新能源汽车产业链成本分析

新能源汽车主要包括上游锂电池及电机原材料、中游电机，电控，电池以及下游整车，充电桩和运营三个环节。中游环节电池产业链相对较为复杂，主要由正极、负极、隔膜以及电解液组成，正极材料种类较多，包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂以及三元锂，三元锂主要指镍钴锰酸锂NCM，也包括小部分的镍钴铝酸锂NCA，对应上游原材料主要为锂矿、钴矿、镍矿以及锰矿等;负极主要以石墨材料为主，包括人造石墨与天然石墨等，隔膜主要以聚烯烃材料聚丙烯PP以及聚乙烯PE为主，电解液主要成分为六氟磷酸锂。电控环节主要是控制类硬件与线速，电机上游主要是永磁材料与硅钢片，原材料分别为稀土与铁矿石。

下游传统车基数高，虽然新能源车增长快但中短期渗透率仍低，下游对产业链中上游带动效应显著，中游持续扩产能，上游供不应求;整体而言，当前下游环节渗透率较低，按2016年我国汽车生产2811.9万辆，新能源汽车产量51.7万辆，下游环节渗透率为1.8%，按2020年我国汽车生产3500万辆(年均增长5%)，新能源汽车生产200万，2020年下游渗透率提升至5.7%。虽然中短期下游弹性较低但下游对中游以及上游环节的带动较为显著，中游环节锂电池处于持续扩产能阶段，而上游原材料钴矿，锂矿、镍矿等均属于国家战略性矿产资源，尤其是钴国内较为稀缺，2016年全球钴矿产量为10.1万吨，产量增速由过去的10%以上下滑至3.06%，我国钴储量仅占全球1.11%，属于钴资源短缺型国家，每年需求的80-90%钴原料需由刚果进口补给。

电池环节成本占比最高，技术与成本核心在正极;从新能源汽车的成本构成来看，电池成本相对整车环节占据42%，电机电控成本占比相近，电机和电控分别占据10%以及11%。传统能源汽车中发动机与变速器构成核心动力总成部件，成本占比约占整车的30%，而新能源汽车的“三电”模块电池、电机、电控是核心动力总成部件，累计成本占比约60%，大幅超越传统整车。对于成本占比最高的电池，主要由正极、负极、隔膜与电解液四个部分组成。放电时锂离子与电子从负极脱出，电子经由外部电路达到正极，而锂离子则通过电解液进入正极。锂离子、正极材料以及电子在正极重新结合完成电流传到，隔膜主要是将正极和负极隔离从而防止短路。

新能源电动车相较传统整车的核心优势在于能源结构与成本，短板在于续航里程，未来新能源汽车竞争力提升主要源于降成本与提里程。续航里程主要由正极材料的容量决定，而正极材料决定了电池的容量(续航里程)、寿命等多方面核心性能，因此正极材料是电池最重要的子环节，成本占比区间高达30-40%。隔膜环节技术壁垒与成本均较高，难点在于微孔结构成型技术与基底材料，目前成本占比约占20%。负极材料主要以石墨为主，电解液主要以六氟磷酸锂为主，成本占比相对较低，分别为15%与10%左右。

正极材料主要是为电池提供锂离子，在充电时正极材料锂离子脱离到负极，放电时锂离子经过电解液回到正极，使得负极材料在获得与释放锂离子时相对正极材料产生电位差从而形成工作电压。

电池的能量密度主要由正极材料决定。正极材料种类较多，主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元锂，其中三元锂分为镍钴锰NCM以及镍钴铝NCA，其中镍钴锰三元电池依据各个元素的相对占比可细分为NCM333、NCM523、NCM622以及NCM811，由于三元材料使用了钴等贵金属，因此成本相对较高。

动力电池发展初期磷酸铁锂最为主流，主要由于其原材料国内储备丰富、循环寿命长且安全性能优异，但是磷酸铁锂能量密度较低，电池比能量位于100-120Wh/kg区间，上限最多达到160Wh/kg，从而制约纯电动汽车的续航里程。2017年工信部发布《汽车产业中长期发展规划》指出在2020年动力电池单体比能量需达到300Wh/kg，力争达到350Wh/kg，系统比能量力争达到260Wh/kg，而到2025年动力电池系统比能量达到350Wh/kg，基于现阶段的磷酸铁锂比容量正极远无法达到该标准。

三元锂电池因为综合了镍带来的高容量、钴和锰带来的高材料稳定性，综合性能有所提升，尤其是比能量较高位于150-200Wh/kg区间，目前市场使用占比逐年提升，预计后期仍将持续上升。但三元材料的热稳定性相对较差，在200℃外界温度下易分解释放出氧气从而为电池高温助燃，而磷酸铁锂分解温度约在700℃并且不会释放氧气，因此从热稳定性(同时也是安全性)来看，磷酸铁锂优势显著。

