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1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2022.06.15 CTP 与与 CTC 引领行业变革引领行业变革 结构件行业系列之一:结构件行业系列之一:PACK工艺迭代工艺迭代探索探索 庞钧文庞钧文(分析师分析师) 石岩石岩(分析师分析师) 牟俊宇牟俊宇(分析师分析师) 证书编号 S0880517120001 S0880519080001 S0880521080003 本报告导读:本报告导读: CTP降本增效开启行业规模应用,降本增效开启行业规模应用, CTC/CTB探索电池盒功能向车身集
2、成。 两种技术探索电池盒功能向车身集成。 两种技术工艺皆处导入早期,有望并驾齐驱迎来发展。工艺皆处导入早期,有望并驾齐驱迎来发展。 摘要:摘要: 投资建议:投资建议: 我们认为, CTP 技术有利于主机厂降本提升续航和电池企业延伸价值量,CTC/CTB技术则推动了电池盒功能向车身 “集成化”探索, 两种技术工艺导入皆处于行业发展早期, 有望并驾齐驱随新能源汽车市场增长而逐步导入, 相关产业链将充分受益于行业的变化与机遇。推荐:1)具备 CTC/CTB 技术储备且进入加速期的一体化企业: 比亚迪; 2) 引领 CTP 技术研发并对外技术输出的头部电池企业:宁德时代;3)受益电池托盘功能及工艺迭代
3、的领先新能源电池托盘生产企业:和胜股份。 CTP 技术实现电池结构创新, 中国企业领跑全球。技术实现电池结构创新, 中国企业领跑全球。 CTP 技术省略传统模组结构, 将电芯直接集成至电池包, 空间利用率与能量密度大幅提升, 有效解决了新能源汽车续航里程的痛点。 在宁德时代与比亚迪两大头部企业的推动下,中国动力电池企业在 CTP 技术研发领域一路领先。 CTP 规模应用元年开启, 电池盒工艺与时俱进。规模应用元年开启, 电池盒工艺与时俱进。 CTP 技术符合主机厂降本提升续航和动力电池企业延伸价值量的目的, 同时, CTP 技术也要求电池盒功能更丰富, 相应的是生产流程会更复杂, 使用工艺会更
4、多, 单车价值量相对于传统电池盒提升明显。 在多款爆款新能源车型成功应用后,我们预计 2022 年将开启 CTP 技术规模化应用元年,预计到 2025 年国内新能源汽车电池托盘市场空间将超过 200 亿元,CARG 32.4%;全球市场有望超过 350 亿元,CARG 30.2%。 电池盒创新不一而足,电池盒创新不一而足, CTP 与与 CTC 并驾齐驱。并驾齐驱。 CTC/CTB技术实现电池盒向车身“集成化”创新,推动动力电池成为车身结构件,通过简化和集成车身结构实现电动车空间和成本的优化, 增加电池续航里程,提高电动车生产组装效率,节省人力物力。就目前来看,新能源汽车市场仍以传统电池包工艺
5、路线为主, 电池集成技术在不同国家和地区间仍存在 “代际” 差别, CTP 与 CTC 导入皆尚处行业发展早期,将有望同步迎来快速增长。 风险提示:风险提示:新能源车销量不及预期,CTP/CTC 渗透率不及预期。 评级:评级: 增持增持 上次评级:增持 细分行业评级 相关报告 动力锂电 5 月供应改善明显, 6月需求有望跃升 2022.06.13 动力锂电 供应环节改善, 需求显著跃升 2022.06.11 动力锂电材料涨价潮,电池迎挑战 2022.05.09 动力锂电 新能源车热度依旧, 疫情或影响产业链 2022.04.13 动力锂电 生于中航, 源于中航, 成于创新 2022.03.17
6、 行业更新行业更新 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 动力锂电动力锂电 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 16 目目 录录 1. CTP 技术引领变革,电池盒结构更新迭代 . 3 1.1. 动力电池系统重要部件,构建电池包首道安全防线 . 3 1.2. 中国动力电池企业引领,电池盒实现结构创新 . 3 2. CTP 规模应用元年开启,电池盒工艺与时俱进 . 4 2.1. CTP 技术解决续航里程痛点,满足主机厂及动力企业利益. 4 2.2. CTP 电池盒功能更为集成,工艺生产难度增加 . 6 2.3. CTP 电池托盘价值
7、提升,打造新能源电池托盘百亿市场 . 8 3. 电池盒创新不一而足,CTP 与 CTC 并驾齐驱 . 10 3.1. 向车身“集成化”初探索,电池盒转型承载结构件 . 10 3.2. 电池集成技术存在代际差异,CTP 与 CTC 并驾齐驱 . 14 3.3. CTP 与 CTC 技术迭代,催生电池盒供应链新变革 . 14 4. 投资建议 . 15 5. 风险提示 . 15 rQpQqRtQyQsPmOmPwPoMrQaQbP6MpNrRtRoMiNqQsMjMpOoQ9PoOuNuOmNrQMYnPmR 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 o
