鋰電池材料行業(yè)深度報告-特斯拉的下一代電池分析1.特斯拉：到底用什么電池？核心結論：1）采用成熟“無鈷”電池方案，大概率是磷酸鐵鋰電池方案。國產特斯拉Model3基礎款對電池要求并不高。寧德時代的LFP電池過去幾年技術進步巨大，也相繼推出LFP高能型和功率型電芯，結合CTP降本增效，寧德時代的CTP+LFP“無鈷”電池方案能夠滿足國產特斯拉Model3基礎款需求。2）的“無鈷電池”不只磷酸鐵鋰，還有其他的無鈷方案。國產特斯拉Model3長續(xù)航版本依然采用高鎳三元電池，工況條件下續(xù)航里程約為668km，電池系統(tǒng)能量密度約為161wh/kg，總帶電量約為80kwh。這些要求目前CTP+LFP并不能達到，因此特斯拉一定還有其他“無鈷化”方案。3）馬斯克的“無鈷化”主要基于其對推廣電動車的訴求，但“絕對無鈷”三元電池產業(yè)化方案暫不存在，“

相對無鈷”三元電池存在且即將推行。受夠了電池產能地獄折磨的，不希望未來資源品“鈷”會限制著電動車的普及，因此在科研及產業(yè)推廣上不斷地尋求“無鈷”方向。特斯拉聯(lián)合三元電池科研大牛JeffDahn教授共同研發(fā)“無鈷”電池?？蒲猩铣醪阶C實有無鈷化方案，但還無法產業(yè)化應用,特斯拉三元“無鈷”電池產業(yè)化方案目前并不存在。但是，特斯拉的低鈷方案是存在的，且鈷的含量還在持續(xù)降低。4）目前鈷在電池總質量中的質量分數已小于3%，鈷在電池中的單位價值量占比也小于3%，短期內還有繼續(xù)降低的可能，但絕對無鈷并不容易。鈷在三元材料電池體系的作用依然存在，高鎳體系鈷含量低但對電池的穩(wěn)定及循環(huán)壽命等作用暫無法證偽。我們認為特斯拉未來2-3年內很難大規(guī)模應用絕對“無鈷”電池，但鈷對特斯拉的牽制將大幅降低，特斯拉新一代電池的“含鈷量”顯著低于3%，直至接近0，做到較低的鈷含量—相對“無鈷”。1.1.

“無鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰”要理解的電池選擇策略，可以首先來回顧一下農歷年后以來圍繞著

“TSLA-CATL”體系的一系列證實與傳聞。2020年1月30日，公布其2019財年第四季度財報，隨后在電話會議中明確，將成為其新的合作伙伴，并稱具體的合作細節(jié)將在4月的“電池日”中進一步透露。2020年2月3日，公告與合作協(xié)議，寧德時代將向特斯拉供應鋰離子動力電池產品，供貨有效期限為2020年7月1日至2022年6月30日，產品采購量須以特斯拉后續(xù)具體采購訂單為準。2020年2月18日，外媒報道近期正與商討在中國工廠使用無鈷電池的事宜，該報道進一步指出特斯拉將從寧德時代采購的“無鈷電池”就是磷酸鐵鋰電池。然而，2020年2月21日，在官方抖音號上回應“采用無鈷電池意味著是磷酸鐵鋰電池”，稱無鈷不代表一定是磷酸鐵鋰，請留意4月特斯拉的電池發(fā)布會。從上面的傳聞與回應中，可以推演得出以下幾條：1)

有成熟的可為量產的“無鈷”電池方案2)

可能還有其他的無鈷方案，量產與否未知下文將對上述推斷逐一探究。1.2.

的無鈷電池方案？有成熟“無鈷”電池方案，即磷酸鐵鋰電池方案。在磷酸鐵鋰電池領域，一家獨大,規(guī)模最大，質量也是最優(yōu)之一。2019年寧德時代裝機11Gwh，市占率57%，較2018年48%市占率提升；裝機2.8Gwh，市占率14%，較2018年21%市占率下降；裝機2.8Gwh，市占率14%，較2018年11%市占率提升；裝機1.8Gwh，市占率9%，較2018年5%市占率提升，目前CR4占比94%，行業(yè)集中度進一步提升。給的“無鈷電池”方案就是磷酸鐵鋰。目前寧德時代裝機量超過1Gwh的成熟的“無鈷電池”方案只有磷酸鐵鋰電池，因此我們認為寧德時代的無鈷電池方案，基本沒太大爭議。接下來進一步討論寧德時代給特斯拉的“無鈷電池”能否滿足特斯拉的需求。國產基礎款對電池要求并不高。根據工信部推薦目錄公布的配臵數據，國產特斯拉基礎款工況條件下續(xù)航里程約為450km，電池系統(tǒng)能量密度約為140-150wh/kg，總帶電量約為52kwh。這樣的電池需求能滿足嗎？顯然，的磷酸鐵鋰電池方案能滿足。主要基于以下幾點：1)首先是CTP+LFP的降本提效。本質上就是原來LFP電池較差的單體性能通過空間結構優(yōu)化，使得整體電池包性能提升。在同等需求的情況下LFP比三元523便宜了至少15-20%，同時提升了安全性和使用壽命。2)其次是磷酸鐵鋰電池技術本身進步巨大。考慮到客車中LFP占比高，乘用車中NCM占比高，因此我們可以通過用客車中LFP與乘用車中NCM對比，分析推薦目錄中LFP和NCM的平均能量密度。結論顯而易見，LFP與NCM差距并不大。當然，客車中一般都是大電芯，乘用車一般都是小電芯，直接對比有不妥，但CTP本身就是倡導利用大電芯，所以這個結論也可以說，大電芯LFP和小電芯NCM在目前技術水平下性能是差不多的，即LFP+CTP方案在性能上是可行的。3)

