新能源汽车行业：特斯拉推进无钴电池关注磷酸铁锂需求改善

1、目 录一、钴价波动下磷酸铁锂成本及安全优势显现.2二、磷酸铁锂市场格局较为集中，新技术提升产品竞争力.52.1 磷酸铁锂市场格局较为集中. 52.2 新技术助推磷酸铁锂竞争力提升. 7三、特斯拉电动化进程持续超预期，产业链企业受益明显.8四、三元正极、特别是高镍三元仍属未来趋势.10五、投资建议.12六、风险因素.13请阅读最后一页免责声明及信息披露 1表 目 录表 1：不同类型锂电池性能对比. 4表 2：2019 我国磷酸铁锂正极材料出货规模. 6表 3：特斯拉产能分布. 8表 4：全球动力电池龙头 LG 化学与三星 SDI 在三元原材料领域布局情况. 12图 目 录图 1：长江有色市场钴平

2、均价变化. 2图 2：硫酸钴价格变化情况 . 3图 3：不同技术路线三元正极材料原材料成本拆分. 3图 4：磷酸铁锂正极材料生产工艺. 4图 5：三元正极材料生产工序. 4图 6：磷酸铁锂与三元价格变化趋势. 5图 7：2019 年我国正极材料出货结构 . 6图 8：2019H1 我国磷酸铁锂电池出货结构. 6图 9：宁德时代 CTP 动力电池开发平台示意. 7图 10：比亚迪“刀片电池”结构示意. 7图 11：特斯拉分季度主要车型交付量变化（万辆） . 9图 12：特斯拉分季度电动车交付量及同比变化. 9图 13：2020 年 1 月国内动力电池装机量市场结构 . 10图 14：不同类型三元

3、正极材料能量密度对比 . 11图 15：不同类型三元正极材料原材料成本拆分对比. 11图 16：不同硫酸钴价格水平下 NCM622 和 811 价格波动情况. 11图 17：全球主要动力电池厂商扩产计划. 12一、钴价波动下磷酸铁锂成本及安全优势显现供需变化导致导致钴价企稳回升。供给方面，全球钴供应集中于刚果（金）等地区，2019 年 8 月，嘉能可宣布停产其全球第 一大钴矿 Mutanda 矿（占全球产量的 20%以上），钴价进入上行通道。受 Mutanda 矿停产及 KCC 产能爬坡不及预期影响， 嘉能可规划 2020 年钴产量同比下降 1.4 万吨至 2.9 万吨，2021-2022 年

4、小幅提升至 3.2 万吨。而从需求来看，受全球汽车电 动化及 5G 消费需求放量，锂电池需求向好，钴酸锂、三元等正极材料需求增长推动钴需求提升，供需变化下预期未来钴价将 呈企稳回升趋势。图 1：长江有色市场钴平均价变化（万元/吨）4035 3025 20151050资料来源：Wind，信达证券研发中心国内近期受疫情影响，硫酸钴等价格持续提升。近期国内受新冠肺炎疫情带来的部分企业未及时复工，以及物流运输方面的 障碍，钴盐价格持续上涨，截至 2 月 18 日，硫酸钴价格相较 2020 年初上涨 20%至 5.35 万元/吨。请阅读最后一页免责声明及信息披露 2图 2：硫酸钴价格变化情况（万元/吨）

5、1614121086420资料来源：Wind，信达证券研发中心钴在三元材料中成本占比较高。三元正极材料由镍、钴、锰三种过渡金属元素根据不同比例生产制备而成，其化学式为 LiNixCoyMnzO2，其中 x+y+z=1。我们测算，在 NCM523、622、811 三种三元正极技术路线中，当前价格水平下原材料成本 中硫酸钴占比分别在 39%、36%和 19%，且钴由于供给较为集中，历史上价格波动较大，导致硫酸钴成本波动较大，三元正 极材料价格较高。图 3：不同技术路线三元正极材料原材料成本拆分（万元/吨）108642-NCM523硫酸镍NCM622硫酸钴NCM811硫酸锰资料来源：信达证券研发中心

