电气设备及新能源行业周报：特斯拉电池日开启电池革命新时代

申港证券股份有限公司证券研究报告 敬请参阅最后一页免责声明 证券研究报告 行业研究 行业研究周报 特斯拉电池日开启电池革命新时代 ——电气设备及新能源行业周报 投资摘要： 市场回顾： 截止9月25日收盘，该周电力设备及新能源板块下跌（-3.9%），相对沪深300指数落后0.37个百分点。电力设备行业本周在中信30个板块中位列13位，位于中上游。从估值来看，当前行业整体51.47倍水平，处于历史高位。  子板块周涨跌幅：太阳能(-1.92%)，锂电池(-2.95%)，输变电设备（-4.59%），核电(-4.63%)，配电设备(-4.95%)，风电(-5.5%)，储能(-10%)  股价涨幅前五名：青岛中程、通光线缆、好利来、中元股份、晶澳科技。  股价跌幅前五名：威华股份、石大胜华、易事特、嘉化能源、深冷股份。 行业热点： 新能源车：特斯拉电池日发布新款4680无极耳圆柱电池。 投资策略及重点推荐：  新能源车：8月新能源车销量10.9万辆（+25.8%），新增公共充电桩2.6万台（+29.9%），充电桩作为新基建将迎来投资加速。本周锂电池价格基本保持稳定，钴系原材料价格继续下跌（-0.2~1%），六氟磷酸锂价格持续回升（+1.3%），磷酸铁锂电解液原材料价格上涨（+4.5%）。看好高能量密度、三元高镍化及锂电全球化，推荐关注宁德时代、当升科技、璞泰来、恩捷股份、欣旺达。  光伏：本周光伏硅料、硅片价格保持稳定，高功率电池片小幅上涨(+0.8~1.1%)，国产单晶组件价格下跌 (-0.6~1.3%)，进口单晶组件上涨(+1%)，光伏玻璃价格不变。看好疫情结束后行业集中度提高、龙头企业抗风险能力凸显趋势，推荐单晶硅料和PERC电池片龙头通威股份、单晶硅片龙头隆基股份。  风电：国家电网预计2020年风电装机有望突破30GW。新时代西部大开发政策下，西部可再生能源就地消纳及外送通道建设得到重点支持。我们看好风机制造商龙头金风科技、风塔龙头天顺风能、风机叶片龙头中材科技。  电网投资：特高压将成为电网投资重要方向，计划2020年投资1811亿，确保年内建成“3交1直”工程。电网投资逆周期属性已被市场重视，发展空间极大。我们看好电网自动化龙头国电南瑞、电网信息化龙头国网信通。 每周一谈：特斯拉电池日开启电池革命新时代 美国时间9月22日，特斯拉举办电池日发布会，提出通过降本提效，使未来特斯拉电动汽车续航里程增加54%、度电成本减低56%、投资成本减少69%的解决方案，并提出三年内推出定价仅25,000美元新车型的发展目标。  特斯拉发布全新4680电池，电量提高5倍、续航提高16%、功率提高6倍、成本降低14%。采用无极耳设计，减小电芯内阻5-20倍，解决散热问题，简化生产工序，减少发热量延长电池寿命，并提高充放电峰值功率。  干电极技术可大幅提高电池能量密度，并有效降低生产成本。干电极技术在生产环节上可达10倍空间利用率和1/10的能源消耗，单体能量密度从300Wh/kg提升至500Wh/kg；延长2倍电池寿命，成本下降10~20%。  负极材料体系用硅基代替碳基，提高电池能量密度。硅可存储锂含量为石墨负极的9倍，特斯拉使用聚合物粘结剂解决硅膨胀问题，负极成本降到1.2美元/kWh，提升20%续航。  集成式底盘进一步去模组化，发挥自建电池一体化优势。通过一体化生产，可实现电池加工度电节省成本49%、零部件减少79个，底盘零部件减少370件、整车减重10%、续航提升14%的目标，下一代电动车续航可达1,000km。  电池厂产能方面，特斯拉2022年后自建电池开始批量生产，目前仍需向现有供应商松下、LG、宁德扩大采购。特斯拉在电池日上提出2022年100GWh、2030年3TWh的产能建设目标，以2030年电动车和储能各50%产能、单车带电量80kWh计算，则约1800万辆车。 特斯拉自建电池产线，短期对电池生产企业业绩冲击不大，长期会促使动力电池企业加大研发投入和材料体系、工艺提升速度，并对其他新能源车企产生模仿效应，更多新能源车企加大电池布局。