8、f 16 1. CTP 技术引领变革技术引领变革,电池,电池盒盒结构更新迭代结构更新迭代 1.1. 动力电池系统重要部件,构建电池包首道安全防线动力电池系统重要部件,构建电池包首道安全防线 动力电池盒动力电池盒是新能源汽车动力电池的承载件,是新能源汽车动力电池的承载件, 与电芯及电池管理系统与电芯及电池管理系统共共同组成动力电池系统同组成动力电池系统。其中, 电芯作为动力电池的能量存储单元, 电池管理系统用于动力电池电芯的管理和监控,而动力电池盒保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏的同时,对于电池各个相关的子系统的安全性、密封性、防冲撞能力以及集成效应起到了至关重要的作用。一般情况下,电池
9、盒由上壳体和下壳体(电池托盘)两部分组成,重量占整体电池系统的 20%-30%, 制造材料需要具备高精度、 耐腐蚀、 耐高温、抗冲击等性能,从而为动力电池系统提供最外层的安全保障。 图图 1:动力电池托盘及配套壳体承载:动力电池托盘及配套壳体承载电池各个相关的子系统的安全性、密封性和防冲撞能力电池各个相关的子系统的安全性、密封性和防冲撞能力 数据来源:和胜股份官网,大众汽车官网 1.2. 中国动力电池企业引领,电池盒实现结构创新中国动力电池企业引领,电池盒实现结构创新 CTP 技术实现结构性创新, 动力电池系统性能大幅提升。技术实现结构性创新, 动力电池系统性能大幅提升。 CTP (Cell
10、To Pack)技术是指将电芯直接集成到电池包的一种创新结构方案,相较于传统电池包 “电芯-模组-电池包”的三级结构,CTP 技术直接省去或简少了模组组装环节,将电芯直接集成至电池包,拥有提升空间利用率、减轻电池包重量、提高能量密度和降低成本等多重优势。2019 年宁德时代首次推出 CTP 电池,使得电池包体积利用率提高 20%-30%,零部件数量减少 40%, 生产效率提升 50%。 2020 年比亚迪发布磷酸铁锂刀片电池, 同样打破传统电池系统的模组概念, 利用刀片电池独特长宽比特征,实现超长尺寸电芯的紧密排列,体积利用率提高到 60以上,大幅提升续航里程。 行业更新行业更新 请务必阅读正
11、文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 16 图图 2:宁德时代(左图)及比亚迪(右图)传统电池包结构均含有模组结构:宁德时代(左图)及比亚迪(右图)传统电池包结构均含有模组结构 数据来源:宁德时代专利 CN107437594A,比亚迪专利 CN 209389112 U,国泰君安证券研究 图图 3:比亚迪刀片电池结构直接将电芯集成于电池托盘:比亚迪刀片电池结构直接将电芯集成于电池托盘 图图 4:宁德时代:宁德时代 CTP 结构结构大幅大幅提升空间利用率提升空间利用率 数据来源:比亚迪 数据来源:蔚来汽车,宁德时代 2. CTP 规模应用元年开启,电池规模应用元年开启,电
12、池盒盒工艺与时俱进工艺与时俱进 2.1. C CTPTP技术解决续航里程痛点, 满足主机厂及动力企业利益技术解决续航里程痛点, 满足主机厂及动力企业利益 CTP 满足主机厂及动力电池企业利益。满足主机厂及动力电池企业利益。2017 年开始, 我国新能源补贴政策将能量密度作为指标引入评价体系,全面提高新能源汽车产品技术要求,从整车能耗、续驶里程、电池性能、安全要求等方面提高财政补贴准入门槛。根据行业估算,对于新能源纯电动汽车,汽车质量每减少 10%,电耗下降 5.5%,续航里程增加 5.5%,同时可减少制动距离,提高安全性能。CTP 技术意味着电芯直接与电池包集成,可以实现降低自重、简化结构和提
13、升系统能量密度密度,解决续航里程痛点的同时有利于主机厂实现降本及更高补贴的获取。 同时, 当前动力电池企业 CTP 技术落地领先主机厂, 有望通过 CTP 技术进一步延伸产品价值量, 拓宽动力电池企业竞争力。 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 16 表表 1: 2017 年开始中国新能源补贴将能量密度引入评价指标年开始中国新能源补贴将能量密度引入评价指标 纯电动纯电动 乘用车乘用车 纯电动续航里程(工况法、公里)纯电动续航里程(工况法、公里) 单位:万元单位:万元 100R150 150R200 200R250 250R300 300
14、R400 R400 R500 2022 非公 0.91 公共 1.3 非公 1.26 公共 1.8 延续 2019 年能量密度补贴政策。 2021 非公 1.3 公共 1.62 非公 1.8 公共 2.25 延续 2019 年能量密度补贴政策。 2020 1.62 2.25 2.25 延续 2019 年能量密度补贴政策。 2019 1.8 1.8 2.5 2.5 动力电池系统的质量能量密度不低于 125Wh/kg,125(含)-140Wh/kg 的车型按 0.8 倍补贴,140(含)-160Wh/kg的车型按 0.9 倍补贴,160Wh/kg及以上的车型按 1 倍补贴。 2018 1.5 2.
