1.1 动力电池是增长最快的制造业之一
近年来随着新能源汽车行业的快速发展，动力电池成为增长最快的制造业之一。 在全球大力推进能源转型与碳中和的时代背景下，全球新能源车销量高增，2018 年 全球新能源车销量还不到 200 万辆，到 2022 年已经年销 1200 多万辆，5 年复合增速 高达 44%。新能源车行业的快速发展极大程度拉动了动力电池的需求，全球动力电池 实际需求在过去 5 年增长超过 4 倍，2022 年装机量超 400GWh，实际需求超 500GWh， 我们预计到 2025 年，全球动力电池装机量有望超过 1TWh。
1.2 动力电池行业拥有一条长产业链
动力电池产业链是一条很长的产业链，上游环节主要包括锂矿、钴矿、镍矿等矿 产资源，中游锂电材料需要前驱体、正极材料、负极材料、电解液、隔膜、铝和铜箔， 中游制造环节包括电芯制造、Pack 封装、电池管理系统 BMS，下游为新能源汽车、储 能等。其中，生产环节涉及碳酸锂的锂电材料为前驱体、正极和电解液。锂电回收环 节既可以看成下游环节（回收了旧电池），也可以看成上游环节（提供了碳酸锂供给）。
1.3 动力电池的工作原理
动力锂电池由正极、负极、隔膜、电解液等电池材料构成，其正、负极材料均能 嵌脱锂离子。动力锂电池采用了一种类似于“摇椅式”的工作原理。在充放电过程中， 其 Li+可以在正极、负极间实现“穿梭式交换”。通过类似于“摇椅”的循环处理， 完成锂离子动力电池的充电与放电过程。。
相比其他蓄电池，动力锂电池具有以下优势：1）比能量高，锂电池的质量比能 量和体积比能量可以达到 150-250Wh/kg 和 320Wh/L 以上，在目前的蓄电池路线中是 最高的；2）放电电压高，锂电池的放电电压平台一般在 3.2-4.2V；3）自放电低， 在正常存放情况下，锂电池的月自放电率通常仅有 5%；4）循环寿命长，无记忆效应， 磷酸铁锂电池循环寿命可超过 4000 次，三元电池循环寿命可超过 1000 次；5）充放 电效率高，电池循环充放电过程中的能量转换效率达到 90%以上；6）工作温度范围 宽，一般为负 15℃至 45℃。
2.1 正极：三元逐渐式微，铁锂成为主流
正极材料为动力锂电池的核心材料，应该具备以下特点：1）工作电压高；2）循 环寿命长；3）具有较高的化学稳定性和热稳定性，安全性能较高；4）具有较高的比 容量；5）充放电性能好；6）制备方便。
由于铁锂电池具有更低的成本和价格，在过去两年碳酸锂价格从不到 10 万上涨 到 50 多万的过程中，其价格优势在终端市场获得了更大的认可，市场份额由 2021 年 初的不到 40%提升至 69%，成为主流。今年初以来由于碳酸锂价格大幅下跌但镍、钴 价格相对坚挺，铁锂单位成本降幅不输三元，使其在终端市场的价格优势得以保持。 根据动力电池产业创新联盟的数据，2023 年上半年三元电池装机 48.0GWh，同比增长 5%，而铁锂电池装机达 103.9GWh，同比增长 61%，三元电池明显式微。
2.2 负极：石墨主导，新技术多点开花
负极材料为动力锂电池的核心材料，应该具备以下特点：1）能够容纳大量的锂 离子，2）具有较高的离子电导率和电子电导率，3）良好的稳定性。负极材料主要分 为碳和非碳两类，碳类负极材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳等，非碳类负 极材料包括钛酸锂、锡基材料、硅基材料等。 石墨是靠范德华力结合的层状结构碳原子，具有良好的电导率、高结晶度和稳定 的充放电平台，使得锂离子可逆嵌入和脱出，形成锂-石墨插层化合物 LiC6 进行储锂， 其理论比容高达 372mAh/g，并且其规模化量产得成本低于其他材料，石墨类负极材 料为动力电池负极材料的主流。其他碳类负极材料中，硬碳材料的斜坡段储锂的倍率 性能较好，因此更适合高功率的动力电池和混合动力汽车，但目前因成本和前驱体一 致性问题尚未大面积应用。软碳较硬碳储锂点位更少，即倍率性能更差，但成本更低， 生产中一致性好，未来有望应用于储能、电动工具、钠电池等领域。除此之外，硅碳 负极、硅氧负极也在积极开发中。
