导语

新能源汽车替代传统燃油车势在必行。汽车工业具有产业链长、涉及面广、国际化程度高的特点，是我国经济发展的重要支柱产业。目前我国年产汽车超过2000万辆，是全球第一大汽车生产国和消费国。由于地球石油储量有限，传统燃油车注定不可能永续发展，用新能源汽车替代传统燃油车已成为全球共识。

来源：华鑫证券 分析师：魏旭锟

汽车篇

一、为什么需要发展新能源汽车

1. 石油储量有限，是不可再生能源

石油是由远古时期生物尸体沉积形成的，数量是有限的属于不可再生能源，截至2018 年底，全球石油探明储量总量达 1.73 万亿桶，自 2013 年以来，全球原油的每年平均消耗量为 235 亿桶，即平均原油日产量为 6500 万桶。从 2015 年起，原油消耗比当年原油新增探明储量的高出 70%以上，在 2019 年更是达到 80%。到了 2016 年，原油新增探明储量已跌至 1947 年以来新低，仅为 42 亿桶。而根据 Rystad Energy 的最新数据，2019 年常规石油探明量仅略高于 2016 年的水平，为 47 亿桶。从 2013 年到 2019年，每年平均原油新增探明储量为仅 60 亿桶，少了足足九倍。

假定未来每年新增探明储量 60 亿桶，而每年消耗量不增长为 235 亿桶，那么地球现有石油资源将在 100 年内耗尽。在在石油枯竭之前，需要寻找可替代的方式降低石油资源的消耗，国内中石油一吨原油可提炼汽油 0.283 吨，柴油 0.335 吨，煤油 0.077吨，合计 0.695 吨成品油，相当于原油六成以上都用于生产成品油燃料，如果将传统汽柴油汽车替换为新能源汽车，则可以节省成品油燃料，降低原油消耗。

2. 大力发展新能源汽车有利于国家能源安全

我国的资源富煤贫油少气，随着经济的快速发展，国内开采的原油难以满足国内需求，截止 2018 年，我国消费原油 6.3 亿吨，其中 72.9%的原油依赖进口。

为保障国内能源安全，国家建立了多条能源通道，但仍然不能确保能源的绝对安全

未来我国新能源汽车逐渐取代传统燃油车，并成为主流车，那么我国每年原油的需求量将逐步降低，逆转原油进口依赖度一直升高的趋势，有利于我国能源安全。

3. 新能源汽车是实现“碳中和”和“碳达峰”的重要抓手

假设一辆 1.6L 的轿车，一年行驶里程约为 1 万公里，按 1000 升汽油使用量来计算，这一年，汽车碳排放量约为 2.7 吨。如果按照每亩人工林可以吸收 1.83 吨二氧化碳计算，需要约 1.5 亩的人工林来抵消这一年开车所产生的二氧化碳对环境的影响。

汽车行业的二氧化碳排放量占我国总体二氧化碳排放量的 16%左右。而纯电动汽车则依靠电力驱动。汽车的能源由一次能源的石油，变成二次能源的电力。而电力结构有燃煤发电为主，逐步优化为清洁可再生能源为主，实际的碳排放量将大大降低。目前的主流观点是：即便是考虑 70%的火电，纯电动车的碳排放还是优于燃油车，氢燃料电池车则与纯电动相当或更好。

截至 2020 年底，全国新能源汽车保有量达 492 万辆，占汽车总量的 1.75%，比 2019

年增加 111 万辆，增长 29.18%。其中，纯电动汽车保有量 400 万辆，占新能源汽车总量的 81.32%。

假设到 2030 年纯电动汽车占汽车保有量的 10%，那么电动汽车的替换将使整个汽车行业的二氧化碳排放量减少 9%，汽车业的二氧化碳排放量的减少将导致我国二氧化碳整体排放量减少 1.5%。

4. 有利于中国汽车工业实现对欧美日传统汽车强国的超越

西方汽车工业强国，经过百年的发展，传统燃油车技术性能已经非常完善。国产车在外观、内饰、配置甚至做工用料等方面，很多时候是有优势的，而口碑之所以难以提升，根本原因就是在驾驶与操控性能等方面存在差距，驾驶体验不佳，其它方面再怎么堆料也很难得到消费者认可。发动机技术是有一定的差距，但不是很大，近年来也在迎头赶上，而且后天是可以部分弥补的，真正的核心差距就在变速箱上，这是个难以弥补的硬性差距。

而到了电动车时代，终于可以愉快的和变速箱说拜拜了，困扰汽车行业百年的换挡顿挫难题，制约国产车发展几十年的元凶，迎刃而解。百年一遇的国产车弯道超车的机会，就是现在，全世界所有的汽车厂商重新回到同一条起跑线上来，去调教电动机，去优化电控，用电动机辅助内燃机，我们有机会比百年老店做得更好，我们有机会打造自己的高档汽车。

5. 相较传统燃油汽车，电动车性能更强，费用更低

电动车在效率和推力上比汽车有巨大内在优势。有数据显示对于电车，从能量到推力的转化效率高达 90%，而汽油车的转化效率不到 35%。电动马达在低速时就能产生强大的推力，所以电车完全不需要换挡。特斯拉的 ModelS,最高配置已经可以在 2.8 秒内从 0 加速到 100 公里，而 1.6L 紧凑型轿车百公里加速成绩在 11 到 13 秒之间。

Tesla 锂电池一次充满电需消耗 70 度家用电，一度电平均可以跑 10 公里（满电续航 700km），按照一度电 0.55 元的价格看，就是一公里 0.055 元，汽车按照一公升油

5.5 元的价格（每百公里耗油 7 升），就是一公里 0.38 元，燃油车每公里费用是电车的7 倍，而且电价随着技术进步，还会继续下降。

此外，纯电动车的内在构造比汽车简单，零部件也少很多。传统汽车的换油，火花塞，过滤器，传动液的更换等等对于电车统统没有。由于刹车时采用回馈制动(regenerative braking),对刹车片的维护需求也大大降低。

二、新能源汽车分类及产业链

1. 新能源汽车分类

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括四大类型：混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV），其他新能源包括机械能（如超级电容器、飞轮、压缩空气等高效储能器）汽车等与非常规的车用燃料指除汽油、柴油之外的燃料，如天然气（NG）、液化石油气（LPG）、乙醇汽油（EG）、甲醇、二甲醚。

48V 轻混：在传统车辆原有 12V 电能系统的层面上，将电压提高到 48V，并通过如电动机、电池组等的加入，使得其有着辅助车辆驱动以及储存回收电能的效果，这种启停技术本是有助于汽车节油。

混合动力车（HEV）：又被称为油电混动车/油混。不可充电，能量来源只是汽油，发动机和电动机协同驱动。以日系车为代表，代表车型包括丰田 THS、本田 IMMD 和日产 e-Power。

插电式混合动力汽车(PHEV): 在油混的基础上多了插电功能，可以外接充电，并提高电池容量，简称插混。

增程式电动汽车（EREV）：可充电，能量可以是汽油，也可以是充电电池，发动机和电动机协同驱动，结构上和插电式混合动力汽车类似，区别在于增程式的发动机只

负责发电，完全由电动机来驱动。增程式电动车的电池普遍更大，纯电续航里程远高于插混，在市区完全可以当作纯电动车来开，而亏电或电量保持模式时的油耗也低于同级燃油车。

纯电动汽车（BEV）：结构最简单，电池供电，电机驱动。

燃料电池车（FCEV）：一般指的是氢燃料电池车，氢气与空气中的氧气在燃料电池堆中发生化学反应（并非燃烧），释放出电能。不过燃料电池堆普遍输出功率较低，所以在汽车上使用时，还需要搭配一块锂电池，锂电池与燃料电池堆协同充放电。

2. 纯电动车和氢燃料电池车将占 C 位

从产品的生命周期来看，传统燃油车经过 100 多年的发展，技术最为成熟，目前处于成熟期。纯电动车 2020 年渗透率达 5.4%，2021 年 1 季度渗透率快速提升至 7.9%， 未来五年仍有 30%的复合增速，纯电动车等品类处于快速成长期。而燃料电池车技术主要由日本主导，国内技术尚不成熟，缺少相应的配套设施，2020 年销量仅 1000 辆，燃料电池车目前尚处于导入期。而混合动力车则是过渡性产品，目的是节油减排，目前 处于衰退期。

我们从碳排放和其他污染物排放等八个维度对传统燃油车和新能源车品种进行评分，最好为 5 分，最差为 1 分：

（1） 碳排放：纯电动车使用电能，燃料电池车使用氢气作为燃料，碳排放量为零，而插电式混合动力车和增程式电动车可用电能，也可用燃油，碳排放中等，传统燃油车和 LNG/CNG 车使用燃油和天然气为燃料，碳排放量最大，而混合动力车使用燃油为动力源，但比传统燃油车更节能，碳排放量稍低。

（2） 其他污染物排放：传统燃油车和混合动力车使用汽柴油为燃料，其排放物除二氧化碳外还含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫氧化物、铅化合物等有害气体。插电式混合动力车和增程式电动车可用电能，也可用燃油，其他污染物排放中等， LNG/CNG 使用天然气做燃料，理论上其他污染物仅含有一氧化碳；纯电动车和燃料电池车则没有其他污染物的排放。

（3） 续航里程：传统燃油车一次加油能够行驶 500-1000 公里，由于加油站数量众多， 通常在燃油耗尽前能够很方便找到加油站，续航问题较小。插电式混合动力车在纯电 模式下通常能行驶 50-120 公里，而使用燃油续航里程则和传统燃油车类似，燃料电池车一次加注燃料后续航里程超过 1000 公里，但加氢站数量稀少，不方便加注氢燃料，纯电动车标称续航里程为 400-600 公里，但由于行驶条件限制实际上难以达到。

（4） 加油/充电时间：传统燃油车加油时间和燃料电池车加注时间都可以在数分钟内 完成。而纯电动车使用慢充充满电通常需要十几个小时，使用快充至少也要花 1 小时。

（5） 购车成本：纯电动车目前补贴后的价格大约 20 万左右；而燃料电池车中丰田的MIRAI 在日本实现量产。这款丰田 MIRAI 是全球首款氢燃料电池车,售价约人民币 46 万元。

（6） 使用成本：燃料费用，纯电动车每公里电费大约需要 0.075 元，而燃料电池车每

公里需要氢燃料 0.6 元，行驶成本燃油车相当；而维护成本方面，纯电动车免去了发动机、离合器甚至变速箱等复杂传动机构，维护成本大大降低，而燃料电池车中燃料电池堆造价比较高昂，其催化剂使用铂金，维护成本较高。

（7） 安全性：燃油车技术最为成熟，不易发生自然事故，纯电动车中三元锂电池热失控温度较低，安全性不佳，而磷酸铁锂电池热失控温度较高，安全性较高，燃料电池车使用氢气为燃料，尽管采用许多冗余措施防止储气罐发生爆炸的风险，但氢逃逸问题始终无法从技术上克服，燃料电池车不适宜停放在室内停车场，甚至进入隧道的安全性也有待商榷。

（8） 政策支持力度。为节能减排，政府不断提高燃油车的排放标准，且对汽车厂实施双积分制度，海南省提出 2030 年禁售燃油车，政策对燃油车不友好，纯电动车有补贴， 但每年退坡，政策相对较友好，而燃料电池车有补贴，且执行退坡政策，政策友好。

通过对上述八个维度对不同种类的汽车进行评分，纯电动车、增程式电动车（实质上在纯电动车的基础上增加小型发电机，在电量不足时燃烧油料给电池充电，一定程度上提高了续航里程）和燃料电池车的综合评分最高，纯电动车和燃料电池车最有可能逐步替代传统燃油车。

纯电动车和燃料电池车优势各自有自己的优势，但同时又有着目前看来技术上难以逾越的劣势。优势方面，纯电动车零排放且结构简单，维护方便，使用成本最为低廉。劣势在于受限于锂电池的能量密度，续航里程短，充电时间长，严重影响用户的驾驶体验，目前国轩高科研制的三元锂电池单体电池能量密度达 302Wh/kg，系统能量密度突破 200Wh/kg，接近液态电池能量密度的极限（进一步提高易引发火灾）。