15、4 3.4 4.5 5 5 动力电池系统的质量能量密度不低于 105Wh/kg,105(含)-120Wh/kg 的车型按 0.6 倍补贴,120(含)-140Wh/kg的车型按 1 倍补贴,140(含)-160Wh/kg的车型按 1.1 倍补贴,160Wh/kg及以上的车型按 1.2 倍补贴。 2017 2 3.6 3.6 4.4 4.4 4.4 4.4 动力电池系统的质量能量密度不低于 90Wh/kg,对高于 120Wh/kg的按 1.1 倍给予补贴。 数据来源:国家发改委,工信部,财政部,科技部,国泰君安证券研究 表表 2:CTP 方案在动力电池企业中逐步推进方案在动力电池企业中逐步推进
16、企业名称企业名称 高集成动力电池高集成动力电池方案方案 应用车型应用车型 推出时间推出时间 宁德时代 CTP 北汽 EU5 车型、小鹏P7、蔚来 ES6 等 2019 年 8 月 比亚迪 刀片电池 全系车型 2020 年 3 月 蜂巢能源 短刀电池+LCTP 矩阵式电池包 欧拉车型 2021 年 10 月 捷威动力 软包大模组的积木电池技术 送样国际车企,国内规模推广在即 远景动力 软包 CTP 预计 2024 年量产 数据来源:GGII,国泰君安证券研究 大规模大规模化化应用应用元年元年开启开启。 在头部动力电池企业大力推动下, CTP 技术经过 2020 年的小规模试水,到 2021 年,
17、已在多款爆款新能源乘用车上成熟应用, 实现规模生产。 宁德时代 CTP 电池包相继在小鹏 P7、 蔚来 ES6等爆款车型规模导入;比亚迪亦明确宣布旗下全系车型搭载刀片电池。在此背景下,我们预计 2022 年将开启 CTP 电池规模应用元年。 表表 3:2021 年出现多款搭载年出现多款搭载 CTP 技术的爆款车型技术的爆款车型 排名排名 新能源轿车新能源轿车 2021 年销量年销量(辆)(辆) 新能源新能源 SUV 2021 年销量年销量(辆)(辆) 1 宏光 MINI 395451 特斯拉 Model Y 169853 2 比亚迪秦* 187227 比亚迪宋* 104244 3 特斯拉 Mo
18、del 3 150890 理想 one 90491 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 16 4 比亚迪汉* 117323 比亚迪唐* 50116 5 奇瑞 eQ 76987 哪吒 V 49646 6 奔奔 EV 76381 蔚来 ES6* 41474 7 埃安(Aion S) 73853 比亚迪元 40534 8 欧拉黑猫 63492 埃安 Y 33522 9 小鹏 P7* 60569 蔚来 EC6 29905 10 欧拉好猫 49900 小鹏 G3* 29721 数据来源:乘联会,国泰君安证券研究 注:带*标记的新能源车系列全部或部
19、分车型搭载 CTP 电池 2.2. CTPCTP 电池盒功能更为集成,工艺生产难度增加电池盒功能更为集成,工艺生产难度增加 传统含模组传统含模组电池盒采用铝合金电池盒采用铝合金材料材料为主,为主, 制作工艺由制作工艺由挤压挤压成型成型+搅拌摩搅拌摩擦焊(擦焊(FSW)完成)完成。动力电池盒主体结构分为上壳体和下壳体, 主要材料包括钢材电池盒、铝合金电池盒以及复合材料电池盒等。其中电池盒上壳体一般采用金属或复合材料制作,相对下壳体来说更轻薄;电池盒下壳体需要承担电芯/电池模组的重量,因此需要较高的强度,一般采用金属制作。由于钢制托盘具有价格经济,加工及焊接性能优良等特点,被早期新能源汽车车型广泛
20、采用,但是由于其重量较大,也对新能源汽车的续航里程形成了制约。 由于铝合金材料的密度仅为钢材的 1/3, 在同等尺寸下, 铝制电池壳体较钢制电池壳体可减重 20%-30%, 主流纯电动车型电池下壳体逐渐采用铝合金材质,以期达到提升续航和降低能耗的作用。同时,通过合理的材料配比,铝合金材料在强度和挤压上可以满足动力电池壳体的安全需求。 图图 5:奥迪:奥迪 etron 铝合金电池托盘(右图)较日产铝合金电池托盘(右图)较日产 LEAF 钢制电池托盘(左图)减重约钢制电池托盘(左图)减重约 20%-30% 数据来源:Nissan,Audi Electric 表表 4: 目前传统含模组电池盒制作以挤
21、压铝合金为主目前传统含模组电池盒制作以挤压铝合金为主 材料材料 密度密度(g/cm3) 工艺工艺 优点优点 缺点缺点 应用车型应用车型 高强钢 7.81 冲压 成本较低,有优良的加工及焊接性能,抗冲击性能突出 重量大,刚性差,耐腐蚀性差,影响动力电池的续航里程与安全性 日产 LEAF、宏光MINI EV 等部分 A00级车 铝合金 2.70 冲压 成本较低,轻量化效果延伸度及震动、冲击强度不宝马 i3、 特斯拉 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 16 好,可有效提高电池包刚性和强度,生产效率高、材料使用率高、适合自动化生产 足,底板冲
22、压回弹以及底板与周边型材满焊引起的翘曲变形难以控制 Model S、Model 3 压铸 采用整体一次成型,其具有灵活的设计样式,托盘成型后不需要进行进一步的焊接工序,因此其综合力学性能较高 铸造过程中易发生欠铸、裂纹、冷隔、凹陷、气孔等缺陷,浇铸后产品密封性较差,而且铸造铝合金的延伸率较低,在发生碰撞后易发生变形,无法生产大容量电池托盘 目前并不是主流,一般用在通用、宝马 PHEV 、大众 Golf GTE 插电混动车型等尺寸偏小的电池包壳体 挤压 设计灵活、加工方便、尺寸精度高,同时具有高刚性、抗震动、挤压及冲击等性能 由于采用拼接方法,需要将不同的部件通过焊接等方法进行拼接,需要焊接的零
