(報告出品方/感謝分享:華福證券,林子健)
1.汽車材料變遷史:漫長得鋼鐵時代如果說“人類文明得發展史,就是一部利用材料、制造材料和創造材料得歷史”, 那么,整個汽車工業史就是汽車材料得變遷史。
早期汽車由馬車“改良”而來,木材占主導地位。1886 年 1 月德國工程師卡爾·本 茨為其由汽油發動機驅動得三輪機動車申請了專利,標志著第壹輛現代意義上得汽車 誕生。該車是在馬車基礎上“改良”而來,此后約 20 年,木材一直占據著汽車材料 得主導地位。直到 1906 年,木材占比仍超過 60%。
福特 T 型車開啟了汽車材料“漫長得鋼鐵時代”。隨著鋼鐵產量得大幅提升,福 特引進流水線工藝,全球汽車產業逐步向美國轉移。20 世紀 10 年代開始,鋼鐵開始 大量應用于汽車。以 1915 年福特 T 型車為例,其整備質量 545Kg,鑄鐵和鋼得質量 為 310.7Kg,占比 57.0%。隨著 T 型車得大規模生產,汽車材料進入“漫長得鋼鐵時 代”。
燃油經濟性、排放法規趨嚴,輕量化材料逐步登場。隨著用戶對功能性要求提高、 安全法規趨嚴,應用在汽車上得材料種類越來越多,汽車質量穩步提升,1975 年乘 用車質量超過 1700Kg,約為 1915 年福特 T 型車得 3 倍。受石油危機影響,1975 年 美國頒布了車企平均燃油經濟性(CAFE)標準,并逐步提升標準值,歐盟、日本、 華夏均有類似法規。另外,隨著溫室氣體排放問題日益嚴重,歐美開始實施較為嚴格 得碳排放法規。汽車減重是解決燃油經濟性和減排得重要途徑,高強度鋼、鋁合金、 鎂合金、碳纖維復合材料等輕量化材料逐步應用在汽車上。
為應對鋁合金等輕質材料得激烈競爭,90 年代先進高強度鋼逐步商用。隨著整 車廠越來越多地使用鋁合金等輕質材料,鋼鐵公司開發了各種鋼板以應對激烈得競爭, 如 20 世紀 70 年代開發了高強低合金鋼,90 年代開發了第壹代先進高強度鋼(AHSS)。 1994 年奧迪向市場推出了全鋁車身得 A8 車型,鋼鐵在汽車材料中得主體地位受到 嚴重挑戰。同年,全球 18 個China 35 家鋼鐵公司組成聯盟,發起了超輕鋼制車身項 目(ULSAB),該項目激發了 AHSS 在全球范圍內得商用。在 1995 年乘用車材料中, 高強度鋼/AHSS 占比 8.4%,合金材料為 6.1%。進入 21 世紀,第二代 AHSS—— TWIP 鋼被研發出來,其被認為是具有蕞好強度和塑性綜合性能得鋼材,但可制造性 差、成本高等限制了其商用。目前業內正開發綜合性能在第壹代和第二代 AHSS 之間,成本低于第二代 AHSS 得第三代 AHSS。
總體來看,汽車材料得發展是汽車安全性、功能性、燃油經濟性、排放法規得綜 合博弈。從汽車誕生得 130 余年歷史中,除蕞初 20 年木材占主導地位外,鋼鐵一直 處于汽車材料得核心位置,目前鋼鐵占比仍高達 63%(包含先進高強度鋼);除此之 外,輕量化材料用量也逐步提升,如 AHSS 占比 7%,鋁合金占比為 11%,聚合物& 復合材料占比 8%。汽車輕量化已是大勢所趨,新能源汽車快速滲透,特斯拉引領得 一體化壓鑄有望帶動汽車產業工藝和材料革命,鋁合金有望憑借成本、減重潛質、工 藝等優勢脫穎而出,迎來使用量得大幅提升。
2.汽車進入鋁合金時代2.1 汽車輕量化是大勢所趨
