平安证券:从蜂巢能源看动力电池格局演变

储能世界网讯:

新能源汽车未来10年将持续高速发展,动力电池作为核心零部件,市场空间非常广阔,预计到2030年全球动力电池出货量达1577Gwh,市场规模扩张5倍至8000亿左右。从格局上看,国内供应商格局已经呈现一超多强的局面,而高端产能不足及OEM亟需掌握电池话语权,使得电池格局仍将变动,二梯队及新进企业仍有一定时间窗口期。

动力电池壁垒与护城河在哪里

护城河集中在材料研发+设备工艺积累,全产业链整合能力。对零部件行业指标进行对比分析,从资本开支角度,电池行业并不依赖固定资产开支,其主要壁垒集中在全产业链的整合能力上,比如材料配方研发(正极材料前驱体、隔膜涂覆、电解液配方技术)、设备(从进口到国产化)和工艺的know-how积累等,龙头宁德时代已经打造了完整的全产业链能力,具备一定的壁垒。

蜂巢能源成功概率几何

公司脱胎长城汽车、天然拥有OEM客户背书、无历史包袱。蜂巢能源诞生自长城汽车内部事业部,对整车需求定义有更好的理解,可以更快速的开发出更满足消费场景的电池产品,定义电池产品的标准;另外公司属于新进供应商,没有存量的旧工艺设备包袱,可以从头开发叠片及LCTP工艺,投入大量新设备,逐步掌握电池设备+工艺开发能力;在材料端,公司也将自建正极材料工厂,实现自制+外供结合,实现全产业链整合能力。

产能全球布局欧洲先行,技术路线三元为主、磷酸铁锂为辅。至2025年公司全球规划产能约91Gwh,在客户方面,公司预计已经取得欧洲整车厂及供应商14Gwh订单,2020年3季度大规模量产。技术路线上,高能量密度是重点突破方向,无钴和四元路线将是公司降本主要手段,应用于中高端车型场景,磷酸铁锂电池路线将作为补充,应用于小型车场景。

盈利预测与投资建议

公司背靠整车企业,动力电池行业空间广阔,给新进入者保留一定时间窗口期,公司有望在未来5年进入全球动力电池供应商第二梯队,向第一梯队进军。动力电池行业将孕育多个优秀供应商,其控股股东车企方也将受益,强烈推荐宁德时代、当升科技、杉杉股份,推荐长城汽车、璞泰来,建议关注国轩高科。

风险提示

1)公司产品质量出现风险,若公司电池产品一致性不达标,容易导致汽车产品发生质量风险,从而发生召回,计提售后服务费用以及对后续订单获取都会造成不利影响。2)公司现金流风险,公司为新晋供应商,若无法获取有效订单支撑电池产能和产品再研发,容易在电池技术不断更新迭代背景下陷入经营现金流持续流出风险。3)公司订单获取不足风险,电池领域竞争激烈,大电池厂商通过合资建厂模式绑定大型车企,小型电池厂商存在获取有效订单不足风险。

内容正文

一、 行业空间广阔、护城河是材料研发+工艺积累

1.1 动力电池行业空间广阔、技术工艺持续革新

随着二十一世纪微电子技术的不断发展,小型化电子设备的日益增多,消费者对电源有了更高的要 求,从而使锂离子电池进入了大规模的实用阶段。

国内动力电池市场在政策支持下发展,但国内动力电池企业大多起源于消费锂离子电池领域,在充 分竞争的消费电池市场,中国企业具备全球竞争力。

宁德时代于 2011 年成立,与宝马汽车合作,2015-2016 年受益于新能源客车的快速增长,2017 年开始与多家乘用车车企成立合资公司,进入海外全球车企供应链,2018 年获得海外订单。

截至 2017 年 12 月 31 日,宁德时代拥有研发技术人员 3,425 名,其中,拥有博士学历的 119 名、硕士学历 850 名,并包括 2 名国家千人计划专家和 6 名福建省百人计划及创新人才,整体研发团队规模和实力在行业内处于领先。公司及其子公司共拥有 907 项境内专利及 17 项境外专利,正在申请的境内和境外专利合计 1,440 项。

