2022年新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈系列報告(三)：電芯成本調(diào)整風(fēng)險劇增成本下移恐達(dá)20%

深度報告——新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈深度報告——新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈系列報告（三）：電芯成本調(diào)整風(fēng)險劇增，成本下移恐達(dá)20%報告日期：★電芯與正極材料成本模型基于原材料波動大、價格高的現(xiàn)狀，我們拆解了電芯的材料成本，以及正極材料的原材料成本。測算結(jié)果顯示，現(xiàn)階段三元鋰電池的材料成本超過800元/kWh，磷酸鐵鋰電池的材料成本超過600元/kWh。其中，三元電芯正極材料超過550元/kWh，在電芯材料中占比60%-70%，而磷酸鐵鋰正極材料360元/kWh，在電芯材料成本結(jié)構(gòu)中占56%。曹洋首席分析師（有色金屬）從業(yè)資格號：F3012297投資咨詢號：Z0013048Tel:8621-63325888-3904Email:yang.cao@從正極上游原材料來看，碳酸鋰、氫氧化鋰占據(jù)了絕大部分成本比重——三元正極材料的原材成本中，碳酸鋰、氫氧化鋰占比高達(dá)70%；在磷酸鐵鋰正極的原材成本中，磷酸鐵僅占據(jù)13%的原材料成本，而碳酸鋰成本高達(dá)87%。★電芯與正極材料成本預(yù)測結(jié)合東證衍生品研究院提供的2023年金屬或金屬原材料價格預(yù)測，我們做出了對應(yīng)原材料的價格預(yù)測：碳酸鋰30-35萬元/噸、硫酸鎳3.32-3.72萬元/噸、硫酸鈷5.4萬元/噸、硫酸錳0.65-0.75萬元/噸、磷酸鐵2.1-2.6萬元/噸。以此為基礎(chǔ)，我們做了一個原材料成本區(qū)間上、下限的推算：5系三元正極原材料成本將在19.48-21.99萬元/噸，假設(shè)其他電芯環(huán)節(jié)不變，電池的材料成本區(qū)間將在630.74-670.64元/kWh，即正極的原材成本有一個30%到38%的降幅，電芯層面的材料成本有9.05-10.67萬元/噸，假設(shè)其他電芯環(huán)節(jié)不變，電池的材料成本區(qū)間將在495.93-529.63元/kWh，也即正極原材成本有一個33%到43%的降幅，電芯的材料成本有一個17%到22%的降幅?！镲L(fēng)險提示研發(fā)進(jìn)展不及預(yù)期；行業(yè)技術(shù)路線變動；產(chǎn)銷不及預(yù)期。重要事項：本報告版權(quán)歸上海東證期貨有限公司所有。未獲得東證期貨書面授權(quán)，任何人不得對本報告進(jìn)行任何形式的發(fā)布、復(fù)制。本報告的信息均來源于公開資料，我公司對這些信息的準(zhǔn)確性和完整性不作任何保證，也不保證所包含的信息和建議不會發(fā)生任何變更。我們已力求報告內(nèi)容的客觀、公正，但文中的觀點、結(jié)論和建議僅供參考，報告中的信息或意見并不構(gòu)成交易建議，投資者據(jù)此做出的任何投資決策與本公司和作者無關(guān)。有關(guān)分析師承諾，見本報告最后部分。并請閱讀報告最后一頁的免責(zé)聲明。 新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-231.鋰電池材料概述 51.1.動力電池材料體系梳理 1.2.鋰電材料梳理 1.3.鋰電價格追蹤 1.4.小結(jié)與思考 2.電芯材料成本模型 132.1.電芯材料成本模型 2.2.正極原材料成本測算 2.3.原材料價格波動對正極材料成本的影響 232.4.正極材料成本預(yù)測 242.5.小結(jié)與思考 253.風(fēng)險提示 262期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23 3期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23 24 圖表42：國內(nèi)外動力電池需求預(yù)測（基于公開承諾情景）.......................................................4期貨研究報告5期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23電池類型多樣，按應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)分可粗略分為消費(fèi)類電池、動力電池、儲能電池三大領(lǐng)域。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姵匦阅艿囊蟛町惥薮?，消費(fèi)類電池需要在提供大容量的同時滿足輕薄、安全、尺寸多變等要求；動力電池要求高能量密度、多循環(huán)次數(shù)、高安全性；儲能電池對體積、質(zhì)量要求不高，對安全和成本要求較高。