一文教你如何優(yōu)雅地拆解動力電池成本

本文來自 微信公眾號“EBSCN電新研究”。

投資要點

模型框架：

動力電池的成本是市場關(guān)注的重點。新能源汽車行業(yè)仍在拐點之前，傳統(tǒng)燃油車與電動汽車的成本差是新能源汽車滲透率增長的重要因素。為了定量研究動力電池成本，我們將電池成本和性能結(jié)合起來，建立了一個自下而上的模型。利用該模型可以靜態(tài)地計算材料成本、硬件成本以及各工序的生產(chǎn)制造成本，并且可以動態(tài)地區(qū)分材料價格變化、技術(shù)進步、工藝改進等因素導致的成本下降。

車輛及電池設(shè)計：

(1)車輛設(shè)計：從用戶需求出發(fā)，設(shè)計單車帶電量/續(xù)駛里程及Pack內(nèi)電芯/模組的數(shù)量和組合方式。(2)材料層面：材料屬性決定電池的電化學性能及物理參數(shù)。(3)電芯設(shè)計：核心是確定正負極材料涂層的厚度，進而設(shè)計電芯的外形尺寸。(4)模組及Pack設(shè)計：由電芯參數(shù)外推得出。

物料成本：

(1)物料用量：由電芯容量、活性材料克容量等參數(shù)計算出正/負極材料、電解液、隔膜、銅箔、鋁箔及其他組件的理論用量，并根據(jù)良品率、材料利用率等進行調(diào)整。(2)物料價格：根據(jù)市場價格做出假設(shè)，包括主/輔材及硬件。(3)物料成本匯總：由物料用量和價格計算得出。

生產(chǎn)成本：

(1)工廠設(shè)計：對動力電池年產(chǎn)能、良品率、人員工資、設(shè)備折舊率、間接費用假設(shè)等做出假設(shè)。(2)生產(chǎn)工序：主要是各工序的設(shè)備投資額及人員配置。(3)直接人工/制造費用計算：根據(jù)設(shè)備折舊、人員工資費用及間接費用計算出結(jié)果。

成本匯總及驗證：

將物料成本和生產(chǎn)成本匯總到一起，得到動力電池Pack的成本。根據(jù)計算結(jié)果，LFP/NCM622/NCM523Pack的成本分別為0.66/0.76/0.80元/Wh，寧德時代2018年動力電池綜合成本約0.76元/Wh;動力電池Pack成本中，直接材料占比約84%-89%，直接人工占比約2.8%-3.8%，制造費用占比約8.6%-11.8%，基本符合現(xiàn)實。

投資建議

根據(jù)模型，降低動力電池成本的路徑包括：更具性價比的材料體系;更精簡的電池設(shè)計;更低的物料價格;工藝改進;設(shè)備改進。根據(jù)以上結(jié)論，建議關(guān)注：(1)寧德時代、比亞迪、國軒高科等優(yōu)質(zhì)電池企業(yè);(2)當升科技、容百科技、璞泰來、貝特瑞、恩捷股份等材料龍頭企業(yè);(3)先導智能、贏合科技等設(shè)備企業(yè)。

風險分析

政策風險、技術(shù)路線變更風險、競爭加劇風險、原材料價格波動風險。

投資聚焦

研究背景

動力電池是新能源汽車的核心構(gòu)成之一，直接決定車輛性能和成本，電池成本下降的幅度直接影響新能源汽車的推廣應(yīng)用。在本篇研報中，我們參考一些學術(shù)資料及產(chǎn)業(yè)人士的觀點建立了成本模型，對動力電池成本的諸多問題展開系列研究。

創(chuàng)新之處

目前市場對動力電池成本的研究相對簡單而且偏靜態(tài)。我們系統(tǒng)性地建立了自下而上的成本模型，可以對直接材料、直接人工、制造費用三大項進行拆分，并且可以動態(tài)區(qū)分材料價格變化、技術(shù)進步、工藝改進導致的成本下降。在后續(xù)的系列報告中，我們將對不同材料體系的動力電池進行對比研究，并且對成本下降的可能路徑進行分析。

