特斯拉(TSLA.US)：铁锂登堂

本文来源微信公众号“新能源研究员”，作者中信建投电新。

起：使命唯新

特斯拉(TSLA.US)，尤其是其主力产品Model 3，彰显了“技术极客”特质。在软硬件系统架构方面这一特质体现最为突出，在三电系统和能量补充方面也有很大程度体现。

承：入华风雨

2020年以来，特斯拉Model 3多款细分配置车型在华先后量产。受卫生事件防控、可选消费乏力等影响，我国新能源汽车总体销量一般。至2020年5月，新能源乘用车批发销量环比小幅回升，同比降幅收窄，销量规模基本相当于2019年下半年的水平。而国产特斯拉Model 3销量亮点颇多，1月产能爬坡，2月卫生事件，4月价格变动等因素影响销量，3月、5月销量过万。

转：偕行铁锂

6月，Model 3磷酸铁锂版车型的具体信息由工信部发布。该车工况续航468km，电池系统能量密度125Wh/kg，动力性和长续航版保持一致。我们认为，该车型的推出或综合考虑成本、时间周期与性能，同时有模组磷酸铁锂的性能表现(尤其体现在电池系统能量密度)相对受限。

瞻：路线竞存

我们对电池包体积控制变量，分析523、811和铁锂，分别对应有模组和无模组的电池包成本，及对应整车工况续航的表现。有模组情况下铁锂车型的工况续航上限刚超过500km，难以撼动三元的优势地位;无模组情况下铁锂本征安全性得到较好利用，体积成组效率大幅提升，整车工况续航上限接近700km且成本具备优势，竞争力大幅增强;而523的快充优势、811的极限续航优势仍然保留。两条技术路线将长期共存，铁锂份额回升。

风险分析

磷酸铁锂无模组电池良率提升不及预期，倍率性能不及预期，成本降幅不及预期;中高镍三元无模组电池良率提升不及预期，寿命不及预期，成本降幅不及预期;高镍三元无模组电池安全性不及预期，寿命不及预期;成本降幅不及预期;车企对无模组技术顾虑超预期;新能源汽车产销不及预期;新能源汽车基础设施建设不及预期;动力电池回收进展不及预期。

起：使命唯新

1、划时代的软硬件系统

特斯拉，尤其是其主力产品Model 3，彰显了“技术极客”特质。在软硬件系统架构方面这一特质体现最为突出。和传统车企不同，没有历史包袱的特斯拉可以尝试相对激进的电子电气架构，走上“软硬件解耦-软件定义汽车”之路。

特斯拉Model S、Model X的电子电气架构近似。中央控制DCU(Domain controller unit)、动力域、车身域、底盘域划分明显，保留了诊断接口，且大量使用CAN/LIN用作主干网/支线网。72个ECU控制器节点包括44个CAN节点和28个LAN节点。中央控制DCU横跨多个网段，接入多个节点并具备诸多功能，可以说Model S、Model X前瞻性地初步实现了行车电脑级别的电子电气架构：将分散的ECU集成到有限的几个DCU中，传统的ECU->促动器一对一关系变成DCU->促动器一对多的关系;在DCU中实现算力资源和程序的集中管理，而不是像传统OEM，所有零部件的软件对整车厂都是black-box，OEM不能直接、便利的管理各部分代码;DCU本身更类似于通用计算机，而非专用微控制器。

Model 3则更进一步，将整个电子电气架构划分为三个部分：中央控制DCU、左车身控制DCU、右车身控制DCU。其中中央控制DCU整合了驾驶辅助系统(ADAS)、信息娱乐系统、外部连接和车内通信系统功能;车身与便利系统、底盘与安全系统和部分动力系统分属车身控制模块。其中Model 3的信息娱乐系统采用了X86架构的intel Atom A3950处理器，并运行特斯拉自己打造的车载linux系统。

随着整车电子电气架构的进化，相应线束长度也有望缩短。Model S的线束长度约3km，Model 3缩短至1.5km。

和硬件架构相应，特斯拉产品开整车OTA之先河。OTA(Over The Air-空中升级更新)是智能手机固件、系统、APP更新的主要方式。对乘用车而言，OTA要求受方有通讯模块(最好支持高速通讯方式)，还要求相关电子件带有bootloader(引导装入)功能。OTA功能既可以用于“解决部分问题”(免于召回)，也可以用于“解锁新功能”(而非推出中改款车型等)，从而使得整车的综合吸引力得到强化。

特斯拉的OTA服务依托其先进的电力电子架构，已经实现了诸如强化加速性能、优化刹车表现、沿途电池预热、甚至是解锁电池冗余容量应急等功能，而非仅仅娱乐应用更新。美国飓风“艾尔玛”、中国台风“山竹”袭来时，特斯拉均为车主提供了相应OTA支持。

