2020我國無模組化電池技術商業化應用行業市場需求產業研究報告（28頁）.docx

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1、2020 年深度行業分析研究報告目錄模組逐漸由非標準化發展為無模組化5電池模組為動力電池包提供安全保障5模組導致電池包成組效率降低和成本增加6從技術進步與產業發展看模組發展趨勢7無模組化技術降本路徑清晰11規模優勢與退坡壓力雙重刺激，電池價格持續下降11模組與 PACK 環節降本大有可為12國內龍頭企業無模組化技術進入商業化應用16寧德時代推出 CTP 技術，有望提升能量密度并降低成本16比亞迪推出刀片電池，具備高體積能量密度與高安全性19無模組化技術的核心優勢與壁壘24無模組化技術有望加速磷酸鐵鋰電池需求回暖26磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車中的滲透率有望提升26儲能市場對磷酸鐵鋰電池需求有望迎

2、來快速增長26磷酸鐵鋰材料新增供給有限，行業格局有望改善27圖表目錄圖表 1. 方形電池模組結構5圖表 2. 圓柱電池模組結構5圖表 3. 動力電池模組生產工序6圖表 4. 動力電池模組的性能要求6圖表 5. 電池包成組效率匯總7圖表 6. 動力電池模組發展趨勢推演7圖表 7. 德國 VDA 電池標準尺寸8圖表 8. LG 推出的 355 電池模組8圖表 9. 微宏動力推出的 355 電池模組8圖表 10. 2016-2019 年國內動力電池企業裝機量 CR 3 與 CR 59圖表 11. MEB 平臺 ID.3 電池模組結構9圖表 12. ID.3 電池包系統結構示意圖9圖表 13. 蜂巢能

3、源 CTP 技術介紹10圖表 14. 寧德時代 2015-2019 年動力電池系統價格11圖表 15. 寧德時代 2015-2019 年動力電池系統毛利率11圖表 16. 新能源乘用車 2020 年補貼政策和 2019 年補貼政策對比11圖表 17. 動力電池系統結構組成分解示意圖12圖表 18. 三元電池系統與磷酸鐵鋰電池系統成本拆分結構12圖表 19. 2015-2019 年正極材料價格走勢13圖表 20. 2015-2019 年負極材料價格走勢13圖表 21. 2015-2019 年六氟磷酸鋰與電解液價格走勢13圖表 22. 2015-2019 年隔膜價格走勢13圖表 23. 動力電池系

4、統降本路徑14圖表 24. 三元電池系統成本結構15圖表 25. 磷酸鐵鋰電池系統成本結構15圖表 26. 傳統電池包系統爆炸圖16圖表 27. CTP 電池包系統爆炸圖16圖表 28. 電芯單元結構示意圖16圖表 29. BMS 組件結構示意圖16圖表 30. CTP 電池包中電芯與 BMS 組件安裝步驟流程17圖表 31. CTP 無模組化技術電池包系統爆炸圖18圖表 32. CTP 技術與傳統模組電池包技術優勢比較19圖表 33. CTP 無模組化電池包立體圖19圖表 34. CTP 技術散熱板結構示意圖19圖表 35. 傳統電池包示意圖20圖表 36. 刀片電池包示意圖20圖表 37.

5、 比亞迪漢 EV20圖表 38. 比亞迪漢性能參數20圖表 39. 傳統模組組成的電池包爆炸示意圖21圖表 40. 刀片電池包立體結構示意圖21圖表 41. 刀片電池單體電芯結構示意圖21圖表 42. 刀片電池包立體結構示意圖21圖表 43. 傳統模組電池包與刀片電池性能比較22圖表 44. 比亞迪刀片電池能量密度顯著提升22圖表 45. 刀片電池散熱性能對比情況23圖表 46. 刀片電池針刺實驗效果圖24圖表 47. 寧德時代 CTP 與比亞迪刀片電池技術對比24圖表 48. 2015-2019 年磷酸鐵鋰動力電池滲透率情況26圖表 49. 2018 國內新能源汽車磷酸鐵鋰電池占比情況26圖

