特斯拉(TSLA.US)自產(chǎn)電池猜想：從收購Maxwell(MXWL.US)說起

本文來自中信證券。

核心觀點

特斯拉(TSLA.US)2019年收購Maxwell(MXWL.US)，有望利用其干電極、預(yù)鋰化等技術(shù)推動電池技術(shù)進步、成本下降，進而推動電動車普及，加速汽車產(chǎn)業(yè)乃至能源行業(yè)的變革。中國電動車供應(yīng)鏈、鋰電行業(yè)各環(huán)節(jié)龍頭具備全球競爭力，有望受益全球電動車放量，尤其是特斯拉供應(yīng)鏈的相關(guān)投資機會更加明確。

投資要點

特斯拉收購Maxwell回顧：Maxwell Laboratories 1965年成立于美國圣地亞哥，1983年IPO在美國上市，公司主要從事超級電容器與干電池電極的研發(fā)和生產(chǎn)。2019年5月，特斯拉以溢價55%收購Maxwell。特斯拉在財務(wù)狀況還非常緊張的時候，收購Maxwell，預(yù)計是看重Maxwell的超級電容器和電池技術(shù)，尤其干電極技術(shù),有可能為特斯拉未來的電芯研發(fā)提供新的思路。

Maxwell有哪些核心技術(shù)和產(chǎn)品?1)超級電容技術(shù)：超級電容壽命長，功率密度高，功率可達電池的5~10倍，可快速充放電，公司超級電容器有多種尺寸、容量和模塊配置可供選擇，應(yīng)用于風(fēng)機、公共交通、混合動力汽車、消費類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域;2)干電極(DBE)涂層技術(shù)，又稱dry battery electrode (DBE) coating technology：是將少量(約5-8%)細粉狀粘合劑(PTFE)與正極、負極粉末混合，通過擠壓機形成薄的電極材料帶，壓到金屬箔集流體上形成電極。該技術(shù)特點是工藝過程簡單、電極更厚、無溶劑化。3)預(yù)鋰化(Pre-Lithiation)技術(shù)：鋰離子電池首次充放電會形成SEI膜，消耗鋰導(dǎo)致效率損失，現(xiàn)在三元電池的首次效率一般在85-90%。預(yù)鋰化技術(shù)是在組裝電池之前給電極補鋰，以提升首次效率，增加電池能量密度。溶劑型涂布方法無法在電極成型時一體化加入鋰，干電極技術(shù)可以將鋰金屬粉末與正極、負極活性材料混合后壓制成電極。

為什么特斯拉青睞Maxwell?馬斯克認為收購Maxwell是一個“大交易”，可能對其業(yè)務(wù)產(chǎn)生“巨大影響”。1)Maxwell的干電極技術(shù)將可能對電芯技術(shù)的發(fā)展帶來巨大促進，公司認為使用干電極、預(yù)鋰化技術(shù)，電池的能量密度超過300 Wh/kg，并可看到500 Wh/kg的實現(xiàn)路徑。干電極技術(shù)與現(xiàn)有溶劑涂布電極技術(shù)相比成本可降低 10%-20%+。2)電池-超級電容器“混合”動力電池將有效幫助提升電池系統(tǒng)的能量密度與壽命，同時改善瞬時充放電性能，預(yù)計超級電容器有望用于Semi truck、Cybertruck以及特斯拉儲能業(yè)務(wù)等對瞬時充放電要求較高的場景。