特斯拉在 2016 年加入了“代码签名”安全机制，并对所有 FOTA 升级固件进行强制完整性校验，以强化OTA的安全性。自诞生至今，特斯拉通过OTA方式已更新系统版本至10.0。

2、优质三电，高效能流

特斯拉创立伊始，可供选择的高性能动力电池较少，故立足相对成熟、良品率高的圆柱电池打造电池包及对应纯电平台。Model S/X使用的松下18650电池，其质量48.5g，最大能量11.8Wh，对应容量3.35Ah。该电池单体的质量能量密度约为243Wh/kg，体积能量密度约为646Wh/L。

Model S的BMS采用了主从架构，主控制器(BMU)负责高压、绝缘检测、高压互锁、接触器控制、对外部通信等功能。从控制器(BMB)负责单体电压、温度检测，并上报BMU。主控制器具备主副双微型单片机(MCU)设计，副MCU可检测主MCU工作状态，一旦检测其失效可获取控制权限，进一步保证安全性。承担热管理具体任务的是蛇形软管及配套零部件，水-乙二醇混合液在管道内部流动。当电池在低温状态下需要加热时，BMS检测并发出指令，使得电机冷却回路与电池冷却回路串联，电机余热为电池加热。当动力电池处于高温时，BMS同样检测并发出指令，使得电机冷却回路与电池冷却回路并联，两套冷却系统独立散热。最终电池单体及电池包温度得到有效控制。

Model 3同样使用圆柱电池，但电池单体的体积有所增加。为其配套的松下21700电池质量69g，最大能量17.5Wh，对应容量4.78Ah;配套正极为高镍含量镍钴铝：NCA0.9-0.05-0.05;负极为含硅(3.5%)石墨，从扫描电镜图像及粒度分布统计来看，硅以微米晶形式存在，掺杂均匀性一般;隔膜为氧化铝涂覆聚丙烯，基膜厚度10微米左右。

该21700电池单体的质量能量密度为约254Wh/kg，体积能量密度为约722Wh/L。和Model S/X使用的18650电池相比，其质量能量密度略有提升(+4.5%)，而体积能量密度提升稍多(+6.8%)。Model 3长续航双电机版的电池包拆解信息较详尽。电池包尺寸为2148*1444*120mm(不含向z轴突出部分)，总质量473.94kg，内包括4个电池模组。

从现在的角度来看，特斯拉系列产品电池包的体积能量密度相对略低、质量能量密度也并不惊艳，但特斯拉无疑是动力电池包的研究与运用先驱。

特斯拉Model S/X的电机采用交流异步电机技术路线，前后电机最大功率分别为202/285(高性能版375)kW。和Model S/X不同，Model 3定位中端，受限于有效空间对电机效率和体积功率密度要求更高，故将交流异步电机更新为优化了磁场排布的永磁同步电机，兼顾动力性、能效和体积需求。RWD、AWD、AWD Performance三个车型的电机功率(不同信息源数据稍有区别)分别为211kW、274kW(188+147)、353kW(211+147)。双电机版本的两个电机功率相加并不等于实际总功率，这是因为双电机版本中每个电机的外特性不同，峰值点不重合。

Model 3的主电机、电控、减速器同样高度集成，而且整体体积功率密度进一步获得了提升。这一方面是因为永磁同步电机的贡献，另一方面是因为电控的功率半导体器件经历了较大革新。

特斯拉产品的电控系统(以核心逆变器为主要评判标准)使用的功率半导体器件经历了从硅基IGBT到碳化硅基MOSFET的转型。硅综合性能均衡、单晶生产成本低、易制备二氧化硅绝缘层，是最广泛应用的半导体、功率器件材料;碳化硅(晶体结构多样，其中4H晶型综合性能最优越)禁带宽，击穿场强大，虽然电子迁移率稍低但可进行更重的掺杂，也可制备二氧化硅绝缘层，且热导率高便于散热，故耐高压大电流、有更低的导通和开关损耗，性能优越，成本高。当前碳化硅基MOSFET系统的综合效率(以逆变器效率计)约98%，高于硅基IGBT的约92%。可以说在应用层面碳化硅基MOSFET相比于硅基IGBT具有本征优势。

特斯拉Model S/X的电控系统采用的是传统硅基IGBT。后电机功率更高，所需IGBT芯片数量更多。

特斯拉Model 3是碳化硅基MOSFET在新能源汽车上面应用的成功案例。其搭载的意法半导体碳化硅基MOSFET器件基本结构如下：芯片焙银连接至氮化硅基板;芯片门极采用标准铝线键合技术进行电气互联;采用铅焊料回流焊工艺连接引线框架;塑封电镀等完成最终封装。