有磷酸鐵鋰高能型和功率型電芯。寧德時代推出的LFP電池其熱失控溫度高達800℃，可實現15分鐘可補電至80%，采用輕量化設計電池包能量密度可達155Wh/kg。因此的CTP+LFP“無鈷”電池方案能夠滿足基礎款的需求。但CTP+LFP只能滿足基礎款，國產長續(xù)航版本依然會是高鎳三元且短期內不會改變。的“無鈷電池”不只磷酸鐵鋰電池。根據工信部推薦目錄公布的配臵數據，國產特斯拉長續(xù)航款工況條件下續(xù)航里程約為668km，電池系統(tǒng)能量密度約為161wh/kg，總帶電量約為80kwh。這樣的配臵要求短期內LFP電池很難達到，因此我們覺得特斯拉的“無鈷”電池還有更深的含義。1.3.

有哪些無鈷化想法？首先，我們覺得“干電極”技術和“超級電容器”技術大概率只是配角，不會是特斯拉下一代電池的主角。“干電極”技術是省去了電極中液態(tài)的NMP，并不會改變材料體系，因此他屬于“有鈷”“

無鈷”都通用的工藝，客觀上來講，提升能量密度后會降低鈷的單耗，但本質上和“無鈷電池”這個特定名詞無關?！俺夒娙萜鳌辈粚儆阡囯x子電池體系，且超級電容器一般能量密度約10wh/kg，很難想象扛著7噸電容器的在道路奔騰的畫面，客觀上來講，未來大概率會利用其優(yōu)質的功率密度特性作為鋰離子電池體系的補充，因此也不是“無鈷電池”討論的重點?，F在并無成熟“無鈷”路線，但一直有“無鈷”想法。如果簡單定義成熟電池方案產能達標要求為1Gwh，則結論是特斯拉沒有成熟“無鈷”電池方案，但有“無鈷”的想法、“高鎳低鈷”已量產和“超高鎳超低鈷”的即將量產的事實。首先來看“無鈷”的想法，我們從馬斯克的表態(tài)及JeffDahn教授的研究可見一斑。2018年，馬斯克稱未來要做到“無鈷”。2018年6月，在預估Model3周產5000臺的目標時，不少人擔憂，車用電池關鍵材料鈷，供給相對稀少，或許會成為Model3擴產的絆腳石。但此時，馬斯克特地回應表示，旗下電池的鈷使用量已低于3%，次代電池用量還將降至零！馬斯克的“無鈷化”主要是基于其對推廣電動車的訴求。我們認為馬斯克對“無鈷”

的追求更多的是因為他對電動車普及開來的訴求，受夠了電池產能地獄折磨的特斯拉，不希望一種資源品會限制著電動車的普及，因此在科研及產業(yè)推廣上不斷地尋求“無鈷”的方向。鈷的供需矛盾及資源品屬性短期無法改變。假設未來遠期全球每年汽車銷量5000萬輛，按照單車鈷金屬含量10kg測算，則鈷的需求量約為50萬噸量級，而目前全球鈷金屬年開采量不足15萬噸，且從已探明儲量來看，鈷本身也較為稀有，和鋰的邏輯也并不相同，因而馬斯克的“去鈷”想法也就不難理解了。聯(lián)合三元電池科研大牛JeffDahn教授共同研發(fā)“無鈷”電池。2015年6月，特斯拉與三元材料領域大牛JeffDahn所領導的25人研究團隊簽訂了為期5年的獨家合同，而雙方的正式合作于2016年正式啟動，Jeff主要為特斯拉提供提高鋰電池的能量密度和使用壽命，降低成本相關研究。從Dahn教授的研究中也可以窺見一些特斯拉對“無鈷”電池的嘗試?？蒲猩铣醪阶C實有無鈷化方案，但還無法產業(yè)化應用。根據過去幾年JeffDahn團隊發(fā)表的論文，一些與“無鈷”電池相關的結論主要是：在NCA類型的高鎳（Ni＞90%）材料中，Co起的作用很小或幾乎沒有，但長時間低倍率循環(huán)過程中，正極容量衰減嚴重，例如即使相對表現最好的樣品在400次循環(huán)后正極容量僅剩余不足70%。三元“無鈷”電池產業(yè)化方案目前并不存在?？紤]到實驗室方案至產業(yè)化量產一般需要較長時間，且考慮到目前實驗室方案還有一些具體問題并未完全解決，因此我們認為現行條件下，特斯拉的絕對“無鈷”鋰離子電池暫時還不存在。但是，的低鈷方案是存在的，且鈷的含量還在持續(xù)降低。1.4.如何理解的去鈷路線？1.4.1.

