1、 行业深度报告 从专利角度窥探特斯拉百万英里电池 行 业 深 度 报 告 行 业 报 告 电力设备电力设备 2020 年 06 月 24 日 强于大市强于大市（维持维持） 行情走势图行情走势图 相关研究报告相关研究报告 行业动态跟踪报告*电力设备*19 年业 绩回顾&20 年行业动态前瞻： 电动车篇 2020-05-11 行业深度报告*电力设备*特斯拉的动 力电池梦 2020-02-28 行业深度报告*电力设备*特斯拉投入 产出周期启示录 2020-02-24 证券分析师证券分析师 朱栋朱栋 投资咨询资格编号 S02 ZHUDONG615PING

2、AN.COM.CN 皮秀皮秀 投资咨询资格编号 S04 PIXIU809PINGAN.COM.CN 请通过合法途径获取本公司研究报告，如请通过合法途径获取本公司研究报告，如 经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎经由未经许可的渠道获得研究报告，请慎 重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内 容。容。 特斯拉电池日预计将在特斯拉电池日预计将在 2020 年年 9 月召开，计划量产的百万英里电池可能月召开，计划量产的百万英里电池可能 成为会议的重要议题。我们认为特斯拉的百万英里电池的实现方式与成为会议的重要议题。我们认为

3、特斯拉的百万英里电池的实现方式与 19-20 年申请的一系列专利有关，本文通过梳理和分析相关专利，对百万年申请的一系列专利有关，本文通过梳理和分析相关专利，对百万 英里电池可能的实现方式做出初步判断。英里电池可能的实现方式做出初步判断。 负极补锂负极补锂+单晶三元单晶三元+无极耳电极无极耳电极 +包含包含 PDO 添加剂的电解液体系在百万英里电池中应用的可能性较高。添加剂的电解液体系在百万英里电池中应用的可能性较高。 百万英里电池是什么？百万英里电池是什么？2019 年 4 月， 马斯克宣布预计将于 2020 年投产一 种新型电池，这种电池能够驱动特斯拉汽车行驶百万英里，是普通电池包 寿命的

4、2-3 倍；2019 年 9 月，特斯拉电池合作伙伴 Jeff Dahn 团队团队发布 论文指出，相比普通的锂电池只能提供 1000-2000 次的放电循环，百万英 里电池放电 1000 次后， 还有 95%的寿命， 放电 4000 次后还有 90%。 2020 年 5 月，据（多家媒体）报道特斯拉计划首先在中国市场推出百万英里电 池，并与宁德时代合作研发生产。 为何要量产百万英里电池？为何要量产百万英里电池？从延长电池在私家车上的使用寿命来说，百万 英里电池的宣传意义大于实际意义，但有可能稳定消费者预期稳定消费者预期，对产品销 量形成正面影响；从电动车转让流通的角度来说，百万英里电池有助于提

5、 升电动车保值率保值率，有望激活二手车市场；特斯拉曾计划在 2020 年推出 Robotaxi（无人驾驶出租车） ，并在年底之前生产 100 万辆 Robotaxi，百 万英里电池适用于 Robotaxi 产业，也有利于降低电池的全生命周期成本。 预计装机方面将遵循出租车-私人高端车-私人低端车-储能的优先级顺序。 长寿命电池猜想之单晶三元正极材料：长寿命电池猜想之单晶三元正极材料：在过量锂源和适宜单晶生长的高温 条件下将 NCA 单晶化，会导致 Li5AlO4杂质的生成，特斯拉在专利中提出 两段烧结法形成两段烧结法形成无杂质的单晶无杂质的单晶 NCA。1）控制锂/其他金属的摩尔比1，进 行第

