作者 | 北拓资本产业研究组

一

特斯拉发展历程

特斯拉成立于2003年，名字为致敬交流电发明者尼古拉·特斯拉，硅谷新贵马斯克当年是特斯拉A轮的领投，继而成为特斯拉的领导者。2006年，马斯克提出特斯拉发展路线图Master Plan，至今特斯拉依然按照当年的“三步走”战略发展，由造一辆车阶段（Roadster）、造好一辆车阶段（Model S），向大规模地造好车阶段（Model 3）演进。

资料来源：特斯拉，恒大研究院

第一阶段（2003-2008年）

最早在电动车未大范围普及的情况下，市场对电动车普遍存在续航里程短、性能差的偏见。当时的电动车生产制造工艺、供应链管理均未成体系，电池成本高达$1000/kWh，所以选择电动车路径的特斯拉的首款车型一定是不赚钱的。因此特斯拉选择了“高举高打”，率先切入高端小众电动跑车领域，颠覆人们的认知，树立品牌，并于2006年7月正式推出Roadster跑车。Roadster是特斯拉与英国莲花汽车共同打造的，是第一款采用锂电池技术的超跑，起步售价9.8万美元，百公里加速3.7秒，最高续航达到约400公里，一经推出便受到诸多好莱坞明星和硅谷高管等社会名流青睐。

当然，初创公司显然无法像百年传承的传统车企一样拥有成熟的关键零部件研发技术或供应链管理体系，特斯拉一度遭遇成本失控、交付延期的挑战，甚至到2007年6月还没有完成核心零部件两档变速箱的研制。特斯拉因此陷入破产危机，直到2008年马斯克亲任CEO，上台执行严格的成本削减计划，决定优化一档变速箱来替代研发全新的二档变速箱，到2008年2月终于正式交付第一辆Roadster，这也让破产边缘的特斯拉得以走出困境。

第二阶段（2009-2015年）

二代车型出了特斯拉最有优势的外观和性能外，更需要打造一系列成熟体系，从三电技术研发、供应链管理、生产制造到销售交付和服务。Roadster定位高端小众市场，打开了特斯拉的品牌知名度，却无法为特斯来带来可观的收入，对于耗资巨大的二代车型研发及生产来说是远远不够的。不过，转机很快到来了。

2008年金融危机后，美国能源部推动250亿美元先进技术汽车制造贷款项目，支持先进汽车技术和零部件研发，同时加州颁布零排放（ZEV）抵税政策；2009年底特律车展后，凭借独特的电池管理技术，特斯拉吸引了戴姆勒和丰田两大传统车企巨头战略入股，不仅带来了资金、品牌背书、订单，还有全球顶尖整车制造knowhow及项目管理经验，戴姆勒还同时订购了4000颗电池组用于奔驰A-Class车辆测试。2010年6月，特斯拉在纳斯达克上市，募集资金2.26亿美元，是继1956年福特汽车之后美国第一家成功上市的车企。

一连串政策与资金的支持，特斯拉Model S于2012年6月正式交付。Model S定位中大型豪华轿车，最早推出时共有三款选择，配备电池40kWh、60kWh、85kWh，售价在5.74万美元-8.74万美元之间，百公里加速最快达4.4秒，续航里程最高可达483公里。软件方面，Model S首次采用17寸超大中控触摸屏，配备4GLTE无线网络可实现系统空中升级，比如2014年推出的自动辅助驾驶功能——Autopilot。Model S是特斯拉首款真正意义上的量产车型，一经推出便成为全球爆款，到2013年Model S在美国中大型豪华轿车市场的市占率已经超过奔驰S系、宝马7系等老牌豪车品牌，排名第一，目前全球销量超过26万辆。

2014年7月，特斯拉与松下合作投资50亿美元在内达华建造超级工厂Gigafactory1承担未来5-10年特斯拉的所有动力系统供应，包括配套锂电池、太阳能蓄电池Powerwall和Powerback，计划在2020年达到50万辆特斯拉汽车配套的35GWh动力电池年产能。目前，Gigafactory1每天生产约350万个2,170动力电池。同时，特斯拉在全球范围大量修建超级快充Supercharger和目的地充电桩Destination Charger，并在全球范围内增加门店展区和服务中心的数量，行业垂直整合及销售服务体系的搭建日趋成熟，2015年三季度推出的SUV车型Model X销量也稳定上升，在美国大中型豪华SUV市场占有率与奔驰GLE、宝马X5等竞品接近，目前全球总销量超12万辆。

第三阶段（2016年-至今）

特斯拉的第三阶段瞄准了汽车市场中最具分量的中型轿车市场，并于2016年3月公布起步价仅为3.5万美元的超高性价比Model 3。除了在三电的工程技术层面做了进一步迭代，Model 3还首次采用了类似于智能手机的集中式电子电气架构，开创式的实现用一个中央处理器和操作系统控制所有车辆上的硬件，成为电动汽车发展史上具有里程碑意义的一款车型。从2017年底正式交付至今，Model 3在美国的销量已经超越同类型的宝马5系、奔驰E级、奥迪A6等传统豪华燃油车型，市占率达35.7%。

同时，特斯拉以“加速全球向可持续能源转变”为使命，发力从电力生产到能源存储运输的新能源产业链布局，在全球主要市场建造工厂、储能网络和充电网络。包括为Model系列车型建造的荷兰的Tilburg组装工厂以及中国上海的Gigafactory3；为家庭储能产品Powerwall和商用&工业能源大型储能系统产品Powerpack建造的Gigafactory2；建造超过12,000个超级充电桩和21,000个目的地充电桩打造全球充电网络。

通过三代产品的打磨，特斯拉在研发设计、生产制造和品牌服务等方面逐步构建起核心竞争力。在三电领域，特斯拉采用高镍电芯和高精度电池管理系统的组合，首次应用开关磁阻电机和碳化硅功率半导体，在降低整车电耗的同时大幅提升续航里程；在智能化领域，特斯拉自己研发的车载操作系统和自动驾驶芯片在当前的整车OTA与L2自动驾驶的用户体验上也获得了大多数用户的认可，同时用户也不断提供用于深度学习的真实路况数据，使特斯拉拥有比其他竞争对手更高的算法迭代效率。马斯克上台后为把握供应链主导权，严格控制成本，采用高度垂直整合的生产模式，电芯、电机等核心零部件基本采用自主设计+代工或者合资的形式，据瑞银报告测算，Model 3的电芯成本约为110美元/kWh，显著优于LG或CATL等主流电芯制造商。

二

新能源汽车产业链

1

新能源汽车产业链概述

相比于中国在传统汽车工业上和西方国家巨大的历史积淀差距，中国和发达国家在新能源汽车行业几乎处于同一起跑线上。在新能源汽车中使用电机驱动、电池储能代替掉了传统燃油车的发动机、变速箱、差速器等核心零部件，而这些零部件正是中国车企所不擅长的领域，中国希望在新能源电动车上实现对西方发达国家的弯道超车。

图：新能源车与传统燃油车结构

动力源的更替是汽车发展史上最为重要的变革，汽车电动化浪潮之势将不可阻挡，汽车电动化的趋势也将重塑传统汽车产业链，有望催生出下游（整车制造、充电桩及运营行业、汽车租赁行业等）、中游（电池、锂电设备、电机电控等）、上游（锂、钴等）多个领域的新增市场需求。

图：新能源汽车成本结构中三电系统占比50%

在新能源汽车中，与传统燃油车差别最大的三电系统占到总成本的50%，其中动力电池占比最高约占总成本的38%，电机成本占总成本6.5%，电控系统成本占总成本5.5%，其余成本来自于内饰15%、底盘14%、车载电子9%、车身5%及其他成本9%。可见动力系统，尤其是动力电池是新能源电动车的核心成本单元，也是新能源产业链中最重要的一环。