“Lessthan3%cobaltinourbatteriers”首先需要知道現在“含鈷量”還有多少。因此第一個問題就是來如何理解馬斯克“Weuselessthan3%cobaltinourbatteriers&willusenoneinnextgen”?我們認為這句話的核心是理解這個“3%”的主體是誰，正極活性物質中鈷的摩爾配比含量？正極活性物質中鈷的質量比？單體電池中鈷的質量比？還是在電池中的價值量占比？各大材料廠現有的主流高鎳方案主要包括NCM(Ni80體系)、NCM(Ni83體系)、NCA(Ni80體系)及NCA(Ni87體系)等。馬斯克所說“3%”并不是指正極活性物質中鈷的摩爾配比。最直接的金屬摩爾比可以直接通過各類活性物質的分子式，可以看出鈷金屬含量最低的是NCM(Ni83體系)，其測算鈷含量大約為8%，而體系所用的NCA(Ni8體系)及NCA(Ni87體系)分別為15%及10%，均不及馬斯克所說的3%含鈷量，因此其3%含鈷量的主體并不是正極材料活性物質摩爾比。馬斯克所說“3%”也不是指正極活性物質的鈷質量比。計算質量百分比口徑下各類正極活性物質的鈷含量，即根據鈷含量=鈷相對原子質量*鈷摩爾比/活性物質相對分子質量則可以得出，目前鈷金屬含量最低的是NCM(Ni83體系)，其測算質量分數口徑下鈷含量大約為5%，而體系所用的NCA(Ni8體系)及NCA(Ni87體系)分別為10%及6%，同樣均不及馬斯克所說的3%含鈷量，因此其3%含鈷量的主體可能也并不是正極材料活性物質中鈷的質量百分比。根據披露的公開資料也可以看出，目前商用的主流高鎳產品質量分數口徑下的鈷含量約為5-7%，距離馬斯克說的3%還有一定的距離。那馬斯克所說的3%究竟指的是啥？我們覺得有兩層含義，即電池總質量中鈷的質量分數和鈷在電池中的單位價值量占比。對于電池總質量中鈷的質量分數，有以下的測算方法：鈷含量=鈷單位耗用（kg/kwh）*電池單體能量密度（kwh/kg）則可以得出，目前主流的這幾種高鎳方案，其測算電池質量分數口徑下鈷含量除NCA(Ni8體系)之外均在3%以下，因此馬斯克所說的3%可以是指電池總質量中鈷的質量分數。對于鈷在電池中的單位價值量占比，有以下的測算方法：鈷價值量占比=鈷單位耗用（kg/kwh）*鈷單價（元/kg）/電池價格（元/kwh）考慮到馬斯克說的3%含鈷量是在2018年6月左右，因此我們可以根據2018年6月左右的各類價格進行回溯?？紤]到僅為簡單測算，我們主要用一些國內連續(xù)數據結合外媒報道進行測算。根據無錫盤和MB報價數據，2018年6月，鈷粉價格約為550元/kg，根據BNEF及GGII的數據，電池價格約為1300元/kwh（175-185美元/kwh），則對應的NCM811及NCM(Ni83體系)，其電池價值量口徑下鈷含量大約為4%及3%，而特斯拉體系所用的NCA(Ni8體系)及NCA(Ni87體系)分別為6%及3%.因此馬斯克所說的3%也可以是指，鈷在電池中的單位價值量占比。1.4.2.

“Willusenoneinnextgen”理解了前面的問題，接下來就可以進一步思考，馬斯克所說的鈷含量降到0是指什么？如何來實現？如果不能實現還能怎么做？根據前文論述，我們認為未來2-3年內很難大規(guī)模應用完全“無鈷”電池，但鈷對特斯拉的牽制將大幅降低，即特斯拉的“含鈷量”顯著低于3%，直至接近0，這主要是基于以下幾點的考慮：1）鈷在三元材料電池體系的作用依然存在，高鎳體系含量低但對電池的穩(wěn)定及循環(huán)壽命等作用暫無法證偽；2）“超低鈷”三元電池已經開始量產，含鈷量將大幅降低。三元體系中，鈷主要起穩(wěn)定結構的作用。在一般三元材料體系中，Co含量增加能有效減少陽離子混排，降低阻抗值，提高電導率和改善充放電循環(huán)性能，但隨著Co含量增加，材料的可逆嵌鋰容量下降，成本增加。Ni元素的存在有利于提高材料的可逆嵌鋰容量，但過多的Ni會使材料的循環(huán)性能惡化。NCM中的Mn元素不僅可以降低材料的成本，而且穩(wěn)定結構，提高材料的穩(wěn)定性和安全性。Mn的含量太高會出現尖晶石相而破壞材料的層狀結構。NCA中的Al元素增強了材料的結構穩(wěn)定性和安全性，進而提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。三元體系中，鈷主要作用還在進一步被證實。根據2020年2月刊發(fā)于權威期刊

《Sicence》上的論文“Cobaltinlithium-ionbatteries”，作者認為：對一個高鎳正極層狀材料體系而言，除物相本身的不穩(wěn)定性和雜相生成的可能性外，也應該考慮鎳具有相對強的自旋，Ni3+離子發(fā)生“Magneticfrustration”從而導致材料體系處于不穩(wěn)定及高能量狀態(tài)。Li+離子無自旋，故有傾向于進入鎳的晶格位降低體系能量，但使整個材料體系中晶格錯排，阻礙鋰的傳輸，導致正極的容量不可逆衰減。而這種情況下，鈷的摻雜作用就能體現出來，同樣因為無自旋，Co3+可穩(wěn)定材料體系，抑制不需要的晶格中的鈷鋰錯排。作者給出的“無鈷化”的建議包括：用其他有類似作用的元素替代鈷；多個材料體系耦合；使用陰離子氧化還原對；精細調控高鎳材料。作者對鈷的評價是，在LNO體系中，鈷的作用可能不像最初設想的那樣至關重要，但通常只有在與其他組分結合起來分析，才發(fā)現它的重要性是顯而易見的?！盁o鈷“是一個重要的研究目標，但也需要注意性能良好、成本較低、鈷含量較少的正極才是最重要的。從上述分析可知，無論是學術研究上，還是產業(yè)化量產上，LNO體系絕對“無鈷”方案并不成熟，但可以通過精細調控高鎳材料的組成、煅燒溫度、時間和氣氛，做到較低的鈷含量—相對“無鈷”在學術上及實踐中是可行的。2.特斯拉下一代電池：鈷降至1%以下核心結論：1)