6、二次烧结。新工艺从三个方面改善材料的循环性能，延长电池寿命： 1）正极材料的单晶化本身可以提升材料的循环性能；2）提高单晶 NCA 的颗粒纯度，避免杂质对材料性能的影响；3）降低锂镍混排程度。试验 结果表明新工艺单晶新工艺单晶 NCA 的容量保持率与多晶的容量保持率与多晶 NCA 对照样本相当或者对照样本相当或者 更高。更高。 长寿命电池猜想之无极耳电极：长寿命电池猜想之无极耳电极：电流沿着正极或负极通过极耳到达电池外 接电路，欧姆电阻会随着较长的电流移动路径而增加，带来电池自身热损 耗增加，导致电池容量和性能下降，特斯拉“无极耳电极电芯”介绍了一种 新型的电池制造方法，马斯克发推表示“这项技

7、术比听起来更加重要这项技术比听起来更加重要”。正 负电极中至少有一个电极没有传统的极耳结构，在正极或者负极极片的边 缘处增加导电涂层，让导电涂层直接与电池端盖接触，电流通过导电涂层 和电池外壳到达电池外接电路。无极耳电极工艺主要从三个方面改善电 -10% 0% 10% 20% 30% Jun-19 Sep-19 Dec-19 Mar-20 沪深300电力设备 证 券 研 究 报 告 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 2 / 21 池的循环寿命以及其他性能：1）电流移动路径缩短减小内阻。）电流移动路径缩短减小内阻。该工艺可使电流移动的最大距离缩短 到 5%-20%，内阻内阻减小减小

8、 5-20 倍倍。2）显著降低电流偏移现象。）显著降低电流偏移现象。该工艺使得内阻降低，电流的分布更 加均衡，因此能够避免过电位的产生，改善电池寿命。3）产热和散热能力得到显著改善。）产热和散热能力得到显著改善。在产热方 面，由于内阻降低，产生的热量也减少。在散热方面，无极耳电极中的导电涂层与电池端盖的有效 接触面积达到 100%，使得散热能力提升。 长寿命电池猜想之新型电解液添加剂：长寿命电池猜想之新型电解液添加剂： 特斯拉通过旗下特斯拉汽车加拿大分公司与 Jeff Dahn 合作申 请了多项电解液添加剂的专利，致力于采用尽量少的添加剂配方达到尽量大的改善效果。1）DTD： 双添加剂电解液体

9、系（VC+DTD 或 FEC+DTD）拥有比单一添加剂更高的容量保持率和更小的电压 滞变，有助于延长电池寿命；2）ODTO：有助于抑制高电压环境下的产气量，双电解液添加剂电解 液体系（VC+ODTO、FEC+ODTO 或 LFO+ODTO）较单一添加剂的电解液体系拥有更高的容量保 持率和更小的电压滞变，同样有助于延长电池寿命；3）FN：能够显著抑制气体的产生、提升生产 效率、降低生产成本，但没有给电池的循环性能带来显著影响；4）MDO/PDO/BS：PDO 是三者中 最有希望和潜力的新型添加剂， 在容量保持率和电压滞变方面表现最好， 并且优于常规电解液体系， 尤其与 DTD 和 LFO 混合使

10、用的情况下对电池循环的改善更加明显。 投资建议：后续特斯拉在电池环节的影响力将逐步显化，所探索的技术创新点也将是产业热点投资建议：后续特斯拉在电池环节的影响力将逐步显化，所探索的技术创新点也将是产业热点趋势趋势 之一之一, 建议把握以下几个投资方向：建议把握以下几个投资方向：1）宁德时代与特斯拉合作实现百万英里电池量产，有望进一步 巩固其龙头地位，强烈推荐宁德时代宁德时代。关注相关供应链供应链企业，推荐璞泰来璞泰来，关注恩捷股份恩捷股份。2）单晶单晶 化化有利于改善电池循环寿命， 无钴化有利于降低生产成本， 因此单晶高镍正极有望成为兼顾低成本、 高能量密度和长循环寿命的电池的重要实现方式之一。