图：2015-2019年新能源车销量数据来源：Wind，中汽协

图：2015-2019年汽车销量数据来源：Wind，中汽协

2015年至2019年中国新能源汽车销量从328,910辆大幅增长到1,206,124辆，CAGR38.4%。同期，中国所有汽车销量仅从2015年的24,562,975辆上升到25,754,482辆，CAGR1.19%，甚至连续两年出现销量下滑。新能源汽车占总体汽车销量比例从2015年的1.34%，上涨到2019年的4.68%，CAGR36.71%，可见新能源汽车的渗透率不断提高，开始动摇传统燃油车在中国的地位。

2

行业政策

一般来说，国家针对某行业的政策并不会对市场产生巨大的影响，行业政策也不会出现在行业报告的核心版面，但是对于新能源汽车产业链来说却完全不同。新能源汽车本就是由国家政策迅速催生的行业，旨在解决中国少油少气多电的能源结构，采用电能驱动汽车可以部分解决中国大量原油进口的问题，从而确保非常时期的国家安全，同时促进国家清洁能源普及，改善生态环境。

其中，新能源汽车补贴政策是对新能源汽车行业影响最大的政策。自2010年中央财政开始对新能源车辆推广给予补贴至今，估算新能源汽车补贴政策共补贴金额1,600亿元左右，并经历了多次重大补贴政策退坡。但本应在2020年彻底退坡的新能源汽车补贴，却在2020年1月11日中国电动汽车百人会全体大会上，由工业和信息化部部长苗圩在发表主题演讲中明确表示，2020年新能源汽车补贴不再退坡，给新能源汽车行业再次打入一剂强心剂。

图：我国新能源汽车行业的补贴政策变化

资料来源：北拓资本研究部

早在2010年，新能源政策就以试点的形式推出，当时按照3,000元/kWh来补贴；2013年到2015年可以看做是第一阶段，补贴按照续航分了三个档，每年退坡5%，其中2013年建立示范区域，并且提出了补贴退坡机制；2014年，由于发展没到预期又对退坡机制进行了调整；2015年，公布了2016-2020的补贴政策，同时明确了退坡幅度；2016年到2017年是第二阶段，还是按照三个档，退坡20%，其中2017年如2016年政策所说退坡20%，并且引入了百公里电耗和电池能量密度的概念；2017年、2018年的补贴应该保持一致，不过为了体现“扶优扶强”的策略，国家做了较大幅度的调整，补贴按续航划分为了五个档，其中2018年，对百公里电耗和电池能量密度的技术参数进行了进一步加深；2019年，地补消失、250续航里程以下的车辆补贴取消，又调整了补贴标准，补贴开始大面积退坡。

不难发现，新能源汽车补贴金额和汽车续航里程直接挂钩，而续航里程又与动力电池能量密度和装载量成正比，和百公里电耗成反比。因此新能源汽车的补贴政策直接影响了电池行业的技术路径进步，具体技术路径变革将会在后文电池电芯章节进行分析。

3

动力电池产业链

▌动力电池市场空间——市场百倍增长，中日韩三足鼎立

受益于新能源汽车不断普及，动力电池出货量8年增长近百倍。自2011年后，以特斯拉、比亚迪等为代表的新能源汽车高速发展，动力电池也进入爆发期。2018年全球新能源乘用车共销售200.1 万辆，全球锂电池2018年出货量达189GWh，其中动力电池出货量从2011 年的1.08GWh上升至2018 年的106GWh，占整体锂电池行业的比例超过达到56.1%。

图：全球动力电池出货量数据来源：GGII、恒大研究院、北拓资本整理

欧洲纷纷制定燃油车禁售计划，全球新能源汽车与动力电池产业将进入成长期。2018年全球新能源汽车销量占全部汽车销量比例仅为2.3%，其中中国占比4.4%。根据各国政策规划，中国要求2025年新能源汽车占汽车产销达到25%，欧洲各国则制定了燃油车禁售时间表，例如挪威要求到2025年实现燃油车禁售，丹麦、荷兰、爱尔兰要求到2030年实现燃油车禁售，法国、西班牙、英国、葡萄牙要求到2040年实现燃油车禁售。英国还要求到2030年新能源乘用车销量占比50%-70%。欧盟2019年4月通过新的碳排放规定：到2025、2030年，新登记乘用车碳排放量在2021年基础上分别减少15%、37.5%；但是，据欧洲环保署数据，节能技术改进仅能实现年均1.5%-2%左右的碳排放降幅。不达标将面临高额罚款，发展新能源汽车将是欧洲车企唯一选择。大众、宝马、沃尔沃提出，到2025年新能源汽车销量占比25%、30%、50%；本田提出，到2030年新能源汽车销量占比65%。根据Marklines预测，未来5年全球动力电池行业将持续高速增长，2025年全球装机量可达850GWh、市场空间可达5,800亿元。

图：2018年全球新能源汽车渗透率

全球动力电池产能集中于中、日、韩三国，2018年三国合计全球市占率达97%。中国、日本、韩国是全球动力电池市场主力军，三个国家全球出货量占比连续5年保持90%以上。其中，中国发展最为迅猛，2015年赶超日本成为全球最大的动力电池生产国，2018年中国动力电池出货量约65GWh，全球占比61.3%。

图：2018年全球动力电池产能分分布（按国别）数据来源：GGII、恒大研究院、北拓资本整理

行业前十中日韩企业地位突出。自2015年以来，全球动力电池企业前十均被中日韩企业包揽，整体销量占比于2016年到达顶峰为84.2%。2018年前十企业动力电池出货量约86.7GWh，中国、日本、韩国企业数量分别为6家、2家、2家，其中宁德时代以约24.9GWh出货量保持第一。从产能规划来看，全球电池企业工厂规划从2015年的3座扩张至2019年1月的68座，规划产能也升至2028年的1.45TWh。

图：全球动力电池企业排名（2016-2018年）

▌动力电池技术路径——高镍路线取代磷酸铁锂

中国动力电池各阶段发展规划明确。中国电池规划主要由国务院、工信部等规划，主要政策包括“十三五”、《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020 年）》、《节能与新能源汽车技术路线图》等。技术发展路线方面，《节能与新能源汽车技术路线图》详尽规划了中国动力电池和新型电池的各阶段对应要求，主要分为三个阶段：

2020年应满足300km以上纯电动汽车需求：单体能量密度达350Wh/kg和650Wh/L、单体比功率达1,000W/kg、单体成本降至0.6元/Wh、循环寿命2,000次。
2025年应满足400km以上纯电动汽车需求：单体能量密度达400Wh/kg和800Wh/L、单体比功率达1,000W/kg、单体成本降至0.5元/Wh、循环寿命2,000次。
2030年应满足500km以上纯电动汽车需求：单体能量密度达500Wh/kg和1000Wh/L、单体成本降至0.4元/Wh、循环寿命3,000次。

并且结合新能源电动车的购置补贴政策，中国动力电池的技术发展路线以能量密度、单体成本和循环寿命作为核心指标，在各类动力电池（尤其是锂离子电池）中实现一步一步的技术突破。

电池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。

铅酸电池研发比较早，经过多年改进，产品开发技术逐渐成熟。虽然成本售价较低，但是自放电率较高、比能量较低、循环寿命较低。因此，利用铅酸电池开发的电动车产品性能较差，售价较低。目前，难以解决的一个重要问题是一次充放电形成短，针对这一问题，采用低阻抗技术，以此控制电池的充放电，使得电池使用寿命得以延长。经过改造后的VRLA铅酸电池，无酸雾逸出，自放电有明显改善，比能量较大，支持定期自动补水，浮充寿命较长。由于铅酸电池性价比逐渐提高，已向启停功能轿车和低速微型电动轿车、电动环卫车等领域扩展。

