5.隔膜:技术壁垒高
5.1隔膜的性能要求和发展趋势
锂电池隔膜介于正极与负极之间,本身不导电,主要功能是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,同时允许电解质离子于其间通过;在电池过热时,通过闭孔功能来阻隔电流传导。
隔膜性能的优劣决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
锂电池隔膜的基本要求:(1)具有隔离性和绝缘性,保证正负极之间物理隔离;(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低电阻和高离子电导率,对锂离子有很好的透过性;(3)良好的化学稳定性:由于电解质溶剂为强极性的有机化合物,隔膜必须耐电解液腐蚀;(4)对电解液的浸润性好;(5)具有足够的力学性能,包括穿刺强度、拉伸强度等,在保证一定的力学性能基础上,厚度应尽可能小;(6)热稳定性和自动关断保护性能好,在电池温度过热时能自动闭孔。
锂电隔膜发展两大趋势。目前隔膜的发展有两条路线,(1)对消费电子类电芯而言,为了迎合美观、便于携带的要求,轻薄化和提高能量密度是发展趋势,一般采用单层PP、PE隔膜;(2)对动力电池而言,由于主要应用在电动自行车、汽车、储能电站上,因此更注重安全性,通常采用多层功能性复合隔膜。
5.2隔膜技术浅析
隔膜的技术难度。隔膜作为锂电池中技术壁垒最高的材料之一,其难点主要体现在生产工艺、基体材料上,其中生产工艺的难度体现在隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性;基体材料的难度体现在获取合格的原材料和添加剂上。
生产工艺方面,隔膜电池的生产分为干法和湿法。
干法工艺:将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜,经过结晶化处理、退火后,得到高度取向的多层结构,在高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构,可以增加薄膜的孔径。干法有单向拉伸和双向拉伸两种方式。
湿法工艺:将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,可制备出相互贯通的微孔膜材料。
干法的固定资产投入较小,但加工过程中温度等指标较难控制,而湿法的工艺相对简单;干法可以做三成膜,湿法只能做一层膜;原材料方面,干法使用流动性好、分子量低的材料,不适合做大功率、高容量电池,而湿法使用不流动、分子量高的材料,能保证大功率电池安全性。总的来说,在生产一般锂电池方面,干法具有成本低、污染小、孔均匀的优势,大功率电池方面,湿法具有安全性高、热收缩性小的优势。目前全球约60%以上的隔膜产品主要采用湿法双向拉伸工艺。
干法隔膜孔的内部结构为贯通型通道,比较适合于做大功率电池。而湿法隔膜孔的内部结构为内部相互连通的弯曲通道,比较适合做高容量电池。“干法”隔膜虽然可靠性差,但是由于成本低/售价低,在国内山寨手机电池市场应用为主;在高端手机、笔记本电脑、动力电池市场,国外知名锂电池电池厂家松下、索尼等主要采用日本旭化成、东燃化学生产的湿法PE隔膜,国内佛塑/BYD合资公司有湿法隔膜产品推出,但仅满足手机市场需求,还不能进入笔记本和动力电池市场。
锂电池基材:锂电池隔膜基体材料主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)材料及添加剂。隔膜所采用基体材料对力学性能及与电解液的浸润度有直接的联系,因此要求极高。世界前三大隔膜生产商日本旭化成(Asahi)、美国Celgard、东燃化学(Tonen)都有自己独立的高分子实验室,能够生产原料和添加剂。国内锂电池厂家所采用的基体材料基本都是通过外购。
5.3隔膜竞争格局:全球集中度高,国内低端产能扩张
全球隔膜市场集中度高,国内仍依赖进口。全球隔膜产量主要集中在日本、美国、韩国,其中日本产量占比超过50%,而且集中度相对较高,前四大企业日本旭化成、美国Celgard、日本东燃、日本Ube垄断了全球约75%的市场份额。国内隔膜行业虽名义产能很大,但受限于工艺水平、产品认证和渠道,实际供应量较少。据统计,2012年中国锂电隔膜需求量约2亿平米,进口量约1.5亿平米,国内供应量约0.5亿平米,国产隔膜中,新乡格瑞恩、东莞星源、佛塑金辉市场份额居前。