投資觀點

目前新能源汽車的銷量滲透率不足5%，用戶體驗(充電、續(xù)航、智能網(wǎng)聯(lián))還有待改善，更重要的是，電動汽車與燃油汽車之間還存在較大的成本差。我們相信，隨著動力電池成本的下降，新能源汽車有望迎來高速增長的拐點。

根據(jù)成本模型，我們對動力電池的降本路徑進行了初步分析，結(jié)論如下：

(1)不同的材料體系對應(yīng)不同的電池成本，例如LFP/LMO電池Pack的成本比NCM523低18%/22%，電芯成本低了25%/29%;

(2)物料價格下降可以降低成本，如果將NCA、NCM811正極活性材料的價格由195元/kg調(diào)整至150元/kg(下降23%)，那么NCM811電芯的成本將由620元/kWh下降至548元/kWh(下降12%);

(3)更精簡的電池設(shè)計有助于降低成本，參考CATL提出的CTP技術(shù)，假設(shè)模組硬件物料成本降低80%，減掉相應(yīng)的模組組裝設(shè)備和人員，那么Pack成本下降約10%-15%;

(4)工藝改進也是動力電池降本的方式之一，在模型中，我們假設(shè)電芯良品率為95%，如果良品率提升至98%，那么成本下降約1.5%-2%。

(5)設(shè)備改進也能使得電池成本下降，在模型中，我們假設(shè)單Gwh設(shè)備投資額為3億元，如果降低10%至2.7億元，則動力電池Pack成本降低不到1%。

綜上所述，動力電池成本的下降主要依賴：(1)更具性價比的材料體系;(2)更精簡的電池設(shè)計;(3)更低的物料價格;(4)工藝改進;(5)設(shè)備改進。建議關(guān)注：(1)寧德時代、比亞迪、國軒高科等優(yōu)質(zhì)電池企業(yè);(2)當升科技、容百科技、璞泰來、貝特瑞、恩捷股份等材料龍頭企業(yè);(3)先導智能、贏合科技等設(shè)備企業(yè)。

1、模型框架：自下而上建立動態(tài)成本模型

動力電池的成本一直是市場關(guān)注的重點。動力電池成本定量研究的意義在于：(1)動力電池價格下降使得電動車的成本降低，從而推動新能源汽車的廣泛使用，研究動力電池成本下降空間有助于跟蹤電動車銷量拐點;(2)動力電池成本下降節(jié)奏直接影響電池廠商盈利狀況;(3)作為動力電池的上游，電池材料廠商的量價趨勢也與電池成本相關(guān)。

根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，全球智能手機滲透率自2009年起迅速提升，2009-2015每年平均提升9pcts，2007-2008年均僅提升約1pct。智能手機的高增長依賴技術(shù)進步、移動網(wǎng)絡(luò)速度提升、用戶體驗改善等因素，拐點之后的手機產(chǎn)業(yè)鏈為投資者帶來了巨大收益。

參考智能手機行業(yè)，幾個關(guān)鍵要素取得突破后，行業(yè)進入高增長階段。新能源汽車行業(yè)目前仍在拐點之前，市場驅(qū)動下的高速增長主要依賴成本下降、用戶體驗改善(充電、續(xù)航、智能網(wǎng)聯(lián))等，由于汽車消費占收入比重較高，消費者對價格的敏感性更高，傳統(tǒng)燃油車與電動汽車的成本差是新能源汽車滲透率增長的重要因素。根據(jù)BNEF的數(shù)據(jù)，2018年美國純電動中型車動力電池系統(tǒng)的成本占整車稅前售價的35%，隨著動力電池價格的下降，整車售價有望在2023年左右與傳統(tǒng)燃油車持平。

近年來動力電池價格不斷下調(diào)，以龍頭公司寧德時代為例，2015年其動力電池系統(tǒng)價格為2.27元/Wh，2018年降至1.16元/Wh，年均復(fù)合下降約20%;同時，動力電池業(yè)務(wù)的毛利率也不斷下降，2015年部分廠商的毛利率在40%以上，到2018年已降至約30%。