11、关注在高镍正极和单晶正极方面有较为深厚 的技术储备的电池材料企业，强烈推荐当升科技，杉杉股份，关注容百科技当升科技，杉杉股份，关注容百科技。3）Jeff 团队在电解液电解液 方向上申请的专利较多，寻找低成本、高性能的添加剂组合将成为电池性能持续改善的重要推手之 一。关注在电解液添加剂方面有技术储备和成熟应用的电池材料企业，推荐新宙邦新宙邦。 风险提示：风险提示：1）新技术商业化应用不及预期的风险：专利中多项技术的最终效果和商业化应用仍有待 进一步观察，若商业化应用不及预期，将影响新型电池的量产节奏。2）政策力度不及预期的风险： 如果国内外政策对新能源汽车支持力度软化或改变，将显著影响新能源汽车

12、市场整体规模。3）电动 车自燃事故带来的消费者信任风险：近期新能源汽车自燃事件频繁发生，特斯拉采用的高镍电池体 系对产品本身的安全性是一大考验。4）技术路线发生变化的风险：新能源汽车仍处于技术快速变革 期，若下一代技术产业化进程超出预期，将对现有行业格局产生显著影响。 股票名称股票名称 股票代码股票代码 股价股价 EPS P/E 评级评级 2020/6/23 2019A 2020E 2021E 2019A 2020E 2021E 当升科技 300073 33.5 -0.48 0.77 1.04 -70.0 43.5 32.2 强烈推荐 杉杉股份 600884 11.6 0.17 0.28 0.

13、38 70.0 42.0 30.6 强烈推荐 璞泰来 603659 100.11 1.50 1.92 2.65 66.9 52.1 37.7 推荐 新宙邦 300037 53.17 0.79 1.11 1.37 67.2 48.1 38.8 推荐 恩捷股份 002812 65.96 1.06 1.39 1.84 62.5 47.6 35.9 未评级 容百科技 688005 36 0.20 0.69 1.10 182.6 51.8 32.7 未评级 nMsNoQuMpPoRoOqPtNrPnO6M8QaQmOnNpNrRfQqQqOjMmOyQ8OnNvMuOnOpOuOoMoQ 电力设备行业深

14、度报告 请务必阅读正文后免责条款 3 / 21 正文目录正文目录 一、一、 特斯拉打造百万英里电池特斯拉打造百万英里电池 . 5 1.1 百万英里电池是什么？ . 5 1.2 特斯拉为何要量产百万英里电池？ . 7 1.3 百万英里电池如何量产和装车？ . 9 二、二、 单晶三元单晶三元+无极耳电极无极耳电极+新型添加剂助力长寿命电池新型添加剂助力长寿命电池 . 10 2.1 百万英里电池猜想之一：单晶三元正极材料 . 10 2.2 百万英里电池猜想之二：无极耳电极 . 12 2.3 百万英里电池猜想之三：新型电解液添加剂 . 14 三、三、 投资建议投资建议 . 18 四、四、 风险提示风险

15、提示 . 20 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 4 / 21 图表图表目录目录 图表 1 百万英里电池在 4000 次循环后仍然有 90%的容量 . 5 图表 2 特斯拉百万英里电池开发进程 . 6 图表 3 特斯拉百万英里电池专利技术储备 . 6 图表 4 主流新能源车企电池质保政策情况 . 7 图表 5 2020 年 5 月新能源二手车保值率（三年车龄）排名 . 8 图表 6 特斯拉百万英里电池梯次利用流程猜想 . 8 图表 7 特斯拉百万英里电池量产和装车猜想 . 9 图表 8 两段烧结晶体微观结构图 . 10 图表 9 第一次锂化过程中温度越低、摩尔比越小，单晶材料的纯

