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新能源汽车:替代传统燃油车的必然趋势与四大益处

佚名 钢材资讯 2024-07-09 01:05:25 149

来源:华鑫证券分析师:魏旭坤

介绍

新能源汽车替代传统燃油汽车势在必行。汽车产业具有产业链长、涉足领域广、国际化程度高的特点,是我国经济发展的重要支柱产业。目前,我国每年生产汽车超过2000万辆,是世界最大的汽车生产国和消费国。由于地球上石油储量有限,传统燃油汽车注定难以为继,用新能源汽车替代传统燃油汽车已经成为全球共识。大力发展新能源汽车有四大好处:1、目前我国原油对外依存度超过70%,发展新能源汽车将能够减少我国原油对外依存度,保障我国能源安全;2、发展新能源汽车是实现“碳达峰”和“碳中和”的重要手段; 3、发展新能源汽车有利于我国汽车工业赶超欧美日等传统汽车强国;4、对于消费者来说,新能源汽车相较于传统燃油汽车具有更强的性能、更低的使用成本。

未来五年,全球新能源汽车复合增长率将达到36%。根据Canalys最新预测,到2021年,电动汽车预计将占全球新车销量的7%以上,销量将超过500万辆,同比增长66%;到2030年,电动汽车销量预计将达到全球乘用车销量的48%。基于此预测,我们预计2025年全球电动汽车销量将达到1500万辆,2030年将达到3000万辆。2021年至2025年,全球新能源汽车年均复合增长率为36.37%,2026年至2030年,全球新能源汽车年均复合增长率为14.87%。

未来十年,我国汽车行业或将诞生一批全球大公司。随着我国人工智能、大数据、量子计算、自动驾驶等技术的进步,新一轮革命性技术将应用到汽车制造领域。欧美日等国家老牌车企燃油车技术垄断优势将消失,中国车企有机会与国际领军企业站在同一起跑线上。国内庞大的消费市场、完整的产业链配套体系、工程师红利和企业家精神带来的创新优势,国内车企有望在新一轮竞争中站到全球汽车行业的顶端,诞生丰田、大众等全球大汽车厂商。

重点关注国产二线车企。国产二线车企既有传统车企的历史底蕴,又没有一线车企的产能负担,这些整车厂在产业转型中希望超越竞争对手成为一线品牌,因此其“华丽转身”最为坚决,也极其迅速。我们判断,未来车企的经营业绩和估值将进一步分化,能够满足大众需求、不断创新的新能源车企经营业绩将继续快速增长,这些公司将能够获得市场青睐,获得更高的估值溢价。建议关注:比亚迪(002459.SZ)、广汽集团(601238.SH)、长城汽车(601633.SH)、长安汽车(000625.SZ)。

未来十年全球动力电池年均复合增长率达40.42%。2020年全球动力电池装机量共计137GW,同比增长17%,动力电池出货量213GW,同比增长34%。根据SNEResearch预测,到2025年动力电池出货量和装机量分别为1396GW和1163GW,到2030年动力电池出货量和装机量分别为3555GW和2963GW。2021年至2025年动力电池需求年均复合增长率为40.42%,2026年至2030年动力电池需求年均复合增长率为18.29%。

动力电池企业业绩主要看配套车型销量和能否获得新客户。全球动力电池厂商未来市占率一方面取决于现有配套车型销量,另一方面取决于能否进入新主机厂供应链。2020年工信部公布的有效新能源汽车车型目录共计6800余款,其中搭载宁德时代动力电池的车型超过3400款,占比约50%,是配套车型最多的动力电池厂商。随着国内及全球新能源汽车市场的崛起,宁德时代作为全球动力电池老大的市场地位有望不断强化;成飞集成旗下中航锂电进入广汽集团、长安集团配套体系,配套的五菱宏光MINI EV成为“抢手货”,迅速进入全球前十; 国轩高科全球排名逐步攀升,三元电池能量密度突破302Wh/kg,磷酸铁锂电池能量密度突破210Wh/kg;动力电池方面,建议关注宁德时代(300750.SZ)、亿纬锂能(300014.SZ)、国轩高科(002074.SZ);装备方面,建议关注领动智能(300450.SZ)、力源机器人(688499.SH)。

材料端重点关注三元正极材料和磷酸铁锂正极材料。我们预计2020年全球动力电池所需正极材料总量为27万吨,其中三元电池正极材料需求18.3万吨,磷酸铁锂正极材料需求8.7万吨。若无颠覆性技术出现,预计到2030年全球动力电池正极材料需求量将上升至461万吨,其中三元正极材料271万吨,磷酸铁锂190万吨。正极材料需求量年均复合增长率为32.81%,其中三元、磷酸铁锂增速分别为30.96%、36.06%。 正极材料建议关注:当盛科技(300073.SZ)、容百科技(688005.SH)、创业板(002340.SZ)、德方纳米(300769.SZ)。

资源方面重点关注锂和镍。锂离子电池是通过电池内部锂离子的移动实现电位差,进而引发电流。锂是锂电池不可缺少的元素。我国占全球锂矿消费量的近一半,进口依存度约为70%,其中约一半来自澳大利亚。未来5-10年,全球新能源汽车渗透率将快速提升。随着电动汽车销量的快速增长,以及美联储放松货币政策的影响,预计2021年碳酸锂价格仍将保持上涨趋势。建议关注:天齐锂业(002466.SZ)、赣锋锂业(002460)、永兴材料(002756)。镍在三元电池中的作用是提高材料的体积能量密度。 三元电池正极材料中镍的占比由30%提升至80%左右,使用比例持续提升。印尼是全球储量最大、产量全球第一的国家,国内企业青山集团、宁德时代、格林美、华友钴业等均在印尼成立合资公司开采镍矿,是电池、材料、车企合资的重要对象。建议关注格林美(002340.SZ)、盛屯矿业(600771.SH)、杉杉控股(600884.SH)。

风险提示:电池技术遭遇瓶颈,技术进步缓慢;产业链结构性失衡造成局部供需紧张。

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报告内容

汽车

1、为什么要发展新能源汽车?

1. 石油储量有限,且是一种不可再生能源

石油是由远古生物尸体沉积而成,数量有限,属于不可再生能源。截至2018年底,全球已探明石油总储量达1.73万亿桶。自2013年以来,全球原油年产量增加1.73万亿桶。

平均消耗量为235亿桶,或平均日产原油6500万桶。自2015年以来,原油消耗量比当年新增发现的原油储量高出70%以上,2019年更是高达80%。到了2016年,新增发现的原油储量已跌至1947年以来的新低,仅为42亿桶。根据雷斯塔能源最新数据,2019年新增常规石油储量仅略高于2016年的水平,为47亿桶。2013年至2019年,平均每年新增发现的原油储量仅为60亿桶,足足少了9倍。

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假设未来每年探明储量增加60亿桶,而每年消耗量不增加到235亿桶,地球上现有的石油资源将在100年内枯竭。在石油枯竭之前,我们需要寻找替代的方法来减少石油资源的消耗。中石油生产的1吨原油可炼成0.283吨汽油、0.335吨柴油、0.077吨煤油,共计0.695吨成品油,这意味着60%以上的原油用于生产成品油燃料。如果将传统汽柴油车换成新能源汽车,可以节省成品油燃料,减少原油消耗。

2.大力发展新能源汽车有利于国家能源安全

我国资源富煤贫油少气,随着经济的快速发展,国产原油难以满足国内需求,截至2018年,我国消耗原油6.3亿吨,其中72.9%依赖进口。

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为确保国内能源安全,国家建立了多条能源通道,但仍无法确保绝对的能源安全。

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未来我国新能源汽车将逐步替代传统燃油汽车,成为主流汽车,那么我国每年对原油的需求量就会逐步减少,扭转原油进口依存度不断增加的趋势,对我国能源安全是有利的。

3、新能源汽车是实现“碳中和”和“碳达峰”的重要手段

假设一辆1.6L的汽车一年行驶约1万公里,消耗1000升汽油,该车一年的碳排放量约为2.7吨,若每亩人工林可吸收1.83吨二氧化碳,则约需1.5亩人工林才能抵消汽车一年行驶产生的二氧化碳对环境的影响。

汽车行业二氧化碳排放约占我国二氧化碳总排放的16%。纯电动汽车以电力为动力,汽车能源由一次能源石油,转变为二次能源电力。电力结构由燃煤发电为主,逐步优化为清洁可再生能源为主,实际碳排放将大幅减少。目前主流观点认为,即使考虑到70%的火电,纯电动汽车的碳排放仍优于燃油汽车,氢燃料电池汽车与纯电动汽车相当或优于纯电动汽车。

截至2020年底,我国新能源汽车保有量达492万辆,占汽车总量的1.75%,较2019年增长1.9%。

电动汽车保有量每年新增111万辆,增幅29.18%,其中纯电动汽车保有量400万辆,占新能源汽车总量的81.32%。

假设2030年纯电动汽车占汽车总保有量的10%,电动汽车的替代将使整个汽车行业的二氧化碳排放量减少9%,汽车行业二氧化碳排放量的减少将带动我国整体二氧化碳排放量减少1.5%。

4、有利于中国汽车工业超越欧美日等传统汽车强国

经过百年的发展,汽车工业实力雄厚的西方国家传统燃油车的技术性能已经非常完善。国产车往往在外观、内饰、配置甚至做工用料上都有优势,但口碑难以提升的根本原因还是在驾驶和操控性能上有差距,驾驶感受不佳,其他方面再怎么堆砌也难以得到消费者的认可。发动机技术上有一定的差距,但不是很大,这几年也在奋起直追,未来可以部分弥补。真正核心的差距在变速箱上,这是很难弥补的硬差距。

电动汽车时代,我们终于可以告别变速箱了。困扰汽车行业百年、制约国产汽车发展数十年的换挡难题已经解决。国产汽车百年一遇的弯道超车机会就在眼前。全球各大车厂又回到同一起跑线上,调校电机、优化电控,用电机辅助内燃机,我们有机会做得比百年老厂更好,打造属于自己的高端汽车。

5.与传统燃油汽车相比,电动汽车性能更优、成本更低

电动汽车在效率和推力上,相比轿车有着巨大的先天优势。数据显示,对于电动汽车来说,能量到推力的转化效率高达90%,而汽油车的转化效率不到35%。电动机在低速时就能产生强劲的推力,因此电动汽车根本不需要换挡。特斯拉最高配置的Model S百公里加速时间为2.8秒,而1.6L紧凑型车百公里加速成绩则在11到13秒之间。

