通過拆解分析動力電池成本及趨勢
時(shí)間:2020-12-14 09:46來源:UBS Evidence Lab 作者:瑞銀研究
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我們與業(yè)內(nèi)專家P3 Automotive 以及UBS Evidence Lab共同完成最新的電池拆解分析，再度聚焦該領(lǐng)域，現(xiàn)已覆蓋主要廠商生產(chǎn)的全部7種電芯。我們的結(jié)論是：2021-2022年大部分廠商的電池成本即將與汽油動力總成齊平，達(dá)到100美元/千瓦時(shí)；2022年電動車與傳統(tǒng)汽車的總成本差距僅為1900美元，我們預(yù)計(jì)到2024年成本差將不復(fù)存在；低成本的中國電動車供應(yīng)鏈正走向全球，有望獲益于歐洲電動車的迅猛增長。
今天，電池占到一輛電動車總成本的25-40%，令其成為最昂貴的電動車零部件。降低電池成本、提高性能對于1）令電動車成為一項(xiàng)大眾市場技術(shù)及2）在激烈的電池和整車廠競爭中勝出都是最關(guān)鍵的因素。其意義深遠(yuǎn)，影響著包括大宗商品、采掘、化工和工業(yè)設(shè)備等在內(nèi)的諸多行業(yè)。
UBS Evidence Lab 聯(lián)手在動力電池領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程咨詢機(jī)構(gòu) P3 Automotive對行業(yè)領(lǐng)先的電芯進(jìn)行了深度的物理和化學(xué)分析。2020年，我們將比亞迪、SKI和寧德時(shí)代NCM 811 電芯加入電池分析對比表。我們曾在2018年的Q-series報(bào)告"Heart of an Electric Vehicle" 中對LG化學(xué)、寧德時(shí)代、三星（SDI）和松下的電池進(jìn)行了分析。我們目前的電池研究范圍（7種電芯）涵蓋了所有主要的制造商(參數(shù)|圖片)、各代鎳化學(xué)工藝和電池外觀形態(tài)。
主要結(jié)論
寧德時(shí)代最前沿的NCM 811電池在優(yōu)化成本方面表現(xiàn)最佳，主要指標(biāo)均居電池參數(shù)榜首位。
行業(yè)電池系統(tǒng)成本比我們之前的預(yù)估值低20美元/千瓦時(shí)，到2022年應(yīng)會達(dá)到100美元/千瓦時(shí)。
20美元/千瓦時(shí)相當(dāng)于每輛車節(jié)省1000-1500美元成本。2022年電動車與傳統(tǒng)汽車的成本差僅為1900美元，我們預(yù)計(jì)到2024年成本差將不復(fù)存在。
各家汽車制造商都在自產(chǎn)電池系統(tǒng)（電池包、管理軟件及冷卻系統(tǒng)），這將繼續(xù)降低成本并將價(jià)格競爭推至電芯/模組層面。
到2025年目前的正極技術(shù)性能將觸及天花板，因此電池材料與電芯/電池包再造可能成為降成本的重點(diǎn)。
由于汽車制造商自產(chǎn)電池系統(tǒng)部件，因此像特斯拉所使用的圓柱電池可能更廣泛地被行業(yè)采用。
電芯制造商與整車廠"共處一地"的趨勢將令全球電芯制造成本曲線變平。
LG化學(xué)在可比電芯方面較SKI有12%的成本優(yōu)勢。未來幾年此優(yōu)勢或得以持續(xù)，因?yàn)長G化學(xué)看來以其專利工藝而享有制造優(yōu)勢。
行業(yè)概覽
現(xiàn)有廠商在擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢
我們認(rèn)為，現(xiàn)有廠商在擴(kuò)大相對于新進(jìn)入者的成本和技術(shù)優(yōu)勢。而在現(xiàn)有廠商中，電芯成本、地理布局、戰(zhàn)略合作/合資企業(yè)及政府政策加在一起將決定市場份額大小。
亞洲企業(yè)控制著全球電池供給
電芯行業(yè)整合度高，我們估算2019年前六大制造商控制著市場的87%。中國以外的電池供給方面，韓國電池制造商幾乎壟斷了大眾等傳統(tǒng)整車廠的電池供給。松下從北美超級工廠獨(dú)家向特斯拉供貨。
政策將中國與海外動力電池市場分隔開
在中國市場，我們估算中國前兩大制造商合計(jì)市場份額約70%。由于政策的原因，中國市場與海外電池市場基本仍是分隔開的。我們預(yù)計(jì)到2025年，韓國電池制造商在中國市場的份額將從低基數(shù)升至市場的五分之一左右。
中國電動車供應(yīng)鏈正走向全球
今后五年，我們預(yù)計(jì)電動車供應(yīng)鏈上的中國企業(yè)將積極進(jìn)軍海外市場。這將令中國市場的過剩供給得以填補(bǔ)日益浮現(xiàn)的海外供給缺口。
電芯供給對整車廠而言仍是個(gè)問題
