来源：老成之见
01
无模组化电池技术是动力电池提升能量密度并降低成本的主要方式之一，未来有望持续提升新能源汽车整体竞争力，并强化动力电池龙头企业的核心竞争力；无模组化电池技术有望率先应用于安全性能更优异的磷酸铁锂电池体系，或将加速磷酸铁锂电池需求回暖；维持行业强于大市评级。
02
模组逐渐由非标准化发展为无模组化。动力电池发展初期为了提高安全性引入模组作为电芯与电池包的中间结构，其主要问题是成本增加与成组效率较低。模组的发展主要分为三个阶段：1）非标准化转变为标准化：主要由德国推出VDA标准，大众推出355模组逐步实现；2）模组大型化：大众MEB平台推出590模组；3）无模组化：宁德时代CTP技术与比亚迪刀片电池技术，进一步提升能量密度并降低成本。
无模组化技术降本路径清晰。动力电池系统的降本来源于规模效应、技术进步、原材料降价，2015-2019年期间电池价格与成本大幅下降是由于三因素共振。根据我们的测算，2019年，在三元、磷酸铁锂动力电池系统中，模组与PACK材料成本占比分别为22.5%、27%。无模组化技术有望通过改变电池结构设计，优化和精简电池结构，减少部分材料用量，减轻电池系统质量，简化生产工艺，实现降本效果。
国内龙头企业无模组化技术进入商业化应用。宁德时代CTP技术注重电池包轻量化设计，不改变电芯尺寸，体积利用率提高15%-20%，电池包零部件数量减少40%，生产效率提升50%，电池包能量密度提升10%-15%，可达到200Wh/kg以上，大幅降低动力电池的制造成本。比亚迪刀片电池创新性提出更长、更薄的电芯形状，省去结构件，将电池包壳体内部的空间利用率由原来的40%-50%提升至60%-80%。CTP与刀片电池在降本增效方面有异曲同工之效，并有望提升电芯厂在产业链中的话语权。
无模组化技术有望加速磷酸铁锂电池需求回暖。无模组化技术推出初期，会更多的采用电芯和材料安全性更好的磷酸铁锂体系；随着工艺技术的成熟度提升，有望逐步应用在高镍三元等能量密度更高的材料体系上。无模组化技术弥补了磷酸铁锂电池能量密度低的短板，在补贴持续退坡的背景下成本优势凸显，磷酸铁锂渗透率有望持续提升。同时，储能领域对磷酸铁锂电池需求亦有望快速增长。我们预计到2023年，全球磷酸铁锂电池需求有望达到136GWh，磷酸铁锂材料需求量将达到31.4万吨，2019-2023年均复合增速为36.5%。
03
无模组化电池技术是动力电池提升能量密度并降低成本的主要方式之一，未来有望持续提升新能源汽车整体竞争力，维持行业 强于大市 评级。无模组化电池技术有望强化动力电池龙头企业的核心竞争力，推荐宁德时代、比亚迪。此外，无模组化电池技术有望率先应用于安全性能更优异的磷酸铁锂电池体系，或将加速磷酸铁锂电池需求回暖，推荐磷酸铁锂材料龙头德方纳米，建议关注湘潭电化、贝特瑞等。
04
新冠疫情影响超预期，产业政策不达预期，技术进步不达预期，价格竞争超预期。
05
1 模组逐渐由非标准化发展为无模组化
1.1 电池模组为动力电池包提供安全保障
模组是动力电池系统的次级结构之一。动力电池系统的常规结构设计流程为电芯—模组—系统，模组主要是单体电芯通过串并联方式，加保护线路板及外壳后，构成能够直接供电的组合体，是单体电芯与PACK的中间产品。电池模组主要由单体电芯、固定框架、电连接装置、温度传感器、电压检测线等部分组成。按照单体电芯的形状不同，市场上的电池模组分为方形电池模组、圆柱电池模组、软包电池模组。
模组是弥补单体电芯一致性与稳定性差的重要环节。2012年以前，动力电池行业处于导入期阶段，其特点为：1）企业生产规模小，大部分生产单体动力电芯的企业由传统3C小型锂电池企业转型而来；2）电池生产技术的成熟度低，流程中工艺管控能力薄弱，单体电芯的一致性和稳定性相对较差。模组作为单体电芯与电池包之间的缓冲环节，有利于保障电池包的稳定性和安全性。
从生产工序来看，模组处于电芯和PACK之间。电芯厂制备单体电芯后，PACK厂商通过单体电芯测试与挑选、单体电芯通过串并联焊接成电芯模组、电芯模组集成与封装、安装电池管理系统（ BMS）、充放电循环测试、产成品封装入库，最终得到动力电池系统。