特斯拉自產(chǎn)電池進展及規(guī)劃猜想。2019年，特斯拉除了收購Maxwell，還收購了一家加拿大一家電池制造設(shè)備企業(yè)Hibar，現(xiàn)已經(jīng)在其弗里蒙特工廠建立了第一條試點電池產(chǎn)線，相關(guān)技術(shù)有望在4月的“Battery Day”發(fā)布。未來有以下幾點猜想：1)我們認為此條產(chǎn)線是對收購技術(shù)的整合與改進，未來有望建立自己的工廠。2)特斯拉有望通過掌握先進的電池技術(shù)，成為做能源變革的推動者，建立光伏、儲能、電動車的生態(tài)應(yīng)用體系。3)考慮特斯拉未來電動車銷量規(guī)模大，電池需求量大，以及電池生產(chǎn)的馬太效應(yīng)(規(guī)模、成本、性能曲線)等，預(yù)計特斯拉的大部分電池仍是由外部獨立第三方供應(yīng)商提供，所以對于第三方電池企業(yè)而言，實質(zhì)性的影響較為有限。4)反過來想，特斯拉造車、造電池，最大的競爭對手仍是燃油車，預(yù)計特斯拉更愿意做的是聯(lián)合電池企業(yè)一起推動技術(shù)進步、成本降低，以推動汽車產(chǎn)業(yè)電動化發(fā)展。

風(fēng)險因素：動力電池技術(shù)路線變化;中國國產(chǎn)特斯拉Model 3銷量低于預(yù)期;特斯拉重大安全事故風(fēng)險。

投資策略：特斯拉未來有望推動電池技術(shù)進步、成本下降，進而推動電動車普及，加速汽車產(chǎn)業(yè)乃至能源行業(yè)的變革。中國電動車供應(yīng)鏈、鋰電行業(yè)各環(huán)節(jié)龍頭具備全球競爭力，有望受益全球電動車放量，尤其是特斯拉供應(yīng)鏈的相關(guān)投資機會更加明確：1)鋰電環(huán)節(jié)：寧德時代(電池)，比亞迪股份(01211)、鵬輝能源(電池)、國軒高科(電池)、億緯鋰能(電池)、德方納米(LFP材料)、恩捷股份(隔膜)、璞泰來(負極)、新宙邦(電解液)，天賜材料(電解液)，昊華科技(PTFE)，東岳集團(PTFE)，建議關(guān)注科達利(殼體)等;2)上游設(shè)備及資源：先導(dǎo)智能(設(shè)備)、杭可科技(設(shè)備)、贛鋒鋰業(yè)(01772);3)熱管理領(lǐng)域，推薦：三花智控(熱管理)、銀輪股份(熱管理);4)零部件方面，精選推薦：(拓普集團、寧波華翔、均勝電子、銀輪股份、華域汽車、愛柯迪)。

報告正文

01特斯拉收購Maxwell回顧

Maxwell發(fā)展歷程

Maxwell成立于1965年，主要從事超級電容和干電池電極研發(fā)生產(chǎn)。Maxwell Laboratories 1965年成立于美國圣地亞哥，1983年IPO在美國上市，1996年更名為Maxwell Technology，目前公司主要從事超級電容器與干電池電極的研發(fā)和生產(chǎn)。超級電容器主要用于電力能源儲備等方面，干電池主要用于車用動力電池等方面。2018年公司營業(yè)收入約7200萬美元，主要業(yè)務(wù)包括在中國、美國、德國等地。

特斯拉收購Maxwell回顧

2019年，Maxwell被特斯拉收購，成為其全資子公司。2019年2月4日，公司宣布已經(jīng)同意了特斯拉的收購邀約。在2019年5月，完成了對Maxwell的收購。

根據(jù)交易條款顯示，特斯拉主要通過換股的方式收購公司股權(quán)，折算后公司每股價值4.75美元，較前一周3.07美元的收盤價溢價 55%。

02Maxwell有哪些核心技術(shù)和產(chǎn)品?