2.3 电解液：LiFSI 和 LiPF6 共舞
电解液在正负极之间起运输离子和传导电流的作用，是动力电池的血液，理想的 电解液应具备以下特点：1）离子电导率，电解质不具有电子导电性，但具有良好的 离子导电性，一般温度范围内，电解质的电导率在 1/1000-1/500S/cm 之间；2）离子 迁移数，电池内部输运电荷依赖离子的迁移，高离子迁移数可减小电极反应时的浓差 极化，使电池产生高能量密度和功率密度，理想的锂离子迁移数应尽可能接近 1；3） 稳定性，电解液与电极直接接触时，应尽可能避免副反应发生，这要求电解质具备化 学稳定性和热稳定性，可使用温度范围宽的电解液保障了锂离子电池高低温工作性能， 较好的阻燃性保障了电池运行过程的安全性。
电解液由溶剂、溶质、添加剂三部分构成。常见的溶剂为碳酸二甲酯 DMC、碳酸 甲乙酯 EMC 等。LiPF6 是目前产业化最成熟的锂盐，它在常用有机溶剂中具有适中的 离子迁移数、适中的解离常数、较好的抗氧化性、较高的电化学可靠性、良好的铝箔 钝化能力、可与各种正负极材料匹配。良好的性能加上规模效应导致的价格优势，使 得 LiPF6 成为锂电池使用的最主要电解质锂盐。除此之外，电解液还需要添加成膜添 加剂、过充保护添加剂、高低温添加剂、阻燃添加剂、倍率型添加剂等。
因为 LiFSI 可以稳定高活泼性金属镍，提高高镍三元电池的安全性，并且在高低 温性能、循环寿命上具有一定优势，目前行业对电解液溶质的选择逐渐从成熟的 LiPF6 （六氟磷酸锂）转向添加新型锂盐 LiFSI（双氟磺酰亚胺锂），天赐材料等龙头企业 已经将 LiFSI 量产并加入电解液。据我们测算，仅考虑原材料成本 LiFSI 优于 LiPF6， 但 LiPF6 的制造成本更高（设备折旧、能耗、水电等），总生产成本 LiFSI 比 LiPF6 高出 1-2 万元/吨。
2.4 隔膜：湿法更适合高容量电池
隔膜分隔电池中的正负极，防止正负极板直接接触形成短路，薄膜中的微孔能够 让锂离子通过，形成充放电回路。理想的隔膜应具备以下特点：1）厚度均匀，一致 性好；2）优良的力学性能，拉伸强度和抗穿刺强度大；3）化学稳定性和热稳定性高。 隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性。 按照微孔成孔机理不同可将隔膜工艺分为干法和湿法。湿法隔膜整体性能强于干法， 适合做高容量电池。
2.5 集流体：传统集流体盈利承压，复合集流体开始量产
集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一，它不仅能承载活性物质，而且 还可以将电极活性物质产生的电流汇集并输出，有利于降低锂离子电池的内阻，提高 电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性能。锂电池的正负极点位决定了负极用铜箔， 正极用铝箔。理想的集流体需要较好的导电性和延展性，并能抗耐电解质的腐蚀。在 充电过程中集流体不能与锂离子发生反应，并应使尽可能多的锂离子实现可逆脱嵌。 同时，集流体还需要具备一定的刚性，以支撑电池结构。 随着行业产能大量投放，传统集流体加工费今年下行较大，行业企业转向推进复 合集流体研发和生产，目前龙头企业如 B、S 已接到订单开始量产。复合集流体是在 高分子聚合物材料(PET、PP 等)表面通过磁控溅射将非金属材料金属化，形成 30-60nm 的铜层，再通过水电镀方式增厚双面铜层各至 1μm 的复合金属箔。
