盡管很聒噪，但2020年當下，在寧德時代(SZ:300750)與比亞迪(SZ:002594)的戰(zhàn)爭面前，蔚來(NYSE:NIO)、理想(NASDAQ:LI)與小鵬們只是看客。
01
電池！電池！
基本告別補貼和保護時代的新能源汽車行業(yè)，隨著特斯拉(NASDAQ:TSLA)上海工廠的建成，市場基本不再質疑這個行業(yè)存在的價值，而是和產業(yè)一起，尋找行業(yè)發(fā)展的未來。
而新能源汽車的進步，本質上就是動力電池（鋰電池）的進步，涉及四點：
◇降低成本；◇增加續(xù)航；◇提高安全；◇延長壽命。
具體而言：
1.降低成本
制約新能源汽車普及的第一大攔路虎就是貴。截止到2019年，全球新能源汽車的整體滲透率不到5%，主要原因就是新能源汽車仍然不具備經濟性，理性的消費者，是很難用更貴的價格買一個質量更落后的產品。
因此，對于整個行業(yè)來說，降低成本成為頭等大事，尤其是在國內補貼逐步退坡的背景下。
根據BNEF的數據，2018年美國純電動中型車動力電池系統的成本占整車稅前售價的35%，隨著動力電池價格的下降，整車售價有望在2023年左右與傳統燃油車持平。而且，這個降價的主要由動力電池來貢獻。
圖1：新能源汽車與燃油車成本比較。資料來源：BNEF預測，光大證券研究所整理注：Battery是動力電池系統，Powertrain是傳動系統，Vehicle是車輛其他組成部分（如車身、底盤等）；ICE為傳統燃油車
2. 增加續(xù)航
里程焦慮是我們常聽到的一個詞，這也是新能源汽車的行業(yè)痛點。
根據麥肯錫的調查，續(xù)航里程成為各國消費者購買新能源汽車最大的擔憂之一（另一個為價格），以中國為例，25%的消費者認為續(xù)航里程短是制約他們購買新能源汽車的重要原因。
這幾年新能源乘用車的續(xù)航里程快速提升，從2018年年初的200公里左右增加到現在的350公里左右，盡管已經大幅提升，但是與燃油車一箱油跑500公里以上，還有巨大的差距。
續(xù)航里程的增加，主要取決于兩個因素，第一個是動力電池模組整體能量密度的提升，第二個是車的輕量化，而主要驅動力仍然是電池。
圖2：純電動乘用車續(xù)航里程。資料來源：節(jié)能網，GGII
3 .提高安全
安全，是逐利的資本市場很少討論的一個問題，但實際上是新能源汽車行業(yè)向前進步時候的底線。一旦出現大面積的安全問題，對于品牌的傷害基本就是不可逆的。
當然我們討論的安全問題包括駕駛安全和動力安全。駕駛安全整個汽車行業(yè)共通的，不是本文關注的重點，另一個動力安全，則又回到了動力電池。
新能源汽車的電池模組其實就是一節(jié)一節(jié)的小電池通過串聯、并聯的方式組成動力單元，電池模組內部電壓、電流較高，存在自燃、受到外部壓力后燃燒的風險。
但追求低成本和高續(xù)航就跟安全是矛盾的。三元電池為了追求更高的能力密度，呈現高鎳化趨勢，而隨著鎳含量的提高，正極材料的穩(wěn)定性隨之下降。
4.延長壽命
不同于發(fā)動機使用壽命很長，由于當前主流的電池仍存在明顯的性能衰退，新能源車型的保值率普遍相對低于燃油車型（三年保值率約28%-46%vs.燃油車約64%）。
不過循環(huán)使用應該是一個相對不難攻克的問題。以特斯拉為例，它憑借著全球領先的BMS電池管理系統，進行充放電深度與充電頻率的有效管理，導致特斯拉的電池損耗相對較低，電池等性能衰退較慢，使用4年后的剩余可用電池占比依然高達90%。
總結以上的4點討論，很清晰地可以看到，新能源汽車發(fā)展的命脈所在，就是成本占比最高的動力電池。所有現在行業(yè)面臨的問題，都需要靠動力電池的技術進步解決。
