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文档简介

1、新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31目录1、新能源汽车电池壳概述.51.1、新能源汽车动力电池概述. 51.2、电芯分类及发展变化. 81.3、电池壳分类概述.101.3.1、硬壳结构、工艺、材质及行业标准. 111.3.2、铝塑膜结构、工艺、材质及行业企业.151.4、结论与思考.162、新能源汽车行业追溯与展望. 172.1、新能源汽车发展追溯. 172.2、驱动因素分析.192.2.1、政策因素.202.2.2、技术因素.232.2.3、市场因素.232.3、新能源汽车发展预估. 252.4、结论与思考.283、电池壳市场需求及市场规模预估.303.1、动力电池需求预估.30

2、3.2、电芯需求预估.333.3、电池壳需求预估.363.4、电池壳市场规模预估. 383.5、结论与思考.424、风险提示.432期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31图表目录图表 1:电池分类.5图表 2:动力电池结构分解. 6图表 3:Daimler EQC 电池包.7图表 4:Daimler EQC 电池包爆炸图. 7图表 5:大众传统电池系统结构设计:电芯-模组-电池系统. 7图表 6:比亚迪刀片电池电池包:CTP. 7图表 7:电芯分类及概述. 10图表 8:无锡金杨圆柱电池钢壳.11图表 9:无锡金杨圆柱电池盖帽.11图表 10:震裕科技方形电池铝壳.12图

3、表 11:震裕科技方形电池顶盖.12图表 12:震裕科技顶盖主要生产工艺. 12图表 13:震裕科技壳体主要生产工艺. 12图表 14:硬壳材质性能优缺点对比.13图表 15:3003 铝锰合金化学成分表.13图表 16:电池壳行业相关标准. 14图表 17:动力电池用铝的 4 种类型. 14图表 18:铝塑膜主要生产工艺. 15图表 19:中国新能源汽车销量及增长率.17图表 20:中国新能源汽车销量及渗透率.17图表 21:全球新能源汽车销量及增长率.19图表 22:全球新能源汽车销量(分动力总成).19图表 23:新能源汽车市场渗透率.19图表 24:2021 年全球新能源汽车销量分布.

4、19图表 25:中国新能源汽车行业政策不完全整理.21图表 26:国家或地区禁售燃油车时间不完全整理. 22图表 27:全球新能源汽车行业政策不完全整理.22图表 28:大众 2018 年上市的车型 e-Golf. 23图表 29:大众 2021 年上市的车型 ID.3.23图表 30:小鹏汽车充电站. 24图表 31:宁德时代换电站. 24图表 32:2022 年中国新能源汽车销量预测.26图表 33:中长期中国新能源汽车销量预测. 26图表 34:IEA 全球电动汽车销量预测.273期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31图表 35:IEA 全球电动汽车渗透率预测.27

5、图表 36:IEA 全球分地区电动汽车销量预测.28图表 37:EVTank 全球新能源汽车销量预测.28图表 38:中国新能源汽车销量预测汇总.29图表 39:全球新能源汽车销量预测汇总.29图表 40:中国及全球新能源汽车销量预测. 30图表 41:中国及全球动力电池装机量. 31图表 42:中国动力电池出货量. 31图表 43:全球动力电池需求量/出货量预测. 31图表 44:中国月度装车电量.32图表 45:中国及全球年度平均装车电量.32图表 46:中国及全球动力电池需求量预测. 32图表 47:中国动力电池装机量(按电池类型分类).34图表 48:中国动力电池装机量(按单体外形分类

6、).34图表 49:中国及全球动力电池电芯需求量预测.35图表 50:中国电芯需求量预测(按电芯单体形状分类).36图表 51:全球电芯需求量预测(按电芯单体形状分类).36图表 52:中国及全球动力电池硬壳需求量预测.37图表 53:中国及全球硬壳对应原材料需求量预测. 38图表 54:中国及全球软包对应铝塑膜需求量预测. 38图表 55:电池壳原材料价格与电池壳产品售价.39图表 56:圆柱电池壳市场规模预测.40图表 57:方形电池壳市场规模预测.41图表 58:铝塑膜市场规模预测. 41图表 59:电池壳市场规模预测总结.424期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-3

7、11、 新能源汽车电池壳概述1.1、新能源汽车动力电池概述新能源汽车是指采用新型动力系统、完全或主要依靠新型能源驱动的汽车,包含插电式混合动力(含增程式)汽车(PHV)、纯电动汽车(EV)和燃料电池汽车(FCV)。电池根据应用领域可分为消费电池、动力电池、储能电池三大类。消费电池可理解为3C 电池,即应用于手机、笔记本电脑等电子设备的电池。动力电池和储能电池本质相同但应用场景不同,前者主要应用于新能源汽车或电动工具,后者主要应用于电站、通信基站等场景。二者由于不同面向也有着不同的要求动力电池偏重能量密度,而储能电池更注重强稳定性、长寿命、和低成本。根据能量来源,电池可分为化学电池、物理电池、生

8、物电池三大类。化学电池通过发生化学反应将化学能转化为电能,可进一步细分为一次电池(不可再充电的电池)、二次电池(可充电的电池)和燃料电池(直接将燃料的化学能转化为电能的装置)。物理电池通常在特定条件下实现能量的直接转换。生物电池则将生物质能直接转化为电能。新能源汽车动力电池主要覆盖了上述化学电池中的二次电池和燃料电池。现阶段,电动化在新能源化过程中起着主导作用,锂电池是当下最广泛使用的动力电池目前,三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池二分天下,此消彼长,占据了绝大多数市场。而运用氢能的燃料电池虽然从长期上被行业寄予厚望、短期也在不断发展中,但是其技术水平、商业化和规模化程度对比电动汽车仍有很大差距

