|
2022年是全球充满挑战的一年。就宏观经济而言，疫情冲击、俄乌冲突等地缘政治推高全球通胀，对资本市场带来较大冲击；美国核心通胀率创40年新高，美元强势加息导致美股、债双杀。以特斯拉为代表的新能源汽车相关公司股价出现较大下跌，A股行业相关公司估值跌至低位，导致投资者对行业产生谨慎甚至悲观预期。随着美元加息接近尾声，中国货币政策重回宽松，全球复苏环境出现边际改善迹象，经济有望逐步回到正常轨道。
2022年也是中国汽车行业充满挑战的一年，面临新冠疫情、原材料涨价、缺芯少魂、成本高涨、物流受阻等困难，但最终市场顶住压力保持了恢复增长态势，展现出强大的发展韧性。中国汽车工业协会最新统计显示，2022年我国汽车销售2686.4万辆，同比增长2.1%，实现连续三年增长态势。新能源汽车销量达到688.7万辆，同比分别增长93.4%，渗透率达到25.6%。其中纯电动汽车销量536.5万辆，同比增长81.6%；插电式混动汽车销量151.8万辆，同比增长150%。
经过近十年的发展， 中国自主品牌OEM在汽车行业百年未有之大变局的背景下抓住新能源、智能网联的重大机遇，推动汽车电动化、智能化升级，注重产品创新、优化用户体验。2022年自主品牌乘用车销量1176.6万辆，同比增长22.8%，市场份额达到49.9%，占领市场半壁江山。
自主品牌OEM首次在新能源领域跃升进入中高端价格区间，带动国内汽车零部件供应链的发展壮大和提升。而本土汽车零部件的综合能力提升将进一步反哺自主品牌OEM，形成良性的正反馈循环。随着比亚迪以及新势力等出海进军国际市场，推动中国汽车工业制造能力、品牌力外溢，中国正在从汽车大国迈向汽车强国。
2022年12月的中央经济工作会议提出要支持住房改善、新能源汽车、养老服务等消费，将会促进新能源汽车行业的可持续性健康发展。新能源汽车已形成汽车、能源、交通、信息通信等交叉融合的产业生态，可以推动经济社会的数字化、低碳化转型，其不仅对拉动经济具有巨大作用，也有望成为我国实现“双碳”目标的重要抓手。
随着新能源汽车渗透率逐步提升，行业贝塔属性逐步弱化，简单的自上而下的投资逻辑受到一定的挑战。行业内大量头部公司实现IPO，一级市场投资风险在逐步加大，可能会出现即便投资标的实现IPO，投资人也不赚钱甚至倒挂的情况。这对投资人在行业认知上提出更高的要求，需要结合自下而上深耕细作产业的方式，挖掘阿尔法的投资机会。
轩元资本团队聚焦新能源汽车产业链投资近10年时间，用一、二级市场的视角，从宏观、中观、微观多个维度，对产业持续、深度研究，提炼出2023年新能源汽车产业链10大投资热点，分成电动化篇、智能化篇两个部分,电动化包括复合集流体、钠电池、固态电池、第三代功率半导体、分布式驱动。欢迎产业界、投资界专家以及伙伴交流探讨、批评指正。
集流体是锂电池中承载正极和负极的活性物质的金属材料，作用是将活性物质化学反应产生的电流对外输出。目前锂电池的集流体主要是铜箔（负极）、铝箔（正极），而复合集流体是一种“三明治结构”的集流体复合材料，其中间的基膜通常为PET或者PP膜，在基膜两侧各镀有1μm的铜、铝层，形成复合型铝膜（MA）、复合型铜膜（MC）。
当电池中电离迁移的锂离子数量超过负极石墨可嵌入数量，锂离子将在负极表面结晶，称为锂枝晶。锂枝晶会不可逆地造成锂电池的容量和使用寿命衰减。若锂枝晶继续增大，出现穿透隔膜使正负极短路，电池将出现热失效等安全问题。复合集流体的受热断路效应可有效防止锂枝晶导致的热失效问题，大大提升了电池寿命和安全性。
普通集流体铜箔、铝箔材料穿刺时会产生大尺寸毛刺，造成内短路。由于金属层较厚，不易熔断，在电池短路时由于无法断开电流回路，引起热失控，而热失控则是新能源汽车电池爆炸起火的直接因素。
复合集流体MA/MC材料在受到穿刺时产生的毛刺尺寸小，并且因为高分子材料层会发生断路效应，可控制短路电流不增大，以有效控制电池热失控乃至爆炸起火，从根本上解决了电池爆炸起火。