這類似于當年的智能手機，通過解決觸屏、芯片、通信等技術問題后，迅速取代功能機成為人手必備的產品。
02
CTP Vs刀片電池
動力電池這個高科技領域，長久以來就存在諸多的技術路線之爭，但主要集中于正極、負極、隔膜和電解液這四大材料，比如正極從磷酸鐵鋰到三元，負極從石墨到加硅，電解液的固態(tài)化等等。
但如果電池有一種技術進步，不涉及到材料，而是體現在設計制造理念上，但同時又可能解決第一節(jié)提到的四大難題中的三個：降低成本、增加續(xù)航和提高安全。那這個技術是不是非常具有吸引力？
其實，自從2019年年中以來，業(yè)內便開始關注寧德時代的CTP電池。而在今年年初比亞迪高調宣布的刀片電池技術后，國內動力鋰電池的前兩名正式開啟了新一輪技術高點的產業(yè)化競爭。
1 .改變設計理念
影響電池的成本因素包括，電池設計、原材料成本、制造成本。
此前市場討論比較多的就是原材料成本，也就是大家常聽說的三元材料替代磷酸鐵鋰、三元材料的高鎳化等等議。這個部分的確是對電池的性能和價格影響最大的。
圖3：動力鋰電池的成本要素。
另外不可忽視的就是電池的設計。而設計又包含兩個部分：
首先是對鋰電池電芯設計，核心是確定正負極材料涂層的厚度，進而設計電芯的外形尺寸；然后是模組及電池包（Pack）設計，由電芯參數外推得出。
2019年年中，寧德時代提出的CTP技術(Cell to PACK)，所謂CTP，就是從電芯直接到電池包，簡化了模組這個環(huán)節(jié)，因此可以降低物料使用和壓縮空間。
據測算，CTP可降低Pack成本10%-15%，空間利用率提升15-20%，顯著提升續(xù)航里程。而有報道稱，國產版的特斯拉未來可能會采用這一設計。
圖4：寧德時代CTP電池示意。資料來源：寧德時代
國內新能源電池的第二名比亞迪自然不甘示弱。2020年3月29日，董事長王傳福在線上發(fā)布會上高調推出刀片電池，并將全面搭配到最新的旗艦車型比亞迪漢上面。
據稱續(xù)航里程超過600km，完全不輸同級別搭載三元鋰電池的純電車型，同時在安全性上又有不可比擬的先天優(yōu)勢，其中最讓人驚嘆的就是比亞迪的刀片電池能通過嚴苛的針刺試驗。
刀片電池其實質就是一種CTP產品，但與寧德時代等競爭對手不同的是，比亞迪的刀片電芯采取了單獨的電芯形態(tài)，以取代其已廣泛使用的方形形態(tài)，并利用CTP直接成組。
根據比亞迪的發(fā)布會，刀片電池技術，顯著降低所需要的承載梁數目，可較傳統電池包提升50%以上的體積能量密度，達到60%以上的體積能量密度成組率。
圖5：比亞迪刀片電池專利圖。資料來源：比亞迪
值得指出的是，寧德時代的CTP技術并不限定具體的材料，只是一種設計理念，因此未來可能是三元材料，也可能是磷酸鐵鋰材料。但考慮到CTP由于取消了模組這個環(huán)節(jié)，設計更為緊湊，勢必會對電池的安全性帶來更大的挑戰(zhàn)。
比亞迪的刀片電池，在發(fā)布會中明確的提到了就是基于磷酸鐵鋰，讓已經節(jié)節(jié)敗退的磷酸鐵鋰煥發(fā)新生。
圖6：動力電池材料成分進化圖。資料來源：GGII
03
新一輪戰(zhàn)爭
對于未來的技術判斷，毫無疑問的是CTP/刀片電池將給磷酸鐵鋰一個挽回份額的契機，因為磷酸鐵鋰化學性質更為穩(wěn)定，理論上更適合配合CTP/刀片這種偏激進的設計。
但這也并不意味著三元材料又將走向沒落，因為三元電池的能量密度比磷酸鐵鋰高很多，且理論密度上限更高。因此未來幾年內仍大概率是磷酸鐵鋰和三元共存的局面，這也是為什么行業(yè)領軍企業(yè)如寧德時代和比亞迪等同時布局這兩個材料的原因。