电池模组的主要作用在于提升电池系统的安全性。1）电池模组的主要作用是连接、固定和安全保护；2）各个模组独立管理部分的电芯，有助于温度控制、防止热失控传播。模组对制造效率、自动化程度、电池装车后的性能表现影响较大。衡量电池模组质量的标准为机械强度、电性能、热性能、故障处理能力。
模组能够有效降低电池包售后维修的难度与成本。由于电池包系统中拥有多个独立的模组块，任何一个模组出现故障或者短路，能够快速更换该模组单元，方便快捷且节约后期维护成本。
1.2 模组导致电池包成组效率降低和成本增加
重量增加、成组效率低带来系统能量密度低。由于每一个模组都需要独立的管理系统，同时需要封装的外壳，外部需要有线束连接其他的模组，对应的零部件数量较多，增加了电池包系统的整体质量，影响成组效率，影响电池包的能量密度。目前行业内圆柱电芯的模组成组效率约为87%，系统成组效率约为65%；软包电芯模组成组效率约为85%，系统成组效率约为60%；方形电芯的模组成组效率约为89%，系统成组效率约为70%。
模组端成本占比较高。模组带来的结构件、零部件增加，成本增加是模组的主要问题之一。根据高工锂电数据，电芯成本占比约为80%，PACK成本占整个电池包比例的20%左右。
1.3 从技术进步与产业发展看模组发展趋势
动力电池技术进步带来单体电芯品质提升，弱化了对模组的性能要求。随着单体电芯以及上游原材料的制备技术不断提高，单体电芯稳定性及安全性能不断提升，模组功能逐渐弱化。
模组的短板——能量密度低与成本占比高成为市场关注的方向。市场关注度开始针对模组的短板——能量密度低、成本占比高的问题寻求解决方案，从而推动电池模组走向标准化、大型化，以及无模组化的发展趋势。
从具体的产业推动来看，电池模组主要分为四个发展阶段。
第一阶段：补贴政策刺激车企由燃油车改版新能源汽车，模组与单体电芯呈现多样化。从国内的新能源汽车发展历程来看，补贴政策加码刺激国内燃油车改版成新能源汽车，各家车企的底盘装载电池空间各不相同，导致对应的模组尺寸需求各不相同，对单体电芯尺寸需求多样化，导致电芯制造工艺繁琐，同一产品型号的产线工艺技术积累难度加大，产线设备规模化效应带来的成本优势较小，出现大量的市场冗余。这个阶段市场的成熟度相对较低，产品形状和性能均呈现多样化，企业的规模效应较差，成本较高。
第二阶段：德国VDA电池标准与大众355模组推出，规范行业标准。随着新能源汽车规模逐渐扩大，德国汽车工业联合会（VDA）基于市场上众多尺寸的电芯推出了系列标准，定义了圆柱、方形、软包电池对应电动车的尺寸要求，车型上包括了EV、HEV、PHEV等。继德国VDA电池标准后，大众内部推出355模组。根据高工锂电资料，355模组尺寸为355*151*108的电池模组，可以设计为软包或者方形电池模组，软包模组设计为由12个软包电芯组成的电池模组，排布有2x6或者3x4等串并联方式；方形模组为4个方形电芯组成。国内微宏动力首先推出355模组产品，目前宁德时代、比亚迪、国轩高科、力神、中航锂电等主流电池厂商均在生产355电池模组，355模组逐渐成为动力电池模组市场主流。
动力电池装机量集中度提升，模组标准化渗透率有望进一步提升。新能源汽车需求爆发带来动力电池产能迅速扩张，行业出现低端产能过剩并洗牌加剧、高端产能持续扩产抢占市场份额的现象，产业集中度不断提升，模组与电芯的标准化程度逐渐提升。对于标准化后的模组：1）有利于电芯厂对于标准化制备工艺的技术积累；2）有利于标准化产能建设，规模优势凸显带来成本下降；3）有利于电池包产品质量管控，提高产品一致性与安全性；4）尺寸标准化有利于产品的升级换代，新产品可以直接替换电池包。
