中国新能源汽车产业链投资策略分析报告.docx
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中国新能源汽车产业链投资策略分析报告
2017年新能源汽车产业链分析报告
2017年7月出版
1、新能源乘用车发展势在必行，高能量密度助力乘用车爆发
1.1、积分制打开新能源乘用车中长期发展空间，新能源乘用车有望引领车市未来
积分制意见稿出台，退补后新能源车仍有发展动力。
2017年6月13日，工信部发
布《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法（征求意见稿）》，根
据该《征求意见稿》，2018-2020年，我国乘用车企业的新能源汽车积分比例要求分别为8%、10%、12%，与2016年9月发布的《管理暂行办法》一致，并未随市场对政策预期的下滑而有所调整，彰显了政府对于发展新能源汽车的决心。
另外，此次的《意见征求稿》修改了《管理暂行办法》中的纯电动车乘用车积分算法，纯电动乘用车的积分计算规则不再以续航150、250、350公里为区间点计算，而改用公式0.012*R+0.8计算，计算规则调整之后更为合理。
表格1：
积分计算最新规则
从下表可以直观的看出，老版本80km续航里程的新能源乘用车可以获得2积分，但根据本次征求意见稿却只能获得1.76积分。
在新的征求意见稿下，如想获得2积分，需要续航里程达到100km。
由此可见，新版积分制征求意见稿的目的是鼓励高续航里程的车型，鼓励优质车型供给。
表格2：
不同续航纯电动乘用车单车新能源积分计算
积分制作为补贴政策退坡及取消后对车企仅存的补贴制度，可以迫使传统汽车厂商转而生产新能源汽车，并且积分线性获取的方式使得车企在续航上的每一点努力都
能得到奖励，积分制度的激励效果将明显增加，保障在断补之后新能源汽车产业依旧
可以长期、稳定的发展。
根据积分制的规则以及工信部对2018到2020年燃料消耗量积分充分转让后需要抵偿的燃料消耗量负积分结果的测算，若假设：
1.自2016年起国内乘用车销量以2437.7万辆为基数，每年增长5%；2.燃油消耗负积分与新能源汽车正积分1:
1抵扣；3.单车新能源汽车积分3分。
则至2020年，国内将累计生产新能源乘用车443万辆，2020年当年生产新能源乘用车约200万辆。
图表1：
新能源乘用车积分测算框架图
表格3：
积分制下我国新能源乘用车销量预测（单位：
万辆，万分）
乘用车将带动新能源汽车产业快速发展。
近年来，我国新能源汽车市场发展迅速。
根据中汽协的数据，2012年我国新能源汽车销量仅为0.77万辆，而2016年我国新能源汽车总销量已达50.14万辆。
而根据积分制以及《汽车产业中长期发展规划》，预计至2020年我国新能源汽车销量将达240万辆，其中，乘用车占比超过82%；2025年新能源汽车销量将突破700万辆，其中乘用车销量将超过600万辆。
新能源乘用车对新能源汽车产业的带动作用即将显现。
另外，根据积分制以及《汽车产业中长期发展规划》，若假设：
1.新能源乘用车销
量按积分制的预测以及《发展规划》中2025年新能源汽车占传统汽车产销的比重为
20%；2.新能源客车受市场空间的限制每年产销增幅较小；3.专用车市场前景广阔，每年增幅在20%-30%之间。
则从2018至2025年，国内将累计生产新能源汽车3052万辆，
2025年当年生产新能源汽车约702万辆。
表格4：
积分制下我国新能源汽车各车型销量及预测
A00级车引领新能源乘用车销量快速增长。
随着近年来，新能源公交车、物流车、出租车的快速发展，老百姓对新能源汽车的接受程度越来越高，从这两年的新能源乘用车的销量数据可以明显看到乘用车的快速发展。
今年1-5月，新能源乘用车继续保持高速发展，5月环比增速30%，同比增速45%，累计同比增速35%。
由于A00级车型在补贴后售价极具性价比，同时结合牌照和路权的因素，A00级车型率先爆发。
从部分A00级车补贴后的价格，例如国民汽车——北汽新能源EC180经补贴后的售价仅为4.98万元、知豆D2经补贴后的售价仅为4.68万元也可以看出，目前A00级新能源汽车由于其市场定位以及优惠的价格对消费者已经产生了较大的吸引力，以EC180为例，该车型于2017年1月正式上市，凭借极大的优惠力度立刻在新能源销量榜上占据领先位置，2017年2-5月分别销售2800辆、3605辆、4352辆、3895辆，成绩令人惊喜。