即便是在中國出口持續(xù)增長的情況下，我們也預(yù)計(jì)海外電池市場仍吃緊。電池工程師等人力資本是關(guān)鍵的行業(yè)增長瓶頸，尤其是在亞洲之外的地區(qū)。那些已在歐洲成功實(shí)現(xiàn)本土化生產(chǎn)的現(xiàn)有廠商可望保持先動優(yōu)勢。我們預(yù)計(jì)現(xiàn)有廠商普遍會隨行業(yè)增長，而新進(jìn)入者面臨艱難的爬坡戰(zhàn)。
中國電池企業(yè)征戰(zhàn)歐洲市場應(yīng)會取得成功
因?yàn)檎噺S希望打破韓國供給壟斷控制。與P3的發(fā)現(xiàn)相反，我們認(rèn)為中國的材料成本低于海外市場。若此項(xiàng)優(yōu)勢能維系，那么中國可以實(shí)現(xiàn)相較于海外廠商的成本優(yōu)勢。
電池成本迅速降向成本平價(jià)
寧德時(shí)代在電池成本方面奪冠
據(jù)P3估算，寧德時(shí)代的第三代NCM 811電池系統(tǒng)在電池包層面和電芯層面的成本分別為120美元/千瓦時(shí)和99美元/千瓦時(shí)，均低于松下。我們認(rèn)為，特斯拉的盈利能力水平說明自我們2018年完成此項(xiàng)研究以來，它們進(jìn)一步降低了電池包成本。
所有三種電芯在成本對比中都有較突出代表
三種占主導(dǎo)地位的電芯（圓柱、方形及軟包）在2020-21年全球電芯成本對比中都有較突出的代表，按成本從低至高排列依次為寧德時(shí)代（方形）<松下（圓柱）< LG化學(xué)（軟包），成本介于99美元至109美元/千瓦時(shí)之間。
第二代 (NCM523-622) 三星、SKI、寧德時(shí)代和比亞迪電芯成本都在150美元(參數(shù)|圖片)/千瓦時(shí)上下。比亞迪和三星SDI的第一代NCM 111 電芯成本處于全球成本曲線頂端，在160美元/千瓦時(shí)以上。
100美元/千瓦時(shí)的電池系統(tǒng)成本令電動車接近成本平價(jià)
瑞銀預(yù)計(jì)，2022年電池包層面成本將降至100美元/千瓦時(shí)以下，對于現(xiàn)有的制造商而言，這比我們之前的預(yù)期低了約20美元/千瓦時(shí)，部分歸因于向NCM-A 和NCA 等高鎳化學(xué)工藝轉(zhuǎn)變的速度快于預(yù)期。隨著整車廠加大電池包、冷卻系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)等部件的自產(chǎn)力度，電池系統(tǒng)成本下降的速度也快于我們的預(yù)期。
電動車應(yīng)會在2024年實(shí)現(xiàn)總成本平價(jià)
我們的研究顯示，2022年，電動車與傳統(tǒng)汽車之間的總體成本差距僅為1900美元，我們預(yù)計(jì)到2024年這個(gè)成本差將不復(fù)存在。因此，我們將2025年美國市場電動車滲透率預(yù)測上調(diào)4個(gè)百分點(diǎn)至12%。歐盟/中國引領(lǐng)的增長應(yīng)會拉動全球電動車滲透率到2025年升至約17%，到2030年升至約40%。
我們對化學(xué)/機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣性能、制造成本和隨著規(guī)模提升成本趨勢的預(yù)估都得自此次拆解。我們認(rèn)為可見性相對較高，因?yàn)槲覀兊念A(yù)測僅包含了一次現(xiàn)有技術(shù)路線的階躍變化。
最優(yōu)化生產(chǎn)是我們的2020-21年基準(zhǔn)情景假設(shè)
對于我們的全球成本曲線，我們采用了P3的最優(yōu)化成本情景，包括：產(chǎn)能/生產(chǎn)線利用率提升，設(shè)備效率提高使得吞吐量升高，規(guī)模更大使得活性材料采購價(jià)格更低，研發(fā)費(fèi)用占比更低。對于2018年時(shí)拆解的電芯，我們估算已經(jīng)達(dá)到了P3的最優(yōu)化成本情景。2020年拆解的電芯于2019年采購、2020年1季度進(jìn)行分析。對于這些電芯，我們也認(rèn)為要么已實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化成本情景，要么將在未來12個(gè)月實(shí)現(xiàn)。
預(yù)測與情景分析
下一代電芯情景分析：贏利還是拖累？
我們對下一代電池包成本的樂觀和悲觀情景假設(shè)分別為74美元/千瓦時(shí)和113美元/千瓦時(shí)。二者之間39美元的差距對于整車廠而言大約相當(dāng)于2500美元的電池系統(tǒng)價(jià)差，這將直接影響全球電動車滲透率和盈利能力。這些情景體現(xiàn)了現(xiàn)有商用電芯技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，成本圍繞能量密度、制造、封裝和電池材料而變化。