9、。图表 1:电池分类电池分类按应用领域分类:消费电池手机、笔记本电能等新能源汽车、电动工具等电站、通信基站等动力电池储能电池按能量来源分类:一次电池锌锰电池等化学电池二次电池燃料电池锂电池、铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等氢燃料电池等物理电池生物电池太阳能电池、热电池等酶解电池、微生物电池等资料来源:公开资料整理5期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31图表 2:动力电池结构分解资料来源:公开资料整理人们通常所说电动汽车的电池普遍是指电池包(Pack),也称电池系统(Battery System)。从功能角度分解,电池包可拆分为电池模块、电气系统、热管理系统、电池管理系统(B

10、MS)、结构件等。电池模块为电动汽车储存或释放能量;电气系统负责传输来自电池模块的动力以及检测信号和控制信号;热管理系统通过风冷、液冷等方式使电池温度维持在一个合理的范围之内,以提高电池的安全性和寿命;电池管理系统负责采集温度、电压、电流等数据,并对它们进行计算和评估;结构件是由壳体、各类金属支架、端板组成的电池盒,对电池起到承载和防护作用。对照实物图来看,奔驰 EQC 电池包如图表 3 所示,是一块装备在汽车底盘的大型零件。拆分以后如图表 4 所示,从上至下分别为冷却系统、上盖、电池管理系统、电池模块(模组和电芯)和下部框架结构。电芯的装配有多种结构可选,传统的结构设计是模块化设计,电池模块

11、由多个模组(Module)组成,每个模组再由几十到几百个不等的电芯(Cell)串并联组成,如图表5 所示。其他结构包括 CTP (Cell to Pack)和 CTC (Cell to Chassis)CTP 跳过了模组这一环节,将电芯直接组成电池包;而 CTC 更是跳过了模组和电池包,将电芯直接集成进底盘。从动力电池的发展变化历程来看,传统模块结构模式的诞生与当时的应用环境息息相关。早期以特斯拉为主的动力电池包大量采用圆柱电芯,圆柱电芯普遍较小,因而一辆6期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31车动辄使用上千个电芯。将电芯提前集成进模组则成为了必要的一环,能够有力降低组装

12、复杂程度、抬高生产效率。此外,模块化设计可以实现单个模组的更换,也为售后维修提供了许多方便。如今,大模组化、去模组化成为技术发展的主流趋势,在提升能量密度、保证续航的基础上,还能减少零件的使用,为整车轻量化提供助力。图表 3:Daimler EQC 电池包图表 4:Daimler EQC 电池包爆炸图资料来源:公司报告资料来源:公司报告图表 5:大众传统电池系统结构设计:电芯-模组-电池系统 图表 6:比亚迪刀片电池电池包:CTP资料来源:公司报告资料来源:公司报告7期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-311.2、电芯分类及发展变化动力电池的电芯是为新能源汽车提供能量的最小

13、单位,其基本结构包括正负极、隔膜、电解液、电池壳(又称精密结构件)等部分。对电芯性能的要求主要包括能量密度(续航里程)、安全、快充、成本、寿命、尺寸兼容等。此外,汽车驱动需要庞大数额的动力电芯带动,电芯一致性从而成为电芯生产过程中另一大重要考量指标。市场上锂电子电芯有两种主流的分类方法。按电池正极材料分类,我们可将电芯主要分为三元电芯和磷酸铁锂电芯两大类。按电池形状分类,我们可将电芯主要分为三大类:圆柱形电芯(Cylindrical Cell)、方形电芯(Prismatic Cell)和软包电芯(Pouch Cell)。三者在电池本身的工作原理相差不大,主要区别在于封装材质和形状方形电芯和圆柱

14、形电芯采用硬壳封装,壳体材料多使用不锈钢和铝合金;软包电芯则采用铝塑(复合)膜作为封装外壳。圆柱电芯主流电动车企中,主要使用圆柱形电芯的是特斯拉。从早期 Roadster 装备的 18650 电池,到全球畅销 Model 3 装备的 21700 电池,再到近几年备受关注的 4680 大圆柱电池(也称46800),特斯拉最初选用圆柱电芯或可归因于其发展时间长、工艺相对成熟、一致性也较高,是电动汽车发展早期有限条件限制下可选的最合适量产的选项;而圆柱电芯也借助特斯拉的畅销,在动力电池市场异军突起,占据可观份额。圆柱电芯因其特定形状,有着散热性能强、空间利用率低、径向导热性差的特征。单体能量密度(W

15、h/L)较高,但由于钢壳或铝壳较重,比能量(Wh/kg)相对较低。此外,圆柱形电芯采用卷绕工艺,因卷绕圈数有限而单体容量(Ah)较低,导致能量密度的上升空间小、成组效率低,而大量组合又对电池管理系统(BMS)提出较高要求。圆柱电芯的尺寸规格相对规范,可以在名字中有所辨别。通常电芯型号由五位数字组成,前两位表示直径(mm),中间两位数字表示高度(mm),最后一个 0 表示圆柱。如 18650电芯是直径 18mm,高 65mm 的圆柱形电芯。方形电芯方形电芯的繁荣主要源于中国新能源市场的带动。早期政策利好首先向新能源商用车倾斜,由于公交大巴等大型交通工具普遍对动力电池容量要求很大,方形电芯通过其单