動力電池按照正極材料區(qū)分，主要有以下幾類1）尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（LiMn2O4/LMO）、鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4/LNMO）等；（2）橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰（LiFePO4/LFP）、磷酸錳鐵鋰（LiMnyFe1-yPO4/LMFP）等3）層狀結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳三元材料（LiNixCoyMn1-x-yO2/NCM）、鎳鈷鋁三元材料（NCA）等；（4）鈉離子電池等其他材料體系。圖表1：動力電池材料體系梳理相較而言，尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰成本較低，但能量密度較為不足，此外，結(jié)構(gòu)中的錳呈三價錳離子和四價錳離子兩種價態(tài)，其中三價錳離子在反應(yīng)中會發(fā)生歧化，生成四價錳離子和二價錳離子，而二價錳離子又會溶解于電解液，造成活性物質(zhì)流失、容量衰減過新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23快。出于這些理由，錳酸鋰在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用相對有限；而鎳錳酸鋰是重點開發(fā)的一個解決方案，有望通過抬高電壓來提高電池能量密度，并通過減少生成三價錳離子來減少衰減速度。磷酸鐵鋰是目前廣泛應(yīng)用的正極材料，其優(yōu)勢在于技術(shù)成熟、成本較低，并且橄欖石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性強(qiáng)，繼而循環(huán)性能好、安全性強(qiáng)；其劣勢則在于鋰離子容量較低，導(dǎo)致能量密度較低。在這個領(lǐng)域，磷酸錳鐵鋰是一個主流的研發(fā)方向，加入錳可以有效提高電壓，并以此提高電池的能量密度。磷酸錳鐵鋰目前尚處于市場應(yīng)用的初期，布局的企業(yè)有寧德時代、比亞迪、國軒高科、孚能科技、容百科技、星恒電源等；寧德時代M3P電池的研發(fā)思路一定程度上與之相似，但在加入了錳基元素的基礎(chǔ)上還添加了更多其他元素來實現(xiàn)材料改性。三元材料呈層狀結(jié)構(gòu)，是另一個主流應(yīng)用的材料體系，由鎳、鈷、錳（或鋁）復(fù)合而成，NCA、超高鎳等型號。NCM對應(yīng)化學(xué)式為LiNixCoyMnzO2，x+y+z=1。鎳是主要的電化學(xué)活性元素，因此鎳含量的提高可以提升三元材料的能量密度；錳作用于材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；鈷有助于降低材料電化學(xué)極化和提高倍率特性。相較于磷酸鐵鋰，三元材料的優(yōu)勢在于鋰離子容量較高、能量密度較高；劣勢在于循環(huán)性能、安全性能較低于磷酸鐵鋰（熱分解溫度約在200-300度之間，低于磷酸鐵鋰材料的700-800度）、成本高于磷酸鐵鋰。在相關(guān)的研發(fā)中，通過調(diào)節(jié)各元素的比例來實現(xiàn)性能的優(yōu)化是一大重點；高鎳化、去鈷化是目前較為明顯的發(fā)展趨勢。其他材料體系也在積極研發(fā)和布局中。其中，鈉離子電池呼之欲出，處于商業(yè)化起步階段。寧德時代去年已發(fā)布第一代鈉離子電池，實現(xiàn)能量密度160Wh/kg；其他重點布局企業(yè)有中科海納、華陽集團(tuán)、孚能科技等。未來，鈉離子電池有望在儲能領(lǐng)域和對能量密度要求較低的動力電池領(lǐng)域中擔(dān)當(dāng)重任，成為鋰離子電池的重要補(bǔ)充。圖表2：主流材料體系電池的性能對比LMOLFPNCM尖晶石結(jié)構(gòu)橄欖石結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)理論容量（mAh/g）270-280實際容量（mAh/g）114-117140-160150-210標(biāo)稱電壓（V）循環(huán)次數(shù)（次）>800>30001500-2000安全性高高較高成本低較低高應(yīng)用酸鋰和三元混合搭配）、東風(fēng)日產(chǎn)啟辰e30等比亞迪漢、特斯拉鐵鋰版Model3/Y、宏光MINIEV等特斯拉三元版Model6期貨研究報告7期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23當(dāng)前動力電池的應(yīng)用還是以鋰電池為主，鋰電池中又以三元和磷酸鐵鋰為主。從國內(nèi)動力電池裝機(jī)來看，今年1-10月累積裝機(jī)呈現(xiàn)三元和鐵鋰“四六開”的局面，三元電池累計裝機(jī)約88GWh，占比39.2%，并呈現(xiàn)收縮的趨勢；磷酸鐵鋰電池累計裝機(jī)約136GWh，占比約60.6%；其他材料體系主要是錳酸鋰、鈦酸鋰，相加約0.25GWh，占比約0.1%。全球視野來看，2021年在新能源乘用車領(lǐng)域，三元電池占比達(dá)63%，磷酸鐵鋰占比37%；在新能源商用車領(lǐng)域，三元電池占比19%，磷酸鐵鋰占比81%。