為了定量研究動力電池成本，我們參考ANL等機構(gòu)的研究成果，將電池成本和性能結(jié)合起來，建立了一個自下而上的模型。在該模型中，可以設(shè)定具體的參數(shù)(如功率、容量等)，以此來靜態(tài)地計算材料成本、硬件成本以及各工序的生產(chǎn)制造成本，并且可以動態(tài)地區(qū)分材料價格變化、技術(shù)進步、工藝改進以及規(guī)模效應(yīng)導致的成本下降。成本模型的框架主要是兩大部分：

一、 直接材料的測算

1. 車輛/Pack設(shè)計：主要因素包括車輛續(xù)駛里程/帶電量、功率、Pack設(shè)計(電芯數(shù)量、串并聯(lián)方式等)

2. 電芯材料屬性：主要是一些電化學性能及物理參數(shù)，比如正負極材料的克容量、密度、孔隙率以及ASI、OCV-SOC曲線等

3. 約束條件：包括極片涂層厚度、電池組件及外形設(shè)計等

4. 計算電池參數(shù)：結(jié)合以上物理和化學參數(shù)，可以計算出電池的材料用量、質(zhì)量等

5. 直接材料成本計算：結(jié)合材料用量(考慮良品率、材料利用率等)和材料價格，可以計算出直接材料成本

二、 直接人工/制造費用的測算

6. 工廠設(shè)計：包括產(chǎn)能、良品率以及人員工資、設(shè)備折舊率、間接費用假設(shè)等

7. 生產(chǎn)工序：主要是各工序的設(shè)備投資額及人員配置

8. 直接人工/制造費用計算：結(jié)合以上兩點可以計算出結(jié)果

2、車輛及電池設(shè)計

2.1、材料層面：電池的電化學屬性

目前常見的電池體系包括NCA、NCM(811/622/523/333)、LFP、LMO等，下表列出了正極材料的基本參數(shù)和假設(shè)：(1)根據(jù)分子式可以計算出對應(yīng)正極活性材料的分子量;(2)參考各大正極材料企業(yè)的材料參數(shù)，列出活性材料的克容量，同時列出真密度;(3)假設(shè)活性材料/導電劑/粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為89：6：5，溶劑通常采用NMP，假設(shè)孔隙率為32%。

負極材料采用石墨體系，下表是負極材料的基本參數(shù)和假設(shè)：(1)N/P比，是指單位面積的負極容量和正極容量的比值，通常N/P比在1-1.5之間，越接近1，電池容量會越大，但充電時發(fā)生負極析鋰的概率也越高，我們假設(shè)三元體系的N/P比為1.25，LFP、LMO為1.2;(2)石墨的克容量為360mAh/g，同時列出真密度;(3)假設(shè)負極活性材料/粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為95：5，溶劑為水，孔隙率34%。

(1)假設(shè)正極集流體鋁箔厚度為12μm，負極集流體銅箔厚度為8μm;(2)隔膜厚度為12μm，孔隙率40%，則可以計算出隔膜密度為0.368g/cm3;(3)電解液密度為1.2g/cm3。

根據(jù)分子式及分子量，可以計算出鋰電池中重要金屬元素的質(zhì)量占比，如下表所示，正極材料和電解液是鋰的來源;三元材料體系中，NCA/NCM811中的鈷含量大幅低于其他材料，NCM622和NCM523的鈷含量幾乎相同。

SOC(state of charge，荷電狀態(tài))是指當前狀態(tài)下實際所能提供的電量與完全充滿電所能提供的電量的比值，比如50%SOC可以理解為當前電池電量還剩下50%;OCV(open circuit voltage，開路電壓)是指電池在開路狀態(tài)下的端電壓。在一定的溫度下，SOC與OCV呈現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系。下表是幾款鋰電池的OCV-SOC曲線。

2.2、車輛設(shè)計：電動車性能決定Pack設(shè)計

動力電池的單車電量、電芯容量等基礎(chǔ)參數(shù)由車輛需求決定。假設(shè)：(1)純電動車乘用車的單車帶電量為60kWh，單車1個電池包，采用液冷熱管理方案，電池包由20個模組串聯(lián)，單個模組再由12個電芯串聯(lián)，可計算出電芯容量;(2)為防止電池過放設(shè)置電池可用容量為90%，車輛能耗為約131.7Wh/公里，則車輛實際續(xù)駛里程約410公里。

2.3、電芯設(shè)計：性能決定尺寸參數(shù)