推荐关注LG化学以及宁德时代供应链，看好宁德时代、璞泰来、恩捷股份。 投资组合：隆基股份，宁德时代，国电南瑞，璞泰来，中材科技各20%。 风险提示：新能源汽车销量不及预期；新能源发电装机不及预期；材料价格下跌超预期；核电项目审批不达预期。 评级 增持(维持) 2020年09月27日 贺朝晖 分析师 SAC执业证书编号：S1660520050001 hezhaohui@shgsec.com 010-56931952 行业基本资料 股票家数 211 行业平均市盈率 66.1 市场平均市盈率 22.45 行业表现走势图 资料来源：申港证券研究所 相关报告 1、《电气设备行业研究周报：需求景气推动六氟磷酸锂价格上涨》2020-09-21 2、《电气设备行业研究周报：欧洲新能源车8月销量继续高增》2020-09-14 3、《电气设备行业研究周报：风光业绩突出 新能源车跨过低点》2020-09-07 -18%0%18%36%54%72%2019-092019-122020-032020-062020-09电气设备沪深300 电气设备行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 2 / 42 证券研究报告 1. 每周一谈：特斯拉电池日开启电池革命新时代 1.1 综合技术改革实现降本增效 特斯拉于美国当地时间2020年9月22日，在加州弗里蒙特工厂召开2020年度股东大会，并举办电池日发布会，主要针对压缩成本、产能不足等限制因素，从技术改革、生产模式、自建产线等方面提出解决方案。 通过降本提效，使未来特斯拉电动汽车续航里程增加54%、度电成本减低56%、投资成本减少69%，并提出三年内推出定价仅25,000美元新车型的发展目标。 表1：特斯拉电池日公布降本提效目标 续航+54% 度电成本-14% 投资成本-69% 方面 贡献度 方面 贡献度 方面 贡献度 电芯设计 16% 电芯设计 14% 电芯设计 7% 正极材料 4% 电芯工厂 18% 电芯工厂 34% 负极材料 20% 正极材料 12% 正极材料 16% 车体整合 14% 负极材料 5% 负极材料 4% 车体整合 7% 车体整合 8% 资料来源：特斯拉，申港证券研究所 图1：特斯拉电池日公布降本提效目标 资料来源：特斯拉，申港证券研究所 特斯拉发布全新4680电池（高80mm，直径46mm），电量提高5倍、续航提高16%、功率提高6倍、成本降低14%。电池体积和能量密度增大使得散热难度增大，为此4680采用无极耳设计，通过激光技术把极耳去掉，使电芯集流体与电芯盖板/外壳直接相连，接触面积增大从而增大电流、降低传导距离、减小电芯内阻5-20倍， zRpPtQqMsQsMzQoPzQ7NaObRpNnNnPqQkPnNzQkPmOyQ8OnNuNuOoPtPvPrNzR电气设备行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 3 / 42 证券研究报告 解决散热问题，简化生产工序，减少发热量延长电池寿命，并提高充放电峰值功率。 2017年，特斯拉引入Jeff Dahn研究团队，2020年1月宣布自建1条电池试验线，2020年5月正式披露“无极耳”电池专利。弗里蒙特工厂生产的试验线约一年时间达到1GWh产能，正在考虑提高到2GWh。 图2：无极耳电芯俯视图 图3：4680电芯侧视图 资料来源：特斯拉，申港证券研究所 资料来源：特斯拉，申港证券研究所 正极材料领域主要通过无钴化+生产工艺优化达到降本增效的目的。钴盐产品中，硫酸钴和氯化钴是最为重要的中间品。其中硫酸钴下游主要应用领域为锂电原料，不仅用来制备钴酸锂电池原料四氧化三钴，也是三元前驱体的主要原料之一，钴价上涨对三元电池生产商产生非常大的成本压力。基于技术成熟度及成本控制规划，我们认为磷酸铁锂将是无钴电池的主要选项。  摆脱对钴的依赖。