镍氢电池由金属镍和氢离子构成，存储电量较高，体积小，携带轻便，使用寿命较长，在使用过程中不会对环境造成污染，但是开发成本较高，与锂电池相比，性能更低一些，自放电率较大。镍氢电池凭借绿色环保，支持快速充放电，能量密度较高等优势，得到了广泛应用。由于镍氢电池开发材料是金属储氢材料，大部分元素都可以与其反应生成氢化合物，因此，合理控制温度和金属条件，重点研究储氢合金材料便可以提高镍氢电池性能。镍氢电池已在丰田系混合动力轿车规模使用。

但是目前在新能源汽车中最大规模使用的还是锂离子电池。

锂离子电池，使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料电池。锂离子电池的发展史并不算长，但40多年前诞生之初，就凭借其能量密度高，循环使用寿命次数多的优势成为了成为了目前电动车上最常用的电池种类之一。如今，在售电动汽车配备的锂电池主要有磷酸铁锂电池及三元锂电池两种。

锂电池正极在达到一定温度时会发生分解，释放氧气，而氧气会加速高温作用下电解液的反应，进而造成风险所以需要更为可靠的包装方式。当下最主流的方式有三种：圆柱型、方壳型和软包型。

圆柱型：电芯以紧密的卷绕方式包装，内部排列更紧凑，聚集的能量更多。不过因为圆柱型的电池体积小，如果想要提供更多的能量，则需要大量的单体电池来组成电池包，所以电池的一致性很难保证。电池的一致性管理不当会导致多种不好的结果，其中一种就是内阻增高致使电池内部温度失控引发危险。

方壳型：能把内部材料卷覆得较为紧密，再加上有铝壳限制不容易膨胀所以相对安全。这种包装方式可在内部配备防爆塞，如果有热失控的情况，会从防爆塞的固定方向释放膨胀空气，不容易影响其它电芯。

软包型：在结构上采用铝塑膜包装，因为没有铝壳的空间限制，所以在同样体积的状况下可装入较多能量，反应最直接最彻底。但也因为没有铝壳限制，电池包容易鼓气或变形，会有安全隐患。

▌锂离子电池四大材料

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和电池外壳组成，其中正极材料是锂离子电池中最核心的部分，其特性对于电池性能具有决定性的影响，占据了电池成本的近50%，负极材料作为锂电池的重要原料之一，占据着锂电池成本的10%左右。

图：锂离子电池成本结构

正极材料——千亿市场未来可期，高镍三元是当下主流

正极材料主要是为电池提供锂离子，它决定了电池的能量密度、寿命、安全性、使用领域等，其成本占整个动力电池的40%，是锂离子电池的核心关键材料。据高工锂电统计，2018年我国锂电池正极材料出货量达到27.1万吨，同比增长30.4%；产值为531.5亿元，同比增长27%，产值增速有所放缓。

图：2014-2018年我国正极材料出货量及增速

图：2014-2018年我国正极材料产值及增速

当前正极材料主流技术为高镍三元

影响动力电池能量密度最主要的因素就是正负极材料的比能量，正负极材料的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出的电能大小，比能量单位一般用Wh/kg来表示。正负极比能量越高，在其他条件不变的情况下动力电池的能量密度越高。市场上常用的正极材料主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元材料，其中三元材料分为镍钴锰NCM以及镍钴铝NCA。镍钴锰材料根据Ni、Co和Mn三种元素配比不同进行分类，主要包括NCM333、NCM523、NCM622和NCM811，配比不同性能不同，其中镍的含量越高，比能量越大。由于三元材料含有钴等贵金属，因此成本相对较高，当前的研发路径为减少贵金属钴的使用量，提高镍的使用量，以提高能量密度和降低成本。

比能量高而热稳定性相对较弱的三元材料技术路线有望在后期成为技术主流。相比其它正极材料，三元材料拥有更高的体积能量密度，这对于电池的小型化有重要作用。目前三元材料已成为我国正极材料增速最快和占比最大的材料。据高工锂电统计，2018年全国正极材料出货量中，三元材料13.7万吨（占比50%）、磷酸铁锂5.6万吨（占比21%）、钴酸锂5.4万吨、锰酸锂2.5万吨，三元材料在2017年接替磷酸铁锂成为增速最快和出货量占比最大的正极材料。

图：我国正极材料分结构出货量（万吨）及增速

数据来源：高工锂电、北拓资本整理

高镍三元正极材料（NCM622和NCM811等）是国内正极材料发展的趋势，同时国内NCA材料未来存在技术上突破的可能。当前国内三元材料以NCM523为主，但在2017年和2018Q1数据显示，高镍的NCM622、NCM811以及NCA占比持续增加，而产量份额最大的NCM523却出现了大幅减少。预计未来正极材料厂商高镍三元622、811产线产能释放，以及动力电池高镍需求日益增加，三元622、811的产量份额有望继续提升；NCA目前仍处于技术研发阶段，国内动力电池厂商需求不大，预计未来两年NCA材料的产量份额会维持稳定。

2018年磷酸铁锂正极材料的产能利用率只有14.5%，三元正极材料的产能利用率为33.0%，稍微优于整体的产能利用情况。其中高镍三元正极材料依然供不应求，在招商银行新能源汽车行业之动力电池篇中已阐述高镍三元锂电池仍然供小于求，而其主要材料高镍三元正极的短缺是电池供不应求的主因。高镍产线特别是NCM811的技术含量高，且低镍三元正极产线向NCM811高镍三元正极升级难度大（低镍三元产线如523和622之间转换难度低），均导致NCM811产线的达产周期较长。同时从毛利率对比情况可以看出，高镍三元毛利率相对平稳，未来因其稀缺性毛利率或将有所上升，而磷酸铁锂毛利率持续下降，二者差距明显。因此正极材料行业处于高镍三元产能不足，低镍三元和磷酸铁锂产能过剩的状态。

正极材料价格变化呈现结构性分化

三元正极材料价格呈现结构性分化，整体处于下降趋势。由于高端产能特别是NCM811的产线难度大、产能释放周期长，2019年上半年仍将以NCM523为主，但受到前期产能释放供给上升、以及下游对NCM523需求相对萎缩的影响，NCM523的材料价格将持续保持下降。NCM622产线布置较少，且下游需求也不大，预计NCM622价格趋稳。NCM811由于政策刺激需求激增，而市面大部分NCM811产线于2018年开始建设，于2019年底开始陆续放量，预计NCM811价格整体稳中微升。

磷酸铁锂正极材料呈现下行趋势，下降幅度小于三元材料。磷酸铁锂主要应用于新能源客车、专用车领域，考虑到二者在补贴退坡的大环境下未来销量的增长有限，短期供过于求的格局难以改变，预计未来磷酸铁锂价格将会继续承压。但磷酸铁锂由于成本相对较低，以及政策刺激偏向高端三元材料，相比低端三元甚至NCM523存在成本优势，预计磷酸铁锂价格虽有下降但降幅不大，降幅小于三元材料。

图：国内三元（NCM）材料以及磷酸铁锂（LFP）价格情况数据来源：高工锂电

负极材料——百亿市场规模，人造石墨主流，硅碳负极替代趋势

负极材料是在电池充放电过程中，作为锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。负极材料在动力电池成本中约占20%。据高工锂电统计，2018年我国锂电池负极材料出货量达到18.8万吨，同比增长27.5%；产值为81亿元，同比增长27%，整体产值和出货量平稳上升。

