罗兰贝格2018电动汽车研究报告 中国处于领先地位

美国巩固与中国的联合优势—日本领先德国进入前三。

图2：电动移动性指数，按指标排列

来源：FKA;罗兰贝格

中国强大的工业稍微领先于美国法国在技术方面的领先优势很小。

图3：按指标分列的主要汽车国家竞争地位的变化

来源：FKA;罗兰贝格

图4：以物有所值的市场-预先纯电动汽车和插电式混合电动汽车

来源：FKA;罗兰贝格

物有所值在韩国显著上升，法国价格水平上升--高价车型在德国和美国仍然适用

注意：意大利原委托制造商没有批量生产的纯电动汽车/插入式混合动力汽车模型

注意：意大利原委托制造商没有批量生产的纯电动汽车/插入式混合动力汽车型号

国家

>扩大混合动力车和燃料电池电动车的供应，降低了紧凑型电动汽车的主导地位，并略有降低了成本效益

>高价车辆仍然很相关

>紧凑型正在推出;特斯拉

型号3是未来的关键型号

>在执行和中档段的持续电气化(PHEV)趋势

>高价车型数量不断增加

>技术水平略有提高，加上汽车价格下降

>专注于纯电动车，不同型号组合不断发展

>技术水平的提高同时价格水平也同时改善

>由于型号投资组合的扩大，韩国以更高的成本效益超过了日本

来源：FKA;罗兰贝格

来源：FKA;罗兰贝格

图6：在电动汽车/混合动力电动汽车生产方面，中国保持着明显的领先地位美国位居第二，德国占了一些优势

来源：FKA;罗兰贝格

图7：在电池生产方面，中国成为领先国家,韩国强劲增长并超过日本

来源：FKA;罗兰贝格

图8：中国电动汽车销量继续强劲增长，其电动汽车市场明显领先-所有市场都在增长

3详细分析

车辆基准测试分析关键性能属性

鉴于电动移动的不断发展，制定基准的重要性正在迅速增加。由于该行业的发展周期越来越短，而且新车型的发布数量不断增加，使得许多原委托制造商和供应商难以将其产品投放到市场。功能基准和设计基准相结合，可以回答原委托制造商及其供应商的关键问题，其细节在这两组之间有很大的差别。而车辆制造商的利益一般在于系统或技术层面，而其供应商则侧重于一个子系统、子组件和组件层面的各种解决方案。

驱动式和储能式作为关键部件

功能基准侧重于对动力系统、电气/电动或先进的程序辅助系统和底架等领域的功能进行详细分析。动力传动系统和能量存储是决定电气化车辆性能的关键部件。这就是为什么分析能源消耗和检查电动动力系统的效率以及识别电池组的详细特性极其重要。

例如，功能基准强调了不同功率电动元件组件之间效率水平的主要差异，其效率在90%至98%之间。这对车辆的整体效率有影响。功能分析可以在设计基准演练之前进行，分析各个部件的结构并计算重量平衡。设计基准包括拆卸整个车辆并详细分析所有相关系统和部件。分析了所产生的单个部件的设计、重量、尺寸和材料使用情况，以及它们在车辆中的位置和使用的连接技术。

电池重量的问题

一项基准分析的结果表明，只要电动汽车是一种中等航程的电池电动汽车，两个驱动概念中的每一个概念所占的车辆总重量的百分比几乎是相同的。在电池电动汽车的大范围和相应的重型电池情况下,内部燃烧发动机的重量平衡变化(图9)。

在这种情况下，电池和电池管理系统占据高达86%的高压电池重量。另外11%来自电池箱。但根据机箱在车辆结构中的安装位置，其重量百分比可能更大----特别是考虑到碰撞安全要求。后者可以很容易地改变重量比例，因为与碰撞相关功能的电池箱可以占总重量的40%以上。

因此，电池箱在车辆内的设计和位置可以成为xEV制造商的一个区别因素。电池充电器集成、优化热管理以及使用创新材料组合和连接技术是可以用来减轻电池外壳重量，从而提高电池系统重量能量密度的杠杆的例子。此外，可以推断，今后还需要进一步减少电池重量，特别是考虑到为了达到更长的范围，需要更大的电池容量的高压电池。