圖表3：中國2022年1-10月動力電池累計裝車分布圖表4：全球2021年動力電池材料體系分布以上材料體系的區(qū)分和命名都是基于電池采用了何種正極材料，足以見得正極材料在電池性能中起到了至關(guān)重要的作用；而其他主要材料包括負(fù)極材料、電解液和隔膜；其他輔材包括正負(fù)極集流體、粘結(jié)劑、電池殼等。由于目前動力電池幾乎全部以鋰電池的方式運(yùn)行，這里我們也以鋰電池為研究對象，梳理其工作原理并拆分其中的材料。鋰電主要材料可以在工作原理有所體現(xiàn)。正極材料是鋰離子處于正極時的鋰離子化合物，也就是我們常說的磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰，此時的鋰化學(xué)鍵穩(wěn)定、處于能量低的狀態(tài)。充電時，在外力影響下，鋰離子化合物的化學(xué)鍵被破壞，鋰離子從正極脫出，以電解液為介質(zhì)流動，與外界輸入的電子結(jié)合形成鋰原子，依附在負(fù)極上。放電時，負(fù)極的鋰原子失去電子，電子通過外電路從負(fù)極流向正極，失去電子的鋰原子變回鋰離子，從負(fù)極中脫離經(jīng)過電解液重新回流到正極。8期貨研究報告圖表5：鋰離子電池材料梳理圖表5：鋰離子電池材料梳理新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表6：鋰電池工作原理：充電圖表7：鋰電池工作原理：放電因此，鋰電主材在功能、使用材料等方面大致情況如下：正極材料、材料的結(jié)構(gòu)（橄欖石結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)）決定了可容納鋰離子的多少，對電池容量起著決定性的作用。從應(yīng)用的材料來看，正極主要有三元材料和磷酸鐵鋰兩類材料，如前所述，目前我國動力電池市場的分布呈現(xiàn)三元鐵鋰四六開的局面。就應(yīng)用領(lǐng)域來看，通常乘用車對整車的續(xù)航里程、電池的容量體積重量等性能要求較高，較多采用三元鋰電池；如今磷酸鐵鋰電池依托其較高安全性、較低成本，加之經(jīng)過了多輪產(chǎn)品升級、結(jié)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23構(gòu)革新，已經(jīng)具備了較高能量密度，在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用也有所擴(kuò)大；在商用車領(lǐng)域，電動車應(yīng)用場景多樣化，對電池容量的相對不高，或?qū)﹄姵匦阅艿膶捜荻认鄬^高，因此大規(guī)模采用磷酸鐵鋰電池。負(fù)極是鋰離子嵌入脫出的環(huán)節(jié)，對電池容量、充放電效率、循環(huán)壽命等性能也有著重要影響。目前主要有人造石墨、天然石墨和硅基負(fù)極三類材料，其中人造石墨占據(jù)主導(dǎo)位置且市場份額持續(xù)提升，硅基負(fù)極處于持續(xù)研發(fā)和逐步應(yīng)用的過程中。電解液不僅提供部分活性鋰離子，還提供了離子通道，是鋰離子移動的介質(zhì)，因此，電解液還影響了鋰離子的傳導(dǎo)速度。電解液一般由電解質(zhì)、溶劑、添加劑組成。電解質(zhì)用于增加電解液導(dǎo)電率、穩(wěn)定性等性能，鋰鹽目前主流采用的是六氟磷酸鋰（LiPF6）；溶劑一般采用有機(jī)溶劑，類型包括碳酸脂類、醚類和羥基酸脂類；添加劑種類繁多，一般不能存儲電量，用于改善電解液性能，根據(jù)用途可包括成膜添加劑、電解液穩(wěn)定劑、阻燃添加劑、導(dǎo)電添加劑、防過充添加劑等。隔膜用于隔離開正負(fù)極片，只允許離子通過，不允許電子通過，因此，隔膜質(zhì)量對鋰電池安全性至關(guān)重要。隔膜的主要性能參數(shù)包括孔徑（大小及分布）、孔隙率、熱穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度等。根據(jù)制備工藝，一般分成濕法、干法或涂覆隔膜三種類型。原材料主要有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）兩大類，普通消費(fèi)電池一般采用單層隔膜，動力電池則一般采用PE/PP雙層膜、PP/PP雙層膜或PP/PE/PP三層膜。結(jié)合其他輔材來看，集流體是匯集電流的部件，將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以形成較大的電流對外輸出，因此集流體需要與活性物質(zhì)充分接觸，并且內(nèi)阻盡可能?。徽龢O集流體一般采用鋁箔，負(fù)極集流體一般采用銅箔；如今，復(fù)合鋁箔銅箔是一條重要的技術(shù)發(fā)展路線，通過采用“金屬-PET/PP高分子材料-金屬”的三明治結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更高安全性、更高比能、更長壽命等優(yōu)勢。粘結(jié)劑在電池系統(tǒng)中用量極微但非常重要，用以粘結(jié)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體，除了粘結(jié)作用外，一般還可以作為分散劑或增稠劑改善電極組分均勻性，目前應(yīng)用較為廣泛的粘結(jié)劑有聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡膠（SBR）等。