第三阶段：大众MEB平台有望引领590模组时代。355模组同样面临了一些问题：1）尺寸相对较小，只适合轴距小的新能源汽车，需要车型平台的尺寸小。2）355模组装载12个软包电芯或4个方形电芯，对电池包而言，成组效率仍较低，成本相对较高。对于纯电动车型，所需电量较大，采用更大尺寸的模组，能够进一步减少系统内模组数量，减少零部件数量，有利于成本控制和轻量化带来的系统能量密度提升。据电车资源资料，大众MEB平台的核心即为标准化的模组，有望采用更大尺寸的590标准模组，尺寸为590*225*108，其优势在于尺寸大，成组效率更高，更具成本和续航里程优势。大众MEB平台设计的标准化模组优势就在于只要能够满足模组尺寸的要求，能够兼容软包、圆柱、方形三种形态的单体电芯，避免受制于电芯的单一供应商，保障电芯供应量，进一步提升话语权。
2019年11月4日，大众首款MEB平台电动汽车ID.3在德国工厂投产，ID.3装有高电压电池系统，外观类似于一块巧克力，电池模组的数量可以调配，最多可以安装12块电池模组，每个模组中含有24个单体电芯，同时为了减重，电池组外壳采用铝结构。
第四阶段：走向无模组化，国内主流企业开始推广CTP技术与刀片电池。在经历模组标准化和大型化后，为了进一步优化模组结构，国内企业率先提出无模组化方案，主要是以宁德时代推出的CTP（Cell To PACK）技术，以及比亚迪推出的刀片电池技术。根据高工锂电资料，宁德时代的CTP电池包体积利用率提高15%-20%，电池包零部件数量减少40%，生产效率提升50%，电池包能量密度提升10%-15%，可达到200Wh/kg以上，大幅降低动力电池的制造成本。蜂巢能源发布会资料显示，与传统590模组相比，CTP第一代减少24%的零部件，第二代成组效率提升5%-10%，空间利用率提升5%，零部件数量再减少22%。
2 无模组化技术降本路径清晰
2.1 规模优势与退坡压力双重刺激，电池价格持续下降
宁德时代动力电池系统价格2015-2019年均复合降幅达到25%。2015年国内新能源汽车出现爆发式增长，动力电池领域出现寡头垄断格局，龙头企业宁德时代市占率不断提升；同时，补贴退坡压力向上游电池产业链传导，动力电池价格在2015-2019年期间出现大幅的下降。根据宁德时代公告，2015年其动力电池系统价格为2.27元/Wh，2019年下降至0.94元/Wh，年均复合降幅为24.7%；成本端从2015年的1.33元/Wh下降到2019年的0.67元/Wh，年均复合降幅为15.8%；动力电池系统业务的毛利率水平由2015年的41.4%下降到2019年的28.5%。
2020年补贴新政推出，降本之道任重道远。2020年4月23日，财政部等四部委发布《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，明确2020-2022年补贴标准分别在上一年基础上退坡10%、20%、30%。对于新能源乘用车而言：1）2020年纯电动乘用车标准补贴退坡10%，获补续航里程门槛值由250公里提升到300公里，续航里程300-400公里的车型标准补贴由1.8万元调整为1.62万元，400公里以上车型由2.5万元调整为2.25万元；插电混动乘用车补贴退坡幅度15%，由单车补贴1万元调整为0.85万元。2）能量密度要求不变，百公里耗电量门槛值有所提升。3）除“换电模式”车辆之外，新能源乘用车补贴前售价须在30万元以下（含30万元），补贴限价规定在过渡期后执行。
2.2 模组与PACK环节降本大有可为
从动力电池系统拆分来看，主要由电芯-模组-PACK三个层面的结构组成。在PACK工序，主要由模组、冷却液、外壳、BMS及连接件等组成。在模组层面，主要由单体电芯、固定框架、电连接装置、温度传感器、电压控制器等部件构成。在单体电芯层面，主要由正极活性物质、负极活性物质、电解液、隔膜、正极集流体（铝箔）、负极集流体（铜箔）、粘结剂、导电剂、电芯壳体及正负极端子等构成。
模组与PACK材料在动力电池系统的成本占比超过20%。我们以2019年的材料价格为基准，对NCM532三元动力电池系统、磷酸铁锂动力电池系统进行成本拆分。测算结果显示，NCM532三元动力电芯材料成本占比合计为64.8%，PACK与模组材料成本合计占比为22.5%；磷酸铁锂动力电芯材料成本占比合计为59%，PACK及模组材料成本合计占比为27%。
