电力设备新能源行业动力电池成本系列报告之一：如何优雅地拆解动力电池成本？-20191106-光大证券-35页_2mb

如何优雅地拆解动力电池成本？总结

核心内容

本报告通过建立一个自下而上的动力电池成本模型，从材料、设计、生产等多个维度对动力电池成本进行系统性拆解。模型结合静态与动态分析，可区分材料价格变化、技术进步、工艺改进等因素对成本的影响，为动力电池降本路径分析提供依据。

主要观点

• 动力电池成本是新能源汽车普及的关键因素，其下降直接影响电动车的市场接受度。
• 动力电池成本主要由直接材料、直接人工、制造费用三部分构成，其中直接材料占比最高，约为 $84% - 89%$，直接人工约为 $2.8% - 3.8%$，制造费用约为 $8.6% - 11.8%$。
• 不同材料体系对应不同的成本表现，LFP和NCM333等体系成本显著低于NCA和NCM811。
• 技术改进、工艺优化、设计精简、设备升级 是降低动力电池成本的主要路径。
• 宁德时代、比亚迪、国轩高科等电池企业 以及材料和设备企业（如当升科技、璞泰来、先导智能、赢合科技）在成本控制方面具有显著优势。

关键信息

一、模型框架

• 采用自下而上的方法，结合性能与成本进行动态分析。
• 成本模型包括两大部分：直接材料成本 和 直接人工/制造费用成本。

二、车辆及电池设计

1. 材料层面：

   • 常见电池体系包括NCA、NCM（811/622/523/333）、LFP、LMO。
   • 正极材料的克容量、密度、孔隙率等决定了电化学性能。
   • 负极材料以石墨体系为主，其克容量为360mAh/g，N/P比控制在1.25左右。

2. 电芯设计：

   • 电芯尺寸由正负极材料涂层厚度、电芯容量等决定。
   • 涂层厚度影响电池性能与内阻，需在化学性能与工艺之间权衡。
   • 三元正极涂层厚度约为 $50 - 70\mu \mathrm{m}$。

3. 模组及Pack设计：

   • Pack由电芯/模组、冷却系统、外壳等组成。
   • 通过电芯参数外推得出模组和Pack的尺寸与重量。
   • 成组效率在 $75% - 80%$ 之间，LFP及LMO体系Pack总重量高于三元体系。

三、物料成本

1. 物料用量计算：

   • 通过电芯容量、活性材料克容量、材料密度等参数计算出正/负极材料、电解液、隔膜、铜箔、铝箔等的理论用量。
   • 考虑良品率与材料利用率后，得出实际消耗的材料用量。

2. 物料价格设定：

   • 正极材料价格根据市场数据设定，如NCM811为195元/kg，LFP为45.5元/kg。
   • 负极材料价格设定为50元/kg。
   • 集流体、隔膜、电解液等辅材价格设定为1元/m²、3元/m²、55.8元/L。

3. 物料成本汇总：

   • 通过物料用量与价格计算，得出单电芯、单模组、单Pack的物料成本。
   • LFP、NCM333等体系成本显著低于NCA、NCM811等体系。

四、生产成本

1. 工厂设计：

   • 假设年产能为6GWh，良品率较高，人员工资、设备折旧、间接费用等成本参数设定。

2. 生产工序：

   • 包括极片制备、电芯装配、模组/Pack组装等。
   • 每个工序的设备投资与人员配置影响生产成本。

3. 直接人工与制造费用：

   • 通过设备折旧、人员工资、间接费用等计算得出。
   • 假设单GWh设备投资额为3亿元，若降低10%，Pack成本下降不到1%。

五、成本汇总及验证

• 动力电池Pack成本：LFP为0.66元/Wh，NCM622为0.76元/Wh，NCM523为0.80元/Wh。
• 宁德时代2018年综合成本约为0.76元/Wh，与模型计算结果基本吻合。
• 成本模型验证结果与实际数据相符，具有一定的参考价值。

六、降本路径分析

• 更具性价比的材料体系：如LFP、NCM333等体系成本更低。
• 更精简的电池设计：如CTP技术可降低模组硬件成本 $80%$，从而Pack成本下降 $10% - 15%$。
• 更低的物料价格：如NCA/NCM811正极材料价格下降 $23%$，可使电芯成本下降 $12%$。
• 工艺改进：如良品率提升至 $98%$，Pack成本下降 $1.5% - 2%$。
• 设备改进：设备投资降低 $10%$，Pack成本下降不到 $1%$。

七、投资建议

• 关注宁德时代、比亚迪、国轩高科等电池龙头企业。
• 关注当升科技、璞泰来、恩捷股份、容百科技、贝特瑞等材料龙头企业。
• 关注先导智能、赢合科技等设备企业，以获取设备改进带来的成本优势。

八、风险分析

• 政策风险：政策变化可能影响电池技术路线和市场格局。
• 技术路线变更风险：如从三元体系转向LFP体系，可能影响成本结构。
• 竞争加剧风险：行业竞争可能压低价格，影响企业利润。
• 原材料价格波动风险：如锂、镍、钴等价格波动可能影响电池成本。

结论

动力电池成本的下降是新能源汽车市场渗透率提升的关键因素，通过材料优化、设计精简、工艺改进和设备升级等多路径协同，可有效推动成本降低。报告建议投资者关注具备成本控制能力的电池、材料和设备企业，以把握行业发展趋势。