新能源汽车行业动力电池专题研究：研发实力铸就宁德时代护城河

行业点评 | 汽车 1 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2019年12月29日 。 研发实力铸就宁德时代护城河 新能源汽车行业动力电池专题研究 证券研究报告 行业点评 | 汽车 西部证券 2019年12月29日 行业评级 超配 前次评级 超配 评级变动 维持 近一年行业走势 相对表现 1个月 3个月 12个月 汽车 6.85 6.47 13.08 沪深300 5.05 4.40 33.59 分析师 王冠桥 S0800519100001 wangguanqiao@research.xbmail.com.cn 联系人 李子豪 lizihao@research.xbmail.com.cn 相关研究 汽车：日德继续领跑行业，西部地区需求回暖—乘用车终端市场解构与前瞻 12月 2019-12-25 汽车：行业高景气延续，重汽份额显著回升—全球重卡解构 12月 2019-12-20 汽车：受益于中高端品牌份额扩张—常熟汽饰（603035.SH）基本面整理 2019-12-18 -1%5%11%17%23%29%35%2019-012019-052019-09汽车沪深300Tabl e_Title ● 核心结论 Tab le_Su mm ar y 产业快速发展期，技术研发实力将成为宁德时代（CATL）强大护城河。在当前动力电池行业仍处于技术快速发展的阶段，从三元NCM111到NCM811经历了一个快速的发展过程，展望未来，固态电池等新的技术革命随时准备颠覆现有的整个产品体系框架，所以新技术的研发和迭代将成为电池企业在这个行业发展的至关重要的因素。宁德时代在电池领域拥有较强的研发体系，并不断进行大量的研发投入，所以我们认为强大的研发体系实力是宁德时代未来一个永续发展的动力并成为公司一个强大的护城河。 CATL多项研发技术具备行业领先性，解决行业发展痛点。目前行业发展面临成本、快充、低温等多个亟待解决的行业问题。宁德时代研发的CTP电池包技术、超长寿命技术、快充技术、低温速热技术等很好的给行业痛点提供了一个有限解决方案。其CTP技术提高电池包体积利用率提高了15%-20%，能量密度提升了10%-15%。超长寿命技术为电动乘用车电池包及系统承诺不低于5年或10万公里的质保，与整车同寿命。超级快充技术可实现15分钟充电80%，充电5分钟续航150km。低温速热等电池技术低温速热技术可在15分钟内升温30度等。 CTP电池包技术和NCM811或将成为动力电池行业胜负手。CTP技术具备四大优点；1、体积利用率提升15%-20%；2、零部件数据量减少40%；3、生产效率提升50%；4、能量密度提升。传统的电池包能量密度平均为140-150Wh/kg，而CTP电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。将给电池行业带来巨大的变化。展望NCM811，NCM811材料单吨成本虽高，但由于811材料比容量也较高，折算成单位容量来看，其成本反而比622、523等其他更低。2019年宁德时代开始量产811电池，其系统能量密度可达185Wh/kg，与165Wh/kg、155Wh/kg的三元电池622、523相比分别保持约12%、19%的优势。我们认为产业链都到达稳态后，811相比622、523成本优势或将更加显著。 动力电池龙头将受益于研发带动的产品迭代。我们认为随着CTP新技术的应用和NCM811的上量，头部电池企业将借助技术升级迭代的红利期，进一步和第二梯队拉开身位差距，动力电池行业格局有可能进一步集中，我们建议重点关注宁德时代（300750.SZ）、比亚迪（002594.SZ）。 风险提示：新能源销量不及预期、811出货量不及预期。 行业点评 | 汽车 2 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2019年12月29日 宁德时代研发体系完善，研发费用投入巨大 技术研发迭代促成宁德时代强大护城河。在当前动力电池行业仍处于技术快速发展的阶段，从三元NCM111到NCM811经历了一个快速的发展过程，展望未来，固态电池等新的技术革命随时准备颠覆现有的整个产品体系框架，所以新技术的研发和迭代将成为电池企业在这个行业发展的至关重要的因素。宁德时代在电池领域拥有较强的研发体系，其产品开发周期一般需要3年，分为 A 样、B样、C 样、D 样阶段。各阶段部件的工艺产线、研发投入、产能规划、研发阶段周期都需要在前期规划完整。同时在整个产品开发周期过程中，重复不断地对产品进行需求分析、设计完善、测试认证、优化方案、验证可行性。所以我们认为强大的研发体系实力是宁德时代未来一个永续发展的动力。 图1：CATL动力电池研发体系 资料来源：招股说明书、西部证券研发中心 持续高研发投入取得质变，研发费用赶超LG化学。高研发投入使宁德时代具备了：强大的研发团队、雄厚的技术专利、丰富的科研项目和科学的研发体系。短短数年时间，宁德时代目前已经成功跻身世界动力电池第一梯队行列，可与松下、三星、LG 等国际电池巨头直接竞争。研发费用角度来看，LG 历年研发费用平均维持在18亿元左右，研发费用率平均占比7%。CATL近年来不断提高研发投入，2016年投入11亿元，占比7.7%，2017年投入16亿，占比8.2%，2018年提升至约20亿元，占比6.7%，2019上半年投入14亿元，2019年上半年研发投入赶超LG化学。 行业点评 | 汽车 3 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2019年12月29日 图2：LG化学研发费用与CATL对比（亿元） 资料来源：公司年报、西部证券研发中心 CATL多项研发技术具备行业领先性，解决行业发展痛点。 CTP电池包技术：电池包体积利用率提高了15%-20%，零部件数量减少40%，能量密度提升了10%-15%，可达到200Wh/kg以上。 