动力电池系统的降本来源于规模效应、技术进步、原材料降价。1）规模效应：规模扩张将带来固定成本折旧摊销下降、制造费用和人工费用的下降、期间费用率的下降。2）技术进步：主要分为四方面，第一方面是材料研发技术，包括高镍三元材料、无钴材料、湿法涂覆隔膜、6微米铜箔、新型导电剂、新型锂盐、固态锂电池等技术发展，未来有望提升电池性能，减少材料用量；第二方面是设备研发技术，包括设备国产化率提升、设备生产效率提升（体现在单GWh电池产线固定资产投资持续下降），方形叠片技术开发等；第三方面是电池生产技术，工艺成熟度提升带来产品良率提升，损耗下降；第四方面是电池设计技术，主要是无模组化电池包的发展。3）原材料降价：四大材料及相关辅料的价格下降推动成本下降。
2015-2019年动力电池系统成本显著下降主要来自三因素共振。1）原材料成本下降：需求增长刺激上游材料产能迅速扩张，竞争加剧导致价格显著下降；上游锂钴资源价格下降、材料企业本身规模效应导致成本下降。2）技术进步：材料研发方面，单晶逐渐替代多晶，高镍材料、湿法隔膜渗透率提升，电池能量密度不断提升；设备研发方面，设备自动化程度、设备国产化率提升，单GWh产线的固定资产投资显著下降。3）规模效应：参考动力电池龙头宁德时代招股说明书，2016-2017年公司动力电池系统销量分别为6.8GWh、11.84GWh，单位Wh的人工费用分别下降40.3%、36.9%，单位Wh的制造费用分别同比下降24.9%、13.2%。
未来原材料成本下降空间有限。材料环节中，正极材料成本占比较高，根据上述测算，三元材料、磷酸铁锂分别占其动力电池系统成本比例为33.5%、14.6%；从其原料端看，目前碳酸锂、钴的价格均处于历史底部，未来供需格局改善，价格有望上行，反而可能会抬升正极材料成本；从盈利水平来看，当前正极材料处于新建产能快速释放期，产能过剩导致对下游的议价权相对较弱，加工费及利润率处于历史较低水平，下探空间相对较小，整体来看正极材料降本空间相对有限。其他三大材料，一方面成本占比相对较低，降价对整体成本影响较小，另一方面，经过了前几年的价格战，价格均有不同幅度的下降，未来继续大幅下降的空间相对较小。
无模组化有望精简模组与PACK端结构，减重降本效果显著。模组与PACK环节，在传统电池系统中的成本占比仍比较高；剔除BMS和热管理系统外，PACK与模组环节的箱体、结构件、线束等材料的总成本，在三元和磷酸铁锂电池系统中的成本占比分别为14.4%、16.7%。无模组化技术有望通过改变电池结构设计，减少部分材料用量，简化生产工艺，实现降本效果。
3 国内龙头企业无模组化技术进入商业化应用
3.1 宁德时代推出CTP技术，有望提升能量密度并降低成本
3.1.1 CTP技术设计思路解析
CTP无模组化方案设计思路之一：电芯组装设计层面。根据宁德时代的专利资料（申请号：20161036552.0），在电芯设计层面，有以下几个结构特点：1）箱体由塑料筑成，箱体上侧敞开，且有收容多个电芯的收容空间；2）具备多个散热板，设置于每两个电芯之间，散热板内部有沿宽度方向的散热通道，并且贯穿箱体的两个侧壁，与外界相连通；3）多个单体电芯直接布置于箱体，无需先将多个单体电芯组装成模组形式；4）在箱体外侧还设有风机，风机直接向散热板的散热通道内吹风，另一方面散热通道直接与外部的冷却液管路连通。
CTP无模组化方案设计思路之二：电池包结构设计层面。参考宁德时代的专利资料（申请号201620149208.4），该设计方案的关键点在于：1）电芯单元设有电芯壳体，1个或者多个串联单体电芯内置于上下壳体中，在单体电芯、电芯壳体之间和侧壁设有压力传感器和温度传感器，便于监控电芯过热膨胀发生相互挤压；2）BMS元器件密封于保护外壳中，单独加强电芯与BMS组件的防护等级，降低电池包箱体的防护等级，加速箱体内空气与外界的流通速率，在保护壳体内设有导热胶，便于及时散热；3）电芯与BMS组件通过伸出的导电结构相连接。
