电力设备行业深度报告：特斯拉电池日 不止于想象
类别：行业 机构：平安证券股份有限公司 研究员：朱栋/皮秀/曹群海 日期：2020-09-24
9 月22 日特斯拉召开首次电池日活动，正式公布自产电池的计划，并从性能、成本、开支三个维度展示了特斯拉在研电池的显著优势。电池日上提出的新电池技术符合预期，电池的产能规划也彰显出特斯拉对未来行业和公司发展的信心。
五大环节降本增效，自建电池拉开序幕。此次电池日特斯拉在电池设计、电池工厂、负极材料、正极材料以及电池与车身的整合五个方面提出了下一代电池的愿景，通过五个环节的融合，特斯拉预计可以将续航里程提升54%，电池制造成本减少56%，单位投资成本减少69%。在提升续航里程方面，特斯拉预计负极材料未来的潜力最大(-20%)；在降低生产成本方面，特斯拉预计自建电池厂潜力最大(-18%)；在降低投资成本方面，预计自建电池厂是最大的贡献端(-34%)。特斯拉对自建电池工厂的整个流程进行了优化和扩展：1)采用干电极工艺，简化生产流程，提升生产速度；2)高速的电芯组装产线，实现连续性的组装加工；在单条组装线上实现20GWh，单线产出增加7 倍；3)化成分容环节，通过电子系统的管理减少75%的复杂工序和86%的成本。总的来看，特斯拉的自建工厂Terafactory 将来会实现产能投资的大幅降低和生产流程的简化。公司目标电池产能在2022 年达到100GWh，2030 年达到3TWh，除了自用外，剩余产能可以外供。
工艺升级：大电芯+无极耳+干电极。特斯拉此次的电池型号继续升级到4680，依靠这一电芯设计的升级(大电芯+无极耳)，预计电池能量提升5倍、续航里程提升16%、功率提升6 倍，这一设计方案可以使得电池成本下降14%。无极耳电极工艺主要从三个方面改善电池的性能：1)电流移动路径缩短减小内阻；2)显著降低电流偏移现象；3)产热和散热能力得到显著改善。对于去掉极耳的这一颠覆性举措，马斯克表示实验的结果是比较满意的。4680 电池将在弗里蒙特工厂的试生产线进行生产，目前产能为1GWh，后续规划达到2GWh，2022 年实现大规模量产，未来计划进一步扩产至200GWh 的规模。在干电极技术方面，马斯克表示对此前干电极方案进行优化，得到最优方案，目前处于close to working 的状态，还没有完全成熟。在车电整合方面，特斯拉采取结构化电池的方案，把电池直接内置在汽车结构中，使得电池与车身更好的结合，预计减重10%，减少370 个零部件并加快生产速度，同时可能带来14%的续航增加。考虑车身工艺和Pack 工艺的优化，生产成本可以再降7%。
高镍无钴正极+硅负极，材料体系符合预期。正极材料方面，特斯拉探索了三种放弃钴材料的思路：1)在正极材料中使用铁，用于中低续航的乘用车和储能领域，主打长循环寿命；2)使用镍锰材料，主要应用于乘用车，主打长续航；3)高镍材料，应用于Cybertruck 皮卡和Semi 卡车中，主打高能量密度。在负极材料方面，马斯克表示通过原材料重新设计、高弹性材料、覆膜材料进行涂膜去实现和解决硅材料的膨胀性问题，最终实现每KWh 成本只需要1.2 美元，同时能够提升20%的续航里程并贡献电池5%的降本。特斯拉同时布局正极及上游金属环节，计划打造北美正极生产基地，减少80%的运输成本、66%的工程投资和76%的生产成本；在镍资源方面，使用金属镍代替硫酸镍作为原料输入端进行生产，降低成本；在锂资源方面，计划在矿产中直接提取锂元素；在电池回收方面，特斯拉计划于下个季度开始电池生命周期回收试点，进一步降低原材料成本。
电池日总结：新电池尚未进入量产节奏，多项专利未提及。在材料方面，总体来看，特斯拉提出的材料体系并未偏离当前产业界的主流技术路线，没有创新性的材料体系出现。特斯拉目前在硅负极的产业化应用方面已经走在市场的前列，对硅的膨胀问题提出了较好的解决方案，若能够在量产车型上有效提升续航里程，将有望加速产业界的新一轮变革。在工艺方面，大圆柱电芯、无极耳电极和干电极属于特斯拉独有的技术路线，但距离大规模量产还需要一定的时间，目前的技术难言成熟。
此外，负极补锂、单晶NCA、新型添加剂等此前多项专利中涉及的技术、材料和工艺方案都没有在此次电池日上提及，固态电池、百万英里电池等颠覆性的电池技术也没有成为本次活动的议题，电池日活动整体符合预期，但惊喜不足。汽车销量方面，公司预计20 年销量同比增长30%-40%。新车型方面：1)目前Cybertruck 已经收到了超过60 万辆订单，预计销量将达到每年25 万到30 万辆；2)公司宣布Model S 的Plaid 版本2021 年底即可交付，续航超过836 公里，百公里加速在2s 内；3)特斯拉预计将在2023 年采用新电池的全部技术生产售价仅为2.5 万美元的自动驾驶汽车。
投资建议：我们认为特斯拉自产电池创新思路更多的为生产制造工艺环节，而这些技术环节目前尚未完全成熟，距离大规模量产还有一段时间；在材料方面，核心的电化学体系难言颠覆，并未超出主流电池企业的研发范畴，全球一线电池厂商仍然能够凭借较强的研发实力保持足够的竞争力。特斯拉在此次电池日中展现出对未来新能源汽车发展的十足信心，我们认为在行业先驱者的引领下，全球电动化转型的进程势不可挡，中国企业有望充分受益。强烈推荐宁德时代、当升科技，推荐璞泰来、新宙邦，关注恩捷股份、星源材质、容百科技。
风险提示：1)新技术商业化应用不及预期的风险：专利中多项技术的最终效果和商业化应用仍有待进一步观察，若商业化应用不及预期，将影响新型电池的量产节奏。2)政策力度不及预期的风险：如果国内外政策对新能源汽车支持力度软化或改变，导致政策出台力度低于预期，将显著影响新能源汽车市场整体规模。3)电动车自燃事故带来的消费者信任风险：新能源汽车自燃事件频繁发生，特斯拉采用的高镍电池体系对产品本身的安全性是一大考验。若自燃事件得不到有效控制，或将引发消费者的信任危机，给产品销量带来负面影响。4)技术路线发生变化的风险：新能源汽车仍处于技术快速变革期，特斯拉引领行业创新。若下一代技术产业化进程超出预期，将对现有行业格局产生显著影响，前期投资回收能力将低于预期。
首页
微信公众号
证券之星APP