16、度越高. 11 图表 10 新工艺经过二次锂化反应，锂镍混排程度大幅降低 . 11 图表 11 单晶 NCA 电池容量保持率与多晶 NCA 电池相当或者更高 . 12 图表 12 特斯拉无极耳电极原理示意图（正极单极耳） . 13 图表 13 含 DTD 电解液体系拥有更高的容量保持率 . 14 图表 14 含 DTD 电解液体系拥有更小的电压滞变. 14 图表 15 电解液中加入 ODTO 有助于抑制产气量V . 15 图表 16 含 ODTO 电解液体系拥有更高的容量保持率 . 15 图表 17 特定成分的 ODTO 电解液体系电压滞变更低 . 15 图表 18 NCM523 体系中 FN

17、 显著抑制产气量 . 16 图表 19 松下 1030 体系中 FN 显著抑制产气量 . 16 图表 20 松下 1030 体系中 FN 没有提高容量保持率 . 16 图表 21 松下 1030 体系中 FN 没有减小电压滞变. 16 图表 22 PDO 在产气量方面的表现最好，但与常规体系相比没有显著优势 . 17 图表 23 NCM622 体系中含 PDO 添加剂的电芯循环寿命综合表现最好 . 18 图表 24 一线车企/电池厂的动力电池投入方向 . 19 图表 25 国内一线电池材料企业的研发投入方向. 19 图表 26 主要上市公司盈利预测及投资评级 . 20 电力设备行业深度报告 请

18、务必阅读正文后免责条款 5 / 21 一、一、 特斯拉打造百万英里电池特斯拉打造百万英里电池 1.1 百万英里电池是什么？百万英里电池是什么？ 2019 年 4 月，马斯克宣布预计将于 2020 年投产一种新型电池，这种电池能够驱动特斯拉汽车行驶 百万英里，是普通电池包寿命的 2-3 倍。 2019 年 9 月，特斯拉电池合作伙伴 Jeff Dahn 和他的研究小组在电化学学会杂志上发表的一篇 开创性论文指出，特斯拉可能很快就会拥有使他们的机器人出租车和长途电动卡车具有可行性的电 池，这种类型的电池应该能够为一辆电动汽车提供累计超过 100 万英里的动力。这种电池使用单个这种电池使用单个 大晶

19、体替代大量的小晶体，这种单晶体的纳米结构更不容易在电池充电的过程中产生破裂（破裂导大晶体替代大量的小晶体，这种单晶体的纳米结构更不容易在电池充电的过程中产生破裂（破裂导 致电池寿命和性能衰减） 。致电池寿命和性能衰减） 。相比普通的锂电池只能提供 1000-2000 次的放电循环，百万英里电池放 电 1000 次后，还有 95%的寿命，放电 4000 次后还有 90%。试验中采用的电池为 NCM523 体系， 无法达到特斯拉“去钴”的要求， 因此我们认为该电池不会直接用于特斯拉的量产电池中， 而是会在此 基础上进一步降低钴的含量。 图表图表1 百万英里电池在百万英里电池在 4000 次循环后仍

20、然有次循环后仍然有 90%的容量的容量 资料来源：电化学学会杂志，平安证券研究所 2020年5月， 据路透社报道， 特斯拉计划在今年年底或明年年初首先在中国市场推出一款新型电池， 其生命周期内的续航里程将提升到 100 万英里，并有望将电动车的成本拉低到与传统动力汽车相近 的水平；新型电池将由特斯拉与中国厂商宁德时代合作研发生产。至此，特斯拉的百万英里长寿命 电池由试验阶段逐步进入量产阶段。 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 6 / 21 图表图表2 特斯拉百万英里电池开发进程特斯拉百万英里电池开发进程 资料来源：高工锂电，路透社，平安证券研究所 对于特斯拉百万英里电池的实现方式

21、，我们可以通过两条技术渠道进行窥探，一条是特斯拉收购的 子公司 Maxwell，主要专利技术涉及干电极和补锂（具体原理在此前的报告特斯拉的动力电池梦 20200228中有分析，在此不做赘述） 。另一条是特斯拉及其合作伙伴 Jeff Dahn 团队，通过分析特 斯拉及 Dahn 团队在 2019-2020 年申请的专利可以发现，主要专利技术致力于改善锂电池的循环寿 命，涉及正极材料的制造工艺、电池的制造工艺和新型电解液添加剂（在第二章中重点阐述） ，研究 目的正好与特斯拉的长寿命电池量产计划相契合。 因此，我们认为特斯拉百万英里电池的实现方式与 19-20 年申请的一系列专利有关，当中也有可能