其中PVDF主要用作正極粘結(jié)劑和隔膜涂覆材料，SBR多用作負(fù)極粘結(jié)劑。精密結(jié)構(gòu)件則是最小電池單元的殼體，在物理上提供封裝和承載的作用；圓柱、方形電芯普遍采用硬殼材質(zhì)（鋁殼或鋼殼軟包電芯則采用復(fù)合材質(zhì)的鋁塑膜。從原材料方面來看，圓柱鋼殼原料大多是不銹鋼或鋁合金，方形鋁殼原料由鋁合金和少量銅組成，鋁塑膜的原料為鋁箔、尼龍、聚丙烯、粘接劑等。近年來，在原材料供應(yīng)緊張、價格高企，以及下游市場需求和預(yù)期強(qiáng)勁的背景下，鋰電池成本與價格打破了逐年下降的趨勢。高工鋰電（GGII）表示，2021年，電芯和電池系統(tǒng)的理論成本上漲幅度已經(jīng)增長超過30%。今年鋰電池的增長態(tài)勢有所持續(xù)，以今年9期貨研究報告10期貨研究報告磷酸鐵鋰方形電芯價格達(dá)到磷酸鐵鋰方形電芯價格達(dá)到1元/Wh，較去年同期上漲了54%。由于價格上漲的行情已經(jīng)超過一年有余，去年同期的價格已明顯高于往期，因此當(dāng)前的同比數(shù)據(jù)相比過去幾個月也已經(jīng)有所回落。動力電池的漲價業(yè)已傳導(dǎo)至終端，今年以來，新能源汽車已經(jīng)歷了多輪漲價，漲價原因是“上游原材料價格大幅上漲”和“芯片短缺引起零部件供應(yīng)價格波動”。圖表8：動力電池電芯價格與同比新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23就原材料價格來看，今年鋰電材料價格大多保持著不同程度的上漲態(tài)勢。正極材料方面，我們分別觀察了523（動力單晶型）、622（動力單晶型）、811（動力多晶型）和磷酸鐵鋰（動力型）的價格變化。三元正極材料價格在今年二季度中止了持續(xù)超過一年的增長，在今年8、9月出現(xiàn)了價格回調(diào)，又在10月重新小幅增長，以當(dāng)前最新的價格數(shù)據(jù)（2022/11/22）來看，當(dāng)前同比漲幅約50%；磷酸鐵鋰價格的增長曲線與三元正極相似，當(dāng)前同比漲幅達(dá)到97%。負(fù)極材料、隔膜價格微漲，漲幅2%和8%；電解液價格出現(xiàn)明顯下跌，其中，三元電池用電解液降幅達(dá)到了42%，鐵鋰電池用電解液降幅達(dá)到了50%。從結(jié)果來看，顯然，正極材料的大幅度增長起到了決定性作用，綜合了負(fù)極材料和隔膜小幅漲價、電解液價格較大幅度下跌的情況，鋰電成本依舊有所上升。主要原因是鋰鹽供需偏緊，目前，碳酸鋰、氫氧化鋰價格達(dá)到59萬元/噸和58.4萬元/噸，同比增長幅度分別在196%、199%；其他正極的上游原材料硫酸鎳小幅上漲，硫酸鈷、硫酸錳有所下降，磷酸鐵則相對保持平穩(wěn)；而電解液的主要原材料六氟磷酸鋰在經(jīng)過了去年初至今年3月的價格上漲、3月至6月的價格回落，如今仍高于歷史水平且有平緩上升的趨勢，具體價格達(dá)到27萬元/噸，較去年同期的高位價格目前跌幅達(dá)到51%，與電解液的降幅相呼應(yīng)。11期貨研究報告圖表圖表9：三元正極材料價格與同比圖表10：磷酸鐵鋰正極材料價格與同比新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表圖表11：碳酸鋰、氫氧化鋰價格與同比圖表12：鋰電產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)價格波動匯總新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-2312期貨研究報告13期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-231、目前，動力電池領(lǐng)域普遍采用的是鋰電池，其中三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩大材料體系占據(jù)主流。三元鋰電池主要應(yīng)用于乘用車領(lǐng)域，磷酸鐵鋰在乘用車和商用車領(lǐng)域都得到了大規(guī)模的應(yīng)用。鋰電池四大主材——正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜，對電池的容量、充放電效率、循環(huán)壽命等諸多性能起著重要影響。在此基礎(chǔ)上，電解液還影響充放電過程中鋰離子的傳導(dǎo)速度，隔膜對鋰電安全至關(guān)重要。2、上游材料帶動電池成本和價格上漲。以今年11月中旬的材料價格數(shù)據(jù)來看，正極材料漲幅最強(qiáng)勁，主要原因是鋰鹽供需偏緊，碳酸鋰、氫氧化鋰價格較去年同比增幅達(dá)196%和199%。因此，綜合了負(fù)極材料和隔膜小幅漲價、電解液價格有所下跌的情況，鋰電成本依舊有所上升。鋰離子動力電池的成本可拆分成材料成本、人力成本、電力成本、設(shè)備采購及折舊、研發(fā)投入等多個方面，由于近年來電池定價的起伏變化明顯受到了上游原材料價格的驅(qū)動，以及正極材料主要實行成本加成的產(chǎn)品定價機(jī)制，我們此篇將聚焦于材料成本這一點：我們首先搭建一個電芯層面的材料成本模型，其次在正極材料方面往上游挖掘，測算相關(guān)原材料成本。