6、当前动力电池正极材料以三元和磷酸铁锂为主。锂电池按正极材料体系可划分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等多 种技术路线。其中钴酸锂体积能量密度高，但钴含量高，成本高，安全性差，适用于 3C 数码电池；锰酸锂成本低、安全性能 好，但其能量密度低，适用于 3C 数码和电动自行车等领域。当前动力电池正极材料主要有磷酸铁锂和三元两种技术路线，其请阅读最后一页免责声明及信息披露 3中磷酸铁锂成本低，安全性能高，结构稳定性和循环性能好，但其能量密度低，低温性能较差。三元材料能量密度高，但在 安全性等方面稍弱，且成本更高。表 1：不同类型锂电池性能对比三元材料项目钴酸锂 (LCO)锰酸锂 (LMO)磷酸铁

7、锂 (LFP)镍钴锰酸锂 (NCM)镍钴铝酸锂(NCA)比容量 (mAh/g)140-150100-120130-140150-220180-220循环寿命 （次）500-1,000500-1,0002,0001,500-2,0001,500-2,000安全性适中较好好较好较好成本高低低较低较低优点充放电稳定，工艺简单锰资源丰富，成本低，安全性能好成本低，高温性能好电化学性能好，循环性能好，能量密度高高能量密度，低温性能好缺点钴价格昂贵能量密度低低温性能差部分金属价格昂贵部分金属价格昂贵电池产品体积能量密度高、成本高、安全成本低、能量密度低，适用低端数码、综合性能较好，适用各类数码产品与乘用综

8、合性能较好，适用各类数码和乘用车电电动自行车安全性好、循环寿命长车电池池相关影响性较差，适用高端数码资料来源：容百科技公告，信达证券研发中心资料来源：德方纳米招股书，信达证券研发中心磷酸铁锂与三元正极材料生产工序类似，但原材料由铁源、锂源和磷源组成，成本更低。从生产工序来看，三元正极材料与 磷酸铁锂正极材料生产均包括原材料混合、粉碎、烧结、除铁几大工序，生产流程类似。核心区别在原材料种类上，其中磷 酸铁锂采用铁源、锂源和磷源三种原材料，三元正极材料钴源、镍源、锰源和锂源等原材料。图 4：磷酸铁锂正极材料生产工艺图 5：三元正极材料生产工序资料来源：容百科技招股书，信达证券研发中心请阅读最后一页

9、免责声明及信息披露 4磷酸铁锂成本优势明显，可降本约 20%，单车电池成本降约 0.9 万元/辆。由于不含钴、镍等小金属原材料，磷酸铁锂在成本 方面更有优势。当前动力型磷酸铁锂价格在 4.1 万元/吨左右，而三元单晶 523 正极材料价格在 12.75 万吨/吨，两者基本均保持 8-10 万元/吨的价差。而在下游锂电池端，据鑫椤资讯数据，当前磷酸铁锂与三元方形动力电池价格分别为 0.58 和 0.73 元/Wh，磷酸铁锂价格低约 20%，我们假设以单车带电量 60KWh 计算，则采用磷酸铁锂与三元电池的成本分别为 3.5 万元和4.4 万元，采用磷酸铁锂可降本约 0.9 万元/辆。图 6：磷酸

10、铁锂与三元价格变化趋势（万元/吨）1816141210864205系单晶三元价差磷酸铁锂资料来源：Wind，信达证券研发中心二、磷酸铁锂市场格局较为集中，新技术提升产品竞争力2.1 磷酸铁锂市场格局较为集中我国正极材料出货仍以三元材料为主，磷酸铁锂 2019 年出货市占率为 22%。根据高工锂电数据，2019 年我国锂电正极材料 出货 40.4 万吨，同比增长 32.5%，其中三元正极材料出货 19.2 万吨，同比增长 40.7%，磷酸铁锂材料出货 8.8 万吨，同比增长 29.3%，钴酸锂和锰酸锂分别出货 6.6 和 5.7 万吨。请阅读最后一页免责声明及信息披露 5三元48%钴酸锂16%图