22、运用到 Maxwell 的技术。通过对各个专利结论和改善效果的分析，我们认为负极补锂、单晶三元、负极补锂、单晶三元、 无极耳电极以及包含无极耳电极以及包含 PDO 添加剂的电解液体系在百万英里电池中应用的可能性较高。添加剂的电解液体系在百万英里电池中应用的可能性较高。 图表图表3 特斯拉百万英里电池专利技术储备特斯拉百万英里电池专利技术储备 技术技术 专利申请方专利申请方 专利公开时专利公开时 间间 专利结论和改善效果专利结论和改善效果 电池改进方式电池改进方式 百万英里电池应用该项技术百万英里电池应用该项技术 的可能性的可能性 干电极 Maxwell - 提升电池能量密度，降 低成本，循环寿

23、命较湿 电极工艺更长 电池制造工艺 中中，在电池上应用的成熟性 有待观察 负极补锂 Maxwell 2018 年 8 月 23 日 提高电池容量，提升首 次循环效率 负极材料制造工艺 高高 单晶 NCA Tesla Motors Canada 2020 年 4 月 23 日 减少杂质生成，降低锂 镍混排，改善循环寿命 正极材料制造工艺 高高，兼顾单晶化和无钴化， 配方和温度控制还需要改进 无极耳电极 Tesla, Inc., 2020 年 5 月 7 日 降低内阻和产热，改善 电池寿命， 降低成本 （理 论结果） 电池制造工艺 较高较高，马斯克表示“比听起来 更加重要”，但尚无实证结果 DTD

24、 Tesla Motors Canada 2019 年 1 月 31 日 有助于延长电池寿命 新型电解液添加剂 中中 ODTO Tesla Motors Canada 2019 年 12 月 12 日 有助于抑制产气量，有 助于延长电池寿命 新型电解液添加剂 较高较高 20192019年年4 4月，月， 马斯克宣布预马斯克宣布预 计将于计将于20202020年年 投产百万英里投产百万英里 电池电池 20192019年年9 9月，月， JeffJeff团队发表团队发表 论文公开百万论文公开百万 英里电池的部英里电池的部 分情况和试验分情况和试验 结果结果 20202020年年5 5月，月， 特斯

25、拉计划在特斯拉计划在 今年年底或明今年年底或明 年年初首先在年年初首先在 中国市场推出中国市场推出 百万英里电百万英里电 池池，将与宁德，将与宁德 时代合作研发时代合作研发 生产生产 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 7 / 21 FN Tesla Motors Canada 2019 年 12 月 12 日 显著抑制气体产生，降 低生产成本，循环寿命 改善不显著 新型电解液添加剂 低低，产气表现优异，但循环 寿命改善不佳 MDO/PDO/BS Tesla Motors Canada 2019 年 12 月 26 日 PDO 在提高电池循环寿 命上表现最好 新型电解液添加剂 高高

26、，多循环下容量保持率较 高，与 DTD 和 LFO 混合使 用对电池循环的改善更加明 显 资料来源：US Patent，平安证券研究所 1.2 特斯拉为何要量产百万英里电池？特斯拉为何要量产百万英里电池？ 从延长电池在私家车上的使用寿命来说，百万英里电池的宣传意义大于实际意义。从延长电池在私家车上的使用寿命来说，百万英里电池的宣传意义大于实际意义。有观点认为当前 主机厂对动力电池的质保政策大多数限定在一定的使用年限或使用里程内，如果超出这些条件中的 任何一个，消费者则需要对电池维修或更换付出额外的成本，这一现状引发了消费者对购买电动车 可能带来的电池更换成本的疑虑和担忧；而特斯拉从电池本身出发