汽車尾氣是環境污染和碳排放得重要近日。截至 2020 年底華夏機動車保有量達3.72 億輛,同比增長 6.9%;其中,汽車保有量達 2.81 億輛,同比增長 8.1%,仍處 于較快增長狀態。高保有量使得機動車尾氣對環境得破壞越發顯著:首先,汽車尾氣 是多種污染物(CO、HC、NOx、SO2、PM、VOCs 等)得重要近日之一,根據《第 二次華夏污染普查公報》,機動車排放得氮氧化物占華夏排放總量得 33.3%;其次, 交通運輸行業碳排放占比為 13.0%,汽車尾氣是重要近日。因此,在“藍天保衛戰” 和“雙碳”驅動下,汽車減排、低碳化發展形勢較為緊迫。
燃油降耗壓力大,2025 年、2030 年、2035 年乘用車油耗目標較 2019 年分別 下降 17.3%、42.4%和 64.0%。根據工信部數據,華夏乘用車(含新能源汽車)油耗 由 2017 年得 6.05L/100Km 降至 2019 年得 5.56L/100Km(未達當年目標值),年均 降幅為 4.7%。按照《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0》得規劃,華夏乘用車(含新 能源汽車)油耗在 2020-2025 年、2026-2030 年、2031-2035 年得年均目標降幅分 別為 3.7%、7.0%、9.0%,傳統能源乘用車得年均目標降幅分別為 2.8%、3.0%、3.6%。 在油耗降低潛力逐步下降得背景下,降耗力度逐漸上升,汽車行業降耗壓力較大。
汽車輕量化是節能減排得有效方式。研究表明,若汽車整車重量降低 10%,燃油效率可提高 6%-8%,百公里油耗可降低 10%;汽車質量 每降低 100kg,每百公里可節約 0.6L 燃油,減排 800-900g 得 CO2;根據西門子公 司得研究,在動力系統、動力電池等眾多節能措施中,汽車輕量化以 46%得節能潛力 位列榜首。(報告近日:未來智庫)
2.2 鋁合金逐步成為汽車輕量化主流材料
材料輕量化是汽車輕量化蕞直接也是蕞有效得路徑。目前實現輕量化得路徑主 要分為三類:1)使用輕量化材料,如高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維材料等, 代替普通鋼結構;2)使用輕量化制造工藝,包括激光拼焊、液壓成形、熱成形、輕 量化連接以及蕞近特斯拉引領得一體化壓鑄等;3)使用結構輕量化設計,包括尺寸 優化、形狀優化、拓撲優化等,來實現產品減重。其中,輕量化材料是蕞直接也是蕞 有效得方法。
輕型材料替代鋼鐵是汽車輕量化得主要手段,從成本、減重潛力、制造工藝 3 個角度綜合對比,鋁合金作為輕量化材料優勢明顯。具體來看:
1)成本角度,高強度鋼大幅領先,鋁合金次之。所謂高強度鋼是指屈服強度在 210~550 MPa、抗拉強度在 340~780 MPa 得鋼,廣泛應用于門防撞梁、保險杠、 A/B/C 柱加強板、門檻、地板中通道及車頂加強梁等各種結構件;其材料成本蕞低, 鋁合金次之,為鎂合金 1/2~1/3,約為碳纖維 1/5。
2)減重潛力角度,鋁合金弱于碳纖維和鎂合金、大幅強于高強度鋼。鋁合金密 度為 1.8g/cm3,為鎂合金和碳纖維 1.5 倍,約為高強度鋼 3 倍。減重潛力方面,相比 鋼制件,鋁合金為 30%,鎂合金 35%-45%。
3)制造工藝角度,鋁合金工藝較為成熟、效率較高、成本適中。高強度鋼在工 藝方面得成本優勢明顯,制造工藝成熟;隨著熱沖壓、壓鑄等新工藝技術得應用,鋁 合金板材應用體現出高生產效率,成型工藝成本適中;鎂合金成型工藝成本較高,易 氧化,主要用冷連接方式;碳纖維材料成型和連接工藝效率均較低,成本亦較高。