复合集流体具有高安全性、高能量密度、低制造成本、延长电池寿命、广泛兼容性的特点，正在替代现有金属铜箔、铝箔集流体。
极高的安全性能。极大的提高电池机械滥用的安全性，改善电芯界面，从材料端彻底解决纯金属集流体长期老化催化的可靠性问题。
更高的能量密度。重量更轻，面密度较传统铜箔降低77%，能量密度提高5%以上MC。
更低的制造成本。成本比传统箔材降低50%以上(箔材占储能电池成本约10%)。
更广泛的兼容性池。高分子材料层功能铜金属合成层复合集流体能够直接运用于各种规格、不同体系的动力电池如锂电池、固态电池、钠离子电池等。
复合集流体中间基膜通常为PET或者PP膜，目前PET薄膜厚度在4μm以上，PP薄膜可以做到2μm（薄膜电容器成熟应用）。PP市场价格每吨在1万元以上，而PET价格每吨在7000元左右，由于PET具有更低成本、更佳的耐高温性能与绝缘性能，PET有望成为复合集流体主要基膜。
根据中金公司研究部测算，对于具有1μm铜+4.5μmPET+1μm铜结构的复合铜箔，其主材成本约为1.12元/平米，较6微米传统铜箔下降超过60%；复合铜箔总生产成本有潜力降低至3.10元/平米，较6微米传统铜箔下降约10%。
但由于复合铜箔加工成本明显高于传统铜箔，复合铜箔总生产成本较4.5微米传统铜箔高约15.5%，生产成本暂无优势。若能进一步减少聚合物层厚度，比如1μm铜+2μm聚合物+1μm铜，则有助于提高锂电池体积能量密度，实现进一步的降本。
根据行业调研，每GWh锂电池约需用复合铜箔1200万平方米，目前每平方米复合铜箔初期约7-8元，大规模生产后约5元/平方米，后期有望降低至3元/平方米。按照3元/平方米计算，每GWh锂电池对应复合铜箔价值量3600万元。
据GGII、EVTanK等预测，2023-2025年储能电池以及动力电池需求共为991GWh、1341GWh、1734GWh，假设到2025年复合铜箔渗透率为30%， 市场容量为187亿元。考虑到锂电池市场容量后期会进一步扩大、渗透率继续提升，市场容量将会超过500亿元。复合铝箔亦有数百亿市场空间。
复合铜箔业内有两种制备工艺，一种是两步法，即先磁控溅射再电镀；第二种是三步法，先磁控溅射，再真空镀膜，再电镀。业内也有尝试采取一步法的工艺，但还处在产品试制阶段，具体能否量产有待观察。
根据天风证券预测，假设单台磁控溅射设备价值量为1000万、单台电镀设备价值量为800万、设备利用率提升到70%、2025年复合铜箔渗透率20%，预计2025年PET铜箔磁控溅射新增设备市场空间约36亿元，镀铜设备新增市场空间约24亿元，设备总市场空间合计60亿元。复合铝箔的生产主要采用直接蒸镀的工艺，将铝沉积至PET薄膜上即可获得复合铝箔，带来新增设备价值量较小。
复合集流体对现有普通集流体进行技术迭代，带来新的市场，产生新的投资机会，需要观察最终技术路线和工艺的确立，可能会一种工艺通吃也可能多工艺并存。在投资复合集流体领域材料公司的同时，设备公司也是个合适的投资机会。
钠离子电池最早在20世纪80年代初进入应用，随后由于锂离子电池在消费电子领域广泛使用，技术进步较快、性能表现更优异，钠离子电池的研究一度停滞。2022年新能源汽车爆发式增长带动电池级碳酸锂从每吨5万元上涨到最高60万元左右，尽管短期有所下跌但目前依然在50万元左右，而电池级碳酸钠每吨价格仅仅3000元左右，极具成本优势的钠电池重回市场视野。
除了碳酸钠以外，钠电池在其他材料上也具有成本优势，比如相比于三元锂电池，钠离子电池中不需使用昂贵的钴、镍等金属。钠电池中正、负极集流体均可采用廉价的铝箔，不需要锂电池中较贵的铜箔做负极集流体；钠离子电池电解质中溶质用量可大大减少。
根据中科海纳披露，采用铜铁锰酸钠层状氧化物做正极、软碳做负极的钠离子电池的成本，相比采用磷酸铁锂做正极、石墨做负极的锂电池，材料成本有望降低30%~40%。