6、表 50. 2019 年磷酸鐵鋰需求結構27圖表 51. 2019-2025 年全球儲能領域對鋰電池需求預測27圖表 52. 2019 年國內磷酸鐵鋰材料競爭格局28圖表 53. 2015-2019 年國內磷酸鐵鋰產能及產量情況28圖表 54. 2019-2023 年全球磷酸鐵鋰材料需求量預測28模組逐漸由非標準化發展為無模組化電池模組為動力電池包提供安全保障 模組是動力電池系統的次級結構之一。動力電池系統的常規結構設計流程為電芯模組系統，模 組主要是單體電芯通過串并聯方式，加保護線路板及外殼后，構成能夠直接供電的組合體，是單體 電芯與 PACK 的中間產品。電池模組主要由單體電芯、固定框架、

7、電連接裝置、溫度傳感器、電壓檢 測線等部分組成。按照單體電芯的形狀不同，市場上的電池模組分為方形電池模組、圓柱電池模組、 軟包電池模組。模組是彌補單體電芯一致性與穩定性差的重要環節。2012 年以前，動力電池行業處于導入期階段， 其特點為：1）企業生產規模小，大部分生產單體動力電芯的企業由傳統 3C 小型鋰電池企業轉型而 來；2）電池生產技術的成熟度低，流程中工藝管控能力薄弱，單體電芯的一致性和穩定性相對較差。 模組作為單體電芯與電池包之間的緩沖環節，有利于保障電池包的穩定性和安全性。圖表 1. 方形電池模組結構圖表 2. 圓柱電池模組結構資料來源：高工鋰電，中銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證

8、券從生產工序來看，模組處于電芯和 PACK 之間。電芯廠制備單體電芯后，PACK 廠商通過單體電芯測 試與挑選、單體電芯通過串并聯焊接成電芯模組、電芯模組集成與封裝、安裝電池管理系統（ BMS）、 充放電循環測試、產成品封裝入庫，最終得到動力電池系統。圖表 3. 動力電池模組生產工序資料來源：東方精工公告，中銀證券電池模組的主要作用在于提升電池系統的安全性。1）電池模組的主要作用是連接、固定和安全保護； 2）各個模組獨立管理部分的電芯，有助于溫度控制、防止熱失控傳播。模組對制造效率、自動化程 度、電池裝車后的性能表現影響較大。衡量電池模組質量的標準為機械強度、電性能、熱性能、故 障處理能力。圖

9、表 4. 動力電池模組的性能要求衡量模組的主要指標具體要求機械強度能夠固定電芯的位置，并保護器件不發生有損性能的形變 電性能滿足電芯的載流性能要求熱性能對電芯的溫度進行控制故障處理能力在遇到嚴重異常時能夠自動斷電，避免熱失控的傳播資料來源：中國知網，中銀證券模組能夠有效降低電池包售后維修的難度與成本。由于電池包系統中擁有多個獨立的模組塊，任何 一個模組出現故障或者短路，能夠快速更換該模組單元，方便快捷且節約后期維護成本。模組導致電池包成組效率降低和成本增加重量增加、成組效率低帶來系統能量密度低。由于每一個模組都需要獨立的管理系統，同時需要封 裝的外殼，外部需要有線束連接其他的模組，對應的零部件

10、數量較多，增加了電池包系統的整體質 量，影響成組效率，影響電池包的能量密度。目前行業內圓柱電芯的模組成組效率約為 87%，系統 成組效率約為 65%；軟包電芯模組成組效率約為 85%，系統成組效率約為 60%；方形電芯的模組成 組效率約為 89%，系統成組效率約為 70%。圖表 5. 電池包成組效率匯總電池類型模組成組效率系統成組效率方形電池包89%70%軟包電池包85%60%圓柱電池包87%65%資料來源：高工鋰電，中銀證券模組端成本占比較高。模組帶來的結構件、零部件增加，成本增加是模組的主要問題之一。根據高 工鋰電數據，電芯成本占比約為 80%，PACK 成本占整個電池包比例的 20%左右

11、。從技術進步與產業發展看模組發展趨勢動力電池技術進步帶來單體電芯品質提升，弱化了對模組的性能要求。隨著單體電芯以及上游原材 料的制備技術不斷提高，單體電芯穩定性及安全性能不斷提升，模組功能逐漸弱化。模組的短板能量密度低與成本占比高成為市場關注的方向。市場關注度開始針對模組的短板 能量密度低、成本占比高的問題尋求解決方案，從而推動電池模組走向標準化、大型化，以及無模 組化的發展趨勢。圖表 6. 動力電池模組發展趨勢推演資料來源：高工鋰電，中銀證券從具體的產業推動來看，電池模組主要分為四個發展階段。第一階段：補貼政策刺激車企由燃油車改版新能源汽車，模組與單體電芯呈現多樣化。從國內的新 能源汽車發展