由于供给端嘉能可收缩产能，需求端3C+动力持续增长，硫酸钴等今年已上涨20%，并仍然处于增长通道。  CTP技术使LFP应用更广泛。CTP技术通过取消模组，减少结构件和重量，能量密度提升10-15%，成本降低可达10%，采用LFP的CTP电池能量密度可达160Wh/kg，续航超过400km，能够满足低配版本需要。  宁德时代LFP技术储备丰厚。2019年宁德时代总装机32GWh，其中三元21GWh,磷酸铁锂11GWh，均为国内第一。LFP主要之前用于客车，经过长期验证，将其复用至乘用车具备条件。 图4：2019年至今磷酸铁锂装机量当月值占比 资料来源：中汽协，申港证券研究所 28.1%14.3%20.2%27.4%30.4%25.7%52.2%21.2%24.0%26.0%39.0%48.8%31.2%1.2%19.3%25.9%23.1%35.5%32.7%30.5%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0% 电气设备行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 4 / 42 证券研究报告 特斯拉在电池日发布其正极材料技术路线的产品排布矩阵：  基础款量产车型（Model 3/Y标准续航版）：使用磷酸铁锂，优先考虑使用寿命（充放电次数）  中高端车型（Model S/X，Model 3/Y高性能版，Powerwall）：继续使用三元，以保证长续航  能量密集车型（Semi/Cybertruck）：高镍三元，钴含量0，性能优先。 图5：特斯拉电池材料路线布局 资料来源：特斯拉，申港证券研究所 正极材料的生产加工环节占其成本构成的35%，通过正极生产环节工艺优化，不再用硫酸盐和前驱体，直接用电解冶炼金属做正极，可使得投资额下降66%，生产成本下降76%。 图6：正极成本拆解 资料来源：特斯拉，申港证券研究所 干电极技术可大幅提高电池能量密度，并有效降低生产成本。特斯拉于2019年2月5日宣布以 2.18 亿美元溢价 55% 收购Maxwell，并于当年5月完成了交易，以获得干电极和超级电容两项核心技术。 电气设备行业研究周报 敬请参阅最后一页免责声明 5 / 42 证券研究报告 干电极技术原理是生产时先对电极进行湿法处理，利用干电极技术，将粉末状的材料压成膜，Maxwell于2004年完成了干电极制造专利的申请，并且已经成功应用于NCM、NCA、LFP等正极材料，目前已经能够实现以下目标：  生产环节上 10 倍的空间利用率和 1/10 的能源消耗  单体能量密度从300Wh/kg提升至500Wh/kg；  无溶剂技术将延长电池寿命到2倍，同时对于环境更为友好，可支持下一代无钴、固态电池技术。  减少溶剂搅拌、烘干设备使得成本下降10~20%。 我们认为Maxwell的干电极技术，对于特斯拉自建电池目标非常重要，能够支持往能量密度500Wh/kg的新型电池技术发展，并且较湿电极法的成本优化亦有助于未来新型电池综合降本，能够提升硅碳负极导入锂电池的速度。 表2：干法和湿法制造电极优缺点比较 电极质地 电极结构 坚韧程度 纯度 生产周期 能耗 寿命 稳定性 可靠性 干法 均匀 严密 坚固耐用 纯度高 长 低 长 高 高 湿法 不均匀 前严密，易脱落 脆性大 有溶剂残留 短 高 短 低 低 资料来源：Maxwell，申港证券研究所 通过负极材料体系更新换代，用硅基代替碳基，提高电池能量密度。硅能量密度远高于石墨，石墨负极能量密度372mAh/g，硅材料理论可达4200mAh/g，可存储锂含量为石墨负极的9倍，同时硅基原材料易获得，成本低。但由于存在热膨胀性差的致命缺陷，膨胀可达自身体积4倍，应用范围有限。 特斯拉对重新进行硅负极设计，给硅元素裹上弹性覆膜材料，不需要用CVD，通过涂层材料方式，聚合物粘结剂解决硅膨胀问题，负极成本降到1.2美元/kWh，并提升20%续航。 图7：硅负极体积膨胀问题 资料来源：特斯拉，申港证券研究所