电力设备行业特斯拉系列研究之十：电池日故事，惊喜连连or稀松平常？-20200926-安信证券-24页_2mb

特斯拉系列研究之十：电池日故事，惊喜连连 or 稀松平常？

核心内容概述

特斯拉在2020年9月23日举办的Battery Day上，展示了多项电池技术的创新，虽未带来颠覆性的电化学革命，但其技术迭代对动力电池行业具有显著的降本效果。核心内容包括电芯设计、正负极材料、电池工厂工艺、电池系统设计四大方面。

主要观点

1. 技术迭代非革命性，但具有显著优势
   特斯拉未实现业界期待的无钴电池和百万英里续航电池，但其推出的5大黑科技（无极耳的4680电池、硅负极、去钴化、CTC、干电极）在动力电池行业具有碾压式的技术进步，推动行业降本提效。

2. 持续降本是产业首要任务
   降低电池成本是提升电动车竞争力的关键，特斯拉通过多项技术实现电池成本下降56%，续航提升54%，投资额降低69%。

3. 技术路径明确，短期仍为中日韩三国竞争
   尽管特斯拉的技术未带来化学层面的突破，但其在电芯设计、材料选择、工厂工艺和系统集成方面的创新，使得其在动力电池领域继续保持领先地位。

关键信息

1. 电芯设计——大电芯与无极耳

• 4680电池：电芯直径46mm，长度80mm，与前款相比能量密度提升5倍，功率提升6倍，续航里程增加16%。
• 无极耳技术：通过优化电流传导路径和结构，减少内阻、提升散热、延长电池寿命，预计每kWh成本下降14%。
• 技术优势：解决电芯增大带来的散热和鼓胀问题，提升电池整体性能。

2. 正负极材料——硅负极与少钴化

• 硅负极材料：具有10倍于石墨的理论比容量，特斯拉采用纳米化和包覆技术解决硅膨胀问题，预计负极成本下降5%，续航提升20%。
• 正极材料：采用重镍轻钴路线，减少钴的使用，同时采用核壳体系提高热稳定性和循环性能，预计正极成本下降12%。
• 材料选择：不同车型使用不同正极材料，如磷酸铁锂用于Model 3和储能，高镍用于皮卡和卡车。

3. 电池工厂——干法电极与产能扩张

• 干电极技术：通过无溶剂方式制造，简化流程，提升能量密度和循环性能，预计成本下降10%-20%。
• 工艺电子化：利用电子系统进行多电芯同时加工和管控，预计成本节省86%，程序节省75%。
• 产能规划：特斯拉计划在2022年实现100GWh自产电池产能，2030年达到3TWh，推动产业链发展。

4. 电池系统：一体化与结构化电池

• 一体化设计：从Model 3到Model Y，特斯拉持续优化铸件数量，减少制造工序，提升效率。
• 结构化电池设计：电池直接内置在汽车结构中，搭配碳纤维支架形成蜂巢结构，减轻重量，提升续航里程约14%。
• 技术效果：预计缩短制造时间约10%，提升整体性能。

投资建议

• 重点推荐：璞泰来（硅碳负极）、新宙邦（Maxwell电容器化学品供应商）、当升科技（高镍正极送样）。
• 产业链推荐：宏发股份、三花智控、旭升股份、奥特佳、银轮股份、拓普集团。
• 持续推荐：宁德时代、恩捷股份、科达利、嘉元科技、中材科技、比亚迪。
• 建议关注：贝特瑞、诺德股份、欣旺达、亿纬锂能、孚能科技。

风险提示

• 产业政策波动：可能影响技术发展和市场格局。
• 终端销量不及预期：影响技术落地和商业化进程。
• 技术进展不及预期：可能影响成本控制和性能提升。

投资评级

• 领先大市-A：维持评级，预期未来6个月投资收益率领先沪深300指数10%以上。

行业表现

• 相对收益：1M -2.41%，3M -0.93%，12M -24.88%。
• 绝对收益：1M -5.30%，3M 9.49%，12M -5.90%。

技术降本路径

预计2022年开始实现提效降本。

新车型发布

• Model S Plaid：续航里程836km，百米加速低于2.1秒，预计2021年开始交付。
• 高性价比版电动车：售价2.5万美元，有望引领市场。

行业竞争格局

• 短期竞争者：CATL、LG、松下等龙头企业仍为行业主导。
• 长期趋势：特斯拉的产能扩张和光充储一体化布局值得关注。

附录：相关报告

• 电动车专题：渐入佳境，复苏之势起
• “十四五”光伏装机有望提速，逆变器出海正当时
• 新能源车观察系列76：淡月不淡，欧洲新能源车上升趋势不改
• 潮平两岸阔----电新行业2020年中报总结
• 光伏产业链价格趋于缓和，需求维持高景气

图表目录

• 图1：特斯拉4680电池
• 图2：此前的2170电池
• 图3：电池极耳示意图
• 图4：无极耳电池结构
• 图5：无极耳电池截面结构
• 图6：特斯拉坚定硅基负极之路
• 图7：特斯拉负极成本将显著下降
• 图8：材料颗粒粉化示意图
• 图9：锂离子电池SEI膜生成过程
• 图10：特斯拉解决硅膨胀问题思路
• 图11：核壳体系图
• 图12：不同的正极材料对应不同车型与产品
• 图13：本地化供应原材料降低成本
• 图14：简化生产流程
• 图15：钴的价格远高于三元材料其他元素
• 图16：特斯拉干电极技术展示
• 图17：干电极技术简化工序
• 图18：由活性材料、粘合剂和导电添加剂组成的最终粉末混合物
• 图19：混合物经过压光处理形成连续的自支撑的干涂层电极膜
• 图20：Maxwell干电极工艺过程示意图
• 图21：宁德时代的正极材料搅拌机
• 图22：特斯拉Giga1的电极涂覆干燥机
• 图23：Maxwell干电极性能优势
• 图24：NCM811干电极工艺制造的材料放电电压分布图
• 图25：硅碳负极干电极工艺制造的材料放电电压分布图
• 图26：干法电极与湿法电极的放电倍率性能比较（NCM111+C）
• 图27：特斯拉高速连续电池产线
• 图28：特斯拉工艺电子化降本
• 图29：特斯拉动力电池产能规划
• 图30：特斯拉结构化电池设计
• 图31：特斯拉电池系统的优化
• 图32：Model 3铸件示意图
• 图33：Model Y铸件示意图
• 图34：特斯拉电池技术合力降本
• 图35：特斯拉降本时间路线图
• 图36：比亚迪刀片电池
• 图37：宁德时代CTP方案
• 图38：2019年全球动力电池装机份额
• 图39：2020年上半年全球动力电池装机份额
• 图40：特斯拉Plaid Model S