钠离子电池基本原理与锂离子电池类似，被称作“摇椅式电池”。钠离子电池的结构和工作原理基本与锂离子电池相同，很多材料和工艺可以复用，也主要由正极、负极、隔膜、电解液和集流体等组成，性能各有特点。
钠电池的能量密度低于锂电池，循环寿命也比锂电池短；跟铅酸电池相比，钠电池能量密度更高、循环寿命长。
钠离子电池的正极材料可以主要分为三类：层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士系列化合物，其中层状氧化物是钠离子电池的主流方向，其他路线并存。
层状氧化物：跟三元材料相似都是嵌入型化合物，生产工艺、产线共用，工艺的成熟度也比较高，有望率先实现产业化。由于层状氧化物比容量高、压实密度高等，比较适用应用于动力和性能要求较高的领域。业内在加速布局层状氧化物正极材料，大部分企业已经完成了从小试到中试的过程，预计在接下来的两年将陆续有新增产能的建设与投产。
聚阴离子化合物：具有稳定的框架结构、优越的热稳定性、循环寿命长、电压平台高等特点，跟磷酸铁锂材料有点像。由于大质量的阴离子基团较多，导致材料的导电性和比容量较差，且能量密度相对低，适宜在储能、混动车、UPS等领域应用。尽管含钒聚阴离子材料（NVPF）结构具有相对较好的能量密度、功率密度等优点，但由于原材料五氧化二钒价格太高，单吨理论原材料成本高达5.74万元/吨，限制其未来应用前景。而硫酸盐聚阴离子材料具有较强的电负性和氧化还原电势，尽管能量密度低了些，但成本可控，理论原材料成本在500元左右，未来有望加速应用。
普鲁士系列化合物：具有电化学性能好、成本低、能量密度高的优点，缺点是材料的结晶完整性问题和结晶水问题，导致导电性能比较差、热稳定性差、循环寿命低，且合成条件苛刻，氰化物具有潜在毒性。上游原材料以氰化钠和二价锰材料为主，这两种原材料产能充足，产业化不存在供给端担忧，只是应用场景会相对受限。
总体而言，目前钠电池的能量密度已逼近磷酸铁锂，经过技术优化循环寿命也在逐渐提升当中，有望在对能量密度要求不高、成本敏感性较强、对体积不太敏感的储能、低速交通工具以及部分低续航乘用车领域实现替代和应用，未来还存在着“锂钠混搭”的可能性。
根据浙商证券研究所预计，到2025年钠离子电池全球需求量有望达到98GWh，其中两轮车、储能、A00+A0级车、A级车的全球需求量分别为6.4GWh、55.5GWh、18.4GWh和17.5GWh。
钠电池作为新的电化学体系带来新的投资机会，相对而言钠电池正、负材料极的投资价值会更大些。就锂电和钠电两者的市场机会而言，未来是锂电为主，钠电作为补充。考虑钠电池跟锂电池的产线%相似，不少锂电池公司纷纷切入制造钠电池，如宁德时代、比亚迪、孚能科技等，所以对于一级市场核心技术掌握有限的钠电池公司需要保持谨慎。
液态锂离子电池应用领域非常广泛，小到数码产品、电动工具；大到电动自行车、新能源汽车、医疗设备、航空航天等领域，中国也诞生了宁德时代、比亚迪等动力锂电池领域的国际巨头。但液态锂离子电池面临着安全性不足、循环寿命不够、能量密度受限等挑战，而基于固态电解质的固态锂电池是下一代电池技术中最具潜力的方向之一。近年来，中国、日本、韩国、美国在固态锂离子电池的基础科学研究及产业化进展中都取得了诸多突破。
需要指出的是，跟钠电池全新的电化学体系有所不同，固态锂电池还是基于锂离子作为电荷传输载体建立的跟液态锂电池有所差异化的电化学材料体系，可以看作是液态锂电池的升级版本。
高安全性能：无机固态电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，聚合物固体电解质相比于含有可燃溶剂的液态电解液，电池安全性也大幅提高。
高能量密度：固态锂电池负极可采用金属锂，电池能量密度有望达到300～400Wh/kg甚至更高;其电化学稳定窗口可达5V以上，可匹配高电压电极材料。
