汽车智能化趋势下，高能量密度电池成终局方向，锂电企业如何寻求生存空间？

汽车智能化趋势下，高能量密度电池成终局方向，锂电企业如何寻求生存空间？

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核心观点

汽车智能化已经确立了高能量密度是电池的最终方向。汽车智能化是一个趋势，也确立了电池的最终方向是高能量密度，或者是三元或多元电池或者新元素电池。如果汽车智能化这个趋势不变，那么作为电动汽车的“心脏”，电池必须提供足够的电能。汽车和手机不同，不能静态充电，不能无限叠加，以电池容量换取重量（电池质量大，会降低续驶里程）。催化功能要消耗50%的电能，按照现在的续航里程，续航里程减半，也就是300公里左右。这与汽车属性从导入期走向爆发期的逻辑基础是相悖的。我们认为，未来主流场景的电池最终的发展趋势是高能量密度。

锂电池企业从“续航、能量”两条线寻找生存空间，寡头企业在Q2不会积极涨价，在逆境中扩大市场份额，形成滚雪球效应。对于锂电池企业来说，“能量线”代表着技术创新驱动的增长向上空间，“续航线”代表着成本降低驱动的向下空间，中间则是企业的生存空间。在现有的技术体系下，行业“能量线”的天花板已经可见（除非另辟蹊径，通过新元素电池的创新突破行业“能量线”的天花板），当企业间技术差距不是太大时，竞争就看“续航线”的程度，生存空间比同类企业更大。因此，现阶段成本为王，以规模+良率等因素形成滚雪球效应。

能量线：技术迭代进程放缓，锂电池行业“能量线”上限可见。锂金属元素确立后，行业进程围绕这一分支将多种金属元素混合使用，从而演变为三元电池。电池的物理形态（液态电池和固态电池）、电池形状、排列顺序不断测试以获得最优解，并以此结合了解圆柱电池、方形电池、软包电池等。随着电池在下游应用领域不断拓展，在汽车底盘领域，结合电池存放空间，电池包组合以及CTP等微缩技术的诞生，由此演化而来。在新元素电池发展之前，现有体系下制造业的工业化进程越成熟，技术迭代进程就越快，锂元素体系下行业“能量线”上限可见。企业“能量线”的高度取决于理论测算值与自身工业化产品测算值的差值。差额越小，公司的上限就越高。

耐力线：当“能量线”提升空间不大时，企业就应该尽量拉低自己的“耐力线”。换言之，制造业应该降低成本，释放生存空间的弹性。这就引出了一个问题，一体化布局已经成为了业界的共同话题。我们知道一体化布局可以有效降低成本，但一体化适合每个企业吗？简单应用100%一体化是不是每个企业的最优方案？它们是否处于同一阶段？是应该同时整合多个环节，还是逐步渗透一个环节实现一体化？（在对应章节有详细讨论）

总结：我们认为锂电池寡头企业涨价意愿不强，短期内其毛利率及业绩仍将承压，从本文角度看，这不会削弱其核心竞争力，我们依然坚定看好。

1、顺周期条件下：1）需求旺盛+利润率正常，寡头企业和非寡头企业共享行业爆发式增长的红利，寡头企业获利空间不大；2）需求旺盛+利润率较小（由于上游原材料受到挤压），寡头企业和非寡头企业共同享受行业爆发式增长带来的规模红利。在盈利初期，寡头企业会有一定的策略，因为寡头企业的“容忍”线之间的生存空间比其他企业要大，原材料价格的暴涨已经缩小了行业的生存空间，在寡头的可接受范围内，不会主动涨价来增强未来竞争对手与自己的竞争能力。到了中后期，当原材料价格持续飙升，超出了生存空间的缩小，而价格又在可接受的范围内时，寡头企业就会跟随行业，将价格传导至下游。

2、逆周期条件下：需求下降，为了卖出扩大产能产出的产出，行业内企业会引发价格战，寡头企业会带领行业逆境降价、扩大产能，从而扩大市场份额，进而巩固自身地位。逆周期与顺周期的情况有所不同，逆周期条件下，中小企业会出现资金流中断等问题，可能被迫退出行业，寡头企业的格局会进一步改善，在下一轮行业爆发期，巨大的弹性就在这里。