复合集流体具有以下优势：1）可有效控制电池热失控。帮助实现电池 100%通过 针刺、高位跌落、重物冲击实验。2）可减轻负极锂枝晶问题。电池负极表面的凹凸 不平会导致凸起处的电子电荷分布变多，导致更多的锂离子被吸引而发生沉积，形成 锂枝晶，不可逆地缩短电池循环寿命，更有可能刺穿隔膜导致短路引发热失控。复合 集流体的延展性更好，将产生褶皱缓解锂枝晶生长带来的压力，使锂离子沉积更加均 匀。3）提升电池循环寿命。高分子材料相比金属具有低弹性模量，围绕电池内活性 物质层形成层状环形海绵结构，在电池充放电过程中，吸收极片活性物质层锂离子嵌 入脱出产生的膨胀-收缩应力，保持极片界面长期完整性，电池的循环寿命实现提升 5%。4）成本优势。6.5μm 复合铜箔的量产成本低于可比 6μm 传统铜箔 38%。
3.1 动力电池成本构成
正极、负极、隔膜、电解液为锂电池四大主材。其中，正极材料由锂金属氧化物 构成，如磷酸铁锂、镍钴锂三元、锰酸锂、钴酸锂；电解质一般选择 LiPF6、LiFSI 等锂盐；隔膜一般为聚烯烃多孔膜；负极材料一般为石墨，在负极性能相似的情况下， 锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。 按照最新的产业链调研数据，我们测算磷酸铁锂电池每 GWh 单耗为 1940 吨铁锂 正极、1000 吨石墨负极、1250 吨电解液（包含 180 吨六氟磷酸锂）和 1900 万平隔膜。 按 2023 年 7 月的公开市场锂电材料价格静态测算，磷酸铁锂电池电芯成本中正极占 比 42.9%、负极 8.2%、隔膜 5.2%、电解液 8.8%、集流体（铜箔+铝箔）占 19.5%。按 每 GWh磷酸铁锂电池使用 510 吨碳酸锂测算（正极和电解液均用到碳酸锂作为原材料）， 碳酸锂成本占电芯成本的 1/3。若按动态视角，碳酸锂价格超过 50 万时碳酸锂成本 接近电芯总材料成本的 1/2。诚然，该测算基于所有的磷酸铁锂电池同质化以及采购 流程和生产工艺相同的假设，但我们的测算旨在提供一个理论的成本模型并匡算磷酸 铁锂电池市场平均的生产成本，以细化对锂电池市场的分析。
按照最新的产业链调研数据，我们测算三元 523 电池每 GWh 单耗为 1700 吨 5 系 三元正极、1000 吨石墨负极、1050 吨电解液和 1550 万平隔膜。按 2023 年 7 月的公 开市场锂电材料价格静态测算，三元 523 电池电芯成本中正极占比 62.4%、负极5.7%、 隔膜 3.0%、电解液 6.7%、集流体（铜箔+铝箔）占 10.0%。按每 GWh 三元 523 电池使 用 710 吨碳酸锂测算（正极和电解液均用到碳酸锂作为原材料），碳酸锂成本占电芯 成本的 1/3，镍占 14%，钴占 10%。若按动态视角，碳酸锂价格超过 50 万时碳酸锂成 本超过电芯总材料成本的 60%。在锂价上涨时，三元电池单位成本上升幅度比铁锂电 池更大，这也是过去两年锂价大涨时三元市场份额逐渐下降的主要原因。
动力电池成本走势与碳酸锂价格息息相关。2021 年至 2022 年三季度电池成本跟 随碳酸锂上涨，但涨幅小于碳酸锂；2022 年四季度电池成本没有跟随锂价创新高， 只是小幅上涨，主要系电解液、集流体等供给释放，导致价格下跌；2023 年一季度 碳酸锂价格暴跌，电池成本相应下降。 铁锂电池较三元始终有 2 毛左右的成本优势，峰值时期铁锂成本为 0.86 元/Wh， 三元 523 则高达 1.10 元/Wh，当前铁锂成本为 0.55 元/Wh，三元 523 成本为 0.71 元 /Wh。锂价的波动也给电池行业盈利带来巨大的不确定性，按原材料单耗成本模型测 算，动力电池单位盈利在盈亏平衡至每 Wh0.25 元之间波动，铁锂的单位盈利水平在 2022 年以后始终好于三元。
3.2 锂电材料价格分析