所用圓柱21700電池單體能量密度目前其他電池廠鮮有能及，但成組后電池系統(tǒng)能量密度一般。因此特斯拉有必要來進一步提升電池的性能，主要的解決方法即是“去鈷”，即未來使用能量密度更高的超高鎳低鈷電池。2)

電池供應愿景就是不受制于人，極限降鈷就是以后不受制于鈷。特斯拉前期選擇，主要是考慮到其電池性能優(yōu)異，之后引入LGC及，則主要是考慮電池供應鏈安全。特斯拉目前產能規(guī)劃宏闊，不希望有任何阻礙其產能擴張的環(huán)節(jié)出現，而鈷則是被視為可能的隱患。3)目前特斯拉的電池單體含鈷量已低于3%，若把鈷降至1%以下，則特斯拉對鈷的使用將進一步減少，未來放量增長將不受限于鈷。我們測算，若將目前的NCA(Ni87體系)切換為NCA(Ni91體系)，NCM(Ni83體系)切換為NCM(Ni92體系)，“含鈷量”將大幅下滑，下降幅度近60%，電池體系含鈷量將降至1%以內。鈷對電動車遠期產能的限制與馬斯克理念沖突，因此他需要降鈷，降低電池“含鈷量”是特斯拉未雨綢繆、主動出擊。4)特斯拉電動化大勢開啟，切換成超低鈷方案后預計2025年將減少鈷金屬資源使用1.1萬噸左右。特斯拉在歐美電動車銷量一騎絕塵，Model3國產后在國內亦是“屠榜”存在。我們預計2025年特斯拉銷量將達到320萬輛，電池需求將達到256GWh左右，預計到2025年，超高鎳超低鈷方案下對鈷金屬的需求量將減少1.1萬噸左右。5)現有三元Ni8系切換至三元Ni9系，度電成本將下降，特斯拉對鈷價變化的敏感性將下降，利于特斯拉預期管理。現有體系切換至超高鎳低鈷后，電池成本將降低2pct，特斯拉對鈷價變化的成本敏感性將大幅下降。未來特斯拉不會受制于鈷價大幅波動對整體成本造成太大影響，可以對電池及單車成本做預期管理，降低對鈷價巨幅波動的敏感性，“去鈷”核心在于變被動為主動。2.1.特斯拉所用電池仍可提升目前特斯拉國產版已經量產并交付，我們可以分析公告數據來測算特斯拉目前電池系統(tǒng)的優(yōu)劣勢。首先，特斯拉電池優(yōu)勢在其材料體系，從目前可量產的正極活性材料（LMO,LFP,LCO,NCM,NCA）角度看，高鎳體系NCA/NCM目前是克容量最高的材料，一般能超200mah/g,同時高鎳體系NCA/NCM的相對鋰電勢差相對于LFP體系更高，因此高鎳三元體系的電池能量密度更容易做高。特斯拉體系NCA/NCM811的圓柱21700電池單體能量密度目前其他電池廠鮮有能及。分析動力電池裝機數據，我們可以明顯看出，松下NCA21700電池單體質量能量密度達到256wh/kg，其單體體積能量密度達到733wh/L，LGC的NCM8系21700電池單體質量能量密度達到257wh/kg，其單體體積能量密度達到718wh/L.目前寧德時代的方形高鎳體系，其單體最高的為79148款方形三元電池，單體質量能量密度達到250wh/kg，其單體體積能量密度達到563wh/L.而磷酸鐵鋰類電池單體能量密度相對于三元體系差距明顯。但成組后電池系統(tǒng)能量密度，特斯拉體系目前處于中上等水平。考慮到松下及LGC均為圓柱形電池，相比與寧德時代的方形電池，在單體性質上有優(yōu)勢，但成組效率并不高。國產特斯拉基礎款電池系統(tǒng)能量密度約為150wh/kg，而國產長續(xù)航款電池系統(tǒng)能量密度約為161wh/kg，而寧德時代方形811體系電池系統(tǒng)能量密度可超過180wh/kg.目前特斯拉體系的電池單體性能近乎無敵，而成組成系統(tǒng)后性能一般，因此特斯拉有必要來進一步提升電池的性能。解決此問題，要么換用成組后能量密度滿足要求但更便宜的方案，要么繼續(xù)提升單體能量密度從而提升成組能量密度。目前看，主要的解決方法均是走的“去鈷”路線，即低配版采用寧德時代“LFP+CTP”電池方案，高配版未來使用克容量更高的高鎳低鈷電池?！?/p>