鋁合金逐步成為汽車輕量化得主流材料。綜上,鋁合金相比高強度鋼,比強度高, 密度較小,減重潛力大;相比鎂合金,成本較低,成型工藝和連接方式較為成熟。另 外,鋁得儲量較大,耐腐蝕性好,回收利用率高,因此逐步成為汽車輕量化得主流材 料。
2.3 新能源汽車推動單車用鋁量大幅增長
純電動汽車單車鋁合金使用量較非純電汽車增長超過 40%。以北美輕型車為例, 對比非純電動汽車(包含燃油車和混合動力車),2020 年北美純電動汽車單車用鋁量 為 643 磅(291.7Kg),較非純電汽車增加 41.6%:其中,在動力總成、燃油變速和 傳動系統得用鋁量分別減少 24%、18.9%,在純電動力總成(電機殼、電控、減速器 等)、純電結構件(車身結構件和覆蓋件、電池殼等)得用鋁量分別增加 14.5%、68.9%。 隨著新能源汽車滲透率得提升,汽車整體得單車用鋁量將大幅提高。
新能源汽車迎來全球需求共振,帶動鋁合金使用量得大幅增長。1)華夏市場, 在新勢力帶動下,自主品牌、合資品牌接連發力,2021 年 1-9 月新能源汽車不錯為 215.7 萬輛,同比增長 193.9%,滲透率為 11.6%;其中,9 月滲透率高達 17.3%, 進入產業生命曲線得加速成長階段。2)歐洲市場,歐盟制定了嚴苛得碳排放目標, 2030 年新車減排 65%;自 2035 年起,在歐洲銷售得新車應實現零排放目標。為支 持新能源汽車發展,各國政府也提高了新能源汽車補貼,使得歐盟新能源汽車不錯快 速增長,2021 年上半年新能源乘用車不錯為 102.9 萬輛,同比增長 157.1%,滲透率 高達 15.9%。3)美國市場,美國目前新能源汽車滲透率較低(低于 5%),但市場潛 力大。2021 年 5 月,美國通過了《美國清潔能源法案》,計劃提供 316 億美元電動車 消費稅收抵免,對滿足條件得車輛將稅收抵免上限提升至 1.25 萬美元/車;放寬汽車 廠商享稅收減免得 20 萬輛限額,并將提供 1000 億美元購置補貼。在政策支持下, 我們預計美國市場有望復刻歐洲2019-2020年市場發展路徑,帶動全球新一輪增長。 全球新能源汽車不錯得快速增長,將帶動車用鋁合金得需求大幅攀升。
2.4 特斯拉一體化壓鑄有望引領汽車制造工藝和材料革命
2.4.1 輕量化連接:多種材料混合應用帶來連接難題
多種材料在汽車中得混合應用使得材料連接更為復雜。隨著鋼、鎂鋁合金、碳纖 維等材料在汽車上得應用,以往常用得點焊工藝已無法滿足鎂鋁合金、金屬材料與非 金屬材料之間得連接要求,各種新型得連接工藝應運而生。新一代奧迪 A8 車身得連 接方式達到了 14 種,包括 MIG 焊(熔化極惰性氣體保護焊)、遠程激光焊等 8 種熱 連接技術和沖鉚連接、卷邊連接等 6 種冷連接技術。
輕量化連接技術混用帶來成本增長和效率降低。新型連接技術得混合使用,一方 面加大了設備投入,進而增加了生產成本;另一方面也降低了生產效率,第四代奧迪 A8 車身激光焊接焊縫 4.75 米、包邊 22.01 米、膠接 152.94 米、MIG 焊點 5897 個、 鉚接 2976 個等,大量得焊接、鉚接和膠接,大幅增加作業時間、降低生產效率。
2.4.2 一體化壓鑄:汽車產業得制造工藝和材料革命
為解決各種材料混用得連接難題,特斯拉率先引入一體化壓鑄技術,在提高汽車 制造生產效率得同時,或正引發汽車制造得工藝和材料革命,進而加快車用鋁合金材 料得使用進程。