特斯拉锂电池充满电需要70度电,一度电平均可以行驶10公里(充满电可以行驶700公里),按照0.55元/度电的价格计算,也就是0.055元/公里。

价格5.5元(百公里油耗7升),每公里0.38元,燃油车每公里成本是电动车的7倍,而且随着技术的进步,电价还会不断下降。

此外,纯电动汽车内部结构比轿车简单,零部件少,传统汽车无需更换机油、火花塞、滤清器、变速箱油等,电动汽车也无需更换机油、火花塞、滤清器、变速箱油等,由于制动时采用的是再生制动,对刹车片的维护要求也大大降低。

2. 新能源汽车分类及产业链

1. 新能源汽车分类

新能源汽车是指以非常规车用燃料为动力源(或以常规车用燃料并采用新型车载动力装置),综合运用车辆动力控制、驱动等方面的先进技术,形成的具有先进技术原理、新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,含太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)以及包括机械能在内的其他新能源(如超级电容器、飞轮、压缩空气等高效储能装置)汽车等四大类。非常规车用燃料是指除汽油、柴油以外的燃料,例如天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚等。

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48V轻度混合动力:在传统汽车原有的12V动力系统基础上,将电压提升至48V,通过增加电动机、电池组等,起到辅助汽车行驶、储存回收电能的作用,通过启停技术帮助汽车节省燃油。

混合动力汽车(HEV):又称油电混合动力汽车/油电混合。不可充电,能源仅来自汽油,由发动机和电动机共同驱动。代表车型有日本车,包括丰田THS、本田IMMD、日产e-Power等。

插电式混合动力汽车(PHEV):在油电混合动力的基础上,具备插电功能,可外部充电,且电池容量较大,简称插电式混合动力。

增程式电动车(EREV):可充电,能源可以是汽油或充电电池,发动机和电动机共同作用驱动,结构类似于插电式混合动力汽车,不同之处在于增程式电动车的发动机只

负责发电,完全由电动机驱动,增程式电动车的电池一般较大,纯电续航里程远高于插电式混合动力车,在城市中可以当纯电动车行驶,低电量或者电量保持模式下的油耗也低于同级别燃油车。

纯电动汽车(BEV):结构最简单,由蓄电池供电,电动机驱动。

燃料电池电动汽车(FCEV):一般指氢燃料电池电动汽车,氢气和空气中的氧气在燃料电池堆中发生化学反应(不是燃烧),释放出电能。但燃料电池堆的输出功率一般较低,所以在汽车上使用时,还需要搭配锂电池,锂电池和燃料电池堆共同完成充电和放电。

2.纯电动汽车、氢燃料电池汽车将占据主导地位

从产品生命周期来看,传统燃油汽车发展逾百年,技术最为成熟,目前处于成熟阶段。纯电动汽车渗透率2020年达5.4%,2021年一季度渗透率快速提升至7.9%,未来五年仍有30%的复合增长率,纯电动汽车与其他品类均处于快速成长期。燃料电池汽车技术主要以日本为主,国内技术尚不成熟且缺乏相应配套,2020年销量仅为1000辆,燃料电池汽车目前处于导入阶段。混合动力汽车是以省油减排为目标的过渡产品,目前处于衰退期。

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我们根据碳排放、其他污染物排放等八个维度对传统燃油汽车和新能源汽车进行评分,5分为最好,1分为最差:

(1)碳排放:纯电动汽车以电能为动力源,燃料电池汽车以氢能为燃料,零碳排放;插电式混合动力汽车和增程式电动汽车既可以使用电能,也可以使用燃油,碳排放适中;传统燃油汽车和LNG/CNG汽车以燃油和天然气为燃料,碳排放最高;混合动力汽车以燃油为动力源,但比传统燃油汽车更节能,碳排放略低。

(2)其他污染物排放:传统燃油汽车和混合动力汽车以汽油、柴油为燃料,其排放物除二氧化碳外,还含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫氧化物、铅化合物等有害气体。插电式混合动力汽车和增程式电动汽车既可使用电力,又可使用燃油,其其他污染物排放量适中。LNG/CNG以天然气为燃料,理论上其他污染物只含有一氧化碳;纯电动汽车和燃料电池汽车不排放其他污染物。

(3)续航里程:传统燃油汽车加一次油可以行驶500-1000公里,由于加油站众多,在油用完之前通常很容易找到加油站,因此续航里程问题相对较小。插电式混合动力汽车在纯电动模式下通常可以行驶50-120公里,油耗续航里程与传统燃油汽车差不多。燃料电池汽车加一次油可以行驶1000公里以上,但加氢站数量稀少,加注氢燃料不方便。纯电动汽车标称续航里程为400-600公里,但受行驶条件限制,实际行驶中很难达到。

(4)加油/充电时间:传统燃油车和燃料电池汽车的加油时间可在几分钟内完成。而纯电动汽车充满电采用慢充通常需要十几个小时,采用快充至少需要1个小时。

(5)购车成本:目前纯电动汽车补贴后售价约20万元;燃料电池车中,丰田的MIRAI在日本已经实现量产,这款丰田MIRAI是全球第一辆氢燃料电池车,售价约46万元。

(6)使用成本:燃料成本,纯电动汽车每公里成本约0.075元,燃料电池汽车每公里成本约0.075元。

氢燃料每公里成本为0.6元,行驶成本与燃油汽车相当。在维护成本方面,纯电动汽车没有发动机、离合器甚至变速箱等复杂的传动机构,大大降低了维护成本。但燃料电池汽车中的燃料电池堆价格相对较高,其催化剂采用铂金,维护成本较高。

(7)安全性:燃料汽车技术最为成熟,发生自然事故的几率也较小。纯电动汽车中三元锂电池热失控温度较低,安全性较差,磷酸铁锂电池热失控温度较高,安全性较高。燃料电池汽车以氢气为燃料,虽然采取了诸多冗余措施防止气罐爆炸风险,但氢气逸出问题始终没有从技术上攻克。燃料电池汽车并不适合停放在室内停车场,甚至进入隧道的安全性也值得怀疑。

(8)政策支持。为了节能减排,政府不断提高燃油车的排放标准,对汽车生产企业实行双积分制。海南省提出2030年全面禁售燃油车。政策对燃油车不友好。纯电动汽车有补贴,但补贴逐年减少,政策相对友好。燃料电池汽车有补贴,补贴逐年减少,政策友好。

按照以上八个维度对不同类型的汽车进行评分,纯电动汽车、增程式电动汽车(本质是在纯电动汽车上加装一个小型发电机,在电池电量不足时燃烧燃料给电池充电,从而在一定程度上增加续航里程)和燃料电池汽车的综合得分最高。纯电动汽车和燃料电池汽车最有可能逐步取代传统燃油汽车。

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纯电动汽车与燃料电池汽车各有优势,但同时也存在着技术上看似难以克服的劣势。优势方面,纯电动汽车零排放且结构简单,维护方便,使用成本最低。劣势则受限于锂电池能量密度,续驶里程短,充电时间长,严重影响用户的驾驶体验。目前,国轩高科研发的三元锂电池单体能量密度已达到302Wh/kg,系统能量密度突破200Wh/kg,已接近液态电池能量密度极限(进一步提高易发生起火)。

至于燃料电池汽车,则是零污染,续航里程超过1000公里,比普通燃油汽车更长,加氢时间只需3-5分钟,与燃油汽车加氢时间相当。缺点是由于技术不成熟,单车售价超过40万元,与燃油车、纯电动汽车相比吸引力不大;其次加氢站建设成本高,国内加氢站布局严重不足,车主加氢困难;第三,氢气逸出问题无法解决,室内停车有爆炸的可能。

由于纯电动汽车和燃料电池汽车各有优缺点,未来使用场景也会有所不同。纯电动汽车更适合城市短途通勤,而燃料电池汽车更适合固定路线长途运输的商用车。因此,纯电动汽车与燃料电池汽车并不构成直接竞争,两者或将长期占据新能源汽车的绝大部分。

3.纯电动汽车产业链

纯电动汽车不同于传统燃油汽车,没有复杂的动力系统和传动系统,电动机代替发动机作为动力源,燃油系统由动力电池代替,变速箱由固定减速比的减速箱或最多两挡的简易变速箱代替,没有排气管和前后驱动轴,可以安装扁平电池和地板。

因此纯电动汽车的架构相较于传统燃油汽车更加简单,上游主要由电池包、电机、电控三大核心部件以及其他部分组成;中游车辆与传统燃油汽车类似,分为乘用车、商用车、专用车三类;下游配套设施及市场运营主要分为两部分:一是电池回收,二是充电及换电设施。

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3. 新能源汽车发展前景

1、未来五年我国新能源汽车复合增速不低于30%

据中国汽车工业协会统计,2020年我国新能源汽车销量达136.7315万辆,同比增长13.35%,五年年均复合增长率为32.80%,渗透率达5.40%。2021年1-3月,我国新能源汽车销量达51.5万辆,渗透率提升至7.49%。

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2020年,我国销售纯电动汽车1115123辆,占新能源汽车销量的81.56%;插电式混合动力汽车251010辆,占新能源汽车销量的18.36%;燃料电池汽车1182辆。2021年一季度,我国销售纯电动汽车43.2万辆,插电式混合动力汽车8.14万辆,氢燃料电池汽车150辆。

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根据“中国汽车市场中等和长期预测(2020-2035)”,由中国汽车制造商协会和天津大学的中国汽车战略发展研究中心共同发布,在下一个销售中,中国汽车市场将在2021年稳步增长。他们的销量增加了4%。

根据中国客车协会的最新预测,我国家的新能源汽车销售额将在2021年超过200万,根据“新的能源车产业开发计划(2021-2035)的同比增长46.32%”(2021-2035)。根据那时,一半的汽车销售将是新的能源车,据估计,到2025年和2035年,我国家的新能源车销售将分别为600万和1750万。 据估计,从2021年到2025年,我国新能源汽车的平均每年复合增长率将为34.42%,从2026年到2035年,我国新能源汽车的平均每年复合增长率为11.30%。

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2.全球新能源乘用车将在未来五年内每年增长36%

2020年,包括纯电动和插件混合动力汽车的新能量,全球销售额达到324万,而上一年的全球销售额为324万。从2015年的0.83%到2020年的5.93%。新能量车辆的渗透率迅速增加,这是由于一方面新的能量车的销量迅速增加,并且在2017年达到高峰之后,传统的燃料汽车的持续收缩在车辆模型中,纯电气和插件的全球销售均在2次上销售。