由于三元電池型號眾多，這里我們選取NCM523、NCM622、NCM811三元材料體系，同時我們選取磷酸鐵鋰體系，搭建該兩類電芯的材料成本模型。我們將電芯成本主要拆用量較少，且有時會作為正極、隔膜或電解液的一部分來測算，我們暫時先不將其提取出來測算成本。正極材料：通過各正極材料的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)、法拉第常數(shù)（96485.3383C/mol）等數(shù)據(jù)我們可以計算得出各正極材料的理論比容量。綜合參考了當(dāng)升科技、容百科技公司公告，以及《動力電池年度報告》等多個來源，我們假設(shè)5系、6系、8系正極材料的實際比容量分別為為165mAh/g、175mAh/g、190mAh/g，并假設(shè)磷酸鐵鋰正極材料的實際比容量為150mAh/g。以此為基礎(chǔ)，我們計算可得正極材料度電實際耗用量。與理論消耗用量對比，三元正極材料度電耗用量分別為1.64kg/kWh、1.54kg/kWh、1.42kg/kWh，材料有效利用率在60%-70%之間，明顯低于磷酸鐵鋰正極材料88%的材料有效利用率；這也說明磷酸鐵鋰正極材料比能量的實現(xiàn)已經(jīng)接近上限，而三元正極材料未來還有一些繼續(xù)研發(fā)并提升比容量的空間。結(jié)合上海鋼聯(lián)正極材料價格數(shù)據(jù)，計算可得NCM523正極材料度電成本約565元，NCM622正極材料度電成本約587元，NCM811正極材料度電成本約562元，磷酸鐵鋰正極材料度電成本約360元。14期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表13：正極材料度電成本測算NCM523NCM622NCM811LFP正極材料理論比容量（mAh/g）278277276假設(shè)1：正極材料實際比容量（mAh/g）165175190標(biāo)稱電壓（V）3.2正極材料理論用量（kg/kWh）0.970.980.98正極材料實際用量（kg/kWh）1.641.541.422.08材料有效利用率59%63%69%88%正極材料價格（元/噸）,345000,,380000,395,000,173000,正極材料度電成本（元/kWh）565.11586.87561.88360.42負(fù)極材料：因為當(dāng)前人造石墨市場占有率最高，我們選取人造石墨作為模型中的材料?？紤]到三元和鐵鋰電池電壓不同，分別為3.7V和3.2V，前者較后者高出15.6%，說明在相同能量下，需要通過的電量就差了15.6%；參考璞泰來近期（2022/8/24）公告數(shù)據(jù)——1kWh耗用約1.2kg負(fù)極材料，我們分別假設(shè)三元電池中石墨度電耗用量約1.2kg，磷酸鐵鋰電池中石墨的度電耗用量約1.3kg。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合上海鋼聯(lián)價格數(shù)據(jù)——人造石墨（中端）平均價51,000元/噸，計算可得負(fù)極材料度電成本分別約61元和66元。圖表14：負(fù)極材料度電成本測算人造石墨（三元）人造石墨（鐵鋰）理論比容量（mAh/g）372372標(biāo)稱電壓（V）3.73.2負(fù)極材料理論用量（kg/kWh）0.730.84假設(shè)2：負(fù)極材料實際用量（kg/kWh）材料有效利用率61%65%負(fù)極材料價格（元/噸）,51000,,51000,負(fù)極材料度電成本（元/kWh）61.2066.30隔膜：參考中材科技（2022/3/30）公告數(shù)據(jù)——大致1GWh電池約需1500萬平米隔膜，我們假設(shè)隔膜用量為15平方米/kWh。我們選取了9微米濕法基膜，其市場主流價格1.46元/平方米，我們測算可得隔膜度電成本為22元/kWh。在這個部分，我們沒有對三元和磷酸鐵鋰進(jìn)行區(qū)分。15期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表15：隔膜度電成本測算隔膜（三元）隔膜（鐵鋰）假設(shè)3：隔膜實際用量（平方米/kWh）隔膜價格（元/平方米）1.461.46隔膜度電成本（元/kWh）21.921.9電解液：參考天賜材料（2021/7/30）公告數(shù)據(jù)——1GWh三元電池對應(yīng)電解液使用量約700-900噸、通常磷酸鐵鋰電池的電解液用量會更多一些，我們假設(shè)三元電池用電解液度電耗用量0.8kg，鐵鋰電池用電解液度電耗用量1.0kg。結(jié)合電解液市場主流價——83,000元/噸和64,000元/噸，可測算得出三元電池用電解液度電成本約66元，鐵鋰電池用電解液度電成本約64元。圖表16：電解液度電成本測算電解液（三元）電解液（鐵鋰）假設(shè)4：電解液實際用量（kg/kWh）0.8電解液價格（元/噸）,83000,,64000,電解液度電成本（元/kWh）66.4鋁箔、銅箔：參考高工鋰電（GGII我們假設(shè)1kWh鋰電池用鋁箔0.6kg、6微米銅箔0.55kg。