為了便于計算，我們以方形疊片電池為例。假設(shè)：(1)端子和電池的寬度一樣，正極端子在電池的一端，負極端子在另一端;(2)集流體雙面涂覆，正負極材料由活性物質(zhì)、導電劑和粘結(jié)劑組成;(3)采用液冷熱管理方式(乙二醇水溶液)。

對于電芯尺寸，最核心的是確定正負極材料涂層的厚度。涂層厚度越厚，電池的空間利用率越高，但離子遷移的路徑也就越長，導致內(nèi)阻增加;而且從工藝角度來看，涂層越厚，脫粉的幾率也會增加。因此，考慮化學性能和工藝，選擇合適的涂層厚度都是非常重要的。在模型中，考慮離子遷移速率、充電極限、放電功率等因素后，可以計算出合適的涂層厚度(三元正極涂層厚度約50-70μm)。

確定涂層厚度之后，根據(jù)電芯的厚度(假設(shè)20mm，寧德時代42Ah電芯厚度23mm)，可以計算出Bicell的層數(shù)。通過電芯容量、材料克容量、材料密度可以計算出極片有效面積，進而確定極片的寬度和長度，最終確定電芯的長度和寬度。

Pack總電量60kWh，由240個電芯組成，則單電芯的電量為250Wh，根據(jù)電芯重量可計算出電芯能量密度，從表7可以看出，LFP、LMO電池能量密度顯著低于三元體系，三元體系電池的鎳含量越高能量密度越高。

2.4、模組及Pack設(shè)計：由電芯參數(shù)推導得出

因為模組由12個電芯串聯(lián)組成，所以模組容量和電芯容量相等;模組的尺寸由電芯尺寸決定;假設(shè)其外殼為鋁制，厚度為0.5mm。Pack可用電量為90%，有效電量為54kWh;Pack長度約1.3m，寬度約1.2m，厚度約0.12m;Pack由電芯/模組、冷卻液、外殼及其他硬件、BMS及連接器件等組成，三元體系Pack總重量320-370kg，LFP及LMO體系Pack總重量高于400kg;電池系統(tǒng)能量密度也基本符合現(xiàn)實情況，成組效率75%-80%之間。

3、物料成本

3.1、物料用量：主/輔材+結(jié)構(gòu)件

電芯主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解液、銅箔、鋁箔、殼體及正負極端子等組成。

正極材料主要由活性材料、導電劑和粘合劑組成，其中活性材料的質(zhì)量=電芯容量/活性材料克容量，這兩個參數(shù)已經(jīng)在第二章中給出?；钚圆牧?導電劑/粘合劑質(zhì)量配比為89/6/5，可以計算出單電芯中正極材料的總質(zhì)量，進而計算出導電劑、粘合劑的質(zhì)量。

負極材料采用石墨體系，主要由活性材料和粘合劑組成，其中活性材料的質(zhì)量=電芯容量/負極活性材料克容量*N/P比*(1+負極過量面積比例)。性材料/導電劑/粘合劑質(zhì)量配比為95/0/5，可計算出單電芯中負極材料的總質(zhì)量，進而計算出粘合劑的質(zhì)量。

(1)單電芯正極鋁箔的面積=正極極片的寬度*(正極極片的長度+未涂覆的集流體長度)*Bicell層數(shù)。

(2)假設(shè)負極銅箔比正極鋁箔的長和寬大2mm，負極銅箔的面積=(正極極片寬度+2mm)*(正極極片長度+未涂覆的集流體長度+2mm)*(BiCell層數(shù)+1)。

(3)假設(shè)隔膜的寬度比正極極片大4mm，長度比正極極片大6mm，則單電芯隔膜的面積=(正極極片寬度+4mm)*(正極極片長度+6mm)*2*BiCell層數(shù)。

(4)電解液填充在正負極、隔膜及其他孔隙中，單電芯電解液體積=(正極材料質(zhì)量/正極材料密度*孔隙率+負極材料質(zhì)量/負極材料密度*孔隙率+隔膜面積*厚度*孔隙率+電芯厚度*正極極片寬度*正極極片長度*2%)。