国内低端产能扩张。据高工锂电(GBII)统计,截至目前,国内公布进入隔膜领域的企业多达40多家,公布的产能近8亿平方米,超过全球总需求量,但实际量产的企业不到20家,得到电池厂商认可的不足10家;其中,2013年进入隔膜行业的苏州捷力、上海双奥等企业的产能利用率不足5%。隔膜企业实际产量与设计产能之间存在较大差异,主要受生产工艺水平与所面向市场的局限,国内低端隔膜市场呈现产能过剩局面。
从产量规模上看,新乡格瑞恩、深圳星源和佛山金辉仍处于国产隔膜厂商的第一阶梯;南通天丰、山东正华、佛山东航光电和河南义腾等处于第二阶梯。预计随着沧州明珠、大东南、南洋科技、云天化等上市公司介入锂离子电池隔膜领域争抢市场,行业竞争将加剧,但仍保持高速发展的态势。
竞争加剧,产品价格、利润率下降。国内隔膜主要是低端产能,近两年由于产能快速扩张、产品同质化现象严重,而短期需求增长有限,竞争愈加激烈,产品价格和利润率快速下降,根据高工锂电统计,整个隔膜业的净利润率从2010年的48.5%降至目前的20%左右。草根调研显示,目前国内干法隔膜价格已从7~8元/平米降至约2~3元/平米,湿法隔膜价格从12~15元/平米降至7~8元/平米。相对而言,干法隔膜下降幅度比湿法隔膜大,主要原因是湿法隔膜技术门槛比干法高,竞争程度较干法隔膜低。
主流厂商大多使用进口隔膜,国产隔膜多用在中低端领域。由下表可知,一线锂电池厂商供应基本由前四大隔膜厂商垄断,像力神、比克、比亚迪等国内一线厂商,也主要采用进口隔膜,国产隔膜主要在中低端领域(如充电宝、山寨电池)。但也有部分企业近年来通过技术积累,在孔隙率、热收缩、拉伸强度、成品率、一致性、厚度等关键指标上已接近国际水平,成功进入中高端市场,如深圳星源已经切入A123、LG供应链,沧州明珠也成功打入比亚迪、苏州星恒、中航锂电供应体系,未来有望凭借性价比,进一步打入国际供应体系。
5.4隔膜市场规模测算
全球锂离子电池隔膜材料产业的发展取决于锂离子电池的市场需求量,而锂离子电池的销量则由下游应用市场的发展情况决定。我们预计14~16年全球锂电池年需求增速在25~30%左右,经测算,到2016年,全球锂电池隔膜市场将达到86亿元左右,国内隔膜市场规模在13亿元左右。未来若电动汽车、储能电站需求爆发,隔膜市场更有望大幅增长,根据我们测算,每百万EV将拉动5.12亿平米锂电隔膜需求,以10元/平米测算,新增51.2亿元市场需求。
5.5隔膜部分重点个股
上市公司中,涉及锂电池隔膜业务的公司包括佛塑科技、沧州明珠、深圳惠程、南洋科技、大东南、九九久、中材科技、云天化等,其中形成实质销售的只有佛塑科技、沧州明珠和云天化,深圳惠程、南洋科技处在小批量送样供货阶段,大东南、九九久处于试生产阶段,中材科技产能在建中。
佛塑科技:公司主营塑料薄膜,产品包括渗析材料、电工材料、光学材料、阻隔材料、PET切片材料以及PVC压延材料,是国内塑料行业龙头;联营公司佛山金辉高科拥有锂电池隔膜产能1.17亿平米,是国内最早采用湿法技术量产锂电隔膜的企业之一,客户包括比亚迪、比克等国内知名电池厂商,产品大部分应用在数码产品类的锂离子电池上。金辉高科作为国内隔膜行业龙头,将受益于锂电池市场需求增长、进口替代加速,将为佛塑科技带来一定的投资收益。
沧州明珠:公司主营塑料管道、BOPA薄膜及锂离子电池隔膜三大类产品,是国内最大的塑料管道及BOPA薄膜生产基地之一。公司采用干法生产隔膜,现有隔膜产能约2600万平米,生产线改扩建后产能可达3000万平米,公司产品下游可用于动力电池领域,客户包括比亚迪、苏州星恒、中航锂电等国内一线电池厂商。凭借在功能性聚酯薄膜领域的技术积累,公司有望进入高端动力电池材料市场。预计2013~15年EPS分别为0.45、0.59和0.72元,“增持”评级。
不确定性分析:行业竞争加剧风险;技术替代风险。
6.电解液:降价促进国产化
6.1上游六氟磷酸锂大幅降价利好电解液行业
锂电池电解液,是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的载体,对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用。锂离子电池的工作原理也就是其充放电的过程,就是锂离子在正负极之间的穿梭,而电解液正是锂离子流动的介质。