超长寿命技术：超长寿命电池可满足15万公里至45万公里，为电动乘用车电池包及系统承诺不低于5年或10万公里的质保，与整车同寿命，在电动大巴上应用的标准使用寿命长达8年，长寿命电芯使用寿命长达15年 15000次循环。 超级快充技术：超级快充技术可实现15分钟充电80%，充电5分钟续航150km； 低温速热等电池技术：低温速热技术可在15分钟内升温30°，甚至零下30度时损失6%-7%能耗保障动力电池在约20度环境运行。 表1：CATL先进的技术成果 CATL先进的技术成果 EnerSpeedy 15分钟快充技术 对正极进行充分纳米化及掺杂包覆处理，提高扩散速率，使其具有优异的导电性能 在负极应用独有的“快离子环”技术，为大量锂离子同时涌入建立快速通道 EnerDura持久使用寿命 为电动乘用车电池包及系统承诺不低于5年或10万公里的质保，与整车同寿命 在电动大巴上应用的标准电芯使用寿命长达8年、长寿命电芯使用寿命长达15年15000次循环 EnerLasting多重安全可靠 电芯、模组、电池包均通过多项滥用测试 电池管理系统主动安全保护与被动防护相结合，充分保障安全 EnerClimate超强环境适应 电池包防尘防水级别达到IP67 电芯使用温度范围广，可在-30°C-60°C使用 资料来源：公司官网、西部证券研发中心 0.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%7.00%8.00%9.00%05101520252016201720182019H1LG化学CATL研发费用率-LG(右轴)研发费用率-CATL(右轴) 行业点评 | 汽车 4 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2019年12月29日 研发实力转化为产品性能，国内领先，追赶国际。宁德时代目前方形三元8系能量密度最高达245wh/kg，略低于国际龙头LG和SK。对比国内比亚迪、国轩高科，宁德时代三元电池能量密度以绝对优势领先。针对磷酸铁锂电池。宁德时代方形铁锂能量密度167wh/kg，比亚迪约157wh/kg，国轩高科平均约170wh/kg，差距相对较小。 表2：各家电池性能对比 对比公司 能量密度 CATL 方形三元811电芯能量密度最高达245wh/kg LG 二代电池电芯能量密度达到253.2wh/kg SK 软包电芯能量密度可达260wh/kg 比亚迪 方形三元电芯能量密度最高可达218wh/kg，方形铁锂能量密度达到157wh/kg 国轩高科 方形铁锂能量密度达到170wh/kg，圆柱铁锂达到177wh/kg 资料来源：GGII、西部证券研发中心 CATL快充技术独占鳌头。宁德时代快充技术已经渗透到三元和磷酸铁锂两种类型中，针对不同的容量匹配其最大的充电倍率。其中，三元电池72Ah拥有1.5C充电倍率，43Ah最高拥有4C的高倍率快充，电压均在2.8V-4.25V。磷酸铁锂电池容量从50Ah跨度至92Ah，最高拥有5.2V的高倍率快充，12 分钟内可完成纯电动客车100%充电。 表3：CATL快充产品系列 容量 材料 标称电压 工作电压 最大充电倍率 72Ah 三元 3.65V 2.8V-4.2V 1.5C 43Ah 三元 3.66V 2.8V-4.25V 4C 50Ah LFP 3.2V 2.5V-3.65V 5.2C 60Ah LFP 3.2V 2.5V-3.65V 5.2C 92Ah LFP 3.2V 2.5V-3.65V 3.2C 资料来源：公司官网、西部证券研发中心 CTP电池和811电池或为明年电池行业胜负手 宁德时代CTP电池包（Cell to Pack，无模组动力电池包）今年9月份正式发布，将应用于北汽新能源EU5车型。CTP电池包即电芯直接集成到电池包内，省去了电池模组环节。将给电池带来四方面显著提升：1、体积利用率提升15%-20%；2、零部件数据量减少40%；3、生产效率提升50%；4、能量密度提升。传统的电池包能量密度平均为140-150Wh/kg，而CTP电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。我们认为，随着CTP技术新技术的应用，头部电池企业将进一步和第二梯队拉开身位差距，行业格局有可能进一步集中。 行业点评 | 汽车 5 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2019年12月29日 图3：传统电池包制作流程 图4： CTP电池包 资料来源：公司官网、西部证券研发中心 资料来源：公司官网、西部证券研发中心 NCM811具备成本优势，宁德时代国内领先地位。811材料单吨成本虽高，但由于811材料比容量也较高，折算成单位容量来看，其成本反而比622、523等其他更低。2019年宁德时代开始量产811电池，其系统能量密度可达185Wh/kg，与165Wh/kg、155Wh/kg的三元电池622、523相比分别保持约12%、19%的优势。我们认为产业链都到达稳态后，811相比622、523成本优势或将更加显著。在各原材料价格基本稳定、新能源汽车动力电池成本急需降低的情况下，发展单位容量成本更低的811材料是未来大趋势。宁德时代有望保持国内领先地位，拉大与国内一线对手比亚迪并缩小与国际对手的差距。 表4：不同电池成本/容量对比 材料名称 单吨成本（万元） 比容量（Wh/kg） 材料单位容量成本（元/Ah） 电池单位容量成本（元/Wh） NCM111 16.34 145 1.13 0.31 NCM523 13.71 155 0.88 0.25 NCM622 14.56 165 0.88 0.25 NCM811 15.75 185 0.85 0.24 811相比于111 27.60% -24.80% 811相比于523 19.40% -3.40% 811相比于622 12.10% -3.40% 资料来源：GGII、西部证券研发中心 行业点评 | 汽车 6 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2019年12月29日 西部证券