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中国提议到2025年,中国在新的能源车销售中实现25%的渗透率,美国加利福尼亚州提议到2025年,在2025年实现新的能源车辆销售的15%的渗透率。一些欧盟国家设定了更激进的目标,例如挪威的提议,例如,在2025年到2025年,挪威实现新能量销售率的100%;到2040年,100%的新能量车辆的累积销售额将到2030年。

在2020年之前,中国一直是连续五年的新能源车市场,以鼓励新的能量车辆的销售,并应对流行病的不利影响,将新能量车的补贴从每辆车的6,000欧元增加到2020年的7,000欧元。将于2019年底结束,将延长至2025年,并在2020年提供1,720万欧元。

由于实施了更具侵略性的补贴和税收减免政策,欧洲于2020年超越了中国,成为世界上最大的新能量车市场。

在欧洲和中国以外,尽管推出了特斯拉模型Y,但在美国,NEV增长速度较慢。其他市场的绩效在日本,加拿大和澳大利亚的销售量下降,而韩国,印度,以色列,阿联酋,阿联酋和香港的销售量也有所下降。

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借助欧洲的碳排放政策和超级补贴,中国的双学分政策以及供应方面的高质量模型的加速,以及美国在新能源方面的高投资计划,全球电气化将继续维持未来行业生产和销售的高增长率。

根据Canalys的最新预测,到2021年,电动汽车将占全球新车销售额的7%以上,销售额超过500万,到2030年,电动汽车销售额的同比增长66%。

48%的乘用车销售。我们估计,到2025年,全球电动汽车的销售将达到1500万台,到2030年,全球电动汽车销售将达到3000万台,预计从2021年到2025年。

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4.新能量车的竞争格局

1. 2020年国内新能源车市场改组

为了鼓励新的能源车产业的发展,国家发展和改革委员会在2018年颁布了“汽车行业投资管理法规”,建议新的纯电动乘用车制造商将不再接受批准管理,但该公司将不再需要申请纯电委员会和供应范围。与传统的燃油车相比,具有复杂的电源系统,燃油系统和传输系统,并且制造阈值大大降低。

在国内纯电动汽车市场中,在销售量方面的前十家公司的市场份额仍然约为75%,但是从排名前五的排名中,2017年和2018年的前五名汽车制造商都从2020年的前五名中脱颖而出。在2017年和2018年的第二个市场份额中,BAIC的新能源在2017年和六个市场中均跌至2020年纯电动汽车清单的销售价格少于40,000元。

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除了2020年,Byd略低于插件的第一年,在十大插电式混合动力汽车中的市场份额一直超过90%。

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2.传统的欧洲汽车公司开始发挥力量,销售迅速增长

在全球市场上,由于欧洲的欧洲汽车制造商在欧盟的热门销量迅速升高,其排名迅速升高。

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在2020年,国内生产的销售份额大大缩小,主要是由于两个原因,在2020年继续实施补贴政策,而欧洲市场的补贴则增加了,欧洲品牌电动汽车迅速上升,BAIC New Energy的产品定位和对新型号的销售量很快,并在全球范围内降低了销售。 Venture Brand Saic-Gm-Fuling进入了全球销售中的第四名。

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美国品牌:Tesla 3年度生产将于2020年达到500,000个单位,并将在2030年推出新的电动型号;

欧洲品牌:大众计划到2023年生产超过100万辆电动汽车,到2025年出售300万辆电动汽车,并在2029年之前推出75辆电动汽车。BMW计划让电动汽车占该集团总销售额的15%-25%到2025年,到2023年推出13个电动机计划25,到2025年,纯电动汽车销售额为50%。到2025年,奥迪计划推出不少于30辆电动汽车(20台纯电动汽车),电动汽车销售将占收入的40%。 戴姆勒计划到2025年将纯电动汽车销售额账户占25%,到2030年,BEV+PHEV销售帐户超过50%。

日本品牌:丰田计划在2030年到2030年出售550万辆电动车辆,其中包括100万辆纯电动汽车和燃料电池车辆

电池车将在2022年底发射8个纯电动汽车。

韩国品牌:在2025年之前启动29辆新的能源车(23纯电动和6插电动机混合动力车);

到2025年,纯电动汽车的年销售额将达到560,000辆。

国内独立品牌:SAIC计划在2025年之前推出近100辆新的能量车; Byd将私人汽车,公共汽车和出租车的新能量范围扩展到传统领域在新的行业模型和尖端技术中,例如共享旅行,飞行汽车,卫星通信,锂电池级联的利用率,充电和交换基础设施以及碳循环甲醇的计划,以启动全球范围内的全球群体,以销售全球的欧洲群体,以推出全尺寸的SUV。继续扩展。

3.将来,中国可能生产世界一流的领先汽车公司

与传统的燃油汽车相比,技术和进入壁垒的诱惑能吸引所有方面的资本,在中国的新能源车市场中,有三种力量,即传统的汽车公司,新的汽车制造力量和互联网技术。

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在2020年,我国新能源车产业连锁店的融资总额达到1.292亿元人民币,比上一年增加了159%,平均单一投资融资量达到14.5亿元人民币。

在美国股票上列出了汽车建造的新力量的第一个梯队,第二次梯队也形成了:零行驶的汽车,魏玛汽车和赫斯胡港,这三人从2021年和2012年发行。重型仓库Weilai继续投资于零运营的汽车,这表明零车辆正在成为第二辆“ weilai”汽车。

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传统的汽车“慢速”只是一种“幻想”。他们希望在工业变革的过程中,他们将超越竞争对手,成为最终的竞争者。

就欧洲汽车而言,自去年以来,传统的汽车公司,例如传统的汽车公司,宝马和梅赛德斯-Benz迅速上升,许多品牌都进入了全球销售清单。

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技术巨头进入了新的能源车市场。

由于没有传统的燃油汽车生产能力负担,因此“汽车制造的新力量”表明,它显示出更大的动力。它尚未实现盈利能力,但其缺点在于在损益和损失余额之前的持续融资和输血。

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5.新能量车的开发方向

1.更长的电池寿命,更方便和时间 - 节省充电

伊莱咨询公司(Irai Consulting)对未购买新能量车的车主进行了一份燃料车主的问卷。

心理焦虑是困扰电动汽车的主要因素之一,这是一个问题,在纯电动汽车的发展中,焦虑症的问题主要是由于电池能力增加了电池的重量。 Urers和电池供应商可以突破。

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我们已经由行业和信息技术部颁布了无税的税收目录。

在过去的三年中,纯电动汽车的平均能量密度并没有改善纯电动汽车的范围。

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随着高功率DC充电技术的成熟度,目前的快速充电可以在0.5-1小时充满电,并且可以在十分钟内充电80%。

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2.纯电和插头 - 将在一段时间内共存

尽管纯电动汽车内部行驶里程从200公里增加到400公里,然后升至最近的600公里甚至700公里,实际的驾驶行驶里程仍然不令人满意,通常在不同的工作条件下,它基本上可以满足城市的需求,而纯粹的行驶时间很长。房屋中还有另一种燃料车辆,大量的消费者希望购买一种能够节省能源和环境保护的新能量,目前纯电动汽车限制了能量密度和安全限制,以满足普通消费者的需求。

对于这个痛点,当在各种道路条件下,当电力的数量不足时,DM-I模型将独立判断电力或油的功耗,或者仅在超级卫生型中使用3列,则可以在各种道路上开发新一代的超级混合动力。

3.新的能量车和智能驾驶是好的合作伙伴

传统的燃料汽车基本上由机械+液压组成,而电动汽车则更简单。

目前,根据分级标准,SAE国际(国际汽车工程师协会)对全球使用的方法分为L0 -L5的6个级别。

L0级:这是由驾驶员完全操作的驾驶员,包括转向,制动,油门等,由驾驶员本身判断。

L1级:它可以帮助驾驶员完成某些驾驶任务,例如许多型号组件的自适应巡航,(ACC)功能,对车辆距离和车辆增加的雷达实时控制,并应用了许多家用模型。

L2级:它可以自动完成某些驾驶任务,并且在加工分析之后,除了控制下降速度外,Tesla的车道维护功能也是如此。

L3级:此级别通过更逻辑的驾驶计算机来控制车辆。

L4级:车辆会自动做出独立的决策,并且驾驶员一般不需要任何操作,需要依靠真实的路线信息数据支持,以实现自动交通​​偿还的真实场景,自动形成巡游和自动障碍。

L5级:与L4级别的最大区别是,驾驶员根本不需要与任何操作合作,以在整个天气和地区进行自动驾驶,并且可以应对环境气候和地理位置的变化。

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在SAE的分层系统中,L0到L2是一个低级的驾驶系统,而L3到L5是一个自主驾驶系统,在汽车上不断获得环境信息,这对于驾驶环境的安全性是对环境的范围的判断直到出现高精确地图以解决此问题之一。

目前,除了技术缺陷之外,市场上没有真正的L3级自动驾驶汽车。

电池

6.锂电池产业链简介

1.氢和锂是最适合电池的化学元素

电池排放是将化学能量转换为电能,而充电将相反,转换为高(3)损失电子设备的能力。

电池材料的初步筛选只能在元素循环表的第一个和第二个周期中找到:锂,锂,锂,吡啶,硼,碳,氮,氧气,氧气,氟和pyrine pyrine的液化元素是相对的。稀有金属)。

2.锂电池的分类

锂电池可以根据形式将锂电池分为圆柱形锂离子电池,方形锂离子电池,软袋电池和纽扣锂离子电池。

根据不同的电解质,可以将其分为液体锂离子电池,聚合物锂离子电池和完整的实心锂离子电池。

根据骨科材料,可以将锂离子电池,锂离子电池,锂锰离子电池和泰坦尼锂离子电池锂电池组成的电池组成,将其用于litha电池。由于这种温和的特征,它逐渐被新技术所需的纯电动汽车所取代。

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3.锂离子电池的组成,原理和工业链

锂离子电池主要由阳性电极材料,负电极材料,隔膜和电解质组成,在充电或排放的过程中,锂离子嵌入/关闭/OFF和插入/OFF,并生动地称为“摇椅”。

电解质使锂离子可以自由游泳。碳酸盐),DEC(碳酸盐),EMC(碳酸盐)和其他材料。

添加了隔膜,以防止直接接触的正和负材料。

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当电池充电时,锂上锂原子的电子和电子(脱水)是离子的,锂离子通过电解质移动到负电极,将电子恢复到锂原子的灯泡上锂电池的充电和放电过程,即锂离子的过程不断嵌入并在正杆和负杆之间脱水,同时,锂离子的数量越高,锂离子的量越高,锂离子的量越高。