6.1.1原料六氟磷酸锂地位稳固
电解液是电池正、负极之间起传导作用的锂离子导体,为锂离子提供一个自由脱嵌的环境,对电池的安全性、充放电效率、循环寿命等性能有关键性影响。电解液是由高纯有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂等配制而成的非水溶液,其中电解质锂盐环节与隔膜类似,是电池国产化和降成本的关键环节,目前主要为日系企业垄断。
电解质材料中六氟磷酸锂相对于其他锂盐优势明显,尽管六氟磷酸锂热稳定性不佳且易水解,但凭借其良好的电导率、电化学稳定性及突出的氧化稳定性,六氟磷酸锂已成为目前应用最广泛的电解质。
6.1.2六氟磷酸锂扩产带来成本大幅下降
电解液由锂盐(六氟磷酸锂)、溶剂、添加剂组成,其中六氟磷酸锂是电解液成本最重要的组成部分,约占到电解液总成本的43%。
2011年之前,国内可实现量产的六氟磷酸锂生产企业仅日本森田化学(张家港)和天津金牛两家,本土的天津金牛2010年产能仅250吨,六氟磷酸锂几乎全部依赖日本,当时StellaChemifa、关东电化学工业、森田化学等几家日本企业垄断了全球90%的市场份额。
六氟磷酸锂原本是电解液产业链条中技术壁垒最高的产品,但随着国内厂商技术的突破,多氟多、九九久为首的国内厂商快速扩张产能,使得原本具有高壁垒高毛利率的六氟磷酸锂盈利能力大幅下滑。
6.1.3受益于上游大幅扩产,电解液盈利能力平稳
尽管电解液也存在扩产的情况,产能向国内的转移也引起了电解液价格的下降。但我们下节将要提到,电解液扩产比较理性,扩产速度与需求增速基本匹配。
六氟磷酸锂在近两年的快速扩产,电解液产品价格下降,但随着规模效应带来的成本下降、以及国内市场地位的提升,电解液毛利率或将平稳下滑。
6.2进入日韩电芯供应体系的企业将受益,产能向国内转移
日韩是电芯供给的主力军,韩国厂商发展快速,日本动力电池实力雄厚,松下是特斯拉的合作供应商。消费类电芯使用的原材料正在向国内转移,而电动车的大发展将带动配套原材料发展。低端材料国产化,电解液和负极材料最为受益。
锂电池电解液在过去一直是日韩厂商的天下,但随着中国电解液厂商的成长,尤其是六氟磷酸锂国产化以后,电解液产能持续向中国转移。
6.3电解液部分重点个股
杉杉股份:公司主要从事服装、锂电池材料和投资三大主营业务,其中锂电池业务是最主要的利润来源。公司锂电池材料业务覆盖全面,包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。其中正极材料、负极材料和电解液的产销量排名国内前三,公司已经成为全球综合规模最大,种类最齐全的锂离子电池材料专业供应商之一。
受到钴价格下跌影响,公司前驱体业务亏损拖累整体业绩,公司于2013年6月将前驱体业务进行了剥离,预计2013年由于前驱体业务亏损带来的影响将有所减少;另外由于原材料价格趋于稳定,正极材料价格有所回升,公司正极材料业务有望得到大幅改善。
目前公司电解液的总产能在3600吨/年左右,计划扩产到5000吨/年,预计随着日本电解液产能向中国的转移以及国内电动汽车市场的带动,公司电解液出货今年将会维持小幅的增长。
不确定性分析:产品价格下跌风险;锂电池出货量不达预期;新能源汽车政策低于预期。
江苏国泰:主营外贸和化工新材料两大主业:母公司外贸业务主要从事纺织、服装、机电、轻工、化工等商品的进出口贸易;控股子公司~~华荣化工主要从事锂离子电池电解液和硅烷偶联剂的研发、生产和销售。
华荣化工所生产的锂电池电解液销量连续多年保持国内第一、全球前三的地位,在技术和规模方面具有领先优势,国内市场占有率约有30%左右。下游客户覆盖全球前十名及国内主要电芯企业,包括LG、索尼、ATL、力神等。
公司六氟磷酸锂项目将于2014年量产,添加剂、动力用正极材料有序推进,未来将有多个新的利润增长点:公司的六氟磷酸锂项目已经由中试进入到量产阶段,估算300吨/年项目达产后将给公司带来至少4500万元的营收、1000万元左右的净利润,长期来看将进一步提高公司化工业务毛利。同时,子公司国泰锂宝投资建设1100吨/年的正极材料,产品定位于动力电池领域,目前正积极进行市场推广。
在即将快速增长的电动车辆市场,动力锂电池100%都来自于日本、韩美电池厂商,公司作为上游电池材料行业的龙头企业,可通过为全球锂电芯巨头供货,成为全球新能源汽车订单国产化转移第一批受益者。