23、件较多,工艺复杂。 蔚来 ES8、小鹏 G3、大众 MEB 等主流新能源车 碳纤维 1.80 模压、真空辅助成型工艺 、 RTM 等 具有非常高的比强度和比模量,同时具有优异的低热导率、抗腐蚀性能和阻燃性 目前价格较为昂贵(约为铝的 5 倍,钢的 10 倍)限制了碳纤维复合材料的应用普及。 天津中科与力神合作开发碳纤维复合材料电池体;蔚来与德国 SGL Carbon 联合开发了 84 kWh 碳纤维电池包 数据来源:敏实集团招股说明书, 纯电动汽车电池包壳体轻量化材料应用及研究进展 、 新能源汽车电池托盘应用现状及发展趋势 、 车用动力电池碳纤维箱体的设计研究 ,国泰君安证券研究 图图 6:铝
24、挤压:铝挤压+搅拌摩擦焊(搅拌摩擦焊(FSW)是铝电池盒主流工艺)是铝电池盒主流工艺 数据来源:敏实集团招股说明书 CTP电池盒功能更为集成,电池盒功能更为集成, 热熔自攻铆接 (热熔自攻铆接 (FDS) 接棒搅拌摩擦焊 (接棒搅拌摩擦焊 (FSW) 。) 。作为电池盒生产流程中的关键环节,焊接技术对于电池盒的强度以及密封性等关键指标有举足轻重的影响。当前传统具备模组的电池托盘多使用铝挤压+搅拌摩擦焊 (FSW) 作为主流工艺, 是以旋转的搅拌针以及轴肩与母材摩擦产生的热为热源,通过搅拌针的旋转搅拌和轴肩的轴向力实现对母材的塑化流动,最终得到区别于熔化焊铸造组织的精细锻造组 行业更新行业更新
25、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 16 织的焊接接头。 而由于 CTP 电池盒涉及绝缘、 隔热、 液冷等材料的集成,对材料处理、加工精度以及气密性等指标的要求进一步提高,传统熔化焊以及 FSW 搅拌摩擦焊都会引起一定程度的焊接变形,无法适应 CTP电池托盘的加工要求。热熔自攻铆接(FDS)可以通过设备中心拧紧轴将电动机的高速旋转传导至待连接板料摩擦生热产生塑性形变后,自攻螺丝并冷成形螺栓连接,配合胶接工艺,在保证足够连接强度的同时实现箱体的密封性能。因此,CTP 电池托盘多采用或者增加热熔自攻铆接(FDS)的工艺应用。 表表 5: 电池包连接技术优劣势
26、对比电池包连接技术优劣势对比 焊接工艺焊接工艺 优点优点 缺点缺点 应用车型应用车型 交流钨极氩弧焊 具有电弧与熔池的可见性好、操作简单、焊缝外观无焊灰及不需清洁等优点,并且具有清理氧化膜的作用 焊接速度慢、 焊接热输入大、焊后变形大、 不易控制等, 限制了箱体的高效生产 比亚迪和吉利旗下多款混动车型 CMT 焊 热输入小、 无飞溅、 电弧稳定以及焊接速度快,可用于多种材料的焊接 热输入大引起变形、 气孔、 焊接接头系数低等 比亚迪、北汽旗下多款车型 搅拌摩擦焊(FSW) 焊接变形小、 无裂纹及气孔等缺陷, 且焊接接头强度高、密封性好等 会产生飞边,增加了焊缝打磨的工作量 吉利、小鹏旗下多款车
27、型 激光焊 利用能量密度极高的激光束照射在待焊材料表面,使材料熔化并形成可靠的连接头 设备前期投资成本高、回报周期长,以及铝合金激光焊接困难等 上汽 螺栓自拧紧技术(FDS) 通常配合机器手使用,自动化程度高,在保证足够连接强度的同时实现箱体的密封性能 设备成本高、焊后凸起以及螺钉造价昂贵 蔚来部分车型 数据来源: 新能源汽车电池包关键连接技术 ,国泰君安证券研究 表表 6:CTP 电池托盘需要使用到电池托盘需要使用到 FDS 工艺工艺 专利号专利号 发明内容发明内容 示意图示意图 CN114335843A 根据本发明实施例的电池托盘箱体,至少具有如下有益效果:螺钉连接框体和箱板之后,压紧头部
28、将会外露于箱板的外部,并配合框体对箱板进行相对紧压,从而使得箱板和框体之间得到相对固定。密封胶环则能够对压紧头部和箱板之间的间隙进行密封,从而提高生产出的产品的气密性。 数据来源:和胜股份,国家知识产权局,国泰君安证券研究 2.3. C CTPTP 电池托盘价值提升,打造新能源电池托盘百亿市场电池托盘价值提升,打造新能源电池托盘百亿市场 CTP 技术持续升级,换电模式扩大应用空间。技术持续升级,换电模式扩大应用空间。 2022 年 3 月, 宁德时代首席科学家吴凯在中国电动汽车百人会公布了CTP 3.0 电池方案, 即 “麒麟电池” 。CTP 3.0 本质上是 CTP 技术的进阶版本,由平台电
29、芯模块、 可拓展电气模块、柔性可拓展热管理模块和柔性可拓展箱体模块组成。采用 CTP 3.0 技术的磷酸铁锂电池能量密度可达 160Wh/kg,NCM 三元 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 16 电池则高达 250Wh/kg,能量密度进一步提升。与此同时,宁德时代在22 年 1 月发布的 EVOGO 换电模式中采用的巧克力换电块也使用了CTP技术, 单个电池块续航里程已经达到 200km, 能量密度超过 160Wh/kg,拓展了 CTP 电池的下游应用场景。 图图 7:宁德时代:宁德时代 CTP 3.0 电池各项性能进一步提升电池各