给予锂电池行业“增持”评级，重点推荐宁德时代、亿纬锂能等。

风险提示：锂资源价格持续大幅上涨，对电池企业利润造成影响；新能源汽车价格上涨，对销量造成影响；新技术进步加快，对现有电化学体系造成冲击。

文本

01

汽车智能化是趋势，为电池高能量密度奠定基础

1.1企业生命周期曲线理论

美国经济学家哈利·S·登特对新技术、新产业提出了S型发展模型。产业有生命周期（形成、成长、成熟、衰退），产业的成长轨迹呈现S型曲线，到达“成长期”需要一个过程，不同产业具体指标不同，这一阶段的共性是消费者基本接受产品，供需双方都会进入快速扩张阶段，产业将呈现规模化增长的效应。

1.2 汽车智能化奠定基础 高能量密度是电池的最终方向

基于1.1节中的行业生命周期曲线模型，结合实际商品发展规律，我们可以得出以下结论：

02

锂电池企业从“尼能”两线拓展护城河

目前市面上所熟知的电池，从电池发展史来看，其实都是旧电池，而非新电池，在上个世纪经过欧美几种常见电池体系的试验，最终确定是以锂元素为基础的电池，后续的演进都是微创新。

根据文献并结合新能源企业案例研究，对于锂电池企业来说，“能量线”代表技术创新驱动的向上空间，“续航线”代表成本降低驱动的向下空间，中间则是企业的生存空间。在现有的技术体系下，行业“能量线”的天花板已经可见（除非另辟蹊径，创新新元素电池，突破行业“能量线”天花板），当企业之间的技术差距不是太大时，竞争就是围绕“续航线”下降的水平，越往下走，生存空间就会比同类企业更大。因此，现阶段成本为王，规模+产量会形成滚雪球效应。

03

能量线：新技术迭代，提升上限

3.1锂电池技术迭代缓慢，已达“能量线”上限

回顾电池发展历史，最早的电池雏形是巴格达电池（）。1932年，考古学家在伊拉克巴格达附近的村外发现了一个陶罐，年代为公元前250年至公元225年，陶罐由封闭的铜管、铁棒和沥青碎屑组成，被认为是早期金属首饰的用料。近代，伊拉克工匠将陶罐连在一起，倒入酸或碱水，利用电流在铜首饰上电镀上银金属，形成了早期电池的雏形。

锂电池是在20世纪60年代经过反复试验选定的，自1799年诞生以来，从银锌电池、铜锌电池、铅酸电池、锌锰电池、镍电池（镍镉电池、镍铁电池和镍氢电池），到20世纪60年代，锂进入了科学家的视野。锂金属电极电位低，质量小，这意味着在质量相同的情况下，金属锂比其他活性金属能提供更多的电子，理论上锂电池体系可以获得最大的能量密度，这为锂离子体系电池奠定了基础，2019年更是在汽车领域迎来了市场的大爆发。

技术迭代进程放缓，锂电池产业上限可见。锂金属确立后，产业进程围绕这一分支进行多种金属元素的混合使用，从而演化为三元电池。同时，单体电池的物理形态（液态电池与固态电池）、形状、电池排列顺序不断被测试以得到最优解，并以此结合理解圆柱电池、方形电池、软包电池等。随着电池下游应用领域的不断拓展，结合汽车底盘电池的存储，电池包和微技术的空间也不断演化，如CTP等。在新元素电池发展之前，在现有体系下，制造业的工业化进程越成熟，技术迭代进程就越慢。从元素体系下产业“能量线”的上限可以看出，企业“能量线”的高度取决于理论测算值与自身工业化产品测算值的差值。差额越小，企业的上限越高。

回顾锂电池的发展历史，从钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元电池（包括523、622、811等）、固态电池等等，我们发现材料侧的化学组成不断调整，配比不同导致性能不同。电池不只是物理组装，还涉及到化学反应组分，电池生产技术已经无法形成深厚的壁垒，但是材料和工艺形成的壁垒很高，需要时间的积累，比如在电池的一致性方面，海外领先的电池一致性高于国内电池领先者。从电池材料来看，1）正极：目前主流的三元电池中镍钴锰配比不同，形成不同类型的正极材料，正极与海外的技术差距缩小的速度在加快。海外，四元正极材料正在开发中，发现镍钴锰铝氧化物锂NCAM正极材料表现出更为优越的性能；2）负极：主流为石墨负极材料，前三名公司占据约15%的市场份额，另外，韩国最新研究的新型硅负极材料较石墨负极材料可使电池容量提高4倍，但尚未实现产业化；3）隔膜：国内供应的主流隔膜为9μm，海外隔膜产品可以做得更薄，因此隔膜的厚度、孔隙率、透气度、润湿性等与海外领先公司相比差距较大；4）电解液：目前国内锂电池中主流的锂盐为LiPF6（六氟磷酸锂），后续的改进也依靠不同的配方进行产品迭代。