不确定分析:行业竞争加剧风险;新能源汽车发展不达预期;产品价格下滑风险。
新宙邦:公司主营电容器化学品和锂电池化学品,具体包括铝电解电容器化学品、固态高分子电容器化学品、超级电容器电解液及锂离子电池电解液四类,下游是消费电子、家用电器、信息通讯、汽车电子、电动自行车、新能源汽车等。根据资料,公司电容器化学品中国市占率40%左右,国际市占率10%左右;锂电池电解液国内市占率20%左右。
切入国际供应链。2011年,公司锂离子电池电解液取得SONY、松下等一批国际高端客户的合格供应商承认;2012年,又通过了韩国三星SDI的认证并实现批次交货。
截止目前,全球前四大锂电厂商中,松下、索尼、三星都是公司客户,LG也在进行相关认证中。随着下游国际厂商在新能源汽车领域的快速拓展,新宙邦作为为其配套的材料企业,也将持续受益。预计2013~15年EPS分别为0.71、0.87和1.12元,“增持” 评级。
不确定性分析:市场开拓风险;日元持续大幅贬值风险;技术替代风险。
7.电池、电芯
传统锂电池主要应用于消费电子产品市场,经过多年发展,逐渐走向成熟,而伴随着技术进步、成本降低,特别是对绿色新能源的强烈需求,应用于电动工具、汽车、甚至是储能需求的锂电池市场正在快速成长。
2012年,全球锂电池市场容量33.5GWH,增速30%,其中消费电子占比88%,电动车占比11%,储能和UPS占比1%。消费电子的增速比较稳健,为23%,而电动车的增速非常快,达到163%。我们判断,未来消费电子的增长依然保持平稳状态,随着电动汽车基数变大,并且增速依然维持较快速度,那么将拉动锂电池行业加速增长。
7.1中日韩三国争霸
锂电池下游主要应用于手机、笔记本电脑等领域;其中笔记本电脑领域以日、韩企业为主,而中国企业多集中在手机领域。近年来,日本在全球锂电市场份额有所下降,而韩国、中国上升。具体而言,凭借三星、LG快速发展,韩国份额上升,出货量占比达40%;日本三洋、索尼、松下保持稳定,出货量占比约40%,但其他企业则有所下滑;而由于苹果产品销量的加大以及中国自主手机品牌的崛起,中国锂电企业增长较快,出货量占比约20%。总体而言,全球锂电行业市场集中度较高,日韩并驾齐驱,中国逐渐崛起。
分企业看,全球排名前四位的锂电池企业分别为松下(含三洋)、三星、LG和索尼,,行业垄断程度较高。中国力神、比亚迪、ATL、比克电池出货量分列四至八位。
在应用于消费电子产品的锂电池市场中,曾经作为主力的功能型手机和笔记本电脑随着市场增速的放缓以及替代产品的影响,整体增速逐步放缓。而智能手机、平板电脑已经成为驱动消费电子锂电池市场成长的核心动力。特别是近2年,伴随着产品尺寸的不断放大,在5寸以上智能手机快速走红的背景下,电池容量也水涨船高,一方面需要更大的电量支撑更大尺寸的屏幕消耗,另一方面大尺寸产品也增加的电池的体积。
结合锂电池形状和外包装材料可以将消费电子用锂电池分为方形锂电池(Pr)、圆柱锂电池(Cy)和聚合物锂电池(Po)。随着技术的进步,聚合物电解质快速成熟,由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题,因此外壳材质可以更轻,从而可以提高整个电池的比容量。随着消费电子趋于轻薄化,聚合物锂电池市场增速显著快于其他两种类型锂电池。
而在聚合物电芯市场中,由于苹果公司是全球最大的聚合物电池采购厂商,苹果公司的订单对市场份额有着非常巨大的影响。东莞新能源(日本TDK子公司)目前在全球锂聚合物电芯市场占据了48%的市场份额。之后则是占24%份额的三星SDI、占11%份额的LG化学,以及三洋、索尼等厂商。
传统圆柱型电芯市场,主要是应用于笔记本电脑领域的18650以及16650标准锂电池,但随着超级本的兴起,聚合物锂电池渐渐渗入电脑应用领域。在圆柱形锂电池电芯市场,日本企业索尼、松下、三洋分别占领了9%,10%和26%的份额;而韩国企业三星、LG则已经成为市场领导者,分别拥有30%,22%的市场份额,优势突出。
目前方形电电芯主要应用于手机市场,但随着苹果手机的兴起,聚合物锂电池在智能手机的应用逐渐普及。方型电芯市场依然以日韩企业为主,三星SDI和LG化学分别占据22%和16%的市场份额,日本松下和日立Maxwell占据19%和8%。而由于适用于手机产品,贴近手机产业链,中国电芯企业在方型电芯领域拥有一席之地。包括比亚迪、力神等企业占据了一定的市场份额。