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4.电池的成本组成

根据每种锂电池的电池电池,三元NCM523电池的总成本和每千瓦的铁磷酸锂电池分别为425.95元和310.97 yuan,分别用于制造成本,用于制造成本,3 Yuan NCM523 Yuan NCM523电池和LITH IRAPHATE SYSTERS。

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从组成的角度来看,NCM523电池正和负电极材料占电池系统的几乎一半。

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5.电池的性能评估指标

电池有许多性能评估指标,其中功能密度和循环寿命是普通汽车购买者注意的性能指标。

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七,对电池的需求在明年迅速增长。

1.对锂电池的需求迅速增长

在2020年,全球电池安装量为137GW,一年一年的电池量增加了213GW。 32%的基于上述假设。 从2021 - 2025年开始,电池需求的平均复合增长率为40.42%,而2026 - 2030年的平均每年电池电池需求的复合增长率为18.29%。

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2.据估计,电池电量从2022-2023起不足

主要的电池制造商对2021年的市场繁荣感到乐观。

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根据各种电池制造商的生产能力,SNE研究预计将于2023年安装在全球电池(电动汽车+储能领域)中,这将高于电池供应。

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在电池运输(电动汽车+储能领域)方面,短缺将提前一年,它将从2022年开始。电池供应商需要扩大更有效的生产能力。

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3.电池市场集中度继续上升

自2017年以来,全球电力电池行业的集中度一直在增加。73%,2020年增至93%,在2021年第一季度继续增加到94%。

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在过去的三年中,竞争模式基本上是稳定的,除了AESC排名的前五名,该行业的前五名没有变化,并且由于积分,领导者稳定了。

BYD电池主要由BYD销售的销售产生了很大的影响。

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At present, the global power battery market competition pattern is China, Japan and South Korea, and domestic batteries are mainly supported by domestic new energy vehicles. Korean batteries are supported by Tesla, BMW and Korean cars. Japanese batteries are supported by Tesla and Japanese cars. Therefore, in the future, the sales of new energy vehicles in China, Japan, and South Korea will affect its market share that affects its power batteries.

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8. The demand for positive materials is strong, and the price is gradually rising

1. Types of lithium battery positive pole materials

The power system of pure electric vehicles accounts for 50%of the total cost of total vehicles.

First of all, let's take a look at the choice of the positive electrode materials. The choice of the positive electrode material is mainly based on the following factors:

1) With high oxidation and reduction reaction potential, so that the lithium -ion battery reaches a higher output voltage;

2) High lithium element content and high material accumulation density, so that lithium ion batteries have high energy density;

3) The structural stability during the chemical reaction process is good, so that the lithium ion battery has a long cycle life;

4) The conductivity is high, so that the lithium ion battery has a good charging and discharge multiplier performance;

5) Chemical stability and thermal stability are good, and it is not easy to break down and fever, so that lithium ion batteries have good safety;

6) The price is cheap, so that the cost of lithium ion batteries is low enough;

7) The manufacturing process is relatively simple, which is convenient for large -scale production;

8) Low pollution to the environment and easy to recycle.

At present, common lithium -ion battery positive materials include lithium cobaltate, lithium manganate, lithium iron phosphate, and ternary material (nickel cobalt manganese and nickel cobalt aluminum).

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(1) Lithium cobaltate battery (LICOO2)

Its theoretical capacity is 274mAh/g, the actual capacity is about 140mAh/g, and there are also reports that the actual capacity has reached 155mAh/g.

Main advantages: mature technology, simple production technology, easy to manufacture, small size, higher energy, high conductivity, high application range.

Main disadvantages: The cycle service life is about 300 times, and the cost is high (cobalt is a relatively scarce strategic metal. Many companies use manganese lithium to replace cobalt lithium), low safety performance, poor rechargeability, not suitable for high magnification and discharge, and pollution to the environment after abandonment.

Main application areas: Lithium ion batteries for manufacturing mobile phones, laptops, mobile power, and other portable electronic devices are used as positive electrode materials.

(2) Lithium manganate battery (limno4)

Lithium manganate battery refers to the battery that uses lithium manganate materials. Its nominal voltage reaches 3.7V, which is widely used at low cost and good safety.

Main advantages: rich resources, low cost, no pollution, good safety, good percentage performance, good low temperature performance, and high voltage frequency.

Main disadvantages: high temperature performance, cycle performance, and storage performance poorly, manganese is easy to break down under high temperature conditions, and the service life of the battery pack is not easy to store.

Main applications: hybrid passenger cars, plug -in hybrid buses, pure electric buses, and so on.

(3) Lithium iron phosphate battery (LIFEPO4)

Lithium iron phosphate scientific name is iron electricity. The biggest difference is that the positive electrode of the battery has added iron. In recent years, it has just started. It is a very potential material. Its safety performance and cycle life cannot be compared with other materials. These are the most important technical indicators of power batteries. 0mAh/15 charging and distribution of cyclic life reached 2000 times, and the single -section battery overliness voltage is 30V.

Main advantages: 2000 times of cycle service life, large current charging and discharge, internal resistance small heat, safety, wide raw materials, cheap, environmentally friendly, non -pollution, and pollution -free.

Main disadvantages: low conductivity, excessive volume, expensive price, the field of digital products have not been used on a large scale, and consumers' minds are low.

Main applications: The large -capacity battery pack made by lithium iron phosphate is more easy to use in series to meet the needs of frequent charging and discharge of electric vehicles. Pond, lawn lights, and electric tools are widely used.

(3) Nickel cobalt manganese battery (Linicomno2)

Nickel cobalt manganese, also known as Linicomno2, is a type of lithium -ion battery of polymers. The common form is a square soft package shape.

Main advantages: 500 times of cycle life. Compared with lithium cobaltate battery, high safety, diverse volume, wide range of use, not easy to explode, and high safety coefficient.

Main disadvantages: high prices, polluting the environment after abandonment, and weak -current discharge performance.

The main application: Sanyo materials have developed rapidly with the popularization of smartphones in the past two years, and there are more and more fields used.

(4) Nickel cobalt aluminum battery (Linicoalo2)

A new type of positive material for lithium batteries.

Main disadvantages: poor high temperature performance, poor safety performance, and high production technology threshold.

Main application: power battery.

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2. The dispute over the technical route of the positive material material

(1) Tricss lithium battery and lithium iron phosphate

Due to the high energy density of ternary lithium batteries, although the price is high, the subsidy is also high, to a certain extent, the demand for lithium iron phosphate batteries is suppressed to a certain extent.

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BYD launched a lithium iron phosphate battery battery, which eliminates the module and most supporting structures. It is directly increasing from the battery to the same battery. The kilometer of electric vehicles can now run 600 kilometers, which basically meets the daily needs of most users. Pull the price of Model 3 below 250,000.

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(2) High -nickel and low cobalt become the development direction of lithium batteries

Compared with other lithium -ion batteries, the NCM material has the advantages of high ratio, low cost, and good thermal stability, so it has a very broad application prospect in the field of energy storage and electric vehicles.

The main function of nickel is to embed lithium ions. Increasing the proportion of nickel can increase the energy density of the battery. However, excessive nickels will reduce the circulation performance of the material and reduce the service life of the battery.

Cobalt can improve conductivity and improve circulation performance, extend the service life of batteries, but excessive cobalt will reduce burial capacity and reduce energy density. In addition, due to lack of cobalt resources and high prices, excessive cobalt content will increase the cost of the battery material.

The role of manganese is to improve safety and the stability of the material structure. Due to the low cost, the material cost of the battery can be reduced.

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Therefore, the ternary lithium battery needs to be balanced in the above three elements to create a battery with a high energy density, good life and safety, and low cost. Our common NCM 111 /523 /622 /811 refers to the proportion of these three elements.

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The proportion of cobalt metals in power cells is about 11%, and it accounts for 6%in power battery PACK.

宁德时代正计划在印尼投资50 亿美元兴建一家锂电池厂,协议要求宁德时代要确保60%的镍在印尼被加工成电池;此前特斯拉亦宣布将向“镍”车型转变,认为最大限度利用镍将使价格降低50%,而在能源密集车型里,特斯拉将使用100%的镍;LG 化学在今年8 月宣布其联合通用研发的超级镍钴锰铝NCMA 电池,有望明年实现量产;SKI 也于同期宣布成功商业化全球首个镍含量为90%的NCM9/0.5/0.5 电池。

(3)NCM811和NCA

在新能源汽车续航里程提高和钴价不断高涨的双重刺激之下,高镍体系的NCM811 和NCA 材料已经成为市场竞逐的热点。

目前,从国内动力锂电池制造厂家的选择来看,选择NCM811 路线者较多,而选择NCA 路线的少。重要原因首先在于,高镍材料荷电状态下的热稳定性较差,导致电池的安全性下降,使得电池生产公司和终端产品用户对NCA 电池的安全性心存顾虑, 要从电芯设计、电源系统设计、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计。

其次是充放电过程存在严重的产气,这会导致电池鼓胀变形,循环及搁置寿命下降,电池存在安全隐患,所以通常采用耐压的圆柱电池壳制作NCA 电池,降低了产气量以控制电池鼓胀变形问题。

此外,NCA 要求在电池生产全过程均要控制湿度在10%以下,而其他材料目前只需注液工序对湿度进行严格控制,这对国内公司形成了很大的挑战。

镍钴锰电池的续航表现不如镍钴铝电池,但好处是含锰三元体系热稳定性更佳更为安全,所以目前国内重要研发镍钴锰电池。

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3.正极材料年均需求增速超过30%,价格渐涨

由于能量密度提升需求以及钴价格高涨,三元电池正极发展方向是高镍低钴。其中,NCM811 电池钴占正极材料的10%左右,NCA 电池钴占正极材料的5%左右。国内NCM811 占三元电池比例2019 年9%,迅速提升至2020 年超20%;而国外市场主要生产NCA 三元电池。此外,磷酸铁锂因其价格低廉且安全的特征,近期热度逐渐升温。

我们测算2020年,全球动力电池所需正极材料合计为27 万吨,其中三元电池正极材料需求18.3 万吨,磷酸铁锂正极材料需求8.7 万吨。如果没有颠覆性技术出现的话,预计到2030年全球动力电池正极材料需求将上升至461 万吨,其中三元正极材料271 万吨,磷酸铁锂190 万吨。正极材料需求年均复合增长32.81%。其中三元和磷酸铁锂增速分别为30.96%和36.06%。

