150100500工况续航（km）电池包成本（元）50000400003000020000100000资料来源：中信建投

55、电池包体积减小，无模组的作用有所削弱，铁锂电池车型续航均不足 350km，三元电池车型在 350km 以上，行业深度报告或达 400km。但是此时用户对经济性的敏感程度较高，铁锂车型在保证 300km 以上续航同时可以取得 0.5-1 万元的成本优势，或相当于整车成本的 10%以上；而且此定位的车型成本考量权重较高，无模组铁锂的成本优势也会是其获得较高市场份额。综上，传统模组设计条件下铁锂部分回暖，而三元电池极大概率保持明显优势地位；无模组磷酸铁锂电池包对应整车的工况续航上限得以有效拓展，“里程焦虑”对铁锂车型都可能不复存在，使得铁锂技术在争取较高级别车型搭载方面也具有了相当竞争力；同等续航相

56、比无模组磷酸铁锂电池的经济性优势得以扩大（估计在 0.5万元级别），综合考虑无模组磷酸铁锂电池的竞争力显著增强。我们甚至可以推断，如果特斯拉 Model 3 采用无模组磷酸铁锂电池，其工况续航也可能达到 600km，而非采用有模组磷酸铁锂电池的不足 500km。图表37： 不同技术路线对应的整车续航（km）-电池包价格（元）综合比较80000有模组523有模组811有模组铁锂无模组523无模组811无模组铁锂70000600005000040000300002000010000200300400500600700800900资料来源：中信建投另一方面，523 体系三元电池对快充的更佳兼容性，8

57、11 体系三元电池对极限续航能力的有效满足仍然可以吸引较多的中高端潜在用户，以及相当部分的主流用户。续航、成本、快充、低温、寿命和极限安全的六项使用性能比较结果定性归纳于下图。行业深度报告图表38： 动力电池技术路线优劣势综合比较（电池系统层面，假设无模组技术普及）523三元正极电池811三元正极电池磷酸铁锂电池续航543210极限安全成本寿命快充低温资料来源：中信建投我们认为，未来新能源汽车按客户实际需求选择电池将成为较普遍的方式；从材料、单体到电池包，理论性能估计到实际需求体现可能会有所不同。在这个过程中，三元正极电池大概率将维持其出货量、配套车型的主导地位；而依托无模组技术，磷酸铁锂电池

58、满足用户需求的能力将在相当程度上得到提升，市场份额大概率将进一步回暖，对应整车的产品定位中枢也将在相当程度上获得提升。3、饮马长江：铁锂动力电池规模前瞻估计受疫情影响，2020 年以来，我国新能源汽车产销规模下降。1-6 月，新能源汽车产量 39.7 万辆，同比下降 36.5%；销量 39.3 万辆，同比下降 37.4%。行业规模下降、优质车型缺失，1-6 月磷酸铁锂电池装机量仅约 5GWh，仅相当于 2019 年全年的不足 1/4；磷酸铁锂产量 4 万吨，不足 2019 年的一半。2020 年下半年，特斯拉 Model 3磷酸铁锂标准续航版、比亚迪汉 EV 及其他采用刀片电池的车型、其他车企

59、铁锂车型等有望共同贡献铁锂装机，磷酸铁锂乘用车动力电池全年装机总量有望达到 7GWh。再考虑商用车部分（装机同比 2019 年小幅下降），2020年磷酸铁锂动力电池装机量估计和 2019 年基本持平图表39： 新能源汽车的磷酸铁锂电池用量估计（单位：GWh）2019A2020H12020E纯电动乘用车磷酸铁锂电池用量2.60.757商用、专用车贡献的磷酸铁锂电池用量18.54.2513磷酸铁锂电池用量总量21.1520资料来源：真锂研究，中信建投我们估计，2020 年是磷酸铁锂回暖的开局之年，2021 年开始是多个有模组、尤其是无模组磷酸铁锂车型规模化获得市场验证的年份。特斯拉 Model 3

60、 和 Model Y（并不排除其他车型），比亚迪“王朝”系列车型，上汽、北汽、长安、长城等诸多车企的有关车型均有望大幅贡献销量。为了估计我国 2021-2025 年磷酸铁锂电池的装行业深度报告机量，我们进行如下假设：首先，我国新能源汽车产销在 2021-2023 年保持稳步增长；2024-2025 年高等级自动驾驶和新能源汽车的协同效应显著体现。至 2025 年，新能源乘用车产销规模达到 550 万辆，加上商用车、专用车后接近 600 万辆，基本实现新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）（征求意见稿）的预设目标。其次，纯电动乘用车、插电混动乘用车的份额占比保持约 80%-20%，且后