2019 年新能源车销量累计同比-4%,但是由于单车带电量提升,2019 年中国汽车用动力电池装机量为 62GWh,同比增长 10%。

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随着全球新能源汽车产业高速发展,国内新能源汽车到 2030 年销量有望达到 1400 万辆,全球新能源汽车销量有望达 3000 万辆左右,全球动力电池出货量有望达 1600Gwh 左右,市场规模约为 8000亿,如此大规模的市场将会蕴含产生多家巨头供应商的机会。

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消费锂电池龙头抓住新能源汽车发展红利

宁德时代前身成立于 2008 年,脱胎于全球消费锂电龙头 ATL 的动力电池团队,在 2012 年成功成为宝马的供应商,凭借宝马的品牌背书,获得新能源行业客车先行发展的第一波红利,成为客车企业 龙头宇通客车的主要甚至独家供应商,2014-2017 年四年间宇通客车一直是宁德时代的第一大客户。

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从 2017 年开始,电池行业 2 大巨头份额与其他供应商迅速拉开差距,一个很重要的原因是 2016 年日韩电池企业产品无法进入国内核准电池供应商目录,因此相应车型无法拿到新能源汽车补贴,而 电池供应商中宁德时代借助优秀的产品扩大市场份额。

凭借宝马背书,成为客龙头宇通的供应商,借机迅速扩大出货量。

在磷酸铁锂和三元电池领域均深度绑定 OEM,且从 2017 年开始与 OEM 成立合资公司,从 2018年开始宁德时代开始斩获海外车企订单,获得全球主机厂的认可。

2019 年宁德时代开始成为特斯拉供应商,进一步绑定新能源车领域最具备成长潜力的优质客户。

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从客户角度,电池供应商呈现两超多强的格局。现阶段 LG 和宁德时代是车企的主要供应商,而三星、SK、松下是次要供应商,LG 基本上是所有车企的主要供应商,宁德时代已经成为接近一半车企的主要供应商。

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降低成本+提高能量密度,电池材料体系走向高镍化+低钴化

电池的主要构造零部件为正极、负极、电解液、隔膜、铜箔、壳体等,其中最核心的材料是正极材 料,正极材料主要是由镍、钴、锰、锂等金属元素用一定的配方构成,材料配方最重要,其次是电 池制造工艺。

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低钴化、高镍化是动力电池的两个主要发展方向,核心均是为了提升能量密度、降低成本。

1) 2019年 LG化学表明NCMA四元电池将于 2022 年实现大规模量产,三星 SDI的 NCA 和 NCM 两种动力电池路线的钴含量都已经控制到了 5%,而且致力于实现无钴化。特斯拉 NCA 电池的配比已经低于竞品的 811,长远目标是将钴含量降至零。

2) 三元锂离子电池中添加镍元素可以提升正极材料的比容量,目前三元锂离子电池 NCM523 装机量占比最大,但是未来镍含量更高的NCM622、NCM811 电池占比将逐步提升。

出于安全性考虑,正极材料需要与电解液的相容性和稳定性好。常见的正极材料在温度低于 650℃ 时是相对比较稳定的,充电时处于亚稳定状态。在过充的情况下,正极的分解反应及其与电解液的 反应放出大量热量,造成爆炸。

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1.2 高端产能不足留下时间窗口、动力电池考验全产业链整合能力

材料配方研发、设备工艺积累及全产业链整合构成行业护城河

单纯从资本开支角度看,电池产业并不依赖固定资产投资,制造费用占成本比例大概为 12%,与汽车零部件其他行业相比,显著低于汽车玻璃、底盘件等规模效应显著的产业。

固定资产周转率取三年平均大概在 3-3.5 区间,在汽车零部件行业中也属于周转较快的细分子行业, 从电池产能投资角度来看,单位Gwh 产能投资额在 4 亿,年产值约为 10 亿元,产值投资比也比较高。