而燃料电池车方面，零污染，续航里程超过 1000 公里超过普通燃油车，燃料加注时间仅需要 3-5 分钟和燃油车加油时间相当。缺点在于，由于技术不够成熟，单辆车售价超过 40 万元，相对燃油车和纯电动车而言没有吸引力；二是因为加氢站建设成本较高，国内加氢站布局严重不足，车主加氢困难；三是氢逃逸的问题无法解决，室内停放存在燃爆的可能。

由于纯电动车和燃料电池车的有着各自不同优缺点，决定未来其使用场景会不同。纯电动车更适用于城市内短途的交通通勤，而燃料电池车更适用于线路固定的长途运 输的商用车领域，因此纯电动汽车和燃料电池汽车并非直接竞争关系，二者或将长期 占据新能源汽车的主要部分。

3. 纯电动汽车产业链

纯电动汽车不同于传统燃油车，没有复杂的动力系统和传动系统，电动机取代了发动机成为动力源，燃油系统被动力电池取代，变速箱被固定减速比的减速箱或最多两档的简单变速箱取代，没有排气管和前后传动轴，可以安装平整的电池和地板。

因此纯电动车的结构较传统燃油车更简单，上游主要由电池组、电机、电控这三大核心部件和其他零部件构成。中游整车与传统燃油车类似，分位乘用车、商用车和专用车三类，下游配套设施及市场运营主要分为两个部分，一是电池回收，二是充、换电设施。

三、新能源汽车的发展前景

1. 未来五年我国新能源汽车复合增速将不低于 30%

根据中国汽车工业协会的统计，2020 年中国实现新能源汽车销量为 1,367,315 辆， 同比增长 13.35%，过去五年年均复合增速为 32.80%，渗透率达 5.40%。2021 年 1-3 月， 我国新能源汽车销售 51.5 万辆，渗透率提升至 7.49%。

2020 年，我国销售纯电动汽车 1,115,123 辆，占新能源汽车销量的 81.56%；插电式混合动力汽车 251,010 辆，占新能源汽车销量的 18.36%；燃料电池汽车销售 1,182辆。2021 年 1 季度，我国销售纯电动车、插电式混合动力车和氢燃料电池车 43.2 万辆、8.14 万辆和 150 辆。

根据中国汽车工业协会联合天津大学中国汽车战略发展研究中心发布《中国汽车市场中长期预测（2020-2035）》。2021 年中国汽车市场将呈现缓慢增长态势，未来五年汽车市场也将会稳定增长，2021 年中国汽车市场总销量预计在 2630 万辆，同比增长4%。其中，新能源汽车预计销量 180 万辆，同比增长 32%，2025 年汽车销量有望达到3000 万辆，到 2035 年销量分别达近 3500 万辆。

根据乘联会得最新预测 2021 年我国新能源车销量将超过 200 万辆，同比增长46.32%。根据国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035 年）》，到2025 年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右，到 2035 年纯电动汽车成为新销售车辆的主流，按照届时汽车销量一半为新能源车，预计到2025 年和2035年，我国新能源汽车销量分别为 600 万辆和 1750 万辆。预计 2021-2025 年，我国新能源汽车年均复合增速为34.42%，2026-2035 年，我国新能源汽车年均复合增速为11.30%。

2. 未来五年全球新能源乘用车年均增长 36%

2020 年成为了新能源汽车发展最快的一年，包括纯电动和插电混动在内，全球新能源汽车销量达到 324 万辆，而上一年的销量为 226 万辆。2020 年全球新能源乘用车销售 318.05 万辆，同比增长 43.93%，过去五年，全球新能源车年均复合增速为 42.39%， 渗透率从 2015 年的 0.83%，提升至 2020 年的 5.93%，新能源车渗透率快速提升一方面是新能源车销量快速提升，另一方面是因为传统燃油车在 2017 年达峰后持续萎缩造成。从车型构成来看，全球新能源车历年纯电和插混销量保持在 2：1 左右。

中国提出在 2025 年新能源汽车销量渗透率达 25%，美国加州提出到 2025 年新能源车销量渗透率达 15%，而一些欧盟国家推进的目标更为激进，如挪威提出到 2025 年新能源销量渗透率达 100%；丹麦、爱尔兰 2030 年渗透率达 100%，英国、法国、西班牙、葡萄牙到 2040 年渗透率达 100%；德国 2030 年新能源车累计销售 700 万辆。

2020 年之前，中国已连续五年蝉联新能源汽车最大市场。为鼓励新能源车的销售和应对疫情的不利影响，2020 年法国将新能源车补贴从每台车 6000 欧元提高至 7000欧元，德国给与购车者和车企分别每台车 6000 欧元和 3000 欧元的补贴，荷兰也公布了将原本结束于 2019 年底的电动汽车补贴延长到 2025，并将在 2020 年提供 1720 万欧

的补贴。由于执行更为激进的补贴和税收减免政策，促使欧洲在 2020 年一举超过中国成为全球新能源汽车最大市场。

在欧洲和中国以外，新能源汽车的增长较慢。在美国市场，尽管特斯拉 Model Y 已开始销售，但当地的新能源汽车销售仅增长了 4%。其他市场的表现各有不同，日本、加拿大和澳大利亚的销量下滑，而韩国、印度、以色列、阿联酋和中国香港的销量都 有所上升。

全球电动化在欧洲碳排放政策叠加超强补贴、中国双积分政策及供给端优质车型加速、美国新能源高额投资规划下，未来行业产销仍然维持高增速。

根据 Canalys 最新预测，预计到 2021 年，电动汽车将占全球新车销售的 7％以上， 销量将超过 500 万辆，同比增长 66％；预计到 2030 年，电动汽车的销量将会达到全球

乘用车销量的 48%。基于此预测，我们判断到 2025 年，全球电动车销量将达到 1500 万辆，到 2030 年全球电动车销量将达 3000 万辆。预计 2021-2025 年，全球新能源汽车年均复合增速为 36.37%，2026-2030 年，全球新能源汽车年均复合增速为 14.87%。

四、新能源车的竞争格局

1. 2020 年国内新能源车市场洗牌

为鼓励新能源汽车行业发展，2018 年国家发改委颁布了《汽车产业投资管理规定》提出新建纯电动乘用车生产企业不再实行核准管理，调整为备案管理。这意味着生产 纯电动乘用车不再需要国家发改委颁发生产许，省级政府备案可即可生产。此外，纯 电动乘用车相对传统燃油车没有复杂的动力系统、燃油系统和传动系统，制造门槛大 大降低。

国内纯电动车市场，销量排名前十的企业市占率维持在 75%左右变动，但从前五名的排名来看，2017 年和 2018 年市占率前五的车企在 2020 年全部跌出前五名。其中北汽新能源从 2017 年和 2018 年市占率第一，2019 年下滑至市占率第二，到 2020 年跌至第六名。与此相反的是上汽通用五菱凭借宏光 MINI EV 以不到 4 万元的销售价格一举攀上全国纯电动车的榜首。而特斯拉（中国）凭借上海工厂的建成，一举克服困扰数年产能瓶颈，成为国内市占率第二的纯电动车制造商。比亚迪通过不断推出新车型满足国内市场需求，连续三年排名市场前三。

插电式混合动力车领域前十名市占率历年都在 90%以上，只有 2020 年略低于其他年份。比亚迪连续四年成为插电式混合动力销量第一名，2020 年理想汽车凭借增程电动车排名第二。

2. 传统欧系车企开始发力，销量快速崛起

全球市场，Top20 的车企占领了 80%左右的市场份额，传统欧系车企表现亮眼，其凭借欧盟地区新能源车热销排名得以迅速攀升，2020 年，大众、宝马、奔驰、雷诺、沃尔沃和奥迪则迅速分别攀升至第 2、第 5、第 6、第 7 和第 8 名。

2020 年国产自主品牌车销量份额大幅缩水，主要有两方面原因：一是 2020 年持续执行补贴退坡政策，而欧洲市场提高了补贴力度，欧系品牌电动车快速崛起，第二是北汽新能源产品定位失误以及新车型市场认可度不足导致销量迅速滑落，全球排名从2019 年的第三名直接跌出 TOP20 榜单。另一方面，国产合资品牌上汽通用五菱一跃进入全球销量第四名。

美系品牌：2020 年特斯拉 Model 3 年产量达 50 万量并推出一款新电动车型；2030 年推出一款新电动车型；福特计划 2022 年前推出 40 款电动车型（16 款BEV，24 款 PHEV）。

欧系品牌：大众汽车计划至 2023 年电动车产量超 100 万辆，2025 年电动车销量达300 万辆，至 2029 年推出 75 款电动汽车，宝马计划到 2025 年电动车达到集团总销售的 15%-25%，至 2023 年推出 13 款电动车型；雷诺到 2022 年推出 12 款电动车型，2022年纯电动车销量占比达到 20%；沃尔沃 2025 年之前每年推出一款新能源汽车，至 2025 年纯电动车销量占比 50%；奥迪至 2025 年推出不少于 30 款电动车（20 款纯电动车） 且电动车销售收入占比 40%。戴姆勒计划到 2025 年纯电动车销售占比 25%，2030 年BEV+PHEV 销量占比超过 50%。

日系品牌：丰田 2030 年销售 550 万辆电气化车辆，包括 100 万辆纯电动车与燃料

电池车；日产至 2022 年底推出 8 款纯电动车。

韩系品牌：至 2025 年推出 29 款新能源汽车(其中 23 款纯电动，6 款插电混动)；

至 2025 年纯电动汽车年销量达到 56 万辆。

国产自主品牌：上汽集团计划 2025 年前投放近百款新能源车；比亚迪将新能源汽车的应用范围从私家车、公交车、出租车延伸到环卫车、城市商品物流、道路客运和城市建筑物流等常规领域及仓储、矿山、港口和机场等四大特殊领域，实现新能源汽车对道路交通运输的全覆盖；吉利集团在共享出行、车联网系统、飞行汽车、卫星通讯、锂电池梯次利用、充换电基础设施、碳循环制甲醇等行业新模式及前沿技术方面均有布局；理想汽车计划在 2022 年推出一款全尺寸 SUV，其配备有下一代增程式动力总成系统。欧系车企对新车型投入力度最大，其占全球市场份额有望持续扩张。

3. 未来中国或诞生世界级龙头车企

由于相较传统燃油车技术门槛和准入门槛降低，加之未来前景的诱惑，吸引各方 资本入局，目前国内共有三方势力角逐新能源车市场，分别是传统车企、造车新势力、互联网科技。但新能源汽车制造并非没有门槛，其中最大的阻碍之一莫过于资金。

2020 年我国新能源汽车产业链投融资总金额达 1292.1 亿元，较上年同比增长159%，平均单项投融资金额达 14.5 亿元，总额和平均单项金额均创历史新高。

造车新势力中的第一梯队的三家蔚来、小鹏和理想已在美股上市，第二梯队也在形成：零跑汽车、威马汽车、合众汽车，这三家均发布将在 2021 年-2022 年之间实现科创板上市；零跑汽车刚发布的 B 轮 43 亿融资，并且实现超预期 10 亿+，不仅创始股东增持，而且新加入的国投创益、浙大九智、涌铧资本等，尤其是这两年风头正红的合肥政府：在完成重仓蔚来后，继续投资零跑汽车，这预示着零跑汽车正在成为第二家“蔚来”汽车。而剩下的车企，目前来看竞争压力逐步加大，不论是从销量还是从融资都急需补血。

传统车企“转身慢”只是一种“错觉”。厚积而薄发，是这些在汽车行业摸爬滚打数十年乃至上百年企业的一贯作风。事实上，在电动车的结构相较燃油车更加简单的 技术大背景下，拥有平台化研发积累和规模优势的传统车企，从平台开发到车型落地， 都能够做到比“新势力”更快、更高效。这几年“发展慢”的原因有四个方面：1、传统车企积累新能源车制造技术；2、避免过早切换成新能源车，造成原有产线被过早废弃，以达到利益最大化；3、等待电池技术成熟；4、等待新能源车市场发育成熟，避 免成为市场的“试验品”。国内传统车企中的二线品牌车企表现尤为突出，他们既有传统车企的历史底蕴，但却没有一线车企那样的产能包袱，希望在产业巨变过程中超越 竞争对手成为一线品牌，这些车企“华丽转身”最为坚决也异常迅速。如比亚迪、长 城汽车、长安汽车等。这部分企业最有希望诞生丰田、大众那样世界级龙头。