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2020年,国内三元材料产量市场集中度继续小幅提升,2020年达到77.4%。2020年行业CR5 约为52%,头部大型厂商之间的份额差距较小。其中,容百锂电为国内唯一一家三元材料产量超过2.5 万吨的企业,继续蝉联行业第一宝座,2020 年市占率为14%;天津巴莫排名第二,2020 年市占率为11%;长远锂科排名第三,2020 年市占率为10%。

2020 年中国磷酸铁锂正极材料出货量大幅增长,出货12.4 万吨,同比增长40.9%,市场规模约45 亿元。从市场竞争格局来看,德方纳米凭借其独特的液相法优势和与大客户宁德时代的绑定,从2018 年开始成为行业第一,2019 年市占率29%,2020 年受限于产能,市占率略有下滑,但仍为市场第一。贝特瑞出货量为行业第二,公司将相关业务转让给龙蟠科技(603906)。

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由于正极材料需求持续旺盛,而产能释放过程相对缓慢,主要产品价格在近期出现上涨态势。其中磷酸铁锂均价从去年的3.50 万元/吨,升至今年上半年的4.67 万元/ 吨,涨幅为33.45%;NCM622 从去年的13.10 万元/吨,升至今年上半年的16.40 万元/吨,涨幅为25.19%;NCM811 从去年的17.91 万元/吨,升至今年上半年的19.74 万元/吨,涨幅为10.22%。

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九、负极材料前景光明,但行业竞争加剧

1.人造石墨占据负极材料市场份额的八成

锂电池的理论容量密度,其上限主要取决于正极材料和负极材料的短板。当前最为常见的石墨负极材料理论比容量为372mAh/g,高于镍钴锰(NCM)160 mAh/g 和镍钴铝(NCA)170mAh/g 的水平,因此正极材料决定锂离子电池能量密度上限。

锂离子电池负极材料的选择主要考虑以下几个条件:

(1)应为层状或隧道结构,以利于锂离子的脱嵌;

(2)在锂离子脱嵌时无结构上的变化,具有良好的充放电可逆性和循环寿命;

(3)锂离子在其中应尽可能多的嵌入和脱出,以使电极具有较高的可逆容量;

(4)氧化还原反应的电位要低,与正极材料配合,使电池具有较高的输出电压;

(5)首次不可逆放电比容量较小;

(6)与电解质溶剂相容性好;

(7)资源丰富、价格低廉;

(8)安全性环保。

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负极材料可分为碳材料和非碳材料,碳材料包含石墨类材料和无定形碳材料。石墨类碳材料又可分为天然石墨、人造石墨和改性石墨;无定形碳材料可以分为软碳和硬碳。非碳材料可分为硅基材料、锡基材料、氧化物和泰基材料。

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由于价格便宜,各项技术指标较为均衡,石墨材料是我国锂离子电池负极材料的首选。近两年石墨材料几乎垄断我国锂离子电池的负极材料。其中人造石墨占比更是达到了八成。

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硅作为负极材料,虽然不具有石墨类材料的层状结构,其储锂机制和其他金属一样,是通过与锂离子的合金化和去合金化进行的,作为锂离子电池理想的负极材料, 硅的优点如下:

(1)硅可与锂形成Li4.4Si合金,理论储锂比容量高达4200mAh/g

(2)硅的嵌锂电位(0.5V)略高于石墨,在充电时不易发生析晶现象;

(3)硅的惰性更强,不易与电解液发生反应,可以避免有机溶剂的共嵌现象。但同时硅基材料也存在自身缺陷导致目前并未大面积推广:

硅的缺点如下:

(1)硅与锂生成Li4.4Si 合金时会充分吸收锂离子,随后其体积会膨胀至300%,而石墨在吸收锂离子之后膨胀率仅为7%。当这种反复的体积变化,会造成固态电极变得“松软”,容易导致颗粒粉化,使得活性物质从集流体中脱落,最终崩离影响电极的循环性能。

(2)电解液中的LiPF6 分解后产生的微量HF 会腐蚀硅,易引起负极容量的显著衰减, 从而使电池的寿命大大降低。

(3)硅阳极由于充放电时容易膨胀和伸缩,所以会破坏锂电池电解质SEI 膜的形成。这个膜是在锂电池初次循环时所形成的,对于阳极材料有保护作用,可以防止材料结构崩塌。而SEI 膜重复生长,会消耗电解液和锂源,最终导致电池的循环性能变差。所以尽管采用硅材料做负极,对电池能量密度会有显著提升,但是其也带来电池循环性能等一系列副作用,最终会导致电池寿命缩短。而特斯拉采取的方案是,逐步在石墨阳极中添加少量的硅,在能量密度和循环寿命中寻找平衡点。特斯拉为电池负极材料进行优化改进,在普通石墨负极中加入10%硅材料,从而提升电池整体能量密度,这种在电池能量上的突破带动国内锂电行业在硅碳材料方面的进一步探索和突破。

2.负极材料需求旺盛,但行业竞争加剧

根据ICC 鑫椤资讯统计,2020 年中国石墨负极材料出货量为46 万吨,海外出货量为8 万吨,全球合计为54 万吨。我们测算到2030 年全球石墨负极材料需求量为522 万吨,年均复合增速为25.48%。

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第一梯队是天然石墨龙头贝特瑞和人造石墨龙头上海杉杉科技和高端人造负极龙头江西紫宸组成。其中,人造石墨市场已呈现出杉杉和紫宸双寡头的格局,而贝特瑞凭借优质的客户,人造石墨也在奋起直追,这3 家企业2019 年负极总出货量均在4 万吨以上。

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现有企业中璞泰来(江西紫宸)、杉杉股份、国民技术(斯诺实业)、中科电气、翔丰华、凯金能源都在加紧部署负极材料产能与石墨化加工能力。此外,包括福鞍碳材料、湖北宝乾、金泰能、闽光新材料、龙蟠科技、山河智能、华舜新能源相继宣布投资或开工负极材料项目。负极材料行业“马太效应”凸显。国内负极材料市场集中度持续提升,产品毛利率持续走低,新进入者增多的情形下,企业整体面临较大的竞争压力。

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十、隔膜需求旺盛,产能快速扩张

1.湿法隔膜是主流

隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电电池的种类不同,采用的隔膜也不同。对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。隔膜的新能要求:

(1)化学稳定:不与电解质、电极材料发生反应;

(2)浸润性:与电解质易于浸润且不伸长,不收缩;

(3)热稳定性:耐受高温,具有较高的熔断隔离性;

(4)机械强度:拉伸强度好,以保证自动卷绕的强度和宽度不变;

(5)孔隙率:较高的孔隙率以满足离子导电要求。

湿法技术(Wet)主要用于聚乙烯(PE)隔膜的制造。由于工艺中需要使用石蜡油与PE 混合占位造孔,在拉伸工艺后需要用溶剂萃取移除,所以该工艺称为湿法。干法技术(Dry)主要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。干法技术主要包括3 种工艺技术:吹膜+单向拉伸、铸片+单向拉伸以及双向拉伸。

锂电池湿法隔膜轻薄、不易撕裂,但PE 熔点为135℃,安全性低于干法隔膜,加之原材料及生产流程不同,综合成本高于干法隔膜;干法隔膜产品熔点高,耐热性、耐高压性及抗氧化性更好,但相对于湿法隔膜较厚,且容易纵向撕裂,对电池企业工艺要求较高。

隔膜是锂电池材料中技术壁垒最高的环节,其性能的优劣对锂电池的轻量化和安全性至关重要。湿法隔膜比干法隔膜在力学性能、透气性能和理化性能方面均具有一定优势,涂覆后可以大幅提升湿法隔膜的热稳定性,总体来说湿法涂覆隔膜具有明显的性能优势。高端消费电池大多使用湿法隔膜,随着动力电池对能量密度要求的提升, 尤其是三元电池的广泛应用,湿法隔膜在动力电池的渗透率也将逐步提升。

2.隔膜市场供需两旺

电解液占电芯成本的7%-11%。据ICC 鑫椤资讯统计,2020年中国锂电池隔膜出货量为35 亿平方米,同比增长36.7%,预计2021 年,国内锂电池需求量就将超过200GWh, 对应锂电隔膜需求量约55 亿平米,同比增速达55%。到2025 年隔膜供应量将增长至138 亿平方米,未来五年年均复合增速为31.57%。

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目前头部隔膜企业持续保持满产生产,订单情况饱和,承接新订单的产能空间有限。但另一方面,国内锂电隔膜产能自2015 年开始快速扩张,截至2020年底,国内湿法隔膜产能达到70 亿平,干法隔膜产能接近30 亿平。据不完全统计,2021 年仅恩捷、中材、星源材质、河北金力等国内隔膜企业的新增基膜产能就将达到22 亿平。快速增长的产能一定程度的压制了隔膜的销售价格。此外,未来固态电池技术成熟后, 锂电池中隔膜将不再需要,锂电池隔膜市场需求将快速萎缩甚至消失。

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十一、电解液市场需求旺盛,产品价格上升

1.电解液涉及诸多化学制品

电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子,是锂离子电池获得高电压、高比能的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料构成, 其在一定条件下、按一定比例配制而成。

电解液需要满足以下性能要求:

(1)电导率高;

(2)电化学稳定,电位范围宽热稳定性好,工作温度范围宽;

(3)化学稳定性好,与集体流及活性物质不反应;

(4)无毒、无污染;价格便宜。

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(1)溶质材料

在溶质材料中,LiAsF6 有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率,但由于砷的毒性限制了它的应用。目前常用的锂电池的所有材料,包括电解液都是能符合欧盟的RoHS,REACH 要求的,LiPF6 各项性能较均衡,且无毒无污染,是使用最广的溶质材料。

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(2)溶剂材料

有机溶剂是锂离子电池电解液的主体部分,与电解液的性能密切相关,一般用高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合使用。锂离子电池对溶剂的要求有安全性、氧化稳定性、与负极的相容性、导电性等,总体要求溶剂具有较高的介电常数、较低的粘度等特点。

锂离子电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等,一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME) 等重要用于锂一次电池的溶剂。PC 用于二次电池,与锂离子电池的石墨负极相容性很差,充放电过程中,PC 在石墨负极表面发生分解,同时引起石墨层的剥落,造成锂离子电池的循环性能下降。

锂离子电池电解液有机溶剂在使用前必须严格控制质量,如要求纯度在99.9%以上,水分含量必须达到10-6 以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系纯度达标的有机溶剂的氧化电位在5V 左右,有机溶剂的氧化电位关于研究防止电池过充、安全性有很大意义。严格控制有机溶剂的水分,关于配制合格锂离子电池电解液有着决定性影响。