根据乘联会公布的新能源车型销量数据可以看到，A00级纯电动车型自始占据着乘用车车型销量的榜首。
表格5：
纯电动车主力车型基本信息
1.2、高能量密度大势所趋，特斯拉独领风骚
高能量密度解决里程焦虑。
根据EV视界的调查，老百姓购买新能源乘用车主要考虑的三大因素是电池寿命和更换价格、单次充电行驶里程、充电桩的配置。
本质上这都是续航里程焦虑和电池循环寿命引发的主要顾虑。
可以预见，为解决新能源乘用车续航里程焦虑，高能量密度电池是大势所趋。
参考三星在动力电池技术的研发重点，主要是能量密度、安全可靠性、标准化效率以及质量体系四个方向。
三星预计350wh/kg的能量密度可在2023年前达到，结合动力系统能量转化有效性来提升单位能量的续航能力，使轿车往500km的续航里程发展。
图表2：
三星SDI的动力电池系统发展目标
电池技术经历了几次大跨步发展，当前新能源车的应用也为电池发展赋予了新的
使命。
能量密度、成本以及安全性，是动力电池的三个重要提升方向。
图表3：
动力电池技术及能量密度的发展
从2017年已发布的5批推广目录来看，乘用车搭载电池的能量密度提升已是大势所趋。
从第一批目录中能量密度超过115wh/Kg的车型仅占13.11%到到第五批目录中的
66.67%，在政策倒逼和市场需求的双重推动下，能量密度提升已成为行业共识。
目前，部分消费者对于纯电动车尚存有“里程焦虑”，但随着动力电池的能量密度逐步提升，纯电动车的续航里程逐步突破，“里程焦虑”势必将被技术所解决。
技术引领时代，特斯拉独领风骚。
目前，国内外各大新能源车企对未来新能源汽车发展的判断都是一致的，即未来新能源汽车所搭载电池的能量密度以及电池容量将会越来越高，而在所有车企中，能将电池能量密度、电池容量做到极致，并独领风骚的厂商只有一家——特斯拉。
目前，特斯拉的主要产品包括使用18650电池的高端车型ModelS、ModelX，以及即将面世的使用2170电池的中端车型Model3。
虽然特斯拉创始人Musk在公开场合强调ModelS才是特斯拉的真正旗舰车型，但根据已经泄露的Model3以及2170电池的部分参数可以发现，即使是这款非“旗舰”的Model3其搭载电池的容量也在50-80Kwh之间，采用NCA三元材料以及硅碳负极的2170电池的能量密度甚至直逼300Wh/Kg，较ModelS提升约30%。
特斯拉研制Model3的目标是制造一款普通人开得起的、续航里程远超市面上其他新能源汽车的、性能优异的纯电动乘用车。
预计售价3.5万美元的
Model3将会帮助特斯拉打开大众消费者的市场，获得更大销量和市场份额。
Model3可
能会如同IPhone改变苹果公司一样改变特斯拉，使其在汽车领域把握足够的话语权。
Model3对特斯拉意义非凡，Model3可能会使特斯拉成为真正的传奇。
表格6：
特斯拉各款车型配置状况
特斯拉是目前受全世界瞩目的先进企业之一，2016年全年特斯拉汽车产量8.39
万辆，同比增长64%；销量7.59万辆，同比增长50%。
特斯拉2017年一季度交付汽车
2.5万辆，同比增长69%，创造了特斯拉历史上的最优季度销售量。
其中，轿车型ModelS电动车1.345万辆，SUV型ModelX电动车1.155万辆，占到了总数的45.8%，相对于去年第三季度8700辆的出货量大幅提升了33%。
精确的交付量为2.5218万辆，一季度末有4,650辆汽车正在交付，将结转至第二季度统计。
一个爆款车型，可以极大的拉动老百姓对于新能源汽车的热情。
特斯拉的Model系列车型就能很好的反映这一点。
ModelS作为一款高端豪华车，截至2016年8月，其在美国的销量超过1.7万辆，成功登顶美国豪华轿车市场销量冠军（包括燃油汽车），证明了其比燃油汽车更强的竞争力。
ModelS打造的品牌效应也带动了大众对于Model3的热情。
Model3自发布后到目前订单已经接近40万辆，订单总金额超过160亿美元。
表格7：
ModelS在美国同价位高端轿车市场的占比（北美市场）
表格8：
Model3与同价位燃油车型对比（北美市场）