欧系车方面，自去年开始，欧洲的传统车企大众、宝马、奔驰等传统车企迅速崛 起，多个品牌进入全球销量榜榜单。未来传统车企将会把更多的新能源车型投放市场， 传统汽车很可能从造成新势力手中重新夺回“C 位”。

科技巨头纷纷入局新能源车市场，主要有三种模式。第一种是利用本身的科技为 新能源提供智能化赋能，但企业本身不介入整车制造环节。第二种是和传统车企合作， 利用车企的生产能力，代工制造新能源汽车，如江淮汽车为蔚来代工，海马汽车为小 鹏汽车，重庆力帆为理想汽车代工；第三种是自建汽车工厂，如威马汽车。其他宣布 入局的企业还有小米拟 10 年投资 100 亿美元造车，OPPO 集团已经在筹备造车事项。

由于没有传统燃油车产能负担，“造车新势力”表现较传统汽车厂表现出对研发更大的动力。国内前三大造车新势力研发投入占收入的比重均超过 10%，而传统燃油车企业研发投入鲜有超过 5%。由于研发、营销投入较大，而收入规模较小，造车新势力大多仍处于投入期，尚未实现盈利，但其短板在于在盈亏平衡前，需要不断的融资输血。

五、新能源车的发展方向

1. 更长续航里程，更便捷省时的充电

艾瑞咨询对有意向购买新能源汽车的燃油车主进行问卷调查，未购买新能源车的车主其主要顾虑可归结于电池和充电两方面。其中，电池主要问题是续航里程短和电池寿命短；充电方面，充电桩覆盖率低、充电时间长和无法安装私人充电桩。有六成以上的车主表示若可以提升新能源汽车的续航能力、电池容量和缩短充电时间，将会考虑购买新能源汽车。

续航里程焦虑是困扰着电动汽车发展的主要因素之一，对于里程焦虑来说也是纯电动车发展历程当中需要面对的问题，里程焦虑这个问题主要还是由于在于车辆的充电和电池上面，在车用动力电池发展路线上，针对“里程焦虑”问题，最简便的方法是提高电池容量，但受限于能量密度限制，新增的电池将增加整车重量，带来耗电量提升，因此如何提高电池能量密度是汽车厂和电池商最急切希望突破的技术难关。

我们对工信部颁布的往届新能源车免车购税目录进行梳理，从 2019 年开始 400 公里以上续航里程的纯电动车逐渐成为主流，2020 年 500 公里续航里程占比开始增多， 预计 2021 年续航 500 公里的纯电动车将成为入门标准。其中小鹏 P7 的 NEDC 续航里程达到 706 公里，成为 2020 年年末的纯电动车冠军。

近三年，纯电动车平均能量密度并未有太大的提升，纯电动车提高续航里程主要是依靠轻量化技术减少车重并提高电池数量或是优化电机和电控技术来实现。

随着大功率直流充电技术的成熟，目前使用快充仅需 0.5-1 小时即可充满，十几分钟即可充电 80%。另外，随着充电桩分布越来越广，充电也越来越方便。

2. 纯电和插混将相当一段时期共存

尽管纯电动汽车 NEDC 续航里程从 200 公里提升至 400 公里，再提升至近期的600 公里甚至是 700 公里，但在不同工况条件下实际行驶里程还是差强人意，平时在城市里面开阔基本能够满足需要，但走上高速长途旅行里程不足的同时充电需要长 时间排队，且时间还是过长。购买纯电动汽车的用户通常将纯电动车仅用于市内通 勤，或家里另外拥有一辆燃油车，还有相当部分的消费者希望能够买一辆既节能环 保，经济实惠又能够拥有足够的续航里程，不需要为充电而焦虑的新能源车。目前， 纯电动车受限于能量密度和安全性制约，续航里程和充电时间进展短期内还难以满足普通消费者的需求。

针对该痛点，比亚迪结合增程车的优点，开发出新一代的超级混合动力车。该技术次采用晓云-插混专用 1.5L 发动机，其热效率提升至 43%，搭载大容量刀片电池，纯电状态下续航 120km。当 DM-i 车型电量充足时，就相当于一台纯电动车，电机的动力供应足够在各种路况下行驶。而当电量不足时，DM-i 车型就会根据系统工况，自主判断用电还是用油，亦或是油电协同。超级混动状态下百公里油耗仅为 3L，NEDC 续航里程达 1200 公里。此外长城汽车也开发出类似的 DHT 混动技术。由于插混的技术进步， 未来相当长时间，纯电动汽车将会和插混车将长期共存。

3. 新能源车与智能驾驶是好搭档

传统燃油车基本都是机械+液压组成的结构，而电动汽车则要简单一些，其核心部件为动力电池组、电机和 EMS 组成的三电系统。自动驾驶技术需要控制车辆，而电力控制的电机无需太多的改造就可以与电子控制单元(ECU)结合。相比之下，发动机这种纯机械结构，人工智能是很难控制其工作状态的，无论是可靠性、精准度、 响应度都很难直接控制，其需要研制新的操控装置，而这远复杂于电动汽车。此外， 燃油车很大一部分成本来自发动机和变速箱等动力总成结构，而新能源车的主要成 本来自三电系统电控电驱电池，相比之下对新能源车成本的控制更好把控。

当前，全球广泛采用的是由 SAE International（国际汽车工程师协会）制定的划分方法，按照分级标准，自动驾驶从 L0－L5 总共被分为 6 个级别，L0 代表没有自动驾驶的传统人类驾驶，L1～L5 则随自动驾驶的成熟程度进行了分级。

L0 级别：这个就是完全由驾驶员进行操作驾驶，包括转向、制动、油门等都由驾驶员自行判断，汽车只负责命令的执行。

L1 级别：能够辅助驾驶员完成某些驾驶任务，例如许多车型装配的自适应巡航，（ACC）功能，雷达实时控制车距和车辆加减速，在国内的很多车型上都有应用。

L2 级别：可自动完成某些驾驶任务，并经过处理分析，自动调整车辆状态，像特斯拉的车道保持功能就属于此级别，除了能控制加减速，同时还能对方向盘进行控制， 驾驶员需观察周围情况提供车辆安全操作。

L3 级别：该级别通过更有逻辑性的行车电脑控制车辆，驾驶员不需要手脚待命， 车辆能够在特定环境下独立完成操作驾驶，但驾驶员无法进行睡眠或休息，在人工智能不能准确判断时，仍需人工操作。宝马 X7 自称已实现这一技术层面的自动驾驶了。

L4 级别：车辆自动做出自主决策，并且驾驶者无需任何操作，一般需依靠可实时更新的道路信息数据支持，实现自动取还车、自动编队巡航、自动避障等出行的真实场景。

L5 级别：与 L4 级别最大的区别是完全不需要驾驶员配合任何操作，实现全天候、全地域的自动驾驶，并能应对环境气候及地理位置的变化，驾驶员可将注意力放在休 息或其它工作上。

在 SAE 的分级体系中，L0 至 L2 为低等级的驾驶系统，而 L3 至 L5 为高级自动驾驶系统。在 L2 到L3 的跨越中，最为重要的就是环境的监控主体从驾驶员变为了系统。只有当系统能够自动地探查与分析附近区域的状况时，高阶的自动驾驶才能成为可能。这里的环境监控主体不仅需要持续不断地获取汽车周边的环境信息，更重要的是根据信息进行驾驶环境安全状况的判定。因此仅仅拥有夜视（Night Vision）、交通标志识别（Traffic Sign Recognition）等功能并不代表环境监控主体为系统。因此，仅仅升级 L2 自动驾驶的摄像头与雷达，已经不能满足系统接管汽车时对环境监控的需求， 直到高精地图的出现才解决了这个问题。“高精地图+高精雷达+智能摄像头”创新的三重感知方案，三者融合互补，实现超视觉、超传感器边界的全场景超强感知，很好地 解决了极端环境下的环境监控问题。因此，它不仅是目前最优的解决方案之一，也是 未来的趋势。

目前市场上没有真正意义的上的 L3 级别的自动驾驶汽车，除了技术上的不足，各地交通法对 L3 及以上级别自动驾驶汽车也存在诸多限制。我国计划在 2025 年实现 L3 级别自动驾驶水平的普及，实现 L4 级别自动驾驶汽车的规模化应用，也就意味着我国最快在 2021 年年内就能开放 L3 级别自动驾驶的路权，并且在 2025 年之前开放 L4 级别自动驾驶的路权。到 2030 年，我们甚至能够看到拥有 L5 级别自动驾驶能力的新物种行驶在大马路上。

电池篇

六、锂电池产业链介绍

1. 氢和锂是最适合做电池的化学元素

电池放电是将化学能转化为电能，而充电则相反将电能转化为化学能。通过电子的在正负极的转移实现充放电。要想成为好的能量载体，电池材料就要以尽可能小的体积和重量，存储和搬运更多的能量。因此，需要满足下面几个基本条件：（1）原子相对质量要小；（2）电子转移比例要高；（3）得失电子能力要强；

电池材料的初步筛选，只能在元素周期表的第一周期和第二周期里面去找材料：氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖。排除惰性气体和氧化剂，只剩下氢、锂、铍、硼、碳，这 5 个元素。氢元素是自然界最好的能量载体，接下来就是锂了，选择锂元素来做电池，是基于地球当前的所有元素中，我们能够找到的相对优解（铍的储 量太少了，是稀有金属中的稀有金属）。氢燃料电池与锂离子电池的技术路线之争，在电动汽车领域打的如火如荼，大概就是因为这两种元素，是目前能够找到的最好的能 量载体。

2. 锂电池的分类

锂电池按照形态可以分为圆柱形锂离子电池、方形锂离子电池、软包电池和纽扣式锂离子电池。其中原型根据尺寸，主要又分为 1865（直径 18mm,长度 65mm）、26650(直径 26mm,长度 65mm)、21700(直径 21mm,长度 70mm)等。

按电解液不同可以分为液态锂离子电池、聚合物锂离子电池、和全固态锂离子电池。其中液态锂离子电池由有机溶剂和锂盐构成，是目前锂离子电池的主流；聚合物锂离子电池基体主要为 HFP-PVDF、PEO、PAN 和 PMMA 等；全固态锂离子电池目前尚未实现商业化。按使用领域分为手机锂离子电池、数码相机锂离子电池、笔记本锂离子电池、和电动汽车锂离子电池。

按正极材料可分为三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、钴酸锂离子电池、锰酸 锂离子电池和钛酸锂离子电池等。钴酸锂，作为锂电池的鼻祖，最先用在特斯拉Roadster 上，但由于其循环寿命和安全性都较低，事实证明其并不适用作为动力电池。为了弥补这个缺点，特斯拉运用了号称世界上最顶尖的电池管理系统来保证电池的稳 定性。钴酸锂目前在 3C 领域的市场份额很大。第二是锰酸锂电池，主要最先由电池企业 AESC 提出，锰酸锂代表车型是为日产聆风，由于其价格低，能量密度中等，安全性也一般，具有所谓的较好综合性能。也是正因为这种不温不火的特性，其逐步被新的 技术所替代。接着是磷酸铁锂，作为比亚迪的主打，其稳定好，寿命长，且具有成本 优势，特别适用于需要经常充放电的插电式混合动力汽车，但其缺点是能量密度一般。最后是三元锂电池，能量密度可达最高，但安全性相对较差。对于续航里程有要求的 纯电动汽车，其前景更广，是目前动力电池主流方向。

3. 锂离子电池的构成、原理及产业链

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液构成。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。要实现这个过程，就需要正负极的材料很“容易”参与化学反应，要活泼，要容易氧化和还原，从而实现能量转换，所以我们需要“活性物质” 来做电池的正负极。锂离子电池通常正极材料采用锂合金金属氧化物，而负极材料通常采用石墨。