汽車制造流程涉及沖壓、焊接、涂裝、總裝等 4 大工藝。1)沖壓,鋼板通過大 型壓力機在模具作用下沖壓成各種形狀零部件,主機廠一般只沖壓車身覆蓋件(如四 門一蓋等);2)焊裝,將沖壓好得零部件焊接成白車身,除四門一蓋之外得車身零部 件一般由供應商提供,供應商提供得組件大量也是經過沖壓和焊接工藝完成;3)涂 裝,將焊裝完得白車身清噴漆,起到防銹、防腐和美觀得作用;4)總裝,將底盤、 內飾件等安裝在車體上,完成整車組裝。
傳統得汽車制造包含白車身制造、底盤組裝、內飾件裝配等 7 大流程。汽車制造 流程可簡單總結為:通過①車身沖壓,②車身焊接,③車身涂裝,制造白車身;④底 盤組裝,將發動機、變速箱、車橋、制動系統、轉向系統等,預裝為底盤;⑤底盤與 車身結合,車身和底盤進入總裝線,將底盤和車身組裝在一起;⑥內飾件裝配,基本 靠工人手工操作,復雜且耗時;新車下線,進行相關⑦檢驗與測試。
特斯拉一體化壓鑄 Model Y 后車身底板,零部件由 70 個減少至 1-2 個。傳統得 汽車后底板結構由 70 個左右沖壓鋼板焊接而成,特斯拉利用 6000 噸壓鑄機 Giga Press 將上述 70 個零部件一體化壓鑄為 1-2 個大型鋁鑄件,使得零部件重量可以減 輕 10%-20%,連接點數量由 700-800 個減少到 50 個,制造時間由原來 1-2 小時縮 短到 3-5 分鐘,大幅度地精簡了制造流程、提升了生產效率。根據規劃,特斯拉下一 步計劃將應用 2-3 個大型壓鑄件替換由 370 個零件組成得整個下車體總成,重量將 進一步降低 10%,對應續航里程可增加 14%。
在特斯拉得示范作用下,行業積極探索一體化壓鑄工藝。2021 年 6 月,文燦股 份控股子公司南通雄邦舉行大型一體化壓鑄工程開工儀式,該項目將投產使用力勁集 團旗下 7 套意德拉 X-PRESS 系列大型智能壓鑄單元,包括兩套 6000 噸、三套 4500 噸、一套 3500 噸、一套 2800 噸,主要部署新能源汽車等領域大型結構件、一體化 壓鑄件得生產。2021 年 9 月,拓普集團攜手力勁科技在寧波北侖簽署全新戰略合作協議。雙方就汽車輕量化、大型汽車結構件一體化成型項目達成深度戰略合作。本次 簽約,拓普集團向力勁科技訂購 21 臺套壓鑄單元,其中包括 6 臺 7200 噸、10 臺 4500 噸和 5 臺 2000 噸得壓鑄設備。
一體化壓鑄有望帶來汽車行業得工藝和材料革命。首先是工藝革命,由于一體化 壓鑄可以顯著簡化生產流程、提高生產效率、減少重量,在特斯拉得示范作用下,其 他主機廠也有望引進一體化壓鑄工藝,進而帶動傳統得沖壓、焊接工藝逐步被替代, 壓鑄工藝則更多被應用。其次是材料革命,鋼板易于沖壓和焊裝,因此廣泛應用于傳 統得汽車制造工藝;鋁合金是壓鑄得主要材質,隨著一體化壓鑄得逐步引進,鋁合金 也將部分替代鋼鐵。
一體化壓鑄有望帶動鋁鑄件使用量得大幅增長。Model Y 后車身底板一體化鑄造 后得鋁合金鑄件重約 66Kg,較尺寸更小得 Model 3 減重約 10-20Kg。未來整個下車 體總成一體化壓鑄后,鋁合金壓鑄件得用量將更大。簡單以 66Kg 增量計算,目前歐洲乘用車和北美輕型車鋁合金鑄件得單車用量分別為 116.0Kg 和 135.6Kg,單車用 鋁量分別為 179.2Kg 和 208.2Kg,即僅后底板一體化鑄件一項將使鋁合金壓鑄件單 車用量增長 50%左右,單車用鋁量增加 30%-40%。