综上所述电池产业并不依赖于固定资产投资。

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电池具备较高的材料研发壁垒。首先从研发投入上,从 2018 年开始宁德时代研发投入开始超过LG, 大幅领先其他电池企业,2019 年研发投入为 29.9 亿元,而 LG 和比亚迪分别为 23 亿和 18.6 亿,从研发投入占收入比角度来看,三家主要的龙头电池企业LG、宁德、比亚迪三家平均研发投入占收 入比为 7.3%,已经属于汽车零部件行业较高水平。

动力电池企业属于高研发投入行业,在材料配方研制上和制造工艺的优化上需要大量的研发投入, 国内电池龙头宁德时代研发人员有 5364 人,核心人员年龄均在 40-50 岁,具备 15 年以上电池行业从业经验。

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龙头供应商掌握上游材料配方。在材料配方研发端及上游矿产资源端,CATL 在上游材料的采购价格具备较为显著的优势,主要在于宁德时代掌握了上游原材料的配方和制造工艺,并且拥有正极材 料自制工厂,另外布局了上游镍、钴、锰等矿产,从而整合了全产业链的利润,中上游材料厂商有部分代工的性质。

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龙头供应商在设备开发和工艺上积累深厚。在工艺和制造设备端,动力电池制造要求符合车规级的 标准,而且由于其本身的高能量密度属性,和易燃易爆炸的属性,对于动力电池的制造要求就更加 的严格,所以动力电池的龙头供应商在设备制造工艺方面积累了长时间的 know-how,具备自己的设备开发部门,可以更好的控制制造工艺及整合全产业链利润。

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电池产品从产品形态上目前可以区分为三种,可分为圆柱、方形、软包电池等,虽然材料配方一致, 但是使用不同的制造工艺,安全性、能量密度、稳寿命也各不相同。

动力电池设备工艺更新需要大量再投资,单 GWH 设备(进口)再投资约 1.1 亿元左右。方形电池既可以用卷绕工艺,也可以用叠片工艺,目前以卷绕工艺为主。工艺的不同,对应的设备也存在差 别,体现在:卷绕工艺包括极片制片和电芯卷绕两道环节,需要用到制片机和卷绕机;而叠片工艺包括极片模切和电芯叠片两道环节,需要用到模切机和叠片机。所以如果更换工艺需要涉及到产能 设备的重新更换和再投资。

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高端产能不足给新企业留下时间窗口

全球动力电池市场格局较为集中,TOP 3 品牌占市场份额 62.5%,其中宁德时代出货量为 32.5Gwh,同比+38.9%,分析 2019 年市场,市场份额下滑的企业中以小型电池企业居多。

除宁德时代、比亚迪 2 家供应商在三元电池和磷酸铁锂路线均有较高的市场份额之外,其他竞争对手大多专注于一种技术路线,比如专注三元的力神、中航锂电、孚能科技,专注磷酸铁锂电池的国 轩、亿纬锂能等。之前的动力电池供应商沃特玛、比克电池等份额逐渐缩小,产能出清。动力电池 企业市场份额集中度高,其中三元和磷酸铁锂电池 CR3 分别为 76.8%,85.3%。

国内动力电池格局十分集中,行业整体处于产能过剩,但是高端产能不足的情况,这主要是由于很 多电池企业未能在制造工艺上符合车规级标准,随着市场规模不断扩大,真正满足车企需求和汽车 产品标准的企业并不多,而车企也有动力培养新的供应商,市场仍然给新企业留有一定的时间窗口 期。

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OEM 话语权受制约,积极寻求多家供应商合作

特斯拉Model 3 曾受制于松下产能,交付出现延迟,2019 年大众奥迪下调e-tron 的生产销售目标, 也是由于欧洲 LG 化学电池供应商产能缺口,捷豹路虎 IPACE 的销量也取决于电池供应商 LG 化学的供应量。目前来看电池供应商已经形成了寡头垄断格局,车企进一步依赖中上游,只会导致车企 话语权丧失和供应链安全问题。