电解质让锂离子能够自由的游来游去，所以呢，离子电导率要高(游泳的阻力小)， 电子电导率要小(绝缘)，化学稳定性要好，热稳定性要好，电位窗口要宽。基于这些 原则，经过长期的工程探索，人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要 的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。有机溶剂有 PC(碳酸丙烯酯)，EC(碳酸乙烯酯)，DMC(碳酸二甲酯)，DEC(碳酸二乙酯)，EMC(碳酸甲乙酯) 等材料。电解质锂盐有 LiPF6，LiBF4 等材料。

隔膜则是为了阻止正负极材料直接接触而加进来的，我们希望把电池做的尽可能的小，存储的能量尽可能的多，于是正负极之间的距离越来越小，短路成为一个巨大的风险。为了防止正负极材料短路，造成能量的剧烈释放，就需要用一种材料将正负极“隔离”开来，这就是隔离膜的由来。

当电池充电时，正极上锂原子电离成锂离子和电子（脱嵌），锂离子经过电解液运动到负极，得到电子，被还原成锂原子嵌入到碳层的微孔中（插入）；当电池放电时，嵌在负极碳层中的锂原子，失去电子（脱插）成为锂离子，通过电解液，又运动回正极（嵌入）；锂电池的充放电过程，也就是锂离子在正负极间不断嵌入和脱嵌的过程，同时伴随着等当量电子的嵌入和脱嵌。锂离子数量越多，充放电容量就越高。

4. 动力电池的成本构成

根据高工锂电测算每度电电池，每度三元 NCM523 电池和磷酸铁锂电池的电芯成本合计分别为 425.95 元和 310.97 元；电池 Pack 每度三元 NCM523 电池和磷酸铁锂电池价格分别为 586.90 元和 474.93 元；加上电池管理系统和热管理组件、人工、折旧和制造费用，每度三元NCM523 电池和磷酸铁锂电池系统的价格分别为737.05 元和625.10 元。

从构成比例来看，NCM523 电池正负极材料占电池系统近一半成本。而磷酸铁锂正极、负极、隔膜、电解液和其他电芯材料合计占尽电池系统近一半成本。

5. 动力电池的性能评价指标

动力电池有众多性能评价指标，其中功率密度和循环寿命是普通购车用户关注的性能指标。其中，能量密度绝对电动车的行驶里程，循环寿命决定电动车电池使用寿命。

七、动力电池需求快速增长，明后年或将供给不足

1. 锂电池需求快速增长

2020 年，全球动力电池安装量合计为 137GW，同比增长 17%，动力电池出货量为213GW，同比增长 34%。截止到 2020 年，全球乘用车中纯电动车和插电式混合动力车的渗透率为 4%，大客车的渗透率为 7%，卡车的渗透率为 1%，SNE Research 预测到 2025 年和 2030 年乘用车电动车的渗透率将分别提升至 21%和 48%，大客车渗透率分别提升至 26%和 56%，卡车的渗透率分别提升至 12%和 32%基于以上假设，SNE Research 预计到 2025 年，动力电池出货量和安装量分别为1396GW 和 1163GW，到 2030 年，动力电池出货量和安装量为 3555GW 和 2963GW。2021-2025年动力电池需求年均复合增速 40.42%，2026-2030 年动力电池需求年均复合增速18.29%。

2. 预计 2022-2023 年动力电池供给不足

主要的电池厂商对 2021 年市场景气度保持乐观。预计 CATL, Panasonic, SDI 四家龙头公司将达到近满产状态，LG 化学和三星 SDI 由于新产线不够稳定，产能利用率不高。

基于各个电池生产商生产能力，SNE Research 预计从 2023 年开始全球电池（电动车+储能板块）安装需求将高于电池供给量。到 2025 年供不应求将达到峰值。

在电池出货方面（电动车+储能板块），短缺情况则会提前一年，2022 年便会开始出现，动力电池供应商需要更多扩充有效产能。

3. 动力电池市场集中度不断升高

全球动力电池行业集中度自 2017 年以来持续提升。行业前三占全球份额，从 2017 年的 45%，提升至 2020 年的 67%，2021 年一季度继续提升至 69%；行业前 6 从 2017 年的 61%，提升至 2020 年的 85%，2021 年一季度继续提升至 86%；行业前 10 从 2017年的 73%，提升至 2020 年的 93%，2021 年一季度继续提升至 94%。

竞争格局基本稳定。近 3 年以来，除 AESC 排名跌出前五，行业前五名基本没有变动，龙头地位稳固。其中，宁德时代自 2018 年开始连续三年蝉联全球动力电池市场占有率第一名。2020 年，LG 化学销量同比大幅增长 150%，其市占率和 CATL 差距拉近至 3 个百分点，而松下因为新产线延迟投产导致排名由第二下滑至第三。到 2021 年一季度，CATL 市占率提升至 32%，LG 化学和CATL 的差距拉大到 12%。

比亚迪电池主要供给比亚迪汽车，其份额受比亚迪汽车销量影响较大，其市占率在 2019 年被LG 化学超越。除CATL 外，国产动力电池品牌表现最为亮眼的是中航锂电，作为广汽埃安、长安的核心供应商，中航锂电又成功打入电动神车——宏光 Mini EV 的电池供应商阵营，并在部分热销车型中实现了独供。其市占率在 2020 年进入全球第八名，2021 年一季度名列全球第七名，有望成为中国动力电池领域的一匹黑马。

目前，全球动力电池市场竞争格局为中日韩三分天下，国产电池主要为国产新能 源车配套，韩系电池为特斯拉、宝马和韩系车配套，日系电池为特斯拉和日系车配套。其中，中国国内一众造车新势力配套首选宁德时代；LG 化学和松下除配套本国车型外， 还给特斯拉配套。因此未来中日韩三国中哪个国家新能源车销量好将影响其动力电池 的市场份额。中国是世界十最大的汽车生产国和销售市场，预计未来中国动力电池总 份额仍将保持全球第一。

八、正极材料需求旺盛，价格渐涨

1. 锂电池正极材料种类

纯电动车的动力系统占总车辆总成本的 50%。其中，电池、电控和电机分别占车辆成本的 38%、6.5%和 5.5%。而电池中正极材料、负极材料、隔膜和电解液分别占电池成本的 45%、10%、10%和 10%。正极材料成本占整车成本近 20%。

首先，我们来看看正极材料，正极材料的选择，主要基于以下几个因素考虑：

1） 具有较高的氧化还原反应电位，使锂离子电池达到较高的输出电压；

2） 锂元素含量高，材料堆积密度高，使得锂离子电池具有较高的能量密度；

3） 化学反应过程中的结构稳定性要好，使得锂离子电池具有长循环寿命；

4） 电导率要高，使得锂离子电池具有良好的充放电倍率性能；

5） 化学稳定性和热稳定性要好，不易分解和发热，使得锂离子电池具有良好的安全性；

6） 价格便宜，使得锂离子电池的成本足够低；

7） 制造工艺相对简单，便于大规模生产；

8） 对环境的污染低，易于回收利用。

目前，常见的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料（镍钴锰和镍钴铝）等。其中，动力电池以三元锂电池和磷酸铁锂电池最为常见。

（1） 钴酸锂电池(LiCoO2)

其理论容量为 274mAh/g，实际容量为 140mAh/g 左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。工作电压较高(平均工作电压为 3.7V)，充放电电压平稳。

主要优点：技术成熟，生产工艺简单，容易制造，体积小巧，比能量高，电导率高，应用范围广泛。

主要缺点：循环使用寿命在 300 次左右，成本高(钴是比较稀缺的战略性金属，很多公司用锰锂来代替钴锂)，安全性能低，抗过充电性较差，不适合高倍率充放电，废弃后对环境有污染。

主要应用领域：主要用于制造手机、笔记本电脑、移动电源及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。用于中小型号电芯。

（2） 锰酸锂电池（LiMnO4）

锰酸锂电池是指正极使用锰酸锂材料的电池，其标称电压达到 3.7V，以成本低， 安全性好被广泛使用。

主要优点：资源丰富，成本低，无污染，安全性好，倍率性能好、低温性能好、电压频率高。

主要缺点：高温性能、循环性能、储存性能较差，锰在高温情况下易分解，电池组的使用寿命短不易存储。

主要应用：混合动力客车、插电式混合动力客车、纯电动客车等等。主要用于大中型号电芯。

（3） 磷酸铁锂电池（LiFePO4）

磷酸铁锂学名铁电，最大的区别是电池的正极加入了铁元素。磷酸铁锂最近几年才刚刚起步，是一种很有潜力的材料，其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。理论容量是 170mAh/g，做成材料的实际可达容量为 160mAh/g。充放循环寿命达 2000 次，单节电池过充电压 30V 不燃烧，穿刺不爆炸。

主要优点：2000 次循环使用寿命，大电流充放电，内阻小发热少，安全，原材料来源广泛，价格便宜，环保无毒、无污染，是新一代锂离子电池的理想正极材料。

主要缺点：电导率低，体积过大,售价昂贵，数码产品领域尚未大规模使用，消费者心目中的认知度较低。

主要应用：磷酸铁锂正极材料做出的大容量电池组更易串联使用，以满足电动车频繁充放电的需要。目前铁电以大容量的电动大巴、信号基站储能和大型UPS 应用为主，其中移动电源、AA 电池刚开始试水大规模生产，这使得磷酸铁锂电池逐步在中大容量UPS、小型储能电池、草坪灯、电动工具中得到广泛应用。比亚迪是全球最大的磷酸铁锂电池制造商及电动车制造商。

（3） 镍钴锰电池（LiNiCoMnO2）

镍钴锰又称三元材料(LiNiCoMnO2)，是聚合物锂离子电池的一种，常见的形态为方块软包形状。理论容量达到 280mAh/g，产品实际容量超过 150mAh/g。

主要优点：500 次使用循环寿命，相对于钴酸锂电池安全性高，体积多样性，使用范围非常广泛，不易爆炸，安全系数高。

主要缺点：价格较高，废弃后污染环境，大电流充放电性能较弱。

主要应用：三元材料随着智能手机的普及近两年来发展迅猛，使用的领域也越来越多。它以镍盐、钴盐、锰盐为原料，镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。

（4） 镍钴铝电池（LiNiCoAlO2）

锂电池的一种新型正极材料。特斯拉 ModelS 上使用的就是镍钴铝酸锂电池。主要优点：高能量密度，低温性能好。

主要缺点：高温性能差，安全性能差，生产技术门槛高。

主要应用：动力电池。

2. 正极材料技术路线之争

（1） 三元锂电和磷酸铁锂

由于三元锂电池能量密度高，虽然价格高，但补贴力度也大，一定程度上压制了磷酸铁锂电池的需求。磷酸铁锂电池相较于三元锂电池虽然能量密度较低，但其拥有更高的安全性以及低廉的价格，在后补贴时代，在考虑成本因素的条件下，磷酸铁锂的需求会恢复到合理水平。

比亚迪推出了磷酸铁锂刀片电池，省去了模组和大部分支撑结构，由电芯直接成 包，空间利用率大大提升了。同样的电池体积里，现在可以塞下比以前多得多的电芯。据比亚迪给出的数据，对电池包的重塑使刀片电池单位体积能量密度提升 50%，相当于原来满充能跑 400 公里的电动车，如今能跑 600 公里，基本满足多数用户的日常需求。而其他厂商为了赢得市场份额，将磷酸铁锂电池作为可选配件，相较三元锂电池 的车型，价格大幅降低。如特斯拉能够在中国市场一路高歌猛进，除了国产化降成本， 还有一个很重要的原因就是磷酸铁锂电池的使用，直接将 Model 3 的价格拉到了 25 万以下。

（2） 高镍低钴成为锂电池发展方向

相比于其他锂离子电池正极材料，NCM 材料具有高比容量、低成本和良好的热稳定性等优点，因此在储能领域、电动汽车领域具有十分广阔的应用前景。镍钴锰电池（NCM） 是由镍、钴和锰三种元素通过不同配比而制造而成。

