金属非金属新材料行业:深度解读特斯拉新电池“三大猜想”及对钴锂的影响-20200227-兴业证券-19页_2mb
报告摘要
金属非金属新材料:特斯拉新电池技术分析及对钴锂行业影响
核心内容
本报告分析了特斯拉可能采用的新电池技术,包括“无钴”电池、干电极技术、以及超级电容器技术,探讨了这些技术对钴锂行业的影响。核心观点是,特斯拉的“无钴”电池为短期过渡型产品,而干电极+超级电容器技术主要影响负极材料体系,提升金属锂需求,但不会改变钴锂的供需格局。
主要观点
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“无钴”电池为超级磷酸铁锂电池(LFP)
- 特斯拉“无钴”电池可能为宁德时代提供的超级磷酸铁锂电池,结合CTP技术,具有较高的能量密度和成本优势。
- 该技术仅作为短期过渡,中长期仍将发展高镍三元正极材料(如NCM811)。
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干电极技术
- 干电极技术是Maxwell的核心技术,其在制造工艺上与湿法电极不同,但不改变正极材料体系。
- 干电极有利于硅碳负极材料的使用,从而提升电池能量密度,并推动负极补锂需求,增加金属锂需求。
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超级电容器技术
- 超级电容器技术短期内对锂电池行业影响有限,其能量密度低、成本高,无法取代锂电池。
- 即使未来技术有所突破,也不会改变正极材料体系,对钴锂需求无影响。
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钴锂行业趋势
- 尽管特斯拉使用超级LFP电池会减少钴和氢氧化锂的需求,但不会改变全球钴供需紧缺的趋势。
- 钴价中枢仍将继续上移,锂的需求变化较小,金属锂需求有望提升。
关键信息
1. “无钴”电池影响分析
- 短期影响:超级LFP电池在特斯拉中国工厂的Model 3和Model Y上应用,预计2020-2022年分别减少钴需求149吨、1605吨、1920吨,但钴行业供需缺口分别为-5345吨、-6274吨和-11070吨。
- 中性预期:即使部分车型采用超级LFP电池,钴行业供需缺口仍较大,钴价中枢上移趋势不变。
- 乐观预期:若仅有25%车型采用超级LFP电池,钴需求减少量较小,供需缺口依然显著。
2. 干电极技术
- 干电极技术是Maxwell的核心,与超级电容器结合,用于解决硅碳负极材料的体积膨胀问题,从而提升电池循环寿命。
- 干电极技术不改变正极材料体系,因此对钴需求无影响。
- 干电极技术有助于硅碳负极材料的推广,推动负极补锂工艺,提升金属锂需求约8%-12%。
3. 超级电容器技术
- 超级电容器能量密度低,成本高,主要应用于储能、辅助系统等场景,无法取代锂电池。
- 即使与锂电池结合,也不会改变正极材料体系,对钴锂需求无影响。
4. 投资建议
- 钴:继续看好华友钴业、寒锐钴业等龙头企业,因“无钴”电池影响更多是预期大于实质。
- 锂:继续看好赣锋锂业、天齐锂业等,因硅碳负极推广将提升金属锂需求,且锂行业整体仍具备增长潜力。
- 建议关注板块回调带来的投资机会。
技术参数对比
表1:CTP/刀片技术参数对比
| 电池企业 | 零件数量 | 能量密度 | 体积利用率 | 生产效率 | 成本下降 | 专利数量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 宁德时代 | 减少约40% | 系统质量能量密度从140-150Wh/kg提升至200Wh/kg以上 | 提升15-20% | 提升50% | 预计减少30% | 知识产权超过200项 |
| 比亚迪 | - | CTP铁锂体积能量密度比传统铁锂电池提升50% | - | - | 成本预计下降20-30% | 300多项核心专利 |
表2:超级LFP电池对钴锂需求的影响(单位:吨)
| 年份 | 钴需求减少量 | 氢氧化锂需求减少量 | 碳酸锂需求增加量 |
|---|---|---|---|
| 2020 | 149 | 646 | 566 |
| 2021 | 1605 | 6955 | 6099 |
| 2022 | 1920 | 8320 | 7296 |
表3:干电极与湿法电极在锂电池材料中的核心变化
| 类别 | 干电极法的核心变化 |
|---|---|
| 正极 | 活性物质不变,NMP溶剂不用,碳纳米管导电剂渗透率继续提升 |
| 负极 | 不用水溶剂,解决硅碳负极替换石墨负极面临循环寿命偏低的核心问题,有利于负极补锂技术推广 |
| 隔膜 | 没有变化 |
| 电解液 | 主成分没变化,根据极片厚度调整链状羧酸酯比例,成膜添加剂要求大幅度提高 |
| 集流体 | 表面粗糙化处理,或打孔箔材 |
| 粘结剂 | 聚四氟乙烯(PTFE),本身没有粘性,依靠把颗粒缠绕起来形成一种三维的网络结构,把其给包裹起 |
| 生产工艺及设备 | 不用前端浆料设备,节省5-6小时搅拌时间;涂覆设备要改造,多加辊压设备,不需要长烤箱 |
| 成本节省 | 不用溶剂,理论成本较湿法电池降低10%-20%以上 |
表4:超级电容器与锂电池核心技术参数对比
| 特性对比 | 锂电池 | 双电层电容器(超级电容器) |
|---|---|---|
| 能量转换 | 化学能--电能 | 电能 |
| 过程可逆性 | 充放电过程可逆,能量转换有损耗 | 充放电过程可逆 |
| 充放电速度 | 一般充放电为1-5倍率,最大放电可达10倍率 | 充电电流越大速度越快,10秒内即能达到额定容量的95% |
| 充放电时间 | 一次充满电5-6小时 | 单体数秒 |
| 功率密度 | 低50-200w/kg | 高,低阻抗带来高功率输出1000-2000w/kg |
| 单体标称电压 | 3.0-3.7v | 1.2-1.5v左右 |
| 能量密度 | 高20-100wh/kg | 低,为蓄电池的1/10,3-15wh/kg |
| 循环寿命 | 平均5000-10000次,大倍率充放电对寿命的影响较大 | >10万次 |
表5:钴锂龙头企业盈利与估值(单位:亿元)
| 公司 | 2019E净利润 | 2020E净利润 | 2021E净利润 | 2019E PE(x) | 2020E PE(x) | 2021E PE(x) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 天齐锂业 | -30.0 | 4.7 | 11.7 | -17.7 | 114.0 | 45.3 |
| 赣锋锂业 | 4.67 | 11.12 | 17.07 | 163.5 | 68.7 | 44.7 |
| 寒锐钴业 | 0.1 | 7.1 | 9.0 | 1307.5 | 25.8 | 20.3 |
| 华友钴业 | 1.8 | 16.9 | 19.7 | 266.5 | 28.1 | 24.1 |
风险提示
- 特斯拉4月新电池技术低预期
- 新能源产业链终端需求低预期
- 金属价格下跌等风险
结论
特斯拉新电池技术对钴锂行业影响有限,其中“无钴”电池仅为短期过渡型产品,干电极技术有助于硅碳负极推广,提升金属锂需求,但对钴需求无影响。因此,钴锂板块龙头企业仍具投资价值。
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