7.2电芯企业构筑电动车产业链核心
锂电池的诞生源于日本电器巨头寻找更优电源的需要,索尼、松下、日立、东芝、NEC等电器巨头是全球锂电产业的开创者,至今仍是全球消费电子锂电产业发展的重要力量。随着锂电池在汽车上的应用成为可能,越来越多的日本车企介入到锂电产业,如丰田与松下合资组建PEVE,日产与NEC合资组建AESC,本田与GS汤浅合资组建BlueEnergy,三菱汽车与GS汤浅合资组建LEJ,等等。双方技术与市场互补,力争在新能源技术革命中挣得第一位的市场份额。
2012年IIT数据显示,全球xEV(EV、PHEV、HEV)用锂电池容量达3.54Gwh。因HEV全球在售车型较多,数据统计难度相对较大,同时HEV单车所用锂电池容量较小,未来发展趋势看对锂电拉动不大。因此我们仅对2012年全球52款在售EV、PHEV车型销量、单车所用锂电池容量做出统计,结果显示:EV汽车消耗电池容量1.51Gwh,占比43%;PHEV汽车消耗电池容量0.74Gwh,占比21%。
同时我们对全球在售EV、PHEV车型所对应的24家主流动力电池生产商EV、PHEV用锂电产量进行统计。主流厂商多为日韩企业,中美占比较少。其中AESC、LG化学、松下(含三洋)、LEJ、BYD占据前五位的市场,份额分别为37%、28.15%、13.5%、7.7%、5.3%。
数据显示,主流动力锂电池厂商多依靠单一热售EV/PHEV车型拉动动力锂电池销量,如位于日产leaf供应链的AESC,位于通用Volt供应链的LG化学,位于TeslaModelS供应链的松下以及位于三菱i~MiEV供应链的LEJ。
7.3技术路线:国际厂商以三元为主
电动汽车的性能极度依赖于动力电池的产品品质。动力电池进行的是频繁、深度的充放电循环,在充放电过程中,电压、电流可能有较大变化,对电池的性能要求严格。
1.大功率充放电能力:电动汽车要求动力电池能快速充放电,具有更好的输入特性。2.
安全性、一致性较高:电动汽车采用的是将多个电池串并联起来,单个电池出现故障将影响整个电池组的性能,电池的一致性就变得尤为重要。3.使用寿命:即电动汽车锂电池组可充放电次数。4.功率密度、能量密度:决定单位重量电池组单位时间为电机所提供的能量以及功率的大小,从而决定汽车的动力性能。
目前全球动力电池主要朝向三个方向发展:三元材料(NCA、NMC),磷酸铁锂材料(LFP)以及锰酸锂材料(LMO)。其中三元材料具有较好的能量密度和功率密度,但安全性能较低,成本相对较高;磷酸铁锂安全性能较好,成本较低,但能量密度以及功率密度较差;锰酸锂综合性能较为均衡,无突出优势和劣势。
以当前新能源汽车厂商选择路径来看,一种是以美国、中国为主的磷酸铁锂为正极的电池路线,另外一种是以韩国、日本为主的三元材料、锰酸锂为正极的电池路线,目前还未确认那种技术路线会成为最终的选择,但因主流汽车生产厂商多为日系及美系汽车,而美系汽车锂电池较多的由日韩锂电企业供应,因此动力锂电池更多的是在三元以及锰酸锂材料之间选择。
而就电池单体容量发展方向看,除Tesla使用小容量18650电池单体(单体容量3.1Ah)外,更多的是专注于大容量锂电单体的研发,如为日产Leaf提供配套电池的AESC公司,PHEV、EV用锂电池多为单体容量33.1Ah的锂电单体。
但因大电池单体市场研发尚处于初级阶段,成本较高,以TeslaModelS与日产Leaf为例,Leaf所用锂电池单位储能成本约为TeslaModelS的二倍左右。使得市场上大多电动汽车在电池组容量不大的情况下(约20Kwh)仅锂电池成本就高达2~3万美元。从而在成本上限制了电动汽车的电池组容量,进而限定了整车的动力性能。Tesla的成功将会为整个动力锂电产业树立标杆,改变研发资源的配置路径,锂电池将会从专注于大容量单体的研发改为小容量单体、电池管理系统的研发,从而缩短电动汽车革命的进程。
7.4全球竞争格局
目前锂电市场仍然是日韩走在前端,中国企业紧跟其后,2013年占全球锂电市场份额的29%。
中国锂电厂逐步具备了一定的技术实力,ATL、力神进入了苹果产业链,比亚迪进入了三星供应链,光宇和比克也进入了全球数码电池供应链,ATL与宝马合作。
7.5电芯部分重点个股
光宇国际:国内最主要的电池生产商。在经历2012年业绩下降甚至亏损之后,2013年公司在锂聚合物电池、铁锂电池等新业务带动下,迅速走出低谷,业绩见底回升。2013年上半年,公司营业收入同比增长9.57%,净利润同比增长52.57%。