CTP无模组化方案单独加强电芯与BMS组件的防护等级。在传统电池包中，由电池模组、BMS控制模组以及箱体构成，为了确保电池模组、BMS模组的安全性，箱体的强度结构非常高。这种传统设计结构主要有以下几个问题：1）箱体内模组产生的热量无法顺利排出，导致箱体温度升高；2）电池模组内部需要焊接框架来固定电芯，增加了电池包的重量，加大了装配的难度，同时也不利于电芯的单独更换和维修。通过无模组化方案在电芯-BMS控制组件层面的设计改善，实现了以下几个优势：1）将电芯、BMS组件单独加强防护等级，降低电池包壳体的防护等级，散热效率更高；2）降低装配难度，提高生产效率；3）便于后期单体电芯的单独维修与更换。
3.1.2 CTP技术优势解析
CTP技术注重电池包轻量化设计，提升能量密度并降低成本。高工锂电数据显示，宁德时代CTP电池包体积利用率提高了15%-20%，电池包零部件数量减少40%，生产效率提升了50%，电池包能量密度提升了10%-15%，可达到200Wh/kg以上，大幅降低动力电池的制造成本。
传统电池模组散热较差，是影响电池包安全性和循环寿命的原因之一。传统电池模组结构是将单体电池大面相互贴合，采用焊接侧板和端板的方式，将单体电芯固定成电池模组，再将电池模组整体置于箱体中，利用箱体的侧面与单体电芯的底面接触导热，再在箱体侧面安装散热风道，对风道进行散热。在散热方面存在以下几个方面的问题：1）散热效率低：电芯大面积被挤压，热量在电芯之间传递，缩短了电芯的寿命，大面热量无法传导，仅仅通过电池壳体底部接触进行热量传递，底部散热分布少，散热效率低；2）导热硅胶散热有限：目前采用的是导热硅胶或液态灌封胶填充电芯的侧面和电池壳体的侧壁，散热面积有限，同时灌封量难控制，填充不均匀，硬化时间长，难以返修；3）单体电芯贴合紧密影响寿命：单体电芯相互之间精密贴合，无预留空间，一旦发生紧急情况电芯出现膨胀，会相互挤压，影响使用寿命；4）冷却效率低、冷却方式受限：只能对箱体外围进行风冷散热，风无法吹进单体电池内部，更无法采用水冷方式，散热方式单一，无法应对后续大功率单体电池散热需求；5）箱体采用压铸件、降低电池包能量密度：箱体无法采用轻量化材料，由于箱体需要与电芯接触导热，要采用压铸件，无法采用导热较差的塑胶箱体结构。
CTP无模组化方案具备比较优势。1）简化了电池包的组装工艺，降低了生产成本；2）箱体由塑料单独浇筑成型，有利于电池包的轻量化设计，提高能量密度；3）散热板设置在相邻的两个单体电芯之间，避免了电芯发热膨胀相互挤压，同时避免热量相互传递，提高单体电芯寿命；4）散热板直接与单体电芯的大面积接触，提高导热效率；5）传统电池包只能小面积方向上风冷，CTP技术实现了风冷与水冷相结合，提高散热效率。
3.2 比亚迪推出刀片电池，具备高体积能量密度与高安全性
3.2.1 刀片电池设计思路解析
刀片电池是比亚迪提出的无模组化电池包方案。根据高工锂电资料，2020年3月29日，比亚迪官方在深圳举办了“刀片电池发布会”，“刀片电池出鞘安天下”成为比亚迪董事长王传福对刀片电池的总结。刀片电池的实质是省略了电芯-模组的步骤，省去了横梁、纵梁以及螺栓等结构件，将电池包壳体内部的空间利用率由原来的40%-50%提升到60%-80%。
刀片电池将首先搭载于比亚迪汉EV。根据高工锂电与比亚迪刀片电池发布会资料，比亚迪磷酸铁锂体系的刀片电池将用于纯电动比亚迪汉EV，百公里耗电量15.4kWh/100km，能量密度为140Wh/kg。2020年5月13日，比亚迪宣布纯电动汉EV在欧洲首发，预估价格区间为4.5-5.5万欧元（折合人民币34.6-42.3万元），最大续航里程达到605km，零百加速时间为3.9秒，预计将于2020年6月在国内投产上市。
