中金｜电池结构件：“电池铠甲”随行业起舞，头部厂商率先受益

栏目：教育教学时间：2023-01-24

　　来源中金点睛

　　原创邓学陈桢皓樊建岐

　　汽车电动化持续深化，动力电池产业正在开启新一轮景气周期，结构件作为动力电池核心安全部件将迎来快速发展。我们认为，锂电池结构件属于资本密集行业，规模效应突出，具备资金、技术能力和降本反应迅速的企业能够凭借成本优势继续扩大市场份额，为后续业绩放量提供坚实支撑。

　　摘要

　　锂电池结构件是动力电池的关键安全部件，属于资本密集型行业。硬壳结构件由盖板和壳体组成，根据封装技术可分为圆柱和方形两种，具有传输能量、固定支撑、断电泄压等作用。从成本端来看，锂电池结构件原材料占比60%以上，通过规模量产可提高材料使用率。从制造端来看，结构件精密性及安全性要求严格，前期资本投入较高。从产品端来看，价格年降趋势明显，市场份额呈现头部集中。

　　需求驱动行业迎上行周期，方形结构件占据国内市场主流。受益于新能源车渗透率提升，下游动力电池需求旺盛，2021年硬壳结构件市场规模100.8亿元，同比+107%。其中，方形结构件市场占比约80%，我们预计该比例短期内仍将维持。根据我们的测算，2025年全球装机量可达1519Gwh，对应全球硬壳结构件市场规模有望达370.4亿元。

　　行业壁垒稳固，降本能力为核心竞争力。我们认为，锂电池结构件行业进入壁垒有三：客户粘性较强，优质客户资源造就天然优势；固定资产周转率较低，投资回收期长，资金壁垒较高；技术一致性和稳定性要求严格。从产业链横向比较，我们发现，结构件行业经营杠杆系数偏高，人工成本比重大，制造业属性突出，因此，规模量产能够显著摊薄单位成本，技术改进和精益管理可带来生产率和良品率的提高，二者共同决定毛利率水平。通过比较典型企业科达利和震裕科技，以宁德时代为首的头部动力电池企业重视供应链管理，具备持续降本能力的供应商更易受到青睐。

　　风险

　　原材料上涨风险，下游需求不及预期，行业竞争加剧风险。

　　正文

　　“电池铠甲”发挥核心作用，工艺和投资规模筑就行业壁垒

　　锂电池结构件：锂电池安全防护的核心部件

　　电池结构件起到支撑、防护、传输能量作用，与锂电池行业发展关系密切。锂电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液及精密结构件组成，其中结构件主要为铝/钢壳、盖板、连接片和安全结构件等，起到传输能量、固定支承、外观装饰等作用，也是锂电池安全防护技术的核心组成。电池精密结构件可在锂电池发生热失控时断开电路，避免锂电池进一步过充电，防爆结构在内压升高时起到泄压作用，避免锂电池单体爆炸。

　　从产业链位置来看，锂电池结构件制造商处于中游，上游为钢材、铝材、尼龙等原材料供应商，下游为锂电池生产企业。

　　图表1：动力电池结构件产业链

　　资料来源：盖世汽车，中金公司研究部

　　从产品类型划分，依据电池封装技术不同，包括圆柱、方形、软包三种类型，对应锂电池结构件为圆柱形结构件、方形结构件和铝塑膜。其中，圆柱形结构件和方形结构件又称为硬壳结构件，由壳体和盖板组成。

　　图表2：三种类型锂电池及结构件

　　资料来源：震裕科技招股说明书，科达利招股说明书，中金公司研究部

　　硬壳结构件：盖板

　　硬壳结构件中，盖板承担功能丰富，防爆阀和翻转片为主要安全部件，敏感度指标要求严格。盖板具有电流导通、泄压、熔断保护、降低电腐蚀等功能，材质由不锈钢向铜铝复合材质转变。其中，防爆阀设计起到主要的电池安全保护作用，内部压强超过防爆阀的开启压力时，防爆阀即从刻痕处破裂并泄压。磷酸铁锂体系电池顶盖多采用单防爆阀结构，防爆阀开启压力在0.4~0.8MPa；三元体系电池采用防爆阀和SSD双重保护形式，SSD翻转压力在0.45~0.55MPa之间，低于防爆阀开启压力（0.75~1.05MPa），在电池异常时先于防爆片进行熔断保护。因此，防爆阀和翻转片的开启压力稳定性均属于关键技术指标，一般要求PPK≥1.67。