电池体系自诞生以来没有发生改变。锂电池材料工艺形成了路径依赖，行业整体格局稳定。电池自诞生以来，正负极电解液、隔膜体系没有发生改变，电化学工艺在自身基础上不断迭代。资本门槛高，外来者进入扰乱市场的可能性相对较小。从外部看，行业整体格局稳定，强者恒强。

3.2 技术进步仍能提升自身“能量线”的上限

CTP（Cell To Pack）技术使电池组容量提升20-30%，并大幅降低成本。CTP技术将电芯直接集成到电池组中，在节省能源的同时，提高了电池组的体积利用率，提高了能量密度。省去了模组材料成本，减少了人工和制造成本等，将大幅降低电池组的生产成本。

从成本分解来看，高镍811平均电池组成本约817.4元/kWh，采用公司CTP技术后，预计成本下降至700元/kWh，成本降低16.77%；磷酸铁锂电池平均电池组成本为645.8元/kWh；磷酸铁锂电池平均电池组成本为731.6元/kWh，磷酸铁锂电池CTP技术后，成本下降至580.2元/kWh，成本降低26.09%。

刀片电池能量密度提升，成本降低15%左右，2020年3月比亚迪发布刀片电池，其实就是长方形电芯方案，通过增加电芯长度，刚好延伸到电池包宽度，将电池包形状压扁，从而提高电池包集成效率。刀片电池相对安全，通过针刺试验，刺穿后无明火、无烟雾，电池表面温度在30℃-60℃之间（三元电池针刺瞬间表面温度超过500℃，剧烈燃烧）。刀片电池体积能量密度比传统LFP电池提高50%，达到180Wh/kg能量密度，而成本比传统电池低15%左右。

2020年9月，特斯拉发布4680大圆柱电池，体积较以往的圆柱电池更大，大圆柱电池取消了正负极处的极耳，不遵循组对块、块对包的形式，而是将电池集成为一体，有效缩小了电池组的体积。据特斯拉新闻稿显示，4680大圆柱电池能量密度达到1000/kg，电芯能量密度提升5倍，整车续航里程提升16%，输出功率提升6倍，综合成本下降14%左右。在大圆柱电池方向，目前亿纬锂能等国内厂商在研发布局最早，有望在新方向上脱颖而出。

我们看到，无论是CTP技术、刀片电池、大圆柱电池、固态电池等，都是在原有电化学体系基础上，着力提升能量密度，抬高公司各自“能量线”的上限，从而增加其生存空间。

3.3 注重研发是保障“能源线”的基础

宁德时代研发投入排名第一，亿纬锂能人均研发费用排名第二。在技术进步尚有空间的情况下，研发是推动公司进步的保障。2021年，亿纬锂能研发投入13.1亿元，较2018年增长316%，是其他电池企业的两倍多。从各公司研发人员数量来看，2021年宁德时代和亿纬锂能的人均研发费用排名第一和第二，分别为76.3和60.7。虽然研发费用不会直接转化为成果，但可以观察公司对研发的重视程度，保证公司进步的动力。

CATL在同行业中一直保持领先地位，纵观跨行业的研发数字，可能显得略低，2021年也有互联网公司研发投入超过百亿，其中百度研发支出最高，为249亿，但从人均研发支出来看，2021年CATL相差并不算大。至于研发支出绝对值，我们认为不同行业有不同的模式：1）不同于互联网公司，锂电池行业依然存在大量1）互联网公司大多为集团型公司，渗透了多个不相关行业，因此其研发费用绝对值必然过高，但锂电池企业在单一行业的研发投入，如果以单一行业来比较，并不一定低；3）互联网公司迭代较快，新款车型与旧款车型的研发积累关联度较小，连续性较低。互联网企业必须投入大量研发费用来塑造核心竞争力，而锂电池电化学体系相对固定，研发具有持续性，效率更高，这也意味着每年的研发费用应该更低。

04

Ninja Line：优质、成本为王，规模形成滚雪球效应

4.1 产能释放+良率提升=规模扩张，形成效应

能源革命加速，全球新能源汽车市场共振。1）碳排放政策+国内双积分政策，加码补贴，保驾护航。国内双积分政策日趋严格，2021年我国电动汽车销量352万辆，同比增长157.5%。海外碳排放政策愈发严格，欧洲市场补贴加大，海外销量也呈现高增长趋势。其中欧洲市场表现不俗，2021年德国销量68万辆，同比增长72.6%；法国销量35.3万辆，同比增长90.2%；意大利销量13.4万辆，同比增长124%。2）新能源车型频频发布，需求端认可。作为电动车代表，特斯拉引领全球新能源汽车市场的发展，其销量近几年成倍增长。国内新势力车型也步入发展快车道，蔚来/小鹏2021年销量分别为9.9万/9万辆，同比增长分别为26%/134%。