Maxwell 是一家以超級電容器和電池技術(shù)為核心技術(shù)的公司。以下就其技術(shù)展開：

Maxwell超級電容器技術(shù)及產(chǎn)品

超級電容，又名電化學(xué)電容，是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學(xué)元件。它是一種介于傳統(tǒng)電容器和充電電容器之間的一種新型儲能裝置，它通過電極與電解液形成的界面雙層，將電壓加到兩個電極上后，電解液中的正負離子分別移動向兩個界面雙層，能量便以靜電的方式儲存在材料表面。這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，并可以最大限度提升儲能的功率性能，可快速充放電。

超級電容有以下突出的特點：

(1)充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95%以上;

(2)循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1~50萬次，沒有“記憶效應(yīng)”;

(3)大電流放電能力超強，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，大電流能量循環(huán)效率≥90%;功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當(dāng)于電池的5~10倍;

(4)產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染;

(5)超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃，安全系數(shù)高，長期使用免維護。

Maxwell公司率先設(shè)計、開發(fā)和部署超級電容器儲能技術(shù)。公司超級電容器有多種尺寸、容量和模塊配置可供選擇，是電池的低成本補充方案，不僅可延長電池使用壽命，在某些情況還能完全替代電池。公司產(chǎn)品可應(yīng)用于風(fēng)機、公共交通、混合動力汽車、消費類電子產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域，現(xiàn)在全球應(yīng)用達到了6500多萬個超級電容器單元。

干電極涂層(DBE)技術(shù)

Maxwell除了超級電容，還有一個非常重要的是非溶劑干電極涂層技術(shù)(DBE)，原文稱solvent less dry battery electrode (DBE) coating technology。

什么是干電極涂層工藝?該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的NCA正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量(約5-8%)細粉狀PTFE粘合劑與正極粉末混合。然后將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。

Maxwell的工藝皆適用于正極和負極。用正極材料(NCA、NCM、LFP等皆可)粉末和鋁箔制作正極，用石墨粉和銅箔制作負極。另外，還可添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導(dǎo)電性。通過將電極膜卷繞成卷，然后送入層壓機。但這個過程其實比較簡單。

工藝核心特點：

1)原纖維化(Fibrilization)：特斯拉收購Maxwell的一項重要技術(shù)理由可以歸結(jié)為“原纖維化(Fibrilization)”。Maxwell的干電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的PTFE(Teflon)原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜(self supporting film)。

2)Maxwell的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑：傳統(tǒng)的鋰電池制造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合后，把漿料涂在電極集電體上并干燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且復(fù)雜的電極涂覆機。由于不使用溶劑，往往可以涂得更厚。

預(yù)鋰化(Pre-Lithiation)技術(shù)

鋰離子電池在首次充放電時，會形成SEI膜，消耗鋰導(dǎo)致效率損失。SEI英文全稱是Solid Electrolyte Interphase，也就是大家常說的固體電解質(zhì)界面膜。鋰離子電池在首次充放電時，電解液中少量極性非質(zhì)子溶劑在得到部分電子后發(fā)生還原反應(yīng)，與鋰離子結(jié)合反應(yīng)生成一種厚度約100-120nm的界面膜，這個膜就是SEI。SEI通常形成于電極材料與電解液之間的固液相界面?，F(xiàn)在三元電池的首次效率一般在85-90%。

預(yù)鋰化(Pre-Lithiation)技術(shù)：不含溶劑，可預(yù)摻鋰，有助于提升電池效率，提升能量密度。鋰電池中負極表面的SEI膜是防止電解液與負極中碳反應(yīng)的重要組成部分，但同時會消耗一定的活性鋰元素，造成首次充放電的效率損失，現(xiàn)在三元電池的首次效率一般在85-90%。預(yù)摻鋰技術(shù)是在制備負極材料過程中將一定量的鋰金屬粉末與負極活性材料混合，直接制備得到含有一定鋰元素的負極。首次充放電過程中的活性物質(zhì)損失是影響電池能量密度和循環(huán)壽命的重要因素，預(yù)摻鋰技術(shù)可以有效減少首次充放電過程中由于生成SEI膜帶來的活性物質(zhì)損失，提高電池效率。