CTP+LFP”方案前文已討論，后續(xù)的重點將是討論特斯拉的高鎳超低鈷方案。2.2.特斯拉的超低鈷方案前面討論了特斯拉為何要“去鈷”，可以怎樣“去鈷”，接下來我們從特斯拉產業(yè)鏈如何，來一步步挖掘特斯拉去鈷的進度，并引申出我們對其電池路線的猜想和對行業(yè)影響。2.2.1.特斯拉電池供應愿景：不求于人首先來看特斯拉電池供應鏈，目前特斯拉體系的電池主要是由松下及LGC供應，2020年將引入寧德時代進入其電池供應鏈，而在2019年之前的十年則由松下獨供。2009年，找不到穩(wěn)定電池供應商的特斯拉遇到了當時汽車動力電池中的領軍企業(yè)松下，雙方逐步開啟了長達十年的合作。2010年，松下投資3000萬美元，收購了特斯拉141.8萬股股票。2011年，雙方又簽訂了6.4億顆18650電芯供應的協(xié)議。2013年，雙方再次續(xù)簽協(xié)議，將供應量提升至18億顆。雙方從普通的供應關系發(fā)展到獨家供應關系。2014年7月，特斯拉與松下共投資50億美元在美國內華達州建立“超級工廠”

Gigafactory1，項目中，松下主要負責生產圓柱形鋰電池，供給特斯拉Model3。2016年，Model3預定量達到32.5萬輛。馬斯克表示到2018年自家工廠能夠生產滿足50萬輛汽車使用的電池，而此前特斯拉卻并未與松下對提前的任務達成一致。2017年，電池產能不足使Model3遭遇量產瓶頸。2018年特斯拉與松下關系開始轉折。2018年下半年，Model3的產能終于達到5000輛/周，同時，特斯拉在第三季度實現盈利，但松下卻為了增加Model3產能進行了遠超預期的固定資產、人工投資，最終導致自己在兩個季度虧損84億日元。2019年1月21日，豐田與松下宣布，計劃2020年年底前成立合資公司。與此同時，松下為特斯拉提供電池業(yè)務的營業(yè)虧損已超過200億日元，2019年第一季度特斯拉交付量也大幅下跌。2019年9月，松下CEO津賀一宏在采訪中直言自己后悔幾年前投資特斯拉超級工廠。2020年1月，特斯拉開始穩(wěn)定盈利，但與松下卻漸行漸遠。特斯拉在財報電話會中表示，公司電池供應商將增加LGC和CATL。特斯拉對松下獨供的反思：成之性能，敗之產能。特斯拉前期選擇松下，主要是考慮到其電池性能優(yōu)異，有利于特斯拉電動汽車的推廣，之后引入LGC及寧德時代，則主要是考慮電池供應鏈安全，2018年產能瓶頸最終讓特斯拉決定在上海工廠電池供應中增加供應商。特斯拉目前產能規(guī)劃宏闊，不希望有任何阻礙其產能擴張的環(huán)節(jié)出現。從公司未來產能規(guī)劃上看，主要可以分成三塊，即美國Fremont工廠、上海工廠及德國工廠，目前各自的規(guī)劃和進度是：1)Fremont：ModelY在2020年1月開始量產爬坡。目前Mode3/Y的總產能是每年40萬輛。由于將在各個生產車間增加量產機器，因此ModelY量產爬坡將逐漸釋放。到2020年年中完成擴建后，Model3和ModelY的總產能將達到每年50萬輛。另外將在2020年第一季度末開始交付ModelY。2)Shanghai：自2019年第四季度末以來，一直在逐步增加本地電池pack組的產量。Model3的制造在符合預期的推動。由于中國市場對Model3反響良好，因此目標是進一步利用現有設施增加Model3的產能，二期工程已經破土動工。鑒于SUV車型的受歡迎程度高，因此計劃推出ModelY的產能不小于Model3。3)Berlin-Brandenburg:正在柏林附近進行準備工作，考慮到德國有很強的制造和工程能力，因此選擇了柏林作為合適的地點來為歐洲市場生產汽車。該工廠的首批交貨預計在2021年。從特斯拉—電池廠—材料廠穿透，來看特斯拉在高鎳去鈷上可能的方向，考慮到寧德時代目前給特斯拉的方案大概率為方向LFP電池，不是三元體系，因此我們暫不討論。LGC及松下電池業(yè)務體系中，有大量布局及量產高鎳正極的公司。在LGC的正極供應體系里，包括了LG化學、L&F、POSCOChemTech、日亞化學、優(yōu)美科、格林美、天津巴莫、華友樂金、當升科技、湖南中偉等，目前各家均已布局高鎳。在松下的正極供應體系里，包括了住友金屬、戶田工業(yè)、廈門鎢業(yè)、優(yōu)美科、芳源環(huán)保、湖南中偉等，同樣的目前各家也都已布局高鎳。目前主要的高鎳前驅體及正極材料包括Ni8系和Ni9系，其中8系是指鎳金屬的摩爾比超過80%的三元材料，包括Ni80、Ni83、Ni88等，市場上規(guī)模化應用的多為Ni83產品。9系是指鎳金屬的摩爾比超過90%的三元材料，包括Ni90、Ni92、Ni95等。LGC及松下電池業(yè)務龐雜，除了動力電池業(yè)務還有大量的小動力業(yè)務，動力電池業(yè)務中除了特斯拉還有大量其他整車廠，因此從分析特斯拉的角度看，更需要分析對應的材料廠是否是穿透到了特斯拉這一層級。2.2.2.特斯拉Ni9系電池：極限降鈷以不求于鈷幸運的是，確實有這樣一個為“松下-特斯拉”體系供應NCA前驅體的A公司，其股東之一為與松下-特斯拉體系有多年合作的B公司。A公司與松下-特斯拉體系的合作時間軸如下：1)