16、体容量大、空间利用率高等特征受到青睐,得以大幅发展。方形电芯如今仍是市场主流,大多使用卷绕压实工艺,少数使用叠片工艺。其优点是整体机械稳定性高、强度高、内阻小、寿命长、空间利用率高,缺点是散热难度高。8期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31同时,方形电芯可根据产品尺寸进行定制化生产,因而市场上有大量不同型号,生产工艺较难统一。软包电芯软包电芯采用叠片工艺,使用铝塑(复合)膜作为封装外壳。对比其他类型,软包电芯的设计灵活性更强、外壳重量更低同等容量下,较钢壳电池轻 40%,较铝壳电池轻20%,进而带动能量密度的提升,在轻量化需求逐渐增大的将来,有望成为车企首选的电池类型。出

17、现安全问题时,软包电池会鼓气或裂开,而不像钢壳铝壳电芯那样发生爆炸,因而安全性较好。软包电芯也有明显不足,电芯性能需要持续改善,例如铝塑膜作为壳体在长期使用情况下有被金属小颗粒刺穿而造成漏液的风险;刚性不强,成组需要更多结构件提供支撑,因此成组效率较低;一致性较差;成本较高等。技术路线的发展趋势在面向未来的研发上,大电芯、大模组、去模组化已成为主流的发展趋势。圆柱电池方面,特斯拉主导的 4680 大圆柱电池有望进入量产化进程;方形电池方面,比亚迪推出刀片电池,蜂巢能源推出长条型 L600 电池,推动了方形电池的革新和发展。此外,固态电池的技术发展路线也逐渐清晰,当电解液不再是液态时,电芯或许也

18、不再需要硬壳的封装保护了;因此行业推测,在新的封装形态出现之前,软包或将是最适合的固态电池包装形式,有机会随着固态电池的产业化得到大幅发展。总体来说,随着新能源行业不断发展,动力电池性能也不断提升以应对市场日益提高的要求。提升电芯能量密度是技术发展的一大重点,对动力电池提升续航里程贡献巨大;Pack 轻量化、紧凑化亦是技术路线的一大趋势,有助于整车能耗降低,继而降低整车成本、提升续航能力;此外,规模效益、电芯或模组标准化、电池回收和梯次利用均有助于在生产中降低成本增加效益。9期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31图表 7:电芯分类及概述圆柱形电芯方形电芯软包电芯产品图(亿

19、纬锂能)结构图工艺卷绕卷绕压实、叠片叠片供应商 索尼、松下、三星 SDI 等宁德时代、比亚迪、三星 SDI LG 新能源、国轩高科、孚能等科技等车型优点特斯拉 Model 3、零跑 S01 等 蔚来、比亚迪、宝马 i3 等奔驰 EQC,奥迪 e-tron 等生产技术成熟度高、成本较低、散热性能较好整体机械稳定性高、强度高、 设计灵活性更强、重量低、能内阻小、寿命长、空间利用率 量密度高高缺点空间利用率低、比能量低、能量密度上升空间小、成组效率低散热难度高、生产工艺难统一 漏液风险、成组效率低资料来源:公司报告、公开资料整理1.3、电池壳分类概述电池壳也称动力电池精密结构件,包括盖板、壳体、连接

20、片、安全结构件等。起到传输能量、承载电解液、保护电池安全性、固定支承电池、外观装饰等作用,是保障电池安全稳定的重要部件。10期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-311.3.1、硬壳结构、工艺、材质及行业标准结构圆柱、方形电池均使用硬壳封装,电芯内部组织成型后,由外部的盖帽或顶盖以及壳体进行包裹,再通过激光焊接等方式进行密封。通常壳体构造相对简单,而顶盖、盖帽相对复杂。以方形电芯为例,顶盖主要由顶盖板,正、负极柱,防爆装置,注液孔等部分组成。除了密封和固定的基本作用外,顶盖的极柱用于保证电芯充放电中电流的导通和串并联的连接,防爆装置用于在内环境气压过大时开启防爆阀进行泄压、以

21、降低爆炸风险。磷酸铁锂体系电池顶盖通常采用单个防爆阀设计,当内部压强达到一定压力时,防爆阀会从刻痕处破裂开始泄压;三元体系电池则常常在防爆阀基础上再叠加翻转片,当电池内部压强增大至翻转压力时,翻转片会向上弹起并切断电流。图表 8:无锡金杨圆柱电池钢壳图表 9:无锡金杨圆柱电池盖帽资料来源:公司报告资料来源:公司报告11期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31图表 10:震裕科技方形电池铝壳图表 11:震裕科技方形电池顶盖资料来源:公司报告资料来源:公司报告工艺从生产工艺层面来看,参考震裕科技的生产过程,盖板的制造工艺相对复杂,包括冲压(冲模)、清洗、退火、焊接、注塑等;壳体

22、制造工艺相对简单,主要包括冲压和拉伸。生产过程中,所需设备包括高速冲床、精密冲压模具、激光焊接机、摩擦焊接机、数控机床、清洗机、影像测量仪、测量显微镜等;所需技术包括高精密模具冲压工艺、激光焊接技术、摩擦焊接技术、注塑技术等。电池壳需具备的性能包括可连接性、抗震性、散热性、防腐蚀性、防干扰性、抗静电性等,其产品对精度、质量要求较高,因而该行业不仅需要精细化程度较高的精密生产设备和自动化程度较高的生产流程,还对制造环境中温度、粉尘含量等诸多因素有着较高要求。因此,该行业的具有一定的技术和经验壁垒。图表 12:震裕科技顶盖主要生产工艺图表 13:震裕科技壳体主要生产工艺资料来源:公司报告资料来源:

23、公司报告12期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31材质从电池壳材质来看,圆柱电芯壳体大多采用不锈钢、镀镍钢,方形电芯壳体大多采用铝合金。不锈钢物理稳定性强、抗压力、抗冲击力大、不生锈且容易焊接;密度大,会增加电池的质量,间接增加整车的质量,拉低电动汽车的续航里程。铝壳比钢壳成本略高,但有着诸多优势。其一,铝质材料密度为钢质材料的三分之一,且延展性能好,可以做得更薄,轻量化空间大。其二,材质厚度和金属鼓胀系数也赋予了电池壳更高的安全性;对比之下,钢材质金属鼓胀系数不如铝,当电池内部发生短路是,钢壳爆炸的几率更高。其三,耐腐蚀,易于回收再生。目前,铝壳还在持续向着高硬度和轻重

24、量的技术方向发展。以应用广泛的 3003 铝锰合金为例,主要合金元素为锰(Mn),在保持高延展性、高抗蚀性的同时,增强了可焊性。图表 14:硬壳材质性能优缺点对比不锈钢铝合金优点缺点物理稳定性强、抗压力、抗冲击力大、不生锈、 密度低、延伸性能好、可塑性强、导热能力强、容易焊接耐腐蚀、易于回收再生成本较高密度大、质量大资料来源:公开资料图表 15:3003 铝锰合金化学成分表化学成分作用、特征铝(Al:96.8%-97.6%) 延展性能强、高温耐腐蚀、传热形和导电性较强锰(Mn:1.0%-1.6%)形成 MnAl6。锰和铝的沸点温度相近,焊接时可避免金属元素烧损而导致焊缝质量下降等问题铜(Cu:

25、0.05%-0.2%)镁(Mg:0.3%-1.3%)硅(Si:0.6%)形成 CuAl2。提高强度和硬度通过热处理强化合金增加合金的热处理效果改善合金的加工性能铁(Fe:0.2%-0.4%)锌(Zn:0-0.05%)资料来源:公开资料影响焊接性能,应尽量减少其含量行业标准行业标准层面来看,现行钢壳相关国家标准有电池壳用冷轧钢带,现行铝壳相关国家标准有新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材,现行铝壳相关团体标准有新能源动力电池壳用 3003 铝合金板、带材,其他标准包括 VDA(德国汽车工业协会)提供的形状及尺寸标准等。13期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31其中新能源

26、动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材的出台对我国锂电池铝材应用行业起了规范化和标准化的影响。相比一般工业用铝(GB/T 3880.1-2012一般工业用铝及铝合金板、带材),此标准规范了动力电池用铝只有 4 种牌号:1050、1060、3003、3005。图表 16:电池壳行业相关标准电池壳行业相关标准钢壳相关国家标准铝壳相关国家标准GB/T 34212-2017电池壳用冷轧钢带,2018-06-01 实施GB/T 33824-2017新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材,2017-5-31 发布,2017-12-01 实施铝壳相关团体标准T/ZZB 2528-2021 新能源动力电池壳用

27、3003 铝合金板、带材,2021-09-09发布,2021-10-09 实施电芯壳形状及尺寸相关标准VDA(Verband der Automobilindustrie,德国汽车工业协会)标准尺寸资料来源:公开资料整理图表 17:动力电池用铝的 4 种类型牌号1050状态厚度类型板材宽度100.0-2000.0长度1000-3000用途动力电池壳体O、H12、H14 0.60-1.60带材板材带材板材带材板材带材板材带材板材带材-3003300510603003O、H12、H14 0.60-3.00100.0-2000.0100.0-2000.0100.0-2000.070.0-2000.0

28、70.0-2000.01000-3000动力电池壳体动力电池壳体动力电池盖板动力电池盖板动力电池盖板-O0.60-2.001.00-4.001.00-2.501.00-4.001000-3000-1000-3000-H14H14H181000-3000-1000-3000-资料来源:新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材14期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-311.3.2、铝塑膜结构、工艺、材质及行业企业结构铝塑膜为聚合物,由外层尼龙层(ON)、中间层铝箔层(Al)、内层热封层(CPP)压合粘结而成。尼龙在强度、耐热性、耐寒性等方面性能优良。在铝塑膜结构中,尼龙层起到了

29、结构支撑、装饰和保护铝层不被刮伤的作用,同时防止空气中氧的渗透,维持电芯内部环境铝箔按厚度差异可分为厚箔、单零箔和双零箔。铝塑膜中,铝箔层一般采用 40 微米的单零箔。铝箔层主要起阻隔作用,隔绝电池外部水汽渗入和内部电解液渗出水分渗入电芯内部会与电解液反应生成氟化氢(HF),副反应产生大量气体,造成电池鼓胀,是软包电池的重要隐患之一;同时,铝箔层也具有一定的强度,可以防止外力对电芯的损伤。CPP 薄膜称作流延聚丙烯薄膜,在铝塑膜中起封口粘结作用。热封保证了软包电池封闭性好、抗腐蚀、不流液、抗震性强、外观美观等性能,能有效延长其使用寿命。工艺生产工艺层面来看,铝塑膜的制造主要分热法和干法,区别在

30、于铝箔层和 CPP 层的粘结步骤。热法工艺采用 MPP 粘结,在一定温度下热压合成。高温会导致材料老化、抗短路性下降、韧性降低、成型过程中容易破裂。干法工艺使用粘结剂直接粘贴,无需高温处理,故防短路性能好于热法工艺;且粘结剂本身延展性好于 CPP 层,不需要高温处理不影响成型。图表 18:铝塑膜主要生产工艺资料来源:公开资料15期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31材质从铝塑膜材质来看,该材质赋予软包电池最大的优势在于使其不会爆炸,此外还有质量轻,厚度薄、耐高温、绝缘性强等优点。但也有其他安全层面的问题,铝塑膜机械强度差,难以分担外部挤压的压力,容易导致内部卷芯变形而发生