随着产能的快速扩张、良率的提升、出货量的规模效应明显，原材料采购成本也随之降低，形成滚雪球效应。以宁德时代为例，我们预计其2021年电池成本为0.61元/wh，较2018年上涨2.2%。受益于新能源汽车需求旺盛，电池企业出货量爆发式增长，2021年宁德时代/中新航空/亿纬锂能/国轩高科出货量分别为133.41/9.98/13.1/16GWh，同比增长分别为84.8%/34%/62%/289%。此前各电池企业产能规划都很激进，其中以宁德时代和LG最为显著，据统计2025年宁德时代的产能规划将超过LG的产能规划。超过。

4.2 贯穿产业链，形成“有效”一体化布局

我们在第三节提到，当“能量线”提升空间不大时，企业就应该尽量拉低“续航线”，换言之，制造业应该降低成本，释放生存空间的灵活性。这就引出了一个问题：一体化布局，成了业界一个共同的话题。我们知道一体化布局可以有效降低成本，但一体化是不是适合每一家企业？简单套用100%一体化是不是每一家企业的最优解？是应该在同一阶段将多个环节一体化，还是逐步渗透到每个环节实现一体化？

以电池和负极为例，电池一体化是最优解，负极一体化是最优解，可以降低成本，从而降低“容忍线”。1）原料方面，锂在矿山属于单一资源（从性质上讲比钴要好），锂杂质无法完全去除，可能会引起电池爆炸，因此需要布局。负极焦的原料则不同，它的石油焦和针状焦是混合原料，其品质是负极材料的关键，品质影响不会太大，是煤化工企业的副产品，每吨价值比石墨化要小，参与这个环节没有明显的协同效应，会占用资金，加之煤化工产能已经大规模投产。未来供给大于需求，2）其他原材料或者工艺环节，电池体系不变，布局形成一体化体系，能有效保障供应链，有效降低成本，而石墨化产能受能耗指标审批，是制约因素，负极材料产能是关键环节，也是吨产值最高，盈利能力最好的环节，因此一体化布局能有效降低成本。

从量化指标来看，以尚泰科技、祥丰华的焦炭原料采购价为例，焦炭与石油、煤炭采购价均具有周期性，波动较大，100%自供每吨成本分别比采购焦炭每吨成本高出0.26、0.06万元，根据官网预计2019年针状焦毛利率为48.7%，因此我们分不同情况讨论，100%自供预计可提升毛利率12pct（剔除其规模小、跨行业非协同效应及毛利率高于煤化工企业的假设导致的成本增加）。另外，在原料价格与大宗商品相关性较高的顺周期时期，大宗商品价格上涨会带动原料焦炭价格上涨，打通此环节的公司可充分享受此环节带来的收益；在逆周期时期，也会成为利润的拖累。

锂电池企业都在积极布局产业链整合，以下是宁德时代、亿纬锂能的进展。

4.3 寡头企业二季度不会主动涨价，逆境中扩大市场份额，静观其变

按照经济学原理，纳什均衡被定义为博弈中一方无论另一方选择什么策略都会选择某种策略，在纳什均衡理论中，每个参与者都追求自己预期收益的最大值是前提。

我们认为，锂电池寡头企业涨价意愿不会很强，短期毛利率及业绩仍将承压。从本文角度看，这不会削弱其核心竞争力，我们仍坚定看好。2020年以来，锂等上游原材料价格大幅上涨，碳酸锂价格从年初的5万元/吨涨至50万元/吨左右，推高了电池行业的“耐力线”。成本上涨未能顺利传导至下游，电池企业的生存空间不断受到挤压。在达到纳什均衡之前，寡头企业为了实现预期收益最大化，会暂时陷入“囚徒困境”，而长期来看则会为了预期收益最大化而坚定策略。具体可分为以下几种：

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风险警告

锂资源价格持续大幅上涨，对电池企业的盈利能力造成影响，随着锂等上游原材料价格的持续大幅上涨，电池行业盈利能力将进一步下滑。

新能源汽车涨价对销量产生影响，3月份大部分新能源汽车价格上涨，涨价效应逐渐传导至消费者，影响了新能源汽车的销量和行业发展。

新技术进步的加速对现有的电化学体系产生了冲击，电池研发技术进步超出预期，新型电池量产加速，影响着当前产业的发展。

证券研报《如何看待锂电池竞争模式，探寻格局发展之路？》

发布日期：2022 年 5 月 10 日

分析师：

李帅华执业证编号：S02