数据来源：高工锂电、北拓资本整理

图：负极材料分类

人造石墨已成负级材料目前发展的主流方向。负极材料最主要使用的是石墨化碳材料，其中天然石墨、人造石墨都有了较大规模的产业化应用；同时新型硅碳复合材料也正在走向产业化应用。在石墨化碳类负极材料中，人造石墨循环寿命高、倍率性能好，且与电解液相容性好，因此多用于动力锂电池；天然石墨虽然比能量略高于人造石墨，但是倍率性能较差，首次放电效率较低，更多用于消费类锂电池。

鉴于人造石墨良好的性能，得益于新能源汽车动力电池需求量的快速提升，国内锂电池人造石墨负极出货量连续三年保持 25%以上增速，2018年出货量为12.9万吨，同比增长26.44%，占国内整个负极材料出货量的69%。

硅碳负极材料是下一代技术方向。石墨化碳类负极材料在应用前景方面存在的问题是，主流的碳负极储锂容量已经基本达到极限，石墨化碳类负极材料比能量已做到360mAh/g，已经接近372mAh/g的理论比能量，空间再提升的难度非常大。而在产业高能量密度的政策背景下，理论比能量高达3500mAh/g以上的硅碳负极材料应运而生，与石墨负极材料相比，硅碳负极材料嵌锂能力强。为了尽可能提升电池的能量密度，现国内众多企业已开始加大对硅碳负极材料的研发与应用，部分公司已实现硅碳复合材料的量产。

截止2018年，三大龙头企业中，贝特瑞石墨负极材料已有产能约9万吨，在江苏金坛规划负极产能8万吨逐步释放；杉杉股份负极材料现有产能6万吨，包头10万吨一体化项目将根据市场需求逐步阶段实施；江西紫宸负极材料已有产能约3万吨，内蒙古扩建产能2万吨，预计2019年底释放。负极产能整体增速平稳，预计产能利用率也将相对稳定。

负极材料价格趋稳

负极材料供需增速基本一致，预测未来两年内价格趋稳。2014年以来负极材料价格波动不大，整体是稳中有降的趋势。对于未来价格的趋势判断，主要考虑供需关系，即出货量增速与产能扩张增速的大小关系。根据招商银行新能源汽车之动力电池篇中对动力电池出货量的预测，我们给出了负极材料的出货量预测（具体测算逻辑见附表1），预计未来两年的出货量增速在20%-33%之间；由于负极材料的达产周期在一年半左右，我们通过统计部分龙头负极企业从2017年中至2018年底的产能规划，人造石墨与天然石墨产能增速均在25%-30%之间。因此，综合来说，出货量增速与产能扩张增速相当，预计未来两年内负极材料价格趋稳。

图：2014-2018年国内人造石墨与天然石墨价格情况（万元/吨）

资料来源：高工锂电、北拓资本整理

基于2019-2020年动力电池出货量的数据，按照1kwh锂电池需要消耗约1.35kg负极材料进行推算，预计2020年我国负极材料出货量分别为30万吨。再结合我们对于未来负极材料价格下降的判断，假设负极材料平均价格每年下降5%，预计2020年我国锂电池负极材料产值将达到121亿元，市场规模将突破百亿。

隔膜材料——湿法隔膜成主流

隔膜是决定锂电池性能、安全性和成本的重要部分，其成本占整个动力电池成本的8%左右。隔膜主要作用是使电池的正、负极分隔开，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。另外，由于电解液为有机溶剂，因而隔膜还必须具备耐有机溶剂的性能。据高工锂电统计，2018年我国锂电池隔膜出货量为20.1亿平米，同比增长36.3%；产值为40亿元，同比减少14%，系2018年隔膜价格大幅下降所致，二者同比增速在经历了2016年的高位后开始逐步回落。

隔膜的制备工艺主要分为干法拉伸与湿法拉伸, 其中干法拉伸又分为单向拉伸和双向拉伸两种工艺。湿法拉伸工艺主要针对低密度的聚乙烯（PE）材料，目前较多应用于三元锂电池；干法拉伸工艺主要针对聚丙烯（PP）材料，目前较多用于磷酸铁锂电池。

湿法隔膜技术一般用于制造高端隔膜产品，同时顺应动力电池高能量密度的要求，未来或将成为技术主流。湿法隔膜领域中涂覆湿法隔膜是未来的发展趋势，当前的涂覆技术主要为陶瓷（氧化铝、勃姆石）等，通过陶瓷涂覆隔膜大幅提高湿法隔膜的热稳定性、降低高温收缩性等，从而使隔膜的性能更加优良。2016年及以前我国国内的隔膜需求以干法为主，在2016年时干法市场份额高达58%，但到2017年局势逆转，湿法出货量占比已超过干法。2018年我国湿法隔膜出货量占比达到65%，湿法隔膜出货量占比继续保持领先。

图：我国隔膜出货量湿法与干法占比

随着近两年国内隔膜生产企业的快速扩张与技术积累，中国隔膜生产企业在湿法生产工艺上的持续改进，湿法隔膜的产量和性能越来越接近国外企业水平，国内企业纷纷迅速扩产湿法隔膜，隔膜市场的格局也发生变化。2012年国内企业还是以生产干法隔膜为主，新乡格瑞恩、星源材质、佛山金辉、山东正华、佛山东航占据了国内市场前五名，而2016年国内生产湿法隔膜为主的上海恩捷、苏州捷力、金辉高科、重庆纽米等企业出货量排名前列。目前国内主要的电池生产企业已基本换用国产湿法隔膜，同时像星源材质等部分技术领先的隔膜企业已实现产品外销。我们预计2020年中国在全球市场的占比将超过60%，并实现隔膜全面国产化。

2018年我国隔膜产能为61.2亿平方米，产能利用率从2016年的58%下降到2018年的33%。由于隔膜整体的产能利用率无法反映湿法隔膜和干法隔膜的结构性情况，我们需要分别看湿法和干法隔膜的产能利用率情况。同时由于湿法隔膜生产技术难度较大，国内隔膜企业良率较低(湿法隔膜平均良率60%、干法隔膜平均良率75%)，因此隔膜有效产能将大大低于其实际产能。我们综合考虑不同隔膜企业生产线的良率，计算出湿法和干法隔膜的有效产能利用率。2018年湿法隔膜有效产能利用率约57.43%，高于干法隔膜的40.63%。

近几年在湿法隔膜需求提升的背景下，国内湿法隔膜企业加大产能扩张力度，同时原先的干法隔膜企业也相继投资湿法隔膜产线。从2017年企业产能来看，我国的上海恩捷、苏州捷力、长园中锂等一批企业已完全转向湿法制备、而且产能巨大，该三家产能均超过1亿平米；星源材质、沧州明珠、纽米科技、中科科技、河南义腾等企业仍以干法为主，但已经开始湿法转型。

由于隔膜环节毛利率较高，且干法制备的技术与资金壁垒相对较低，2017年之前大批企业进入干法隔膜产业链，干法隔膜逐渐出现产能过剩的情况。湿法隔膜则因为受到三元锂电池需求增长的带动，当前具备技术与资金优势的企业已纷纷布局扩大湿法隔膜产能，而且湿法隔膜的技术壁垒已经在2017年被削弱，国内供不应求主要依赖进口的局面有所改变。随着国内湿法隔膜产能在2018年迅速扩张，我们预计2019年湿法隔膜领域或将面临产能过剩风险，产能利用率将下行。