由于此二者都是采取了“銅價/鋁價+加工費(fèi)”的定價模式，我們分別選取了SMM的A00鋁和1#電解銅價格數(shù)據(jù)，疊加鋰電鋁箔（12微米）和鋰電銅箔（6微米）加工費(fèi)，作為鋰電鋁箔、銅箔的采購成本。計算得出，鋰電鋁箔度電成本約23元/kWh，鋰電銅箔度電成本約56元/kWh。圖表17：鋁箔、銅箔度電成本測算鋁箔銅箔假設(shè)5：鋁箔/銅箔實際用量（kg/kWh）0.60.55鋁價/銅價（元/噸）19,020,,鋰電鋁箔/銅箔加工費(fèi)（元/噸）,20000,,37000,鋁箔/銅箔價格（元/噸）39,020,102175,鋁箔/銅箔度電成本（元/kWh）23.4156.20電池殼（方形鋁殼）：圓柱、方形和軟包電池大小區(qū)別較大，對應(yīng)的電池容量、電池殼16期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23大小、電池殼原材料差異也較大，因此，我們選取其中常用的方形鋁殼作為成本模型中電池殼的款式。參考寧德時代三元方形電芯指標(biāo)（3.65V、150Ah）與阿里巴巴網(wǎng)站的電池殼銷售信息，我們假設(shè)一款典型的方形電芯547Wh、一套電池殼價格20元，計算可得電池殼采購價格約0.046元/Wh，即46元/kWh。圖表18：電池殼（方形鋁殼）度電成本測算方形鋁殼假設(shè)6：方形電芯容量（Wh）547假設(shè)7：方形鋁殼價格（元/套）20方形鋁殼度電成本（元/kWh）46匯總可見，正極材料占電芯成本的大頭，與負(fù)極、電解液等次高成本的項目之間產(chǎn)生了明顯的斷層。具體來看，523三元電芯的材料成本840元/kWh，正極、負(fù)極、隔膜、電解液的成本分別占比67%、7%、3%、8%；622三元電芯材料成本862元/kWh，正極、負(fù)極、隔膜、電解液的成本分別占比70%、7%、3%、8%；811三元電芯材料成本836元/kWh，正極、負(fù)極、隔膜、電解液的成本分別占比67%、7%、3%、8%；磷酸鐵鋰電芯材料成本638元/kWh，正極、負(fù)極、隔膜、電解液的成本分別占比56%、10%、3%、需要補(bǔ)充說明的是，我們在模型中多次假設(shè)了某個材料的“實際用量”，這個詞是相對正負(fù)極材料中通過理論比能量可以計算得出的“理論用量”而言的，同時，我們作出假設(shè)多是基于企業(yè)的公告數(shù)據(jù)，出于這兩點，我們采用“實際用量”這個詞來指代我們假設(shè)或推算得出的材料耗用量。此外，價格信息均來自上海鋼聯(lián)、SMM數(shù)據(jù)庫2022/11/22的數(shù)據(jù)。17期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表19：NCM523三元電芯材料成本結(jié)構(gòu)圖表21：NCM811三元電芯材料成本結(jié)構(gòu)圖表20：NCM622三元電芯材料成本結(jié)構(gòu)圖表22：磷酸鐵鋰電芯材料成本結(jié)構(gòu)18期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23正極材料產(chǎn)品普遍采取成本加成的定價模式，其中加工費(fèi)由企業(yè)的制造費(fèi)用、人工成本、盈利預(yù)期等因素決定，加工費(fèi)的部分反映了企業(yè)的定價權(quán)和競爭力。我們分別參考了容百科技（三元正極材料企業(yè)）、德方納米（磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)）近年來的成本構(gòu)成——容百科技直接材料占比從2019年的86%上升至2021年的91%，德方納米直接材料占比從2019年的73%上升至2021年的85%，兩家企業(yè)人工成本、制造費(fèi)用等其他成本有明顯下降。一方面體現(xiàn)正極材料的生產(chǎn)中直接材料本身就占據(jù)了絕大部分成本，另一方面也體現(xiàn)出，2021年原材料漲價導(dǎo)致材料成本的占比出現(xiàn)了明顯上升。圖表23：容百科技成本結(jié)構(gòu)圖表24：德方納米成本結(jié)構(gòu)三元正極材料三元正極材料的上游主要為前驅(qū)體和鋰鹽。前驅(qū)體上游原材料為鎳鹽、鈷鹽、錳鹽。鋰（NCM523），氫氧化鋰主要用于生產(chǎn)高鎳三元材料（NCM811）——高鎳三元材料要求燒結(jié)溫度不宜過高，否則影響倍率性能，氫氧化鋰更加適用。6系三元材料（NCM622）在很多地方被歸類為高鎳的范疇，但目前我們了解到，制備過程中既有采用碳酸鋰，又有采用氫氧化鋰，還有采用參雜了碳酸鋰的氫氧化鋰（微粉級）作為原材料的。這里我們參考容百科技企業(yè)公告，以氫氧化鋰作為6系三元正極的原材料。19期貨研究報告圖表25：圖表25：三元正極上游原材料梳理新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表26：三元前驅(qū)體制備流程圖三元前驅(qū)體的制備：三元前驅(qū)體（氫氧化物）是制備三元正極的關(guān)鍵材料，也是技術(shù)難度較大的部分。