长循环寿命：有望避免液态电解质在充放电过程中持续形成和生长SEI膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题，大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命。
宽工作温度范围：固态锂电池针刺和高温稳定性极好，如全部采用无机固体电解质，从而避免正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。
具备柔性优势：全固态锂电池可以制备成薄膜电池和柔性电池，相对于柔性液态电解质锂电池，未来可应用于智能穿戴和可植入式医疗设备等。
固态电解质是固态电池实现高能量密度、高循环稳定性和高安全性能的关键，可以分为氧化物、硫化物、聚合物三大方向。
氧化物：优点是导电性和稳定性较好，离子电导率比聚合物更高，热稳定性高达1000度，同时机械稳定性和电化学稳定性也都非常好。缺点是，相对于硫化物其电导率偏低、倍率性能较差。氧化物固态电池比较适合于消费电子场景和部分动力场景
硫化物：优点是电导率高，电化学稳定窗口较宽（5V以上）。缺点是热动力稳定性很差，无法避免锂枝晶的产生，且制备工艺比较复杂，容易产生硫化氢剧毒气。硫化物比较适合于新能源汽车等动力场景。
聚合物：优点是易加工，与现有的液态电解液的生产设备、工艺都比较兼容。缺点是电导率太低，需要加热到50度高温才能正常工作；不易适配于高电压的正极材料，难以提高能量密度和性能。聚合物固态电池适合应用于消费场景。
固态电池充满广阔的市场前景，但在应用过程中存在诸多挑战，其中最为突出的问题如界面问题、阻抗较大、锂离子传输较慢、功率密度较低。展望未来发展趋势，固态电池将逐渐减少液态电解质的使用，从半固态电池到准固态电池，最终迈向无液体的全固态电池。中科院院士欧阳明高曾预测，固态电池真正投入大规模商业应用的大概时间在2025年-2030年之间。
由于固态锂离子电池的正极材料跟液态锂离子电池几乎一样，负极可以用现有的石墨体系，也可以使用硅负极或者金属锂，隔膜减少或作为固态电解质支撑而沿用，电解液随着液态比例降低而减少。固态电池是确定性趋势，除了关注固态电池的投资机会外，固态电解质材料的投资价值也非常值得重视。
功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，目前新能源汽车功率半导体还是以硅基的IGBT、MOSFET为主。由于第三代半导体材料SiC、GaN具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等特性，SiC、GaN材料制成的第三代半导体器件相比硅基器件具有耐高压、耐高温、功耗低、体积小、重量轻等优势。
在整车性能方面，搭载SiC的车辆损耗将会降低80%，充电速度可提高2倍。如果电机逆变器采用SiC模块，其功率密度提升80%，体积减小43%，重量可以减少6公斤。
碳化硅在新能源车中的主要应用场景为主逆变器、车载充电器与 DC/DC 变换器，其中约80%的市场规模来自于汽车主逆变，17%来自于车载充电器 OBC。车载领域，SiC功率器件主要应用于电机驱动系统、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车载DC/DC转换器）、非车载充电桩等核心电控领域，提供更高效的电能转换。
尽管目前新车普遍电池容量可做到100kWh，续航多在500km上下，甚至高达700km，但基础设施不够完善、充电体验感不够好，消费者还是存在里程焦虑。要实现“充电5分钟，续航200km”，高压快充可以解决这个痛点：让充电性能大幅提升，快速提升电池充电速度；提高整车运行效率，在同等电量情况下，延长续驶里程。800V平台架构成为高压快充的重要解决方案。