镍主要作用是用来嵌埋锂离子，提高镍的比例能够提升电池的能量密度，但过量的镍会降低材料的循环性能，降低电池的使用寿命。

钴能够提高导电率和改善循环性能，延长电池的使用寿命，但过量的钴，则会降低嵌埋容量，降低能量密度，此外，由于钴资源贫乏，价格高，过高的钴含量将增加电池的材料成本。

锰的作用是提高安全性和材料结构的稳定性，由于成本低廉，可以降低电池的材料成本，但过高的锰会出现尖晶石相，破坏层状结构。

因此，三元锂电池需要在以上三种要素进行均衡配比，制造出能量密度足够高， 寿命和安全性足够好，成本足够低的电池。我们常见的 NCM 111 / 523 / 622 / 811 指的都是这三种元素之间的比例。也就是说，NCM 811 是目前镍比例最高的电芯。

钴金属在动力电芯里占比大概是 11%，在动力电池 pack 里面占比 6%。与钴相比， 镍的成本相对较低，对提高电池容量、延长电池使用寿命亦有优势。

宁德时代正计划在印尼投资 50 亿美元兴建一家锂电池厂，协议要求宁德时代要确保 60%的镍在印尼被加工成电池；此前特斯拉亦宣布将向“镍”车型转变，认为最大限度利用镍将使价格降低 50%，而在能源密集车型里，特斯拉将使用 100%的镍；LG 化学在今年 8 月宣布其联合通用研发的超级镍钴锰铝NCMA 电池，有望明年实现量产；SKI 也于同期宣布成功商业化全球首个镍含量为 90%的 NCM9/0.5/0.5 电池。

（3） NCM 811 和NCA

在新能源汽车续航里程提高和钴价不断高涨的双重刺激之下，高镍体系的NCM811 和NCA 材料已经成为市场竞逐的热点。

目前，从国内动力锂电池制造厂家的选择来看，选择 NCM811 路线者较多，而选择 NCA 路线的少。重要原因首先在于，高镍材料荷电状态下的热稳定性较差，导致电池的安全性下降，使得电池生产公司和终端产品用户对NCA 电池的安全性心存顾虑， 要从电芯设计、电源系统设计、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计。

其次是充放电过程存在严重的产气，这会导致电池鼓胀变形，循环及搁置寿命下降，电池存在安全隐患，所以通常采用耐压的圆柱电池壳制作 NCA 电池，降低了产气量以控制电池鼓胀变形问题。

此外，NCA 要求在电池生产全过程均要控制湿度在 10%以下，而其他材料目前只需注液工序对湿度进行严格控制，这对国内公司形成了很大的挑战。

镍钴锰电池的续航表现不如镍钴铝电池，但好处是含锰三元体系热稳定性更佳更为安全，所以目前国内重要研发镍钴锰电池。

3. 正极材料年均需求增速超过 30%，价格渐涨

由于能量密度提升需求以及钴价格高涨，三元电池正极发展方向是高镍低钴。其中，NCM811 电池钴占正极材料的 10%左右，NCA 电池钴占正极材料的 5%左右。国内NCM811 占三元电池比例 2019 年 9%，迅速提升至 2020 年超 20%；而国外市场主要生产NCA 三元电池。此外，磷酸铁锂因其价格低廉且安全的特征，近期热度逐渐升温。

我们测算 2020 年，全球动力电池所需正极材料合计为 27 万吨，其中三元电池正极材料需求 18.3 万吨，磷酸铁锂正极材料需求 8.7 万吨。如果没有颠覆性技术出现的话，预计到 2030 年全球动力电池正极材料需求将上升至 461 万吨，其中三元正极材料271 万吨，磷酸铁锂 190 万吨。正极材料需求年均复合增长 32.81%。其中三元和磷酸铁锂增速分别为 30.96%和 36.06%。

2020 年，国内三元材料产量市场集中度继续小幅提升，2020 年达到 77.4％。2020年行业 CR5 约为 52％，头部大型厂商之间的份额差距较小。其中，容百锂电为国内唯一一家三元材料产量超过 2.5 万吨的企业，继续蝉联行业第一宝座，2020 年市占率为14％；天津巴莫排名第二，2020 年市占率为 11％；长远锂科排名第三，2020 年市占率为 10％。

2020 年中国磷酸铁锂正极材料出货量大幅增长，出货 12.4 万吨，同比增长 40.9%，市场规模约 45 亿元。从市场竞争格局来看，德方纳米凭借其独特的液相法优势和与大客户宁德时代的绑定，从 2018 年开始成为行业第一，2019 年市占率 29%，2020 年受限于产能，市占率略有下滑，但仍为市场第一。贝特瑞出货量为行业第二，公司将相关业务转让给龙蟠科技（603906）。

由于正极材料需求持续旺盛，而产能释放过程相对缓慢，主要产品价格在近期出现上涨态势。其中磷酸铁锂均价从去年的 3.50 万元/吨，升至今年上半年的 4.67 万元/ 吨，涨幅为 33.45%；NCM622 从去年的 13.10 万元/吨，升至今年上半年的 16.40 万元/吨，涨幅为 25.19%；NCM811 从去年的 17.91 万元/吨，升至今年上半年的 19.74 万元/吨，涨幅为 10.22%。

九、负极材料前景光明，但行业竞争加剧

1. 人造石墨占据负极材料市场份额的八成

锂电池的理论容量密度，其上限主要取决于正极材料和负极材料的短板。当前最为常见的石墨负极材料理论比容量为 372mAh/g，高于镍钴锰（NCM）160 mAh/g 和镍钴铝（NCA）170mAh/g 的水平，因此正极材料决定锂离子电池能量密度上限。

锂离子电池负极材料的选择主要考虑以下几个条件：

（1） 应为层状或隧道结构，以利于锂离子的脱嵌；

（2） 在锂离子脱嵌时无结构上的变化，具有良好的充放电可逆性和循环寿命；

（3） 锂离子在其中应尽可能多的嵌入和脱出，以使电极具有较高的可逆容量；

（4） 氧化还原反应的电位要低，与正极材料配合，使电池具有较高的输出电压；

（5） 首次不可逆放电比容量较小；

（6） 与电解质溶剂相容性好；

（7） 资源丰富、价格低廉；

（8）安全性环保。

负极材料可分为碳材料和非碳材料，碳材料包含石墨类材料和无定形碳材料。石墨类碳材料又可分为天然石墨、人造石墨和改性石墨；无定形碳材料可以分为软碳和硬碳。非碳材料可分为硅基材料、锡基材料、氧化物和泰基材料。

由于价格便宜，各项技术指标较为均衡，石墨材料是我国锂离子电池负极材料的首选。近两年石墨材料几乎垄断我国锂离子电池的负极材料。其中人造石墨占比更是达到了八成。

硅作为负极材料，虽然不具有石墨类材料的层状结构，其储锂机制和其他金属一样，是通过与锂离子的合金化和去合金化进行的，作为锂离子电池理想的负极材料， 硅的优点如下：

（1） 硅可与锂形成 Li4.4Si 合金，理论储锂比容量高达 4200mAh/g

（2） 硅的嵌锂电位(0.5V)略高于石墨，在充电时不易发生析晶现象;

（3） 硅的惰性更强，不易与电解液发生反应，可以避免有机溶剂的共嵌现象。但同时硅基材料也存在自身缺陷导致目前并未大面积推广：

硅的缺点如下：

（1） 硅与锂生成 Li4.4Si 合金时会充分吸收锂离子，随后其体积会膨胀至 300%，而石墨在吸收锂离子之后膨胀率仅为 7%。当这种反复的体积变化，会造成固态电极变得“松软”，容易导致颗粒粉化，使得活性物质从集流体中脱落，最终崩离影响电极的循环性能。

（2） 电解液中的 LiPF6 分解后产生的微量HF 会腐蚀硅，易引起负极容量的显著衰减， 从而使电池的寿命大大降低。

（3） 硅阳极由于充放电时容易膨胀和伸缩，所以会破坏锂电池电解质SEI 膜的形成。这个膜是在锂电池初次循环时所形成的，对于阳极材料有保护作用，可以防止材料结构崩塌。而 SEI 膜重复生长，会消耗电解液和锂源，最终导致电池的循环性能变差。所以尽管采用硅材料做负极，对电池能量密度会有显著提升，但是其也带来电池 循环性能等一系列副作用，最终会导致电池寿命缩短。而特斯拉采取的方案是，逐步 在石墨阳极中添加少量的硅，在能量密度和循环寿命中寻找平衡点。特斯拉为电池负 极材料进行优化改进，在普通石墨负极中加入 10%硅材料，从而提升电池整体能量密度，这种在电池能量上的突破带动国内锂电行业在硅碳材料方面的进一步探索和突破。

2. 负极材料需求旺盛，但行业竞争加剧

根据 ICC 鑫椤资讯统计，2020 年中国石墨负极材料出货量为 46 万吨，海外出货量为 8 万吨，全球合计为 54 万吨。我们测算到 2030 年全球石墨负极材料需求量为 522 万吨，年均复合增速为 25.48%。

第一梯队是天然石墨龙头贝特瑞和人造石墨龙头上海杉杉科技和高端人造负极龙头江西紫宸组成。其中，人造石墨市场已呈现出杉杉和紫宸双寡头的格局，而贝特瑞凭借优质的客户，人造石墨也在奋起直追，这 3 家企业 2019 年负极总出货量均在 4 万吨以上。

现有企业中璞泰来（江西紫宸）、杉杉股份、国民技术（斯诺实业）、中科电气、翔丰华、凯金能源都在加紧部署负极材料产能与石墨化加工能力。此外，包括福鞍碳材料、湖北宝乾、金泰能、闽光新材料、龙蟠科技、山河智能、华舜新能源相继宣布投资或开工负极材料项目。负极材料行业“马太效应”凸显。国内负极材料市场集中度持续提升，产品毛利率持续走低，新进入者增多的情形下，企业整体面临较大的竞争压力。

十、隔膜需求旺盛，产能快速扩张

1. 湿法隔膜是主流

隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。隔膜的新能要求：

（1） 化学稳定：不与电解质、电极材料发生反应；

（2） 浸润性：与电解质易于浸润且不伸长，不收缩；

（3） 热稳定性：耐受高温，具有较高的熔断隔离性；

（4） 机械强度：拉伸强度好，以保证自动卷绕的强度和宽度不变；

（5） 孔隙率：较高的孔隙率以满足离子导电要求。

湿法技术（Wet）主要用于聚乙烯（PE）隔膜的制造。由于工艺中需要使用石蜡油与 PE 混合占位造孔，在拉伸工艺后需要用溶剂萃取移除，所以该工艺称为湿法。干法技术（Dry）主要用于聚丙烯（PP）隔膜的制造。干法技术主要包括 3 种工艺技术：吹膜+单向拉伸、铸片+单向拉伸以及双向拉伸。

锂电池湿法隔膜轻薄、不易撕裂，但 PE 熔点为 135℃，安全性低于干法隔膜，加之原材料及生产流程不同，综合成本高于干法隔膜；干法隔膜产品熔点高，耐热性、耐高压性及抗氧化性更好，但相对于湿法隔膜较厚，且容易纵向撕裂，对电池企业工艺要求较高。

隔膜是锂电池材料中技术壁垒最高的环节，其性能的优劣对锂电池的轻量化和安 全性至关重要。湿法隔膜比干法隔膜在力学性能、透气性能和理化性能方面均具有一 定优势，涂覆后可以大幅提升湿法隔膜的热稳定性，总体来说湿法涂覆隔膜具有明显 的性能优势。高端消费电池大多使用湿法隔膜，随着动力电池对能量密度要求的提升， 尤其是三元电池的广泛应用，湿法隔膜在动力电池的渗透率也将逐步提升。

2. 隔膜市场供需两旺

电解液占电芯成本的 7%-11%。据 ICC 鑫椤资讯统计，2020 年中国锂电池隔膜出货量为 35 亿平方米，同比增长 36.7%，预计 2021 年，国内锂电池需求量就将超过 200GWh， 对应锂电隔膜需求量约 55 亿平米，同比增速达 55%。到 2025 年隔膜供应量将增长至138 亿平方米，未来五年年均复合增速为 31.57%。