从国外领先厂商特斯拉的各种表现也可以看出，生产搭载高能量密度、高容量电池且价格能为大众所接受的新能源汽车已是大势所趋，而国内厂商想要与特斯拉一争高下，分享新能源乘用车市场这个巨大的蛋糕，仍需在电池能量密度上下功夫，加快新型高能锂电的研制速度，实现电池能量密度的突破。
1.3、补贴政策，倒逼能量密度提升
2016年12月30日，工信部、财政部、科技部、发改委四部委发布了《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，通知明确表明将调整并完善新能源汽车补贴政策。
补贴新政与过去的主要变化在于：
1、提高推广目录进入门槛，并保持动态调整；2、调整新能源汽车补贴标准，2017年-2018年，国补的补贴在现行标准的基础上
退坡20%，2019年-2020年在2017年的标准上推退坡20%。
此外，地方财政单车补贴
不超过中央财政单车补贴的50%；3、明确提出对锂电池能量密度的要求，非快充类纯电动客车电池系统能量密度要高于85Wh/kg；纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴；专用车装载动力电池系统质量能量密度不低于90Wh/kg。
由于补贴退坡程度较大、补贴所需满足的条件要求提升也较为明显，因此，预计2017-2019年，新能源汽车行业将会进行一次洗牌，龙头企业的地位可能会更加稳固，而中小型企业可能会因此而退出市场。
表格9：
2017年国家新能源汽车补贴政策
表格10：
新能源汽车补贴政策的演变
由补贴政策能明显看到，政府通过给予补贴系数的方式，来鼓励高能量密度电池的推广，鼓励电池技术的进步。
2、三元趋势明确，助力提升电芯能量密度
2.1、新能源乘用车三元趋势明确，高能量密度提升续航里程
根据四部委《促进汽车动力电池产业发展行动方案》的规划，2020年新型锂离子
动力电池单体比能量超过300Wh/Kg、系统比能量力争达到260Wh/Kg，以目前的新能源
汽车搭载动力电池情况来看，磷酸铁锂电池的能量密度已经难以达到如此高的要求，而对于三元锂电池而言，普通三元（NCM523、622）也只能勉强达到要求，但对于高镍三元（NCM811、NCA）的技术路线来说，能量密度要达到260Wh/Kg并非难事，因此，近期各大厂商都在着力扩大对三元材料产线，全力进行三元材料端的布局，在政府政策的倒逼下，三元材料正逐步取代磷酸铁锂。
表格11：
磷酸铁锂与三元材料的性能比较
2017年1-5批推广目录中，纯电乘用车中，使用三元锂电的比例分别是64.52%、
72.09%、87.88%、65.38%、67.86%。
三元材料实际上已经被绝大部分新能源车企所认可，上游厂商也已纷纷扩产以应对即将爆发的三元市场。
从国内主要正极材料厂商对三元的扩产情况中也可以看出，目前上游厂商对未来三元材料的发展也都较为看好，产能扩张的速度都较快，根据物理电化学会协会统计，预计到2018年年底，我国主流三元厂商总产能将达到30万吨，足以应对下游新能源车市增长对三元锂电的需求。
当前，最顶尖的三元电池厂商，LG和松下所生产的三元锂电池的能量密度甚至可以达到了250-260Wh/kg，而国内的前端供应商，如宁德时代（CATL）等所生产的三元电池也已经接近这个水平。
在动力电池上，三元技术路线取代磷酸铁锂路线已是时间问题。
未来在动力电池中，三元材料将发挥其高能量密度的优势，极大地提升新能源汽车的续航里程与驾驶体验感，缩小新能源汽车与传统燃油车之间的差距，引领新能源汽车进入一个发展的新纪元。
2.2、高镍三元提升“性价比”，紧跟国内高镍三元龙头
由于不同三元材料中镍的占比不同，因而在实际比容量以及电池能量密度方面有
所差异。
从各种三元材料的特性来看，每Wh电芯所需的正极材料用量随着镍含量的提升而减少，使用高镍的NCM811正极材料制作电芯可比NCM111正极节省约17%的物料用量；并且，三元锂电池的能量密度也随正极材料中镍含量的提高而明显提升。
表格12：
不同三元材料电池的特性
图表4：
NCM523电镜结构图
图表5：
NCM622电镜结构图
目前在国内三元材料市场中，应用较为广泛的是NCM111和NCM523，但由于使用NCM622和NCM811可以使电池的能量密度更高，因而目前各大正极厂商已经开始逐步扩大NCM622的产能，部分正极材料龙头厂商甚至已经开始建设NCM811的生产线。