到2025年全球電動車滲透率將達(dá)到約17%，到2030年將達(dá)到約40%
我們對2025年全球電動車滲透率的基準(zhǔn)/樂觀/悲觀情景預(yù)測分別為 17.4%/27.8%/7.0%。根據(jù)這三種不同水平的電動車滲透率，我們分別得到973, 1557和 389 吉瓦時(shí)的全球動力電池需求水平。我們對2030年全球電動車滲透率的基準(zhǔn)/樂觀/悲觀情景預(yù)測分別為39.7%, 63.6% 和15.9%，分別對應(yīng)2596, 4153 和1038 吉瓦時(shí)的基準(zhǔn)/樂觀/悲觀情景全球電池需求。
未來趨勢與爭議
電池形態(tài)上的成本差異趨平
我們預(yù)計(jì)軟包、方形和圓柱這三種形態(tài)將共存，因其電池系統(tǒng)成本相同。除了特斯拉，其他整車廠主要采用方形和軟包電池。每種形態(tài)電池都有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，有可能技術(shù)突破僅針對某一種形態(tài)的電池。因此，我們認(rèn)為整車廠采用多種形態(tài)的電池是有道理的。
圓柱電池仍給特斯拉帶來優(yōu)勢
盡管圓柱電池有成本競爭力和技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，但近期內(nèi)傳統(tǒng)整車廠看來仍不大可能采用這種電池。我們認(rèn)為，除特斯拉之外，其他廠商無法通過電池管理系統(tǒng)及/或電池包系統(tǒng)來降低更�。〝�(shù)量更多）電芯的安全風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于電池管理系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)，請參考我們2019年的Q-series報(bào)告"Coding cars- is the value chain ready"。
傳統(tǒng)整車廠仍有可能“變圓”
傳統(tǒng)整車廠在跟隨特斯拉的步伐、實(shí)現(xiàn)電池包和電池管理系統(tǒng)的自產(chǎn)，這可能更好地為它們在中期內(nèi)采用圓柱電芯奠定基礎(chǔ)。特斯拉計(jì)劃將其圓柱電芯容量增加5.5倍（4680電芯）。我們認(rèn)為，如果行業(yè)能跟進(jìn)，那么單個(gè)電池包的電芯數(shù)量減少或令圓柱電芯的采用變得更容易。如果圓柱電芯在行業(yè)中被更廣泛采用，那么目前有圓柱電芯生產(chǎn)能力的電池制造商將處于更有利地位。
隨著整車廠入局，電芯層面競爭將加劇
整車廠自產(chǎn)電池包、冷卻系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)，使得電池包成本以快于我們之前預(yù)期的速度下降。對于專屬電動車平臺而言，將電池包整合進(jìn)車輛底盤看來是經(jīng)濟(jì)的，因此自產(chǎn)趨勢可能會延續(xù)。這項(xiàng)趨勢或?qū)е码姵刂圃焐痰臐撛谑袌隹s小至僅生產(chǎn)電芯。
與客戶“同處一地”的趨勢令行業(yè)制造成本趨同
生產(chǎn)制造占到電芯總成本的10-15%，生產(chǎn)地點(diǎn)是主要影響因素。與整車廠客戶“同處一地” 的趨勢應(yīng)會令既定地點(diǎn)各家電池制造商的成本趨同。
未來技術(shù)-現(xiàn)有線路的推進(jìn)與再發(fā)明
固態(tài)電池、干電極、無鈷/鎳正極和純硅負(fù)極等技術(shù)都在研發(fā)中。我們認(rèn)為，上述電極、正極/負(fù)極材料方面的技術(shù)進(jìn)步都是對現(xiàn)有技術(shù)線路的采用。首批將這些技術(shù)商業(yè)化的公司將享有先動成本優(yōu)勢。
創(chuàng)新將決定短期企業(yè)盈利能力
硅基負(fù)極、無鎳/鈷正極和干電極等新電池材料技術(shù)的商用時(shí)間表將決定2024年以后的成本曲線。與NCM電池的推出相同，我們預(yù)計(jì)新技術(shù)方面的先動者在其他同業(yè)追趕過程中將享有成本優(yōu)勢。
固態(tài)電池的成本平價(jià)之路不確定
固態(tài)電池是一條完全不同的技術(shù)線路：1) 總體看與今天的電池生產(chǎn)線不兼容；2) 并未進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。由于制造和材料成本相對較高，我們認(rèn)為此項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本平價(jià)、被更廣采用的道路并不確定。
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