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中天和自动化:动力电池行业报告之降成本路径之一

文章来源: 深圳市中天和自动化设备有限企业 人气:1593发表时间:2017-11-15 16:52:47【】

中天和自动化:动力电池行业报告之降成本路径之一

产能释放突破瓶颈,材料成本有望下降

  近几年动力电池激增需求推动上游原材料价格暴涨,而长期来看,绝大部分原材料并不稀缺,当原材料价格恢复理性后,下游能够削减一定的成本。而即便原材料价格依旧保持坚挺,部分高价材料占电池成本比重也在逐渐变小,预计不会对整体降成本造成太大影响。同时,动力电池行业的生产模式与商业模式依然可以继续优化,商业成本仍有一定的下降空间。

  未来动力电池产业商业成本将从三方面着手下降:

  原材料成本端:价格相对动力电池需求弹性较大的碳酸锂、氢氧化锂等锂盐供需达到再平衡后价格将步入长期下降通道;钴盐尽管未来存在供给缺口,但预计涨价带来的影响有限。

  工艺改进与规模经济:动力电池产量进一步提升,规模效应与良率提升,同时整车端爆款车型出现带来单车电池研发、设计(BMS)等成本下降;

  其他路径:梯次利用、模块化设计与纵向一体化。

  3.1锂盐供给端逐渐释放,价格将步入长期下降通道

  目前正极材料成本占到电芯25%-30%,而正极材料主要由碳酸锂和各种对应的前驱体材料构成,高镍NCM(NCM811)NCA正极则多由氢氧化锂替代碳酸锂。前驱体中,钴价对于NCM材料的价格影响较大。

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  锂盐占电池价格比例在4.5%-8.5%之间,钴盐在3%以内。锂盐方面,选取各条电池主流技术路线的主流车型,对于氢氧化锂/碳酸锂成本占电池价格比例进行测算,结果在4.5%-8.5%之间,NCMNCA路线锂盐占比较高,NCA路线达到8.44%,而磷酸铁锂与锰酸锂占比较低。钴盐方面,NCM111路线所含钴元素比例大,按目前40万元/吨钴价测算,占电池售价比例为2.84%,其余路线钴含量皆达不到这一水平,因此判断钴盐占电池价格比例在3%以内,目前量产的主流NCM523NCM622占比在1.5%左右。

  3.1.1锂盐:碳酸锂等待产能释放,氢氧化锂持续吃紧

  预计碳酸锂未来几年内将保持供需平衡,长期来看价格处于高位回落通道中。氢氧化锂直到2020年仍将维持紧缺状态,2020年以后可能存在供应过剩风险,产能释放速度取决于原料供应,特别是锂辉石的供应量。氢氧化锂产能紧缺将成为制约高能量密度电池成本下降的主要因素。氢氧化锂可通过碳酸锂转产得到,代价在2万元/吨的水平,因此与碳酸锂价差将保持相应的平衡态势。

  锂盐价格对于电池成本影响有限。假设未来碳酸锂/氢氧化锂价格下跌20%,电池价格将下降0.9%-1.7%,下降幅度较为有限。而即便需求端超预期增长,导致锂盐价格保持坚挺,由于其占电池成本比重较小,预计不会给降成本造成太大障碍。

  3.1.2钴盐:供给面临缺口,涨价或将持续但影响有限

  供需缺口将使钴价维持高位。钴盐供应缺口2017年持续扩大:2017年缺口将达到4300吨的量,预计将持续至2019年。目前3C电子产品依然是钴下游重要的领域,3C电子出货量若下降则对钴价造成较大压力。整体来看,供需缺口将使钴价在未来几年维持在高位水平。

  预计钴价上涨对三元电池影响有限。虽然目前高镍三元材料市场份额逐步提高,但绝大部分厂商已进入从532622转移的阶段,未来过渡到811后,单位用钴量将明显减少。根据前述测算,高镍NCM811路线中钴盐占售价比不到1%,因此未来高镍三元时代到来后,钴价上涨将不会对降成本起到太大影响。

  3.2规模效应带来成本进一步下降

  兴业证券认为相较有限的压缩原材料成本,通过扩大产能实现规模效应降成本更为切实可行,这也是国内企业近期集中堆砌释放产能的关键因素之一。规模效应不仅包括电芯环节产能利用率与良率提升带来的电芯成本下降,也包括整车端单车出货提升带来的研发投入、设计成本以及PACKBMS等环节下降。

  3.2.1电芯规模化生产与良率提升

  经对比分析,电池售价与良率几乎呈线性关系,随着良率提升,电池价格直线下降。目前我国自动化程度较好的高端产能良率在90%,劳动密集型的低端产能良率在80%,随着行业逐渐淘汰低端过剩产能与高端产能良率进一步提升,未来成本会有小幅下降空间,大约对应良率每提升1%,成本同幅度下降1%左右,提升至95%对应5%成本降幅空间。

  电池售价与产能利用率(下称Ut)的关系分为几个阶段,产能利用率小于20%时,电池价格随着Ut提升快速下降,而之后相对平缓,Ut50%时对应价格在350美金/KWH90%对应330美金/KWH。考虑到15/16Ut已经达到相对的高点,这一块未来的空间比较有限。兴业证券认为不必过度担忧产能过剩导致Ut下降,原因在于未来几年的产业高景气度使得Ut保持在50%以上问题不大,而50%-100%区间内售价相对于Ut的敏感性已经不强。

  3.2.2爆款车型实现PACKBMS定制成本摊薄

  电池组中的PACKBMS环节需根据不同车型需要进行针对性研发,具备较强的定制化属性,难以像电芯环节一样通过规模化量产来实现成本下降。要降低PACKBMS环节的成本,切实可行的路径是打造爆款车型,从而摊薄附加在每辆车的研发与定制成本。