目前基于安全性以及行驶里程较为固定的缘故，商用车仍然较多使用磷酸铁锂，而乘用车逐步由磷酸铁锂切换到三元锂技术路线。对于三元锂而言，镍含量的提升能够提升电池比容量，同时降低电池材料的成本，但也会进一步降低热稳定性。

我们认为，电池的容量和热稳定性是当下电池所面临的一对技术矛盾，而续航里程是纯电动汽车当下阶段最为关注的核心指标，在比能量和热稳定性的权衡上，正极材料的比能量提升技术难度边际递增，而热稳定性短板可通过配套使用效率较高的热管理系统加以弥补。因此高比能量而热稳定性相对较弱的技术路线有望成为后期技术主流，具体表现为：一方面三元材料的使用占比提升，一方面“低钴高镍”化将成为三元电池的后期趋势。

从目前主流整车厂的电池技术路线可以看出，比亚迪、上汽、江淮以及北汽之前主要是以磷酸铁锂技术路线为主，目前比亚迪逐步扩充三元锂产能，后期磷酸铁锂产能主要分配给客车，而新扩建的三元锂产能主要分配给乘用车。上汽新推出的荣威ERX5搭载的同样也是三元锂电池，而之前的E550搭载的为磷酸铁锂，由此可见，比亚迪、上汽、北汽等主流整车厂的新能源乘用车逐步从磷酸铁锂开始向三元锂过渡，并已有相应车型落地。而吉利、众泰以及奇瑞等整车厂则直接切入三元锂电池。对标国际主流的新能源车型特斯拉ModelS，宝马i3、以及日产的Leaf均更加注重续航里程而采用三元锂电池。

当下磷酸铁锂是主流，技术路线商乘分化，客车以磷酸铁锂为主，乘用车以三元锂(NCM)为主;从各个电池类型的出货量来看，磷酸铁锂出货量仍然占据主流，2016年磷酸铁锂出货量达到20.33GWh，占比高达72.49%，三元锂出货量达到6.29GWh，占比达到22.44%，而其余的锰酸锂、钛酸锂等目前占比仍然较小。

从细分车型来看，新能源乘用车三元电池使用占比已经超过磷酸铁锂达到57%，而在新能源客车领域磷酸铁锂占比高达93%仍然是最为主流的电池技术路线。新能源客车之所以选择磷酸铁锂，主要由于新能源客车对使用寿命、安全性以及功率要求更高，续航里程以及运营线路较为固定从而可以在电池容量上做出一定让步。而乘用车作为个人使用，在下游充电桩尚未大面积普及时对续航里程要求较高，三元材料较弱的稳定性可以通过搭载性能优异的热管理系统加以弥补。

负极材料是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合后均匀涂布在铜箔两侧后经干燥、滚压而成。负极材料主要包括碳类材料和非碳类材料，其中碳类材料主要分为石墨和无定形碳，主要包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球(硬碳)、软碳等，其他非碳负极材料主要包括硅基材料、锡基材料、钛基材料以及氮化物等。

性能优异的负极材料应该具备较高的比能量，相对锂电极的电极电势低，充放电反应的可逆性能好，同时与电解液兼容性好。天然石墨容量较高且工艺简单成本较低，但循环性能较差，而人造石墨工艺复杂成本稍高，但具备较好的循环以及安全性能，中间相碳微球石墨在倍率性能上高出天然石墨与人造石墨，因此具备较好的热稳定性与化学稳定性，但其制作工艺复杂导致成本较高。硅碳类复合材料容量比远高于石墨类负极，同时环境友好并且国内储量丰富，但由于在反应过程中锂容易嵌入硅晶胞导致材料膨胀容量迅速下降，因此循环寿命较低。综合成本与性能，在动力电池领域当前天然石墨仍然占据主流地位。

后期负极材料技术演绎大致可以总结为以下三点：一是未来2-3年石墨类负极材料，尤其是人造石墨将是主流技术路线。二是对天然石墨类材料进行氧化、包覆聚合物、包覆碳材料以及金属氧化等改性后能够使得其容量提升，同时成本相对较低，后期也是负极材料的主要突破方向。三是锡基和硅基具备较高的比容量与安全性，但循环稳定性较差，同时制备工艺复杂成本高，后期该类材料的攻破重点在开发简单易行的制备工艺同时提升其稳定性

隔膜的作用是将电池的正、负极分隔开从而防止两极接触发生短路，也为电解质离子提供流动通道。锂离子的传导能力直接关系到锂电池的整体性能，其隔离正负极的作用使得电池在过渡充电或温度较高时具备微孔自闭保护作用从而限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸。隔膜性能决定了电池的界面结构、内阻等，因此也会影响到电池的容量、循环以及安全性能。