目前头部隔膜企业持续保持满产生产，订单情况饱和，承接新订单的产能空间有限。但另一方面，国内锂电隔膜产能自 2015 年开始快速扩张，截至 2020 年底，国内湿法隔膜产能达到 70 亿平，干法隔膜产能接近 30 亿平。据不完全统计，2021 年仅恩捷、中材、星源材质、河北金力等国内隔膜企业的新增基膜产能就将达到 22 亿平。快速增长的产能一定程度的压制了隔膜的销售价格。此外，未来固态电池技术成熟后， 锂电池中隔膜将不再需要，锂电池隔膜市场需求将快速萎缩甚至消失。

十一、电解液市场需求旺盛，产品价格上升

1. 电解液涉及诸多化学制品

电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子，是锂离子电池获得高电压、高比能的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料构成， 其在一定条件下、按一定比例配制而成。

电解液需要满足以下性能要求：

（1） 电导率高；

（2） 电化学稳定，电位范围宽热稳定性好，工作温度范围宽；

（3） 化学稳定性好，与集体流及活性物质不反应；

（4） 无毒、无污染；价格便宜。

（1） 溶质材料

在溶质材料中，LiAsF6 有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率，但由于砷的毒性限制了它的应用。目前常用的锂电池的所有材料，包括电解液都是能符合欧盟的 RoHS,REACH 要求的，LiPF6 各项性能较均衡，且无毒无污染，是使用最广的溶质材料。

（2） 溶剂材料

有机溶剂是锂离子电池电解液的主体部分，与电解液的性能密切相关，一般用高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合使用。锂离子电池对溶剂的要求有安全性、氧化稳定性、与负极的相容性、导电性等，总体要求溶剂具有较高的介电常数、较低的粘度等特点。

锂离子电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME) 等重要用于锂一次电池的溶剂。PC 用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相容性很差，充放电过程中，PC 在石墨负极表面发生分解，同时引起石墨层的剥落，造成锂离子电池的循环性能下降。

锂离子电池电解液有机溶剂在使用前必须严格控制质量，如要求纯度在 99.9%以上，水分含量必须达到 10-6 以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系纯度达标的有机溶剂的氧化电位在 5V 左右，有机溶剂的氧化电位关于研究防止电池过充、安全性有很大意义。严格控制有机溶剂的水分，关于配制合格锂离子电池电解液有着决定性影响。

锂电池电解液溶剂材料主要分为三类：碳酸酯、羧酸酯类和醚类。

碳酸酯：碳酸乙烯酯(EC)是一种功能优秀的有机溶剂，可溶解多种聚合物。会刺激眼睛，会影响呼吸系统和损坏皮肤。本品应贮存于阴凉、通风、干燥处，按一般化学品规定储运。

羧酸酯类：其种类繁多,也较便宜,简单做到比较高的纯度。化学性质还算稳定,即不是很简单被氧化(甲酸酯除外),也不太简单被还原,常温下又多数是液态。

碳酸酯和羧酸酯类：两者的混合溶剂可以使得锂电池包在首次充电过程中，负极形成SEI 膜的电位高，避免溶剂还原，保证电池安全性，进步低温电池的容量保持率和高倍率充放电容量。

（3） 添加剂

添加剂是向电解质中掺入少量物质，快速改变电解液的物理和化学性能，其基本要求包括：少量即可改善电池一种或几种性能；不与电池中其他材料发生反应；与有机溶剂有较好的相溶性；无毒或低毒；价格便宜。

1） 成膜添加剂

优良的 SEI 膜（固体电解质薄膜）具有有机溶剂不容性，允许锂离子自由的进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。

其主要分为无机成膜添加剂（SO2、CO2、CO 等小分子以及卤化锂等）和有机成膜添加剂（氟代、氯代和溴代碳酸酯等，借助卤素原子的吸电子效应提高中心原子的得电力能力，使添加剂在较高的电位条件下还原并有效钝化电极表面，形成稳定的 SEI 膜。）另有 Sony 公司专利报道，在锂离子电池非水电解液中加入微量苯甲醚或其卤代衍生物，能改善电池的循环性能，减少电池不可逆容量的损失。

2） 导电添加剂

对提高电解液导电能力的添加剂的研究主要着眼于提高导电锂盐的溶解和电离以及防止溶剂共插对电极的破坏。

其按作用类型可分为与阳离子作用型（主要包括一些胺类和分子中含有两个氮原 子以上的芳香杂环化合物以及冠醚和穴状化合物）、与阴离子作用型（阴离子配体主要是一些阴离子受体化合物，如硼基化合物）及与电解质离子作用型（中性配体化合物 主要是一些富电子基团键合缺电子原子N 或B 形成的化合物，如氮杂醚类和烷基硼类）。

3） 阻燃添加剂

作为商业化应用，锂离子蓄电池的安全问题依然是制约其应用发展的重要因素。锂离子蓄电池自身存在着许多安全隐患，如充电电压高，而且电解质多为有机易燃物， 若使用不当，电池会发生危险甚至爆炸。因此，改善电解液的稳定性是改善锂离子电池安全性的一个重要方法。在电池中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂可改善电池的安全性。

主要分为：(1)有机磷化物 (2)有机氟代化合物 (3)卤代烷基磷酸酯4）过充保护添加剂

对于采用氧化还原对进行内部保护的方法人们进行了广泛的研究，这种方法的原理是通过在电解液中添加合适的氧化还原对，在正常充电时这个氧化还原对不参加任何化学或电化学反应，而当电池充满电或略高于该值时，添加剂开始在正极上氧化， 然后扩散到负极发生还原反应，如下式所示。

正极：RO+ne-

负极：O+ne-R

最佳的过充电保护添加剂应该具有 4.2~4.3V 的截止电压，从而满足锂离子蓄电池大于 4V 电压的要求，总的来说，这一部分的研究工作还有待进一步研究。

5） 控制电解液中水和HF 含量的添加剂

有机电解液中存在的痕量水和 HF 对性能优良的 SEI 膜的形成是有一定作用的， 这些都可以从 EC、PC 等溶剂在电极界面的反应中看出。但水和酸(HF)的含量过高， 不仅会导致 LiPF6 的分解，而且会破坏SEI 膜。当Al2O3、MgO、BaO 和锂或钙的碳酸盐等作为添加剂加入到电解液中，它们将与电解液中微量的 HF 发生反应，降低 HF 的含量，阻止其对电极的破坏和对 LiPF6 分解的催化作用，提高电解液的稳定性，从而改善电池性能。但这些物质去除 HF 的速度较慢，因此很难做到阻止 HF 对电池性能的破坏。

而一些酸酐类化合物虽然能较快地去除HF，但会同时产生破坏电池性能的其它酸性物质。烷烃二亚胺类化合物能通过分子中的氢原子与水分子形成较弱的氢键，从而阻止水与 LiPF6，反应产生 HF。

6） 改善低温性能的添加剂

低温性能为拓宽锂离子电池使用范围的重要因素之一，也是目前航天技术中必须具备的。N，N 一二甲基三氟乙酰胺的黏度低(1.09mPa·S，25°C)、沸点(135°C)和闪点(72°C)高，在石墨表面有较好的成膜能力，对正极也有较好的氧化稳定性，组装的电池在低温下具有优良的循环性能。有机硼化物、含氟碳酸酯也有利于电池低温性能的提高。

7） 多功能型添加剂

多功能添加剂是锂离子电池的理想添加剂，它们可以从多方面改善电解液的性能， 对提高锂离子电池的整体电化学性能具有突出作用。正在成为未来添加剂研究和开发 的主攻方向。

实际上，现有的某些添加剂本身就是多功能添加剂。例如，12-冠-4 加入 PC 溶剂后。在提高 Li+的自身导电性的同时，利用冠状配体在电极表面的亲电作用使得 Li+在电极界面与溶剂分子反应的可能性大大降低，冠醚对 Li+的优失溶剂化作用抑制了 PC 分子共插，电极界面 SEI 膜得到优化，减少了电极首次不可逆容量损失。此外，氟化有机溶剂、卤代磷酸酯如 BTE 和 TTFP 加入电解液后，不仅有助于形成优良的 SEI 膜， 同时对电解液具有一定的甚至明显的阻燃作用，改善了电池多方面性能。

2. 到 2025 年全球电解液需求 1200 亿元

电解液占电芯成本的 5%-8%。其中，溶质占电解液成本的一半。溶质价格显著影响电解液的价格。其作用是保证电池在充放电过程中有充足的锂离子实现充放电循环， 目前使用最为广泛的溶质是六氟磷酸锂；溶剂成本占比约 30%，质量占比达 80%以上，目前主要使用的是碳酸酯类溶剂；添加剂成本占比 10%，是电解液竞争力差异化的主要来源之一。

按照每 GW 电池需要电解液 1098 吨计算，到 2025 年全球动力电池需求量将达1490GW，需要电解液 163.60 万吨。按照目前价格，市场空间约为 1200 亿元。但另一方面，如果固态电池技术成熟，与锂电池隔膜类似，现有液态电解液将被快速替代， 市场需求将萎缩。

十二、主要稀缺资源供需趋势

1. 锂——70%的供应依赖进口

锂是锂离子电池不可或缺和不可替代的元素。在锂离子电池电解液中加入锂盐， 是锂离子能量的载体，当电池放电时，锂离子从阴极穿过隔膜进入正极，而充电时， 锂离子穿过隔膜进入负极。此外，在磷酸铁锂电池中，磷酸铁锂也作为电池的正极材料。

自然界的锂存在于锂辉石、锂云母和磷锂铝石中以LiO2 的形式存在，相当大的部分还存在含盐湖卤水中。通过对含锂矿石加工得到工业级碳酸锂，再提纯精炼制成电池级碳酸锂，再将碳酸锂制成各种锂电池需要的材料。

全球锂资源总量丰富，分布集中，主要分布在南美洲、澳大利亚和中国。据美国 地质调查局的数据，2020 年全球锂资源储量约为 2100 万吨(金属锂)，静态储采比超过256 年，主要集中在智利(750 万吨，占比 48%)、中国(350 万吨，21%)澳大利亚(270 万吨，占比 17%}、阿根廷(200 万吨，占比 13%}，其他锂资源较丰富的国家包括美国、巴西、葡萄牙、津巴布韦。全球锂资源不仅表现出区域分布集中的特点，还表现出控 制权高度集中的特点。澳大利亚的 Talison Lithium 公司和银河资源(Galaxy Resources Ltd.)两家公司控制了全球约 70%的矿石锂供给，而SQM、Rockwood 以及 FMC 三家公司则控制了全球约 92%的盐湖锂供应。我国占全球锂矿消费量的近一半，进口依赖度约 70%，其中约一半来自于澳大利亚。

中国锂资源主要分布在青藏高原、四川、新疆、江西、内蒙等省份，锂矿资源类型多种多样，但是约 80%以上锂资源赋存于盐湖中;绝大多数盐湖分布在青藏高原等生态脆弱区;矿石锂资源集中于四川、江西、湖南、新疆等省份。

我们对历年碳酸锂价格和新能源汽车销量增速做对比，二者有较显著的相关性， 当新能源汽车销量增速上升，碳酸锂价格也随之升高，当新能源汽车销量增速下降时， 碳酸锂价格业会随之降低。

未来 5-10 年，全球新能源汽车渗透率将快速升高。根据 Canalys 最新预测，预计到 2021 年，电动汽车将占全球新车销售的 7％以上，进一步增长 66％，叠加美联储放水的影响，2021 年碳酸锂价格有望保持上升趋势。

中国锂矿资源主要分布再四川、青海和西藏，虽然矿藏量丰富，但因交通和地理位置限制，短时间大规模开采可能性很大，加上部分矿产品位较低，提炼成本较高， 自由产能难以满足本土动力电池激增的需求。目前国内锂资源 70%依赖进口，随着中国锂离子电池需求和产能进一步扩张，对外依赖度将进一步提升。