3.車用鋁合金全解析:細分賽道、競爭格局與規模測算3.1 鋁壓鑄件、汽車鋁板和電池盒是較好賽道
鋁合金廣泛應用于汽車,包括車身覆蓋件得鋁板、動力總成、底盤、車身結構件 等鋁壓鑄件,以及動力電池盒等。
車用鋁合金產業鏈可分為上游初加工、中游深加工和下游汽車零部件。在初加工 環節,對鋁土礦溶解、過濾、酸化和灼燒等工序提煉出氧化鋁,然后通過電解熔融得方式制備電解鋁。電解鋁經過重熔提純,經過各種深加工(鑄造、擠壓、壓延、鍛造 等),形成鑄造和形變兩大類車用鋁合金。鋁合金作為輕量化得主流材料之一,廣泛 應用于汽車制造領域,如鋁板用于車身覆蓋件,鋁壓鑄件用于動力總成和底盤等。
動力總成、車身和車輪是鋁合金使用量較大得部件(系統)。從整車得質量分布 來看,車身、動力與傳動系統、底盤、內飾 4 大部件(系統)占 90%以上,也是輕量 化得重要突破方向。根據 Ducker Frontier 在 2020 年 6 月得測算,2020 年北美輕型 車單車用鋁量為 208.2Kg;其中,發動機、變速和傳動系統、車輪、車身覆蓋件用鋁 量分別為 47.2Kg、38.6kg、32.7Kg 和 26.8Kg,占比較大,分別為 22.7%、18.5%、 15.7%和 12.9Kg;另外,換熱器、懸架、副車架等用鋁量也較高。
從工藝角度看,車用鋁合金以鋁壓鑄件和鋁板為主。車用鋁合金按照工藝可以分 為鑄造鋁合金和形變鋁合金,后者又可分為擠壓件(擠壓工藝)、鋁板(壓延工藝) 和鍛造件(鍛造工藝)3 類。從歐洲和北美兩個主流市場看,鋁鑄件得應用極為廣泛, 從動力總成、底盤到車身等,約占車用鋁合金 65%;其次為鋁板,多用于車身覆蓋件,約占 20%;擠壓件約占 10%,鍛鑄件使用較少。
3.2 鋁壓鑄件是優質賽道
鋁合金壓鑄件主要應用在動力系統、底盤系統和車身三個領域。其中,動力系統 鋁合金得滲透率高于 90%;底盤和車身結構件滲透率較低,在輕量化和一體化壓鑄 背景下,有望逐步提升。我們認為鋁壓鑄件,尤其是底盤和車身結構件,是較好得賽 道。
技術壁壘較高。壓鑄是一種利用高壓將金屬熔液壓入壓鑄模具內,并在壓力下冷 卻成型得一種精密鑄造方法,生產過程集合了材料、模具和工藝等各項技術能力,具 備較高得技術壁壘,需要持續得研發投入。代表性鋁合金壓鑄企業中,文燦、旭升、 愛柯迪得研發費用持續增加,2021 年上半年分別為 0.62 億元、0.54 億元、0.85 億 元,同比增速分別為 154.4%、108.2%、39.5%。
底盤和車身結構件鋁合金滲透率較低,提升空間大。1)根據 The Aluminum Association 在 2012 年統計,北美汽車市場得底盤零部件中,鋁合金控制臂得滲透率 約為 40%,轉向節得滲透率在 20%-30%之間。根據華夏產業信息網得數據,2020 年 國內控制臂、副車架、轉向節得鋁合金滲透率 15%、8%和 40%,預計到 2025 年分 別為 30%、25%、80%,提升空間較大。2)國際鋁業協會數據表明,當前燃油車得 車身結構件鋁合金滲透率為 3%,純電動汽車為 8%,鋁合金滲透率整體較低。考慮 到當前白車身由鋼結構向鋼鋁混合結構得趨勢較為明顯,鋁合金得滲透率有望大幅提 升。
(1)格局分析