  Model3成为爆款是特斯拉降低单车成本实现盈利的先决条件。以特斯拉Model3为例,由于Model3电池组选用高比能量的NCA正极材料,并采用20700单体电芯,整体散热性能较差,其安全性能需要在PACKBMS环节加以保障。

  为此,特斯拉采用尖端BMS技术,自主研发单体电荷平衡系统,并通过严格的锂电池检测实验检测每一颗单体电芯的一致性,在PACK环节采用复杂的多级串并联工艺并使用更为昂贵的液体冷凝系统达到实时的温度监控,而这部分昂贵的前期研发与设计成本已经反映在特斯拉财报的亏损中。Model3能够以3.5万美金的平民价格发售,其核心原因在于40万级别的订单量大大摊薄电池组的定制化成本,从而实现电池成本的迅速下降。

  3.3其他路径:梯次利用、模块化设计与纵向一体化

  现有的动力电池行业的商业模式依然有很多值得优化之处,比如在即将到来的退役电池潮中,退役电池合理的梯次利用将大大增强电池的经济效益,又比如各大车企力推的模块化设计将是电池实现规模效应的前提,再如企业通过打通上下游形成类似于比亚迪的商业闭环,这些举措均能实现电池成本的进一步下降。

  3.3.1梯次利用:机遇与挑战并存

  动力电池退役潮将在今明两年爆发。2014年为我国动力电池放量元年,出货量达3.9GWh,早期的这批电池一般在3~5年左右即将达到设计的寿命终止条件,部分一致性不好或使用工况较恶劣的,甚至达不到3年的使用寿命。以此推算,我国将在今年迎来动力电池退役的放量潮,此后逐年快速递增,预计到2019年,晚不会超过2020年,会有超过10GWh的退役动力电池规模。

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  一般而言,动力电池容量低于初始容量的80%时,动力电池不再适合在电动汽车上使用。而80%以下还有很大利用空间,国家也支撑和鼓励梯次利用。但是目前在理论研究和示范工程方面较多,在商业化推广方面还处在初期的探索阶段。商业化的方式有两种:一是梯次利用,如应用于储能与低速电动工具;二是资源化,提取废电池中的镍、钴等金属,但是利用率不高、浪费较大。

  储能与低速电动工具市场是梯次利用的两个主要面向市场:

  1)储能市场:据测算,储能电池市场化应用的目标成本为180美金/kwh,约合1.2/wh,使用新型动力锂电池无法达到成本要求,投资回报率偏低,这也是制约储能产品大规模应用的大障碍。梯次利用的动力电池能够较好地权衡成本与性能因素,如电动大巴退役的动力电池由于能量密度较低,比较适合作为储能基站使用。

  2)低速电动工具市场:低速车与电动自行车主要采用铅酸电池,相比锂电池,铅酸电池更为便宜(0.6/WH),但问题在于污染大。如果采用梯次利用的动力电池,可以在价格、行驶里程(能量密度)、和寿命之间达到一个较好的平衡,从而更快速的推动锂电池在低速车与电动自行车市场的应用。

  3.3.2模块化设计:电池发挥规模效应的前提

  模块化就是在相同的基本架构上进行定制化组合,使得设计、生产车辆就像搭积木一样简单、快捷。这一概念的运用将极大地节省研发成本、验证周期及生产成本。模块化设计在传统车领域已经非常成熟,随着新能源汽车产销的逐渐扩大,这一模式也将被植入。以大众为例,其宣布旗下所有新能源车型将采用统一的电池单元,这一计划将节省66%的成本。

  未来电池企业的供应将以模组为小单元。目前动力电池行业存在的一大问题是尚未模块化,包括尺寸在内的诸多标准尚未统一,圆柱、方形与软包路线未有真正意义的主流出现并且各体系内标准也参差不齐。未来随着行业集中度提升,电池将通过主流企业制定标准,进行标准化生产。过对电池单体的串联、并联或串并联混合的方式,确保电池模块统一尺寸,并综合考虑电池本体的机械特性、热特性以及安全特性。在安装设计不变的情况下,根据不同的续航里程和动力要求,提供不同电池容量,以满足不同的需求。这种模块化应用,在单体、模组端都可实现大规模自动化生产,大幅降低生产成本。

  3.3.3纵向一体化:降低交易成本

  纵向一体化也能够实现交易成本的下降。如比亚迪所采取的从上游矿石、电池材料、到PACKBMS、电芯到下游整车的一体化路线,实现了成本的有效下降。特斯拉选择自建电池超级工厂也有类似考虑。对于动力电池企业来说,切入电池材料等上游环节,特别是成本下降有较大空间的隔膜、电解液等环节是成本控制的较好路径,如国轩与星源材质合作的隔膜产线。

深圳市中天和自动化设备有限企业是一家国家认证的专业锂电池设备研发设计、生产、销售为一体的高新技术企业,企业技术力量雄厚。大家以自身对锂离子动力电池、软包电池、储能电池、数码电池生产工艺的深入了解及多年的自动化机械设备制造经验,始终为客户提供稳定、安全可靠的生产设备的需求为目标。使客户的产品达到高质量、高效率、低成本、绿色安全生产为己任。

企业的主要产品有:纯电动汽车锂电池、储能型锂电池、动力型镍氢电池、超容锂离子电池专用全自动叠片机;高倍率软包、航模专用锂电池、高端数码锂电池专用叠片机;全自动高速双工位叠片机;全自动动力电池软包工艺模切、叠片、焊接、封装生产线,全自动焊接线、全自动封装线生产;全自动动力电池铝壳工艺模切、叠片、焊接、封装生产线等系列产品,拥有多项专利。广泛应用各种叠片工艺的锂电池领域,以满足不同客户的需求。

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