　　图表3：盖板主要部件及功能

　　资料来源：皮玉平《锂离子电池顶盖技术研究进展》，中金公司研究部

　　复合极柱顶盖结构提高空间占用率。电池容量和能量密度受到顶盖空间占用率和重量的直接影响，随着加工技术不断改进，硬壳结构件所使用的复合极柱顶盖结构将极柱至顶盖板的高度降低至3.3mm，较注塑顶盖结构降低4.0mm，顶盖设计空间占用率不断提高，电芯极片高度随之相应增加，从而提高了电池容量和能量密度。

　　硬壳结构件：壳体

　　壳体对锂电池内部化学系统起到固定和密封作用，材质由钢壳向铝合金转变。电芯在充放电过程中会释放一定气体，对壳体形成压力，电池壳必须具有足够的结构强度抵抗电芯的膨胀力。随着对车载动力电池的要求不断提高，壳体还需要具有较好散热能力来保证电池的安全性，以及较高的比强度以减轻行车负载重量。相较于钢壳，铝壳导热能力是钢的5倍，密度为钢的1/3，可塑性强且耐腐蚀，因此目前硬壳结构件多选用铝壳。

　　图表4：按材料分锂电池壳体

　　资料来源：矩大锂电公司官网，中金公司研究部

　　成本端：原材料占比突出，规模效应显著

　　成本结构中原材料占比过半，易受上游大宗商品价格影响。锂电池结构件主要原材料为硅钢片、铝材、铜材等，直接材料占主营业务成本的比重超过60%，上游大宗商品价格波动容易对结构件产品成本造成较大影响。

　　图表5：锂电池结构件成本占比

　　资料来源：震裕科技招股说明书，科达利公司公告，中金公司研究部

　　单件成本下降趋势明显，主要动力来自于技术改进及单件材料利用率提升。根据震裕科技招股书显示，2017-1H20结构件单件成本下降94%，主要源于单位制造费用和原材料单件耗用量不断降低，说明通过技术改善及规模生产，制造商能够有效控制成本，实现规模效应。

　　图表6：单件平均成本明显降低

　　资料来源：震裕科技招股说明书，中金公司研究部

　　图表7：原材料单件耗用量走低

　　资料来源：震裕科技招股说明书，中金公司研究部

　　制造端：精密工艺，资本密集

　　加工技术不断改进，盖板制作工艺更为复杂。锂电池结构件制造属于精密制造，其中，硬壳结构件盖板生产工艺较壳体更为复杂，包括冲压、清洗、焊接、注塑等工艺步骤，较高性能的盖板需要激光焊接技术和摩擦焊接技术支持及配备相应的加工设备，因此制造方面具有一定的技术壁垒。壳体的制作工艺较为简化，主要为冲压和拉伸技术。

　　图表8：锂电池结构件盖板和壳体制造流程

　　资料来源：震裕科技招股说明书，中金公司研究部

　　图表9：主要技术工艺

　　资料来源：震裕科技招股说明书，科达利招股说明书，中金公司研究部

　　前期资产投入较高，生产线建设周期需要1-2年，资本支出是营收高增的先行指标。精密结构件制造需要精密生产设备和高质量的生产环境来保障，厂商根据实际情况配备柔性生产线及自动化设备。对应来看，科达利较早进入宁德时代供应体系并拓展客户至LG化学、松下等，2017年上市后即开始第一轮大规模投资扩产，先后扩建惠州、江苏、大连、福建基地，2018年营收同比增长率37.7%；震裕科技2017年后成为宁德时代二供，2019年资本支出同比增长23%，1-3Q21营收同比高增175%。

