鋰電前瞻應用篇：關注電動兩輪車市場催化劑與彈性

需求：大基數(shù)+高性能為基礎，新國標+新模式為催化。1）鋰電兼?zhèn)湫阅芘c經(jīng)濟性：鋰電池具備質(zhì)量輕、循環(huán)次數(shù)多、能量密度高、工作溫度泛、充電時間短的特點，全生命周期成本更具經(jīng)濟性。2）空間：中國當前電動自行車市場保有量3-3.5億，每年增量近4000萬輛，保有量中絕大多數(shù)是“超標電動車”，而新國標的出臺加速鋰電替換鉛酸進程。據(jù)與會專家分享測算，中國2020年鋰電兩輪車預計達970萬輛、對應7.17GWh裝機，2023年有望達到約50%鋰電滲透率、對應1950萬輛銷量及16GWh裝機，未來3年需求復合增速將達30%；在此基礎之上，共享電單車的發(fā)展以及換電模式的誕生繼續(xù)有望繼續(xù)催化增量市場。

技術路徑：多條路徑共存，應用多點開花。由于電動兩輪車對鋰電池的性價比要求更高，且企業(yè)格局分散，因此目前不同鋰電材料技術應用共存。1）磷酸鐵鋰：優(yōu)勢在于安全、壽命，缺點在于低溫性能較差，影響冬天放電與續(xù)航，而以鵬輝能源為例，公司通過材料結(jié)構、電解液、極片等創(chuàng)新，實現(xiàn)-20℃低溫放電保持率91%，提升性價比。2）錳酸鋰：優(yōu)勢在于成本低，缺點在于壽命短、高溫性能差，而以星恒電源為例，公司通過CA+NCM+LMO復合鋰技術解決短板，公司預計產(chǎn)品于今年底開始持續(xù)推廣至民用電動自行車。3）三元圓柱：優(yōu)勢在于高低溫兼顧、產(chǎn)品標準化程度高，缺點在于價格相對高等，在以海宏科技為例的企業(yè)中廣泛應用。

企業(yè)實踐：產(chǎn)品創(chuàng)新疊加產(chǎn)能擴張，核心企業(yè)持續(xù)成長。在需求確定性成長之下，以鵬輝能源、星恒電源等為首的企業(yè)均看好兩輪車鋰電市場的未來發(fā)展，在技術端持續(xù)優(yōu)化材料體系、推出具備高性價比的產(chǎn)品，在產(chǎn)能端積極擴產(chǎn)（鵬輝能源預計2021~23年分別實現(xiàn)300/640/900萬套產(chǎn)能，星恒電源預計2020~22年分別實現(xiàn)6/11/20GWh產(chǎn)能），在客戶端積極合作探索【鵬輝能源客戶包括哈啰單車、小牛(NIU.US)、超威等，星恒電源包括愛瑪、雅迪（01585）、新日、綠源等】，持續(xù)在享受行業(yè)紅利的基礎上鞏固地位、穩(wěn)健成長。

新國標推進不及預期，市場需求不及預期。

性能角度而言，鋰電池性能遠超鉛酸電池。據(jù)海宏科技分享，鋰電池具備質(zhì)量輕、循環(huán)次數(shù)多、能量密度高、工作溫度泛、充電時間短的特點，符合城市交通工具的使用，尤其是以上下班為代步的交通工具。目前，一二三線城市的市場對鋰電池電動自行車的需求都出現(xiàn)了快速增長，從技術指標來看，鋰電池更好地匹配了新國標的性能要求。

圖表: 鉛酸電池與鋰電池性能比較

資料來源：海宏科技，GGII，中金公司研究部

成本角度而言，車用鋰電化具備全生命周期經(jīng)濟性。據(jù)海宏科技分享，鉛酸電池的使用壽命一般2年左右，而鋰電池使用相對較長。按電動自行車平均4-5年的生命周期來計算，雖然選用鉛酸電池的首次購入成本低，但從全生命周期來看，如果疊加第3年更換電池成本，則鉛酸電池的生命周期成本和當前鋰電池的成本相差無幾。同時，未來鋰電池成本有繼續(xù)下探的空間，因此長遠來看，鋰電方案更具經(jīng)濟性。

圖表: 鋰電池具備經(jīng)濟型

資料來源：海宏科技，GGII，中金公司研究部

新國標催化個人消費市場，遠期80GWh體量待開啟。2019年4月新國標正式出臺，加速鋰電池取代鉛酸電池。根據(jù)綠源電動車分享，中國當前電動自行車市場保有量3-3.5億，絕大多數(shù)是“超標電動車”，有些地區(qū)設定了“過渡期”，按照各地正常的臨牌過渡進程，遠期測算如果50%轉(zhuǎn)為新國標電動自行車，其中50%轉(zhuǎn)為鋰電電動自行車，則將產(chǎn)生8000萬輛的轉(zhuǎn)換需求，對應近80GWh的裝機容量；若電摩鋰電化加速，則也將產(chǎn)生大量的類似需求。