图9 电动动力系统和电池系统作为关键系统提供了差异化的潜力----与基准分析的权重平衡

来源：FKA基准(节选)*目前由FKA118072计算

系统重量的增加将不可避免地伴随着系统成本的上升，需要进一步的研究努力来降低这些成本。在这种背景下，一些小众制造商正逐渐涉足高销量汽车市场，寻求与传统的原委托制造商直接竞争。因此，除了现任者制造的车辆外，这些新参与者制造的产品也是非常有趣的基准物(见图9)。

因此，制定基准使人们能够清楚地看到车辆在技术能力方面进入市场的位置，就其，直接比较电动车和传统动力车辆技术能力和设备而言。尤其是电动动力系统和电池系统作为关键系统，具有相当大的改进潜力。在电池方面，电池级(供应商)和系统级(原委托制造商和供应商)的进步在未来几年将是极其重要的。

XEV电池策略。君往何处?

预计全球xev的销量在未来10年内将大幅增长。推动这一发展的主要因素是中国和欧盟的监管框架，这些框架遵循严格的二氧化碳减排路径。因此，对电池的需求预计将在距离今天的基地不远的几年内成倍增长。总体而言，汽车乘用车(pc)的需求预计将从2017年的74兆瓦增长到2030年的约1,050兆瓦。

除了汽车销售的增长外，原委托厂商将进一步提高每辆车的电池容量，以提高所有车辆区段的客户接受度。

然而，在2025/2030之前的这段时间里，巨大的需求将推动电池供应行业达到未知的规模，从而对整个供应链构成挑战，在价值链的所有步骤的参与者之间造成重大的依赖性。

图10：2017-2030年全球电池对PC(SVI)和CV(应用)的需求

1) SV:共用车辆

来源：IHS，罗兰贝格

电池电动汽车预计将在全球获得巨大的市场份额，预计到2030年PC的需求将超过1,050千兆瓦

预计主要电池供应商将在2021年之前的短时间内进一步提高其市场地位。截至今日，四大电池供应商已在中国以外地区建立了主导市场地位(见图7)，预计到2020/21年会在没有挑战者的情况下保持其市场份额。此后，潜在的挑战者可能会达到一个有竞争力的技术水平，中国的供应商可能会将他们的业务国际化。

在中国，市场限制和监管框架有利于本地电池制造商。尤其是日本和韩国主要电池制造商的电池没有被列入白表(这是政府对新购车者提供补贴的一项关键要求)，这一事实大大推动了选定的中国电池供应商的发展。宁德时代(CATL)由于其极具竞争力的技术基础，可以被认为是主要的赢家。几乎所有的非中国原委托制造商最近都与宁德时代(CATL)签订了提供中国XEV生产的合同。

此外，宁德时代(CATL)计划在2019年底在德国东部的潜在工厂开始运营。

然而，原委托制造商意识到在中国这种对宁德时代(CATL)的潜在依赖，预计将采取对策。他们很可能支持某些中国挑战者在白板上市后努力提高技术竞争力和(或)恢复与日本和韩国在华供应商的供应关系。

正如所料，汽车电池电池市场令人印象深刻的增长前景正在影响重要原材料的价格。电池活性材料中的所有主要元素-锂(Li)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)，铝(Al)和碳(C)-Li和Co被认为是最具价格敏感性的原材料。

与其他元素不同的是，对Li和Co的主要需求直接来自电池的生产。所有其他元件的供应将始终得到保障，因为其他应用的现有能力可转换为电池的使用。

因此，对这些元素的需求增加将推动价格上涨，而价格上涨将使电池前体材料的原材料和精加工能力得到提高。因此，价格的上涨将被限制在一定的水平。然而，锂容量-无论是碳酸锂还是氢氧化锂-都需要重新安装和加强，以确保物质供应。除了所需的初始投资规模外，新项目上网的准备时间(最长10年)至关重要，这将决定市场价格保持在异常高的水平上的时间长短。