例如，国内正极材料龙头厂商当升科技就已于2015年实现了NCM622材料的量产，目前公司正着力于扩大NCM622的产能，预计2017年年中海门二期投产后，公司将实现12000吨/年的NCM622产能；并且根据公司2017年3月的定增公告，当升科技将募集不超过
15亿元投向海门三期NCM811产线的项目，预计建成时间约45个月。
同样，锂电材料龙头杉杉股份目前已有三元材料产能1.6万吨，宁夏二期10000
吨三元/钴酸锂的产线也即将投产。
此外，公司为适应新能源汽车产业的发展，对三元材料生产线进行了拓展，预计至2018年宁夏二期5000吨三元前驱体和5000吨NCM811项目将实现投产。
表格13：
国内主要正极材料厂商高镍三元产能规划
未来在各大正极材料龙头厂商不断扩建NCM622、NCM811产能的情况下，预计在
2020年之前，NCM622以及NCM811就会取代NCM523成为最主流的三元材料。
三、三元正极需求高速增长，年化增速有望达到64%。
在分析了正极市场的竞争情况后，这里将对未来动力电池正极市场的规模进行测算。
首先，我们根据未来行业的发展以及政策的要求，对不同正极材料的渗透率进行了估计，由于新能源汽车三元化已经是势在必行，因此，预计未来不同车型中三元电池的比例均有不同程度的升高。
另外根据新能源汽车销量表与新能源汽车平均带电量表可以推算出2017年至2020年我国新能源汽车的用电量分别为39.23GWh、55.23GWh、
80.64GWh与121.33GWh。
如果假设铁锂的实际比容量为130mAh/g，工作电压为3.2V；三元材料的实际比容量为200mAh/g，工作电压为4V；其他材料（以锰酸锂为标准）实际比容量100mAh/g，工作电压为4V，则通过理论计算可得：
每制造1KWh的电池分别需要磷酸铁锂2.40KG，三元材料1.25KG，其他材料（以锰酸锂为标准）2.50KG。
最后，按磷酸铁锂8万元/吨、三元材料18万元/吨、其他材料7.2万元/吨来计算，得到2020年动力电池正极市场总规模260.04亿元，其中三元材料的市场规模为188.22亿元，占总市场规模的
72.38%。
2016至2020年这5年内，三元材料的总市场规模将达到401.25亿元，足以可见，三元材料前景一片光明，并将迎来爆发式的成长期。
表格14：
新能源汽车平均带电量（单位：
KWh）
表格15：
新能源汽车用电量预测（单位：
GWh）
表格16：
不同正极材料的渗透率估计
表格17：
动力电池正极市场规模测算（单位：
亿元）
3、负极能量密度提升，硅碳负极潜力渐显
从锂离子电池的工作原理中可以看出，在锂离子电池中，负极主要承担着“束缚”锂原子的重任。
在放电时，负极需要“束缚”住锂原子，使其都在负极表面失去电子变成锂离子；当充电时，再将锂离子束缚在表面，使其得到电子后变为锂原子。
在充电过程中，锂离子在电解液中的运动使得其难以均匀附着在负极的表面，如果没有外界的约束条件，充电时锂晶体就会在负极表面无序生长，形成枝晶。
因此，理想的锂离子电池负极应当对锂离子/原子具有一定“束缚”力，能够控制锂离子/原子在负极表面的运动。
实际上，石墨类碳材料就属于最为理想的负极材料之一，石墨层之间的空隙够大，足以容纳单个锂原子，但也只能容纳单个锂原子；而石墨层与锂原子之间的物理吸附作用又可以稳住锂原子，于是锂原子在没有外来电压时候也能稳定在负极表面，这样就可以抑制析晶现象的发生，使电池处于一个稳定的状态。
图表6：
锂电池充电时产生的枝晶现象
3.1、石墨负极目前占主导
与正极端提升能量密度的方式相似，负极端提升能量密度的方式主要也是活性材
料的替换。
目前，已经商用化的锂离子电池的负极材料主要包括：
石墨类碳材料、无
序碳材料、钛酸锂材料以及硅基材料，其中，石墨类碳材料和硅基材料分别代表着锂
电负极的现状和未来的发展方向。
图表7：
人造石墨电镜结构图
图表8：
天然石墨电镜结构图
图表9：
纳米钛酸锂电镜结构图
图表10：
硅碳材料电镜结构图
表格18：
不同负极材料之间的比较
根据不同负极材料的特性，综合考虑之下，目前仍属两类石墨材料更适合用于做动力电池的负极。
根据高工锂电网的数据显示，自2014年第一季度至2016年第一季度，全球负极材料产量中石墨类材料产量占比适中保持在90%以上；我国情况与全球的情况类似，2014年第一季度至2016年第四季度我国石墨类负极材料产量占比也适中保持在90%以上。