11、 7：2019 年我国正极材料出货结构锰酸锂14%CATL 47%比亚迪21%国轩18%资料来源：高工锂电，信达证券研发中心磷酸铁锂22%资料来源：高工锂电，信达证券研发中心磷酸铁锂市场格局较为集中，宁德时代为第一大磷酸铁锂电池供应商，德方纳米为第一大磷酸铁锂正极材料供应商。我国磷 酸铁锂 TOP3 企业为宁德时代、比亚迪和国轩高科，其 2019H1 合计市占率达 86%，其中宁德时代优势明显，2019 年上半年 市占率为 47%。正极材料方面，据鑫椤资讯数据，2019 年磷酸铁锂正极材料TOP5 企业市占率达 72.3%，同比提升 3.6 个百 分点，集中度进一步提高。其中，德方纳米属行业第

12、一梯队，2019 年出货量超 2 万吨，贝特瑞及国轩高科为为第二梯队，出 货量在 1.5 万吨左右，湖北万润和湖南裕能出货量在 1 万吨左右。图 8：2019H1 我国磷酸铁锂电池出货结构表 2：2019 我国磷酸铁锂正极材料出货规模其他14%资料来源：CIAPS，信达证券研发中心请阅读最后一页免责声明及信息披露 62.2 新技术助推磷酸铁锂竞争力提升为了减弱磷酸铁锂在能量密度方面的劣势，我们认为未来方向一方面在电芯层面，提升磷酸铁锂电芯的体积及能量密度，如 据国轩高科公告，其已实现磷酸铁锂单体能量密度 190Wh/kg 的产品升级，2020 年将进一步提升至 200Wh/kg；另一方面在 P

13、ACK 端升级，当前国内两大龙头宁德时代和比亚迪已均有相关布局。宁德时代 CTP 方案省去电池模组，提升能量密度，未来有望在磷酸铁锂领域应用。2019 年 9 月，宁德时代在法兰克福车展 推出其全新的CTP（Cell to Pack）高集成动力电池开发平台，即将电芯直接集成为电池包，由于省去了电池模组组装环节， 较传统电池包，CTP 电池包体积利用率提高了 15%-20%，电池包零部件数量减少 40%，生产效率提升了 50%，电池包能量 密度提升了 10%-15%。我们认为，虽然公司当前 CTP 方案主要针对三元领域，但其带来的能量密度及效率提升效果明显， 磷酸铁锂生产有望借鉴相关思路，弥补能

14、量密度方面劣势。图 9：宁德时代 CTP 动力电池开发平台示意资料来源：宁德时代公告，信达证券研发中心比亚迪推出“刀片”磷酸铁锂电池，目前已应用于其“汉”车型。2020 年 1 月，比亚迪在中国电动汽车百人会上推出其磷酸 铁锂“刀片”电池，即将电芯加长，使单个电芯形状扁平、窄小，虽仍保留了模组的结构，但其通过多个刀片捆扎形成模组， 通过少数几个大模组的组合成电池，整体思路同样是减少模组结构和单体连接线束，提升封装效率。当前，其磷酸铁锂“刀 片”电池已应用于汉 EV 车型，据推荐目录数据，其续驶里程和电池系统能量密度分别为 605km 和 140Wh/kg。图 10：比亚迪“刀片电池”结构示意请