“2015年3月，特斯拉和松下在B公司的陪同下到我司參觀考察，公司總經理和高層領導在會議室接待了客人，并簡要介紹了公司在三元前驅體的整體實力。隨后，在相關部門負責人的帶領下，客戶先后參觀了我司生產車間、研發(fā)中心和檢測測試中心，公司副總經理重點向客戶介紹了NCA生產能力和品質性能，并解答客戶提出的疑問。”2)

“2016年9月，A公司規(guī)劃投資3億元，將建成年產3.6萬噸高品質NCA/NCM前驅體、三元鋰電正極材料的新生產基地?！?)

“2017年7月和8月，A公司分別通過了松下集團對公司產品供應鏈體系品質審核的初審和復審，而本次《基本交易合同》的簽署是公司通過松下品質審核的具體落實。預期供貨數量和產品為每月1000噸的三元材料NCA前驅體?！?)2017年，公司對口松下收入約為6300萬元，占當期三元前驅體業(yè)務69%，占當期全公司總收入36%；2018年公司對口松下收入進一步提升至1.73億元，占當期三元前驅體業(yè)務76%，占當期全公司總收入64%。5)2018年半年報，A公司表示“現階段，公司正在持續(xù)加大NCA、NCM前驅體產品比重，轉型成為鋰電池三元正極材料生產企業(yè)，根據公司目前的客戶維護及市場拓展情況，松下目前成為公司NCA前驅體產品的主要銷售客戶，導致公司對松下產生一定的依賴?！备鶕嗀公司官網產品介紹，目前松下-特斯拉體系的NCA產品主要包括鈷摩爾比為15%的普通NCA及鈷摩爾比為9%作用的所謂NCA+，根據前文測算及特斯拉對電池及鈷含量的定義，我們認為，鈷摩爾比為15%的普通NCA大概率為modelS/X所使用，鈷摩爾比為9%左右的所謂NCA+大概率為新款model3所使用。目前從商用化量產角度看，NCA（Ni87/88，即把鈷摩爾比降到10%以內）以及NCM8系（Ni83，鈷摩爾比大約8%）已經是非常高的水平.那是否還有鈷含量更低的高鎳正極體系量產呢？答案是肯定的，例如格林美公告寫道“2020—2026年，ECOPROBM向公司采購總量不低于10萬噸的高鎳NCM8系、9系前驅體”，但具體摩爾配比數據并不可知，幸運的是，我們在地方政府官網上找到了A公司的相關項目審批公告。A公司公告高端三元鋰電前驅體（NCA/NCM）項目信息在2019年11月公示，公司項目總共分兩期進行，一期為12個月，2期為8個月，預計建成后形成高鎳NCA前驅體產能25000噸，高鎳NCM（8系及9系）前驅體產能11250噸。目前地方監(jiān)管部門已批復該項目的能耗及環(huán)保。A公司該項目中最引人注意的是兩個超高鎳極低鈷的前驅體項目，與其官網上已披露產品對比可知，NCA(Ni91系)和NCM（Ni92系）均為新增量產項目。目前A的前驅體主要客戶為松下和B公司，松下為特斯拉供應商，B公司為日韓電池廠正極高鎳供應商。A公司對松下及B公司的總銷售額，在2017年及2018年上半年分別占A公司前驅體收入的82%和82.5%。因此該項目中超高鎳體系的NCA(Ni91系)和NCM（Ni92系）前驅體終端主要客戶大概率為松下-特斯拉體系及B公司對口的日韓電池廠。2.3.超高鎳超低鈷對特斯拉有何意義2.3.1.擺脫銷量增長對鈷的依賴首先是意味著對鈷依賴的大幅下降，根據前文測算，我們知道，目前特斯拉的電池單體含鈷量已低于3%，若把鈷降至1%以下，則特斯拉對鈷的使用將進一步減少，未來放量增長將不再受限于某一環(huán)節(jié)。將目前的NCA(Ni87體系)切換為NCA(Ni91體系)，“含鈷量”將下降60%。目前特斯拉使用松下的依舊是NCA正極材料電池，若將目前的NCA(Ni87體系)切換為NCA(Ni91體系)，金屬鈷單位耗用將從原來的約0.08kg/kwh降低至0.03kg/kwh，下降幅度近60%，正極材料中鈷含量質量比將從原來的約6.2%降低至2.6%，下降幅度近60%，正極活性物質鈷的摩爾比將從原來約9-10%降低至4%，下降幅度近60%，電池單體含鈷量將從原來的約2.1%進一步降低至0.9%，下降幅度近60%.將目前的NCM(Ni83體系)切換為NCM(Ni92體系)，“含鈷量”也將下降60%。目前特斯拉使用的LG電池正極體系為NCM8系，目前商業(yè)化應用最普遍的即為NCM(Ni83體系)，若將目前的NCM(Ni83體系)切換為NCM(Ni92體系)，金屬鈷單位耗用將從原來的約0.07kg/kwh降低至0.02kg/kwh，下降幅度近60%，正極材料中鈷含量質量比將從原來的約5.2%降低至1.9%，下降幅度近60%，正極活性物質鈷的摩爾比將從原來約8%降低至3%，下降幅度近60%，電池單體含鈷量將從原來的約1.7%進一步降低至0.7%，下降幅度近60%.以上兩種超高鎳極低鈷體系，相較于傳統(tǒng)三元電池NCM5系及6系，“含鈷量”將下降近90%。其中鈷金屬單位耗用0.22kg/kwh降低至0.02kg/kwh，下降幅度近90%，正極材料中鈷含量質量比將從原來的約13%降低至約2%，下降幅度近80%，正極活性物質鈷的摩爾比將從原來約20%降低至3%，下降幅度近80%，電池單體含鈷量將從原來的約4.6%進一步降低至0.7%，下降幅度近80%.