制備過程主要采用共沉淀法，以硫酸鎳（NiSO4.6H2O）、硫酸鈷（CoSO4.7H2O）、硫酸錳（MnSO4?H2O）為原料，以氫氧化鈉（NaOH）為沉淀劑，以氨水（NH3）作為絡(luò)合劑，以氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣。反應(yīng)過程中鹽和堿的濃度、氨水濃度、pH值、反應(yīng)溫度、固含量、反應(yīng)時間、攪拌強(qiáng)度等各因素都會對最終成品產(chǎn)生差異，因此制備過程中對各項工藝條件都有嚴(yán)格要求。20期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23三元正極材料的制備：三元正極普遍采用高溫固相火法工藝制備，將經(jīng)過洗滌、脫水、干燥后的前驅(qū)體成品加入碳酸鋰或氫氧化鋰進(jìn)行鋰化混合，經(jīng)過煅燒、粉碎、除鐵等環(huán)節(jié)，最終生成三元正極材料成品。制備過程中的工藝條件包括反應(yīng)溫度、傳送塑料、氣流流量等。原材料成本測算：首先，以5系、6系、8系三元正極的分子式為切入點，我們分別測算了鎳、鈷、錳、鋰四個金屬元素的含量。同理，我們測算了各金屬在各自原材料中的含量。以此二者為基礎(chǔ)，可以得到理論上的單噸三元材料耗用原材料實物量。圖表27：三元正極材料中各金屬占比NCM523Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2NCM622Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2NCM811Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2鎳（Ni）30%36%49%12%12%6%17%11%6%7%7%7%圖表28：原材料中各金屬占比硫酸鎳NiSO4.6H2O硫酸鈷CoSO4.7H2O硫酸錳MnSO4.H2O碳酸鋰Li2CO3氫氧化鋰LiOH.H2O鎳（Ni）22%21%33%19%17%結(jié)合各原材料的價格，我們可得出理論上單噸三元材料消耗各原材料的成本——5系三萬元/噸，加成后的總成本31.64萬元/噸；6系三元正極消耗硫酸鎳6.37萬元/噸、硫酸鈷3.41萬元/噸、硫酸錳0.23萬元/噸，氫氧化鋰25.38萬元/噸，總成本35.39萬元/噸；8系三元正極消耗硫酸鎳8.49萬元/噸、硫酸鈷1.70萬元/噸、硫酸錳0.12萬元/噸，氫氧化鋰24.38萬元/噸，總成本35.69萬元/噸。新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表29：三元正極NCM523原材料成本測算原材料金屬在三元正極材料中質(zhì)量占比金屬在原材料中質(zhì)量占比單噸三元材料耗用原材料實物量原材料價格（元/單噸三元材料消耗原材料成本原材料成本鎳（Ni）硫酸鎳30%22%39,0005.3131.64硫酸鈷12%21%0.58,,3.41硫酸錳17%33%0.53,,0.35碳酸鋰7%19%0.38590,00022.57圖表30：三元正極NCM622原材料成本測算原材料金屬在三元正極材料中質(zhì)量占比金屬在原材料中質(zhì)量占比單噸三元材料耗用原材料實物量（噸）原材料價格（元/單噸三元材料消耗原材料成本原材料成本鎳（Ni）硫酸鎳36%22%39,0006.3735.39硫酸鈷12%21%0.58,,3.41硫酸錳11%33%0.53,,0.23氫氧化鋰7%17%0.43,584000,25.38圖表31：三元正極NCM811原材料成本測算原材料金屬在三元正極材料中質(zhì)量占比金屬在原材料中質(zhì)量占比單噸三元材料耗用原材料實物量（噸）原材料價格（元/單噸三元材料消耗原材料成本原材料成本鎳（Ni）硫酸鎳49%22%2.1839,0008.4935.69硫酸鈷6%21%0.29,,錳（Mn）硫酸錳6%33%0.18,,0.12氫氧化鋰7%17%0.43,584000,25.38磷酸鐵鋰正極材料磷酸鐵鋰的制備：制備主要采用固相合成法，其中，磷酸鐵法應(yīng)用較為廣泛。一般將磷酸鐵作為鐵源和磷源，將碳酸鋰作為鋰源，將有機(jī)物或炭黑作為碳源；將以上原材料按化學(xué)計量比混合均勻，通入氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)最終獲取磷酸鐵鋰材作為原材料，基于分子式和相對分子質(zhì)量分別測算出理論上單噸磷酸鐵鋰耗用原材料實21期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23物量。結(jié)合原材料價格數(shù)據(jù)，我們可以得出單噸磷酸鐵鋰消耗原材料成本——磷酸鐵2.15萬元/噸、碳酸鋰13.81萬元/噸，以及加成后的總成本15.97萬元/噸。圖表32：磷酸鐵鋰正極原材料成本測算單噸磷酸鐵鋰耗用原材料實物量（噸）原材料價格單噸磷酸鐵鋰消耗原原材料成本磷酸鐵（FePO4）0.96,22500,2.1515.97碳酸鋰（Li2CO3）0.23590,00013.81結(jié)合以上計算結(jié)果，我們匯總了正極材料上游原材的成本結(jié)構(gòu)，碳酸鋰、氫氧化鋰占據(jù)了絕大部分比重。三元正極材料的原材成本中，碳酸鋰或氫氧化鋰占比達(dá)到了70%，硫酸鎳和硫酸鈷次之；鈷價明顯高于鎳價，在高鎳化趨勢中，金屬鈷的質(zhì)量占比逐漸降低，實現(xiàn)了一定程度的成本優(yōu)勢。