12、歷程來看，補貼政策加碼刺激國內燃油車改版成新能源汽車，各家車企的底盤裝載電 池空間各不相同，導致對應的模組尺寸需求各不相同，對單體電芯尺寸需求多樣化，導致電芯制造 工藝繁瑣，同一產品型號的產線工藝技術積累難度加大，產線設備規?；獛淼某杀緝瀯葺^小， 出現大量的市場冗余。這個階段市場的成熟度相對較低，產品形狀和性能均呈現多樣化，企業的規 模效應較差，成本較高。第二階段：德國 VDA 電池標準與大眾 355 模組推出，規范行業標準。隨著新能源汽車規模逐漸擴大， 德國汽車工業聯合會（VDA）基于市場上眾多尺寸的電芯推出了系列標準，定義了圓柱、方形、軟 包電池對應電動車的尺寸要求，車型上包括了 E

13、V、HEV、PHEV 等。繼德國 VDA 電池標準后，大眾內 部推出 355 模組。根據高工鋰電資料，355 模組尺寸為 355*151*108 的電池模組，可以設計為軟包或者 方形電池模組，軟包模組設計為由 12 個軟包電芯組成的電池模組，排布有 2x6 或者 3x4 等串并聯方 式；方形模組為 4 個方形電芯組成。國內微宏動力首先推出 355 模組產品，目前寧德時代、比亞迪、 國軒高科、力神、中航鋰電等主流電池廠商均在生產 355 電池模組，355 模組逐漸成為動力電池模組 市場主流。圖表 7. 德國 VDA 電池標準尺寸適用車型HEV寬度 mm120厚度 mm12.5高 mm85/89P

14、HEV/REV1732185/95方形電池PHEV/REV14826.591/101EV17332115/125EV17345115/125適用車型寬度（厚度）mm長度 mm高 mmHEV沒有規定243121（不含極耳）軟包電池HEV沒有規定141161（不含極耳）PHEV/REV沒有規定227165（不含極耳）EV13162330（不含極耳）適用車型圓柱電池HEV長度 mm136/145直徑 mm37.6資料來源：高工鋰電，中銀證券圖表 8. LG 推出的 355 電池模組圖表 9. 微宏動力推出的 355 電池模組資料來源：高工鋰電，中銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證券動力電池裝機量集中度

15、提升，模組標準化滲透率有望進一步提升。新能源汽車需求爆發帶來動力電 池產能迅速擴張，行業出現低端產能過剩并洗牌加劇、高端產能持續擴產搶占市場份額的現象，產 業集中度不斷提升，模組與電芯的標準化程度逐漸提升。對于標準化后的模組：1）有利于電芯廠對 于標準化制備工藝的技術積累；2）有利于標準化產能建設，規模優勢凸顯帶來成本下降；3）有利 于電池包產品質量管控，提高產品一致性與安全性；4）尺寸標準化有利于產品的升級換代，新產品 可以直接替換電池包。圖表 10. 2016-2019 年國內動力電池企業裝機量 CR 3 與 CR 590%80%70%60%50%40%2016201720182019 C

16、R3CR5資料來源：高工鋰電，中銀證券第三階段：大眾 MEB 平臺有望引領 590 模組時代。355 模組同樣面臨了一些問題：1）尺寸相對較小， 只適合軸距小的新能源汽車，需要車型平臺的尺寸小。2）355 模組裝載 12 個軟包電芯或 4 個方形電 芯，對電池包而言，成組效率仍較低，成本相對較高。對于純電動車型，所需電量較大，采用更大 尺寸的模組，能夠進一步減少系統內模組數量，減少零部件數量，有利于成本控制和輕量化帶來的 系統能量密度提升。據電車資源資料，大眾 MEB 平臺的核心即為標準化的模組，有望采用更大尺寸 的 590 標準模組，尺寸為 590*225*108，其優勢在于尺寸大，成組效率