　　图表10：科达利资本支出

　　资料来源：科达利公司公告，中金公司研究部

　　图表11：科达利营业收入

　　资料来源：科达利公司公告，中金公司研究部

　　图表12：震裕科技资本支出

　　资料来源：震裕科技公司公告，中金公司研究部

　　图表13：震裕科技营业收入

　　资料来源：震裕科技公司公告，中金公司研究部

　　生产基地贴近下游客户布局，降低运输成本费用。锂电池结构件厂商大多围绕下游客户进行专有性投资布局，可有效降低运输成本及生产周期。震裕科技主要工厂位于宁德、溧阳、四川宜宾，紧邻动力电池主要生产基地；科达惠州、福建、四川基地主要供给宁德时代，大连基地主要为松下配套产能，江苏溧阳基地主要服务LG化学、中航锂电、亿纬锂能，西安和长沙的生产基地配套比亚迪、三星。

　　图表14：科达利主要产能布局

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　产品端：价格随下游年降，市场份额呈现头部集中

　　从价格端来看，下游电池厂商转移降本压力至中游，结构件售价逐年走低。新能源汽车动力电池使用上百个电芯串、并联保证能量供应，因此单个动力锂电池结构件价值量高于传统便携式锂电池结构件数十倍，大约占动力电池成本7%-10%。纵向来看，2016-2019年，结构件产品降幅明显，宁德时代采购结构件单价下降50%，国轩高科铝壳盖板采购单价下降29%，主要系动力电池系统行业补贴退坡、竞争压力加剧，价格下行压力较大，厂商转移降本压力至中游所致。

　　图表15：动力电池系统不含税价格走势

　　资料来源：GGII，中金公司研究部

　　图表16：主要厂商结构件采购价格

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　头部玩家占据主要市场份额，国内以方形锂电池结构件为主。从收入体量来看，全球主要结构件厂家集中于中日韩，科达利约占全球市场份额35%-40%。从产品类型分布来看，结构件供应商如震裕科技、科达利等以方形结构件为主，无锡金杨、斯莱克及日本FUJI SPRINGS主要生产圆柱电池壳。

　　图表17：锂电池结构件主要厂商梳理

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　需求驱动抬高市场天花板，行业迎增长机遇

　　动力锂电池高景气延续，短期内供需紧平衡

　　下游需求旺盛，动力锂电池市场快速扩张。根据marklines数据统计，2021年全球新能源汽车销量可达630万辆，市场规模较2020年翻倍。国内市场来看，在双碳目标的背景下，中国新能源汽车市场已从导入期进入成长期，市场化程度明显提高，新能车渗透率快速提升。根据中汽协数据，2021年全年中国新能源汽车总销量352.1万辆，同比增长157.6%。新能源汽车产销量快速上扬拉动动力锂电池市场加速扩张，2021年我国锂电池装机量154.5Gwh，同比增长141%。向前看，我们认为下游新能源汽车延续高景气，动力锂电池市场仍将在较长一段时间内持续增长。

　　图表18：2016-2025E中国新能源车销量及增速

　　资料来源：中汽协，中金公司研究部

　　图表19：2016-2025E我国动力锂电池装机量及增速

　　资料来源：中国汽车动力电池产业创新联盟，中金公司研究部

　　全球动力锂电池头部集中趋势明显，产业链话语权较强。从全球动力电池竞争格局看，2019 年全球动力电池前十大企业产量86.11GWh，占全球总量的 81.24%，呈现较高的头部集中趋势，其中日韩企业包括松下、LG化学等，中国企业以宁德时代、比亚迪、国轩高科为代表。2021年1-11月，全球动力锂电池市场中宁德时代动力锂电池装机市占率达到31.8%，远超第二名LG化学。动力电池头部厂商掌握核心技术，瓜分大部分市场订单，对上游产业具有较强议价能力。

　　图表20：全球动力锂电池装机市占率（截止21年11月）

　　资料来源：SNE Research，中金公司研究部

　　全球动力电池主要企业新增产能迎小高峰，预计短期内维持紧平衡。根据头部企业公告的规划产能来看，2023E/2025E全球动力电池已知新增规划产能391Gwh/336Gwh，其中，中国企业贡献主要增量，预计新增产能分别为327Gwh/305Gwh。根据GGII数据，预计2025年全球动力电池出货量超过1550Gwh。我们预计2025年全球新能源车销量达到2241万辆，届时全球动力锂电池实际需求可达1519Gwh，假设产能利用率70%，则全球产能需求2170GWh，短期内供需维持紧平衡。