锂电池电解液溶剂材料主要分为三类:碳酸酯、羧酸酯类和醚类。

碳酸酯:碳酸乙烯酯(EC)是一种功能优秀的有机溶剂,可溶解多种聚合物。会刺激眼睛,会影响呼吸系统和损坏皮肤。本品应贮存于阴凉、通风、干燥处,按一般化学品规定储运。

羧酸酯类:其种类繁多,也较便宜,简单做到比较高的纯度。化学性质还算稳定,即不是很简单被氧化(甲酸酯除外),也不太简单被还原,常温下又多数是液态。

碳酸酯和羧酸酯类:两者的混合溶剂可以使得锂电池包在首次充电过程中,负极形成SEI 膜的电位高,避免溶剂还原,保证电池安全性,进步低温电池的容量保持率和高倍率充放电容量。

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(3)添加剂

添加剂是向电解质中掺入少量物质,快速改变电解液的物理和化学性能,其基本要求包括:少量即可改善电池一种或几种性能;不与电池中其他材料发生反应;与有机溶剂有较好的相溶性;无毒或低毒;价格便宜。

1)成膜添加剂

优良的SEI 膜(固体电解质薄膜)具有有机溶剂不容性,允许锂离子自由的进出电极而溶剂分子无法穿越,从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏,提高电池的循环效率和可逆容量等性能。

其主要分为无机成膜添加剂(SO2、CO2、CO 等小分子以及卤化锂等)和有机成膜添加剂(氟代、氯代和溴代碳酸酯等,借助卤素原子的吸电子效应提高中心原子的得电力能力,使添加剂在较高的电位条件下还原并有效钝化电极表面,形成稳定的SEI 膜。)另有Sony 公司专利报道,在锂离子电池非水电解液中加入微量苯甲醚或其卤代衍生物,能改善电池的循环性能,减少电池不可逆容量的损失。

2)导电添加剂

对提高电解液导电能力的添加剂的研究主要着眼于提高导电锂盐的溶解和电离以及防止溶剂共插对电极的破坏。

其按作用类型可分为与阳离子作用型(主要包括一些胺类和分子中含有两个氮原子以上的芳香杂环化合物以及冠醚和穴状化合物)、与阴离子作用型(阴离子配体主要是一些阴离子受体化合物,如硼基化合物)及与电解质离子作用型(中性配体化合物主要是一些富电子基团键合缺电子原子N 或B 形成的化合物,如氮杂醚类和烷基硼类)。

3)阻燃添加剂

作为商业化应用,锂离子蓄电池的安全问题依然是制约其应用发展的重要因素。锂离子蓄电池自身存在着许多安全隐患,如充电电压高,而且电解质多为有机易燃物, 若使用不当,电池会发生危险甚至爆炸。因此,改善电解液的稳定性是改善锂离子电池安全性的一个重要方法。在电池中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂可改善电池的安全性。

主要分为:(1)有机磷化物(2)有机氟代化合物(3)卤代烷基磷酸酯4)过充保护添加剂

对于采用氧化还原对进行内部保护的方法人们进行了广泛的研究,这种方法的原理是通过在电解液中添加合适的氧化还原对,在正常充电时这个氧化还原对不参加任何化学或电化学反应,而当电池充满电或略高于该值时,添加剂开始在正极上氧化, 然后扩散到负极发生还原反应,如下式所示。

正极:R→O+ne-

负极:O+ne-→R

最佳的过充电保护添加剂应该具有4.2~4.3V 的截止电压,从而满足锂离子蓄电池大于4V 电压的要求,总的来说,这一部分的研究工作还有待进一步研究。

5)控制电解液中水和HF含量的添加剂

有机电解液中存在的痕量水和HF 对性能优良的SEI 膜的形成是有一定作用的, 这些都可以从EC、PC 等溶剂在电极界面的反应中看出。但水和酸(HF)的含量过高, 不仅会导致LiPF6 的分解,而且会破坏SEI 膜。当Al2O3、MgO、BaO 和锂或钙的碳酸盐等作为添加剂加入到电解液中,它们将与电解液中微量的HF 发生反应,降低HF 的含量,阻止其对电极的破坏和对LiPF6 分解的催化作用,提高电解液的稳定性,从而改善电池性能。但这些物质去除HF 的速度较慢,因此很难做到阻止HF 对电池性能的破坏。

而一些酸酐类化合物虽然能较快地去除HF,但会同时产生破坏电池性能的其它酸性物质。烷烃二亚胺类化合物能通过分子中的氢原子与水分子形成较弱的氢键,从而阻止水与LiPF6,反应产生HF。

6)改善低温性能的添加剂

低温性能为拓宽锂离子电池使用范围的重要因素之一,也是目前航天技术中必须具备的。N,N 一二甲基三氟乙酰胺的黏度低(1.09mPa·S,25°C)、沸点(135°C)和闪点(72°C)高,在石墨表面有较好的成膜能力,对正极也有较好的氧化稳定性,组装的电池在低温下具有优良的循环性能。有机硼化物、含氟碳酸酯也有利于电池低温性能的提高。

7)多功能型添加剂

多功能添加剂是锂离子电池的理想添加剂,它们可以从多方面改善电解液的性能, 对提高锂离子电池的整体电化学性能具有突出作用。正在成为未来添加剂研究和开发的主攻方向。

实际上,现有的某些添加剂本身就是多功能添加剂。例如,12-冠-4 加入PC 溶剂后。在提高Li+的自身导电性的同时,利用冠状配体在电极表面的亲电作用使得Li+在电极界面与溶剂分子反应的可能性大大降低,冠醚对Li+的优失溶剂化作用抑制了PC 分子共插,电极界面SEI 膜得到优化,减少了电极首次不可逆容量损失。此外,氟化有机溶剂、卤代磷酸酯如BTE 和TTFP 加入电解液后,不仅有助于形成优良的SEI 膜, 同时对电解液具有一定的甚至明显的阻燃作用,改善了电池多方面性能。

2.到2025年全球电解液需求1200亿元

电解液占电芯成本的5%-8%。其中,溶质占电解液成本的一半。溶质价格显著影响电解液的价格。其作用是保证电池在充放电过程中有充足的锂离子实现充放电循环, 目前使用最为广泛的溶质是六氟磷酸锂;溶剂成本占比约30%,质量占比达80%以上,目前主要使用的是碳酸酯类溶剂;添加剂成本占比10%,是电解液竞争力差异化的主要来源之一。

按照每GW 电池需要电解液1098 吨计算,到2025 年全球动力电池需求量将达1490GW,需要电解液163.60万吨。按照目前价格,市场空间约为1200亿元。但另一方面,如果固态电池技术成熟,与锂电池隔膜类似,现有液态电解液将被快速替代, 市场需求将萎缩。

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十二、主要稀缺资源供需趋势

1.锂——70%的供应依赖进口

锂是锂离子电池不可或缺和不可替代的元素。在锂离子电池电解液中加入锂盐, 是锂离子能量的载体,当电池放电时,锂离子从阴极穿过隔膜进入正极,而充电时, 锂离子穿过隔膜进入负极。此外,在磷酸铁锂电池中,磷酸铁锂也作为电池的正极材料。

自然界的锂存在于锂辉石、锂云母和磷锂铝石中以LiO2 的形式存在,相当大的部分还存在含盐湖卤水中。通过对含锂矿石加工得到工业级碳酸锂,再提纯精炼制成电池级碳酸锂,再将碳酸锂制成各种锂电池需要的材料。

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全球锂资源总量丰富,分布集中,主要分布在南美洲、澳大利亚和中国。据美国地质调查局的数据,2020年全球锂资源储量约为2100万吨(金属锂),静态储采比超过256 年,主要集中在智利(750万吨,占比48%)、中国(350万吨,21%)澳大利亚(270 万吨,占比17%}、阿根廷(200万吨,占比13%},其他锂资源较丰富的国家包括美国、巴西、葡萄牙、津巴布韦。全球锂资源不仅表现出区域分布集中的特点,还表现出控制权高度集中的特点。澳大利亚的Talison Lithium 公司和银河资源(Galaxy Resources Ltd.)两家公司控制了全球约70%的矿石锂供给,而SQM、Rockwood 以及FMC 三家公司则控制了全球约92%的盐湖锂供应。我国占全球锂矿消费量的近一半,进口依赖度约70%,其中约一半来自于澳大利亚。

中国锂资源主要分布在青藏高原、四川、新疆、江西、内蒙等省份,锂矿资源类型多种多样,但是约80%以上锂资源赋存于盐湖中;绝大多数盐湖分布在青藏高原等生态脆弱区;矿石锂资源集中于四川、江西、湖南、新疆等省份。

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我们对历年碳酸锂价格和新能源汽车销量增速做对比,二者有较显著的相关性, 当新能源汽车销量增速上升,碳酸锂价格也随之升高,当新能源汽车销量增速下降时, 碳酸锂价格业会随之降低。

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未来5-10 年,全球新能源汽车渗透率将快速升高。根据Canalys 最新预测,预计到2021 年,电动汽车将占全球新车销售的7%以上,进一步增长66%,叠加美联储放水的影响,2021 年碳酸锂价格有望保持上升趋势。

中国锂矿资源主要分布再四川、青海和西藏,虽然矿藏量丰富,但因交通和地理位置限制,短时间大规模开采可能性很大,加上部分矿产品位较低,提炼成本较高, 自由产能难以满足本土动力电池激增的需求。目前国内锂资源70%依赖进口,随着中国锂离子电池需求和产能进一步扩张,对外依赖度将进一步提升。

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2.钴——高价促使需求减少

钴元素在三元正极材料中,起到提高导电率和改善循环性能,延长电池的使用寿命的作用。全球钴资源储量较贫乏,但分布较集中。据美国地质调查局的数据,2020 年全球钴资源储量约为710 万吨,静态储采比为50 年,主要集中在刚果(金)(360 万吨,占比51%)、澳大利亚(140 万吨,占比20%}、古巴(50 万吨,占比7%},其他钴资源较丰富的国家包括俄罗斯和加拿大。

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在2020年之前,钴价格和新能源车销量增速变动方向基本一致。由于三元电池能量密度相对高,钴占三元电池成本相当大的部分,钴需求大幅增长,钴价在2018 年突破9 万美元/吨,三元电池成本也急剧升高。为降低成本同时提高能量密度,电池厂家推出NCM811 电池,钴需求量下滑,因此在2020 年后钴价并未随新能源车销量增长而提高。