含鈷量的大幅下降，對特斯拉首先也是最重要的意味著產能將不會受限于鈷。鈷對電動車遠期產能的限制與馬斯克理念沖突，因此他需要降鈷。對于馬斯克及特斯來來說，最核心的想法是把電動車在全世界推廣，最終達到完全替代燃油車，遠期銷量千萬量級，顯然他并不希望有什么關鍵環(huán)節(jié)始終阻礙著他，限制著特斯拉和電動汽車的推廣。降低電池“含鈷量”也是特斯拉未雨綢繆、主動出擊。早前特斯拉與松下的矛盾，并不是由于松下電池的質量問題，相反松下電池的質量非常好，目前來看也是最好的動力電池之一。兩者的核心矛盾是特斯拉對松下電池產能，不能滿足特斯拉的產能爬坡需求的矛盾。顯然在馬斯克及特斯拉的眼里，鈷也是這樣的一種存在，雖然鈷未來可以大量的重復循環(huán)使用，但目前對馬斯克及特斯拉而言，最優(yōu)先的是要主動出擊，降低電池“含鈷量”。目前特斯拉銷量火爆，未來增長可期。特斯拉的主要量產車型包括ModelS、ModelX、Model3，隨著ModelY量產下線并交付，特斯拉將正式完成“S.E.X.Y”系列平圖。ModelS在2012年開始生產，當年二季度開始交付，ModelX則是在2013年的三季度開始交付，Model3則是從2017開始量產及交付爬坡，目前ModelS及ModelX投產都已超過7年增長已相對疲軟，而Model3交付量則是持續(xù)創(chuàng)新高，ModelY已經開始量產并將于2020年一季度開始交付。特斯拉在2019年的產量和交付量均超過了36萬輛，創(chuàng)下新高，同比增長均超過了40%，實現了全年36萬輛到40萬輛的交付量目標。特斯拉實現交付量目標，主要是得益于Model3產量的大幅提升。Model3在2019年生產30.2276萬輛，向消費者交付30.06萬輛，產量占到了特斯拉全年的82.8%，交付量占81.9%。同2018年相比，Model3的產量在2019年增長97.6%，交付量增長106.4%。特斯拉在歐洲市場已經開始直接挑戰(zhàn)傳統(tǒng)燃油車巨頭。分市場看，2019年歐洲的新能源汽車達到了56.42萬臺，在2018年40.7萬臺的基礎上增長了38.9%，其中特斯拉Model3在歐洲的量為9.524萬臺，這占到了增量的60%。從歐洲分季度銷量來看，特斯拉Model3自2019年大規(guī)模進入歐洲市場以來，其銷量持續(xù)攀升，目前已達到同類型燃油車競爭對手如奧迪A4、寶馬3系、奔馳C系等銷量水平，從銷量趨勢上看，奧迪A4、寶馬3系、奔馳C系等已呈現銷量下臺階的疲態(tài)，而特斯拉Model3銷量則是穩(wěn)定提升。在美國，特斯拉一騎絕塵，Model3冠絕美國。2019年美國純電汽車銷量增長了3%，接近24萬輛左右，約占同年美國汽車銷量的1.4%。美國的純電市場是由特斯拉主導的，特斯拉占了大部分的銷量。特斯拉Model3連續(xù)第二年登上純電銷量冠軍的位臵，交付量增長了14%，約16萬輛。Model3不僅創(chuàng)造了特斯拉自身的銷量紀錄，同時也創(chuàng)造了純電車型的銷量巔峰。Model3的銷量也是排第二ModelX的8.5倍，可謂是一騎絕塵。對比各車型單季度銷量，比歐洲市場更明顯的是，目前特斯拉Model3與同類型燃油車競爭對手如奧迪A4、寶馬3系、奔馳C系等銷量優(yōu)勢持續(xù)保持，目前已超過三者總和，即使加上其他如凱迪拉克CT5、TLX等競爭對手銷量，特斯拉Model3銷量依然沒有太多劣勢。從趨勢上看，目前特斯拉Model3增長勢頭良好，而同級別燃油車競爭對手銷量則在持續(xù)下滑。隨著美國工廠升級改造，不斷提升產能；上海工廠正式量產開啟，產能不斷爬坡，二期即將開啟；德國工廠開始準備動工；ModelY正式量產并交付。特斯拉量產大周期開啟，全球電動化快速增長趨勢確定，我們預計2025年國內及海外新能源汽車銷量分別為700萬輛及600萬輛，特斯拉市占率分別為20%及30%，合計320萬輛。我們預計到2025年當特斯拉銷量達到320萬輛時，其電池需求將達到256GWh左右，年復合增速將超過40%，將帶動龐大的產業(yè)鏈，對于其所用鈷也可以簡單測算。我們根據特斯拉可能選用的四種量產高鎳三元電池做極端測算：1）NCA(Ni87體系)：目前鈷金屬單耗約為0.08kg/kwh，則可以測算遠期2025年鈷金屬需求約為2.10萬噸；2）NCA(Ni91體系)：目前鈷金屬單耗約為0.03kg/kwh，則可以測算遠期2025年鈷金屬需求約為0.85萬噸；3）NCM(Ni83體系)：目前鈷金屬單耗約為0.07kg/kwh，則可以測算遠期2025年鈷金屬需求約為1.75萬噸；4）NCM(Ni92體系)：目前鈷金屬單耗約為0.02kg/kwh，則可以測算遠期2025年鈷金屬需求約為0.63萬噸.從以上的分析我們可以看出，在繼續(xù)以使用三元電池為大前提的假設條件下，未來特斯拉對鈷的需求將有兩個需求通道：1)沿著現有NCA(Ni87體系)及NCM(Ni83體系)，隨著特斯拉汽車銷量而不斷增加對鈷的需求；2)從2020年開始慢慢將正極材料體系不斷向新的“高鎳低鈷”