公司的物质供应安全前景更糟。由于Co通常是Cu或Ni采矿活动的一个很低的副产品，可用的Co原材料产能取决于全球对Cu或Ni的需求。因此，Co过去和现在都受到严重的猜测，并可能面临实际供应不足的时期。虽然这些阶段的供应不足预计将部分由公共和私人合作公司的股票覆盖，但主要的原始委托制造商和电池制造商在合作采矿和精炼项目中的投资活动突出了安全供应链的重要性。

图11：Co和LCE市场价格的变化(K美元/公吨)

来源：LME，彭博

关键原料钴和锂曾被推测为导致价格上涨300%以上

主要是由电池活性材料中的高能量密度的整体技术发展所驱动，阴极活性材料的组成将集中于(高)Ni丰富的材料，如NCM712或MCA(Ni.95Co0.02AI.03)。到2023年，为了提高循环稳定性(Mn)或功率输出(Al)，预计这两种三元CAMs都将用第四个元素(锰或铝)增强成NCMA。

除了提高比能量密度外，这些材料还提供了替代或至少显著减少二氧化碳使用的途径(与当今的CAMs(如NCM523/NCM622)相比)。因此，所有的主要参与者都在开发这些类型的CAMs，但在周期稳定性和充电能力方面仍然需要克服某些障碍。

图12：2017-2030年应用CAM对PC电池的需求，(GWh/a)

来源：LME，彭博

由于对更高能源密度的需求和更换二氧化碳的需要，富含镍的材料将获得可观的市场份额

以单一电池类型和电池发电为重点，改进的制造设备和规模所产生的潜在节约效应相对低于过去两年原材料价格上涨的效应(见图13)。

图13：开发电池成本1)考虑规模和原材料影响[欧元/千瓦小时]

来源：罗兰贝格

根据制造规模的不同，材料价格的影响部分包括在内，但需要采取更先进的措施

为了克服对极不稳定的原材料价格的依赖，电池制造商可以采取三项措施：

开发下一代电池，使用基于NCMA的CAM(阴极活性材料)和先进的AAM(阳极活性材料)，如Si或Li金属箔，以进一步提高能量密度和充电特性(DIS)，并减少共分享。然而，这一措施的有效性有限，因为所有主要行业都在沿着类似的技术途径发展，而且不包括它们在其他原材料价格上涨中的风险。

采用更先进的制造工艺，例如干涂层和高速堆砌或采用金属阳极的先进电池设计，以增加制造成本和SG&A成本的杠杆作用-这项措施可有效补偿较高的原材料成本，但没有防止的特点，不可能确保长期的竞争优势。

展望未来，推出下一代电池(从基于NCM622的化学物质到具有高于70%的Ni比例的化学物质)的预计成本会降低20%至25%。价格下降的关键因素是每个电池的能量增加。除了降低总费用外，物质成本的份额将比今天的约50%增加约5个百分点。2020年后，未来的电池一代将进一步增加材料成本的份额。

因此，随着每一代新电池的引入，附加值所占的比例将不断下降。因此，SG&A的成本需要在大规模生产中得到更一致的影响，以提高企业的盈利能力，并为更先进的电池世代(如固态电池)提供更多的科研支出。

图14：纵向一体化和供应链综合战略的例子

来源：与市场参与者的访谈;公共信息;HTMA，罗兰贝格

目前的例子表明，主要市场参与者认为，综合价值链战略是最有效的措施。电池制造商可以根据纵向整合的程度，控制部分价值链，并在较小范围内平衡原材料和前体材料的价格。然而，对整个物质价值链的控制越强，竞争优势就越大。但同时，财政承诺和风险也越高。

也就是说，在更大的生产规模下运作的电池供应商可以更容易地补偿额外的成本。因此，拥有相当大市场份额的供应商可以进一步提高其竞争力并获得更多的市场份额，这反过来又使它们更具竞争力。

在这种情况下，预计主要电池制造商将进一步提高其竞争力并在当前的技术基础上提高对新市场进入者的标准。同时，汽车发动机对电池制造商的依赖性不太可能会降低。