圖表: 新舊國標對比

資料來源：海宏科技，GGII，中金公司研究部

共享出行貢獻鋰電兩輪車增量。據(jù)綠源電動車分享，隨著共享出行領域的高速發(fā)展，迸發(fā)出大量的鋰電池需求，且共享出行領域鋰電池滲透率接近100%；2020年共享單車領域使用圓柱動力電芯總量超過4億支。據(jù)臺鈴電動車預測，隨著共享電單車的發(fā)展，未來3年將貢獻每年300-500萬輛的增量。

換電模式加速電動兩輪車鋰電化。電動兩輪車鋰電化大趨勢下，能源服務需求龐大，換電模式應運而生。哈啰出行、寧德時代、螞蟻集團成立合資公司，推出定位兩輪電動車基礎能源網(wǎng)絡的“哈啰換電服務”——小哈換電，通過服務共享出行行業(yè)的大客戶——哈啰助力車和哈啰電動車，搭建高質(zhì)量、高密度網(wǎng)絡，實現(xiàn)網(wǎng)絡效應和規(guī)模效應，進而覆蓋B端外賣騎手和C端個人用戶。換電模式能夠做到：1）解決B端用戶高頻次、長時間用電需求；2）具備靈活性、省時、高安全性等優(yōu)勢；3）方便統(tǒng)一換電管理，輔助政府對電動車充電的監(jiān)督。換電模式的誕生和發(fā)展，將助力鋰電電動自行車完善使用生態(tài)、優(yōu)化用戶體驗，二者相輔相成、相互促進。

圖表: 小哈換電通過大客戶支持累計外部用戶

資料來源：哈啰出行，GGII，中金公司研究部

高技術疊加新國標推進，未來三年全球及中國自行車鋰電裝機有望保持30%左右CAGR、逐步突破20GWh裝機。

?中國：據(jù)星恒能源及鵬輝能源統(tǒng)計及預測，中國市場方面，2019年鋰電電動自行車銷量為680萬輛，滲透率為18.8%；而隨著新國標要求逐漸落實，鋰換鉛浪潮席卷，鋰電電動自行車銷量2020年預計約為970萬輛、對應7.17GWh的出貨量，而2023年銷量有望達到1950萬輛、對應16GWh出貨量，滲透率接近50%；

?全球：據(jù)星恒能源及鵬輝能源統(tǒng)計及預測，歐洲各國政府也在積極推廣綠色環(huán)保交通工具，帶動海外鋰電市場上行，2020年全球電動兩輪車鋰電池出貨量有望達9.8Gwh，2023年出貨量將達20.5Gwh，未來三年全球以及中國鋰電兩輪車均保持30%左右的平均增長速率。

圖表: 2015-2023年中國鋰電兩輪車銷量及預測

資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部

圖表: 2015-2023年全球電動兩輪車鋰電池出貨量及預測

資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部

鐵鋰需求觸底反彈，市場份額增長顯著。據(jù)鵬輝能源分享，隨著鐵鋰在動力電池領域的逐漸崛起，小動力市場份額亦增長顯著。據(jù)GGII數(shù)據(jù)，2019~1H20期間，鐵鋰在電動兩輪車鋰離子電池市場的份額由6.9%上升至16.6%，增長顯著，未來有望進一步擴大市場空間。

圖表: 電芯材料市場份額情況

資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部

低溫性能掣肘，核心企業(yè)通過材料結(jié)構、電解液、極片、結(jié)構等創(chuàng)新實現(xiàn)性能突破。磷酸鐵鋰電池優(yōu)于安全性、性價比、循環(huán)壽命，但是低溫性能差，影響冬天放電與續(xù)航，部分產(chǎn)品-10℃容量衰減20~30%，-20℃容量衰減45%。而以鵬輝能源為例，其通過多方面的嘗試和探索，已經(jīng)可以實現(xiàn)-20℃之下放電保持率91%，性能實現(xiàn)大幅突破。

?正極：鐵鋰材料結(jié)構突破。1）通過包覆、摻雜提高材料自身導電性，2）降低材料一次粒子粒徑，減少離子擴散路徑，3）設計和是二次粒子粒徑，以及與一次粒子的符合比例提高材料的壓實和低溫性能。

?技術：高性能電解液技術開發(fā)。1）通過雙鋰鹽、多溶劑復配，實現(xiàn)高電導、寬溫程電解液的開發(fā)，2）功能添加劑，專屬化成工藝結(jié)合，構建高穩(wěn)定低阻抗SEI膜。

?極片：征集告訴導電網(wǎng)絡構建。1）新興多功能粘結(jié)劑開發(fā)，增加粘結(jié)性，同時增加導電性，2）創(chuàng)新導電劑復配技術，構建三維立體高速導電網(wǎng)絡，大幅提升低溫性能。

?結(jié)構：低溫抗極片結(jié)構的創(chuàng)新。1）增加導電集流體面積，降低電流密度，2）降低電流傳導產(chǎn)熱，增加耐流特性。

圖表: 鋰電池材料性能對比

資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部

圖表: 鵬輝能源25℃、-20℃放電性能對比

資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部

圖表: 鵬輝能源-20℃循環(huán)效果

資料來源：鵬輝能源，GGII，中金公司研究部

傳統(tǒng)錳酸鋰正極存在高溫性能差、壽命短等問題。據(jù)星恒能源分享，CA材料、單晶錳酸鋰、三元材料分別具有以下特點：

?CA材料：具備循環(huán)性能優(yōu)越、安全性好的優(yōu)勢，但存在成本高、低溫性能差的問題。

?單晶錳酸鋰：具備成本低、安全性好、低溫性能好的優(yōu)勢，但存在能量密度低的問題。

?三元材料：具備能量密度高、循環(huán)性能好的優(yōu)勢，但存在安全性差、成本高的問題。

復合鋰技術揚長避短。以該領域前沿企業(yè)星恒能源為例，其采用的“CA+NCM+LMO”復合鋰技術，實現(xiàn)以下創(chuàng)新點：

?單晶錳酸鋰：通過動力錳酸鋰和單晶錳酸鋰，降低三價錳的含量，利用單晶比表面積小的特點，減少暴露的111面，有效改善循環(huán)次數(shù)低的問題。

?三元復合/電解液：通過混合三元材料，堿性抑制錳溶解，利用錳離子螯合添加劑，富液方形鋁殼，有效改善循環(huán)次數(shù)低的問題。

?關鍵CA三相復合：通過CA、三元和錳酸鋰三相混合技術，在循環(huán)過程中補充鋰，高溫下效果明顯，有效解決高溫性能差的缺陷。

圖表: 星恒電源的錳系多元復合鋰技術具備相對優(yōu)勢

資料來源：星恒能源，GGII，中金公司研究部

圖表：錳酸鋰和三元不同比例混合循環(huán)次數(shù)和錳溶出

資料來源：星恒能源，GGII，中金公司研究部；注：左軸為循環(huán)次數(shù)，右軸為ppm

圖表: 高浸潤性和螯合錳離子改善循環(huán)次數(shù)

資料來源：星恒能源，GGII，中金公司研究部

星恒電源錳系多元復合鋰已經(jīng)量產(chǎn)，2020年底有望推廣至民用電動自行車。目前星恒能源的第七代錳系多元復合鋰技術能夠?qū)崿F(xiàn)2600次以上的循環(huán)壽命，并已成功應用于宏光MINI和共享電單車，我們預計2020年底推廣應用至民用電動自行車。

圖表: 星恒電源的錳系多元復合鋰技術推廣時間軸

資料來源：星恒能源，GGII，中金公司研究部

圓柱電池具備眾多優(yōu)勢。據(jù)與會嘉賓分享，許多企業(yè)均選擇使用圓柱形外殼，主要因為圓柱電池具備以下眾多優(yōu)勢：

?成本較低：作為鋰電池市場最早的誕生者，圓柱電池工藝成熟，生產(chǎn)效率高，使得成本相對較低。

?安全性高，抗震性強：圓柱電芯單體自身力學性能較好，與相同尺寸的方形、軟包電池相比，封閉的圓柱體可以獲得最高的彎曲強度，保障了電池的安全性和抗震性，尤其適用于電動自行車這種高頻振動的使用場景。

?規(guī)格標準化、通用性高：產(chǎn)品規(guī)格尺寸及性能參數(shù)標準化，產(chǎn)品通用性好，可替換性強。

?產(chǎn)品組裝方式靈活，PACK空間利用率高，可以適合任何車型：據(jù)天臣新能源分享，目前國外知名電池企業(yè)，如博世、三星、松下等電動兩輪車PACK，大多采用18650圓柱電池產(chǎn)品設計，PACK工藝成熟，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)線通用性好，能夠覆蓋24-72V或以上任意電壓，以及2Ah-80Ah或以上任意容量。

?自動化生產(chǎn)，一致性高，規(guī)?；a(chǎn)能提升快：由于自身結(jié)構特點以及型號的標準化，圓柱電芯生產(chǎn)的自動化水平相對較高，使得產(chǎn)品的一致性高和成品率也得到提升，制程相對（大電池）易管控。

在需求確定性成長之下，以鵬輝能源、星恒電源等為首的企業(yè)均看好兩輪車鋰電市場的未來發(fā)展，在技術端持續(xù)優(yōu)化材料體系、推出具備高性價比的產(chǎn)品，在產(chǎn)能端積極擴產(chǎn)（鵬輝能源預計2021~23年分別實現(xiàn)300/640/900萬套產(chǎn)能，星恒電源預計2020~22年分別實現(xiàn)6/11/20GWh產(chǎn)能），在客戶端積極合作探索（鵬輝能源客戶包括哈啰單車、小牛、超威等，星恒電源包括愛瑪、雅迪、新日、綠源等），持續(xù)在享受行業(yè)紅利的基礎上鞏固地位、穩(wěn)健成長。

圖表: 電動兩輪車領域企業(yè)實踐情況

資料來源：鵬輝能源，星恒能源，天臣新能源，GGII，起點研究，中金公司研究部