31、热失控,并且长期使用有被金属小颗粒刺穿而造成漏液的风险。行业企业目前全球铝塑膜市场(不限于动力电池)第一梯队主要是大日本印刷、昭和电工、韩国栗村等日韩企业。随着国内新能源电池技术的发展进步,国内企业如新纶科技、格瑞普电池、佛塑科技、明冠新材等,也在铝塑膜市场有所斩获,为铝塑膜国产化提供动力。1.4、结论与思考1. 动力电池电芯是为新能源汽车提供能量的最小单位,根据形状可分为圆柱电芯、方形电芯、软包电芯三大类;对应电池壳分别为圆柱形硬壳、方形硬壳和铝塑膜。硬壳普遍由不锈钢、铝合金两类材质制成,软包应用的铝塑膜则是一种聚合物。2. 从材质性能对比来看,铝壳在延展性、轻重量、安全性等方面优于钢壳,有

32、望对钢壳产生替代;铝塑膜帮助电池不爆炸,还有更薄、更轻的优点。从技术发展来看,软包电池有望与固态电池相匹配,为行业所青睐。16期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-312、新能源汽车行业追溯与展望2.1、新能源汽车发展追溯中国2009 年,随着相关政策出台,中国新能源汽车行业的发展正式开启;2021 年,据中汽协(中国汽车工业协会)数据,中国新能源汽车产 354.5 万辆,销 352.1 万辆,渗透率13.4%。12 年间,中国新能源汽车行业经历了不同发展阶段,逐步完成了从政策推动变为市场驱动的转换。图表 19:中国新能源汽车销量及增长率图表 20:中国新能源汽车销量及渗透率

33、资料来源:中汽协资料来源:中汽协第一阶段:研发培育阶段(2009 年之前):以科研项目为主,完成了对新能源汽车的定义,做出了对企业生产资格、产品管理的规范。第二阶段:政策推动下的快速导入阶段(2009 2015 年):国家从商用车市场入手,通过补贴等政策进行自上而下的推广,中国新能源汽车开启高速成长的进程,市场渗透率实现从 0%至 1%的突破。第三阶段:政策调整和行业洗牌阶段(2015 2020 年):国家大力补贴的同时监管力度不足,行业出现了车企骗补的乱象;依靠补贴引导增加续航里程虽然促进了行业技术水平的发展,但也导致部分企业过度追求电池数量和能量密度、忽视电池安全问题。于是政策调整为补贴退

34、坡、双积分政策接棒,行业逐渐从政策导向型转型为市场导向型。伴随着补贴退坡、疫情爆发,行业发生了明显的洗牌,既有“蔚小理”等新势力品牌高歌猛进,又有江苏赛麟、拜腾汽车等多家车企陷入破产或重组。这期间,渗透率从 1%上升至 5.4%。17期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31第四阶段:市场驱动下的高速发展阶段(2021 年 ):经过十几年市场培育,新能源汽车如今已逐步转变为市场驱动。2021 年,产销大幅上涨超过 350 万辆,渗透率起飞从5.4%升至 13.4%,C 端用户占比接近 80%。行业普遍认为:突破 5%关口标志着新能源汽车从导入期迈入了成长期。而 2021 年,

35、渗透率呈指数级增长,超过 10%关口。有观点认为,渗透率 15或将是一个拐点,标志着新能源汽车行业进入快速发展期,被消费者广泛接受。全球全球新能源汽车同样发展迅速。MarkLines 数据显示,全球新能源汽车销量从 2010 年的0.3 万辆一路上升至 2020 年的 293.7 万辆,2021 年更是达到了 643.6 万辆,涨幅 119%。销量增幅来看,除了 2019 年的个位数增长率,每年新能源汽车销量均呈现两位数的高速增长态势。2019 年的低增长可主要归因于两点:第一,全球经济衰退带来汽车市场整体的消费动力不足;第二,补贴退坡导致中国市场新能源汽车销量首现负增长。动力总成的分布来看,

36、纯电动汽车(EV)是增长的主力军,2021 年纯电销量 458.6 万辆,新能源总体销量中占比约 71%;其次是插电混动(PHV),2021 年插电混动销量 183.5万辆,占比约 29%;燃料电池汽车(FCV)贡献有限,但也在缓速发展中,2021 年销量达到 1.6 万辆,占比约 0.2%。从市场渗透率来看,2019 年起,国内外新能源汽车渗透率均明显上升势头,但整体仍居于低位,发展空间巨大。2021 年,全球年度渗透率约 8%,而西欧年度渗透率约 18%(其中挪威年渗透率高达 86%),中国年度渗透率约 13%,美国年渗透率约 4%。就地区分布来看,中国政策推动发生较早,具先发优势,欧洲市

37、场同样表现强势,美国是第三大市场。以 2021 年销量为例,中国占据 51.5%市场份额,西欧占据 33.9%,美国占据 10.2%。18期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31图表 21:全球新能源汽车销量及增长率图表 22:全球新能源汽车销量(分动力总成)资料来源:MarkLines,东证衍生品研究院资料来源:MarkLines,东证衍生品研究院图表 23:新能源汽车市场渗透率图表 24:2021 年全球新能源汽车销量分布资料来源:MarkLines,东证衍生品研究院资料来源:MarkLines,东证衍生品研究院(注:西欧包括德国、法国、西班牙、意大利、葡萄牙、英国、爱