2. 钴——高价促使需求减少

钴元素在三元正极材料中，起到提高导电率和改善循环性能，延长电池的使用寿命的作用。全球钴资源储量较贫乏，但分布较集中。据美国地质调查局的数据，2020 年全球钴资源储量约为 710 万吨，静态储采比为 50 年，主要集中在刚果（金）(360 万吨，占比 51%)、澳大利亚(140 万吨，占比 20%}、古巴(50 万吨，占比 7%}，其他钴资源较丰富的国家包括俄罗斯和加拿大。

在 2020 年之前，钴价格和新能源车销量增速变动方向基本一致。由于三元电池能量密度相对高，钴占三元电池成本相当大的部分，钴需求大幅增长，钴价在 2018 年突破 9 万美元/吨，三元电池成本也急剧升高。为降低成本同时提高能量密度，电池厂家推出NCM811 电池，钴需求量下滑，因此在 2020 年后钴价并未随新能源车销量增长而提高。

目前全球 60%的钴产量出自于 4 家企业，分别是嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源和金川集团。其中，嘉能可，洛阳钼业和欧亚资源三家公司的产量已达全球钴产量的 40%。嘉能可目前是全球最大钴矿生产商，2016 年全年共产钴原料 28300 吨， 占全球钴矿总产量 23%；洛阳钼业并购的 Tenke 矿，2016 年生产钴金属 1.45 万吨，居世界第二；欧亚资源集团(ERG)，除了拥有 MukondoMountain 铜钴矿，控股的Camrose 还拥有包括 KolweziTailings、Africo 项目和 Coe 项目等几个中小铜钴矿，目前产量约 6 千多吨左右，居世界第三。国内钴供给 96%依靠进口。

3. 镍——价格仍有提升潜力

镍在三元电池的作用在于提高增加材料的体积能量密度。三元电池的发展从最早期的NCM111 到 NCM523，再从 NCM523 到NCM622,再到最新的 NCM111，镍的比例从 30%左右，提高到正极材料的 80%左右，使用比例不断提高。

全球镍资源储量较丰富。据美国地质调查局的数据，2020 年全球镍资源储量约为9400 万吨，静态储采比为 37.6 年，虽然静态储采比不高，但年新增探明储量大多高于开采量，因此总储量大体保持增长态势。从矿产分布来看，主要集中在印尼(2100 万吨， 占比 18%)、澳大利亚(2000 万吨，占比 17%)、巴西(1600 万吨，占比 14%)，其他镍资源较丰富的国家包括俄罗斯和古巴。

从镍的价格走势和新能源车产量增速对比来看，二者在 2019 年走势相近，但在2019 年之后，随着镍在正极比例越来越高，镍的需求相对更旺盛，总体保持向上的走势。高镍占三元材料出货量的占比在 2019-2020 年从 9%上升到 24.1%，从各国动力电池技术路径规划来看，高镍将成为正极行业主流发展方向。2020 年NCM811 电池占宁德时代动力电池出货量的 20%，随着对电池能量密度提升的需求，NCM811 电池占比将逐渐升高，未来镍的价格还有提升空间。

印尼镍资源储量约 2100 万吨，作为全球镍资源储量最大和开采量最大的国家，印度尼西亚已成为“兵家必争之地”。

目前在印尼布局镍资源的主要有三类玩家，第一类是手握资源的本土企业，代表企业：安塔姆、Harita；第二类是长期扎根的西方巨头，淡水河谷、Eramet；第三类是迅速崛起的中资企业，青山集团、宁德时代、格林美、华友钴业。上述三类企业也成为电池、材料、车企合资的重要对象。

4. 锰——主要用途还是钢材冶炼

在三元锂电池中锰的作用是提高安全性和提升结果稳定性。随着电池不断追求更高的能量密度，锰的使用量逐步降低。

全球锰资源储量较丰富。据美国地质调查局的数据，2020 年全球钴资源储量约为130 万吨，静态储采比为 70 年，总探明储量大保持增长态势。从矿产分布来看，主要集中在南非(52 万吨，占比 40%)、巴西 27 万吨，占比 20%}、乌克兰(14 万吨，占比11%}，其他锰资源较丰富的国家包括印度和中国。

由于锰 90%用于钢铁冶炼，因此锰的价格和新能源汽车的产销走势不大相关，从近期表现来看，锰价基本保持稳定。

十三、2030 年全球动力电池梯次利用将超千亿

当动力锂电池容量衰减至 80％时，不适宜继续在车辆上服役，即将退役的动力电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥剩余价值。

我国新能源汽车的推广是在 2015 年之后，并且在近几年实现了爆发性增长，锂离子动力电池通常使用寿命为 5-8 年，因此从 2020 年开始，我国锂电池退役数量进入爆发期。

2019 年全国锂动力电池累计退役量约为 8.4 至 12.4 万吨。中国汽车技术研究中心预测，2020 年，我国动力电池累计退役量将达 20 万吨（约 25GWh）；2025 年，累计退役量约为 78 万吨（约 116GWh），其中，约有 55 万吨（占总退役量 70%）退役

动力电池可进入梯次利用环节，庞大的退役量也让动力电池回收成为当前行业前行过程中亟待解决的问题。

2018 年我国废旧动力电池回收市场规模约为 50－65 亿元，预计该市场规模在2020 年可达到 70－75 亿元，2025 年市场规模或将突破 250 亿元。动力电池退役量的持续攀升，也为动力电池回收市场带来了巨大的利润空间。

国际环保组织绿色和平与中华环保联合会共同发布了《为资源续航：2030 年新能源汽车电池循环经济潜力研究报告》。根据报告团队的估算，2021 至 2030 年，全球乘用电动汽车动力电池退役总量将会达到 1285 万吨，其中中国动力电池退役总量将会达到 705 万吨，到 2030 年全球乘用电动汽车的动力电池将面临总电量 463GWh 的大规模退役，如果对退役电池进行梯次利用，几乎可以覆盖全球储能的用电需求，总价值将达到 1000 亿人民币，大约是 2019 年的 25 倍。

零配件及设备篇

十四、电机装机量加速增长

1. 新能源汽车通常采用永磁同步电机或交流异步电机

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。按结构及工作原理可划分：无刷直流电机和有刷直流电机。又可分为永磁直流电机和电磁直流电机。永磁直流电机按材料又分为稀土、铁氧体、铝镍钴永磁直流电机。电磁直流电机按励磁方式又分为串励、并励、他励和复励直流电机。交流电机可分：单相电机和三相电机。

现在新能源汽车最常用的电动机有两种，一种是永磁同步电机、一种是交流异步 电机，永磁同步电机一般都被应用到搭载单电机的车身上，而交流异步电机一般都被 应用到搭载双电机的车身上，特斯拉中国 Model 3 和特斯拉 Model S 就是最好的例子。当然，两者的优缺点也很明显，永磁同步电机更节能、更轻量化，但是它需要用到稀 土材料，这使得它的造价成本更高，而且在高温和震动的情况下，它还有退磁的缺点。而交流异步电机则不需要珍贵的材料，而且它还能适应恶劣的环境，不过它的功率和 扭矩相较于永磁同步电机更低，而且它的体积也要比永磁同步电机大。国内新能源车 永磁同步电机装机比例占 98%-99%。

永磁同步电机的定子由定子铁芯、定子齿轮与定子线圈组成。如果使用三相直流 电流电机，那么需要在定子中有三套绕组，每套绕组布置在 120 度的电机壳体内壁上， 三套绕组构成了完整的圆型定子。所以只要让这三套绕组交替通电，并且交替频率与 转子旋转频率保持一致，就能获得旋转磁场。永磁同步电机转子由铁芯和永磁体两部 分构成，永磁体通常采用稀土永磁材料。当电机工作时，由电子控制电路对三相电感 线圈依次通电，产生旋转的磁场，转子根据磁场旋转同步旋转，产生动力并驱动汽车

永磁同步电机永磁电机是国内目前新能源汽车主要的应用方向，从产业链结构来看，永磁体（钕铁硼）是其主要材料。永磁体占电机原材料成本比例高达 45%，是电机中最核心的部件。稀土材料、硅钢、铜等金属材料对电机成本产生较大影响。

2. 新能源汽车带动驱动电机需求

根据第一电动的统计，2020 年我国新能源汽车驱动电机装机数量为 140.92 万台， 同比增长 20.60%。2021 年 1-2 月，我国新能源汽车驱动电机装机数量为 29.03 万台， 同比增长 339.19%，考虑新冠的影响，2021 年 1-2 月较 2019 年 1-2 月年均复合增长30.00%，而 2018-2020 年，我国新能源汽车驱动电机装机数量年均复合增速为 2.75%，因此我们判断能源汽车驱动电机装机量正在加速增长。未来，随着新能源汽车渗透率 不断提高，新能源汽车电机需求量也将随之增长。

新能源汽车驱动电机市场的主要参与者大致可以分为两类：一类是具备自产能力或关联供应链的传统整车企业，如比亚迪、北汽、厦门金龙、郑州宇通等；另一类是专门从事汽车零部件或电机电控产品的供应商，如博世、大陆、上海电驱动、上海大郡、汇川技术、英威腾等。从市场份额上来看，整车龙头企业由于自身需求量十分巨大，其配套的电机产品占据较高的市场份额。

十五、电控系统中核心部件亟待进口替代

1. 电控系统取代机械传动系统

驱动电机控制系统是控制主牵引电源和电机之间能量传输的装置。其主要功能包括车辆的怠速控制、车辆前进（控制电机正转）、车辆倒车（控制电机反转）、DC/AC 等。

比亚迪 e6 双向逆变充放电式电机控制器（VTOG）是一款高度集成化的新型多功能控制器，其主要功能是电机控制与车辆控制、电网对车辆充电、车辆对电网放电、车辆对用电设备供电以及车辆充放电。驱动电机控制器通过采集加速、制动、挡位、模式等信号控制动力输出。

2. 电控系统核心部件亟待进口替代

根据中国汽车工业信息网的统计，2020 年，我国新能源汽车电控市场规模合计达124.8 亿元，其中乘用车，客车和专用车分别占 63.6%、14.7%和 21.7%。2016-2020 年，我国新能源汽车电控市场规模年均复合增长 25.95%，较同期新能源产量增速略低1.5 个百分点，主要是因为技术进步，控制器的价格逐年降低，我们预计未来 5 年，我国新能源汽车电控市场规模年均复合增速将达 30%左右。

在新能源汽车领域，电机控制系统主要由逆变器、逆变驱动器、电源模块、中央控制模块、软起动模块、保护模块、散热系统信号检测模块等组成，其中逆变器负责蓄电池的直-交转换，从而驱动电机运转。IGBT 应用于逆变器中，占整个控制器成本的40-50%。

目前，高端 IGBT 器件国外企业占主导地位。英飞凌、ABB 、三菱、西门康、东芝、富士占据主要市场，形成这种局面的原因主要是：国际厂商起步早，研发投入大， 形成了较高的专利壁垒，且国外高端制造业水平较高一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。中国功率半导体市场占世界市场的 50% 以上，但在 IGBT 芯片市场上，90% 主要依赖进口，进口替代空间巨大。

十六、我国充电桩数量严重不足

1. 直流充电桩需求提升

充电桩按使用地点可以分为公共充电桩、专用充电桩和自用充电桩。其中公共充电桩是建设在公共停车场（库）结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。 专用充电桩是建设单位（企业）自有停车场（库），为单位（企业）内部人员使用的充电桩。 自用充电桩是建设在个人自有车位（库），为私人用户提供充电的充电桩。按输出电流，可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。其中直流通常用于快充，功率大，充电速度快，但成本高。；而交流则用于慢充，功率小，充电速度较慢，但成本低，多用于小区充电桩。

截止到 2021 年 4 月，我国公共充电桩交流占总数的 58%、直流占总数的 42%。从年新增数量来看，交流充电桩每年均较快速增长，而直流充电桩新增量则波动较大， 2021 年 1-4 月，公共直流充电桩新增量 26.9 万台，和交流电 30.8 万台的数量快速拉近。随着技术的发展，新能源汽车数量的增多，车主对充电速度需求的提高，未来我 国直流充电桩将渐渐成为主流。

