电气设备行业磷酸铁锂专题报告：刀片电池和CTP方案带动磷酸铁锂回暖.docx

磷酸铁锂电池具备本钱和平安的优势LFP凭借其低价及强平安性在众多正极材料中脱颖而出1.1 磷酸铁锂电池工作机理 宁德时代和比亚迪引领CTP方案，进一步降低本钱・・・.10刀片电池和CTP方案本钱可降15% 刀片电池和CTP方案仍将率先在商用车上使用图13: 一种实施方式提供的电池包的爆炸图Z图14：提供电池包（车用托盘）固定在电动车上的爆炸示意图数据来源:比亚迪专利,西南证券整理数据来源:比亚迪专利,西南证券整理根据专业技术人员的描述，由于某些因素的影响，例如外围零部件会占用电池内部空间， 包括托盘底部防球击空间、液冷系统、保温材料、绝缘防护、热平安辅件、排火排气通道、 高压配电模块等，空间利用率的峰值通常大约在80%,而目前市场上平均空间利用率在50%左右, 有些甚至低至40%o如下列图所示，通过优化模组，减少零部件数量电池的空间利用率（单体电池体积之和与 电池包体积的壁纸）得到有效提升，比照例1的空间利用率为55%,而实施例1-3的空间利 用率分别为57%/60%/62%；比照例2的空间利用率为53%,而实施例4-5的空间利用率分 别为59%/61%,均有不同程度的优化，但距离空间利用率峰值还有一定的距离。

图15：比亚迪CTP技术比照实验比照例1实施例1实施例2实施例3比照例2实施例4实施例5比照例3实施例6实施例7单体尺寸：长、宽、高（mm）208*118*13.5435*118*13.5905*118*13.5905*118*13.5208*118*13.51208*118 *13.51208*118 *13.5208*118*13.52000*118 *13.52500*118 *13.5数量352176889250090937529494单体容量（Ah）48952022024828628648448561单体电量（Wh）152.0304.0646.4646.4152.0915.2915.2152.01,434.01,795.0单体体积（L）0.330.691.441.440.332.042.040.333.004.00单体VED (Wh/L)459439448448459449449459450451车身在单体延伸方向的尺寸1,8801,8801,8801,8801,9501,9501,9504,7004,7005,200电池包电量（Wh）53,50453,50456,88359,46976,00082,36885,114114,304134,758168,749电池包总体积L213213213213310310310414414508电池包能量密度（Wh/L）251252268280245266275276326332单体电池体积之和电池包的体积（％）55%57%60%62%53%59%61%60%72%74%单体长度/车身单体延伸方向的尺寸44%46%48%48%43%66%66%35%43%48%数据来源：比亚迪专利,西南证券整理图16:实施例1动力电池包的排布方式图17:实施例2动力电池包的排布方式 图18:实施例3动力电池包的排布方式数据来源:比亚迪专利,西南证券整理数据来源:比亚迪专利,西南证券整理数据来源:比亚迪专利,西南证券整理图19:实施例4动力电池包的排布方式图20:实施例5动力电池包的排布方式数据来源:比亚迪专利,西南证券整理数据来源:比亚迪专利,西南证券整理关于电池模组中散热性能，比亚迪通过设置导热板（下左图218处）和换热板来进行温 度的控制，以保证单体电池散热，并保证多个单体电池之间的温度差不会过大。

导热板可以由 导热性好的材料制成，例如导热系数高的铜或铝等材料制成换热板（下右图219处）内部设 置有冷却液，通过冷却液来实现对单体电池的降温，使单体电池能够处于适宜的工作温度由 于换热板与单体电池设置有导热板，在通过冷却液对单体电池进行冷却时，换热板各位置处的 温差可以通过导热板进行均衡，从而将多个单体电池之间的温度差控制在1 °C以内图21：电池导热板剖视图俄热城219（220）18 （尉顺尸（单体电池）J15as5s5s5as图22：某实施例电池包的爆炸图乂rXPK）（换版板）219（220）^7n3，/7202（302. 4）数据来源:比亚迪专利,西南证券整理数据来源:比亚迪专利,西南证券整理比照例4以及实施例7-11中的单体电池，以2c的速度进行快充，测量在快充过程中， 单体电池的温度升高情况由表格中的数据可以看出，申请专利的单体电池中，在同等条件的 快充下，其温升较之比照例均有不同程度的降低，具有优于现有技术的散热效果，将该单体电 池组装成电池包时，电池包的温升液相对于电池包有所降低图23:比亚迪CTP电池散热实验结果数据来源:比亚迪专利,西南证券整理比照例4实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11电池本体长度（mm）1739051,2807006001,500电池本体宽度（mm）114114109109150105电池本体厚度（mm）50107131514电池本体体积（mrrP）985,235989,563976,640953,7501,305,0002,126,250电池本体外表积（mm）58,146223,535296,960170,100197,400355,500电池本体长度/电池本体宽度1.527.9511.746.424.0014.29电池本体长度/电池本体厚度3.4694.27182.8656.0041.38111.11电池本体长度/电池本体体积（mm?）1.76E-049.15E-041.31 E-037.34E-044.60E-047.05E-04电池本体宽度/电池本体体积（mm?）1.16E-041.15E-041.12E-041.14E-041.15E-044.94E-05电池本体厚度/电池本体体积（mm-?）5.10E-059.70E-067.17E-061.31E-051.11E-056.35E-06电池本体长度/电池本体外表积（mm”）2.98E-034.05E-034.31 E-034.12E-033.04E-034.22E-03电池本体外表积/电池本体体积（mm"）5.90E-022.26E-013.04E-011.78E-011.51E-011.67E-01单体电池温升（℃）22.216.215.617.921.921.7电池包温升（℃）12.26.55.67.912.011.7与“刀片电池”有相同效用的还有CTP技术。