38、尔兰、比利时、荷兰、奥地利、瑞士、卢森堡、瑞典、挪威、芬兰、丹麦、希腊 17 国)2.2、驱动因素分析新能源汽车行业起跳的背后,是在政策加持的基础上,新能源汽车产业技术日渐成熟,产业细节方面逐步完善,市场对新能源汽车接受度认可度终于提高。19期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-312.2.1、政策因素中国在政策大环境方面,“2030 年碳达峰、2060 年碳中和”的双碳政策和石油安全相关政策在基调上长期支持着新能源汽车的发展。在新能源汽车行业相关的具体政策方面,无论是早期确立新能源汽车的发展路线大力扶持、提供补贴,还是引导市场化的补贴退坡、施行双积分政策,政策因素都对中国新

39、能源汽车的发展起着至关重要的引导和支持作用。面向未来,相关政策有以下几个主要方向:1、 补贴退坡2022 年新能源汽车购置补贴政策将于 2022 年 12 月 31 日终止,这之后上牌的车辆将不再给予补贴。但今年以来疫情等冲击导致销量低迷,山东、广东等多个省市已经出台了不同程度上的短期补贴政策,不少车企也发出了延长补贴的呼声。2、 双积分政策接棒补贴政策将促进新能源汽车发展的重任由国家转移到各乘用车企业。3、 技术和安全完善对新能源汽车技术和安全的监督和要求。4、 燃料电池的鼓励和支持燃料电池车企的扩张布局或更为积极,更多产业项目有望落地。20期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-

40、05-31图表 25:中国新能源汽车行业政策不完全整理方向时间政策内容补贴退坡2013 年 9 月关于继续开展新能源汽车推 针对新能源汽车的补贴首次出现退坡:2014 年和广应用工作的通知 2015 年在 2013 年标准基础上分别下降 10%和 20%关于进一步做好新能源汽车 补贴退坡调整为:2014 年和 2015 年在 2013 年标推广应用工作的通知 准基础上分别下降 5%和 10%关于 2016-2020 年新能源汽 规定 2016 年新能源汽车各车型推广应用补助标车推广应用财政支持政策的通 准,并确定 2017-2018 年在 2016 年基础上下降2014 年 1 月2015 年

41、 4 月知20%,2019-2020 年在 2016 年基础上下降 40%2020 年 12 月 关于进一步完善新能源汽车 2021 年新能源汽车补贴标准在 2020 年基础上退坡推广应用财政补贴政策的通 20%,并于 2021 年 1 月 1 日起正式实施知2021 年 12 月 关于2022年新能源汽车推广 2022 年补贴标准较 2021 年退坡 30,2022 年 12应用财政补贴政策的通知月 31 日之后补贴彻底退出双积分政策 2017 年 9 月2020 年 6 月乘用车企业平均燃料消耗量 建立汽车燃料消耗量与新能源汽车积分管理平与新能源汽车积分并行管理办 台,统筹推进企业平均燃料

42、消耗量与新能源汽车法积分公示、转让、交易等工作(即“双积分政策”)关于修改乘用车企业平均 新版“双积分”政策落地,于 2021 年 1 月 1 日起燃料消耗量与新能源汽车积分 施行并行管理办法的决定技术和安全 2020 年 5 月三 项 电 动 汽 车 强 标 ( GB 优化电池单体、模组安全要求;强化电池系统热18384-2020电动汽车安全要 安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求;求、GB 38032-2020电动客 增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生车安全要求和 GB 38031-2020 热失控后,电池系统在 5 分钟内不起火不爆炸电动汽车用动力蓄电池安全要求)2020 年

43、 11 月 新能源汽车产业发展规划 定调发展目标:2025 年,纯电动乘用车新车平均(2021-2035 年)电耗降至 12.0kWh/100km,新能源汽车新车销量占比达到 20%燃料电池2020 年 9 月关于开展燃料电池汽车示范 决定开展燃料电池汽车示范应用工作,示范期 4应用的通知 年,明确将重点支持燃料电池商用车示范应用资料来源:公开资料整理全球全球来看,多个国家、城市明确了燃油车禁售的年份,说明发展新能源汽车已成为全球共识,也体现了新能源汽车在未来还有庞大的市场空间。其中最为激进的国家是挪威,将从 2025 年起禁售燃油车。21期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05

44、-31针对汽车方面的减排目标,欧洲也推出了较为激进的规划2020 年欧委会提出2030年气候目标计划,宣布欧盟到 2050 年实现汽车的零排放;2021 年 7 月欧盟公布Fit for55气候计划,将这一年份提前到了 2035 年。美国则提出了到 2030 年电动化率达 50%的要求。与近几年中国补贴退坡相反,许多国家加大了补贴力度或推迟补贴退坡时间。比如德国 2020 年推出经济复苏计划,即日起至 2021 年底期间提高新能源汽车补贴:纯电(EV)补贴从 6000 欧元提升至 9000 欧元,混动(PHV)补贴从 4000 欧元提升至 6750欧元;随后,这一补贴被延长至 2022 年底。

45、另外,法国在 2022 年上半年、意大利和西班牙在 2022 年全年补贴均不退坡。美国市场,法案Build Back Better(重建更好未来)的推出也将大幅扩大电动车税收抵免,有望带动新能源汽车开启一轮高速增长。从政策推动的层面来看,如果说 2021 年新能源汽车的繁荣主要来自中欧的销量共振,那么在 2022 年,美国市场有望出现质的飞跃。图表 26:国家或地区禁售燃油车时间不完全整理时间2024 年国家或地区罗马(意大利)2025 年2030 年挪威、墨西哥、巴黎(法国)、马德里(西班牙)、雅典(希腊)爱尔兰、荷兰、德国、丹麦、印度、以色列、冰岛、斯洛文尼亚、瑞典、英国、海南(中国)、东