17、更高，更具成本和續航里程優 勢。大眾 MEB 平臺設計的標準化模組優勢就在于只要能夠滿足模組尺寸的要求，能夠兼容軟包、圓 柱、方形三種形態的單體電芯，避免受制于電芯的單一供應商，保障電芯供應量，進一步提升話語 權。2019 年 11 月 4 日，大眾首款 MEB 平臺電動汽車 ID.3 在德國工廠投產，ID.3 裝有高電壓電池系統，外 觀類似于一塊巧克力，電池模組的數量可以調配，最多可以安裝 12 塊電池模組，每個模組中含有 24 個單體電芯，同時為了減重，電池組外殼采用鋁結構。圖表 11. MEB 平臺 ID.3 電池模組結構圖表 12. ID.3 電池包系統結構示意圖資料來源：高工鋰電，中

18、銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證券第四階段：走向無模組化，國內主流企業開始推廣 CTP 技術與刀片電池。在經歷模組標準化和大型 化后，為了進一步優化模組結構，國內企業率先提出無模組化方案，主要是以寧德時代推出的 CTP（Cell To PACK）技術，以及比亞迪推出的刀片電池技術。根據高工鋰電資料，寧德時代的 CTP 電池 包體積利用率提高 15%-20%，電池包零部件數量減少 40%，生產效率提升 50%，電池包能量密度提升 10%-15%，可達到 200Wh/kg 以上，大幅降低動力電池的制造成本。蜂巢能源發布會資料顯示，與傳 統 590 模組相比，CTP 第一代減少 24%的零部件，第二

19、代成組效率提升 5%-10%，空間利用率提升 5%， 零部件數量再減少 22%。圖表 13. 蜂巢能源 CTP 技術介紹資料來源：高工鋰電，中銀證券無模組化技術降本路徑清晰規模優勢與退坡壓力雙重刺激，電池價格持續下降寧德時代動力電池系統價格 2015-2019 年均復合降幅達到 25%。2015 年國內新能源汽車出現爆發式增 長，動力電池領域出現寡頭壟斷格局，龍頭企業寧德時代市占率不斷提升；同時，補貼退坡壓力向 上游電池產業鏈傳導，動力電池價格在 2015-2019 年期間出現大幅的下降。根據寧德時代公告，2015 年其動力電池系統價格為 2.27 元/Wh，2019 年下降至 0.94 元/

20、Wh，年均復合降幅為 24.7%；成本端從 2015 年的 1.33 元/Wh 下降到 2019 年的 0.67 元/Wh，年均復合降幅為 15.8%；動力電池系統業務的毛利 率水平由 2015 年的 41.4%下降到 2019 年的 28.5%。圖表 14. 寧德時代 2015-2019 年動力電池系統價格圖表 15. 寧德時代 2015-2019 年動力電池系統毛利率3.02.41.81.2（元/Wh）50%45%40%35%30%0.60.02015201620172018201925%20%20152016201720182019 動力電池系統單價單位成本 寧德時代動力電池系統毛利率資

21、料來源：寧德時代公告，中銀證券資料來源：寧德時代公告，中銀證券2020 年補貼新政推出，降本之道任重道遠。2020 年 4 月 23 日，財政部等四部委發布關于完善新能 源汽車推廣應用財政補貼政策的通知，明確 2020-2022 年補貼標準分別在上一年基礎上退坡 10%、 20%、30%。對于新能源乘用車而言：1）2020 年純電動乘用車標準補貼退坡 10%，獲補續航里程門檻 值由 250 公里提升到 300 公里，續航里程 300-400 公里的車型標準補貼由 1.8 萬元調整為 1.62 萬元，400公里以上車型由 2.5 萬元調整為 2.25 萬元；插電混動乘用車補貼退坡幅度 15%，由

22、單車補貼 1 萬元調整為 0.85 萬元。2）能量密度要求不變，百公里耗電量門檻值有所提升。3）除“換電模式”車輛之外，新能源乘用車補貼前售價須在 30 萬元以下（含 30 萬元），補貼限價規定在過渡期后執行。圖表 16. 新能源乘用車 2020 年補貼政策和 2019 年補貼政策對比純電動乘用車分檔20192020變化幅度（%）續航里程（km）300-4001.81.62(10)400+2.52.25(10)12500-能量密度（Wh/kg）125-1400.80.8-140-1600.90.9-160+11-0%-10%00.8-10%-20%0.81-百公里耗電量優于門檻值的比例20%-