30、项性能进一步提升 数据来源:宁德时代 单车价值量不断提升,单车价值量不断提升, 新能源汽车电池托盘新能源汽车电池托盘打造百亿市场空间。打造百亿市场空间。 目前市场上主流电池托盘仍为含有模组结构件的电池盒产品,单车价值量价值较低, 而 CTP 电池盒由于功能更多 (隔热、 承重、 线缆归集、 液冷集成) 、集成度更高、生产工艺难度更大,单车价值量相对于传统电池盒提升明显。 在全球新能源汽车销量持续增长以及 CTP 技术渗透率逐年上升的背景下, 我们预计到 2025 年国内新能源汽车电池托盘市场空间将超过 200亿元,CARG 32.4%;全球市场有望超过 350 亿元,CARG 30.2%。 表
31、表 7:全球及中国新能源汽车电池托盘市场空间测算(亿元):全球及中国新能源汽车电池托盘市场空间测算(亿元) 项目项目 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 中国新能源汽车销量(万辆)中国新能源汽车销量(万辆) 137 353 550 700 870 1050 YOY(%) 158% 56% 27% 24% 21% 传统电池托盘渗透率(电芯-模组-电池包)(%) 98% 95% 92% 88% 83% 76% CTP 电池托盘渗透率(电芯-电池包)(%) 2% 5% 8% 12% 17% 24% 海外新能源汽车销量(万辆)海外新能源汽车销量(万辆) 187 340
32、450 600 770 950 YOY(%) 82% 32% 33% 28% 23% 传统电池托盘渗透率(电芯-模组-电池包)(%) 100% 100% 99% 97% 95% 93% CTP 电池托盘渗透率(电芯-电池包)(%) 0% 0% 1% 3% 5% 7% 单车价值量(元)单车价值量(元) 传统电池托盘 2000 1800 1700 1600 1600 1600 CTP 电池托盘 3700 3500 3300 3100 3100 3100 全球新能源汽车销量(万辆)全球新能源汽车销量(万辆) 324 693 1000 1300 1640 2000 YOY(%) 114% 44% 30
33、% 26% 22% 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 16 市场空间(亿元)市场空间(亿元) 中国新能源汽车电池托盘 28 67 101 125 161 206 全球新能源汽车电池托盘 65 128 178 223 290 368 数据来源:中汽协,国泰君安证券研究 备注:参照敏实集团、和胜股份等年报中相应业务价值量估算 3. 电池盒创新不一而足,电池盒创新不一而足,CTP 与与 CTC 并驾齐驱并驾齐驱 3.1. 向车身“集成化”初探索,电池盒转型承载结构件向车身“集成化”初探索,电池盒转型承载结构件 CTC/CTB 技术实现电池
34、盒向车身 “集成化” 创新,技术实现电池盒向车身 “集成化” 创新, 推动动力电池成为推动动力电池成为车身结构件车身结构件。2020 年 8 月,宁德时代提出 CTC (Cell to Chassis) 电池包封装技术,核心为把电芯和底盘集成一起,再将电机、电控、整车高压等通过创新的架构集成在一起,并通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。同年 9 月,特斯拉发布 CTC,指直接将电芯安装在底盘上, 电池组将作为车身结构的一部分, 以电池上壳体取代原有座舱底板,座椅直接安装在电池上壳体。 2022 年 5 月, 比亚迪发布 CTB (Cell to body)电池车身一体化技术。相比上一
35、代 CTP 方案,CTB 技术将电池上盖与车身地板进一步合二为一,从原来的电池三明治结构进化为整车三明治结构,让动力电池系统既是能量体也是结构件。 CTC/CTB技术融合简化了车身结构和生产工艺,是对于传统车身设计的颠覆性变革。 图图 8:CTC 技术推动动力电池成为车身结构件技术推动动力电池成为车身结构件 数据来源:第一电动网 613252 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 16 表表 8:以特斯拉为代表的车企先后推出电池车身一体化技术:以特斯拉为代表的车企先后推出电池车身一体化技术 发布时间发布时间 技术技术 车企车企 工艺设计
36、工艺设计 性能提升性能提升 20年 8月 CTC 特斯拉 采用承载式车身路线,取消原本的座舱地板,电池上盖直接与座椅等结构件链接 将电芯直接排列在电池托盘上,电芯之间填充树脂材料,在实现电池热管理的同时起到结构性支撑的作用 为了增强车辆底盘应对横向碰撞的刚性,在座椅的承载件和电池上盖之间加了一层横向布置的结构件 采用 4680大圆柱电芯,搭配全极耳、高镍正极与硅碳负极等核心电芯技术 采用一体式压铸将原来通过零部件冲压、焊接的后地板总成一次压铸成型(和电池盒本身无关) 降低 10%车身重量,增加 14%续航里程,减少 370个零件,单位成本下降 7%,单位投资下降8%,大幅提升汽车生产制造的效率