　　图表21：全球动力电池企业规划新增产能

　　资料来源：公司公告，搜狐网，第一电动网，高工锂电，中金公司研究部

　　图表22：中国动力电池企业规划新增产能

　　资料来源：公司公告，搜狐网，第一电动网，高工锂电，中金公司研究部

　　市场规模长期向上，方形结构件占主流

　　国内市场短期内以方形锂电池为主，海外市场软包电池替代趋势已现。宁德时代和比亚迪的迅速崛起决定了方形电池在国内的主导地位，市场份额不断提升，2020年国内方形电池出货量占比达到80.8%。宁德时代的CTP技术、比亚迪的刀片电池为硬壳电池带来了结构创新，通过将电芯直接集成至电池包，减少模组结构件的使用，提高了能量密度，因此硬壳电池仍将在制造成本、性价比上具有较强优势，我们预计短期内以宁德时代和比亚迪为代表的方形锂电池仍为国内市场主流。海外市场中，软包电池表现强势，2020年出货量占比由2019年的21%提升至42%，软包电池蓬勃发展态势下，海外硬壳电池市场可能面临一定压力。

　　图表23：我国不同类型电池市场份额变化

　　资料来源：GGII，中金公司研究部

　　图表24：海外不同类型电池市场份额变化

　　资料来源：GGII，中金公司研究部

　　2025E全球硬壳结构件市场规模383.5亿元。根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据，2021年我国动力锂电池装机量158Gwh，我们预计2025年国内/全球装机量分别为555/ 1519Gwh。我们假设国内市场方形锂电池占比保持在80%左右，圆柱锂电池占比11%左右，结构件价值量占比7%并随动力电池成本逐年降低；2025年海外市场方形及圆柱锂电池占比分别下降至20%、23%。我们预计，2025E方形锂电池结构件市场规模可达243亿元，圆柱锂电池结构件市场规模可达127亿元。

　　图表25：全球锂电池结构件市场规模测算

　　资料来源：中国汽车动力电池产业创新联盟，中金公司研究部

　　行业壁垒稳固，降本提质为核心

　　客户&资金&技术造就核心壁垒，规模&效率决定毛利空间

　　核心壁垒一：先发企业容易掌握优质客户资源。锂电池结构件下游行业呈现明显的“一超多强”，进入头部企业供应体系意味着更高的市场份额。由于锂电池尚未实现完全标准化生产，各家技术标准和品质标准不同，大型客户在确定供应商前通常需经过3-5年认证周期，且仅选择单一或少数供应商进行认证，因此锂电池结构件产品客户粘性较强，先发企业容易把握优质客户资源，形成较强行业壁垒。科达利进入锂电池结构件行业较早，07年开始为比亚迪配套并进行共同开发，后续拓展至宁德时代、松下、中航锂电、蜂巢等，客户结构最为丰富。斯莱克为圆柱锂电池结构件厂商，主要配套特斯拉等客户。

　　图表26：主要锂电池结构件厂家客户结构

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　核心壁垒二：重资产及人力密集行业，投资回报周期长，资金壁垒较高。精密结构件制造设备主要包括模具加工设备、注塑生产设备、冲压生产设备、检测设备等，生产过程对生产及检测设备均有较高的要求，前期厂房建造、先进设备购置等方面资金需求量较大。根据产品应用领域可将结构件行业分为消费电子、锂电池和汽车结构件，横向对比，锂电池结构件固定资产周转率较低，平均值小于2；人均产值介于消费电子结构件和汽车结构件之间，重资产和人力密集属性相对突出。同时，较长的投资回收期也无形中形成了行业进入壁垒，根据震裕科技招股书披露，锂电池结构件投资回收期在6-7年。