23、25%11-25%-35%11.1-35%+1.11.1-插電混動乘用車R5010.85(15)資料來源：財政部，工信部，中銀證券模組與 PACK 環節降本大有可為從動力電池系統拆分來看，主要由電芯-模組-PACK 三個層面的結構組成。在 PACK 工序，主要由模組、 冷卻液、外殼、BMS 及連接件等組成。在模組層面，主要由單體電芯、固定框架、電連接裝置、溫 度傳感器、電壓控制器等部件構成。在單體電芯層面，主要由正極活性物質、負極活性物質、電解 液、隔膜、正極集流體（鋁箔）、負極集流體（銅箔）、粘結劑、導電劑、電芯殼體及正負極端子 等構成。圖表 17. 動力電池系統結構組成分解示意圖資料來源：

24、中銀證券模組與 PACK 材料在動力電池系統的成本占比超過 20%。我們以 2019 年的材料價格為基準，對 NCM532 三元動力電池系統、磷酸鐵鋰動力電池系統進行成本拆分。測算結果顯示，NCM532 三元動力電芯材 料成本占比合計為 64.8%，PACK 與模組材料成本合計占比為 22.5%；磷酸鐵鋰動力電芯材料成本占比 合計為 59%，PACK 及模組材料成本合計占比為 27%。圖表 18. 三元電池系統與磷酸鐵鋰電池系統成本拆分結構1,000(元/kWh)8006004002000資料來源：中銀證券三元電池系統成本結構磷酸鐵鋰電池系統成本結構 正極材料負極材料電解液隔膜電芯及其輔材模組

25、及PACK人工及制造費用動力電池系統的降本來源于規模效應、技術進步、原材料降價。1）規模效應：規模擴張將帶來固定 成本折舊攤銷下降、制造費用和人工費用的下降、期間費用率的下降。2）技術進步：主要分為四方 面，第一方面是材料研發技術，包括高鎳三元材料、無鈷材料、濕法涂覆隔膜、6 微米銅箔、新型導 電劑、新型鋰鹽、固態鋰電池等技術發展，未來有望提升電池性能，減少材料用量；第二方面是設 備研發技術，包括設備國產化率提升、設備生產效率提升（體現在單 GWh 電池產線固定資產投資持 續下降），方形疊片技術開發等；第三方面是電池生產技術，工藝成熟度提升帶來產品良率提升， 損耗下降；第四方面是電池設計技術，

26、主要是無模組化電池包的發展。3）原材料降價：四大材料及 相關輔料的價格下降推動成本下降。2015-2019 年動力電池系統成本顯著下降主要來自三因素共振。1）原材料成本下降：需求增長刺激上 游材料產能迅速擴張，競爭加劇導致價格顯著下降；上游鋰鈷資源價格下降、材料企業本身規模效 應導致成本下降。2）技術進步：材料研發方面，單晶逐漸替代多晶，高鎳材料、濕法隔膜滲透率提 升，電池能量密度不斷提升；設備研發方面，設備自動化程度、設備國產化率提升，單 GWh 產線的 固定資產投資顯著下降。3）規模效應：參考動力電池龍頭寧德時代招股說明書，2016-2017 年公司動 力電池系統銷量分別為 6.8GWh、

27、11.84GWh，單位 Wh 的人工費用分別下降 40.3%、36.9%，單位 Wh 的 制造費用分別同比下降 24.9%、13.2%。圖表 19. 2015-2019 年正極材料價格走勢圖表 20. 2015-2019 年負極材料價格走勢（萬元/噸）（萬元/噸）2520151050 三元材料價格 磷酸鐵鋰價格765432 天然石墨價格人造石墨價格資料來源：高工鋰電，中銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證券圖表 21. 2015-2019 年六氟磷酸鋰與電解液價格走勢圖表 22. 2015-2019 年隔膜價格走勢（萬元/噸）（元/平米）4013282461648200六氟磷酸鋰 電解液（右軸）6

28、543210 濕法隔膜干法單拉隔膜0資料來源：高工鋰電，中銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證券未來原材料成本下降空間有限。材料環節中，正極材料成本占比較高，根據上述測算，三元材料、磷酸鐵鋰分別占其動力電池系統成本比例為 33.5%、14.6%；從其原料端看，目前碳酸鋰、鈷的價格 均處于歷史底部，未來供需格局改善，價格有望上行，反而可能會抬升正極材料成本；從盈利水平 來看，當前正極材料處于新建產能快速釋放期，產能過剩導致對下游的議價權相對較弱，加工費及 利潤率處于歷史較低水平，下探空間相對較小，整體來看正極材料降本空間相對有限。其他三大材 料，一方面成本占比相對較低，降價對整體成本影響較小，另一方