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目前全球60%的钴产量出自于4 家企业,分别是嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源和金川集团。其中,嘉能可,洛阳钼业和欧亚资源三家公司的产量已达全球钴产量的40%。嘉能可目前是全球最大钴矿生产商,2016 年全年共产钴原料28300吨, 占全球钴矿总产量23%;洛阳钼业并购的Tenke 矿,2016 年生产钴金属1.45 万吨,居世界第二;欧亚资源集团(ERG),除了拥有MukondoMountain 铜钴矿,控股的Camrose 还拥有包括KolweziTailings、Africo 项目和Coe 项目等几个中小铜钴矿,目前产量约6 千多吨左右,居世界第三。国内钴供给96%依靠进口。

3.镍——价格仍有提升潜力

镍在三元电池的作用在于提高增加材料的体积能量密度。三元电池的发展从最早期的NCM111 到NCM523,再从NCM523 到NCM622,再到最新的NCM111,镍的比例从30%左右,提高到正极材料的80%左右,使用比例不断提高。

全球镍资源储量较丰富。据美国地质调查局的数据,2020 年全球镍资源储量约为9400 万吨,静态储采比为37.6 年,虽然静态储采比不高,但年新增探明储量大多高于开采量,因此总储量大体保持增长态势。从矿产分布来看,主要集中在印尼(2100 万吨, 占比18%)、澳大利亚(2000 万吨,占比17%)、巴西(1600 万吨,占比14%),其他镍资源较丰富的国家包括俄罗斯和古巴。

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从镍的价格走势和新能源车产量增速对比来看,二者在2019 年走势相近,但在2019 年之后,随着镍在正极比例越来越高,镍的需求相对更旺盛,总体保持向上的走势。高镍占三元材料出货量的占比在2019-2020 年从9%上升到24.1%,从各国动力电池技术路径规划来看,高镍将成为正极行业主流发展方向。2020 年NCM811 电池占宁德时代动力电池出货量的20%,随着对电池能量密度提升的需求,NCM811 电池占比将逐渐升高,未来镍的价格还有提升空间。

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印尼镍资源储量约2100 万吨,作为全球镍资源储量最大和开采量最大的国家,印度尼西亚已成为“兵家必争之地”。

目前在印尼布局镍资源的主要有三类玩家,第一类是手握资源的本土企业,代表企业:安塔姆、Harita;第二类是长期扎根的西方巨头,淡水河谷、Eramet;第三类是迅速崛起的中资企业,青山集团、宁德时代、格林美、华友钴业。上述三类企业也成为电池、材料、车企合资的重要对象。

4.锰——主要用途还是钢材冶炼

在三元锂电池中锰的作用是提高安全性和提升结果稳定性。随着电池不断追求更高的能量密度,锰的使用量逐步降低。

全球锰资源储量较丰富。据美国地质调查局的数据,2020 年全球钴资源储量约为130 万吨,静态储采比为70 年,总探明储量大保持增长态势。从矿产分布来看,主要集中在南非(52 万吨,占比40%)、巴西27 万吨,占比20%}、乌克兰(14 万吨,占比11%},其他锰资源较丰富的国家包括印度和中国。

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由于锰90%用于钢铁冶炼,因此锰的价格和新能源汽车的产销走势不大相关,从近期表现来看,锰价基本保持稳定。

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十三、2030年全球动力电池梯次利用将超千亿

当动力锂电池容量衰减至80%时,不适宜继续在车辆上服役,即将退役的动力电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用,从而充分发挥剩余价值。

我国新能源汽车的推广是在2015 年之后,并且在近几年实现了爆发性增长,锂离子动力电池通常使用寿命为5-8 年,因此从2020 年开始,我国锂电池退役数量进入爆发期。

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2019 年全国锂动力电池累计退役量约为8.4 至12.4 万吨。中国汽车技术研究中心预测,2020年,我国动力电池累计退役量将达20万吨(约25GWh);2025 年,累计退役量约为78 万吨(约116GWh),其中,约有55 万吨(占总退役量70%)退役

动力电池可进入梯次利用环节,庞大的退役量也让动力电池回收成为当前行业前行过程中亟待解决的问题。

2018 年我国废旧动力电池回收市场规模约为50-65 亿元,预计该市场规模在2020 年可达到70-75 亿元,2025 年市场规模或将突破250 亿元。动力电池退役量的持续攀升,也为动力电池回收市场带来了巨大的利润空间。

国际环保组织绿色和平与中华环保联合会共同发布了《为资源续航:2030 年新能源汽车电池循环经济潜力研究报告》。根据报告团队的估算,2021 至2030 年,全球乘用电动汽车动力电池退役总量将会达到1285 万吨,其中中国动力电池退役总量将会达到705 万吨,到2030 年全球乘用电动汽车的动力电池将面临总电量463GWh 的大规模退役,如果对退役电池进行梯次利用,几乎可以覆盖全球储能的用电需求,总价值将达到1000 亿人民币,大约是2019 年的25 倍。

零配件及设备篇

十四、电机装机量加速增长

1.新能源汽车通常采用永磁同步电机或交流异步电机

电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶。按工作电源种类划分:可分为直流电机和交流电机。按结构及工作原理可划分:无刷直流电机和有刷直流电机。又可分为永磁直流电机和电磁直流电机。永磁直流电机按材料又分为稀土、铁氧体、铝镍钴永磁直流电机。电磁直流电机按励磁方式又分为串励、并励、他励和复励直流电机。交流电机可分:单相电机和三相电机。

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现在新能源汽车最常用的电动机有两种,一种是永磁同步电机、一种是交流异步电机,永磁同步电机一般都被应用到搭载单电机的车身上,而交流异步电机一般都被应用到搭载双电机的车身上,特斯拉中国Model 3 和特斯拉Model S 就是最好的例子。当然,两者的优缺点也很明显,永磁同步电机更节能、更轻量化,但是它需要用到稀土材料,这使得它的造价成本更高,而且在高温和震动的情况下,它还有退磁的缺点。而交流异步电机则不需要珍贵的材料,而且它还能适应恶劣的环境,不过它的功率和扭矩相较于永磁同步电机更低,而且它的体积也要比永磁同步电机大。国内新能源车永磁同步电机装机比例占98%-99%。

永磁同步电机的定子由定子铁芯、定子齿轮与定子线圈组成。如果使用三相直流电流电机,那么需要在定子中有三套绕组,每套绕组布置在120度的电机壳体内壁上, 三套绕组构成了完整的圆型定子。所以只要让这三套绕组交替通电,并且交替频率与转子旋转频率保持一致,就能获得旋转磁场。永磁同步电机转子由铁芯和永磁体两部分构成,永磁体通常采用稀土永磁材料。当电机工作时,由电子控制电路对三相电感线圈依次通电,产生旋转的磁场,转子根据磁场旋转同步旋转,产生动力并驱动汽车

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永磁同步电机永磁电机是国内目前新能源汽车主要的应用方向,从产业链结构来看,永磁体(钕铁硼)是其主要材料。永磁体占电机原材料成本比例高达45%,是电机中最核心的部件。稀土材料、硅钢、铜等金属材料对电机成本产生较大影响。

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2.新能源汽车带动驱动电机需求

根据第一电动的统计,2020 年我国新能源汽车驱动电机装机数量为140.92 万台, 同比增长20.60%。2021 年1-2 月,我国新能源汽车驱动电机装机数量为29.03 万台, 同比增长339.19%,考虑新冠的影响,2021 年1-2 月较2019 年1-2 月年均复合增长30.00%,而2018-2020年,我国新能源汽车驱动电机装机数量年均复合增速为2.75%,因此我们判断能源汽车驱动电机装机量正在加速增长。未来,随着新能源汽车渗透率不断提高,新能源汽车电机需求量也将随之增长。

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新能源汽车驱动电机市场的主要参与者大致可以分为两类:一类是具备自产能力或关联供应链的传统整车企业,如比亚迪、北汽、厦门金龙、郑州宇通等;另一类是专门从事汽车零部件或电机电控产品的供应商,如博世、大陆、上海电驱动、上海大郡、汇川技术、英威腾等。从市场份额上来看,整车龙头企业由于自身需求量十分巨大,其配套的电机产品占据较高的市场份额。

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十五、电控系统中核心部件亟待进口替代

1.电控系统取代机械传动系统

驱动电机控制系统是控制主牵引电源和电机之间能量传输的装置。其主要功能包括车辆的怠速控制、车辆前进(控制电机正转)、车辆倒车(控制电机反转)、DC/AC 等。

比亚迪e6 双向逆变充放电式电机控制器(VTOG)是一款高度集成化的新型多功能控制器,其主要功能是电机控制与车辆控制、电网对车辆充电、车辆对电网放电、车辆对用电设备供电以及车辆充放电。驱动电机控制器通过采集加速、制动、挡位、模式等信号控制动力输出。

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2.电控系统核心部件亟待进口替代

根据中国汽车工业信息网的统计,2020 年,我国新能源汽车电控市场规模合计达124.8 亿元,其中乘用车,客车和专用车分别占63.6%、14.7%和21.7%。2016-2020 年,我国新能源汽车电控市场规模年均复合增长25.95%,较同期新能源产量增速略低1.5 个百分点,主要是因为技术进步,控制器的价格逐年降低,我们预计未来5 年,我国新能源汽车电控市场规模年均复合增速将达30%左右。

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在新能源汽车领域,电机控制系统主要由逆变器、逆变驱动器、电源模块、中央控制模块、软起动模块、保护模块、散热系统信号检测模块等组成,其中逆变器负责蓄电池的直-交转换,从而驱动电机运转。IGBT 应用于逆变器中,占整个控制器成本的40-50%。

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目前,高端IGBT 器件国外企业占主导地位。英飞凌、ABB 、三菱、西门康、东芝、富士占据主要市场,形成这种局面的原因主要是:国际厂商起步早,研发投入大, 形成了较高的专利壁垒,且国外高端制造业水平较高一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。中国功率半导体市场占世界市场的50%以上,但在IGBT 芯片市场上,90%主要依赖进口,进口替代空间巨大。

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十六、我国充电桩数量严重不足

1.直流充电桩需求提升

充电桩按使用地点可以分为公共充电桩、专用充电桩和自用充电桩。其中公共充电桩是建设在公共停车场(库)结合停车泊位,为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。专用充电桩是建设单位(企业)自有停车场(库),为单位(企业)内部人员使用的充电桩。自用充电桩是建设在个人自有车位(库),为私人用户提供充电的充电桩。按输出电流,可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。其中直流通常用于快充,功率大,充电速度快,但成本高。;而交流则用于慢充,功率小,充电速度较慢,但成本低,多用于小区充电桩。