锂聚合物电池下游需求快速增长,根据公司扩张计划,两年之内锂聚合物电池月产能有望从上半年的600万只提升到2000万只。公司下游客户有所保障,突破产能瓶颈将有望带动锂聚合物电池快速增长。
随着4G牌照发放,公司铅酸蓄电池业务有望二次爆发;同时,公司管理层积极采取措施改善经营状况,抓住国家整顿铅酸蓄电池行业带来的机会,逐步介入电动工具电池行业。预计未来两年铅酸电池业务会逐步扭亏为盈。
不确定性分析:产品价格下跌风险;市场竞争加剧风险;行业发展低于预期。
南都电源:新产品广受市场认可,后备锂离子及高温电池推广顺利。公司持续积极推进新行业、新产品的拓展和销售,高温电池已在全球范围内实现规模应用,目前已成功应用于亚太、孟加拉、土耳其、南美等多个国家和地区,前三季度实现销售额达1719.14万元,同比增长130.67%,其中Q3单季度销售额为256.10万元。公司已经开始了第二代铅炭电池技术的研究,通过完善炭材料评价体系,针对性地开发多款材料配方,使其更好地满足储能、通信和混合动力等领域的不同需求。
另外公司前三季度通信后备用锂离子电池继续保持高速增长,同比增长411.81%,随着国内外4G网络建设的持续推进,对通信后备用锂离子电池的需求将进一步增加,公司锂电业务有望实现持续增长。
动力产品拉低毛利率水平,低速电动车逐步放量。前三季度公司动力产品收入同比增长30.51%,收入占比上升至54.64%,动力产品在公司三大业务中毛利率水平最低,收入占比的提升拉低了综合毛利率水平;另外,主要产品电动自行车动力电池在2013年经历价格战,导致动力电池毛利率水平同比下降2.50个百分点。动力电池收入占比增加、产品毛利率下降导致综合毛利率水平下降,前三季度综合毛利率为14.42%,同比下降1.01个百分点,Q3单季度毛利率达15.94%。
此外,公司低速电动车电池的销售额达1810.17万元,同比增长551.00%,未来有望继续为动力产品注入新增长动力。
铅碳电池中标示范项目带动储能业务增长。在新能源储能电池和数据中心后备电池领域,公司铅碳电池产品中标了多个项目。前三季度公司储能电池业务收入达9762.82万元,同比增长79.66%。截止三季度末,公司新型动力及储能电池生产线建设项目累计已完成投入23620.64万元。
不确定性分析:产品价格下跌风险;市场竞争加剧风险;行业发展低于预期。
成飞集成:公司控股子公司中航锂电公司的主要产品锂离子动力电池,单体容量覆盖了10Ah到500Ah,主要应用领域包括:电动车辆、轨道交通、电力储能、通讯基站、矿用装备、军事应用等。公司致力于持续提高大容量锂电池的研发能力和制造水平,全力打造“技术领先,质量可靠,用户满意”的全球锂电池金牌供应商。
中航锂电产能在1.2~1.5亿AH,产能利用率约50%,目前市场需求较为分散,同时也造成了“生产小批量”、“多品种”的典型特征,更换工装较为频繁,因此实际可达成产能比额定产能低。目前中航锂电杭州电动汽车租赁项目是杭州市政府提供政策支持,中航锂电配套锂电池给电网运营商。
不确定性分析:产品价格下跌风险;市场竞争加剧风险;行业发展低于预期。
鑫科材料:公司主要从事铜及铜合金板材、带材、线材、特种电缆等产品的生产、开发与销售。2014年3月6日,公司公告拟出资1.2亿元收购广州唐寥持有的天津力神2000万股股权,占力神总股本的1.60%。天津力神是国内投资规模最大的锂电池生产商,现有5亿Ah锂离子电池的产能。
天津力神在消费电子类产品的锂电池份额处于绝对领先的地位,占国内消费类锂电池厂商销量3成份额。企业营销网络覆盖了欧洲、北美、亚洲等国家和地区,客户既包括苹果、三星、摩托罗拉、LG、戴尔、惠普、诺基亚、TTI、SBDK、Valence、沃达丰等国际巨头,也包括联想、华为、中兴、TCL等国内的行业领导者,物流中心遍布世界各地。
天津力神在动力锂电池布局多年,表示将致力于成为中国节能与新能源汽车车用充电电池的主要生产商和经销商,并力争在5~10年内将销售总额提升至1000亿元,未来三年,平板电脑、移动电源、电动自行车及电动汽车销量的不断增长,将给天津力神带来快速发展的空间。根据鑫科材料2014年3月投资分析报告显示,通过三年的发展,公司生产规模将超20亿AH,销售收入过百亿元,利润达十亿元。
不确定性分析:价格波动风险;技术风险;汇率风险;在建项目投产风险。