29、面，經過了前幾年的價格戰，價 格均有不同幅度的下降，未來繼續大幅下降的空間相對較小。圖表 23. 動力電池系統降本路徑資料來源：中銀證券無模組化有望精簡模組與 PACK 端結構，減重降本效果顯著。模組與 PACK 環節，在傳統電池系統中 的成本占比仍比較高；剔除 BMS 和熱管理系統外，PACK 與模組環節的箱體、結構件、線束等材料的 總成本，在三元和磷酸鐵鋰電池系統中的成本占比分別為 14.4%、16.7%。無模組化技術有望通過改 變電池結構設計，減少部分材料用量，簡化生產工藝，實現降本效果。圖表 24. 三元電池系統成本結構圖表 25. 磷酸鐵鋰電池系統成本結構BMS及熱管人工及制造BMS

30、及熱管人工及制造正極材料， 負極材料，PACK箱體及 連接件,3.1% 模組結構件 等, 11.3%理系統, 費用, 12.0%8.8%正極材料， 33.5% 負極材料，理系統,10.2% PACK箱體及 連接件, 3.6%模組結構件 等, 13.1%費用, 14.0%14.6% 7%隔膜，6.2%電解液，電芯外殼等, 3.3%銅箔、鋁粘結劑、導5.8% 電芯外殼等,銅箔、鋁粘結劑、導電劑、NMP7.8%箔，9.6%電劑、NMP 電解液，隔膜，3.7%3.8%溶劑，3.3%5.7%箔，11.7%溶劑，8.0%資料來源：高工鋰電，中銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證券國內龍頭企業無模組化技術進入商

31、業化應用寧德時代推出 CTP 技術，有望提升能量密度并降低成本CTP 技術設計思路解析CTP 無模組化方案設計思路之一：電芯組裝設計層面。 根據寧德時代的專利資料（申請號： 20161036552.0），在電芯設計層面，有以下幾個結構特點：1）箱體由塑料筑成，箱體上側敞開，且 有收容多個電芯的收容空間；2）具備多個散熱板，設置于每兩個電芯之間，散熱板內部有沿寬度方 向的散熱通道，并且貫穿箱體的兩個側壁，與外界相連通；3）多個單體電芯直接布置于箱體，無需 先將多個單體電芯組裝成模組形式；4）在箱體外側還設有風機，風機直接向散熱板的散熱通道內吹 風，另一方面散熱通道直接與外部的冷卻液管路連通。圖表

32、 26. 傳統電池包系統爆炸圖圖表 27. CTP 電池包系統爆炸圖資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券圖表 28. 電芯單元結構示意圖圖表 29. BMS 組件結構示意圖 資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券CTP 無模組化方案設計思路之二：電池包結構設計層面。 參考寧德時代的專利資料（申請號 201620149208.4），該設計方案的關鍵點在于：1）電芯單元設有電芯殼體，1 個或者多個串聯單體電 芯內置于上下殼體中，在單體電芯、電芯殼體之間和側壁設有壓力傳感器和溫度傳感器，便于

33、監控 電芯過熱膨脹發生相互擠壓；2）BMS 元器件密封于保護外殼中，單獨加強電芯與 BMS 組件的防護等 級，降低電池包箱體的防護等級，加速箱體內空氣與外界的流通速率，在保護殼體內設有導熱膠， 便于及時散熱；3）電芯與 BMS 組件通過伸出的導電結構相連接。圖表 30. CTP 電池包中電芯與 BMS 組件安裝步驟流程資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券CTP 無模組化方案單獨加強電芯與 BMS 組件的防護等級。在傳統電池包中，由電池模組、BMS 控制 模組以及箱體構成，為了確保電池模組、BMS 模組的安全性，箱體的強度結構非常高。這種傳統設 計結構主要有以下幾個問題：1）箱體內模組

34、產生的熱量無法順利排出，導致箱體溫度升高；2）電 池模組內部需要焊接框架來固定電芯，增加了電池包的重量，加大了裝配的難度，同時也不利于電 芯的單獨更換和維修。通過無模組化方案在電芯-BMS 控制組件層面的設計改善，實現了以下幾個優 勢：1）將電芯、BMS 組件單獨加強防護等級，降低電池包殼體的防護等級，散熱效率更高；2）降 低裝配難度，提高生產效率；3）便于后期單體電芯的單獨維修與更換。圖表 31. CTP 無模組化技術電池包系統爆炸圖資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券CTP 技術優勢解析CTP 技術注重電池包輕量化設計，提升能量密度并降低成本。高工鋰電數據顯示，寧德時代 CTP