Model 3双电机版的电控共搭载了24个650V、100A碳化硅基MOSFET功率模块，每个模块为2芯片并联。

特斯拉在设计电控过程中，充分考虑了回路电感对开关速度、开关损耗、电气可靠性和功率密度的影响。以碳化硅基MOSFET为核心的高效电控是整车低电耗的有力保障之一。

高效的三电系统和快充能力协同，为特斯拉系列产品使用的便捷性提供了进一步的保证。

截至2020年初，特斯拉在全球范围内已有逾1600座超级充电站和1.44万个超级充电桩，北美、欧洲、东亚是布局重点。

特斯拉超级快充技术依托400V直流电，其最新的V3超级快充技术峰值功率达到250kW，超过V2超级快充技术峰值功率(145kW)，也超过我国高速公路快充网络单桩峰值功率(120kW)、常规快充功率(60kW)。

特斯拉基本的快充策略是低荷电状态(SOC)时充电功率较大，随SOC增加功率逐步降低。以V3充电桩为Model 3长续航版充电估计，基本满功率对应3C充电(约10%-25%SOC范围)，随后降至约2C充电倍率(约25%-50%SOC范围)，继续充电降至约1C倍率(约50%-70%SOC范围)，充电末期功率进一步降低。根据充电曲线估计，从10%SOC到70%SOC的充电时间在15分钟，增加工况续航约350km。为了实现超级快充的功能，整车还需要在电池包温度方面加以控制，保证到达超级充电站时电池包温度处在适宜区间。

挟多重优势，特斯拉Model 3依托上海工厂生产，进军中国市场。

承：入华风雨

1、三元圆柱标准续航升级版/长续航版Model 3在华量产

2020年初，Model 3标准续航升级版先行国产。该车型使用松下/LG化学高镍三元圆柱电芯，具备445km工况续航，225km/h最高时速和5.6秒百公里加速。

2020年初其售价为补贴后人民币29.9万元(含基础版辅助驾驶功能，不含充电桩)，相当于将国家补贴全部回馈消费者，且赠送基础版辅助驾驶功能;补贴政策调整后该车型降价以满足获取补贴的基本要求。当前预计交付日期为2-4周内。

2020年5月，国产长续航单电机版Model 3量产交付。该车型仍然使用三元圆柱电芯，电池系统能量密度增至161Wh/kg，工况续航长达668km，百公里电耗为12.8kWh。更多电池单体带来的整备质量提升(1745kg相比于1614kg)对电耗稍有影响，但是工况续航仍然获得了超过200km的大幅提升(根据ev-database有关数据推断，最大充电功率也有可能从170kW提升至250kW)。该车型的百公里加速也从标准续航升级版的5.6秒提升至5.3秒。

该车型售价相对稳定，在补贴过渡期结束、国补取消时点其到手价保持不变。

2、新能源车市弱复苏，Model 3销量成亮点

2020年以来，受卫生事件防控、可选消费乏力等影响，我国新能源汽车总体销量一般。至2020年5月，新能源乘用车批发销量环比小幅回升，同比降幅收窄，销量规模基本相当于2019年下半年的水平。

国产特斯拉Model 3对我国新能源乘用车销量贡献显著。1月产能爬坡，2月卫生事件，4月价格变动等因素影响销量，3月、5月销量过万。

Model 3的高销量也影响了我国纯电动乘用车的销量结构，B级车份额显著增加。

但是，三元圆柱电池相对较高的成本也阻碍了Model 3进一步降价获取市场份额的进程。基于此，特斯拉火速推出了采用磷酸铁锂电池的Model 3。

转：偕行铁锂

1、搭载磷酸铁锂电池，Model 3“经适版”瑜瑕互见

6月中发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(第7批)披露了磷酸铁锂版Model 3的基本信息。

和此前的标准续航版相比，整车工况续航略有提升;整备质量有所增加;百公里电耗略有提升;功率性能(车速)有所提升;电池系统能量密度有相当程度下降。和长续航版相比，整备质量一致，续航差约200km。

可以看出，磷酸铁锂版Model 3更偏向“动力向”，而对“能量向”的参数电池系统能量密度仅达到补贴下限而已;通过增加车重、多装电池(整车带电量估计约57kWh)实现超过标准续航版的工况续航。为什么如此考虑，还需要回顾铁锂等动力电池正极材料的本征特性。

2、回头看，铁锂VS三元的本征特点

我们回顾动力电池正极发展史和材料体系就可以发现，磷酸铁锂的容量低，对锂电压低，但是功率性能不差，安全性、寿命、成本是其主要优势。

磷酸铁锂的性能来源由其元素组成和晶体结构决定：在其橄榄石结构中，铁和锂占据八面体位，磷占据四面体位，锂沿一维通道扩散。作为对比，层状结构(钴酸锂、镍酸锂、三元)材料的金属阳离子占据八面体位，锂沿二维通道扩散。磷酸铁锂相对较低的容量、电压、电导和其相对较高的稳定性并存。