37、 22年 4月 CTC 零跑 采用了电池和底盘一体化设计,并创新性的应用 CTC双骨架,环形梁式结构,将电池骨架结构和底盘骨架结构合二为一,既是车身结构又是电池结构,结构效率更高、通过车身设计实现电磁密封 CTC技术,借用底盘基本结构,利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构。 为整车生产减少 20%的零部件数量、减低 15%的结构件成本、提高 25%的整车刚度,整车垂直空间增加 10mm,电池布置空间增加 14.5% 22年 5月 CTB 比亚迪 刀片电池单体电芯本身可承担机械加强作用,相邻电芯紧密排列在一起,形成类似蜂窝铝芯的结构 将车身地板与电池上盖板的集成,通过上盖板和底板组成的类蜂窝铝板
38、的三明治结构 “刀片电池”+CTB方案进一步提升动力电池系统的结构强度,电池系统体积利用率提升至 66%,电池包与车身融合增加 10mm垂直垂直空间,作为结构件参与整车传力,车身扭转刚度增强,整车侧柱碰撞入侵量减少 45%,操控性能和安全性能大幅提升 数据来源:各公司官网,国泰君安证券研究 图图 9:特斯拉:特斯拉 CTC 方案将电芯集成在电池托盘方案将电芯集成在电池托盘 图图 10:电池上盖与座椅等结构件直接连接:电池上盖与座椅等结构件直接连接 数据来源:Tesla Giga Fest 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 16 图图
39、 11:零跑:零跑 CTC 电池托盘与底部车身高度融合电池托盘与底部车身高度融合 图图 12:零跑:零跑 CTC 方案依旧保留类模组结构件方案依旧保留类模组结构件 数据来源:零跑汽车 图图 13:比亚迪:比亚迪 CTB 技术采用整车三明治结构设计技术采用整车三明治结构设计 数据来源:比亚迪 CTC/CTB模式本质是模式本质是通过简化和集成车身结构实现电动车空间和成本通过简化和集成车身结构实现电动车空间和成本的优化。的优化。 CTC/CTB模式进一步加深了电池系统与电动车动力系统、 底盘的集成,减少零部件数量,节省空间,提高结构效率,并且大幅度降低车重,增加电池续航里程,提高电动车生产组装效率,
40、节省人力物力。 图图 14:特斯拉特斯拉 CTC 方案可大幅提升生产效率方案可大幅提升生产效率 数据来源:Tesla Battery Day 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 16 电池电池盒盒转型承载结构件, 性能要求进一步提高。转型承载结构件, 性能要求进一步提高。 一般情况下, 家用乘用车均采用承载式车身,即汽车没有刚性车架,只是加强了车头,侧围,车尾,底板等部位,发动机、前后悬架、传动系的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置,车身负载通过悬架装置传给车轮。最初的电池盒搭载动力电池系统共同成为新能源汽车需要重点保护的核心
41、部分,随着 CTP/CTC 技术迭代,电池盒实现了在轻量化、抗冲击、抗震动、高刚性等多方面性能显著提升,已经逐渐转型为新能源汽车中重要的承载式结构件。 图图 15:非承载式车身拥有底盘大梁:非承载式车身拥有底盘大梁 图图 16:家用乘用车多采用承载式车身不具备刚性车架:家用乘用车多采用承载式车身不具备刚性车架 数据来源:汽车之家 电池托盘与下车体高度融合,电池托盘与下车体高度融合, 有望进一步提升价值量。有望进一步提升价值量。 在车身一体化方案下,电池托盘将和汽车底部车身充分结合,直接参与碰撞吸能过程,从原本对于电池系统的保护件直接上升为保障整车与乘员安全的关键结构件。在车身一体化方案下,具备
42、高强度、多功能、抗冲击性能的电池托盘已经成为刚需,这对于电池托盘的材料选择、加工工艺、结构设计等各个环节都提出了更高的要求,能够迅速配合下游客户研发,找到最佳技术路线的电池托盘厂商将在新一轮的市场竞争中占得先机。 表表 9:承载式车身与非承载式车身对比承载式车身与非承载式车身对比 项目项目 承载式车身承载式车身 非承载式车身非承载式车身 结构 无刚性车架,车身承载发动机、变速箱、悬挂等零部件 发动机、变速箱等汽车零部件安装在底盘大梁上,车身不承载汽车零部件 油耗 由于没有大梁,整体质量会更轻,更加省油,并且重心相对较低 保留了底盘大梁,所以车辆整体质量较大,油耗就比较高。 维修 零部件都安装在
43、车身上,车身的各个部分也是通过焊接相连,维修较为复杂 零部件都安装在底盘大梁上,更换或者维修较为便捷 碰撞 前后车架在发生碰撞时溃缩,以此保护吸收冲击力保护车内的人员,相对来说更安全 由于底盘大梁的存在,因此无法在发生碰撞的时候进行溃缩,吸收冲击力,安全性相对较差 噪声 路面和发动机等的噪声及振动容易传入车身 挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 16 和降低噪声作用 数据来源:乘联会,国泰君安证券研究 3.2. 电池集成技术存在代际差异,电池集成技术存在代际差异,CTPCTP 与与
44、 CTCCTC 并驾齐驱并驾齐驱 放眼全球, 电池集成技术 “代际” 差别会长期存在。放眼全球, 电池集成技术 “代际” 差别会长期存在。 目前来看, 全球电池集成技术既存在时间上的代差, 也存在空间上的差异。 以奔驰、 宝马、丰田、福特等为代表的传统车企正在面临新能源转型,基于燃油车造车思维在新能源发展战略制定、技术能力布局、组织架构调整以及人才培养转型等重大方向及决策上仍持相对稳健的态度,对于电池集成化的接受速度也慢于以特斯拉为代表的造车新势力。 动力电池厂商方面, 以 LG新能源、 松下、 三星 SDI 为代表的日韩系厂商选择传统电池包路线, “电芯-模组-电池包”的结构设计仍是主流;特