刀片电池的单体电芯能够起到支撑作用，替代传统模组中的横梁、纵梁。根据比亚迪申请的专利（申请号：201910544929.3），刀片电池直接将单体电芯组成的电池阵列与支撑体安装到电池包中，省略了电池模组的步骤。电池阵列由若干个单体电池组成，至少一个单体电芯满足600mm≤第一尺寸≤2500mm，包括壳体和壳体内的极芯；通过电池阵列的排布方式，将电芯类似于“刀片”竖插入电池包内。由于单体电池的壳体为硬壳，尺寸较长，本身可以作为加强电池包结构强度的横梁和纵梁，电池包中不需要再添加加强结构。电池阵列，可支撑于支撑件上，确保电池包在外力作用下不易发生形变。
3.2.2 刀片电池技术优势解析
刀片电池生产成本有效降低。单体电芯本身的支撑作用减少了电池底盘的加强筋，同时减少了传统电池模组中的端板、侧板，以及大量用于固定安全电池的螺钉等零部件，节省了大量的人工和材料费用。根据高工锂电数据，在电芯制备过程的良率和一致性达到稳定状态后，生产成本相比传统磷酸铁锂电池包预计下降30%。
刀片电池的体积利用率和能量密度显著提升。由于单体电芯自身具备支撑作用，可以减少辅助的支撑件和固定件的使用，使等体积的电池包中能够容纳更多的单体电芯，提高电池包的体积利用率和能量密度。从比亚迪专利对比试验资料中可以看出，单体电芯的尺寸越大，电池包中单体电芯数量减少，同时单体电芯的体积能量密度显著提升，单体体积之和/电池包体积的比例增加，体积利用率明显上升。
刀片电池有望引领电池安全性能的新高度。根据2019年8月的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》，2019年5月到7月，新能源汽车国家监管平台共发现新能源汽车安全事故79起，其中86%的事故车辆使用的是三元锂电池，7%使用的是磷酸铁锂电池；已查明起火原因的车辆中，58%的起火源于电池问题。锂电池的安全性能是影响新能源汽车发展的主要原因之一，而刀片电池有望引领电池安全性能的新高度。
刀片电池散热效果明显好于传统模组。参考比亚迪专利资料，刀片电池单体电芯的长度方向与电流方向一致时，单体电池的有效散热面积越大，散热效率更高。在同等的2C倍率下快速充放电，电池包的温升程度相比传统模组均有所降低，并且电池本体的长度越长，厚度越薄，单体电芯与电池包的温升幅度更小，刀片电池的散热效果更好。
刀片电池在针刺等极端安全测试条件下表现优异。磷酸铁锂材料体系相比三元材料，其先天优势在于材料性能稳定，安全性更高。刀片电池同样具备较高的安全性能，采用磷酸铁锂材料的刀片电池，在安全性能方面远高于其他材料。
刀片电池可轻易通过针刺测试、挤压测试、炉温测试、过充测试等四项常见实验，特别是在验证动力电池安全性最苛刻的针刺测试中表现突出。温升速率较小，除材料本身原因外，一方面由于刀片电池形状为长条型，散热面积较大，散热效率提升；另一方面是由于金属体贯穿电池时的短路回路较长，产热能力相对下降。参考比亚迪2020年3月29日刀片电池发布会资料，在针刺实验中，传统三元锂电池出现剧烈燃烧，表面温度超过500℃；传统磷酸铁锂电池包无明火、有烟，表面温度为200℃-400℃；刀片电池表面无明火，无烟，表面温度为30℃-60℃，在遇到极端剧烈情况下，刀片电池的安全性相比传统电池包显著提升。
3.3 无模组化技术的核心优势与壁垒
3.3.1 CTP与刀片电池在降本增效方面有异曲同工之效
设计思路：CTP技术注重优化电池包结构，刀片电池注重改变电芯尺寸。宁德时代的CTP技术，其特点在于注重自上而下的设计思路，在没有改变电芯尺寸的基础上，对模组和PACK进行结构优化，实现大幅缩减零部件，减轻重量，大规模应用后有望显著降低材料及生产成本。比亚迪的刀片电池技术，其特点在于注重自下而上的思路，创新性地提出把电芯长度做长（600mm-2500mm），厚度做薄，呈现“扁平”和“长条”形状，利用电芯本身的结构特点来提高散热性，提供承载力，充当结构件。
电池材料体系兼容性：磷酸铁锂体系先行，有望逐步推广到其他材料体系。参考宁德时代2019年网上业绩说明会资料，CTP技术已经在商用车、乘用车上实现多项产品的应用，属于结构创新，在磷酸铁锂、高镍三元NCM811材料体系上均能使用。比亚迪刀片电池推出首款车型汉EV，同样采用磷酸铁锂电池体系。我们认为在新技术推出初期，出于对安全性的审慎考虑，会更多的采用电芯和材料安全性更好的磷酸铁锂体系。随着工艺技术的成熟度提升，有望逐步应用在高镍三元等能量密度更高的材料体系上，实现电池系统能量密度的进一步提升。