15、阅读最后一页免责声明及信息披露 7资料来源：锂电前沿，信达证券研发中心三、特斯拉电动化进程持续超预期，产业链企业受益明显特斯拉当前在美国、中国和德国三地拥有（拟建设）产能，加速中、美产能建设进程。美国加州弗里蒙特（Fremont）工厂为 其当前生产主力，随着 Model Y 于 2020 年 1 月开始生产，其 Model 3 / Model Y 产能由 35 万辆提升至 40 万辆，并将于 2020 年中进一步提升至 50 万辆，此外还具备 9 万辆 Model S / Model X 产能，上海工厂远期规划产能 50 万辆，其中一期 25 万辆 产能于 2019 年 1 月开工，2019

16、年 11 月便获得量产许可并有新车下线，2020 年初已形成 3000 台/周（15 万辆/年）产能，并 将在现有产能基础上进一步提升产量。未来 Model Y 上市后也将于上海工厂生产，公司规划 Model Y 产能将至少等于Model 3 产能。特斯拉近期确定欧洲工厂建设地为德国勃兰登堡州格林海德(Gruenheide)，将于 2020 年开始建设并于 2021 年建成投 产，生产 Model 3 和 Model Y 车型，并将逐步配套电池及电机电控产能，德国工厂分三阶段产能将分别达 25、50 和 75 万辆。表 3：特斯拉产能分布请阅读最后一页免责声明及信息披露 8地区车型（预计）上市

17、时间（预计）产能/万辆Model S/X2012 / 20159美国弗里蒙特(Fremont)Model 3201735Model Y2020 年夏5Model 3201915中国上海Model Y2020 年夏德国柏林Model 3/ Model Y2020 年开始建厂50资料来源：特斯拉公告，信达证券研发中心Model 3 上市以来交付量快速增长，2019 年全年累计交付 36.8 万辆，同比增长 49.8%，完成交付目标。其中一季度受中国、-108642Modle S/XModel 3资料来源：特斯拉公告，信达证券研发中心欧洲等的 Model 3 出货延迟，以及美国国内税收抵免政策变化（

18、单车由 7500 降至 3750 美元）等影响，交付量环比下降，但 二季度受税收抵减进一步退坡带来的抢装及一季度交付延迟影响，交付量恢复增长。Q3-Q4 随着 Model 3 产线标准化推进， 产品价格调整推动销量增长，四季度交付 11.2 万辆，同比增长 23.2%，环比增长 15.3%，其中 Model 3 交付 9.3 万辆，同比 增长 46.2%，环比增长 16.2%。随着弗里蒙特（Fremont）及上海工厂产能扩大，特斯拉 2020 年交付量有望达 50 万辆，未 来随着 Model Y 上市及德国工厂投产，公司销量有望持续增长。图 11：特斯拉分季度主要车型交付量变化（万辆）图 1

19、2：特斯拉分季度电动车交付量及同比变化100%150%200%50%-0%42681012250%总交付量/万辆同比变化资料来源：特斯拉公告，信达证券研发中心请阅读最后一页免责声明及信息披露 9上海工厂产能快速增长，产业链企业受益明显，松下 2020 年 1 月动力电池装机排名第四，市占率 6%。当前特斯拉上海工厂 产能已达 15 万辆/年，以 Model 3 单车带电量 60KWh/辆测算，其对应动力电池需求约为 9GWh/年；一期 25 万辆/年建设完 成后对动力电池需求将提升至约 15GWh/年。受益特斯拉上海工厂产能快速增长，1 月松下动力电池实现装机 138.9MWh，排 名第四，市

20、占率为 6%，仅次于宁德时代、比亚迪和国轩高科。图 13：2020 年 1 月国内动力电池装机量市场结构宁德时代57%比亚迪11%国轩高科8%松下6%亿纬锂能3%其他15%资料来源：高工锂电，信达证券研发中心宁德时代进入特斯拉供应体系，将向其销售锂电池产品。当前特斯拉上海工厂动力电池由松下、LG 供应，2020 年 2 月，宁 德时代公告公司与特斯拉签订合作协议，将自 2020 年 7 月至 2022 年 6 月向其销售锂电池产品，未来上海工厂销量增长将进 一步带动国内上游锂电池及锂电材料需求增长。四、三元正极、特别是高镍三元仍属未来趋势我们认为未来三元正极材料、特别是高镍三元正极材料仍属行业