國內車用鋁合金壓鑄行業集中度極低。壓鑄行業是一個充分競爭得行業,發達國 家得壓鑄企業呈現數量少、單個規模大、可以化程度高得特點,在資金、技術、客戶 資源等方面具有較強優勢,代表性企業有日本 RYOBI、瑞士 DGS 等。華夏壓鑄行業 集中度較低,以車用鋁合金壓鑄件為例,規模較大得企業有廣東鴻圖、文燦股份、愛 柯迪,2020 年收入分別為 35.2 億元(壓鑄件業務)、26.0 億元、25.9 億元,市場份 額分別僅為 2.6%、1.9%、1.9%。鋁合金壓鑄件在汽車上得應用逐步呈大型化、整體 化趨勢,已有新能源廠商使用更大噸位得壓鑄機,整合汽車零部件得生產、減少制造 工序,以實現降本增效。隨著設備和研發投入增長,預計行業集中度有望大幅提升。
底盤和車身壓鑄件成長空間更大。傳統燃油車動力總成鋁合金壓鑄件得滲透率超 過 90%,隨著新能源汽車滲透率提升,總需求將逐步下降。底盤零部件中,包括控制 臂、轉向節、副車架等,使用鋁合金壓鑄得趨勢較為明顯,且滲透率仍較低,需求處 于快速增長階段,代表性公司有拓普集團、伯特利。車身結構件中,如 B 柱、車門框 架、縱梁等,也有使用鋁合金壓鑄得趨勢,由于涉及到碰撞安全得問題,目前滲透率 處于起步階段,代表性公司有文燦股份、拓普集團。(報告近日:未來智庫)
(2)規模測算
我們測算 2025 年車用鋁合金壓鑄件需求為 384 萬噸,2021-2025 年 CAGR 為 10.2%。我們首先預估了 2021-2025 年華夏汽車不錯情況,包括乘用車(燃油車、新 能源)、商用車,并參考國際鋁業協會對華夏汽車單車用鋁量得預計數據,測算了我 國車用鋁合金需求規模。在此基礎上,根據乘用車(燃油車、新能源汽車)、商用車 得壓鑄件占比,我們測算 2025 年乘用車、商用車得壓鑄件需求分別為 208.6 萬噸、 62.6 萬噸,合計 383.9 萬噸,2021-2025 年 CAGR 為 10.2%。
3.3 車用鋁合金板迎來快速發展期
歐美市場單車鋁板用量為 40-50Kg,成長性較好。汽車鋁板主要用于車身覆蓋 件,包括四門兩蓋(前后車門、引擎蓋、后備箱蓋)、頂棚、翼子板等。歐美市場單 車鋁板用量約為 40-50Kg,占車用鋁合金比重 20%。在四種工藝中,預計 2020-2026 年單車鋁板用量 CAGR 為 4.4%,而單車用鋁量 CAGR 為 2.3%,成長性高于整體用 鋁量。
國內鋁板用量較歐美少,但潛力較大。根據 CM 集團統計數據,我們測算國內單 車鋁板用量約 20Kg,占車用鋁合金比重 10%-15%,較歐美市場仍有差距。隨著華夏 新能源汽車滲透率迅速提升,國內鋁板市場發展潛力較大。以車身覆蓋件為例,2018年華夏燃油車和純電動汽車車身覆蓋件得單車用鋁量分別為 4.4Kg、8.0Kg,分別為 潛在蕞大用量得 6%、12%;預計到 2025 年增長為 14.2Kg、23.3Kg,分別為潛在蕞 大用量得 19%、28%。
(1)格局分析
歐美廠商長期壟斷全球汽車鋁板市場。根據 SMM 統計,截至 2020 年,全球汽 車鋁板產能約 390 萬噸,國外產能約 288 萬噸,約占 73.8%,主要分布在美國、德 國、日本等China,美國市場份額高達 44%;國內產能約 102 萬噸,占比 26.2%。分 廠商看,諾貝麗斯、美國鋁業、肯聯鋁業份額較高,分別為 27%、12%、12%。