2. 充电基础设施发展滞后，未来十年增量可期

截止到 2020 年年末，我国充电基础设施保有量为 168.1 万台，按照公安部发布的全国新能源车保有量计算，我国车桩比为 2.93。2021 年 1 季度，我国充电基础设施保有量为 178.8 万台，但由于新能源车保有量快速增长，车桩比升为 3.08。2015 年国务院印发的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》规划到 2020 年全国新能源汽车销量达 500 万辆，充电桩数量达 480 万个，车桩比近 1:1,由此看出我国充电基础设施相对于新能源车发展显著滞后。

从公共充电桩区域分布来看，我国广东、上海、北京、江苏和浙江三省两市占据全国公共充电桩数量的 50%，为其他 25 个省市自治区合计仅占 50%的比例。充电设施分布不均，导致在广大的中西部地区充电难问题更加突出，这将限制新能源车在中西部地区的销售。

近日，国家发展改革委、国家能源局发布了《关于进一步提升充换电基础设施服 务保障能力的实施意见（征求意见稿）》，征求意见稿提出要提升城乡地区充换电保障 能力，优先利用存量停车场等土地资源，以新增土地供应方式建设的公共充换电场站；新建居住社区要落实 100%固定车位预留充电桩建设安装条件，满足直接装表接电需要；加快高速公路快充网络有效覆盖，力争到 2025 年，国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域的高速公路服务区快充站覆盖率不低于 80%，其他地区不低于 60%工信部发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》征求意见稿提出，预计到 2030 年，我国新能源汽车保有量将达 6420 万辆。根据车桩比 1：1 的建设目标，未来十年，我国充电桩建设存在 6300 万的缺口，预计将形成 1.02 万亿元的充电桩基础设施建设市场。

3. 充电桩产业重点是 IGBT

充电桩产业链可分为上游零部件，中游整机制造和下游终端用户和运营商。

从充电桩设备的成本构成来看，充电机占据成本的大部分，而充电机最核心的部件是 IGBT。IGBT 是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“CPU” 。采用IGBT 进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，其占充电模块成本的 40%左右，占充电桩设备成本约 20%目前国内 IGBT 主要依赖进口，这使得充电桩成本居高不下，IGBT 的国产化替代正在缓慢进行中。国内 IGBT 配套生产商包括比亚迪、华虹半导体等。IGBT 竞争格局详见第十五章第 2 节。

中游是设备提供商，其进入门槛较低，行业较为分散，其核心竞争力国家电网是国内最大的充电桩公开招标企业，也是最早入行的建设运营方。2015-2019 年国网采购充电桩设备中标数量前三分别是国电南瑞、许继电气和山东鲁能，均为国电旗下的上市公司，三家合计占国网充电桩总采购量的 39%。

下游包括私人客户和充电桩运营商。截止到 2021 年 4 月，各大运营商共建成438,678 台充电桩，排名行业前三的运营商包括特来电、国网公司和星星充电市占率合计达 82%，逐步呈现出寡头竞争格局。

十七、 锂电池设备订单向龙头企业集中

1. 动力电池生产线分为电芯和模组/PACK 装配线

动力锂电池生产线包括动力锂电池模组/PACK 装配线和动力锂电池芯生产线两大部分。动力锂电池芯生产线是指电池芯生产各工艺环节对应的智能机械设备流水线。分为前段制片（正、负极浆料搅拌、涂布到辊压分切成料带），中段组装（料带极耳成形到注液），后段电芯激活与测试、筛选，直至电芯成形并检测合格。动力锂电池模组/PACK 智能装配线是将客户锂电池包产品中的电芯、电池连接片、BMS、线束、电池辅料、电池包外壳等按一定的PACK 工艺流程组装成相关的PACK 模组和电池包的装配设备。动力锂电池模组/PACK 装配线通常是由模组线和PACK 线组成。其中，动力电池电芯生产线设备占全线设备总价值的 81%。

2. 到 2030 年，全球锂电设备需求 2400 亿元

伍德麦肯兹预测到 2030 年，全球锂电池产能将较现有产能翻两番，实现 1.3TWh。分区域市场来看，现阶段，亚太地区的锂电池产能占全球产能的 80%。预计未来十年内，亚太仍将继续主导全球市场发展。包括宁德时代、LG 化学、比亚迪、SK Innovation 在内的行业领先者纷纷加足马力扩产能。中国锂电池储备项目容量将从 2020 年的345GWh 增加至 2030 年的 800GWh。

动力电池领域，受终端市场电动化加快影响，全球锂电池进入新一轮扩产竞备赛。2020-2025 年，全球动力电池企业产能扩张规划已超过 1000GWh，按照每 GW 设备投资 3 亿元计算，全球未来十年总需求空间为 3000 亿元。目前，国产用锂电设备的国产化率已达到 90%-92%。受新增产能带动，到 2022 年，属于国产锂电设备的市场份额将达到 180-190 亿元，年均增长 6.3%-8.2%。

先导智能、嘉拓智能、利元亨等领先装备企业已经进入国际车企/动力电池巨头供应链，全球化路径逐渐延伸至远。目前头部设备企业正在通过提升良品率，革新工艺， 降低运营成本，研发一体化设备，提供半整线/整线等模式，进一步拉开与二线设备企业的差距，订单也向龙头企业集中。

策略篇

十八、投资策略

1. 整车制造有望诞生全球领军企业

受资源和环境约束，采用新能源汽车替代传统燃油车已成为全球共识。预计到 2030年，电动汽车的销量将会达到全球乘用车销量的 48%。基于此预测，我们判断到 2025年，全球电动车销量将达到 1500 万辆，到 2030 年全球电动车销量将达 3000 万辆。预计 2021-2025 年，全球新能源汽车年均复合增速为 36.37%，2026-2030 年，全球新能源汽车年均复合增速为 14.87%。

另一方面，我国人工智能、大数据、量子计算、自动驾驶等新一轮的革命技术不断取得进步并应用于汽车制造领域，欧美日等老牌车企的燃油车的技术垄断优势将荡然无存，中国车企将有机会和国际龙头站在同一起跑线上。国内车企凭借国内庞大的消费市场，完善的产业链体系，工程师红利带来的创新优势以及企业家精神，有望在新一轮竞争中站上全球汽车行业的巅峰，并诞生出诸如丰田、大众那样的全球领军企业。

我们认为未来国内整车企业将会产生三种结局。一是在压力下，有能力有意愿加 快新能源汽车的研发，不断将新技术应用于汽车产品。这类车企以国内二线品牌的主 机厂为主要代表，他们既有传统车企的历史底蕴，但却没有一线车企那样的产能包袱， 希望在产业巨变过程中超越竞争对手成为一线品牌，这些车企“华丽转身”最为坚决 也异常迅速。如比亚迪、长城汽车、长安汽车等；二是，有强大的汽车产能，但无力投入新能源车的车企。他们将成为造车新势力的“代工厂”；三是生产能力、资金和技术实力都不足以支撑企业转型的企业将被兼并或淘汰出局。因此，我们判断未来车企 的经营业绩和估值将进一步分化，能够迎合大众需求并持续创新的新能源车企经营业 绩将持续快速增长，这部分企业将能够获得市场青睐并得到更高的估值溢价。建议关注：比亚迪（002459.SZ）、广汽集团（601238.SH）、长城汽车（601633.SH）、长安汽 车（000625.SZ）。

2. 电池领域需求快速增长，宁德时代全球龙头地位牢固

2020 年，全球动力电池安装量合计为 137GW，同比增长 17%，动力电池出货量为213GW，同比增长 34%。基于以上假设，预计到 2025 年，动力电池出货量和安装量为1396GW 和 1163GW，到 2030 年，动力电池出货量和安装量为 3555GW 和 2963GW。2021-2025年动力电池需求年均增速 40.42%，2026-2030 年动力电池需求年均增速 18.29%。基于各个电池生产商生产能力，SNE Research 预计从 2023 年开始全球电池（电动车+储能板块）安装需求将高于电池供给量。到 2025 年供不应求将达到峰值。在电池出货方面（电动车+储能板块），短缺情况则会提前一年，2022 年便会开始出现，动力电池供应商需要更多扩充有效产能。

全球动力电池市场竞争格局为中日韩三分天下，国产电池主要为国产新能源车配套，韩系电池为特斯拉、欧系和韩系车配套，日系电池为特斯拉和日系车配套。2020年，宁德时代和韩国 LG 化学占据绝对领先地位，但 2021 年上半年，随着国产品牌新能源车销量大幅增长，第一名的宁德时代和第二名 LG 化学之间的差距进一步拉大。

未来全球动力电池厂商的市场份额一方面看现有配套车型的销量，另一方面看能否获进入新的主机厂的供应链。2020 年工信部公布的新能源车型有效目录共 6,800 余款车型，其中由宁德时代配套动力电池的有 3,400 余款车型，占比约 50%，是配套车型最多的动力电池厂商，随着国内和全球新能源汽车市场崛起，宁德时代作为全球动力电池龙头的市场地位有望持续增强；中航锂电（成飞集成参股子公司）凭借打入广汽集团和长安集团的配套体系，配套的五菱宏光 Mini EV 成为“爆款”，迅速进入全球前十行列；国轩高科凭借三元电池和磷酸铁锂电池单体能量密度分别突破 302Wh/kg 和 210 Wh/kg，全球排名逐步攀升。动力电池建议关注宁德时代（300750.SZ）、亿纬锂能（300014.SZ）、国轩高科（002074.SZ），设备端建议关注先导智能（300450.SZ）和利元亨（688499.SH）。

3. 材料端关注三元和磷酸铁锂正极材料

锂离子电池主要是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液。其中，负极材料虽然需求旺盛，但产能增长较快，因此竞争加剧，价格涨跌不一；隔膜和电解液需求也较旺盛，但一旦固态电池技术成熟，隔膜将被取消，电解液的物质将被替换。因此我们最为看好正极材料。

我们测算 2020 年，全球动力电池所需正极材料合计为 27 万吨，其中三元电池正极材料需求18.3 万吨，磷酸铁锂正极材料需求 8.7 万吨。如果没有颠覆性技术出现的话，预计到 2030 年全球动力电池正极材料需求将上升至 461 万吨，其中三元正极材料271 万吨，磷酸铁锂 190 万吨。正极材料需求年均复合增长 32.81%。其中三元和磷酸铁锂增速分别为 30.96%和 36.06%。正极材料建议关注：当升科技（300073.SZ）、容百科技（688005.SH）、格林美（002340.SZ）以及德方纳米（300769.SZ）。

4. 上游资源关注锂和镍

锂离子电池是通过电池内部的锂离子移动来实现电势差，进而引发电流，锂是锂电池不可或缺的元素。据美国地质调查局的数据，2020 年全球锂资源储量约为 2100 万吨(金属锂)。我国占全球锂矿消费量的近一半，进口依赖度约 70%，其中约一半来自于澳大利亚。未来 5-10 年，全球新能源汽车渗透率将快速升高。随着电动汽车销量的快速增长，叠加美联储放水的影响，2021 年碳酸锂价格有望保持上升趋势。建议关注：天齐锂业（002466.SZ）、赣锋锂业（002460）和永兴材料（002756）。

镍在三元电池的作用在于提高增加材料的体积能量密度。三元电池的发展从最早 期的 NCM111 到 NCM523，再从 NCM523 到 NCM622,再到最新的 NCM111，镍的比例从 30% 左右，提高到正极材料的 80%左右，使用比例不断提高。全球镍资源储量较丰富。据美国地质调查局的数据，2020 年全球镍资源储量约为 9400 万吨，静态储采比为 37.6 年， 虽然静态储采比不高，但年新增探明储量大多高于开采量，因此总储量大体保持增长 态势。目前在印尼布局镍资源的主要有三类玩家，第一类是手握资源的本土企业，代 表企业：安塔姆、Harita；第二类是长期扎根的西方巨头，淡水河谷、Eramet；第三类是迅速崛起的中资企业，青山集团、宁德时代、格林美、华友钴业。上述三类企业也成为电池、材料、车企合资的重要对象。建议关注格林美（002340.SZ）、盛屯矿业（600771.SH）、杉杉股份（600884.SH）。

十九、投资地图

3. 新能源汽车产业链及相关上市公司

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来源：行研君