CTP （cell to pack）技术是实现电芯无 模组，直接集成电池包2019年，宁德时代率先采用全新CTP技术的无模组电池包表示 在本钱上，CTP电池包体积利用率提高了 15%-20%,零部件数量减少40%,生产效率提升 了 50%,投入应用后将大幅降低动力电池的制造本钱比亚迪规划到2020年，其磷酸铁锂 单体能量密度将到达180Wh/kg以上，系统能量密度也将提高到160Wh/kg以上图24： CTP高集成动力电池开发平台图25:宁德时代CTP电池包数据来源:公开资料,西南证券整理数据来源:公开资料,西南证券整理宁德时代的CTP技术，提供了一种电池包，在满足电池包轻量化的同时，提高电池包 在整车的连接强度其优势主要有两点：1） CTP电池包因为没有标准模组限制，可以用在 不同车型上，使用广泛2）,减少内部结构组建，CTP电池包能提高体积利用率，系统能量 密度也间接提升，其散热效果要高于目前小模组电池包图26:宁德时代CTP电池包的结构示意图图27：宁德时代CTP电池包的结构爆炸图数据来源:国家知识产权局,西南证券整理数据来源:国家知识产权局,西南证券整理在CTP技术方面，宁德时代注重电池模组拆卸的方便性，比亚迪更关心单体电池如何 更多装载和空间利用率等问题。

3刀片电池和CTP方案本钱可降15%我们选取国轩高科的锂电池作为我们的研究对象，由于国轩高科锂电池出货几乎全为磷 酸铁锂，因此国轩高科的锂电池本钱将对LFP电池本钱有较高的参考性根据2019年9月17日国轩高科发布的《关于请做好国轩高科公开发行可转债发审委会 议准备工作的函》的回复中的内容，国轩高科2016・2019年上半年磷酸铁锂电池的单价分别 为2.06元/Wh,1.69元/Wh,1.12元/Wh,1.00元/Wh,对应的毛利率分别为48.7%, 39.8%, 28.8%和 30.4%o图28: LFP电池包单价图28: LFP电池包单价图29:国轩高科锂电池业务毛利率2.502.502.001.501.00I FP电池包单价（元/Wh）60.0%50.0%40.0%30.0%20.0%0.5010.0%0.002016201720182019.1-6国轩高科锂电池业务毛利率48.7%0.0%2016201720182019.1-6数据来源:国轩高科,西南证券整理数据来源:国轩高科,西南证券整理数据来源:WIND,西南证券整理因此根据上述两组数据，我们可以算出LFP电池的制造本钱2016年为1.058元/Wh, 而在2019年上半年已经低于0.7元/Wh,主要是由于原材料本钱由2016年的0.871元/Wh 下降到2019年上半年的0.574元/Wh,绝对降幅0.3元/Wh,相对降幅34%。

分类来看，在制造总本钱中，原材料本钱占比自2016年以来一直保持稳定为82%左右， 而能源本钱、人工本钱和制造本钱三块本钱均占6%左右图30: LFP电池制造总本钱图31: LFP电池制造总本钱占比制造总本钱（兀/Wh）制造总本钱占比㈣1.200i.coo0.P000.F000.4000.200U.C001.0180.05800500.7960.0530.696・嫌58/10.8310.6460.574201620176.9%5.7%5.7%01.7%P0I76.7%6.4%5.S%81.1M201Ab.洲5.7W6.0%82.4%2019.1 6■单位材料本钱・空位能源戌本■单位人工本钱■单位制造费用■聿位材料求本■聿位能源本钱■单位人工本钱 ■单位制造优用数。