动力电池涉及的上游矿产为锂、镍、钴。锂价在 2018、2019、2020 年处于下行 通道，2021、2022 年大幅上涨，今年以来先大幅下跌后大幅反弹，整体波动较大。 镍价 2020、2021 年处于上行通道，2022 年初发生逼仓事件大幅波动，今年以来小幅 下跌。钴价格过去 7 年整体宽幅震荡，2020、2021 年跟随基本金属上涨，2022 年大 幅下跌，今年低位震荡。从影响因子排序上，锂价波动对锂电池成本和盈利的影响最 大，镍价第二，钴价波动影响相对较小。
动力电池涉及的中游锂电材料包括正极前驱体、正极、负极、隔膜、电解液、PVDF、 铜箔铝箔等，目前所有环节实际投运产能均超过行业需求，各环节间只是过剩时点早 晚和过剩多少的差异，因此锂电材料价格普遍承压，电池价格也因此自高位回落超 35%。和碳酸锂价格走势正相关的环节为前驱体、正极、电解液，因为他们的主要原 材料均为碳酸锂。负极环节价格波动幅度相对较小，主要和能源价格有关；隔膜环节 价格稳定；PVDF 环节的产能过剩时点最早，2022 上半年末价格就进入了下行通道。
4.1 中国动力电池销售情况
2023 年上半年中国动力电池产销两旺，供给增速高于需求增速。上半年中国动 力电池产 293.6GWh，累计同比增长 36.8%，销 256.5GWh，累计同比增长 17.5%，供给 超过销售 37GWh。256.5GWh 的销量包含了 152.1GWh 的装车，56.7GWh 的出口，以及 31.5GWh 的储能。因此，动力电池的下游结构为 45%纯电动装车，9%插混装车，22% 出口，12%储能，其余为流通和库存。
结构上，三元电池的出口比例高于铁锂，铁锂电池在装车和储能上应用多于三元。 2023 年上半年三元电池销 99.8GWh，占比 39%。其中 48.0GWh 用于装车，39.4GWh 用 于出口，0.3GWh 用于储能。上半年铁锂电池销 156.3GWh，占比 61%。其中 103.9GWh 用于装车，17.2GWh 用于出口，31.2GWh 用于储能。
2023 年上半年装车端三元式微。上半年三元电池总装机 48GWh，同比增长 35%， 份额下滑到 32%。铁锂电池总装机 104GWh，同比增长 61%，份额提升至 68%。
2023 年上半年插混装机翻番增长。上半年 EV 电池总装机 116.5GWh，同比增长 32%，份额 83%。PHEV 电池总装机 23.6GWh，同比增长 129%，份额提升至 17%。
4.2 中国动力电池市场格局
中国动力电池有 40 家左右给车企配套。在月均动力电池装机量超过 100MWh 的车 企中：宁德时代拿到了三家独供，分别是理想、宝马、上汽大众，以及九家一供，分 别是特斯拉(82%)、吉利(66%)、蔚来(98%)、长安(67%)、哪吒(43%)、东风(50%)、一 汽(58%)、金龙(71%)、一汽丰田(57%)。 中创新航拿到了一家一供，为广汽乘用车(47%)，以及五家二供，分别为吉利(17%)、 蔚来(2%)、长安(17%)、小鹏(25%)、零跑(29%)。 比亚迪除了自供，还外售给了长安、东风、一汽和一汽丰田。 国轩高科拿到了三家一供，为上汽通用五菱(44%)、奇瑞(45%)、北汽新能源(88%)。 亿纬拿到了小鹏的一供和哪吒的二供。7）孚能拿到了奔驰的一供和金龙的二供。
按装机量测算，6 月宁德份额 45.1%，比亚迪达 27.4%，中创新航 8.8%，亿纬 4.5%， 国轩 3.7%，动力电池行业 CR5 高达 90%。
4.3 动力电池需求预测
基于我们对新能源车销量的中性预测和对储能电池出货的乐观预测，折算 EV、 PHEV、低速电车、商用车带电量后，我们测算 2023/24/25 年全球动力电池实际需求 为 925/1267/1660GWh，同比增长 33%/37%/31%。目前全球前 10 家电池厂产能已经能 够很好满足行业需求，行业供给比较宽松，后排企业竞争压力较大。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