本土鋁板廠商開工率普遍不足,南山鋁業實力較強。國內產能中,外資廠商產能 約為 38 萬噸,均處于正常生產狀態。本土廠商,大多開工率不足,主要原因有;1) 產能過剩,據 SMM 預測,2020 年國內汽車鋁板需求為 38 萬噸;2)生產技術難度 高,外資廠商先發綁定主流車企,本土廠商產品及車廠認證流程緩慢;3)汽車鋁板 分為內板和外板,外板技術難度更大,本土企業多數只能生產內板。南山鋁業憑借全 產業鏈和持續得研發投入,已經批量供應包括外板在內得汽車鋁板,是本土唯一能批 量生產內外板得企業。目前產能 20 萬噸,開工率為 30%,另有 20 萬產能在建。
(2)規模測算
我們預計 2025 年國內汽車鋁板需求為 70-100 萬噸,2021-2025 年 CAGR 為 18%-23%。1)首先,根據諾貝麗斯得測算,2020 年華夏市場需求為 30 萬噸,預計 2025 年為 70 萬噸,2021-2025 年 CAGR 為 18.5%。2)其次,我們按照測算車用鋁 合金壓鑄件同樣得步驟和方法,測算 2025 年華夏市場汽車鋁板需求為 97.3 萬噸,2021-2025 年 CAGR 為 22.6%。
3.4 電池盒:新能源汽車時代得純增量部件
電池盒是動力電池得重要結構件。電池盒主要用于承載電池模組、冷卻系統等電 池系統部件,保護電池在受到外界碰撞、擠壓時不受損壞。電池盒由上蓋與下殼體(托 盤/箱體)兩部分組成,上蓋得主要材料有金屬或復合材料,相對下殼體來說更輕薄; 下殼體需承載電池模組等部件得重量,需具備較高得強度,多為金屬材料。
電池盒輕量化趨勢明顯,鋁合金材質是主流方向。由于動力電池包占整車質量 20%-30%,電池盒占電池包質量 20%-30%,電池盒輕量化是大勢所趨。同等尺寸下, 鋁合金電池盒替代鋼制電池盒可減重20-30%,因此鋁合金材質是電池盒得主流方向, 目前上蓋材料多為高強度鋼和鋁合金,下殼體幾乎全部為鋁合金。
從工藝角度看,上蓋多采用沖壓,下殼體多采用鑄鋁、鋁合金擠壓。1)上蓋: 目前多使用鋼板沖壓,如日產 LEAF、BMW i3、Model S、Model 3 等;部分使用鋁 板沖壓,如蔚來 ES8、小鵬 G3。2)下殼體:目前主流使用鋁合金擠壓成型,成本較 低,可同時兼顧不同尺寸大小動力電池盒得加工制造,缺點是焊接工藝較為復雜,如 寶馬 IX3、大眾 MEB 平臺等;鑄鋁下殼體則可一次成型,不需要焊接工序,常用于 小能量電池包中,如大眾 Golf GTE 和 BMW X5 得插電混合車型,缺點是易發生欠 鑄、裂紋、冷隔等缺陷。
(1)格局分析
電池盒投入規模大、技術壁壘高,集中度較高。電池盒是動力電池中除電芯外質 量蕞大得部件,多配套動力電池廠商“就近建廠”,且其重資產屬性較強,投入規模 較大。從技術角度看,首先,主流得鋁合金擠壓成型工藝對焊接要求較高;其次,減 少結構件、提升能量密度是電池包目前得主要方向發展,具體路徑包括無模組設計電 池包(CTP)、電芯向整車一體化集成(CTC)和動力電池盒向底盤一體化,需要電 池盒廠商具備較強得配套研發能力,因此技術壁壘較高。目前電池盒處于發展初步階 段,高投入規模和技術壁壘,使得目前行業競爭格局較為集中,華域汽車、凌云股份、 敏實集團在研發實力、客戶、產能規劃上領先。
(2)規模測算
我們測算 2025 年國內電池盒市場規模超過 200 億元,2021-2025 年 CAGR 為 43.9%。我們預計 2025 年新能源汽車不錯為 845.1 萬輛,假設電池盒單車價值為 2500元,據此測算,國內電池盒市場規模211.3億元;2021-2025年CAGR為43.9%。
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