3.3.2 无模组化技术的关键问题与对产业链的影响分析
无模组化技术的关键问题在于售后维修难度加大。无模组化技术面临后期单体电芯的维修难度加大的风险。因此无模组化技术需要在单体电芯的品质和稳定性提升至一定水平之后才能显现其优势。
对于刀片电池而言，由于创新性的提出了电芯尺寸的大幅改变，还将面临两个方面的挑战：1）目前刀片电池主要运用于比亚迪汉EV车型，如何调整产品尺寸，来适应外部车企的电池包，是刀片电池顺利推向市场化应用的关键所在。2）刀片电池采用的是全新的方形叠片工艺技术路线，目前方形叠片工艺仍面临生产效率低的问题，如何改善生产效率、提高产品稳定性，是刀片电池能否实现降本增效的关键所在。
无模组化技术有望进一步提升电芯厂的话语权。无模组化技术将PACK及模组环节融合到电芯环节，绑定了整车厂的电池设计、制造以及后续维修，直接参与到电池包的设计分工，将进一步提高电芯厂在产业链中的地位。
4 无模组化技术有望加速磷酸铁锂电池需求回暖
4.1 磷酸铁锂电池在新能源乘用车中的渗透率有望提升
无模组化技术有望率先在磷酸铁锂体系得到推广。根据电车汇资料，磷酸铁锂体系有望率先使用无模组化技术。1）宁德时代在欧洲市场将会扩大其在商用车领域的发展，正在扩大与荷兰巴士制造商VDL bus&Coach的合作关系，VDL是欧洲最大的电动巴士制造商之一，其市场份额为22%，合作的内容为宁德时代基于标准化产品磷酸铁锂CTP平台的高能量密度电池系统，其磷酸铁锂电池的能量密度为160Wh/kg。2）德国公司Quantron AG将成为宁德时代在欧洲商用车和工业应用领域的授权经销商和合作伙伴，将通过标准化的电池产品，磷酸铁锂CTP和NMC模块，在购买量低迷的环境下帮助中小企业找到灵活的方案。3）比亚迪装载磷酸铁锂刀片电池的比亚迪汉EV，2020年5月在欧洲首发，预计2020年6月在国内上市。
2020年磷酸铁锂动力电池渗透率有望触底反弹。根据高工锂电数据，2015-2019年期间，磷酸铁锂电池渗透率持续下滑，从2015年的75%下降至2019年的32%。截至2020年5月14日，方形磷酸铁锂电芯价格为0.58元/Wh（不含税），相对三元电芯价格0.73元/Wh（不含税）减少20.5%。随着无模组化等新技术的加持，磷酸铁锂电池体系能量密度有望得到显著提升，渗透率有望触底反弹。
2020年磷酸铁锂动力电池增长点来自纯电动乘用车。从工信部2020年前五批推荐目录乘用车电池类型来看，搭载磷酸铁锂电池的乘用车占比为19%，其中第五批推广目录占比达到23%，相比2019年全年占比7%有显著的提升。在商用车和专用车领域，磷酸铁锂电池占据主导位置，2020年前五批推广目录中的占比均为91%，呈现稳中有升的态势。我们预计，2020年磷酸铁锂电池在纯电动乘用车领域的渗透率有望从2019年的7%提升至18%，国内动力电池总出货量占比有望超过37%。
4.2 储能市场对磷酸铁锂电池需求有望迎来快速增长
5G基站建设进度加快，2025年全球对锂电池需求量有望达到60GWh。根据鑫椤资讯资料，2019年非车用领域（主要是储能）对磷酸铁锂需求量占比显著提升，达到45.5%。5G商用牌照正式发放，基站建设速度有望加快；同时5G时代“宏站+微站”成为新模式，微基站占比有望大幅提升，供电方式更加灵活多样。根据高工锂电资料，2019年全球通信基站电源对锂电池的需求量为12.1GWh，同比增长64.1%，2025年有望达到60GWh，年均复合增速超过30%。
电网侧储能市场广阔，2025年全球累计装机量有望达到179GWh。根据中国储能网与IHSMarkit资料，2019年全球电网侧电池储能系统部署装机容量为2.7GW，2020年预计部署量达到4GW/10.7GWh，尽管受到新冠疫情影响，同比仍有49%的增长。随着可再生能源渗透率的提高，储能系统对于提供电网弹性和可靠性至关重要，预计储能领域对锂电池的需求量仍将保持快速增长，到2025年，全球部署的电池储能系统累计装机容量将达到64.3GW/179GWh。