由于前期电池技术不成熟,技术路线迅速变更,OEM 无法对电池进行有效投资,而且电动车行业在2015-2019 年这几年规模依然较小,OEM 的战略转向需要一定的时间。

类比传统车,从传统整车零部件的单车价值分布来看,单车价值量较大的发动机、变速箱,车企全 部拥有自制工厂。以发动机为例,在硬件层面,发动机工厂主要生产零部件为缸体、缸盖、曲轴、 连杆等产品,其他零部件基本为外协件,然后进行总装装配,其核心难点在于一系列制造工艺和质 量管控体系。在软件层面,进行控制单元的标定算法调校和上层软件的功能定义。

而电池到 2025 年,成本可下降至不含税 700 元/度电,单车带电量大约为 50 度电,单车价值量约为 3.5 万元。

现阶段电池技术路线进步速度变慢,电动车销量规模已经在逐步扩大,OEM 可以进行有效电池投资,且进行下一代动力电池储备,另外电动车 2019 年在全球已经初步形成 230 万辆销量规模,OEM 一方面考虑投产电池产能,另外一方面进行全产业链布局,掌握上游矿产资源。

出于就业岗位考虑,当地政府和工会对于电动车产业进行支持,也会投入一定金额或者鼓励支持车 企发展电池产业。德法两国从 2018 年底开始投入 17 亿欧元支持电池产业链,减少对日韩电池产业的依赖。

现阶段车企分为两大阵营

一是:德国大众,国内比亚迪、长城等,以自制电池为主要方向,同时对外采购。

二是:跟随策略,内部建立研发部门,外部联合供应商进行电池产能投资,或者采购多家供应商产 品。比如通用联合 LG 投资 23 亿美元建设 30GWH 美国电芯工厂,生产 Ultium 镍钴锰铝电池,比如上汽联合宁德时代合资建厂。

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大众入股国轩,扶持二线电池供应商

国轩高科将向大众中国定向发行相当于本次发行前公司已发行股份总数 30%的人民币普通股股份。战略投资完成后,大众中国将持有国轩高科 26.47%的股份,成为第一大股东。考虑到大众在全球范围内电动化进程的加快以及对中国市场的重视,预计后续大众中国将大概率成为国轩高科的控股股 东,掌控电动车关键零部件的话语权。

为了保障集团未来电动车的生产和销售,大众也加大了全球范围内动力电池的布局。一方面先后与 松下、三星 SDI、LG 化学、SKI、宁德时代等传统主流电池供应商发展战略合作伙伴关系;另一方面,通过资本投资、合资建厂等方式介入电池的生产和管理,掌握核心技术、保障供应链安全。此 次入股国轩高科是大众在中国推进电动化战略的关键一步,通过资本介入的方式加大对供应链的把 控,有利于减轻对第三方供应商的依赖、保障供应链的稳定。

我们预计大众选择国轩一方面是看中了后者在技术、产能和原材料方面的布局和积累,另外一方面 其估值较低。技术方面,铁锂电池能量密度达 190Wh/kg,三元能量密度达到 210Wh/kg。行业地位方面,2020 年之前,国轩高科在国内市场的装机量长期保持在第三的位置,核心客户包括江淮、奇瑞、安凯、上汽、长安、吉利商用车等,重点布局中低端乘用车型和商用车。产能方面,公司目前 电池产能约为 15GWh 左右,其中方形铁锂 8GWh,圆柱铁锂 3GWh,方形三元 4GWh。在建产能中,唐山三期 7GWh 于 20 年一季度开工,南京三期 6GWh 方形铁锂和庐江二期 6GWh 圆柱铁锂也处于建设中,合肥经开区 1GWh 软包三元将于 2020 年投产,主要面向奇瑞等客户。大众的入局有望帮助国轩高科在国内动力电池市场份额上实现提升,同时为后者的经营、战略、管理以及最终业 绩带来质的变化。

以目前大众在中国车型投放节奏来看,宁德时代中短期内将依然是大众 MEB 系列的主要供应商,通过股权投资的方式绑定中国车企和电池企业,大众加快在中国市场的电动化布局,有望为合作多方 带来协同效应,也为二三线主机厂和电池企业在电动化时代保持足够的竞争力提供了借鉴的样本。

