新能源汽车行业研究:“无钴电池”后,上游原材料环节的机会

近期上游锂、钴资源企业股价受到了冲击,这主要是因为特斯拉宣布与宁德时代合作使用“无钴电池”,以及“无钴,不代表一定是磷酸铁锂”的言论,叠加特斯拉去年收购了Maxwell,市场认为这可能说明特斯拉要“抛钴弃锂”,走出一条“干电极+超级电容”的路子。

市场这样理解有道理吗?上游钴、锂资源该怎么投?本文将对这几个问题进行探讨。

 

特斯拉要“抛钴弃锂”做超级电容了吗?我们认为可能性较小!


首先,广受关注的超级电容是什么?

超级电容是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。由于电容储能不像锂电池发生电化学过程,而仅仅是电荷移动,因此储能过程是可逆的,超级电容器因此拥有超过 10 万次的充放电次数,远远领先于锂电池。

除此之外,超级电容还充电速度快,大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,超低温特性好,功率密度高等优点,被广泛应用于交通运输、工业控制、风光收电、智能三表、电动工具、军工等领域。

但是近年在新能源汽车领域罕有用超级电容作为主要能量来源的新闻,原因是超级电容器在能量密度、体积上存在巨大劣势,其质量能量密度仅为5-20WH/KG,远不如目前磷酸铁锂的160WH/KG,更不用说三元材料了。

考虑到乘用车狭小的空间,用超级电容作为主要能量来源是非常困难的,因此未来锂电池大概率不会被其替代。但是超级电容将是锂电池很好的补充,将二者并联,可以提高电池循环效率,有利于提高低温启动能力,提高动力电池的寿命。

另外,超级电容每瓦时成本比锂电高很多,根据方正证券数据,前者瓦时成本是后者的6倍,从价格的角度,超级电容也很难成为新能源乘用车的主流选择。因此,未来特斯拉高端车走锂电池+超级电容组合的可能性比较大,低端车为控制成本可能不会装载超级电容。

其次,特斯拉真的抛弃钴了吗?

目前还没有,特斯拉对钴的“重视”源自对钴价上涨的担忧,钴没有期货市场,而现货市场容量较小,现货供需格局的小变化可能产生巨大的价格波动。

根据安信证券估计,目前Model 3大规模应用的21700 NCA电池的钴含量是5%,这一含量已经比国内的高镍NCM 811电池的10%要低很多了。但是特斯拉先前定下的目标是把钴含量做到3%以内,这样钴价上涨对其成本的影响就会大幅降低。

与宁德时代合作后,国产特斯拉的入门车型可能会采用磷酸铁锂电池来降低成本,但高续航车型短期内预计仍将使用NCA电池。

那么特斯拉自产电池会是无钴电池吗?答案大概率是肯定的,我们设想了两种实现路径:

(1)继续使用高镍锂电池,但是将钴含量降得很低,那么在宣传上可以说自己的电池是“无钴”的,这源于马斯克在2018年的电话会议上谈到“We think we can get cobalt to almost nothing”(我们认为我们可以几乎不用钴);

(2)真正抛弃钴金属,除了使用磷酸铁锂之外,还可以使用新的正极材料,目前比较火的是富锂锰基材料,但是富锂锰基也有首次充电效率低、不可逆脱氧及电解液分解、导电性差等缺点,产业化难度较高;

考虑到技术路线的承接性和产业上的可行性,特斯拉自产电池选择路线(1)的可能性较大,也就是自产高镍低钴的锂电池。

最后,干电极技术是什么?

干电极技术即将电极粉末与固体粘结剂(PTFE)混合、压实后集成到铜箔或铝箔的集电极层上,整个过程不需要原本湿法电极技术所必需的昂贵设备和有毒溶剂,提升锂电池的能量密度和循环寿命,降低生产成本。

根据安信证券估计,叠加溶剂、设备的降本和能量密度的提升,干电极技术能够使电池成本降低10%-20%。根据Maxwell的公告,一辆车最高可以节省2000美金的电池成本,这个降幅是非常明显的。

干电极技术还可以降低负极补锂技术的成本和工艺难度,负极补锂技术可以降低锂电池在首次充电过程中,锂离子从正极和电解液中流出形成SEI(solid electrolyte interphase,固体电解质膜)造成的锂离子损失,从而提升电池能量密度和循环寿命。

需要说明的是,干电极技术是工艺层面的创新,不是材料层面的创新,它对现有的材料体系的影响较小,且能广泛地应用在各类正极、负极材料上。该技术的专利期还有4年,预计不久之后主要锂电厂商都会开展对这一技术的研发。

综上,我们大致可以推测:特斯拉自产的电池是使用了干电极技术的高镍低钴锂电池,它可能会配合超级电容并在特斯拉高端车型上使用,而低端车型则可能使用磷酸铁锂电池并采用CTP(Cell To Pack)技术,以降低成本。

不过以上均为我们作为分析师的推测,实际情况还是以4月特斯拉电池会议的说明为准。

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