高安全性的磷酸铁锂有望成为储能锂电池主力军。磷酸铁锂电池相比其他材料体系的锂电池，具备长使用寿命、环保性、安全性能高、成本低、原材料丰富等诸多优势，有望成为储能领域的主力军，未来的发展空间巨大。
4.3 磷酸铁锂材料新增供给有限，行业格局有望改善
2019年磷酸铁锂产量为9.28万吨，同比增长19.7%。根据鑫椤资讯资料，2019年磷酸铁锂材料产量为9.28万吨，同比增长19.7%；其中，车用市场消耗量为5万吨，同比减少0.5万吨，非车用市场用量达到4.28万吨，市场份额大幅提升至45.5%，主要原因是储能电池的大幅增长。
磷酸铁锂材料2019年产能利用率34%，行业集中度进一步提升。2015-2019年期间，一方面国内新能源汽车补贴政策引导行业往高能量密度的方向发展，乘用车领域磷酸铁锂电池需求较少；另一方面，受到沃特玛事件影响，需求端进一步下滑。根据鑫椤资讯及真锂研究数据，2019年国内磷酸铁锂材料的产能利用率仅有34%。产能过剩、价格下跌导致行业加速洗牌，磷酸铁锂材料集中度进一步提升。高工锂电资料显示，2019年德方纳米出货量占比达到26.6%；行业2019年CR3达到51%，同比提升8个百分点。
磷酸铁锂新增供给有限，需求有望迎来高增长。从供给侧来看，未来磷酸铁锂产能扩张有限，主要是绑定优质大客户的头部企业扩产规模较大：1）德方纳米：现有磷酸铁锂材料产能2.55万吨，新建2.5万吨产能（曲靖德方在建产能1.5万吨，曲靖麟铁在建产能1万吨）；2）贝特瑞：现有磷酸铁锂产能2.7万吨/年，江苏贝特瑞工业园预计新建磷酸铁锂材料产能1.5万吨；3）湖南裕能：根据湘潭电化的投资者交流互动资料，2019年下半年广西靖西产能投产，完全达产后磷酸铁锂总产能为3万吨。从需求侧来看，在动力电池领域，无模组化技术助推磷酸铁锂电池在乘用车领域中渗透率持续提升；在储能领域，5G基站建设以及电网侧储能对锂电池需求有望进入快速增长期，磷酸铁锂电池有望成为主流的储能用锂电池。我们预计到2023年，全球磷酸铁锂电池需求有望达到136GWh，磷酸铁锂材料需求量将达到31.4万吨，2019-2023年均复合增速为36.5%。
5 投资建议
无模组化电池技术是动力电池提升能量密度并降低成本的主要方式之一，未来有望持续提升新能源汽车整体竞争力，维持行业强于大市评级。无模组化电池技术有望强化动力电池龙头企业的核心竞争力，推荐宁德时代、比亚迪。此外，无模组化电池技术有望率先应用于安全性能更优异的磷酸铁锂电池体系，或将加速磷酸铁锂电池需求回暖，推荐磷酸铁锂材料龙头德方纳米，建议关注湘潭电化、贝特瑞等。
6 风险提示
新冠疫情影响超预期：新冠疫情仍处于全球蔓延阶段，若新冠疫情影响超预期，可能造成全球系统性风险及行业需求不达预期风险。
产业政策不达预期：国内新能源汽车发展仍处于相对早期阶段，产业政策的对行业发展有较大影响，若相关政策不达预期，可能会造成行业需求不达预期的风险。
技术进步不达预期：新的产业技术可能会冲击上一代技术，对上一代技术形成替代的风险。
价格竞争超预期：动力电池行业竞争激烈，产品价格存在竞争超预期的风险。
06
本公众号所发布的内容和意见仅供参考，在任何情况下，所发布的信息或所表述的意见并不构成对任何个人的投资建议。接收人应结合自身情况判断是否采用本公众号及其内容并自行承担风险，中银国际证券股份有限公司及其雇员对接收人因使用本公众号及其内容造成的一切后果不承担任何法律责任。
本公众号中的所有资料版权均属中银国际证券。订阅人及其他任何机构或个人未经中银国际证券事先书面授权，不得以任何方式修改、发送或者复制本订阅号中的内容。如因侵权行为给中银国际证券造成任何直接或间接的损失，中银国际证券保留追究一切法律责任的权利。
如订阅人对其中内容有任何疑问，或欲获得完整报告内容，敬请联系中银国际证券机构销售。
中银电力设备与新能源沈成团队
沈成/朱凯/李可伦/张咪