隔膜价格未来或将继续维持下行趋势。由于干法隔膜性能远弱于湿法隔膜，湿法隔膜已经逐步替代干法隔膜，因此导致干法隔膜的需求小于存量供给，预计未来干法隔膜价格将持续走低。目前国内隔膜厂商在湿法隔膜领域已经取得长足突破，正逐步实现进口替代，湿法隔膜新进产能逐步释放，预计湿法隔膜的价格也将在未来几年内下降，但由于湿法隔膜代表高端产能，湿法隔膜价格降幅将低于干法隔膜。

图：我国湿法、干法单拉、干法双拉价格情况（元/平米）

电解液材料——市场规模近百亿，添加剂是配方核心

锂离子电池中电解液是锂离子在正负极之间传输的通道，是保证锂离子电池内电路畅通的媒介，和外电路一起组成了锂离子电池的供电通路。电解液质量占整个电池材料的 15%，体积占比 32%，在电池成本中占比6%-9%。虽然电解液在电池成本中占比较低，但是电解液性能会直接影响锂离子电池的比容量、工作温度范围、循环效率、安全性等性能。

国产电解液经过多年的发展，已经成为四大材料中技术最为成熟的品种。据高工锂电统计，2018年我国锂电池电解液出货量为14.0万吨，同比增长27.3%；产值为61亿元，与2017年相比产值基本持平。

电解液同质化严重，添加剂配方是关键

电解液环节暂不存在技术路径的风险，主要差别体现为添加剂的配方不同。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、相关添加剂等原料组成，其中添加剂配方是电解液性能提升的关键。添加剂配方需要长期积累并且往往需要与下游客户共同开发针对性配方。添加剂在电解液中的用量虽然较少，但可以有效改善电解液的关键性能，如电导率、阻燃性能、过充保护、倍率性能等等，特别是随着新能源补贴政策对续航时长、能量密度的倾斜，动力电池向高镍三元正极、高电压以及负极高硅化等发展的趋势越发明确，给添加剂带来了新挑战和需求，甚至可以说添加剂将是高镍时代电解液企业最核心的竞争力。

根据添加剂的作用机理，可将添加剂分为电解质相界面膜(SEI 膜)成膜添加剂、阻燃添加剂、高低温添加剂、过充电保护添加剂、控制电解液中水和HF含量的添加剂等。

资料来源：新材料在线

续航里程和充电速度一直是制约新能源汽车性能的关键因素，提高续航里程的关键是提高电池的能量密度，在不改变电池充放电原理的前提下，主要分为两个大方向：一是提高活性物质容量，比如向高镍三元正极和硅碳负极发展；另外一个是提高工作电压，通过提高工作电压能够有效的提高材料的电压平台，在其它因素不变的情况下储存更多的能量。

然而高镍三元正极远非完美，以NCA正极为例，多次高温循环之后极片内部会产生很多的裂缝，主要原因在于高镍三元材料的吸水性强、稳定性低，在高温条件下镍元素的催化作用会加速电解液的分解，使电解液氧化、产气，从而导致极片产生裂缝并且溶出的锰、钴等过渡金属离子还会破坏负极上的SEI膜，致使在高温环境下电池的容量、循环和安全性都受到严重影响。

针对高镍材料的氧化性太强，目前业界的共识是，高镍时代要降低电解液在电极表面的反应活性、改善界面相容性都需要通过特种添加剂来解决，比如近年来出现的LiFSI、DTD、RPS等添加剂：双亚胺锂LiFSI具有比LiPF6更好的热稳定性、导离子能力及更高的锂离子迁移数，它能够提高电解液的电导率和锂离子迁移数，也有助于降低电极表面膜阻抗，形成稳定的、导离子性较好的钝化膜；DTD是一款很好的负极成膜添加剂，其形成的膜阻抗非常低。

添加剂已经成为提升电解液产品差异化的主要策略，并且是生产厂商核心竞争力的关键体现。各电解液厂商都在研发、生产自己独有的添加剂，以天赐材料和新宙邦为例：天赐的A224成膜添加剂会在正极表面形成SEI膜对正极进行微观“包覆”，并且这种添加剂有比较好的高温效果；新宙邦开发了LDY196型正极成膜添加剂，可抑制电解液在正极上的分解和锰、钴等金属离子的溶出，还带有负极成膜作用，能够提高高温存储和循环性能。

差异化的提升必然也会带来产品附加值的提升，这可以从电解液的价格看出来，2018年年底时，普通磷酸铁锂电池的电解液价格3-4万元/吨，523三元动力电池电解液5-6万元/吨，而622三元动力电池电解液6-8万元/吨，可以想象811电解液的价格只会更高。能够研发出优异添加剂，在高镍电解液上领先的企业，其盈利向上的弹性也更大。

常用电解质锂盐主要以六氟磷酸锂为主，电解液中六氟磷酸锂的成本占比高达50%，有机溶剂和其余添加剂成本占比分别达到30%与10%，电解液价格与六氟磷酸锂价格高度正相关。

数据来源：高工锂电、北拓资本整理

电解液出货量及产值

随着动力电池需求的日渐提升，动力电解液出货量的占比有望继续提高。电解液根据不同的下游产品可以分为数码电解液、动力电解液和储能电解液，2018年电解液分结构出货量占比中动力电解液占比达到了61%。我们假设2019-2020年动力电池电解液出货量占比分别为62%和64%，同时电解液平均价格未来每年降幅为5%。基于上述假设以及动力电池出货量的预测，按照1kwh锂电池平均需要消耗约1.28kg的电解液进行推算，预计2019-2020年我国电解液出货量分别为21万吨和27万吨；电解液行业产值将分别达到85亿元和104亿元，市场空间即将达到百亿。

▌动力电池的发展方向

提高三元锂电池的能量密度和热稳定性

在三元材料中，镍、钴、锰、铝分别起的作用是：

钴的作用在于可以稳定材料的层状结构，而且可以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，且钴作为贵金属本身成本很高；
镍的作用在于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；
锰的作用在于降低材料成本、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；所以在以后材料发展中，在保持锰不变的前提下，提高镍含量，降低固含量，这个是成本及容量性能的综合考虑；
镍钴铝制作工艺要求高且成本高，但铝可以起到提高电池循环化学稳定性的作用，搭配在三元体系中，镍含量可以得到一定提升，从而实现更高的电池能量密度。但是镍钴铝晶体结构较镍钴锰不稳定，容易在较高温度的情况下，发生崩塌导致热失控，进而引发风险。

因此三元锂电池的发展方向为提高镍的含量（提高能量密度），降低钴、锰、铝的含量（降低成本，提高能量密度，但要维持层状结构稳定性和电池整体热稳定性）。

特斯拉的无钴电池猜想

近期特斯拉官方放出消息称会在今年4月电池日上发布一款自研的无钴锂电池，市场本身纷纷猜测是磷酸铁锂电池的升级版（类似比亚迪刀片磷酸铁锂电池），但后来经官方辟谣这种新型电池并非磷酸铁锂的技术路线，而是某种新型电池。

2019年特斯拉在财务紧张状况下，仍高溢价收购Maxwell。机构分析，Maxwell具备干电极技术、超级电容器等核心技术，前者能将电池能量密度大幅提升60%，并使成本下降10-20%，预计对特斯拉自产电池带来巨大支持。

Maxwell Laboratories 于1965年在美国圣地亚哥成立，1983年IPO美股上市，主要从事超级电容器（储能领域）、干电池电极（车用动力电池）的研发和生产。2018年营收约7200万美元。2019年5月，特斯拉通过换股方式收购Maxwell全部股权，每股价格4.75美元，溢价高达55%。