在磷酸鐵鋰正極材料中，磷酸鐵占比13%，碳酸鋰占比達(dá)圖表33：NCM523三元正極材料原材成本結(jié)構(gòu)圖表34：NCM622三元正極材料原材成本結(jié)構(gòu)22期貨研究報告23期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23圖表35：NCM811三元正極材料原材成本結(jié)構(gòu)圖表36：磷酸鐵鋰正極材料原材成本結(jié)構(gòu)2.3.原材料價格波動對正極材料成本基于以上模型，我們就可以測算出原材料價格的波動對正極材料成本的影響。如本文開頭所說，一年來，硫酸鎳價格同比上漲8%，硫酸鈷、硫酸錳出現(xiàn)了價格的下調(diào)，降幅分別為36%和37%，碳酸鋰、氫氧化鋰價格暴漲196%和199%，磷酸鐵價格經(jīng)過一年波動回到了一年前同樣的高度，同比-2%。圖表37：原材價格波動對正極原材成本影響：NCM523圖表38：原材價格波動對正極原材成本影響：LFP5系三元正極材料中，硫酸鎳價格變動8%，帶來5系三元正極原材成本增長2%，彈性24期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-23系數(shù)約26%；硫酸鈷價格下降36%，帶來正極原材成本下降11%，彈性系數(shù)約29%；硫酸錳價格下降37%，帶來正極原材成本下降1%，彈性系數(shù)約3%；碳酸鋰價格上漲196%，帶來正極原材成本上升80%，彈性系數(shù)約41%；將以上四項匯總后，正極原材成本上升72%。磷酸鐵鋰正極材料中，磷酸鐵價格下調(diào)2%，帶動磷酸鐵鋰原材成本下降1%，彈性系數(shù)約32%；碳酸鋰價格上漲196%，帶動磷酸鐵鋰的原材成本上漲了133%，彈性系數(shù)約二項匯總，正極原材成本上升133%。結(jié)合東證研究員提供的2023年金屬或金屬原材料價格預(yù)測——碳酸鋰30-35萬元/噸、鎳16萬元/噸、硫酸鈷5.4萬元/噸，我們做出了對應(yīng)原材料的價格區(qū)間：碳酸鋰30-35萬元/噸、硫酸鎳3.32-3.72萬元/噸、硫酸鈷5.4萬元/噸、硫酸錳0.65-0.75萬元/噸、磷酸鐵2.1-2.6萬元/噸。以此為基礎(chǔ)，我們做了一個原材料成本區(qū)間上下限的推算：5系三元正極原材料成本將在19.48-21.99萬元/噸，假設(shè)其他電芯環(huán)節(jié)不變，電池的材料成本區(qū)間將在630.74-670.64元/kWh。結(jié)合上文我們對當(dāng)前價格和成本的測算結(jié)果——正極材料的原材成本31.64萬元/噸，電芯的材料成本840元/kWh，我們可預(yù)期正極原材成本有一個30%到38%的降幅，電芯層面的材料成本有一個20%到24%的降幅。同理，磷酸鐵鋰正極原材成本區(qū)間將在9.05-10.67萬元/噸，假設(shè)其他電芯環(huán)節(jié)不變，電池的材料成本區(qū)間將在495.93-529.63元/kWh。結(jié)合上文我們對當(dāng)前價格和成本的測算結(jié)果——正極材料的原材成本15.97萬元/噸，電芯的材料成本638元/kWh，我們可預(yù)期正極原材成本有一個33%到43%的降幅，電芯的材料成本有一個17%到22%的降幅。圖表39：2023年NCM523正極原材料成本預(yù)測硫酸鎳價格硫酸鈷價格硫酸錳價格碳酸鋰價格原材成本電芯材料成本原材料價格預(yù)測（低）2.665.980.6519.48630.74原材料價格預(yù)測（高）2.766.980.7521.99670.64圖表40：2023年磷酸鐵鋰正極原材料成本預(yù)測磷酸鐵價格碳酸鋰價格原材成本電芯材料成本原材料價格預(yù)測（低）2.19.05495.93原材料價格預(yù)測（高）2.610.67529.6325期貨研究報告新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈-深度報告2022-11-231、如今原材料成本大幅漲價引起了行業(yè)關(guān)注與熱議，因此我們在此篇報告中聚焦于成本面。我們分別測算了5系、6系、8系三元材料和磷酸鐵鋰體系下電芯材料成本的構(gòu)成，并追溯了正極材料部分上游原材料的成本。我們將在未來的研究中繼續(xù)完善該模型。8系837元/kWh）較高于磷酸鐵鋰電池的材料成本（638元/kWh）。其中，三元電芯正極材料均超過550元/kWh，在電芯材料中占比超過60%，而磷酸鐵鋰正極材料360元/kWh，在電芯材料成本結(jié)構(gòu)中占56%。從正極的上游原材料來看，碳酸鋰、氫氧化鋰占據(jù)了絕大部分成本比重，三元的正極材料中，碳酸鋰、氫氧化鋰在成本結(jié)構(gòu)中的占比高達(dá)70%，在磷酸鐵鋰正極中，磷酸鐵僅占據(jù)13%的原材料成本，而碳酸鋰成本高達(dá)87%。2、值得注意的是，我們提供的成本模型基于理論，考慮到不同類型電池對應(yīng)的生產(chǎn)達(dá)標(biāo)率都有不同，各電池實際耗用的原材成本都應(yīng)該一定比例高于我們的成本數(shù)據(jù)，而811高鎳電池因其技術(shù)難度更高，其廢品率或也更高，其耗用的原材成本高于理論值的幅度將更多一些。此外，我們基于明年原材料價