NCA(Ni91體系)及NCM(Ni92體系)三元方向切換。預計到2025年，高鎳超低鈷方案下對鈷的需求量將從現有體系外推的1.82萬噸下降到0.74萬噸左右，減少鈷資源使用1.1萬噸左右。若從目前材料體系切換到“高鎳超低鈷”的節(jié)奏，2020-2023年分別是17%，33%，67%及100%，根據我們的測算，特斯拉在2020年至2023年并不需要每年增加太多鈷金屬的需求，這顯然短期內是可以緩解特斯拉對鈷的依賴。同時我們也需要注意的是，測算結果提示到2023年切入“高鎳超低鈷”之后，特斯拉對鈷的需求又將繼續(xù)上升，雖然斜率已遠不如之前，但還是會隨著特斯拉銷量的提升而不斷增長。因此可以猜測，隨著實驗室驗證及產業(yè)化不斷完善，2023年前后有可能將真正意義上開始量產使用“絕對無鈷”電池，進入下一個“無鈷化”階段。2.3.2.降成本、控預期：被動變主動其次是意味著成本的進一步降低?？陀^上來講，電池中鈷成本的下降并不意味電池成本一定下降，因為電池系統(tǒng)需要方方面面的配合。此處我們以測算方便，假設其他成本和條件均保持不變，測算不同正極體系鈷含量不同而造成的電池成本變化?？紤]到目前鈷金屬價格約為250-300元/kg，我們取300元/kg作為測算標準，探究不同單車帶電量，不同正極體系電池對鈷金屬需求的成本變化。測算可知，對于不同的單車帶電量體系，1)NCA(Ni87體系)：目前鈷金屬單耗約為0.08kg/kwh，則可以測算30度電時鈷金屬成本約為738元，120度電時鈷金屬成本約為2953元，度電鈷成本約為25元；2)NCA(Ni91體系)：目前鈷金屬單耗約為0.03kg/kwh，則可以測算30度電時鈷金屬成本約為298元，120度電時鈷金屬成本約為1193元，度電鈷成本約為10元；3)NCM(Ni83體系)：目前鈷金屬單耗約為0.07kg/kwh，則可以測算30度電時鈷金屬成本約為617元，120度電時鈷金屬成本約為2467元，度電鈷成本約為21元；4)NCA(Ni92體系)：目前鈷金屬單耗約為0.02kg/kwh，則可以測算30度電時鈷金屬成本約為220元，120度電時鈷金屬成本約為882元，度電鈷成本約為7元.顯然，從現有三元Ni8系切換至三元Ni9系，度電成本將顯著下降。假設電池成本未來2-3年到100美元/kwh,即700元/kwh，則鈷含量的降低，將為電池成本降低2pct。以特斯拉目前約70kwh平均帶電量來簡單測算，NCA(Ni87體系)切換至NCA(Ni91體系)后，單車鈷成本將節(jié)省1000元以上，NCM(Ni83體系)切換至NCM(Ni92體系)后，單車鈷成本將節(jié)省約1000元。假設特斯拉單車穩(wěn)態(tài)平均售價為25萬元，毛利率20%，則對應單車毛利5萬元，凈利率5%，對應單車凈利1.25萬元，鈷含量的降低將會增厚單車凈利約8%?？紤]到目前特斯拉單車帶電量范圍約為50-100kwh，我們取70kwh作為測算標準，探究不同鈷金屬價格情況下，不同正極體系電池對鈷金屬需求的成本變化。測算可知，對于不同的單車帶電量體系，1)NCA(Ni87體系)：目前鈷金屬單耗約為0.08kg/kwh，則可以測算當鈷價為200元/kg時鈷金屬成本約為1148元，700元/kg時鈷金屬成本約為4019元；2)NCA(Ni91體系)：目前鈷金屬單耗約為0.03kg/kwh，則可以測算當鈷價為200元/kg時鈷金屬成本約為464元，700元/kg時鈷金屬成本約為1624元；3)NCM(Ni83體系)：目前鈷金屬單耗約為0.07kg/kwh，則可以測算當鈷價為200元/kg時鈷金屬成本約為959元，700元/kg時鈷金屬成本約為3358元；4)NCA(Ni92體系)：目前鈷金屬單耗約為0.02kg/kwh，則可以測算當鈷價為200元/kg時鈷金屬成本約為343元，700元/kg時鈷金屬成本約為1200元.顯然，從現有三元Ni8