Maxwell采用干电极技术，能将电池单体能量密度从300Wh/kg提升到500Wh/kg，由于无溶剂将延长电池寿命至2倍，同时减少溶剂搅拌、烘干设备使成本下降10-20%。

固态电池

这种新技术以固态命名是因为它抛弃了电解液，转而使用固态电解质，而新的电解质就是固态电池的核心。除了干好自己的本职工作，固态电解质还能一并扮演隔膜的角色。

在正极材料选择上，高电压型电极材料更为合适。至于固态电池的负极，则可以用到锂金属，以实现能量密度的大飞跃。事实上，固态电池也并不是什么新事物，其研发开始于上世纪五十年代，但最近几年它们才因为电池革命的需要而走上前台。

相比于传统锂电池，固态电池有几大优势：

1. 安全性能高

传统锂离子电池采用有机液体电解液，在过度充电、内部短路等异常的情况下，电池容易发热，造成电解液气胀、自燃甚至爆炸，存在严重的安全隐患。而很多无机固态电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，聚合物固体电解质相比于含有可燃溶剂的液态电解液，电池安全性也大幅提高。

2. 轻薄、体积小

传统锂离子电池中，需要使用隔膜和电解液，如果把它们用固态电解质取代，正负极之间的距离（传统上由隔膜电解液填充，现在由固态电解质填充）可以缩短到只有几到十几个微米，这样电池的厚度就能大大地降低，因此全固态电池技术是电池小型化，薄膜化的必经之路。

不仅如此，很多经过物理/化学气相沉积（PVD/CVD）制备的全固态电池，其整体厚度可能只有几十个微米，因此可以制成非常小的电源器件，整合到MEMS（微机电系统）领域中。

3. 柔性化

全固态电池在轻薄化后柔性程度会有明显的提高，通过使用适当的封装材料，制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。

4. 能量密度高

这主要是指全固态金属锂电池，由于负极使用金属锂，电池能量密度有望达到300～400 Wh/kg甚至更高，其电化学稳定窗口可达5V以上，可匹配高电压电极材料，进一步提升质量能量密度。

5. 工作温度范围宽

固态电池针刺和高温稳定性极好，采用无机固体电解质，最高操作温度有望达到300℃，从而避免正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。一般来说，动力电池系统需要先生产单体，单体封装完成后将单体之间进行串联组装。若先在单体内部进行串联，则会导致正负极短路与自放电。固态电池电芯内部不含液体，可实现先串并联后组装，减少了组装壳体用料，封装设计得以大幅简化。

从理论上来讲，量产电动车中最强的 21700NCA 三元锂电池电芯（特斯拉使用），其能量密度也只有 251Wh/kg。业内人士认为，300Wh/kg 将是三元锂电池难以跨越的鸿沟。至于固态电池，其能量密度有望达到 400-1000Wh/kg。

显然，固态电池将让那些嫌弃电动车续航的用户无话可说。此外，它的应用还能拉低电池组甚至整车的成本——由于固态电池已经没有燃烧或爆炸之忧了，BMS等温控组件（这也是特斯拉的强项）可以彻底退役，无隔膜设计还能进一步为电池系统「减负」。

固态电池的发展是一个长期过程，当前面临的问题还有很多：

1. 成本高，工艺复杂

不论是采用有机还是无机电解质，目前固态电池的成本总体偏高，尤其是无机体系的电池很多采用物理/化学气相沉积等复杂的工艺制备，生产速度慢，成本昂贵。全固态电池现在的制备技术成熟度总体一般，能形成规模产能的企业非常有限，技术规模化扩产需要克服的困难还有很多，仍处于推广发展期。

2. 内阻大，实现快充难度大

目前，固态电池电解质材料的离子电导率偏低、电解质与电极件的界面阻抗大，导致固态电池倍率性能整体偏低，内阻较大，高倍率放电时压降较大，在短期内解决快充问题基本上不可能。

目前全球布局固态电池的企业很多，相对而言技术成熟度较高、技术沉淀较深的当属法国的Bolloré、美国Sakti3和日本丰田，这三家也分别代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向，其它的还有三星采用硫化物电解质体系开发固态电池，德国汽车零部件巨头博世(BOSCH)，2015年收购美国电池公司“Seeo”，并与日本著名的GSYUASA（汤浅）电池公司和三菱重工共同建立了新工厂，主攻固态锂离子电池。

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电机电控产业链

新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品，其主要电气系统即为在传统汽车“三小电”（空调、转向、制动）基础上延伸产生的电动动力总成系统“三大电”——电池、电机、电控。其中，电机、电控系统作为传统发动机（变速箱）功能的替代，其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。

同时，新能源汽车电机、电控系统面临的工况相对复杂：需要能够频繁起停、加减速，低速/爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，具有大变速范围；混合动力车还需要处理电机启动、电机发电、制动能量回馈等特殊功能。此外，电机的能耗直接决定了固定电池容量情况下的续航里程。因此，电动汽车驱动系统在负载要求、技术性能和工作环境上有特殊要求：其一，驱动电机要有更高的能量密度，实现轻量化、低成本，适应有限的车内空间，同时要具有能量回馈能力，降低整车能耗；第二，驱动电机同时具备高速宽调速和低速大扭矩，以提供高启动速度、爬坡性能和高速加速性能；第三，电控系统要有高控制精度、高动态响应速率，并同时提供高安全性和可靠性。

电机电控系统作为新能源汽车产业链的重要一环，其技术、制造水平直接影响整车的性能和成本。目前，国内在电机、电控领域的自主化程度仍远落后于电池，部分电机电控核心组件如 IGBT 芯片等仍不具备完全自主生产能力，具备系统完整知识产权的整车企业和零部件企业仍是少数。随着国内电机电控系统产业链的逐步完善，电机电控系统的国产化率逐步提高，电机电控市场具有的增速有望超过新能源汽车整车市场的增速。

图：电机、电控在新能源汽车上的应用　资料来源：东南大学电器工程学院

▌电机电控市场概述——市场直接驱动，电机电控市场放量在即

电机电控市场处于成长期，18年市场规模增速接近30%。行业同质化竞争严重，整车厂占据半壁江山，独立供应商市场份额分散。预计市场在近几年将保持较高增速，未来三年复合增速有望达到23%左右。激烈竞争将延续，产品毛利率可能会进一步下滑，没有技术优势的厂家将被淘汰。电机电控占新能源汽车总成本的10%左右。

图：电机电控市场规模数据来源：盖世汽车、北拓资本整理

电机电控市场仍处于成长期，行业内竞争格局尚未稳定。电机电控市场的竞争参与者可以分为整车厂商和独立供应商。整车厂如比亚迪自行生产电机电控供本企业使用，基本不参与向外部车企供货的竞争；独立供应商包括上海电驱动、深圳大地和等专门生产电机电控的公司和汇川技术等从工控领域向电动车业务延伸的公司。目前整车占据电机电控市场近一半的市场份额，独立供应商的市场份额集中度低，市场竞争格局仍在快速变化中。

目前整车厂针对同一车型一般会定点2-3家配套企业，其中A点供应商通常会获得其中80%以上份额，B/C点的份额远少于A点供应商。从整车厂根据车型设计提出需求，到供应商提交方案、车型定点同步开发、最后拿到定点通知书需要一年以上的时间。若第三方供应商能够与整车厂形成深度绑定关系，如联合汽车电子，将有助于其获得较多的份额。