常用的隔膜材料主要分为聚合物膜、无纺布膜;聚合物主要包括聚乙烯PE和聚丙烯PP，无纺布膜主要包括玻璃纤维、合成纤维、陶瓷纤维等。从隔膜材料应用情况来看，由于聚烯烃(聚合物膜)成本合理，机械与化学性能稳定，目前大多数采用微孔聚烯烃隔膜，进一部可分为单层PP、单层PE、以及3层的PP/PE/PP。

从制备工艺角度分类，主要分为干法与湿法制备;干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压后吹制成结晶性高分子薄膜、经过结晶化热处理、退火后在高温下进一步拉伸，从而将结晶界面进行剥离，形成多空结构，干法工艺主要应用于PP材料，目前较多应用于磷酸铁锂电池。湿法制备主要针对低密度的PE材料，目前较多应用于三元锂电池，主要利用高聚物以及某些高沸点的小分子化合物在高温下形成均相溶液，降低温度后发生固-液或液-液相分离，后期经过拉伸后除去低分子后则可制成相互贯通的微孔膜材料。整体而言，湿法制备工艺比干法具备更好的孔隙率、透气性以及拉伸强度，微孔的尺寸以及分布均更加均匀，所制备材料更薄，从而使得湿法隔膜具备更好的容量、安全性和循环特性，但湿法主要采用PE材料，熔点相对低，因此耐高温性能更差，同时湿法的成本较高，一般用于制造高端隔膜产品。

目前我国国内隔膜主要以较为低端的干法为主，干法约占74%市场份额，而湿法占据26%市场份额，国际隔膜制造巨头基本以湿法制备为主。我国的上海恩捷、$星源材质(SZ300568)$金辉高科.中锂隔膜、辽源鸿图等一批企业逐步向湿法转型，$沧州明珠(SZ002108)$、纽米科技、中科科技、河南义腾等企业主要以干法为主。由于隔膜环节毛利率较高，而干法隔膜的技术与资金壁垒相对较低，从而吸引大批企业进入产业链，我们预计干法隔膜后期产能较为可能过剩，而湿法隔膜主要受到三元锂电池增长带动需求，国内供不应求主要依赖进口。当前具备技术与资金优势的企业正积极布局扩大湿法隔膜产能，预计后期湿法隔膜进口替代有望提速，而根据湿法产线从下订单到最终调试出产品大约需要18个月，若以17年年初作为国内企业转型湿法隔膜的时间节点，我们预计2019-2020年是湿法隔膜产能集中释放期，而17-18年湿法隔膜仍较大可能处于供不应求状态。

锂电设备主要用于对电芯的制作与组装。锂电池的制作过程分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测以及电池分装四个工序段，其中极片制作主要包括搅拌、涂布、辊压、分切以及极耳成型，电芯组装主要包括卷绕、叠片、电芯预封、注电解液;电芯激活检测主要包括电芯化成与分容，电池封装主要包括对电池组进行测试、分类以及串并联组合。各工艺环节均包含较为复杂的工序，其中极片制作是锂电池制造的核心工艺，也是对设备自动化水平和生产效能要求最高的环节。

按照电池生产工艺流程所对应的锂电设备大致可以分为前端设备、中端设备以及后端设备等，前端设备主要是用于极片制作，中端设备主要用于电芯制作，而后端设备主要是检测和封装。成本占比角度，前端与中端的占比较高，分别达到35%与40%，后端相对较小，主要由于前端极片制作所涉及的工序最多，而从具体设备类型来看，涂布机成本占比最高达到30%，其次是组装干燥机与辊压分切机，其中涂布机与辊压分切机属于前端设备。

锂电池的性能与锂电设备高度关联，我们认为，锂电设备发展至今不再仅仅是完成电池封装功能，下游环节在能量密度、安全性等多方面对于锂电池动力性能的要求逐步提高将倒逼锂电设备环节实现产品升级，尤其是大容量电池对于串联形成电池组的电芯的一致性要求较高，后期高度自动化与高精度的锂电设备，同时生产线能够跟随电池工艺柔性改动过的锂电设备是未来发展的趋势。

锂电池电解液是电池中离子传输的载体，一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、相关添加剂等原料组成。常用电解质主要包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等，必要的添加剂主要包括耐高温、耐过充过放添加剂、成膜添加剂、以及导电添加剂等。溶液通常选用各种甲脂、丙脂等。性能较好的电解液应该具备较高的离子导电率、电化学稳定性、热稳定性，同时安全性较高能够做到生物降解。

虽然六氟砷酸锂各项性能均优异，但由于砷具备毒性限制其广泛应用。六氟磷酸锂LiPF6对负极稳定，放电量大，电导率高，内阻小，充放电速度快，但对水以及HF酸性极其敏感，而LiCLO4电池高温性能欠佳，LiCLO4受撞击易爆炸并且属于强氧化剂。基于成本与安全性而言目前锂盐主要是六氟磷酸锂为主。通常锂盐溶质六氟磷酸锂成本占比高达50%，有机溶剂和其余添加剂成本占比分别达到30%与10%。