(5)正極組件質(zhì)量=正極鋁箔密度*端子材料長度*端子材料厚度*端子材料寬度;負極組件質(zhì)量=負極銅箔密度*端子材料長度*端子材料厚度*端子材料寬度;電芯殼體質(zhì)量=電芯表面積*殼體厚度*殼體密度。

為了更加直觀地觀察電池材料的數(shù)量關(guān)系，可計算出單kWh動力電池對應(yīng)的材料用量(前面假設(shè)動力電池單電芯電量250Wh)。

3.2、物料價格：價格由市場決定

根據(jù)鑫欏資訊的報價數(shù)據(jù)：(1)近半年來NCM333的均價約162.5元/kg;(2)近半年來NCM523的均價約143.5元/kg;(3)近半年來NCM622的均價約146.5元/kg;(4)近半年來NCM811的均價約195元/kg，NCA的報價也取用195元/kg;(5)近半年來LFP的均價約45.5元/kg;(6)今年以來LMO的均價約45.5元/kg。添加劑的價格相對穩(wěn)定，我們假設(shè)導電炭黑價格為40元/kg;粘合劑PVDF價格為115元/kg;粘合劑溶劑NMP價格為20元/kg。

假設(shè)負極活性材料價格為50元/kg，負極粘合劑價格為45元/kg。

假設(shè)12μm正極鋁箔的價格為1元/m2;8μm負極銅箔的價格為6.41元/m2;隔膜價格為3元/m2;電解液價格為55.8元/L。

并聯(lián)電池組對應(yīng)一個SOC控制器，串聯(lián)電池組需要對每個電芯的電壓進行控制，因此SOC控制器的成本=串聯(lián)電芯的數(shù)量*(16+0.07*容量)，其中16是固定金額，0.07是一個與容量相關(guān)的系數(shù)。端子、外殼、導熱片等的價格公司也類似，單價由一個固定金額+系數(shù)*單位質(zhì)量組成。電池Pack端子的單價由由一個固定金額+系數(shù)*總電流組成。

3.3、物料成本匯總：由物料用量和價格計算得出

下面列出了制造單個A品電芯消耗的材料。在3.1中已經(jīng)計算出材料的理論用量，理論用量/電芯良品率/材料利用率可以計算得出A品電芯消耗的材料用量，進而可以計算出每年消耗的材料和硬件合計數(shù)量。

表14-17列出了動力電池材料和硬件的價格，結(jié)合物料用量，可以計算出單個Pack的成本構(gòu)成。單個Pack電量為60kWh，則可以計算出單Wh對應(yīng)的物料成本構(gòu)成。如表21所示，磷酸鐵鋰/NCM523電芯的成本為0.362/0.513元/Wh，電池Pack的成本為0.562/0.703元/Wh(不含BMS和熱管理外接組件)，NCA/NCM811電池的成本高于其他三元電池，主要是因為目前NCA、NCM811正極材料的價格較高導致的。

4、生產(chǎn)成本

4.1、工廠設(shè)計：產(chǎn)能6Gwh，良品率較高

為了對生產(chǎn)成本進行研究，我們假設(shè)工廠的Pack年產(chǎn)能為10萬個，每個Pack的電量為60kWh，則工廠年產(chǎn)能為6Gwh;單個Pack電芯數(shù)量為240個，則每年生產(chǎn)的A品電芯數(shù)量為2400萬個，A品和不良品合計約2526萬個。

下表列出了電芯良品率及材料利用率假設(shè)。其中：(1)電芯良品率為95%，行業(yè)一般為90%-95%之間;(2)正極材料、負極材料的整體利用率為92.2%，攪拌、涂布、分切及疊片過程中均有損耗;(3)鋁箔、銅箔的整體利用率為90.2%，涂布、分切和疊片過程中有損耗;(4)隔膜整體利用率為98%，疊片過程中有損耗;(5)電解液整體利用率為94%，注液過程有損耗;(6)粘結(jié)劑溶劑回收率為99.5%。