二、 蜂巢能源—诞生自车企的电池供应商

2.1 诞生自车企的电池供应商

长城汽车于2012年成立动力电池项目组,2016年动力电池事业部成立,2018年蜂巢能源正式成立,从事动力电池核心材料、电芯、模组、PACK、BMS、储能、太阳能的专业研发和制造,现有研发 人员 1100 人左右,研发费用 2016-2020 年 5 年投入约 30 亿,到 2025 年,蜂巢将投入使用美国、京津冀、韩国、日本、上海、无锡和印度 7 大研发中心。

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公司高管团队构成丰富,多来自知名电池厂商或者日韩,具备丰富的电池研发和生产制造经验,

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2.2 整车定义+全新工艺是公司主要优势

基于对整车需求的理解进行产品开发、没有历史包袱

公司主要优势包括

第一是基于对整车性能的理解,公司会根据车型分类选择不同规格电芯模组及不同材料体系,实现 不同续航里程,而且由于脱胎于车企,公司会具备丰富的量产配套经验和主机厂背书。

三元的 L6、无钴的 L6 电芯都具有更广阔的应用空间,可以极大丰富整车多场景应用下的里程选择, 让主机厂有更大的选择空间。在 2b 端短续航,运用能量密度较低但是成本也更低的磷酸铁锂电池, 降低运营成本,在 2C 端长续航,运用三元电池,叠片 L6 电芯搭配不同化学体系的里程可以覆盖从450Km-850Km 的市场大部分主流车型,提升消费者体验。

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新材料体系上,铁锂材料、无钴材料、高镍材料同步研发,高能量密度电池材料是其主要路径,磷 酸铁锂材料是辅助技术路径。无钴元素可以提高电池材料的导电率,通过掺杂无未成对的电子自旋 的特定元素,减弱电子超交换的现象,降低 Li/Ni 混排,提高电性能掺杂 M-O 键能大的元素,减缓晶体在充放电过程的体积变化。从而实现无钴元素化,正极材料成本降低 10% – 15%,电芯整体BOM 成本降低 5%,预计 2020 年 Q3 实现SOP。

研发四元电池路线,在传统 NCM 镍钴锰三元锂电池的基础上,掺入第四元素 Mx,形成 NCMA 电池,镍元素高活性提升能量密度,损害了材料稳定性和循环寿命,通过掺入第四元素 Mx,使得晶粒之间的边界强度增强,减少了有害相变转变的微隙,让材料结构和反应变得更加稳定,产品将于2020 年 Q4 量产。

磷酸铁锂电池路线专门针对短续航里程运营车辆研发,一是对无限度追求能量密度的修正,另外是 基于对补贴退坡带来的降成本诉求。磷酸铁锂电池的工艺改善例如 CTP 技术使其能量密度得到进一步提高,安全性也更高。

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第二是与传统卷绕工艺不同,在制造工艺上公司采用了叠片制造工艺,长而薄的刀片结构电芯散热 性明显提高,而且本身可以作为结构件,叠加无模组技术,可以使安全性更好、成本更低、体积能 量更高,预计将是未来动力电池的主流发展方向。

相对卷绕工艺,叠片工艺的极耳数量增加一倍,内阻降低 10%,放电性能远超卷绕工艺电池。此外, 叠片工艺可以将能量密度提升 5%,电池循环寿命提升 10%,成本降低 5%。在安全性方面,叠片工艺规避了卷绕工艺拐角易断裂以致内短路、进而引起热失控的风险,大幅提升安全性。

预计追平卷绕工艺生产效率的 0.25 s/pcs 的第三代叠片工艺将于 2023 年完成开发,在制造设备上,公司采购的是韩国的锂电设备,第二代设备公司参与共同研发,并且签订了排他协议,该设备 于 2020 年中即可投产,效率将会提升至 0.45s/pcs 的水平,相比第一代生产效率提升25%。