35、電 池包體積利用率提高了 15%-20%，電池包零部件數量減少 40%，生產效率提升了 50%，電池包能量密 度提升了 10%-15%，可達到 200Wh/kg 以上，大幅降低動力電池的制造成本。傳統電池模組散熱較差，是影響電池包安全性和循環壽命的原因之一。傳統電池模組結構是將單體 電池大面相互貼合，采用焊接側板和端板的方式，將單體電芯固定成電池模組，再將電池模組整體 置于箱體中，利用箱體的側面與單體電芯的底面接觸導熱，再在箱體側面安裝散熱風道，對風道進 行散熱。在散熱方面存在以下幾個方面的問題：1）散熱效率低：電芯大面積被擠壓，熱量在電芯之 間傳遞，縮短了電芯的壽命，大面熱量無法傳導，僅僅通

36、過電池殼體底部接觸進行熱量傳遞，底部 散熱分布少，散熱效率低；2）導熱硅膠散熱有限：目前采用的是導熱硅膠或液態灌封膠填充電芯的 側面和電池殼體的側壁，散熱面積有限，同時灌封量難控制，填充不均勻，硬化時間長，難以返修； 3）單體電芯貼合緊密影響壽命：單體電芯相互之間精密貼合，無預留空間，一旦發生緊急情況電芯 出現膨脹，會相互擠壓，影響使用壽命；4）冷卻效率低、冷卻方式受限：只能對箱體外圍進行風冷 散熱，風無法吹進單體電 池內部，更無法采用水冷方式，散熱方式單一，無法應對后續大功率單體 電池散熱需求；5）箱體采用壓鑄件、降低電池包能量密度：箱體無法采用輕量化材料，由于箱體需 要與電芯接觸導熱，要采

37、用壓鑄件，無法采用導熱較差的塑膠箱體結構。圖表 32. CTP 技術與傳統模組電池包技術優勢比較資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券CTP 無模組化方案具備比較優勢。1）簡化了電池包的組裝工藝，降低了生產成本；2）箱體由塑料 單獨澆筑成型，有利于電池包的輕量化設計，提高能量密度；3）散熱板設置在相鄰的兩個單體電芯 之間，避免了電芯發熱膨脹相互擠壓，同時避免熱量相互傳遞，提高單體電芯壽命；4）散熱板直接 與單體電芯的大面積接觸，提高導熱效率；5）傳統電池包只能小面積方向上風冷，CTP 技術實現了 風冷與水冷相結合，提高散熱效率。圖表 33. CTP 無模組化電池包立體圖圖表 34. C

38、TP 技術散熱板結構示意圖資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券資料來源：Soopat，寧德時代專利，中銀證券比亞迪推出刀片電池，具備高體積能量密度與高安全性刀片電池設計思路解析刀片電池是比亞迪提出的無模組化電池包方案。根據高工鋰電資料，2020 年 3 月 29 日，比亞迪官方 在深圳舉辦了“刀片電池發布會”，“刀片電池出鞘安天下”成為比亞迪董事長王傳福對刀片電池的總結。 刀片電池的實質是省略了電芯-模組的步驟，省去了橫梁、縱梁以及螺栓等結構件，將電池包殼體內 部的空間利用率由原來的 40%-50%提升到 60%-80%。圖表 35. 傳統電池包示意圖圖表 36. 刀片電池包示意圖資

39、料來源：高工鋰電，中銀證券資料來源：高工鋰電，中銀證券刀片電池將首先搭載于比亞迪漢 EV。根據高工鋰電與比亞迪刀片電池發布會資料，比亞迪磷酸鐵鋰 體系的刀片電池將用于純電動比亞迪漢 EV，百公里耗電量 15.4kWh/100km，能量密度為 140Wh/kg。2020 年 5 月 13 日，比亞迪宣布純電動漢 EV在歐洲首發，預估價格區間為 4.5-5.5 萬歐元（折合人民幣 34.6-42.3萬元），最大續航里程達到 605km，零百加速時間為 3.9 秒，預計將于 2020 年 6 月在國內投產上市。 圖表 37. 比亞迪漢 EV資料來源：比亞迪官網，中銀證券圖表 38. 比亞迪漢性能參數