4.2、生產(chǎn)工序：極片制備+電芯裝配+模組/Pack組裝

動力電池的生產(chǎn)工序較多，主要包括以下流程：

(1)來料接收及儲存：該流程需要運輸設(shè)備、干燥設(shè)備及儲存場地等，也需要配備人員進行設(shè)備操作及儲存管理。

(2)材料準備/攪拌/送料：該流程需要將活性材料、導電劑、粘合劑及溶劑進行混合攪拌，主要的設(shè)備是攪拌機。

(3)極片涂布及溶劑烘干：該流程是將攪拌好的漿料涂布在集流體的兩側(cè)，并烘烤排出溶劑，主要的設(shè)備是涂布機和烘干設(shè)備。

(4)輥壓：通過該工序可以將正負極材料壓至合適的孔隙率，設(shè)備是輥壓機。

(5)極片分切：將極片切至設(shè)計好的尺寸，設(shè)備是分切機。

(6)真空干燥：后續(xù)的流程需要保持干燥，水分過高可能會影響電池壽命。

(7)疊片：將切好的極片堆疊起來，設(shè)備是疊片機。

(8)集流體焊接：將集流體焊接到端子上，設(shè)備是焊接機。

(9)入殼：將處理好的極片放入電池殼中。

(10)注液及封裝：注入電解液并密封。

(11)化成分容檢測：對電池進行充放電并測試電芯性能。

(12)模組裝配：將合格的電池組裝成模組。

(13)Pack組裝和測試：將模組組裝成Pack并進行測試。

4.3、廠房、設(shè)備及人員：單線設(shè)備投資額約3億元

表24列出了電池生產(chǎn)工序?qū)?yīng)的設(shè)備價值、生產(chǎn)人員數(shù)量及占地面積。單條1Gwh的生產(chǎn)線設(shè)備價值約3億元，6Gwh產(chǎn)能對應(yīng)價值為18億元;單線配置的生產(chǎn)人員數(shù)量約400人，6Gwh產(chǎn)能對應(yīng)2400人，假設(shè)每年有效生產(chǎn)天數(shù)為300天，每天輪班3次(8小時工作制)，則直接人工為5,760,000小時/年;6Gwh產(chǎn)線占地面積合計26,750平方米。

4.4、生產(chǎn)成本匯總：直接人工+制造費用

我們假設(shè)：(1)工廠土建支出1.5萬元/平方米;(2)直接人工成本為25元/小時;(3)間接費用由40%直接人工+20%折舊組成;(4)土建折舊年限為20年，年折舊率5%，設(shè)備折舊年限為6年，年折舊率16.7%。

由表24和表25，可計算出動力電池的生產(chǎn)成本。下表列出了單個Pack的生產(chǎn)成本，直接人工合計1440元/Pack，制造費用合計4417元/Pack。

5、成本匯總、驗證及降本路徑

5.1、成本匯總：物料成本+生產(chǎn)成本

將物料成本和生產(chǎn)成本匯總到一起，得到動力電池Pack的成本拆分表(表28)，單個Pack的電量為60kWh，可計算出度電成本(表29)。根據(jù)計算結(jié)果，LFP動力電池電芯、Pack度電成本分別為449元/kWh、660元/kWh，而NCM523動力電池電芯、Pack度電成本分別為600元/kWh、859元/kWh。

5.2、結(jié)果驗證：總成本和拆分結(jié)果基本符合現(xiàn)實

我們從兩個方面來驗證模型的結(jié)果：

1、 動力電池總成本：根據(jù)寧德時代的公告，寧德時代動力電池業(yè)務(wù)包括LFP和NCM電池，既有模組也有Pack，2018年其動力電池的綜合成本為0.76元/Wh;根據(jù)模型的假設(shè)，材料價格是2019年的均價，略低于2018年的價格，LFP/NCM622/NCM523Pack的成本分別為0.66/0.76/0.80元/Wh，上限與0.76元/Wh接近。

2、動力電池成本拆分：寧德時代2017年主營業(yè)務(wù)成本中，直接材料/直接人工/制造費用占比分別為83.75%/4.26%/11.99%;孚能科技2018年動力電池系統(tǒng)中，直接材料/直接人工/制造費用占比分別為88.28%/6.40%/5.32%。根據(jù)模型的計算結(jié)果，動力電池Pack成本中，直接材料占比約84%-89%，直接人工占比約2.8%-3.8%，制造費用占比約8.6%-11.8%?？傮w來看，也基本符合現(xiàn)實。