在800V甚至更高水平的平台上，高压快充会涉及到车内电源到车外充电整个强电链路。原本的硅基IGBT芯片达到了材料极限，而具备耐高压、耐高温、高频等优势的碳化硅（SiC）器件，无疑成为最佳的替代方案。
随着SiC成本下降以及800V高压平台架构的应用，SiC MOSFET有望迎来规模上车。2019年保时捷在Taycan搭载了800V高压快充平台，小鹏汽车、广汽埃安、e平台、吉利极氪、理想汽车、比亚迪、北汽极狐等车企陆续发布了搭载800V高电压平台的车型。
受益于智能汽车电动化、智能化，功率半导体的使用量增幅大幅攀升，根据Strategy Analytics数据，预计2025年全球新能源汽车销量将达到2240万辆，功率半导体市场规模将突破100亿美元，而中国新能源汽车功率半导体市场2025年则将达到61.39亿美元，保持20%以上的增长速度。
全球第三代半导体龙头Wolfspeed预计2026年的碳化硅器件市场结构中，新能源汽车将占据 52%，其余射频、工控与能源将分别占据33%、16%。根据Yole数据，预计到2025年新能源车将贡献15.53亿美元的SiC功率市场，年复合增长率达 38%。第三代半导体正处于爆发式增长的阶段，是个投资确定性比较高的细分领域。
2023年1月5日，比亚迪以颠覆性技术打造高端品牌——仰望，推出了基于四轮驱动技术方案的“易四方”平台。装有麦克纳姆轮的比亚迪仰望U8像螃蟹一样横着出场，前轮正装正转，后轮反装麦轮并且反向转动，提供相同的横向力矩，同时抵消前后方向力矩，实现水平横向运动。
比亚迪仰望在前后桥使用一个二合一的控制器进行左右两个电机的控制，使用一个主控芯片，给左右电机的协调控制提供了电子层面的硬件保障，四轮驱动的架构做到了多种车辆动力学的控制，成为第一个将分布式驱动方案进行量产的企业。
电动汽车的电驱有集中式和分布式两种。集中式的方式与传统的燃油车动力传输方式类似，即一台电机控制左右两个车轮甚至是四个轮子，分布式电机是四个轮子各配备一个电机进行驱动，每个轮子都可以单独进行驱动控制。分布式驱动的优势是传动距离短，效率高，结构相对紧凑，而且可以实现多种车辆动力学的控制。
分布式电机又分为轮边电机和轮毂电机两种细分类型，轮毂电机是直接把电机装到了轮毂里面与车轮同心布置，相比较集中式的布置方式，省去了半轴，二级差速器以及差速器；轮边电机是把电机装在轮子旁边，通过输出轴传给轮子。轮边电机的结构更接近集中式电机驱动架构，不像轮毂电机一样受到簧下质量、防水、防尘以及成本等因素的限制，底盘布置也更加灵活多样，还可以在总成中集成水冷系统和减速器。
分布式的驱动控制可以使得车辆在转弯时一侧制动，另外一侧驱动产生横摆力矩，提高车辆在转弯时的速度。此外，转弯的横摆力矩和车辆本身的质心力矩是相反的，传统集中式驱动架构下，单独依靠横摆力进行控制很难将两者进行解耦。在分布式的驱动架构下，分布式电机驱动加集成的转向控制，可以很好地将横摆力矩和质心的侧倾力矩进行解耦，分别单独进行控制，极大地提高了车辆的操控性和稳定性。
分布式驱动电动汽车为驱动防滑与制动防抱死控制提供更迅速更精确的执行器，但其对状态估计的精度和控制算法的鲁棒性要求也进一步提高。
分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制与传统的直接横摆力矩控制相比，涵盖从常规到极限的全工况范围，因此算法需对非线性的轮胎特性有更好的自适应性。
分布式驱动电动汽车取消了传统车辆中的发动机、离合器、变速箱、传动轴等部件的机械连接，电机、电池以及电机控制等部件相对更容易布置，分布式驱动的电机布置就更加的灵活。
分布式驱动系统是实现复杂工况条件下的高精度、高鲁棒性状态/参数估计和高效、高安全性整车主动安全控制技术的发展方向，也有望成为投资领域新的趋势和热点。
以上是轩元资本对2023年新能源汽车产业电动化层面5个投资热点的总结，下篇将介绍智能化领域5个投资热点。 |