27、，通过技术进步延长电池寿命， 寿命甚至可以远远超过整车报废周期，从而一次性解决电池更换的问题。但我们认为，目前主流的 8 年或 16 万公里的质保政策完全能够满足大部分私家车的生命周期和使用习惯， 无论是终身免费质保无论是终身免费质保 承诺还是使用百万英里电池都有服务过剩或者性能过剩的嫌疑，其宣传意承诺还是使用百万英里电池都有服务过剩或者性能过剩的嫌疑，其宣传意义大于实际意义，但有可义大于实际意义，但有可 能稳定消费者预期，对产品销量形成正面影响。能稳定消费者预期，对产品销量形成正面影响。 图表图表4 主流新能源车企电池质保政策情况主流新能源车企电池质保政策情况 车企车企 车型车型 长寿命电池

28、长寿命电池 关键零部件质保政策关键零部件质保政策 比亚迪 全系 刀片电池 所有车主电芯终身免费质保，电池其他零部 件 8 年或 15 万公里 吉利 几何 A、帝豪 Gse 等 首任车主电芯终身免费质保，电池其他零部 件 8 年或 15 万公里 蔚来 全系 首任车主电池终身免费质保，终身免费换电 广汽新能源 Aion LX 首任车主三电终身免费质保 威马 全系 首任车主电池终身免费质保 丰田雷克萨斯 全系 电池 10 年或 100 万公里 特斯拉 Model S/X 百万英里电池 电池 8 年或 24 万公里 特斯拉 Model 3/Y 长续航 百万英里电池 电池 8 年或 19.2 万公里 特

29、斯拉 Model 3/Y 低续航 百万英里电池 电池 8 年或 16 万公里 现代 全系 电池 8 年或 20 万公里 大众 全系 电池 8 年或 16 万公里 雷诺日产 全系 电池 8 年或 16 万公里 起亚 全系 电池 7 年或 15 万公里 宝马 全系 电池 8 年或 10 万公里 通用 全系 百万英里电池 电池 8 年或 16 万公里 资料来源：Astroys，公司官网，汽车之家，平安证券研究所 从电动车转让流通的角度来说，百万英里电池有助于提升电动车保值率。从电动车转让流通的角度来说，百万英里电池有助于提升电动车保值率。目前电动车保值率较低， 在二手车市场面临较大困境，主要原因在于

30、电池衰减。目前主机厂在提供电池终身免费质保的时候 普遍都限制消费者为首任车主（比亚迪等少数车企除外） ，这意味着二手车车主无法享受该项服务， 因此无益于提升电动车的保值率。而特斯拉的百万英里电池能够极大地延长电池和电动车的使用寿 命， 意味着相同的使用周期内电池容量的衰减程度更低， 即使多次转手也不会影响车辆的正常使用， 因此产品的保值率有望得到极大提升，二手车市场也有望激活。 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 8 / 21 图表图表5 2020 年年 5 月新能源二手车保值率（三年车龄）排名月新能源二手车保值率（三年车龄）排名 资料来源：中国汽车流通协会，平安证券研究所 从公共

31、运营的角度来说， 百万英里电池适用于从公共运营的角度来说， 百万英里电池适用于Robotaxi产业。产业。 特斯拉曾计划在2020年推出Robotaxi （无人驾驶出租车） ，并且在年底之前生产 100 万辆 Robotaxi，届时特斯拉将把电动汽车加入到共 享汽车 Tesla Network 车队中，特斯拉车主则可以将他们的汽车加入到这项服务中。电动出租车对 电池试用寿命提出了更高的要求，如果按照一辆 Robotaxi 每天运行 300 公里计算，则百万英里电池 则意味着这批车型在无需更换电池的情况下能够持续运营 15 年。 因此我们认为特斯拉推出百万英里 电池的目的之一是给 Robotax