　　图表27：震裕科技锂电池结构件项目固定资产周转率及回收期

　　资料来源：震裕科技招股说明书，中金公司研究部

　　震裕科技主营业务还包括模具和马达铁芯，因此锂电池结构件项目固定资产周转率及回收期单独以表格列示

　　图表28：锂电池结构件固定资产周转率低于3C及汽车结构件

　　资料来源：Wind，中金公司研究部

　　图表29：锂电池结构件人均创收介于中位

　　资料来源：Wind，中金公司研究部

　　核心壁垒三：一致性和稳定性要求造就技术壁垒，行业标准或将趋于规范。车规级动力电池技术要求体现在一致性和稳定性：一致性方面，与便携式锂电池较为不同，车规级动力电池通常需要由成百上千个单体锂电池层叠组合使用，对一致性具有较高要求，例如宁德时代要求关键尺寸制造精度及稳定性需要保持在±0.05mm；稳定性方面，结构件的防爆阀和翻转片压力稳定性决定了电池安全性，高低温状态下的结构件稳定密封能够降低电池使用状态下的正负极渗漏故障。因此，仅有产品同时满足高度精密性、一致性要求的少数大型精密结构件生产厂商才能具备配套供应能力。此外，国家质检总局、国家标准委于2017年5月31日公布了《新能源动力锂离子电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》（GB/T33824-2017），初步规定了锂电池结构件主要原材料铝材的用料标准、力学性能、外观质量、检验规则等，标志着锂电池结构件行业标准趋于规范，相比一般工业用铝，动力锂离子电池用铝的厚度、宽度，板材长度的要求普遍要更高，最低允许偏差更小。未来锂电池结构件或将在成品质量、重量、精密度等方面具备更为严格和一致的标准。

　　图表30：锂电池顶盖及壳体关键技术指标

　　资料来源：震裕科技招股说明书，中金公司研究部

　　图表31：新能源动力锂离子电池壳及盖用铝及铝合金板、带材（GB/T33824-2017）标准

　　资料来源：国家标准委，中金公司研究部

　　量产规模、生产效率决定盈利空间。与动力电池产业链上其他生产环节相比，一方面，结构件行业经营杠杆系数偏高，固定成本占成本比重较高，因此大规模量产能够显著摊薄单位成本；另一方面，结构件行业人工成本相对更高，制造业属性突出，人均产值处于产业链重偏低水平，仍可通过增加自动化产线提高生产效率。以圆柱形电池壳生产为例，斯莱克研发自动化生产线效率为1200个/分钟，较传统电池壳生产线设备冲压系统（50个/分钟）明显提升。我们认为，结构件行业的属性特点决定其盈利空间取决于两点：规模效应和精益管理带来单位固定成本的降低及毛利率的提升；技术改进和自动化设备规模化应用带来生产率和良品率的提高。

　　图表32：锂电池结构件经营杠杆系数较高

　　资料来源：Wind，中金公司研究部

　　图表33：2020年动力电池产业链各环节人均产值

　　资料来源：Wind，中金公司研究部

　　图表34：锂电池结构件业务营业收入规模

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　图表35：锂电池结构件毛利率水平对比

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　趋势：下游扩产计划积极，二线供应商持续提升份额

　　头部动力电池厂商积极扩充产能，带动结构件供应商共成长。以头部动力电池生产商宁德时代为例，公司2021年新增四川时代（五期、六期）项目、广东肇庆项目，同时扩建宁德霞浦、江苏溧阳产线，合计新增规划产能115-130Gwh，假设线性完工投产，2023年产能利用率60%，结构件单价降至0.035-0.038元/wh，我们预计届时其锂电池结构件采购额较2020年仍可增加62-69亿元。

　　图表36：宁德时代扩产计划统计（截止2021年底）

　　资料来源：宁德时代公司公告，中金公司研究部

　　头部电池厂商重视供应链体系管理，高性价比的二线供应商份额有望提升。从产品结构来看，科达利以毛利率较高的盖板为主要产品，震裕科技产品中壳体、盖板占比较均衡。从价格来看，近三年震裕科技盖板、壳体产品平均单价较科达利低20-30%，同时通过加强成本控制缩小毛利率差距，其高性价比获得宁德时代青睐。我们认为，在行业竞争格局日益激烈的环境下，以宁德时代为首的头部电池企业重视供应链管理，在保证品质的前提下，更加积极寻求具备降本能力的上游供应商，后发厂商供应份额或继续提升，业绩弹性值得期待。

　　图表37：震裕与科达利来自于宁德时代的收入

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部