电池pack结构_动力电池成本结构分析

导读：新能源车的发展既有赖于政策的推动，也需要动力电池持续降本的支持，本周专题我们研究了动力电池的成本结构。我们在动力电池成本模型里将 PACK 成本拆分成材料成本和生产成本，其中材料成本又包括电芯材料、模组材料及 PACK 材料，生产成本包括人力成本、折旧及其他制造费用。我们参考 ANL 的成本测算模型，选取方形电池进行成本拆分。据我们测算，在仅考虑电芯的情况下，目前三元 523 和磷酸铁锂电芯的度电成本分别为 486.96 和 374.44 元/kWh，在考虑模组、PACK 及电池系统的情况下，目前三元 523 和磷酸铁锂电池系统的总度电成本分别为 724.91 和 612.40 元/kWh。（注：本测算以提供模型思路为主，具体数值与实际情况可能存在偏差）
锂电池根据应用领域的不同分为动力电池、储能电池和消费电子电池，不同类型锂电池的成本构成自然不同，本篇报告主要讲述应用最广泛的动力电池成本结构。动力电池在不同的正负极材料下其成本有一定差别，整体来看材料成本占比较大，人工成本、折旧及其他制造费用占比较小，而材料成本则主要以正负极材料、隔膜、电解液和组件为主。我们在动力电池成本模型里将 PACK 成本拆分成材料成本和生产成本，其中材料成本又包括电芯材料、模组材料及 PACK 材料，生产成本包括人力成本、折旧及其他制造费用。我们参考 ANL 的成本测算模型，选取方形电池进行成本拆分。

我们假设单车带电量 60kWh，包括 1 个电池包，20 个模组和 240 个电芯，以上假设主要用于测算模组和 PACK 组件成本。我们选取三元动力锂电池 523 型和磷酸铁锂电池作为研究对象进行分析比较。参考当升科技公告数据，我们假设三元（523）正极材料实际克容量为 157mAh/g。参考国轩高科和丰元股份公告数据，目前国内磷酸铁锂正极材料实际克容量基本已经达到 150mAh/g，我们取 145mAh/g 的平均水平作为磷酸铁锂正极材料实际克容量假设。参考杉杉股份公告数据，我们假设负极活性材料（人造石墨）实际克容量为 350 mAh/g。

正极材料
正极材料包括正极活性材料、正极用碳添加剂（导电剂）、正极粘合剂、正极集流体（铝箔）和正极组件正极端子。据我们测算，目前三元 523 正极活性材料、导电剂、粘合剂、铝箔、正极端子度电成本分别为 195.25、1.81、5.42、6.08、6.53 元/kWh，磷酸铁锂电池分别为 73.59、2.19、6.57、6.74、6.55 元/kWh，活性材料均占成本的绝大比重。考虑到材料损耗，我们测算得出三元 523 正极材料度电总成本为 238.99 元/ kWh，磷酸铁锂正极材料度电总成本为 106.27 元/ kWh，两者正极材料成本相差较大，主要是由于近年来磷酸铁锂价格下降较快，而三元正极材料价格受贵金属相对稀缺影响价格降幅相对较小。

负极材料
负极材料包括负极活性材料、负极粘合剂、负极集流体（铜箔）和负极组件负极端子。据我们测算，目前三元 523 负极活性材料、粘合剂、铜箔、负极端子度电成本分别为 48.66、0.99、41.37、19.32 元/kWh，磷酸铁锂电池分别为 52.27、1.07、 45.81、19.54 元/kWh，负极材料中活性材料、铜箔和负极端子成本占比较高，粘合剂占比较低。考虑到材料损耗，我们测算得出三元 523 负极材料度电总成本为 122.59 元/ kWh，磷酸铁锂负极材料度电总成本为 131.87 元/ kWh。由于能量密度的不同以及其他材料接近的原因，磷酸铁锂电池的负极材料成本高于三元电池。

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隔膜
三元和磷酸铁锂电池隔膜的度电成本较为接近，三元为 31.29 元/ kWh，磷酸铁锂的为 34.86 元/kWh，区别同样在于磷酸铁锂电池能量密度较低导致材料用量多于三元。

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电解液
电芯材料中电解液占比较隔膜略低。三元 523 电解液的度电成本为 20.93 元/ kWh，磷酸铁锂为 25.28 元/ kWh。

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电芯其他材料除以上外，电芯其他成本主要还包括外壳和导热片，整体占比较低。三元 523 和磷酸铁锂电池其他电芯材料的度电成本分别为 12.18 和 12.69 元/ kWh。

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模组、PACK 材料
按照工艺顺序电芯之后是模组和 PACK，其中模组材料包括电压控制器、模组端子、模组外壳以及模组连接器，PACK 材料主要包括 PACK 端子、汇流条和 PACK 外壳。据我们测算，三元 523 电池的模组材料和 PACK 材料度电成本分别为 102.8 和 58.15 元/ kWh，磷酸铁锂的分别为 105.77 和 58.19 元/ kWh。至此，我们已完成 PACK 总材料成本的测算，经加总后得出三元 523 和磷酸铁锂的 PACK 所有材料的总度电成本分别为 586.92 和 474.93 元/ kWh。考虑电池管理系统和热管理组件成本的情况下，我们测算得出目前三元 523 和磷酸铁锂电池系统材料总度电成本分别为 660.92 和 548.93 元/ kWh。

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人工成本、折旧及其他制造费用
动力电池生产成本包括人工成本和制造费用，制造费用其中有包括设备和房屋建筑折旧及其他制造费用。我们假设 1GWh 产能设备投资价值 3 亿元，人工 400 人，每年工作 300 天，每天工作 8 小时，人工小时数为 960000 小时/年，工时费 25 元/时，对应 2400 万元/年，得出人工成本 24 元/KWh；设备折旧年限为 8 年，年折旧率为 12.5%，得出设备折旧 37.5 元/KWh；单 GW 产线占地面积 4500 平方米，房屋建筑固定资产支出 15000 元/平方米，折旧年限为 20 年，年折旧率 5%，得出房屋建筑固定资产折旧为 3.38 元/KWh。整体上，我们测算得出三元 523 和磷酸铁锂电池人工的度电成本分别均为 24 元/KWh，折旧对应的度电成本分别均为 40.88 元/KWh，其他制造费用对应的度电成本分别均为 11.29 元/KWh。

总结仅考虑电芯的情况下，三元 523 和磷酸铁锂电芯的度电成本分别为 486.96 和 374.44 元/kWh。

在考虑模组、PACK 及电池系统的情况下，三元 523 和磷酸铁锂电池系统的总度电成本分别为 724.91 和 612.40 元/kWh。