預(yù)鋰化技術(shù)將帶來電池用鋰密度提升，金屬鋰用量將顯著上升。以當(dāng)前三元電池體系為例，每kWh三元電池鋰用量約為1.2kg(LCE)，假設(shè)預(yù)鋰化技術(shù)保持正極材料體系不變，主要變化為在負極中添加金屬鋰，預(yù)計帶來電池體系中鋰用量提升5%，每GWh電池鋰金屬用量增長約10噸，若按照特斯拉穩(wěn)態(tài)年銷量60萬輛計算，對應(yīng)金屬鋰需求量增加300-400噸，當(dāng)前全球金屬鋰產(chǎn)能僅3500噸左右，若預(yù)鋰化技術(shù)全面普及，將帶來金屬鋰用量的大幅提升。

03為什么特斯拉青睞Maxwell?

馬斯克認為Maxwell擁有大量技術(shù)，收購Maxwell是一個“大交易”,并且可能對其業(yè)務(wù)產(chǎn)生“巨大影響”。尤其是,馬斯克認為Maxwell的干電極技術(shù)將可能對電芯技術(shù)的發(fā)展帶來巨大影響。關(guān)于改技術(shù)的更詳細計劃,特斯拉將在“電池和動力總成日”宣布,計劃應(yīng)在“幾個月內(nèi)”完成。

馬斯克認為干電極技術(shù)將對電芯技術(shù)發(fā)展帶來巨大影響

為什么特斯拉青睞Maxwell技術(shù)?主要有以下幾點原因：

1)功率和能量密度性能高。該項可以大幅提高電極的厚度，由于采用溶劑型方法涂布，電極厚度不宜太厚，但采用干電極技術(shù)，厚度可以成倍增加。Maxwell宣稱，在2c放電條件下，一組包含干涂層電極的五個電池的容量保持率在90%以上。其電極能使當(dāng)前演示單體電池的能量密度超過300 Wh/kg，并且它們能看到超過500 Wh/kg的實現(xiàn)路徑。

2)壽命好。至于耐用性，Maxwell聲稱，其電池技術(shù)在經(jīng)過近1500充放電次循環(huán)后，仍可保持近90%的容量。

3)低成本。預(yù)計這個是公司收購Maxwell最大的出發(fā)點。Maxwell認為產(chǎn)能效率有望提升16倍。與現(xiàn)有溶劑涂布電極技術(shù)相比成本降低 10%-20%+。此項技術(shù)消除或基本上減少了電池制備過程中水和溶劑的使用，消除或基本上減少了雜質(zhì)以及相關(guān)的干燥步驟和設(shè)備，提高電池比容量，降低生產(chǎn)成本。

超級電容器可能用在Semi truck、Cybertruck以及特斯拉儲能業(yè)務(wù)部分

超級電容有望用于Semi truck、Cybertruck以及特斯拉儲能業(yè)務(wù)部分。特斯拉純電動皮卡Cybertruck、即將投產(chǎn)的純電動半掛Semi Truck等車型，對瞬時充放電的功率提出了更高的要求。此外，特斯拉的PowerPack儲能裝置等產(chǎn)品，也對瞬時大功率充放電有著很高的要求，超級電容器功率大，有望使用在特斯拉的這幾類產(chǎn)品中。

電池與超級電容器組成“混合動力”系統(tǒng)，將打造極優(yōu)質(zhì)動力源。超級電容器與普通電池結(jié)合組成的動力系統(tǒng)有諸多優(yōu)勢：1)超級電容器充放電效率很高，能量可以快速的釋放以及捕獲。2)超級電容器工作溫度范圍寬，低溫時也可以保證汽車的加速和能量回收功能，高溫時避免了對電池進行大功率充放電。例如，剎車時的能量捕獲和回收，急加速急減速時候轉(zhuǎn)換為超級電容器輸出能量，保證電池平穩(wěn)輸出，最大程度延長電池壽命。