46、京(日本)日本、加拿大法国、西班牙2035 年2040 年资料来源:公开资料整理图表 27:全球新能源汽车行业政策不完全整理国家或地区欧盟时间2020 年2021 年 7 月2020 年 7 月政策2030 年气候目标计划:到 2050 年实现汽车的零排放Fit for 55:将实现汽车的零排放目标年份提前到 2035 年2021 年底前,纯电(EV)补贴从 6000 欧元提升至 9000 欧元,混动(PHV)补贴从 4000 欧元提升至 6750 欧元德国美国2021 年底2021 年 8 月补贴政策延长至 2022 年底拜登签署行政令:要求 2030 年电动化率达 50%2021 年 10

47、 月 Build Back Better法案:单车最高税收抵免金额从 7500 美元提高到 1.25 万美元,并打开单一车企只能获得累计 20 万辆的额度限制资料来源:公开资料整理22期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-312.2.2、技术因素新能源汽车相关技术水平逐年提升,使新能源汽车拥有了与传统燃油车匹敌的竞争力。技术水平的提升主要体现在续航里程等性能的提升。以行业中同级别、同品牌、相差三四年的车型 e-Golf 和 ID.3 对比为例,2018 年上市的e-Golf 续航里程(中国综合工况数据)255km,2021 年上市的 ID.3 续航里程(中国 NEDC工况数据

48、)达到 430km,明显高于前者。亦可以高于行业平均的特斯拉为例,第一辆纯电动跑车 Roadster(2008 年起售)充电行驶超过 392km、最高时速 201kph,其新款 Roadster(预计 2023 年上市)续航力预计将达到 1000km、最高时速超过 400kph,性能提升明显。总之,如今许多纯电动车的单次充电续航里程早已超过了 200 英里(320km),远高于一般日常出行 30 英里(50km)的需求。面向未来,从动力电池技术发展的层面看来,伴随着比亚迪刀片电池、宁德时代 CTP 等新技术产业化应用的出现,以及 4680 圆柱电池的量产,动力电池领域不断更新迭代,电池性能有望

49、继续提升。以能量密度为例,参考中国汽车动力电池技术路线图 1.0做出的规划,2020 年系统级能量密度达到 250Wh/kg,2030 年将达到 500Wh/kg。图表 28:大众 2018 年上市的车型 e-Golf图表 29:大众 2021 年上市的车型 ID.3资料来源:公司报告资料来源:公司报告2.2.3、市场因素电池成本过去十几年间,随着技术水平提升,电池成本也逐步下降。据 EVTank中国锂离子电池行业发展白皮书(2021 年)数据,2011 年至 2020 年间,量产电池的能量密度由 80Wh/kg23期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31上升到 270Wh

50、/kg,汽车用动力锂电池的价格由 3800 元/kWh 下降到 578 元/kWh。2021 年,高速上涨的原材料成本打断了这一下降趋势。由于动力电池占整车成本比重较大,约 40%,原材料涨价最终传导至新能源汽车终端。2022 年以来,中国市场比亚迪、特斯拉、上汽大众等多家车企宣布涨价,美国市场 Rivian、特斯拉等宣布涨价,汽车涨价之风横扫全球,为新能源汽车消费带来负面影响。配套环境全球各国政府纷纷发布政策或规划,推动充电桩部署。中国新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)明确加快充换电基础设施建设,并将充电桩纳入“新基建”范畴;美国基础设施投资和就业法案投资 75 亿美元在美国建

51、立一个全国性的电动汽车充电器网络;欧盟委员会提出要到 2025 年安装 100 万根公共充电桩。目前,中国公共充电桩保有量全球第一;截止 2021 年底,国内累计建成充电桩 261.7 万个,充电站 7.5 万座,换电站 1298 座。但是,这一领域仍有明显不足基础设施分布不均,许多地区尚未覆盖。公共充电桩超过 70%分布在广东、上海等排名前十地区,高速公路充电桩则主要集中在京津冀鲁、长三角、珠三角等区域。未来,随着充电桩设施覆盖更全面、充换电模式多种可能性的尝试与发展,新能源汽车有望得到一个更好的应用环境。图表 30:小鹏汽车充电站图表 31:宁德时代换电站资料来源:公开资料资料来源:公开资

52、料24期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31车型不断丰富新能源市场百舸争流,除了为人熟知的“蔚小理”等造车新势力,还有传统燃油车车企纷纷加速转型。比亚迪正式宣布自 2022 年 3 月起停止燃油车的整车生产,为全球首例。奔驰宣称,力争到 2025 年将插电混动和纯电车型销量占比提升至 50%;在 2030 年前,在条件允许的市场做好全面纯电动的准备。本田计划,到 2030 年在全球推出 30 款电动汽车,电动汽车的年产能超过 200 万辆。逐渐丰富的车型供应有望唤起部分需求,为新能源汽车占有市场提供助力。消费吸引力提升里程焦虑、安全问题是消费者购买新能源汽车主要的顾虑。随