21、主流，磷酸铁锂仍将主要应用于中、低配版乘用车、客车、 专用车及储能等市场。高镍三元能量密度优势明显。NCM811 得益高的比容量水平，其电芯和电池模组能量密度分别可达 280 和 200Wh/kg，相比 622 分别高约 22%和 11%，相比 523 分别可高约 33%和 21%。而据国轩高科公告，其预计 2020 年初磷酸铁锂电池单体能量 密度在 200Wh/kg 左右，基本处于NCM523 正极材料水平。请阅读最后一页免责声明及信息披露 10-108642NCM523硫酸镍NCM622硫酸钴NCM811硫酸锰资料来源：Wind，信达证券研发中心图 14：不同类型三元正极材料能量密度对比3

22、00250200150100500NCM111/333NCM523NCM622NCM811电芯能量密度（Wh/kg）模组能量密度（Wh/kg）资料来源：Wind，信达证券研发中心NCM811 受钴价波动影响较小，钴价高位时体现成本优势。从原材料成本看，基于近期前驱体原材料价格，我们测算 NCM622 和 NCM811 原材料成本近似，在 8 万元/吨左右。但从三种原材料价格看，硫酸镍和硫酸锰价格相对稳定，硫酸钴价格波动较 大。NCM811 由于钴含量下降、镍含量提升，相比NCM622 和 523，其价格波动受钴材料价格波动影响较小，且当钴价处于 高位时，其成本优势体现较为明显。图 15：不同类

23、型三元正极材料原材料成本拆分对比（万元/吨）图 16：不同硫酸钴价格下 NCM622 和 811 价格波动情况（万元/吨）12108642048106NCM622NCM811资料来源：Wind，信达证券研发中心请阅读最后一页免责声明及信息披露 11全球三元锂电池龙头加速扩产，LG、三星、SKI 分别规划 2020 年动力电池产能达 100、30 和 20GWh。在全球汽车电动化 趋势下，LG 规划 2020 年形成动力电池产能 100GWh，2023 年达 170GWh；三星 SDI 规划 2020 年产能 25-30GWh；SKI 规划 2022 年产能 60GWh，2025 年达 100G

24、Wh。图 17：全球主要动力电池厂商扩产计划（GWh）2001501005002020E2022E2018LG2019三星SDISKI资料来源：各公司公告，信达证券研发中心积极扩产锂电池产能的同时，全球锂电龙头加速原材料供应保障。2019 年 9 月-10 月，全球 NCM 三元正极龙头优美科先后 与 LG 化学和三星 SDI 签订未来 12.5 万吨和 8 万吨 NCM 三元正极材料供应合同，我们以单 GWh 锂电池消耗 0.15 万吨正极 材料计算，其供货协议分别对应约 83GWh 和 53GWh 锂电池需求。同时，近期 LG 化学与三星 SDI 分别与格林美和嘉能可签 订合作协议，保障未

25、来三元前驱体及钴原料稳定供应。表 4：全球动力电池龙头 LG 化学与三星 SDI 在三元原材料领域布局情况公司名称合作方时间合作内容LG 化学优美科2019.09自 2020 年开始优美科供应约 12.5 万吨 NCM 三元正极材料LG 化学格林美2019.12LG 化学向格林美下达了动力电池用高镍三元前驱体产品批量采购订单三星 SDI优美科2019.10自 2020 年开始供应约 8 万吨 NCM 三元正极材料，其中大部分应用于动力电池ECOPRO BM（三星 SDI NCA 核心供应商）格林美2020.0220202026 年，ECOPRO BM 向格林美采购总量不低于 10 万吨的高镍 NCM8 系、9 系前驱体三星 SDI嘉能可2020.02嘉能可在未来五年内将