8.电池管理系统
锂电池在加热、过充/过放电流、振动、挤压等滥用条件下可能导致电池寿命缩短以致损坏,甚至会发生着火、爆炸等事件,因此安全性问题成为动力锂电池商业化推广的主要制约因素。安全型、低成本、长寿命锂离子电池的安全标准、安全评价方法、电池制造过程的安全与可靠性控制以及通过正负极材料、电解质与隔膜优选改善电池安全与可靠性是实现确保大型动力锂离子电池安全可靠,实用化的关键。管理系统作为电池保护和管理的核心部件,不仅要保证电池安全可靠的使用,而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命,作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁,电池管理系统对于电动汽车性能起着越来越关键的作用。
电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起,对电池的电压、电流、温度进行时刻检测,同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒,计算剩余容量、放电功率,报告SOC&SOH状态,还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程、以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通讯。
特斯拉独特的分层电池管理系统将解决方案落实到每个电池单体,逐层监控,要求每个层次的观测指标都达到其设定的安全范围,这样的管理方式十分类似于国有银行的风险控制体系。除了在硬件上实施分层管理,特斯拉更强大的是其成熟的反馈~协调软件系统,系统中的检测标准是特斯拉公司在长期试验过程中积累下来的,也是其他公司难以在短期内模仿的。
特斯拉选取的电池解决方案需要解决的主要问题有3个:1、保证电路中电流稳定在合理范围内,防止局部过热引起18650电池的自燃;2、保证每个电池均在安全电压内工作,控制电荷平衡;3、减少外部冲击对电池的影响。其他的问题还包括保证合适的湿度、烟雾浓度等。下面我逐层分析特斯拉的电池管理系统是如何实现分层管理的。
第一层:电池单体。电池单体是特斯拉安全任务落实的基础。每节电池都内置热敏电阻(PTC),电流阻断器(CID),压力测试阀和耐高温、稳定性好的表层。热敏电阻的电阻在温度升高后迅速增大,减少电路内电流,降低电路内温度;电流阻断器在外部的压力增大时,断开电池与系统的连接,保证电路在非正常条件下的安全。
第二层:电池brick。电池的并联过程中,每个并联单元都配有保险丝、开关和电子集成器,整个电路与集电器相连。保险丝在电流过大时,会立刻熔断,确保安全。集电器的作用是监控电池单体的电荷量,确保不会某个电池因充放电或在温度异常的情形下出现电荷量过高、过低的现象。当上述情况发生时,继电器会帮助电池转移电荷,达到电池单体间电荷的平衡。当电池发生异变时,单个电池电路上的电子集成器就会断开开关,隔离该电池。
第三层:电池sheet。每个电池sheet层面上都配有电池监控板(BMB)和冷却系统。电池监控板主要负责监控每个电池brick的电压、温度、电流、湿度和整个sheet的电压,确保其稳定输出;冷却系统由一根环绕各电池单体的冷凝管构成,冷却液使用的是50%的乙二醇溶液,这是一种常见的抗冻剂,兼具散热和保温功能(凝固点是零下37.9度);每个电池brick之间都配有保险丝,防止电流过大。
第四层:电池包及整车。电池包层面上设置BSM系统(BatterySystemMonitor),用以监控整个电池包的工作环境,其中包括电池包的电流、电压、温度、湿度、方位、烟雾等指标;更上一层,整车层面上设置VSM(VehicleSystemMonitor),用以监控BSM。
其他方面:为电池管理系统配备CANbus,用于连接控制系统和传感器,其最大的优点是仅仅用1~2根线就能传输大量的数据;车体还侦测加速度、对地角度、电池包上的烟雾、湿度、水分等指标,并反馈给电池管理系统,从而调节电池包内的环境;高压触点全在密封件内,只能用专用工具才能打开。
8.1电池管理系统部分重点个股
均胜电子:公司目前拥有资产包括子公司宁波均胜股份、长春均胜、华德塑料、华德奔源以及德国普瑞等,产品主要是三大类:汽车电子、发动机系统功能件和内外饰功能件。