32、i 项目做铺垫。 从梯次利用的角度来说，百万英里电池有利于降低电池的全生命周期成本。从梯次利用的角度来说，百万英里电池有利于降低电池的全生命周期成本。电池在结束第一阶段的 生命周期后可以进行梯次利用或者回收，根据电池的状态又可以分为三种：1）将新车中取下来的电 池用于特斯拉自身或其他车企更低配的车型中；2）不能再次用于整车的电池经过质量验证，可以用 于特斯拉或其他企业的 ESS 储能等领域；3）电池本身无法再利用，回收提取原材料。与传统电池 相比，由于百万公里电池的寿命足够长，使得其在单纯的整车环节的梯次利用具备可行性整车环节的梯次利用具备可行性，因此有 望进一步降低电池的全生命周期成本。 图

33、表图表6 特斯拉百万英里电池梯次利用流程猜想特斯拉百万英里电池梯次利用流程猜想 资料来源：Astroys，平安证券研究所 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 9 / 21 从树立行业标杆的角度来说，百万英里电池有望推动行业发展。从树立行业标杆的角度来说，百万英里电池有望推动行业发展。除了特斯拉以外，宁德时代、通用 等电池厂和主机厂也都着手长寿命电池的研发和商业化生产， 2020 年 5 月，通用汽车透露正在开 发一种使用寿命达 100 万英里的电动汽车电池，并已接近成功，但通用汽车方面并未给出百万英里 电池的具体时间表；

34、近期宁德时代也表示已经准备好生产其百万英里电池，这种新电池可持续运行 16 年，并且可使电动汽车持续行驶 124 万英里（约合 200 万公里） ，但与目前供应给电动汽车制造 商的电池相比， 这种电池的生产成本将高出 10%。 如果这种电池能够在行业内普及， 则对企业降本、如果这种电池能够在行业内普及， 则对企业降本、 新车销量和二手车市场的推广都有较大的意义新车销量和二手车市场的推广都有较大的意义， 不过这种方案对企业的研发实力提出了较高的要求， 因此存在一定的技术壁垒。 1.3 百万英里电池如何量产和装车？百万英里电池如何量产和装车？ 猜想一：先与供应商合作生产，然后尝试独立自产。猜想一：

35、先与供应商合作生产，然后尝试独立自产。作为电动车企业的特斯拉一直致力于自产电池 来保障供应链安全和降低整车生产成本。特斯拉正在进行的“Roadrunner”项目，其目标是将电池的 成本降低到 100 美元/千瓦时。特斯拉还收购设备公司 Hibar、与韩国韩华集团达成电池设备采购协 议，这些动作都被视为特斯拉为自产电池做准备。我们认为百万英里电池将是“Roadrunner”项目和 自产电池的一部分。 由于特斯拉此前缺乏独立生产电池的经验， 因此需要首先选定供应商合作生产， 待积累了足够的经验后，再尝试独立自产，尽可能将电池的生产技术掌握在自己手中。 猜想二：遵循出租车猜想二：遵循出租车-私人高端

36、车私人高端车-私人低端车私人低端车-储能的优先级顺序。储能的优先级顺序。考虑电池的量产规模不能覆盖所 有车型的情况下，我们认为百万英里电池将首先用于满足对长寿命电池要求更高的 Robotaxi 项目； 在私家车领域，将优先装在 Model S/X 等高端车型上，一方面高端车型利润更高，有助于覆盖前期 较高的研发和生产成本，另一方面可以将淘汰下来的电池用在 Model 3/Y 等低端车型上，方便梯次 利用；最后，不能满足车用需求的电池用于 Powerwall 和 Powerpack 项目上。 图表图表7 特斯拉百万英里电池量产和装车猜想特斯拉百万英里电池量产和装车猜想 资料来源：公司官网，平安证