目前由于电机电控的同质化较为严重，整车厂对配套企业产品的性价比、保供应能力、产品可靠性和服务较为看重。

18年乘用车电机电控的价格在1.2万元/套左右，驱动电机和电机控制器约各占一半，商用车价格约为3万元/套。由于行业处于激烈的同质化竞争中，预计至19年底乘用车电机电控的价格将下降至0.9万元/套左右，商用车电机电控的价格将下降到2.5万元/套左右。由于行业处于激烈的同质化竞争中，并且补贴退坡的价格压力从整车厂传导至电机电控供应商，预计电机电控的价格仍有一定的下降空间。行业整体毛利率已从前两年35%左右的水平下降至目前的20%左右，预计在今后两年将下降至10-15%之间。

▌电机电控技术路径——永磁同步成为驱动电机主流技术，电控系统追求集成化

电动机在工业中的应用非常广泛，功率覆盖范围宽，种类也很多。但由于新能源汽车在功率、转矩、体积、质量、散热等方面对驱动电机有更高的要求，因此，相比工业电机，新能源汽车驱动电机必须具备更优良的性能，如：小体积以适应车辆有限的内部空间，工作温度范围宽（-40~1050C），适应不稳定的工作环境，高可靠性以保证车辆和乘员的安全，高功率密度以提供良好的加速性能（1.0-1.5kW/kg）等，因此驱动电机的种类相对较少，功率覆盖也相对较窄，产品相对集中。

图：新能源汽车驱动电机的分类

目前，应用于新能源汽车的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类，其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流（无刷）电机、交流感应（异步）电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。其他特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器（Dmp-EVT），目前市场化应用较少，是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。

交流异步电机也称为感应电机（InductionMotor），在定子绕组中输入三相交流电，定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场，此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。当转子带有机械负载时，转子电流增加，由于电磁感应作用，定子绕组中的励磁电流也增加。交流异步电机控制器采用脉宽调制（PWM）方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频器实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应，满足负载变化特性的要求。

交流异步电机的优点在于结构简单，定子转子无直接接触，运行可靠性强，转速高，维护成本低。不足之处在于能耗高，转子发热快，高速工况下需要额外冷却系统；功率因数低，需要大容量的变频器，造价较高，调速性较差。目前，交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。

永磁电机（PermanentMagnetic Motor）包括永磁同步电机（正弦波）和永磁无刷直流电机（方波）两大类，其转子均由永磁材料制成，定子采用三相绕组，输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率，具有高功率密度和宽调速范围，且没有励磁损耗和散热问题，电机结构简单，体积比同功率的异步电机小15%以上；其缺点在于高速运行时控制复杂，永磁体退磁问题目前难以解决，电机造价较高。

目前，永磁同步电机主要应用于体积小，且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域，部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动汽车、低速电动车领域应用较为广泛。

开关磁阻电机（SwitchedReluctance Motor）的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而成，利用冲片上的齿槽构成双凸极结构，定子产生扭曲磁场，利用“磁阻最小原理”驱动转子运动。开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，成本低，起动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，但转矩脉动严重，非线性严重，在电动汽车驱动中有利有弊，目前电动汽车应用较少。

直流电机（DC Motor）通过在定子主磁极上绕制励磁线圈并通以直流电以产生磁场，转子电枢绕组也通以直流电，通电绕组置于磁场中输出电磁转矩拖动负载运行。直流电机控制器一般采用晶闸管脉宽调制方式（PWM），控制性能好，调速平滑度高，控制简单，技术成熟，且成本较低。直流电机的缺点是需要独立的电刷和换向器，导致速度提升受限；电刷易损耗，维护成本较高。直流电机多用于早期的电动汽车驱动系统，目前新研制的车型已经基本不再采用。

目前，新能源汽车所使用的电机以交流感应电机和永磁同步电机为主。其中，日韩车系目前多采用永磁电机，转速区间和效率相对都较高，但是需要使用昂贵的系统永磁材料钕铁硼；欧美车系则多采用交流感应电机，主要原因是对于稀土资源匮乏，以及降低电机成本考虑，其劣势则主要是转速区间小，效率低，需要性能更高的调速器以匹配性能。

数据来源：ANL、北拓资本整理

我国稀土资源丰富，因此电动乘用车多采用功率性能高、体积较小的永磁同步电机。根据中国汽车工业协会统计数据，2016年上半年，我国纯电动汽车产销量分别达到13.4 万辆、12.6万辆，同比分别增长160.8%、161.6%。上半年生产纯电动乘用车约70,000 辆，其中永磁同步电机的装机占比约为65.7%，比15年同期增长21.25个百分点，比15 年全年增长了19.99个百分点。

总体来说国内驱动电机产品与海外品牌处于同等水平，并且国内在电机生产成本上具备一定的优势，但是海外公司由于技术积累较深，在扁线电机等特殊产品中具备一定的技术和专利优势。

图：典型驱动电机产品参数比较

电控系统亟待集成化

电机控制器在传统汽车的车载电机中已有应用，通过功率半导体、微处理器等电力电子器件，采用中低压变频等方式实现对车用空调压缩机、转向助力泵电机等进行调控的功能。电动汽车电机控制器作为控制电动汽车驱动电机的设备，通过接收整车控制器和控制机构（制动踏板、油门踏板、换挡机构）传送的控制信息，对驱动电机转速、转矩和转向进行控制，并可同时对动力电池的输出进行相应控制。目前，部分“多合一”的电控产品已经在电动汽车中投入应用，同时集成了传统汽车分立的空调压缩机、转向助力泵电机、气泵电机控制器，以及混合动力车型中采用的BSG/ISG电机等。随着微芯片在整车及总成控制中的应用逐步广泛，多合一电控产品的成本有望进一步下降，单一控制器将逐步被集成化“车辆中央控制器”所取代。

图：电控系统在新能源车中地位

资料来源：蓝海华腾招股说明书、北拓资本整理

电控系统的设计和标定与电机系统相关程度较高，根据匹配电机的不同，电控系统需要开发不同技术平台。早期的直流电机一般采用脉宽调制（PWM）斩波控制的方式进行控制，控制手段相对单一，应用也有局限性。随着感应电机和永磁电机的大量使用，电控系统的复杂程度迅速上升，矢量控制技术和直接转矩控制技术成为电控产品的技术主流，电动乘用车的普及对于电机和电控系统的集成程度要求也越来越高。可以预见的是，未来电机与电控企业的业务交叉程度将逐步提高，可提供电机电控一体化动力总成产品的企业将有助于整车企业进一步降低车重和成本，将具有更大的竞争力。

图：电机控制器原理图资料来源：英飞凌、北拓资本整理

电机控制器国产品牌在功率密度上和海外标杆产品仍有一定的差距，此外在与驱动电机匹配过程中对电机高效区间的扩大、噪声与振动的抑制等方面仍有提升空间。

图：典型电机控制器产品参数比较

图：电机控制器成本占比资料来源：平安证券研究所、北拓资本整理

IGBT占电机控制器的成本接近一半，目前主要依赖进口。

IGBT市场规模：IGBT是电机控制器中的核心部件，起到功率变换的作用。18年全球IGBT模组的市场规模超过200亿元，随着新能源汽车产量的持续增长和电网、轨交等行业对IGBT器件需求的稳步增长，IGBT市场规模在近几年保持15-20%的速度增长。由于下游需求的增长较快，IGBT的价格从18年开始持续上涨，在19年亦有15%左右的涨幅，产品的交货期通常在8-12周。

目前主要供应商仍然以外资为主，以英飞凌、三菱电机和富士电机三强市场占有率最高。国产厂家整体在技术代际、良品率、器件一致性和可靠性上面仍有提升空间。

图：IGBT全球市场规模

图：2017年IGBT市场份额

目前国际上IGBT主流技术为第六代，这代技术在2007年左右得到成熟应用，其主要特征为应用了场截止、沟槽栅和超薄晶圆技术，器件的通态饱和压降和关断时间等性能均得到了进一步提升。