5.3、降本路徑：技術(shù)+工藝改進等

根據(jù)建立的成本模型，動力電池成本的下降主要依賴：(1)更具性價比的材料體系(高鎳三元、磷酸鐵鋰等);(2)更低的物料價格;(3)更精簡的電池設(shè)計(如寧德時代Cell to Pack技術(shù));(4)工藝改進(提升材料利用率、良品率);(5)設(shè)備改進(提升自動化水平、減少設(shè)備投入、降低故障率等)。

材料體系不同，對應(yīng)的動力電池成本也不一樣。根據(jù)模型的測算，LFP和LMO電池成本顯著低于三元電池，如圖30所示，LFP/LMO電池Pack的成本比NCM523低18%/22%，電芯成本低了25%/29%;三元電池中，理論上高鎳電池的度電成本更低，我們測算出NCM333/NCM523/NCM622的度電成本依次降低，但NCA和NCM811電池的成本仍然較高，主要是因為目前高鎳三元材料應(yīng)用不多，材料價格仍然較高所致。

材料價格是影響動力電池成本的重要因素。如果將NCA、NCM811正極活性材料的價格由195元/kg調(diào)整至150元/kg(下降23%)，那么NCM811電芯的成本將由620元/kWh下降至548元/kWh(下降12%)，Pack的成本將由817元/kWh下降至746元/kWh(下降9%);NCA電芯、Pack的成本也會相應(yīng)下降。

精簡電池設(shè)計也會使得電池成本下降。我們參考CATL提出的CTP技術(shù)(Cell To Pack)，假設(shè)模組硬件物料成本降低80%，減掉相應(yīng)的模組組裝設(shè)備和人員，那么與Pack成本原值相比，結(jié)構(gòu)精簡后的Pack成本下降約10%-15%。

工藝改進也是動力電池降本的方式之一。在模型中，我們假設(shè)電芯良品率為95%，如果良品率提升至98%，那么成本下降約1.5%-2%。

設(shè)備改進包括自動化提升及設(shè)備投資減少等。在模型中，我們假設(shè)單Gwh設(shè)備投資額為3億元，如果降低10%至2.7億元，則動力電池Pack成本降低不到1%。

6、投資建議

目前新能源汽車的銷量滲透率不足5%，用戶體驗(充電、續(xù)航、智能網(wǎng)聯(lián))還有待改善，更重要的是，電動汽車與燃油汽車之間還存在較大的成本差。我們相信，隨著動力電池成本的下降，新能源汽車有望迎來高速增長的拐點。

根據(jù)我們建立的成本模型，動力電池成本的下降主要依賴：(1)更具性價比的材料體系(高鎳三元、磷酸鐵鋰等);(2)更精簡的電池設(shè)計(如寧德時代Cell to Pack技術(shù));(3)更低的物料價格;(4)工藝改進(提升材料利用率、良品率);(5)設(shè)備改進(提升自動化水平、減少設(shè)備投入、降低故障率等)。

建議關(guān)注：(1)寧德時代、比亞迪、國軒高科等優(yōu)質(zhì)電池企業(yè);(2)當升科技、容百科技、璞泰來、貝特瑞、恩捷股份等材料龍頭企業(yè);(3)先導智能、贏合科技等設(shè)備企業(yè)。

7、風險分析

(1)政策變化影響行業(yè)發(fā)展的風險：新能源汽車行業(yè)的發(fā)展仍屬于早期階段，政策會對行業(yè)產(chǎn)生較大影響，若監(jiān)管部門發(fā)布相關(guān)政策，可能會沖擊行業(yè)發(fā)展。

(2)技術(shù)路線變更的風險：技術(shù)進步是新能源汽車行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力之一，新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化可能會對上一代產(chǎn)品產(chǎn)生沖擊，進而替代原有的技術(shù)路線。

(3)市場競爭加劇的風險：新能源汽車行業(yè)擁有很大發(fā)展空間，有大量企業(yè)參與競爭，行業(yè)產(chǎn)能可能在短期內(nèi)超過需求，從而出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的風險。

(4)原材料價格大幅波動的風險：鈷、鋰是動力電池的重要原材料，如果價格大幅波動，會影響電池材料的價格，進而導致動力電池成本發(fā)生預(yù)期之外的變動。