45、斯拉作为新能源汽车的领军企业,在技术创新领域也走在世界前列,快速奔向 CTP+CTC 等新技术形态,而国内动力电池企业则以宁德时代与比亚迪为代表,在电池形态的选择各有侧重。就目前来看,新能源汽车市场仍以传统电池包工艺路线为主,CTP+CTC 导入皆尚处发展早期,两者有望并驾齐驱。 表表 10:全球各地区动力电池技术发展侧重各有不同:全球各地区动力电池技术发展侧重各有不同 地区 主要公司 发展阶段 日韩 LG 新能源、松下、三星 SDI 等 仍停留在模组时代,四平八稳的 PACK 设计是主旋律 北美 特斯拉 快速奔向 CTP+CTC,S PLAID 和下一代 MY、皮卡,代表当前技术的最前沿形态
46、之一 中国 宁德时代、比亚迪等 比亚迪刀片电池是方形电芯方案的终极形态之一,宁德会在“方块电芯”+“刀片电芯”间维持均衡 数据来源:知知电动侠,国泰君安证券研究 表表 11:国内外主流车企与动力电池厂商存在“代际”差别:国内外主流车企与动力电池厂商存在“代际”差别 公司公司 方案内容方案内容 所处所处阶段阶段 特斯拉 采用 CTC 方案取消模组设计,直接使用电芯进行集成,并取消座舱底板,取代以电池上盖。 量产 比亚迪 采用 CTB 技术,基于刀片电池和 e 平台 3.0 将电池直接与底盘融合,实现整车高度集成 量产 零跑 采用 CTC 方案采用了模组集成的方式,去掉电池包的上盖,将电池包的其他
47、部分与整车底盘集成。 量产 宁德时代 2019 年发布 CTP 技术已授权现代与泰国 ArunPlus,2022 年 3 月发布 CTP 3.0,计划在 2025 年实现集成化 CTC,2030 年实现智能化 CTC。 量产 Canoo 采用滑板底盘,模组布置在底盘中间由纵横梁构建的隔间内,通过支架上盖和底板对模组进行密封。 试验 大众 2021 年 7 月,大众集团在 Power Day 上宣布将基于 MEB 平台研发 CTP 以及 CTC 技术。 研发 沃尔沃 2021 年 6 月,沃尔沃在发布会表示其第三代电池系统集成技术的电池组未来将运用于新车型中。 研发 福特 2019 年获车身电池
48、集成化专利Body-on-frameelectric vehicle with battery pack integral to frame 。 研发 LG 能源 2019 年申请了相关的专利Under Bodyfor Vehicle ,将电池包的下箱体和车底盘进行集成。 研发 悠跑科技 主打标准化的 UP 超级底盘,CTC 电池系统是其 UP 超级底盘的重要组成部分。 研发 数据来源:各公司公告,各公司官网,国泰君安证券研究 3.3. CTPCTP 与与 CTCCTC 技术迭代技术迭代,催生电池盒催生电池盒供应链新供应链新变革变革 材料体系上,材料体系上, CTP/CTC 技术对电池托盘提出
49、了更高的防震、 气密性以及轻量化等要求,目前行业主要采用挤压铝合金为主的材料体系,后续随 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 of 16 着电池盒成为车身结构件,叠加对功能集成的进一步要求,对于电池托盘的材料选择、加工工艺、结构设计等各个环节都提出了更高的要求。 结构体系上,结构体系上, 相较于传统电池包, CTP/CTC 结构电池盒设计省却或大幅省去中间模组部件,PACK 结构简化的过程中,部分零部件在生产供应的格局上也会发生较大变化。同时, CTP/CTC 结构需要使用大量胶来连接固定电芯,结构胶与导热胶等应用增加。 现阶段动力电池企业
50、具备现阶段动力电池企业具备 CTP/CTC技术优势。技术优势。 除却特斯拉及比亚迪等纵向一体化研发实力强劲的新能源主机厂,从当前仍以传统电池包为主的电动车市场来看,动力电池企业依托于对电池体系的理解与研发端更早的布局,在以电池为核心的集成功能开发中比传统主机厂更具优势,有望在电池包生产环节中实现更大价值量和集中度的提升。 4. 投资建议投资建议 我们认为,新能源汽车市场目前仍以传统电池包工艺路线为主,CTP 技术有利于主机厂降本提升续航和电池企业延伸价值量, CTC/CTB技术则推动了电池盒功能向车身“集成化”探索,两种技术工艺导入皆处于行业发展早期,有望并驾齐驱随新能源汽车市场增长而逐步导入
51、,相关产业链将充分受益于行业的变化与机遇。推荐:1)具备 CTC/CTB技术储备且进入加速期的一体化企业:比亚迪;2)引领 CTP 技术研发并对外技术输出的头部电池企业:宁德时代;3) 受益电池托盘功能及工艺迭代的领先新能源电池托盘生产企业:和胜股份。 表表 1 12 2:投资建议一览:投资建议一览 股票代码 股票名称 收盘价 EPS PE 评级 2022.06.14 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 002594.SZ 比亚迪 343.59 1.06 2.34 3.80 183.21 146.83 90.42 增持 300750.SZ 宁德时代 441.
