未来五年，全球新能源汽车复合增速将达36%。根据Canalys 最新预测，预计到2021年，电动汽车将占全球新车销量的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， 我们预计到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。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%。
未来十年我国汽车工业或将诞生全球性的伟大企业。随着 我国人工智能、大数据、量子计算、自动驾驶等技术的进步， 新一轮的革命技术将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，完善的产业链配套体系，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、大众那样的全球伟大汽车制造企业。
第一部分：整车篇
一、 新能源汽车分类及产业链
1.新能源汽车分类
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。
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。
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。
二、 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 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 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。
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。
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%。
三、 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 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 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。
四、 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。
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。
第二部分：电池篇
一、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 18650（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
二、 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。
三、 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%。
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。
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%。
四、 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。
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。
五、 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
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