石墨负极材料在目前仍是市场主流。
石墨类碳材料主要包括天然石墨、人造石墨两种，其中天然石墨由于颗粒外表面反应活性不均匀，晶粒粒度较大导致其具有在充放电过程中表面晶体结构容易被破坏，SEI膜覆盖不均匀，因而具有初始库仑效率低、倍率性能不好等缺点，因此虽然商业化应用的改性天然石墨比容量达到340～370mAh/g，但基本上只应用于消费类电子产品。
相比之下，人造石墨晶粒较小，石墨化程度稍低，结晶取向度偏小，所以在倍率性能以及体积膨胀、防止电极反弹等方面的表现要出色的多。
目前商业化应用的人造石墨比容量可达到350mAh/g，在动力电池、消费类电子产品中均有其身影。
以2016年的数据来看，2016年中国负极材料产量11.51万吨，人造石墨占比为68.81%；2016年人造石墨负极材料的产量为7.92万吨，同比增长77.74%；天然石墨负极材料的产量为2.99万吨，同比增长39.43%。
在负极材料中，人造石墨具有不可替代的地位。
3.2、短板在体积膨胀率，硅碳负极有望得突破
目前比较能量密度的大小时通常使用指标是质量能量密度，而极少关注体积能量
密度，这使得石墨类负极在体积容量方面的缺陷未被充分关注，以具体数值来看，常
见正极的压实密度至少可以做4.0g/cc，而石墨负极仅为1.6-1.7g/cc，差距明显。
如果能使用体积容量较大的材料作为锂电池负极，则对锂电池整体的能量密度的提升有
明显促进作用。
在各类负极材料中，硅基材料的体积容量相对较大，因而硅基材料是
未来替代石墨类负极材料的较优选择。
2015年韩国三星电子工业就以在学术杂志
《NatureCommunications》发表论文的形式，公布了公司所研制的新型锂离子电池的进程，该电池使用含硅石墨烯作为负极，其体积能量密度达到了700～952Wh/L，是现有锂离子电池的1.5～1.8倍。
硅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。
虽然，硅基材料的优点很多，但硅基材料的巨大缺陷也导致其目前难以大面积推广：
1、硅与锂生成Li4.4Si合金时，体积效应明显（体积膨胀约320%），巨大的体积变化易导致硅基颗粒的粉化使得活性物质从集流体中脱落，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。
图表11：
硅碳负极充放电前后体积膨胀示意图
图表12：
硅碳负极膨胀后引起颗粒粉化示意图
虽然不可否认正极对锂离子电池系统能量密度的影响更大，但负极容量提升后，体积或质量的变化对锂电池能量密度的提升仍具有一定作用。
假设工作电压相同的情况下，350mAh/g石墨负极用量是4000mAh/g硅碳负极的11.4倍。
最后，根据上文的新能源汽车销量测算表我们可以测算动力电池市场中负极的市场规模，如果假设石墨类负极材料的实际比容量约为340mAh/g，工作电压为3.7V，则按照理论计算1KWh电池需要消耗0.795kg负极材料，负极材料单价为5万元/吨来估计，则2020年动力电池负极市场规模将达48.23亿元，2016至2020这5年内市场总规模将达128.99亿元。
动力电池负极行业市场潜力巨大。
表格19：
动力电池负极市场规模测算（单位：
亿元）
3.3、市场集中度高，负极龙头地位稳定
负极材料市场的竞争格局较为明确，市场集中度高，我国企业贝特瑞、杉杉股份
均已成为全球负极供应链上的重要环节。
以2015年负极市场的竞争格局为例，贝瑞特
全球占比高达25%，公司客户覆盖全球主要锂电池厂商；而杉杉科技的市场占比也达到了13%，国内厂商所生产的产品在全球范围内的市占率超过50%。
在新能源汽车行业的带动下，负极各大龙头厂商纷纷扩大了石墨类负极材料的产
能，例如贝特瑞目前就已经规划80000吨的负极产能，预计将在2017之后逐步投产。
除了石墨类负极材料之外，贝特瑞目前已经实现Si-C负极的量产，年产能约1000吨，在传统负极市场逐渐饱和，竞争模式转为价格竞争之后，贝特瑞在技术方面的领先将巩固其负极龙头地位，助力公司在高能量密度时代的快速发展。
负极材料另一大龙头企业杉杉股份与贝特瑞的情况也类似，在继续扩大石墨类负极材料产能的情况下（目前50000吨
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