52、82 6.88 9.18 16.69 51.04 48.13 26.47 增持 002824.SZ 和胜股份 46.60 1.12 1.67 2.71 14.05 27.90 17.20 增持 数据来源:公司公告,国泰君安证券研究 5. 风险提示风险提示 新能源车销量不及预期。新能源车销量不及预期。 当前国内疫情与国外政治局势反复不定, 经济形势难以预测。若全球经济动能进一步低迷,可能导致新能源车需求下降,对行业发展产生一定冲击。 CTP/CTC 渗透率不及预期渗透率不及预期。目前新能源汽车市场仍以传统电池包结构为主, 若传统主机厂对导入 CTP/CTC 存在技术储备不足、 担心安全等方面顾虑
53、,则可能对行业发展产生一定影响。 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 16 本公司具有中国证监会核准本公司具有中国证监会核准的证券投资的证券投资咨询咨询业务资格业务资格 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。 免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本
54、报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放,并仅为提供信息而发放,概不构成任何广告。 本报告的信息来源于已公开的资料,本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。 本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不
55、构成客户私人咨询建议。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意,其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。 本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此,投资者应注意,在法律许可的情况下,本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务
56、。在法律许可的情况下,本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。 市场有风险,投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素,亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前,如有需要,投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。 本报告版权仅为本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并注明出处为“国泰君安证券研究”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。 若本公司以外的其他机构(以下简称“该机构”)发送本报告,则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联
57、系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议, 本公司、 本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。 评级说明评级说明 评级评级 说明说明 1.1.投资建议的比较标准投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。 以报告发布后的 12 个月内的市场表现为比较标准,报告发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数涨跌幅为基准。 股票投资评级股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15%以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于
58、5%15%之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于-5%5% 减持 相对沪深 300 指数下跌 5%以上 2.2.投资建议的评级标准投资建议的评级标准 报告发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数的涨跌幅。 行业投资评级行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究国泰君安证券研究所所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广场 20 层 深圳市福田区益田路 6009 号新世界商务中心 34 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话 (021)38676666 (0755)23976888 (010)83939888 E-mail: