【财讯】全球四大动力电池巨头“产品评测”：宁德时代排名第几？

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注:本文仅用于新闻交流，不构成交易建议

你晚上读UBS新发布的动力电池制造商的长篇报告书《Tearingdownthe Hearto Fanelectriccar:Canbatteries Provideanedge，and who wins》吗？ ”，获得了很多利益。

为了对各种核心的技术水平、化学成分、制造工艺及价格有更深入的认识，UBS证据实验室( evidence lab )分解了来自松下、lg chem、三星和宁德时代( sz:300750 )的主流核心产品，

作为参考重点记录一下。

产业格局

lg和宁德时代成长性最高，特斯拉受益最多

【1】关于电池的研究非常重要

电池是电动汽车最核心的组成部分，占汽车总价值的25%到40%。 无论是电池工厂还是汽车制造商，在动力电池行业的竞争中获胜，都意味着掌握将电动汽车推向大众的重要技术，获得重要的竞争特征。

【2】产业链快速发展空间巨大

世界动力电池的诉求将增加近10倍。 根据持续下降的电池价格和上升的性能，预计电新能源汽车的销量将从今年的180万辆上升到2025年的1750万辆。

基于这个假设，预计每年的诉求约为93gwh，到2025年上升到973gwh，为9.5倍。

在电池的总诉求中，从去年的166gwh上升到2025年的1145gwh，几乎是6倍。 锂离子电池公司的营业收入从今年的230亿美元增加到5年的840亿美元。

值得注意的是，今后几年核心生产将与诉求同步增加，但2021年以后将放缓。 但是，UBS不认为电池会成为潜在的瓶颈。

【3】特斯拉的价格特性超过预期

在解体测试中，松下制造的2170电池的总电池价格为111美元/千瓦时。 与第二便宜的lg chem相比，特斯拉有20%的价格领先地位。

摘要的原因有三个。 首先特斯拉( nasdaq:tsla )的超级电池工厂已经具有规模特点。 其次，圆形磁芯的制造工艺更简单。 第三，nca电池(正极材料由镍钴铝构成的三元锂电池)的化学原材料更便宜。

从电池组水平来看，75kwh的配置比之前的研究低2800美元，推测53kwh的电池有2000美元的特征。 相当于比此前19年的财务预测多6亿美元的ebit (利息税前利润)。

从价格的角度考虑，同行在现阶段与特斯拉直接竞争并不容易。 但是，随着韩国和中国制造商继续取得规模效应，今后两三年内他们的价格差距将逐渐缩小到10%的水平。

但是，至少要等到年初，nmc811电池(所谓nmc是镍锰钴)成为主流产品时，有机会进一步消除价格差异。

有些东西是不能忽视的。 电池组的生产也是特斯拉的一大特征。

【4】特斯拉的其他特征

首先，特斯拉的度电行驶距离、度电重量都有特征，意味着特斯拉每次充电都能行驶的行驶距离和驾驶体验都比友商好。

其次，特斯拉电动组件的效率居首位，这意味着友商的产品需要采用更大的电池来达到特斯拉的相同行驶距离，当然价格也更高。 换算成金额，特斯拉在这方面的价格特性达到了1000~4000美元/台。

但是，如果lg发挥完全的规模效应，其小区价格的差距就会缩小到900美元/台的水平。 在电池组层面，价格差距将缩小到1700美元/台的水平。 2021年以后，随着ncm811的普及，这些差距将继续消除。

【5】基于小区的特征

衡量电池优劣的指标不限于电费，综合来说特斯拉和lg更好。

不同类型的小区各有特点，不容易说谁好谁坏。 首先，nca只需采用体积能量密度最高、最少的重要原材料即可制作，同时零件数量最少，组装最简单。

但是，nca天生的安全性能不足，需要组合采用成熟的电池管理系统( bms )。 特斯拉model3搭载了4416个nca小区，可知很难管理。

其次，ncm软件包电池最容易组装到电池组中，具有更好的热稳定性。 这是因为不需要很多复杂的bms，可以降低安全管理的价格。

第三，宁德时代和三星sdi喜欢的方形轴芯拥有最多的部件，约30个部件使其制造过程最多复杂。 一次操作就像老虎一样，制造出具有最低能量密度的电池。

但是，安全性优异，也容易组装到电池组中。 现在三星的方形轴芯的价格比lg软包电池高得多，但将来通过降低过度设计的安全容量可以显着降低价值成本。

第四，软包电池具有最高的重量能量密度，如雪佛兰的bolt，只需采用288个电池即可满足申诉。 另外，软件包电池不需要那么多复杂的bms，采用的连接线也少，安全性也好。 但是，软件包电池需要额外的堆叠和折叠制造工艺，增加了价格和制造的数量和复杂性。

UBS修正了迄今为止的论点。 他们认为，现在在电动汽车时代，以前传达内燃机汽车的品牌商会获得比特斯拉少的利润。

【6】关于对原材料价格的敏感性

假设原材料价格不会暴跌，预计特斯拉松下联盟将继续保持领先地位。 特斯拉对镍价的敏感性比其他原材料高一点。 如果锂、钴、镍、锰和铝的价格上涨50%，特斯拉松下联盟受到的影响将是最小的。

【7】对原材料市场的影响

在锂的诉求方面，预计每年从26.5万吨上升到2025年的115万吨lce，市场容量约增加4倍。 但是，并不是所有的锂都完全受益，随着三元电池的普及和技术的升级，高纯度的电池级氢氧化锂成为了成长的主角。

根据镍的诉讼，动力电池的消费量现在约为6万吨，2025年上升到66.5万吨，有望达到11倍的增长可能性。 在总申诉中，预计从今年的220万吨提高到2025年的310万吨。

在钴的诉讼中，今年的诉讼约为12万吨，但预计到2025年将增加到26万吨。

【8】包价格下降的趋势

电池组的价格到2025年将下降35%左右。 理由有三个。 首先，规模效应出现。 其次，技术升级带来了更高的能力密度和更低价格的原材料的结合。 最后，电池制造商制造价格低，供应链选择更完整的地方生产。

例如，三星现在的ncm622产品在价格为141美元/千瓦时，如果取得完全规模的效果，则价格可以从18%降低到116美元/千瓦时。 年改为ncm811后，钴的采用量几乎减少了一半，因此会带来15%到20%的价格下降空间。 换句话说，如果分解中包含技术升级的考虑因素，到/2021年，主要制造商的电核价格预计将在100美元/千瓦时下降。

【9】电池市场前景广阔，呈现五分钟天下之势

预计到2025年，电池市场容量将达到973gwh，相当于19家特斯拉超级电池工厂。 这意味着电核制造商的年收入以约20%的速度复合增加。

特斯拉在电池市场竞争中获利最多。 特斯拉具有电池管理系统的特点，因此可以采用更低价格的nca电池，同时特斯拉的电动动力组件是众多制造商中效率最高的。

但是，尽管松下现在有很多特点，将来不会出现胜者吃的局面。 因为其他制造商没有采用和特斯拉一样的nca单元的能力。

到目前为止，传递给内燃机的汽车制造商采用nca电气芯的成本很大，大多组装在电池组中，复杂性也很高。

特斯拉通过超级电池制造商的规模效应抵消了电池组组装的劣势，但对刚起步的以往制造商来说，并不是采用难以控制的圆形nca电池，而是将ncm电池视为更好的选择。

因此，UBS认为未来的电池市场将成为寡头结构，因为前5家公司将占据80%的市场。 其中，lg和宁德时代(特别是lg chem )是增长最快的电池供应商。 到2025年，lg chem有望取代松下成为电池制造巨头之一。

理由不难理解。 世界内燃机制造商进入nca怀抱的可能性很低，ncm的市场份额正在被其余四家大公司蚕食。

另外，电池制造市场寡头结构形成后，有望长时间持续。 首先，如果以前汽车制造商建设电池工厂，在价格上几乎无法赶上亚洲的领导人。

他们倾向于以参加股票和合资的形式与现有寡头合作，稳定自身的供应链状况，降低物流价格，控制原材料供应。

其次，预计到2021年松下、lg chem、三星sdi、sk innovation、宁德时代的生产将超过50gwh，这对新人来说是几乎无法逾越的价格壁垒。

根据他们迄今为止的fid，那时能商业化生产的生产能力也只有5gwh。

综上所述，宁德时代值得关注。

技术差异

时代的方形轴芯最多复杂，制造价格最低

继续整理UBS的动力电池研究报告。

解体的电池样品包括宝马i3的三星品牌94ah电芯、通用bolt的lg品牌软件包电芯、特斯拉的松下品牌圆筒电芯、国产bev采用的宁德时代品牌方形电芯。

【1】不同小区的综合状况是

从电芯的角度来看，松下圆柱电芯的价格特性非常显着。

从体积比能量的角度来看，nca也明显领先。

另外，从重量比能量的角度来看，lg的软核超过松下的圆筒核获得了冠军。

【2】探寻价格差异的根源

为什么nca的价格特征那么明显？ 这是松下电池的高镍低钴技术造成的。 下图比较了各种单元正极材料的成分结构。

由于高镍低钴，nca核心的直接材料价格具有卓越的特点。

此外，它创造了电力价格的领先地位。

第一章说，随着韩国和中国制造商继续取得规模效应，今后两三年内他们的价格差距将逐渐缩小到10%的水平。 但是，至少要等到年初，当nmc811电池成为主流产品时，有机会进一步消除价格差距。

只看规模效果的影响，lg化学降低的潜力最大，可以带来18%的价格削减效果。 请注意，UBS的模型假设将来产能利用率高，设备效率提高，生产吞吐量提高，规模增加，导致原材料采购的价格下降，研发销售比下降。

这样，规模效应可以使lg化学和三星在未来更具有竞争潜力。

另外，除了原材料价格的差异，还需要关注制造价格的差异。 按生产的多和杂来排列的话，方形轴芯需要最多的工序，接近30个。 大量的零件需要多个二次供应商的协助。

与此相对，圆筒状的芯由于生产线的利用率最高，所以工艺最简单。 在制造过程中，每个环节的设备利用率不在80%以上，但在其他类型的小区制造过程中，会产生60%以下的设备利用率，产生瓶颈。

如果排除原材料价格的影响，只看总制造价格所占的比例，宁德时代有最大的特征。

这个结论有点意思。 前述宁德时代生产的方形轴芯制造最多，具有复杂性，但为什么其制造价格所占比例最低？

如果继续分解价格结构，宁德时代的劳动力价格只有1.5美元/千瓦时，但竞争对手的工厂由于选址问题，比宁德时代的数倍水平还高。

这次，中国劳动力的显着特征继续起作用。 除去人工费，nca技术的制造价格依然最低。

另外，宁德时代制造价格的特征不仅是现在，将来也会随着规模的增加而变得更明显。 UBS的预测如下。

但是，对其他三个同行竞争对手来说，不放过降低价值成本的机会，不放过宁德时代人力价格的特征。 最直接的方法是直接在中国建设工厂以消除宁德时代的竞争特征。 他们采取这项措施后，选址对制造价格的影响如下。

如上图所示，一旦消除人力价格的影响特斯拉将再次领先，lg化学和三星的制造价格将接近宁德时代的水平。

【3】关于电池价格下降的前景

UBS认为，未来两三年电核价格下降将达到6%-18%。 年，ncm811开始进入普及阶段，有望实现100美元/千瓦时的目标。

首先，规模效应上升到一定水平时是稳定的。 理想情况下，固定资产的价格只占电核总价格的10%-15%，材料价格占总价格的56%-66%。

其次，未来价格的下降主要来自正极材料的选择，尝试制造商的高镍低钴技术。 lg化学、三星、宁德代期待在/2021进入ncm811，因此会带来11%-24%的本效果。 松下已经使用了高镍低估的nca技术，因此价格反而很难下降。

第三，将来陆续建立的中国电池工厂，可以通过廉价的劳动力将价格降低约7美元/千瓦小时。

第四，研发费收益占有率的目标是8%-10%，但明年可能会下降到5%。 这是因为很多企业的研发费的绝对投入量保持一定，收益在增加。

总的来说，UBS预计主流企业在2021/2022年能实现100美元/千瓦时的目标，但松下的价格明年能达到104美元/千瓦时的水平。

如上所述，我们对主流制造商的核心技术差异有基本的理解。 今后，还将详细探究不同制造商在电池管理系统和制造工艺方面的差异。

电池管理系统：特斯拉一骑绝尘

 

继续整理电池管理系统的相关资料。 看了资料，不由得在特斯拉的电池管理系统上竖起大拇指，真是牛！

【1】没有完美，只有取舍

作为电池设计的一部分，制造商可以通过调整正极、负极和电解液的材料来达到不同的目的。 但是，凡事都有取舍，不存在完美的电池。

为了强调安全性，牺牲能量密度，为了得到重量方面的特征，价格会更高。

总之，制造商需要在能源密度、安全性、重量、电压水平、价格等方面取得平衡，同时最大化自己选择的特征，另一方面优化电池系统整体的表现，提高属性取舍的短板。

【2】特斯拉的bms
的解析

根据UBS的拆除实验，特斯拉的电池管理系统是目前最成熟的系统。

通过深度学习和人工智能的活用，特斯拉的bms可以不断获取实际运行的大数据，自我强化算法，可以延长特斯拉电池组的持续时间。

行驶距离是目前电动汽车渗透率提高面临的首要问题，但特斯拉依赖于先进的设计概念，在这些方面表现出差异化的竞争特征。

特斯拉model3的bms有五个物理特征:

①4416个低容量的小电池支持75千瓦小时的系统。 采用许多小电池的好处是容易维持整个电池系统的稳定性。 可以弥补材料对将来设计和材料变化的适应性的负面特性。 下图是从model 3上拆下的电池组。

②特斯拉自己开发的半导体和软件是实现精确管理的重要因素。 特斯拉可以基于内部开发的技术对所有小区进行温度管理。

特斯拉开发的两个芯片是蝙蝠侠和罗宾汉，他们的具体功能依然神秘。

但是UBS推测只有38针罗宾汉负责收集数据，64针蝙蝠侠负责解决罗宾汉送来的数据，监视电池充电状态，管理电池平衡，共享和合作多系统数据。

③用两阶段法取得单元平衡对串联连接非常重要。

如果没有电池平衡技术，不同的电池电量会有很大的差异。 充电时，同一组电池可以充满100%，也可以只充电60%。 此时，必须继续充电，停止充电，以免温度失控，浪费容量。

特斯拉筛选并分类了大量的电池，将质量相近的电池集中采用，另一方面，使用精密控制的电池平衡技术，使不同电池组之间并联时的电压差为2-3mv，相当于0.05-0.08%的偏差。

通过这些努力，特斯拉的电池组不仅得到了更高的利用效率，而且具备了比较低的衰减速度。

谈两阶段小区的主动平衡技术。 事实上，蝙蝠侠和罗宾汉的cp组合不仅有一对，还有多对。

首先，各模块的基板上有他们的身影，在模块级别实现精密的控制。

然后，在高压控制面板上，蝙蝠侠和罗宾汉再次发挥作用，使四个电池模块同步工作，进一步提高系统的稳定性。

④nca电池的弱点是比较容易燃烧，但特斯拉通过采用没有热传导性的材料和装入温度计的设计，降低了该弱点的影响。

⑤特斯拉可以存储运行、充电、电池温度、电池容量变动等所有与bms建设相关的数据。

懂一点深度学习和人工智能的朋友应该知道这些有多重要。

另外，电池是可以储存和释放的装置，逐次执行一定的化学反应和物理规律，这些数据之间的相关可以通过经验数据来验证。 因为这种特斯拉设计的bms在将来也有很大的快速发展潜力。

五个特点带来了以下六个优点。

①市场上很多电动汽车，从采用的4年到8年内电池容量会下降到80%以下，但很多特斯拉的产品可以维持在90%以上。

上图是特斯拉model s客户的电池采用数据图，行驶10万公里后，电池容量下降到90%-95%，行驶20-30万公里后电池容量也在90%以上。 电池的容量在衰减，但特斯拉的衰减率确实令人满意。

相比之下日产leaf的电池表现相当差。 由于电池组的不成熟设计(无液冷系统)，leaf电池的衰减速度越有名越快。

②特斯拉bms的设计理念允许错误。 这是因为它有很高的风险耐性。

系统事先设想了小区以一定的速度发生故障，因此最大限度地利用大规模的数据来维护和管理大量的小区，即使有某种程度的小区故障，对系统整体的影响也很小。 由于大量采用小单元，因此统计上容易减少无法控制的范围。

特斯拉的车型比其他企业品牌的车型多10倍的核心数量，同样损伤一定数量的核心，特斯拉的系统既不痛也不痒，其他制造商的系统有可能崩溃。 在以前流传的设计方法中，小区的故障是“不可接受的”。 这是因为我想严格要求电池供应商的服务质量，使故障率为零。

基于bms的设计框架容易增加电池系统的容量。 特斯拉系统可以使用同样的电池满足轿车、卡车、跑车、suvs和其他类型的汽车的诉求，只需调整并联和串联的配置即可。

nca电池比较容易燃烧，但依赖于大数据的bms可以防止金属沉积的形成和温度上升，使电池容量的利用度接近极限水平。

⑤在使用固体电池的场合，差异化的电池平衡技术更重要。 model3具备的技术，例如自我设计的控制芯片和软件、2阶段的小区平衡管理，今后将发挥更重要的作用。

⑥特斯拉的精细控制软件和硬件是自己开发的，但以前流传下来的汽车制造商大多外包给了软件和半导体企业，所以特斯拉可以适应未来市场的变化。

图3是特斯拉的bms可以补偿小区设计的短板

①不断优化和升级。

特斯拉的电池无论是材料还是形状，都追求更高的能量密度，辅助先进的电池管理系统弥补电池设计的短板。 事实上，特斯拉bms的调整每天都在进行，由远程管理进行升级。

②人工智能算法的特征扩大。

特斯拉与亚马逊共同建设了4.8mwh的存储系统，特斯拉获取了向cpus、drams、空调等电子部件供电的大数据。

特斯拉已经拥有利用人工智能管理大数据中心的丰富经验，结合即将获得的更高水平的数据，可以轻松地获得关于新想法的算法和仅靠汽车行驶数据无法获得的先进技术

③有提高电池利用效率的空间。

随着特斯拉bms精密管理能力的提高，通过降低安全裕度，可以期待电池组容量的提高。 事实证明特斯拉可以通过软件的管理来控制汽车的可用容量。

比如去年9月佛罗里达的飓风暂时来了，特斯拉为业主提高电容器15千瓦时，可以额外行驶48公里的距离。

【4】特斯拉电池组的弱点

说了多个特斯拉bms的厉害，其弱点也很明显。

①电池的安全性相对较差。

不可否认，特斯拉采用的nca小区更容易燃烧。 以往，在model s和model x中经常发生燃烧事故。 事实上，发现火势蔓延到电池组上，容易燃烧。 因为电池里充满了液态的乙二醇，所以是很好地传导热量的材料。

但是，在新的model 3中，所有的磁芯都用阻燃材料固定，与以往的model s和model x相比难以燃烧。

②更换单元很贵。

通常，在并联电路中，稍微损坏电池单元不会影响整个电池组的性能，但在模块损坏时，更换模块的价格会比bolt高一点。 因为bolt有10个模块，特斯拉只有4个模块。

③有瞬间失控的风险。

特斯拉有很好的功率控制技术来聚合所有数据，优化整个系统的运行。 但是问题是电力控制系统也需要电力供给。

如果发生暂时的电力不足，电力控制系统可能会无法及时激活，安全保护和温度控制的功能可能会无效。

④互联网安全风险。

随着汽车通信网络的普及，恶意软件和病毒带来的风险也在增加。 这些程序可能会改写电池管理系统的程序、禁用功能、突然变更电池容量，从而导致电池变形或起火。

【5】雪佛兰的bolt又怎么？

bolt的bms与特斯拉相比有六个区别

①特斯拉的芯片是自我设计的，但我买了bolt的芯片。

例如，用bolt bms监视电压和温度的芯片是lg化学设计，由半导体制造商st微电子制造。 自己设计的产品可以具有更好的适应性和更迅速的调整能力。

②model 3有18个bms mcus，bolt有25个。

据估计，model 3的bms mcus为72美元1美元，bolt采用的mcus为84美元1美元，没有太大差异。 但是不排除特斯拉的价格更高。 因为专利费用不包括在估计模型中。

③model 3的单元平衡使用2阶段法，但bolt只有1阶段。

由于bolt只有单阶段的电池平衡，因此增加电池容量容易导致电池平衡精度的不平衡，带来更快的衰减速度。

④特斯拉的bms分散，但bolt的bms集中。

为了慎重起见，特斯拉配备了两个bms的控制芯片，即使一个发生故障，整个系统也能正常工作。 集中化的bms可能具有较低的风险承受能力。

总的来说，特斯拉的bms确实非常优秀。

以上，对UBS这个动力电池制造商的报告的解体作了一个段落。 关于不足之处，欢迎文后指正。

作者在雪球上设立了个人专栏。

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