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制造工艺上革新 LCTP技术,提升平台通用性。同时公司正在开发 LCTP 技术,致力于生产 600mm 长电芯,可以适用于多种类车型,成为平台化的产品,可以扩大单品的生产规模,从而整体上降低 成本,同时具备更快的响应速度。

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2.3 高起点全球规划、全产业链布局

高起点全球规划

至 2025 年蜂巢国内产能总规划为 51GWh,建成产能 4Gwh,全球产能规划约 91GWh,其中欧洲规划 20GWH,北美规划 20GWH。

目前常州基地投资 100 亿元,分三期建设完成,一期产能 4GWh,已经于 2019 年 11 月底投产,二期产能 8GWh,2021 年 1 月投产,三期产能 6GWh,预计 2023 年投产。

公司还与捷威动力成立合资公司江苏威蜂,计划在江苏盐城投资 3GWH 动力电池项目,项目拟投资15 亿元,建设 4 条三元软包动力电池生产线,2020 上半年投产。

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公司计划投资 20 亿欧元在欧洲建设规划产能约 20GWh 的电池工厂,根据规划,蜂巢能源欧洲工厂将于 2020 年 2 月份前完成选址,9 月份完成公司注册。整体项目分为四期建设,计划 2022 年底前完成规划产能 6GWh 的公司一期建设并于 2023 年 Q1 进行SOP,2026 年上半年之前完成全部四期建设。

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客户方面目前公司正在与宝马和PSA 进行接触,我们预计可能在这两个客户上取得突破。在国内市场,公司已经与北汽、蔚来、吉利等多家自主品牌接触,也与多家外资品牌进行过商谈。

2017 年 9 月,长城控股就入股了澳大利亚锂矿供应商皮尔巴拉矿业;2018 年 10 月,已经独立的蜂巢能源又参股了广西天源新能源材料公司。正极考虑在常州建设正极材料工厂,预计 100 吨/ 年,定位于高端正极和原创性无钴正极。

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三、 盈利预测与投资建议

动力电池行业空间与格局如何

新能源汽车未来 10 年将持续高速发展,动力电池作为核心零部件,市场空间非常广阔,预计到 2030年全球动力电池出货量达 1577Gwh,市场规模扩张 5 倍至 8000 亿左右。从格局上看,国内供应商格局已经呈现一超多强的局面,而高端产能不足及 OEM 亟需掌握电池话语权,使得电池格局仍将变动,二梯队及新进企业仍有一定时间窗口期。

动力电池壁垒与护城河在哪里

护城河集中在材料研发+设备工艺积累,整合全产业链。对零部件行业指标进行对比分析,从资本开 支角度,电池行业并不依赖固定资产开支,其主要壁垒集中在全产业链的整合能力上,比如材料配 方研发(正极材料前驱体、隔膜涂覆、电解液配方技术)、设备(从进口到国产化)和工艺的 know-how 积累等,龙头宁德时代已经打造了完整的全产业链能力。

蜂巢能源成功概率几何

公司脱胎长城汽车、天然拥有 OEM 客户背书、技术路线更迭下无历史包袱。蜂巢能源诞生自长城汽车内部事业部,对整车需求定义有更好的理解,可以更快速的开发出更满足消费场景的电池产品, 定义电池产品的标准;另外公司属于新进供应商,没有存量的旧工艺设备包袱,可以重新开发叠片 及 LCTP 工艺,投入大量新设备,逐步掌握电池设备+工艺开发能力;在材料端,公司也将自建正极材料工厂,实现自制+外供结合。

产能全球布局欧洲先行,技术路线三元为主、磷酸铁锂为辅。至 2025 年公司全球规划产能约 91Gwh, 在客户方面,公司预计已经取得欧洲整车厂及供应商 14Gwh 订单,2020 年 3 季度大规模量产。技术路线上,高能量密度是重点突破方向,无钴和四元路线将是公司降本主要手段,应用于中高端车 型场景,磷酸铁锂电池路线将作为补充,应用于小型车场景。

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