37、券研究所 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 10 / 21 二、二、 单晶三元单晶三元+无极耳电极无极耳电极+新型添加剂助力长寿命电池新型添加剂助力长寿命电池 2.1 百万英里电池猜想之一：单晶三元正极材料百万英里电池猜想之一：单晶三元正极材料 单晶化能够显著提升材料的循环性能单晶化能够显著提升材料的循环性能。高镍化是当前电池材料发展的一大趋势，高镍三元材料虽然 容量高，但晶体结构的稳定性较差，在高电压下容易发生析氧反应，引起材料的表面相变；而单晶 材料能够有效提升材料自身的结构稳定性，同时较小的比表面积也能够减少界面副反应的发生，从 而显著提升材料的循环性能。 标准标准 NCA

38、和单晶和单晶 NCM 正极合成需要过量的锂源。正极合成需要过量的锂源。 在标准 NCA 锂化过程中， 一水合氢氧化锂和 NCA 前驱体通过 1.02:1 的锂/其他金属的摩尔比进行混合，2%的过量锂源用来弥补高温烧结过程中锂的 损失；在单晶 NCM 的锂化过程中，锂与其他金属的摩尔比更高（NCM523/622 分别为 1.2/1.1） 。 对单晶三元材料来说，促进单晶生长需要较高的温度。对单晶三元材料来说，促进单晶生长需要较高的温度。如果直接在过量锂源和适宜单晶生长的高温 条件下将 NCA 单晶化（类似单晶 NCM 的生成方法） ，则会导致 Li5AlO4杂质的生成；如果降低锂盐 的量（锂/其

39、他金属摩尔比1） ，虽然能够抑制杂质的形成，但会影响电池内部的电化学性能。 为了解决上述生产过程中的问题，特斯拉在专利中提出两段烧结法形成无杂质的单晶两段烧结法形成无杂质的单晶 NCA。 1）以 NCA 前驱体和一水合氢氧化锂为原材料，控制锂/其他金属的摩尔比1（一般控制在 1-1.03 之 间） ，然后进行第二次烧结，烧结温度 650-760，时间 1-24h，使得最终成品锂/其他金属摩尔比接 近 1，并且不产生杂质。 图表图表8 两段烧结晶体微观结构图两段烧结晶体微观结构图 资料来源：US Patent，平安证券研究所 新工艺从三个方面改善材料的循环性能，延长电池寿命： 1）正极材料的单晶

40、化。）正极材料的单晶化。单晶化本身可以提升材料的循环性能。 2）提高单晶）提高单晶 NCA 的颗粒纯度，避免杂质对材料性能的影响。的颗粒纯度，避免杂质对材料性能的影响。从专利试验的结果来看，第一次锂化 过程中的温度高低和锂/其他金属摩尔比的大小不同，其最终产物中的纯度也有差异；在试验控制的 范围内，温度越低、摩尔比越小，则单晶材料的纯度越高（反映在图中则是杂质的衍射峰值较低） 。 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 11 / 21 图表图表9 第一次锂化过程中温度越低、摩尔比越小，单晶材料的纯度越高第一次锂化过程中温度越低、摩尔比越小，单晶材料的纯度越高 资料来源：US Paten

41、t，平安证券研究所 3）降低锂镍混排程度。）降低锂镍混排程度。锂电池在循环过程中正极会产生阳离子混排、应力诱导微裂纹的现象，是导 致容量衰减的主要原因。经过二次锂化反应，锂层中混杂的镍原子比例大幅降低，能够有效抑制容 量衰减，从而延长电池循环寿命。 图表图表10 新工艺经过二次锂化反应，锂镍混排程度大幅降低新工艺经过二次锂化反应，锂镍混排程度大幅降低 资料来源：US Patent，平安证券研究所 电力设备行业深度报告 请务必阅读正文后免责条款 12 / 21 为了测试新工艺生成的单晶NCA的循环性能， 试验引入了对照样本， 该对照样本为传统的多晶NCA， 只经过一次煅烧，烧结温度为 735，锂/其他金属摩尔比为 1.02:1。试验在 30的环境温度下，以 C/