平安证券-电力设备行业深度报告:特斯拉电池日,不止于想象-200924
2020-09-24 08:55:25  朱栋,皮秀,曹群海
研报摘要

  9月22日特斯拉召开首次电池日活动,正式公布自产电池的计划,并从性能、成本、开支三个维度展示了特斯拉在研电池的显著优势。电池日上提出的新电池技术符合预期,电池的产能规划也彰显出特斯拉对未来行业和公司发展的信心。
  五大环节降本增效,自建电池拉开序幕。此次电池日特斯拉在电池设计、电池工厂、负极材料、正极材料以及电池与车身的整合五个方面提出了下一代电池的愿景,通过五个环节的融合,特斯拉预计可以将续航里程提升54%,电池制造成本减少56%,单位投资成本减少69%。在提升续航里程方面,特斯拉预计负极材料未来的潜力最大(-20%);在降低生产成本方面,特斯拉预计自建电池厂潜力最大(-18%);在降低投资成本方面,预计自建电池厂是最大的贡献端(-34%)。特斯拉对自建电池工厂的整个流程进行了优化和扩展:1)采用干电极工艺,简化生产流程,提升生产速度;2)高速的电芯组装产线,实现连续性的组装加工;在单条组装线上实现20GWh,单线产出增加7倍;3)化成分容环节,通过电子系统的管理减少75%的复杂工序和86%的成本。总的来看,特斯拉的自建工厂Terafactory将来会实现产能投资的大幅降低和生产流程的简化。公司目标电池产能在2022年达到100GWh,2030年达到3TWh,除了自用外,剩余产能可以外供。
  工艺升级:大电芯+无极耳+干电极。特斯拉此次的电池型号继续升级到4680,依靠这一电芯设计的升级(大电芯+无极耳),预计电池能量提升5倍、续航里程提升16%、功率提升6倍,这一设计方案可以使得电池成本下降14%。无极耳电极工艺主要从三个方面改善电池的性能:1)电流移动路径缩短减小内阻;2)显著降低电流偏移现象;3)产热和散热能力得到显著改善。对于去掉极耳的这一颠覆性举措,马斯克表示实验的结果是比较满意的。4680电池将在弗里蒙特工厂的试生产线进行生产,目前产能为1GWh,后续规划达到2GWh,2022年实现大规模量产,未来计划进一步扩产至200GWh的规模。在干电极技术方面,马斯克表示对此前干电极方案进行优化,得到最优方案,目前处于close to working的状态,还没有完全成熟。在车电整合方面,特斯拉采取结构化电池的方案,把电池直接内置在汽车结构中,使得电池与车身更好的结合,预计减重10%,减少370个零部件并加快生产速度,同时可能带来14%的续航增加。考虑车身工艺和Pack工艺的优化,生产成本可以再降7%。
  高镍无钴正极+硅负极,材料体系符合预期。正极材料方面,特斯拉探索了三种放弃钴材料的思路:1)在正极材料中使用铁,用于中低续航的乘用车和储能领域,主打长循环寿命;2)使用镍锰材料,主要应用于乘用车,主打长续航;3)高镍材料,应用于Cybertruck皮卡和Semi卡车中,主打高能量密度。在负极材料方面,马斯克表示通过原材料重新设计、高弹性材料、覆膜材料进行涂膜去实现和解决硅材料的膨胀性问题,最终实现每KWh成本只需要1.2美元,同时能够提升20%的续航里程并贡献电池5%的降本。特斯拉同时布局正极及上游金属环节,计划打造北美正极生产基地,减少80%的运输成本、66%的工程投资和76%的生产成本;在镍资源方面,使用金属镍代替硫酸镍作为原料输入端进行生产,降低成本;在锂资源方面,计划在矿产中直接提取锂元素;在电池回收方面,特斯拉计划于下个季度开始电池生命周期回收试点,进一步降低原材料成本。
  电池日总结:新电池尚未进入量产节奏,多项专利未提及。在材料方面,总体来看,特斯拉提出的材料体系并未偏离当前产业界的主流技术路线,没有创新性的材料体系出现。特斯拉目前在硅负极的产业化应用方面已经走在市场的前列,对硅的膨胀问题提出了较好的解决方案,若能够在量产车型上有效提升续航里程,将有望加速产业界的新一轮变革。在工艺方面,大圆柱电芯、无极耳电极和干电极属于特斯拉独有的技术路线,但距离大规模量产还需要一定的时间,目前的技术难言成熟。此外,负极补锂、单晶NCA、新型添加剂等此前多项专利中涉及的技术、材料和工艺方案都没有在此次电池日上提及,固态电池、百万英里电池等颠覆性的电池技术也没有成为本次活动的议题,电池日活动整体符合预期,但惊喜不足。汽车销量方面,公司预计20年销量同比增长30%-40%。新车型方面:1)目前Cybertruck已经收到了超过60万辆订单,预计销量将达到每年25万到30万辆;2)公司宣布Model S的Plaid版本2021年底即可交付,续航超过836公里,百公里加速在2s内;3)特斯拉预计将在2023年采用新电池的全部技术生产售价仅为2.5万美元的自动驾驶汽车。
  投资建议:我们认为特斯拉自产电池创新思路更多的为生产制造工艺环节,而这些技术环节目前尚未完全成熟,距离大规模量产还有一段时间;在材料方面,核心的电化学体系难言颠覆,并未超出主流电池企业的研发范畴,全球一线电池厂商仍然能够凭借较强的研发实力保持足够的竞争力。特斯拉在此次电池日中展现出对未来新能源汽车发展的十足信心,我们认为在行业先驱者的引领下,全球电动化转型的进程势不可挡,中国企业有望充分受益。强烈推荐宁德时代、当升科技,推荐璞泰来、新宙邦,关注恩捷股份、星源材质、容百科技。
  风险提示:1)新技术商业化应用不及预期的风险:专利中多项技术的最终效果和商业化应用仍有待进一步观察,若商业化应用不及预期,将影响新型电池的量产节奏。2)政策力度不及预期的风险:如果国内外政策对新能源汽车支持力度软化或改变,导致政策出台力度低于预期,将显著影响新能源汽车市场整体规模。3)电动车自燃事故带来的消费者信任风险:新能源汽车自燃事件频繁发生,特斯拉采用的高镍电池体系对产品本身的安全性是一大考验。若自燃事件得不到有效控制,或将引发消费者的信任危机,给产品销量带来负面影响。4)技术路线发生变化的风险:新能源汽车仍处于技术快速变革期,特斯拉引领行业创新。若下一代技术产业化进程超出预期,将对现有行业格局产生显著影响,前期投资回收能力将低于预期。
  
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