圖7：三元材料的能力密度上限更高。資料來源：GGII
但是從CTP和刀片電池的技術變革中，我們能夠清新地感知到，由于行業(yè)向前發(fā)展的訴求，動力鋰電池持續(xù)的技術進步將是主旋律，我們可以預判兩個明顯的趨勢：
（1）隨著投產規(guī)模持續(xù)擴大，以寧德時代為例，近兩年每年的資本開支量級在近百億左右（近期定增200億元）。資金壁壘面前，國內的第二梯隊企業(yè)將與第一梯隊企業(yè)的差距越來越大，動力鋰電池強者恒強。
（2）由于新能源汽車是全球化趨勢，國內的新能源產業(yè)鏈具有全球的競爭力，因此未來的競爭將不再局限于本土，而是全球范圍內的競爭。
而且全球也將是一個寡頭競爭的局面，根據SNE Research數據，2019年全球前十動力電池企業(yè)裝機量為101.3GWh，占全球動力電池裝機量的86.9%，市場集中度進一步提升。
對于新能源汽車電池企業(yè)來說，第一步是要做大，只有規(guī)模大才可能獲得動態(tài)的成本優(yōu)勢，第二步是做強，只有技術領先，才能持續(xù)獲得超額收益。
而技術的競爭將涉及到資金、專利壁壘。
圖8：國內動力電池寡頭競爭。資料來源：GGII
圖9：國內動力電池企業(yè)將成為全球競爭的重要參與者。資料來源：GGII
1.資金壁壘
動力電池作為標準化工業(yè)品，是一個燒錢的游戲。以國內龍頭寧德時代和第二梯隊企業(yè)孚能科技每年的資本投入對比，2017年開始，寧德時代的資本投入開始高歌猛進，比孚能科技高出一個數量級。
而且國內動力電池的產能，除了以寧德時代為代表的高端產能外，其余產能存在嚴重過剩，產能利用率長期低于40%，也就是說第一梯隊外的企業(yè)甚至失去了造血能力，在未來的競爭中更加吃虧；
而現金流最為良好的寧德時代預計將在2020年完成200億的天量定增，未來全球電池市場將是幾個資金和技術實力都突出的企業(yè)的競爭，如寧德時代、比亞迪、LG、松下、SKI等。
圖10：國內動力電池龍頭和第二梯隊企業(yè)投入差距迅速拉開.資料來源：公司公告
2.專利壁壘
在此前《蔚來、小鵬與理想的“隆中對”》報告中，我們曾經提到，“目前在新能源領域，頂級的專利族價值以百億計，新勢力還摸不到這個門檻?！倍葋喌系牡镀姵嘏c寧德時代的CTP，正是這種頂級專利族的代表。
盡管刀片電池與CTP均非重大材料學上的革命，都是在電池包設計理念維度上走出的一步，但就是這一步，涉及的卻已近乎是行業(yè)標準式的競爭。這一點，非電動車、電池業(yè)人士不足以語。
以刀片電池電池為例，可以稱得上是比亞迪的一把手工程：這項發(fā)明專利的第一發(fā)明人就是王傳福。
圖10：刀片電池專利第一發(fā)明人為比亞迪董事長王傳福。
刀片電池專利最早申請于2019年6月，這一專利族涉及的專利數量目前接近一百件，其中核心專利“CN110165118A”的專利要求數量達到恐怖的109項，可謂武裝到牙齒。這意味著其他電池廠在突破比亞迪刀片電池技術壁壘時，面臨的法律風險要遠大于技術風險。
相比比亞迪對于核心技術保護的大開大合專利同族策略，在動力電池市場份額更大的寧德時代走的則是化整為零策略，自2015年前后始，便對CTP技術不斷演進迭代，通過密集持續(xù)的專利申請不斷優(yōu)化這項技術的護城河。
除卻兩位中國巨頭，特斯拉與德國大眾在動力電池領域的技術優(yōu)勢與專利布局也很有看頭，我們會在日后的報告里進一步梳理。
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