动力电池行业
1、全球新能源汽车销量增加，带动动力电池的需求
2、动力电池行业：竞争格局
3、动力电池行业：CR5生产商占比达80.4%
全球动力电池生产商较为集中：2020年H1，CR3占比达68.2%。2020年H1，CR5占比达80.4%。
4、电池：锂电池主要用于电动汽车中
- 电池分类：从广义上讲主要可分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。其中在电动汽车中，应用最广泛的是化学电池。
- 化学电池分类：从结构上来看，可分成蓄电池（包括一次电池和二次电池）及燃料电池两大类别。 目前市面上的车型大都 采用二次可充电蓄电池对车辆进行驱动。
- 二次电池分类：按照正极材料不同，可分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等。 现阶段 ， 市场上车企二次电池以锂电池 为主，少数车企用的是镍氢电池（丰田）
5、动力电池：组成
6、动力电池：锂电池分类
7、动力电池：三元电池发展
在三元电池材料中，镍、钴、锰分别起的作用是：
- 钴：稳定材料的层状结构，同时提高材料的循环和倍率性能。但过高的钴含量会导致实际容量降低。
- 镍：提高增加材料的体积能量密度。但镍含量高(即高镍)的三元材料也会导致锂镍混排，从而造成锂的析出。
- 锰：降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性，但过高的锰含量会破坏材料的层状结构，使材料的比容量降低。
8、动力电池：主要生产商
- 松下（圆柱+ 镍钴铝21700）：产品由18650型向21700型转变。 据路透社2020年2月份报道，特斯拉采用的21700 电池含钴量已降低至5%以内，低于NCM 811中10%的钴含量。
- LG化学（软包+ 镍钴锰622）：目前产品主推软包NCM 622，并开始向NCM 712/811转变。
- 三星SDI（方形铝盒+ 镍钴锰532）：现阶段公司产品主要为方形铝盒NCM 532，2019年推出NCM 622，预计2020年底将推出NCM 811。
- 宁德时代 （方形铝盒+磷酸铁锂/镍钴锰622）：现阶段公司主推方形铝盒+磷酸铁锂/NCM 622。其中，2018年下半年推出NCM 622、2019年下半年推出NCM 811。
9、动力电池：主要生产商工厂&产能规划
特斯拉电池布局
1、特斯拉：电动汽车行业的颠覆者
2、特斯拉：汽车产品
3、特斯拉：电池产品
特斯拉电池近几年的变化：
- 正极材料：由钴酸锂向镍钴铝三元材料转变。
- 负极材料：由石墨向硅碳复合材料转变。
- 能量密度：电芯能量密度不断提升，带动电池包能量密度增加。
- 现阶段电芯能量密度停留在260Wh/Kg，电池包能量密度停留在160Wh/Kg。
4、特斯拉：电池模组个数逐渐减少
电池模组：由Model S的16个模组降低至Model 3的4个模组，更便于电池管理。
5、特斯拉 ：电池成本2024年或将降至50美元/KWh
- 按照100美元/KWh测算，Model 3/Y电池包成本区间为5200-7500美元 。
- 按照50美元/KWh测算，未来Model 3/Y 电池包成本区间为2600-3750美元 。
6、特斯拉 ：行驶20万Km后，电池包保有量约在90%
- 行驶至5万8万公里后，电池包只损失了2%的容量。
- 行驶至20万约32万公里后，电池包只损失了10%的容量。
- 一般来讲，乘用车的报废里程数为60万公里。
7、特斯拉：更新电池三包政策
2020年2月，特斯拉调整了电池的三包政策：
- 对于Model S/X，高压电池和驱动总成的质保期是8年和不限公里数。
- 对于标准续航版的Model 3，保质期为8年或16万公里（以先满足的条件为准），且质保期内保有最低70%的电池容量。
- 对于长续航版本的Model 3，保质期为8年或19.2万公里，且质保期内保有最低70%的电池容量。
8、特斯拉：与松下合建电池工厂
现阶段， 特斯拉电池生产主要是与松下合作完成。 其中松下主要负责电池电芯的生产：
- 2009年特斯拉与松下达成合作协议。
- 2014年7月，特斯拉与松下共投资50亿美元在美国内华达州建立“超级工厂”Gigafactory 1，用于生产车载动力电池（松下出资16亿美元）。
- 2018年10月，松下计划与特斯拉再投入9-13.5亿美元以提高Giga 1电池50%产能。
- 2020年8月，松下投资1亿美元，用于扩建其在内达华州Giga 1生产线产能。其中，扩建的生产线为第14条生产线，预计2020年底投产，产能将由之前的35GWh提高至约39GWh。
9、特斯拉：拓展电池供应商，并开始自研生产电池
- 2009年7月，特斯拉与松下电池合作。
- 2015年，特斯拉与锂电池专家Jeff Dahn签订5年合作协议，共同研发下一代动力电池。
- 2019年2-5月，收购具备干电池电极和超级电容技术的Maxwell。
- 2019年6月，特斯拉在股东大会上表示未来将进军采矿业以保证足够多的电池。2020年6月，特斯拉与嘉能可签署协议，每年将采购6000吨钴生产锂电池。
- 2019年10月，收购加拿大电池组装企业Hibar。
- 2020年初，特斯拉在德国工厂开始招募电池研发及生产人员。
- 2020年1月，特斯拉宣布与LG化学和宁德时代合作，为公司提供动力电池。
- 2020年2月，特斯拉佛里蒙特首条电池生产线试点运营，随后公布“RoadRunner”动力电池自产项目。
- 2020年5月，与韩国韩华集团签署了电池化成设备的订单，用来自行生产电池组。