目前英飞凌、ABB等外资在1700V的工业级和3300V及以上的高电压等级应用中具备绝对优势。IGBT产业与下游应用联系紧密，国产厂家中比亚迪在1200V等级的新能源车用IGBT取得了突破，18年推出的IGBT4.0，整体技术水平介于国际上4-5代之间。中车时代在高电压等级IGBT技术实力较强，在高铁、轨交牵引变流器上已经实现了进口替代。

▌电机电控未来趋势——集成化轻量化是电机降本必经之路

与动力电池系统不同的，驱动电机系统对于原材料的要求相对简单，主要包括钕铁硼等稀土永磁材料（永磁体）、钢材（铁芯叠片、驱动轴体）、铜（绕组）、镁铝合金（机壳）等基本金属。因此，原材料成本和加工成本占据电机成本中的绝大部分。根据ANL 统计数据，在永磁同步电机中，永磁体组件的成本占整个电机物料成本的45%左右；在感应电机中，铁芯叠片的成本占电机物料成本的58%左右。因此，稀土材料、钢材、铜铝等有色金属材料的价格将对电机成本产生最直接的影响。

实现电机电控成本的下降一般通过两种方式实现：

1. 通过推出集成度高的电驱动总成来降低系统总重，从而提高公里密度，降低成本，如大陆、麦格纳等企业推出的，电力电子与驱动电机总成、驱动电机与减速器总成、混合动力总成模块等，此种方式一般为欧美等企业采用；

相比于单独的电机、电机控制器和减速器，集成式的三合一产品由于省去了不必要的系统接口，并且由一家制造商进行整体设计调试，在物料成本、外观尺寸及重量等方面均具备显著的优势，目前国内及海外的主流电机电控供应商均在陆续推出各自的三合一集成式电驱动平台，有望逐步取代原先电机、电控由不同供应商提供的模式。

图：三合一集成电机电控可减少20%重量和30%制造成本

2. 通过采用部分组件非金属化降低系统重量和成本，包括转动枢轴、支撑组件等，采用耐磨非金属材料进行替代，或通过结构设计对包括电机极槽比、齿槽比与裂比等进行多重优化，从而提高单台电机材料用量，此种方式多为日韩等电机企业采用。

此外国家十三五新能源汽车重点研发计划明确提出，2020年，我国驱动电机峰值功率密度应达到4.0kW/kg，连续功率密度应达到2.2kW/kg，基于IGBT功率模块的电控器功率密度达到17kW/L，基于第三代宽禁代半导体的Sic功率模块的电控器功率密度达到36kW/L，较目前性能均能实现倍增。

碳化硅模块的应用趋势：新一代功率器件碳化硅模块相比于IGBT模块，在功率密度和效率上都有较大提升，基于碳化硅模块的电机控制器功率密度可以达到36kW/L，较目前主流产品有50%以上的提升。但是由于制造工艺尚未完善等原因，目前碳化硅的成本仍然是IGBT的8-10倍，需大幅降低成本方可实现大规模商用。采用碳化硅模块器件的电控总成要比传统电控体积减少50%。

高功率密度的方向演变。在电控领域，比亚迪除了在推出传统的IGBT功率器件用于新能源车驱动外，正在加紧研发基于碳化硅SiC的下一代电控系统；国内独立电控供应商中，上海电驱动牵头承担了国家重点研发计划在2018立项的“基于碳化硅技术的车用电机系统技术开发”。预计碳化硅技术会在未来三年内实现大规模商用，将改变目前国内电控产品同质化严重，功率密度和博世等国际大厂的产品仍有差距的局面。

图：新一代功率器件碳化硅模块

在驱动电机领域，扁线电机等新一代产品能够在现有基础上大幅提升能量密度，已经有少量商用。除了国外Remy、HITACHI等厂商具备该项技术外，国内独立供应商中华域电动具备少量的产能，方正电机也在筹备该项技术和产线。该种形式的电机通过增加绕组的填铜量提升了功率密度，在国外普锐斯、雪佛兰VOLT等车型上均有应用，缺点在于制造工艺复杂，并且有专利保护限制。国内方正电机计划建设扁线电机产线，规划产能为2020年20万台/年。

图：发卡式扁线电机

三

特斯拉产业链

2018年，在Model 3遇到产能之困和大幅裁员后，特斯拉CEO埃隆·马斯克来到中国，奔走京沪，匆匆三日，确定了工厂选址和北京研发中心。而自从2018你年7月10号特斯拉宣布落地上海，规划年产50万辆纯电动整车的特斯拉超级工厂正式落户上海临港地区，将成为特斯拉美国之外的首个超级工厂之后。特斯拉的中国产业链之路才逐渐被人重视起来。

特斯拉产能分布

特斯拉目前产能主要分布在美国Fremont工厂和上海Gigafactory，2020年Model 3 和Y总年产能达到40万辆，后续产能将持续扩张，生产车间增加额外设备，预计2020年中达到年化50万辆产能。上海工厂方面产能有望大幅增长，Model 3和电池组生产持续爬坡，周度出货量超2000辆。二期工程也已破土动工，鉴于SUV车型热销，未来Model Y产能至少和Model 3持平，总年产能也将达到建设初期预设的50万辆。柏林-勃兰登堡工厂预计2021年开始交付。

特斯拉在中国的首款量产车为Model 3，我们便以Model3为例拆解特斯拉的产业链和成本构成。作为新能源电动车，电池系统成本占比较高，电池系统价值量占比38.6%，其中电芯占比32%；此外电气系统占比约15%；Model3没有采用ModelS价格昂贵的全铝合金车身，而是性价比更高的铝铁合金覆盖件，车身及附件总共占比约22.6%。

按结构拆分特斯拉Model 3

图：动力总成系统

图：中控系统

图：电驱系统

图：底盘和车身

图：内饰及其他

图：充电系统

四

国内新能源供应链机会

中国是全球最大的新能源汽车市场，占全球新能源乘用车份额超过50%，目前初步形成了三电系统、充电基础设施等配套产业链，然而部分核心零部件还是高度依赖德国、日本、美国等国进口，比如图像处理芯片、电控核心零部件IGBT器件等。

1

三电配套

三电配套是新能源汽车核心技术，中国从十年前开始发展新能源汽车战略的规划和培育，已具备一定先发优势和规模优势。

1）电池：据SNE Research统计数据，全球前十大企业动力电池装机量中国占比49.2%，第二、三名分别是日本21.4%、韩国10.7%（2018年），包括CATL、松下、比亚迪、LG化学、AESC、三星SDI、Farasis、国轩、力神、亿纬。

2）电机：据前瞻产业研究院统计，中国新能源车的车用电机已基本实现全国产替代。海外市场主要由美、日、德等主力玩家，中国品牌主要依靠内销，出口还有较远距离。

3）电控IGBT：据英飞凌年报（2018年）披露，全球IGBT市场德、日、美占据66.4%的市场份额，中国进口依存度高达90%，主要来自英飞凌、三菱、富士电机等品牌。作为新能源车电控系统核心零部件，中国电控IGBT严重依赖进口，仍需突破。

2

充电基础设施

据中汽协、中国充电联盟统计数据，中国新能源汽车截止2019年11月共有385.5万辆，公共充电桩保有量49.6万个，对应车桩比7.77：1，与欧盟的7.78:1较接近，日本充电桩较丰富，车桩比6.15:1。2020年中国公共充电桩完成率已实现99.2%，但私人充电桩建设还远远无法满足需求，主要原因是私人充电桩对小区电网负荷冲击较大，鼓励推广社区智慧充电，加快私人充电桩建设，将极大的支撑我国新能源汽车市场发展。

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