驱动电机主要分为直流电机、交流电机与轮毂电机，目前新能源汽车领域应用较多的主要是永磁同步电机、交流异步电机、直流电机与开关磁阻电机。电机控制器是连接电池与电机的电能转换单元，主要通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度以及响应时间进行工作的模块，主要包括功率半导体模块、控制模块、薄膜电容、驱动模块以及冷却模块等部分。

驱动电机根据电机类型不同成本构成差异较大，永磁同步电机的永磁体与定子成本占比较高，而交流异步电机的定子与转子占比较高。

直流电机具备结构简单、电磁转矩控制特性优良以及抗过载能力强等优点，但是很难向大容量、高速度发展，同时电火花会产生电磁干扰，对于高度电子化的电动车较为致命，因此新能源汽车中直流电机使用较少;永磁同步电机是利用永磁体产生电机内部所需磁场，永磁同步电机功率密度大，效率高，产生转矩大，调速性能好，并且极限转速和制动性能优于其余类型电机，但目前使用成本较高，并且在振动、高温和过载电流的情况下存在退磁现象;交流异步电机是将转子臵于旋转磁场中，在旋转磁场作用下活动转动力矩的电机，具备结构紧凑、坚固耐用、价格低廉、质量轻等优点，但功率因素较低，运行时必须从电网吸收无功电流来建立磁场，同时控制复杂，易受电机参数及负载变化影响;开关磁阻电机是基于“磁阻最小原理”的新型无极调速电机，其调速系统同时兼具直流和交流的优点，其结构比任何种类的电机均简单，同时具备高效运行、控制灵活、相应速度快、成本低廉以及转矩大等优点，但也存在控制系统较为复杂，噪音以及转矩波动较大等特点。

新能源汽车所用电机通过从电池中获得有限能量提供转矩，相对于一般工业用电机需要具备小型轻量化、高效性、低速大转矩情况下输出恒定、寿命长以及高可靠性、同时成本低廉等特点，相较而言永磁同步电机与交流异步电机较为符合，从2016年新能源汽车电机搭载市场份额来看，永磁同步电机市场份额高达69%，是最为主流的新能源驱动电机，其次是交流异步电机，占比达到22%。

电机厂商(整车厂和第三方电机制造厂商)技术路线主要以永磁同步和交流异步电机为主，其中永磁同步电机更为主流。市场上主流的纯电动乘用车荣威ERX5、比亚迪E6、知豆D2、奇瑞eQ、北汽EU系列、江淮IEV6S、比亚迪秦/唐均搭载永磁同步电机，而北汽EC、云100、江铃E160/E200以及特斯拉ModelS主要搭载交流异步电机。

充电桩：政策支持+市场需要，充电桩建设势在必行国家政策大力支持充电桩发展：国家发改委于15年发布的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》提出，到2020年，新增集中式充换电站超过12万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车充电需求。

中央财政继续扶持充电桩基础设施建设：为加快推动充电基础设施建设，培育良好的新能源汽车市场服务和应用环境，2016-2020年中央财政将继续安排资金对充电基础设施给予奖励。奖励资金专门用于支持充电设施建设运营、改造升级、充换电服务网络运营监控系统建设等相关领域。超出门槛部分奖励标准另行计算，大气污染治理重点区域、中部地区和其他地区又各有所不同，2016年-2020年奖励资金最高封顶分别为1.2亿元、1.4亿元、1.6亿元、1.8亿元、2亿元。

1、整车。整车企业重研发，部分企业已迅速抢占市场份额如：比亚迪、长城汽车等;

2、锂电池产业链。动力电池技术是车企发展新能源汽车的最核心技术，目前市场中新能源车企之间的较量，在很大程度上是动力电池的比拼，相关个股有多氟多、$天齐锂业(SZ002466)$、杉杉股份等

3、有望拿到造车牌照的优势民营资本。如：万向钱潮、隆鑫通用等，密切关注互联网公司的造车进程;

4、新能源客车龙头企业。新能源汽车销量快速提升，优势企业盈利有望显著增长，部分企业兼具国企改革驱动，如：金龙汽车、宇通客车、中通客车、比亚迪等;

5、电池、电机等核心零部件及其上游材料。提示关注优势三元材料公司，以及电机及其磁体材料公司，如：当升科技、厦门钨业、中科三环等。另外提示分级基金新能车B的投资机会。电力核心系统乃新能源汽车成本降低之关键，布局自主研发的企业将取得先导性优势如大洋电机、方正电机等;

6、充电设备。充电设备是首要受益点，相关个股有许继电气、国电南瑞等