53、着电池的性能逐渐强大、公共充电基础设施越发完善、安全标准规范的制定推出,消费者对新能源汽车性能的信心有所增长。电动汽车理念前卫、智能化特征明显、灵活运营线上平台,也吸引了大量年轻消费者。体现在近年来,消费者对特定品牌的粘性显著增加,带动新能源汽车市场接受度也越来越高。中国市场,据麦肯锡调研数据显示,从 2019 年至 2021 年间,称“我喜欢的品牌只有电动汽车”的消费者占比从 10%上升到了 15%;从 2017 年到 2021 年间,愿意考虑购买新能源汽车的消费者占比从 20%上升到 63%。也体现在市场集中度进一步提升。2021 年,中国市场头部效应明显,CR10 市场份额达到 60%,

54、较 2020 年上涨 10%;全球市场来看,仅特斯拉一家就实现销量 93.6 万辆,占据全球 14.4%份额,也体现其超强的品牌吸引力。2.3、新能源汽车发展预估面对新能源汽车行业的历史进程,我们认为在政策加持下,产业技术、配套设施、消费市场等多方面因素的成熟将带动行业发展的起跳。与此同时,立于当下的时间点上,在疫情反复、俄乌冲突、芯片供应困境未完全化解、原材料价格上涨、车企提价的大环境下,市场对新能源汽车行业也产生了产销不及预期的担心。中国面向中国新能源汽车市场,多家机构对未来销量做出了预估。中汽协预测,2022 年,我国汽车总体销量将达到 2750 万辆,同比增长 5.4%;新能源汽25期

55、货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31车销量将达到 500 万辆,同比增长 47%,市场渗透率将在 18%左右。GGII(高工产业研究院)预测,2022 年,中国新能源汽车销量超 550 万辆,市场渗透率超过 20%。考虑到 2021 年中国新能源乘用车销量表现优异,乘联会(乘用车市场信息联席会)上调了 2022 年的预期,预计新能源乘用车销量 550 万辆以上,并预测渗透率将达到 25%左右。对应到新能源汽车这一范围更大的领域,则预期销量将超过 550 万辆。中长期来看,参考国际预测及国内市场的综合因素,中国科学院院士欧阳明高预测,2022年中国新能源汽车市场产销将超过

56、500 万辆,2025 年将在 700 万辆-900 万辆之间,2030年在 1700 万辆-1900 万辆之间。此外,新能源汽车产业发展规划(20212035 年)和节能与新能源汽车技术路线图2.0都对渗透率做出了规划。按规划,到 2025 年,中国新售新能源汽车达到汽车新车销售总量的 20%左右,到 2030 年、2035 年,渗透率将分别提升至 40%、50%以上。参考近几年国内汽车实际销量2020 年 2531 万辆、2021 年 2628 万辆,以及疫情冲击、预期下调的现状,我们预估未来国内汽车市场将保持相对低增速的发展态势。我们以2700 万辆、3200 万辆、3700 万辆的汽车

57、预估销量为基数,则可对应到未来 2025 年、2030年、2035 年中国新能源汽车销量目标将分别为 540 万辆、1280 万辆、1850 万辆。结合销量预估与渗透率的目标规划来看,2025 年渗透率 20%,2030 年渗透率 40%的目标能够有效实现,甚至加速实现。图表 32:2022 年中国新能源汽车销量预测预测机构/个人中汽协GGII乘联会欧阳明高2022E2025E2030E500 万辆(渗透率约 18%)550 万辆(渗透率20%)550 万辆(渗透率约 25%)500 万辆700-900 万辆1700-1900 万辆资料来源:公开资料整理图表 33:中长期中国新能源汽车销量预测

58、2025E2030E2035E中国新能源汽车市场渗透率(规划)中国汽车销量作为基数(估)中国新能源汽车销量预测20%2700 万辆540 万辆40%3200 万辆1280 万辆50%3700 万辆1850 万辆资料来源:新能源汽车产业发展规划(20212035 年),节能与新能源汽车技术路线图 2.0,东证衍生品研究院26期货研究报告新能源汽车产业链-深度报告 2022-05-31全球多家机构针对全球新能源汽车市场的未来发展做出了预估。GGII 预测,2022 年全球新能源汽车产销量将超 850 万辆。IEA 在2022 年全球电动汽车展望中做出了两种可能性预测。中性预测(在常规政策引导)下,

59、到 2025 年,电动车销量将达到 1800 万辆左右,渗透率约 13%;到 2030 年,电动车销量将超过 3000 万辆,渗透率超过 20%。乐观预测下(基于超出既定政策的目标和承诺),到 2025 年,电动车销量在 2200 万辆左右,渗透率约 17%;到 2030 年,电动车销量在 4900 万辆左右,渗透率约 32%。分区域看,中国、欧洲、美国是三大主要市场。此外,IEA 也提出,净零路径下,到 2025 年,电动车销量要达到约 2500 万辆,到 2030年,电动车销量要达到约 6700 万辆。对比而言,IEA 的中性和乐观预测更基于现状和市场的发展,而净零路径下的数据更加激进,也

60、更加目标导向后者与其说是预测,倒不如说是净零路径下倒推得出的要求。对比其2021 年全球电动汽车展望,IEA 做出的两种情形预测均有所调整。调整幅度较大的有两点:上调了中性预测中对中国市场销量的预期从 2025 年预测值 500 万辆上调至 900 万辆,2030 年预测值 900 万辆上调至 1200 万辆;下调了 2025 年除中美欧外其他地区的销量预期中性预测下从 300 万辆下调至 100 万辆,乐观预测下从 450万辆下调至 300 万辆。图表 34:IEA 全球电动汽车销量预测图表 35:IEA 全球电动汽车渗透率预测资料来源:IEA,东证衍生品研究院资料来源:IEA,东证衍生品研

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