04特斯拉自產(chǎn)電池進展與規(guī)劃猜想

特斯拉自產(chǎn)電池進展

電池產(chǎn)能制約生產(chǎn)效率，已建立自己的試點生產(chǎn)線。特斯拉 CEO馬斯克此前多次強調(diào)電池產(chǎn)能是目前制約公司電動車產(chǎn)能的主要因素，目前特斯拉已經(jīng)在其弗里蒙特工廠建立了第一條試點電池產(chǎn)線，我們認為此條電池產(chǎn)線將會試驗其收購的Maxwell電池技術(shù)以及電池生產(chǎn)線設(shè)備廠商Hibar System的生產(chǎn)設(shè)備。我們預(yù)計4月特斯拉電池日將會發(fā)布其新的電池技術(shù)與未來產(chǎn)能的規(guī)劃。

規(guī)劃猜想

猜想1：特斯拉正在弗里蒙特建立一條試點電池生產(chǎn)線后，有望建立自己的工廠。

猜想2：為什么要自己做電池?特斯拉是一家定位為能源變革推動者的公司，電池是公司各項業(yè)務(wù)重要環(huán)節(jié)，我們預(yù)計特斯拉會努力去掌握先進的電池技術(shù)，成為做能源變革的推動者，建立光伏、儲能、電動車的生態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)。

猜想3：如果特斯拉自己做電池，對其他產(chǎn)業(yè)有何影響?

首先，對電池企業(yè)影響，考慮到特斯拉未來產(chǎn)能規(guī)模將會比較大(預(yù)計2020年約60萬輛，中長期有望突破兩百萬)，按照單車平均70kWh計算，2020年需要電池產(chǎn)能將超40GWh，，長期需求超過150GWh，規(guī)模巨大;以及電池生產(chǎn)的馬太效應(yīng)(規(guī)模、成本、性能曲線)等，預(yù)計特斯拉的大部分電池仍是由外部獨立第三方供應(yīng)商提供。綜合考慮未來的市場規(guī)模以及各電池廠商的先發(fā)優(yōu)勢，預(yù)計對于寧德、松下、LG的第三方電池企業(yè)而言，實質(zhì)性的影響相對較小。

其次，特斯拉在早年就公開了自己的專利技術(shù)，目的就是為了推動新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，公司有望推出創(chuàng)新的電池技術(shù)并自建電池廠，預(yù)計符合公司的初衷，未來特斯拉也有望與這些電池廠商一起合作，推動電池技術(shù)進步、生產(chǎn)效率提升，進而加速電動汽車的全球化普及，利好整個電動車板塊，尤其是特斯拉供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)龍頭。

風(fēng)險因素

(1)動力電池技術(shù)路線變化;

(2)中國國產(chǎn)特斯拉Model 3銷量低于預(yù)期;

(3)特斯拉重大安全事故風(fēng)險。

投資建議

特斯拉未來有望推動電池技術(shù)進步、成本下降，進而推動電動車普及，加速汽車產(chǎn)業(yè)乃至能源行業(yè)的變革。中國電動車供應(yīng)鏈、鋰電行業(yè)各環(huán)節(jié)龍頭具備全球競爭力，有望受益全球電動車放量，尤其是特斯拉供應(yīng)鏈的相關(guān)投資機會更加明確：1)鋰電環(huán)節(jié)：寧德時代(電池)，比亞迪股份(01211)、鵬輝能源(電池)、國軒高科(電池)、億緯鋰能(電池)、德方納米(LFP材料)、恩捷股份(隔膜)、璞泰來(負極)、新宙邦(電解液)，天賜材料(電解液)，昊華科技(PTFE)，東岳集團(PTFE)，建議關(guān)注科達利(殼體)等;2)上游設(shè)備及資源：先導(dǎo)智能(設(shè)備)、杭可科技(設(shè)備)、贛鋒鋰業(yè)(01772);3)熱管理領(lǐng)域，推薦：三花智控(熱管理)、銀輪股份(熱管理);4)零部件方面，精選推薦：(拓普集團、寧波華翔、均勝電子、銀輪股份、華域汽車、愛柯迪)。

（編輯：郭璇）