40、通用名稱比亞迪漢 BEV電池項目參數續航里程（km）550/605電芯尺寸（mm）960*90*13.5整車整備質量（kg）2020/2170容量（Ah）138.5驅動類型四驅/后驅電壓（V）3.2動力電池質量（kg）550能量密度（Wh/kg）170動力電池能量（kWh）76.9體積能量密度（Wh/L）380（估算）電池類型磷酸鐵鋰能量密度（Wh/kg）140資料來源：高工鋰電，中銀證券刀片電池的單體電芯能夠起到支撐作用，替代傳統模組中的橫梁、縱梁。根據比亞迪申請的專利（申請號：201910544929.3），刀片電池直接將單體電芯組成的電池陣列與支撐體安裝到電池包中，省略 了電池模組的步驟

41、。電池陣列由若干個單體電池組成，至少一個單體電芯滿足 600mm第一尺寸2500mm，包括殼體和殼體內的極芯；通過電池陣列的排布方式，將電芯類似于“刀片”豎插入電池包 內。由于單體電池的殼體為硬殼，尺寸較長，本身可以作為加強電池包結構強度的橫梁和縱梁，電 池包中不需要再添加加強結構。電池陣列，可支撐于支撐件上，確保電池包在外力作用下不易發生 形變。圖表 39. 傳統模組組成的電池包爆炸示意圖圖表 40. 刀片電池包立體結構示意圖資料來源：Soopat，比亞迪專利，中銀證券資料來源：Soopat，比亞迪專利，中銀證券圖表 41. 刀片電池單體電芯結構示意圖圖表 42. 刀片電池包立體結構示意圖資

42、料來源：Soopat，比亞迪專利，中銀證券資料來源：Soopat，比亞迪專利，中銀證券圖表 43. 傳統模組電池包與刀片電池性能比較傳統模組電池包刀片電池1）電池包包括電池陣列及殼體支撐件，電池陣列電池包固 定方式1）多個橫梁與縱梁將電池包分割成多個模組，模組通過螺釘固定； 2）電池模組中，在單體電芯陣列外部設置端板/ 側板，再通過螺釘焊接等方式固定。中包含若干個單體電芯；2）單體電芯長度范圍在 600-2500mm 之間；3）殼體及內部的極芯形成支撐區，單體電池通過 支撐區與支撐件對接來支撐。1）橫梁、縱梁以及螺釘增加了電池包的質量，降 1）單體電池為鋼殼或者鋁殼且尺寸較長，本身可低能量密度

43、；用作電池包結構強度的橫梁或者縱梁，不需要使2）模組內的端板和側板具有一定的高度和厚度， 用橫梁和縱梁，減少其在電池包中的空間，提高特點單體電池/浪費電池包的空間利用率；3）組裝工藝復雜，增加材料、人工等成本；4）工序步驟多導致不良率提高，產品穩定性和一 致性下降?？臻g利用率；2）提高電池包的容量、電壓以及續航能力；3）制備工藝簡化，單體電池的組裝復雜度下降， 生產成本下降，實現電池包和整車的輕量化。電池包體 積比40%-50%60%-80%資料來源：Soopat，比亞迪專利，中銀證券刀片電池技術優勢解析刀片電池生產成本有效降低。單體電芯本身的支撐作用減少了電池底盤的加強筋，同時減少了傳統 電

44、池模組中的端板、側板，以及大量用于固定安全電池的螺釘等零部件，節省了大量的人工和材料 費用。根據高工鋰電數據，在電芯制備過程的良率和一致性達到穩定狀態后，生產成本相比傳統磷 酸鐵鋰電池包預計下降 30%。刀片電池的體積利用率和能量密度顯著提升。由于單體電芯自身具備支撐作用，可以減少輔助的支 撐件和固定件的使用，使等體積的電池包中能夠容納更多的單體電芯，提高電池包的體積利用率和 能量密度。從比亞迪專利對比試驗資料中可以看出，單體電芯的尺寸越大，電池包中單體電芯數量 減少，同時單體電芯的體積能量密度顯著提升，單體體積之和/電池包體積的比例增加，體積利用率 明顯上升。單體尺寸：長、寬、高（mm）圖表 44. 比亞迪刀片電池能量密度顯著提升實驗對比例 1實施例 1實施例 2對比例 2實施例 3實施例 4對比例 3實施例 5實施例 6208*118905*