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截止到2021 年4 月,我国公共充电桩交流占总数的58%、直流占总数的42%。从年新增数量来看,交流充电桩每年均较快速增长,而直流充电桩新增量则波动较大, 2021 年1-4 月,公共直流充电桩新增量26.9 万台,和交流电30.8 万台的数量快速拉近。随着技术的发展,新能源汽车数量的增多,车主对充电速度需求的提高,未来我国直流充电桩将渐渐成为主流。

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2.充电基础设施发展滞后,未来十年增量可期

截止到2020 年年末,我国充电基础设施保有量为168.1 万台,按照公安部发布的全国新能源车保有量计算,我国车桩比为2.93。2021 年1 季度,我国充电基础设施保有量为178.8 万台,但由于新能源车保有量快速增长,车桩比升为3.08。2015 年国务院印发的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》规划到2020 年全国新能源汽车销量达500 万辆,充电桩数量达480 万个,车桩比近1:1,由此看出我国充电基础设施相对于新能源车发展显著滞后。

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从公共充电桩区域分布来看,我国广东、上海、北京、江苏和浙江三省两市占据全国公共充电桩数量的50%,为其他25 个省市自治区合计仅占50%的比例。充电设施分布不均,导致在广大的中西部地区充电难问题更加突出,这将限制新能源车在中西部地区的销售。

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近日,国家发展改革委、国家能源局发布了《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见(征求意见稿)》,征求意见稿提出要提升城乡地区充换电保障能力,优先利用存量停车场等土地资源,以新增土地供应方式建设的公共充换电场站;新建居住社区要落实100%固定车位预留充电桩建设安装条件,满足直接装表接电需要;加快高速公路快充网络有效覆盖,力争到2025 年,国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域的高速公路服务区快充站覆盖率不低于80%,其他地区不低于60%工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》征求意见稿提出,预计到2030 年,我国新能源汽车保有量将达6420 万辆。根据车桩比1:1 的建设目标,未来十年,我国充电桩建设存在6300 万的缺口,预计将形成1.02 万亿元的充电桩基础设施建设市场。

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3.充电桩产业重点是IGBT

充电桩产业链可分为上游零部件,中游整机制造和下游终端用户和运营商。

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从充电桩设备的成本构成来看,充电机占据成本的大部分,而充电机最核心的部件是IGBT。IGBT 是能源转换与传输的核心器件,是电力电子装置的“CPU” 。采用IGBT 进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,其占充电模块成本的40%左右,占充电桩设备成本约20%目前国内IGBT 主要依赖进口,这使得充电桩成本居高不下,IGBT 的国产化替代正在缓慢进行中。国内IGBT 配套生产商包括比亚迪、华虹半导体等。IGBT 竞争格局详见第十五章第2 节。

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中游是设备提供商,其进入门槛较低,行业较为分散,其核心竞争力国家电网是国内最大的充电桩公开招标企业,也是最早入行的建设运营方。2015-2019 年国网采购充电桩设备中标数量前三分别是国电南瑞、许继电气和山东鲁能,均为国电旗下的上市公司,三家合计占国网充电桩总采购量的39%。

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下游包括私人客户和充电桩运营商。截止到2021 年4 月,各大运营商共建成438,678 台充电桩,排名行业前三的运营商包括特来电、国网公司和星星充电市占率合计达82%,逐步呈现出寡头竞争格局。

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十七、 锂电池设备订单向龙头企业集中

1.动力电池生产线分为电芯和模组/PACK装配线

动力锂电池生产线包括动力锂电池模组/PACK 装配线和动力锂电池芯生产线两大部分。动力锂电池芯生产线是指电池芯生产各工艺环节对应的智能机械设备流水线。分为前段制片(正、负极浆料搅拌、涂布到辊压分切成料带),中段组装(料带极耳成形到注液),后段电芯激活与测试、筛选,直至电芯成形并检测合格。动力锂电池模组/PACK 智能装配线是将客户锂电池包产品中的电芯、电池连接片、BMS、线束、电池辅料、电池包外壳等按一定的PACK 工艺流程组装成相关的PACK 模组和电池包的装配设备。动力锂电池模组/PACK 装配线通常是由模组线和PACK 线组成。其中,动力电池电芯生产线设备占全线设备总价值的81%。

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2.到2030年,全球锂电设备需求2400亿元

伍德麦肯兹预测到2030 年,全球锂电池产能将较现有产能翻两番,实现1.3TWh。分区域市场来看,现阶段,亚太地区的锂电池产能占全球产能的80%。预计未来十年内,亚太仍将继续主导全球市场发展。包括宁德时代、LG 化学、比亚迪、SK Innovation 在内的行业领先者纷纷加足马力扩产能。中国锂电池储备项目容量将从2020 年的345GWh 增加至2030 年的800GWh。

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动力电池领域,受终端市场电动化加快影响,全球锂电池进入新一轮扩产竞备赛。2020-2025 年,全球动力电池企业产能扩张规划已超过1000GWh,按照每GW 设备投资3 亿元计算,全球未来十年总需求空间为3000 亿元。目前,国产用锂电设备的国产化率已达到90%-92%。受新增产能带动,到2022 年,属于国产锂电设备的市场份额将达到180-190 亿元,年均增长6.3%-8.2%。

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先导智能、嘉拓智能、利元亨等领先装备企业已经进入国际车企/动力电池巨头供应链,全球化路径逐渐延伸至远。目前头部设备企业正在通过提升良品率,革新工艺, 降低运营成本,研发一体化设备,提供半整线/整线等模式,进一步拉开与二线设备企业的差距,订单也向龙头企业集中。

策略篇

十八、投资策略

1.整车制造有望诞生全球领军企业

受资源和环境约束,采用新能源汽车替代传统燃油车已成为全球共识。预计到2030年,电动汽车的销量将会达到全球乘用车销量的48%。基于此预测,我们判断到2025

年,全球电动车销量将达到1500万辆,到2030年全球电动车销量将达3000万辆。预计2021-2025 年,全球新能源汽车年均复合增速为36.37%,2026-2030年,全球新能源汽车年均复合增速为14.87%。

另一方面,我国人工智能、大数据、量子计算、自动驾驶等新一轮的革命技术不断取得进步并应用于汽车制造领域,欧美日等老牌车企的燃油车的技术垄断优势将荡然无存,中国车企将有机会和国际龙头站在同一起跑线上。国内车企凭借国内庞大的消费市场,完善的产业链体系,工程师红利带来的创新优势以及企业家精神,有望在新一轮竞争中站上全球汽车行业的巅峰,并诞生出诸如丰田、大众那样的全球领军企业。

我们认为未来国内整车企业将会产生三种结局。一是在压力下,有能力有意愿加快新能源汽车的研发,不断将新技术应用于汽车产品。这类车企以国内二线品牌的主机厂为主要代表,他们既有传统车企的历史底蕴,但却没有一线车企那样的产能包袱, 希望在产业巨变过程中超越竞争对手成为一线品牌,这些车企“华丽转身”最为坚决也异常迅速。如比亚迪、长城汽车、长安汽车等;二是,有强大的汽车产能,但无力投入新能源车的车企。他们将成为造车新势力的“代工厂”;三是生产能力、资金和技术实力都不足以支撑企业转型的企业将被兼并或淘汰出局。因此,我们判断未来车企的经营业绩和估值将进一步分化,能够迎合大众需求并持续创新的新能源车企经营业绩将持续快速增长,这部分企业将能够获得市场青睐并得到更高的估值溢价。建议关注:比亚迪(002459.SZ)、广汽集团(601238.SH)、长城汽车(601633.SH)、长安汽车(000625.SZ)。

2.电池领域需求快速增长,宁德时代全球龙头地位牢固

2020年,全球动力电池安装量合计为137GW,同比增长17%,动力电池出货量为

213GW,同比增长34%。基于以上假设,预计到2025 年,动力电池出货量和安装量为1396GW和1163GW,到2030年,动力电池出货量和安装量为3555GW和2963GW。2021-2025年动力电池需求年均增速40.42%,2026-2030年动力电池需求年均增速18.29%。基于各个电池生产商生产能力,SNE Research预计从2023年开始全球电池(电动车+储能板块)安装需求将高于电池供给量。到2025年供不应求将达到峰值。在电池出货方面(电动车+储能板块),短缺情况则会提前一年,2022年便会开始出现,动力电池供应商需要更多扩充有效产能。

全球动力电池市场竞争格局为中日韩三分天下,国产电池主要为国产新能源车配套,韩系电池为特斯拉、欧系和韩系车配套,日系电池为特斯拉和日系车配套。2020年,宁德时代和韩国LG化学占据绝对领先地位,但2021年上半年,随着国产品牌新能源车销量大幅增长,第一名的宁德时代和第二名LG化学之间的差距进一步拉大。

未来全球动力电池厂商的市场份额一方面看现有配套车型的销量,另一方面看能否获进入新的主机厂的供应链。2020 年工信部公布的新能源车型有效目录共6,800 余款车型,其中由宁德时代配套动力电池的有3,400 余款车型,占比约50%,是配套车型最多的动力电池厂商,随着国内和全球新能源汽车市场崛起,宁德时代作为全球动力电池龙头的市场地位有望持续增强;中航锂电(成飞集成参股子公司)凭借打入广汽集团和长安集团的配套体系,配套的五菱宏光Mini EV 成为“爆款”,迅速进入全球前十行列;国轩高科凭借三元电池和磷酸铁锂电池单体能量密度分别突破302Wh/kg 和210 Wh/kg,全球排名逐步攀升。动力电池建议关注宁德时代(300750.SZ)、亿纬锂能(300014.SZ)、国轩高科(002074.SZ),设备端建议关注先导智能(300450.SZ)和利元亨(688499.SH)。

3.材料端关注三元和磷酸铁锂正极材料

锂离子电池主要是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液。其中,负极材料虽然需求旺盛,但产能增长较快,因此竞争加剧,价格涨跌不一;隔膜和电解液需求也较旺盛,但一旦固态电池技术成熟,隔膜将被取消,电解液的物质将被替换。因此我们最为看好正极材料。

我们测算2020 年,全球动力电池所需正极材料合计为27 万吨,其中三元电池正极材料需求18.3万吨,磷酸铁锂正极材料需求8.7万吨。如果没有颠覆性技术出现的话,预计到2030年全球动力电池正极材料需求将上升至461万吨,其中三元正极材料271 万吨,磷酸铁锂190万吨。正极材料需求年均复合增长32.81%。其中三元和磷酸铁锂增速分别为30.96%和36.06%。正极材料建议关注:当升科技(300073.SZ)、容百科技(688005.SH)、格林美(002340.SZ)以及德方纳米(300769.SZ)。

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