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动力电池成本结构拆分

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动力电池成本结构拆分

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锂电池根据应用领域的不同分为动力电池、储能电池和消费电子电池,不同类型锂电池的成本构成自然不同,本篇报告主要讲述应用最广泛的动力电池成本结构。动力电池在不同的正负极材料下其成本有一定差别,整体来看材料成本占比较大,人工成本、折旧及其他制造费用占比较小,而材料成本则主要以正负极材料、隔膜、电解液和组件为主。 我们在动力电池成本模型里将PACK成本拆分成材料成本和生产成本,其中材料成本又包括电芯材料、模组材料及PACK材料,生产成本包括人力成本、折旧及其他制造费用。我们参考ANL的成本测算模型,选取方形电池进行成本拆分。

我们假设单车带电量 60kWh,包括 1 个电池包,20 个模组和 240 个电芯,以上假设主要用于测算模组和 PACK 组件成本。 我们选取三元动力锂电池 523 型和磷酸铁锂电池作为研究对象进行分析比较。参考当升科技公告数据,我们假设三元(523) 正极材料实际容量为 157mAh/g。参考国轩高科和丰元股份公告数据,目前国内磷酸铁锂正极材料实际容量基本已经达到 150mAh/g,我们取 145mAh/g 的平均水平作为磷酸铁锂正极材料实际克容量假设。参考杉杉股份公告数据,我们假设负极活 性材料(人造石墨)实际容量为 350 mAh/g。

1、正极材料

正极材料包括正极活性材料、正极用碳添加剂(导电剂)、正极粘合剂、正极集流体(铝箔)和正极组件正极端子。据我们测 算,目前三元 523 正极活性材料、导电剂、粘合剂、铝箔、正极端子度电成本分别为 195.25、1.81、5.42、6.08、6.53 元/kWh, 磷酸铁锂电池分别为 73.59、2.19、6.57、6.74、6.55 元/kWh,活性材料均占成本的绝大比重。考虑到材料损耗,我们测算 得出三元 523 正极材料度电总成本为 238.99 元/ kWh,磷酸铁锂正极材料度电总成本为 106.27 元/ kWh,两者正极材料成本 相差较大,主要是由于近年来磷酸铁锂价格下降较快,而三元正极材料价格受贵金属相对稀缺影响价格降幅相对较小。

2、负极材料

负极材料包括负极活性材料、负极粘合剂、负极集流体(铜箔)和负极组件负极端子。据我们测算,目前三元 523 负极活性 材料、粘合剂、铜箔、负极端子度电成本分别为 48.66、0.99、41.37、19.32 元/kWh,磷酸铁锂电池分别为 52.27、1.07、 45.81、19.54 元/kWh,负极材料中活性材料、铜箔和负极端子成本占比较高,粘合剂占比较低。考虑到材料损耗,我们测算 得出三元 523 负极材料度电总成本为 122.59 元/ kWh,磷酸铁锂负极材料度电总成本为 131.87 元/ kWh。由于能量密度的不 同以及其他材料接近的原因,磷酸铁锂电池的负极材料成本高于三元电池。

3、隔膜

三元和磷酸铁锂电池隔膜的度电成本较为接近,三元为 31.29 元/ kWh,磷酸铁锂的为 34.86 元/kWh,区别同样在于磷酸铁锂 电池能量密度较低导致材料用量多于三元。

4、电解液

电芯材料中电解液占比较隔膜略低。三元 523 电解液的度电成本为 20.93 元/ kWh,磷酸铁锂为 25.28 元/ kWh。

5、电芯其他材料

除以上外,电芯其他成本主要还包括外壳和导热片,整体占比较低。三元 523 和磷酸铁锂电池其他电芯材料的度电成本分别 为 12.18 和 12.69 元/ kWh。

6、模组、PACK 材料

按照工艺顺序电芯之后是模组和 PACK,其中模组材料包括电压控制器、模组端子、模组外壳以及模组连接器,PACK 材料主 要包括 PACK 端子、汇流条和 PACK 外壳。据我们测算,三元 523 电池的模组材料和 PACK 材料度电成本分别为 102.8 和 58.15 元/ kWh,磷酸铁锂的分别为 105.77 和 58.19 元/ kWh。至此,我们已完成 PACK 总材料成本的测算,经加总后得出三 元 523 和磷酸铁锂的 PACK 所有材料的总度电成本分别为 586.92 和 474.93 元/ kWh。考虑电池管理系统和热管理组件成本 的情况下,我们测算得出目前三元 523 和磷酸铁锂电池系统材料总度电成本分别为 660.92 和 548.93 元/ kWh。

7、人工成本、折旧及其他制造费用

动力电池生产成本包括人工成本和制造费用,制造费用其中有包括设备和房屋建筑折旧及其他制造费用。我们假设 1GWh 产 能设备投资价值 3 亿元,人工 400 人,每年工作 300 天,每天工作 8 小时,人工小时数为 960000 小时/年,工时费 25 元/时, 对应 2400 万元/年,得出人工成本 24 元/KWh;设备折旧年限为 8 年,年折旧率为 12.5%,得出设备折旧 37.5 元/KWh;单 GW 产线占地面积 4500 平方米,房屋建筑固定资产支出 15000 元/平方米,折旧年限为 20 年,年折旧率 5%,得出房屋建筑 固定资产折旧为 3.38 元/KWh。整体上,我们测算得出三元 523 和磷酸铁锂电池人工的度电成本分别均为 24 元/KWh,折旧 对应的度电成本分别均为 40.88 元/KWh,其他制造费用对应的度电成本分别均为 11.29 元/KWh。

总结

仅考虑电芯的情况下,三元 523和磷酸铁锂电芯的度电成本分别为486.96和374.44 元/kWh。

 

在考虑模组、PACK 及电池系统的情况下,三元 523 和磷酸铁锂电池系统的总度电成本分别为 724.91和 612.40 元/kWh。

 

说明:文章来源信达证券

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