10、特斯拉电池：供应商产能
目前特斯拉共有三个电池供应商， 基本能够满足车辆的需求。 三家供应商产能分别如下：
- 松下美国工厂：现阶段为35Gwh，预计年底将增加至55Gwh。
- LG南京工厂：现阶段为7Gwh，预计年底将增加至10Gwh。
- 宁德时代：公司暂未披露具体的采购计划。
11、特斯拉RoadRunner项目
2020年2月，公司公布动力电池自产项目“RoadRunner”，项目目标为：
- 电芯密度更高：据Electrtrek报道，新的电池芯使用了特斯拉内部团队所开发的技术（包括Jeff Dahn和Maxwell的技术），预计3-4年后电芯能量密度提高至400Wh/Kg。
- 电池成本更低：将电池成本降低至100美元/kWh，以期电动车在没有补贴的情况下，达到与燃油车较为类似的售价。2020年初公司与松下合作成产的电池成本约111美元/KWh。
- 电池续航里程更长：全生命周期循环寿命超过160万公里。
- 电池充放电寿命更长：由之前的1500-2000次提升至4000次左右。
特斯拉电池日值得关注的问题
特斯拉电池日：将于北京时间9月23日03:00-04:30后举办
- 2019年上半年，公司CEO马斯克首次提及“特斯拉四月公司座谈会”（即我们所说的特斯拉电池日），以对公司化学电池、模组和组装、结构和制造计划进行全面的评估，并给出公司未来每一年的清晰路线图。
- 受疫情影响，原定于2020年4月的电池日多次推迟，最终定于太平洋时间2020年9月22日。
- 首先，公司先于太平洋时间9月22日（星期二）13:30举行公司2020年年度会议（北京时间23日周三凌晨四点半）。
- 随后，独立电池日活动将在2020年度会议结束后立即举行。
关注问题1：电池去模组化
电池去模组化 ：是指通过物理的手段减少电池的零部件，进而减少电池包的空间、质量，进而提高电池生产效率， 使得电池包能量密度提高、生产成本降低 。
- Roadster、Model S/X：电池模组个数为16个。
- Model 3：电池模组个数为4个。
- 电池去模组化，意味着直接将电芯集成到电池包中，在一定程度上与宁德时代CTP技术类似。
关注问题2 ：无极耳电极电芯
采用无极耳电芯，或可提供“十分钟充满约50%电量”的功能。
- 极耳：从电芯中将正极和负极引出来的金属导体，极耳的存在使得电芯的内阻更高，使得电池充电过程的热量过高。
- 采用无极耳设计，可以降低电池5%-20%的内阻，进而解决电池充电发热的问题。
关注问题3：电极由湿法制备向干法制备转变？
- 2019年，公司收购Maxwell。
- Maxwell拥有先进的干法电极制造技术，适用于超级电容及锂离子电池 。
- 不管是电池还是超级电容器，电极都是核心部件之一。
- Maxwell用干法电极技术制造超级电容器成功应用已经多年，近几年探索把干法电极技术应用于锂电池电极制造，并有了初步验证结果。
干电极vs湿电极：
- 湿电极：将电极中的化学物质、粘结剂、添加剂与 溶剂混合制成料浆，再将料浆涂覆到导电的金属上，比如铜或者铝，然后再通过 干燥装置，将溶剂蒸发掉，得到电极。
- 干电极： 制作电极无需溶剂，电极材料直接以压延方式“粘”在导电金属上。
据Maxwell在21st Annual Needham Growth Conference上的报告，干电极技术有如下优点：
- 降低成本：现有湿电极制造既费时又耗成本，干电极技术通过简化工序(无搅拌和涂敷）、减少设备（无涂布设备）等，可将成本降低 10%-20%。
- 提升能量密度、降低内阻：可将电池容量提高到300Wh/kg，比目前最好的动力电池高出20%，未来有望达到500Wh/kg。
- 延长电池寿命：提高耐久性，电池寿命可翻倍。
- 更加环保：无溶剂、 无钴、降低能耗、减少CO 2 排放。
关注问题4：负极或将采用硅纳米线材料？
- 从18650到21700，电池负极材料从石墨向硅碳转变，电芯能量密度提高约15%。
- 特斯拉或将利用电池制造司 公司Amprius的硅纳米线材料，以提高电池电芯能量密度至400Wh/kg。
关注问题5：正极采用单晶NMC 532，搭配新的电解液？
- 新型正极材料：单晶NMC 532
- 经过1000次循环后，电池保持95%的容量；循环超过4000次后，电池容量仍能保持90%左右的容量。
- 由于NMC 532的钴含量为20%，成本相对较高。 - 新型电解液：ODTO（1,2,6- 二噻烷-2,2,6,6- 四氧）等
- 相对于传统电解液，混入ODTO添加剂的电解质溶液可钝化电池负极上的活性颗粒，生成保护膜，从而使得电池循环周期更长。
关注问题6：无钴电池？
- 无钴电池或不仅仅指磷酸铁锂：
- 宁德时代磷酸铁锂：特斯拉国产Model 3基础版本或将采用宁德时代磷酸铁锂电池。
- 干电极技术去钴：2019年5月公司收购全球超级电容与干电极技术企业—Maxwell，已在电池“去钴”上探索了多种可能。
- Jeff Dahn团队在2019年发布的《Is Cobalt Needed in Ni-Rich Positive Electrode Materials for Lithium lon Batteries？》论文中，结果表明：Li-Ni 0.95 -Al 0.05 O 2 、LiNi 0.95 -Mg 0.05 O 2 ，LiNi 0.95 Co 0.05 O 2 和 LiNi 0.9 Co 0.05 Al 0.05 O 2 中的Al、Mg、Mn能够降低电极和电解质的反应，Co并非必须。即：镍含量>90%后，钴元素为非必须品。