德国普瑞成立于1919年,总部位于德国萨勒河畔的巴特诺伊施塔特,拥有长达93年的电子产品研发经验,于1988年进入汽车电子领域。德国普瑞的产品包括空调控制系统、驾驶员控制系统、电子控制单元及仪表、传感器、创新自动化生产线。其中空调控制系统和驾驶员控制系统是目前最主要的产品。作为全球领先的高端汽车电子控制面板及模块供应商,德国普瑞的客户涵盖全球所有的高端车型生产厂商,包括奔驰、奥迪、宝马、通用、福特等
同时,德国普瑞向宝马i3纯电动汽车提供电池管理系统,是国内第一家向宝马公司提供电池管理系统的汽车零部件企业。普瑞为宝马i3纯电动汽车研制了两种电子控制器~~电池管理单元和电芯监控传感单元。这两种控制器的任务是通过给高压电池进行均匀的充电来保证电池的最佳性能。驾驶过程中,电力下降以及由制动和充电引起的电力上升,使电池处理处于持续工作状态。同时,电池单体通常会因老化程度和容量的差异在充电中显示出不同的电压水平。因此,电芯监控传感器对每一个电池单体的电压和温度都会进行实时监控。电池管理单元对监控数据进行处理,从而对不同的电荷状态进行调节,以此保证电池的最佳性能。除了宝马i3外,纯电动宝马ActiveE、像宝马新混合动力5系列和电动摩托车BMWCevolution也采用了普瑞的技术。
目前电池管理系统占德国普瑞的收入比重较小,我们认为由于公司在电动汽车电池管理系统上具有先发优势,随着电动汽车的推广,公司电池管理系统领域拥有广阔的市场空间。预计公司2013~2015年EPS分别为0.47、0.68和0.79元,维持“增持”评级。
不确定性分析:下游订单疲弱。
德赛电池:全球专业的锂电池电源管理系统(BMS)解决方案服务商,成长潜力巨大。
1、产品和技术(BMS):BMS(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM)电池管理系统是电池与用户之间的纽带,为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和过度放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。随着电池管理系统的发展,也会增添其它的功能。核心针对不同类型的电池特性差异、串并联、存储能量差异、寿命差异、电池电量估算困难等安全性问题。除了专业技术之外,也对产品的生产品质管控要求非常高,也代表了公司的壁垒。
2、公司下游应用广泛,拥有小中大的完整BMS解决方案。公司是锂电池BMS系统和封装市场龙头,产品包括电源管理系统和电池封装业务两大块,下游应用分三类:
2.1、微小型(蓝微电子)BMS及封装主要应用在消费电子电源应,属于高端领域市场占有率全球领先;致力于成为全球锂电池电源管理解决方案服务商,与三星、索尼、苹果、百得、宝时得等国际一流消费电子企业建立稳固合作关系。
2.2、中型主要是电动工具电池模组,电动工具分两类,一是室内,一般为3~5个电芯;另一个是户外,一般为10~30个电芯。公司是三星SDI电动业务的核心供应商;2.3、大型领域(参股公司亿能电子)主要针对新能源汽车领域,公司BMS产品性能领先、可靠性高,已经批量生产。产品已广泛应用于北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、天津达沃斯论坛等国际性重大活动的纯电动公交大巴,北汽、长安、东风、福田、广汽、江淮、金龙等国内汽车厂的商用车、乘用车中,与中信国安盟固利、中航锂电、普莱德、天津力神等知名电芯厂开展了广泛合作,产品已经通过严格测试和汽车厂的试用,实现批量供货。
3、公司成长性。公司在高端消费电子领域牢牢的占据龙头地位,产品有从手机向平板、笔记本电脑的品类扩张潜力,也有从国际一线厂商向二三线消费电子厂商扩张的潜力;在电动工具领域,锂电芯的使用目前在全部锂电芯市场份额中排在第三位,仅次于智能手机和移动电脑,市场足够大;在电动车领域,伴随国内雾霾成为常态,国内环保意识的兴起,未来电动车市场将飞速发展,目前仅仅是导入期,而且汽车市场的单品价值更大。
4、业绩分析。我们预测未来2年公司销售收入成长性在35%左右,考虑到公司毛利率的下滑,我们稳健预测公司2014和2015年每股收益分别为1.95和2.64元,考虑到公司在中大型BMS解决方案的渗透能力,我们认为可以给予2014年动态33倍左右的PE水平,给予64元的目标价,“买入”评级。