对于三元正极材料来说，在200oC以上即开始释氧放热相当严重地影响了电池安全性，而磷酸铁锂的放热温度和程度均显著优于三元材料

所以，我们认为，特斯拉选择方形磷酸铁锂电池作为廉价Model 3车型的突破口，可能具有以下考量：

成本方面，当前和三元圆柱电池相比铁锂方形电池度电成本降幅在约百元以上，电池包成本降幅在约万元量级，可以为整车定价带来更大的弹性空间。

整车推出周期方面，特斯拉此前均使用圆柱高镍NCA/NCM电池，短时间内切换方形电池技术路线已经略有挑战，再使用安全性相对较差的三元材料方形动力电池则对整车安全设计的要求更高，使用铁锂电池利用铁锂材料本征安全裕度有利于保证整车如期推出。

最后是整车性能方面，Model 3磷酸铁锂版设置如此的技术参数，有对动力性(以及快充能力)需求的原因，有整车开发周期相对较短参数调教略保守的原因，但是也有磷酸铁锂电池的本征原因：有模组设计条件下，铁锂/三元电池包的体积成组效率、质量成组效率均接近，所以铁锂电池系统能量密度比较受限。

3、无模组电池包技术，铁锂“后招”?

那么，有没有什么手段可以提升电池包，尤其是铁锂电池包的体积成组效率呢?我国动力电池双雄宁德时代、比亚迪均掌握了“无模组”电池技术(宁德时代从电池单体-电池包角度出发命名为“CTP”，比亚迪从电池单体形状角度命名为“刀片电池”，以下非必要情况不做区分)，动力电池包的体积成组效率(及部分质量成组效率)可由此获得提升。

宁德时代的全球首款CTP电池包亮相于2019年10月，首秀车型为北汽新能源EU5。这是继宁德时代在法兰克福车展披露CTP电池包技术后的首个乘用车项目落地。由于CTP电池包省去了电池模组组装环节(不需要335、390、590等规格模组)，较传统电池包而言，其体积利用率提高，零部件数量减少，生产效率提升。

电芯和BMS连接方面，根据宁德时代有关专利，其电芯和电池管理系统BMS通过固定结构固定在电池包壳体中，BMS壳体内部和电芯与电芯之间都填充导热胶，用于散热和减震。电芯内置在上下壳体中，壳体里面填充导热胶，电芯侧壁和电芯壳体间内置压力或者温度传感器，压力传感器用于检测电芯外形的变化，温度传感器用于检测电芯温度的变化，两个传感器主要作用是能够排查不良电芯，并且提前探测到电芯发生热失控等安全事故。

电芯的装配以及冷却方式方面，根据宁德时代有关专利，采用塑料的电池壳体集成散热板，散热板与塑料壳体底部凸台形成电芯收容空间，电芯侧壁贴上导热硅胶垫片，导热硅胶片可压缩，电芯与导热硅胶片一起可直接插入到散热板中间。电池壳体外壁与散热板连通(通过钎焊和密封圈密封)，塑料壳体通过注塑成型，注塑时将散热板嵌入箱体的成型模具内，可以实现散热板与壳体一次成型。散热板内部有贯穿的筋条相互隔开的通孔，形成沿着壳体宽度方向的散热通道，散热通道可以直接与外部冷却管路连通。电池壳体侧壁有保护罩以及风机，风机可向散热板内部散热通道吹风，电池壳的上盖与下壳体通过发泡胶密封。

比亚迪“刀片电池”设计相对更激进。电池结构方面，单体电池可直接以侧立方式并列布置在电池包中：刀片电芯两端固定在电池端板上，边框夹紧;电池包边框和电芯立面间有缓冲板。电池包z轴方向有一系列间隔为刀片电池厚度(“刀刃”)的单体立面，这种类似于“水密隔舱”结构的电池包在上表面承受压力的条件下有望只产生很小的挠度，电池包的结构刚度及安全性高。刀片电池包无需像现有技术中，必须先将多个单体电池并列布置在由两个端板和两个侧板围设形成的模组框架内，再将电池模组组装成电池包，省掉了或者减少了组装电池模组的使用的端板、侧板以及大量用于固定安装电池模组的螺钉等紧固件，有利于最终降低成本。当前“刀片电池”已搭载于比亚迪“汉”车型上，而且也有多款车型登上《推荐目录》(从外观尺寸估计，分别为宋pro、e5、秦pro级别车型)。

可以看出，无模组技术使得整车工况续航大幅提升，比亚迪产品在公告上实现了450km(或为e5)-600km以上(汉)的铁锂长续航，而且整车功率相关性能尚可(关于纯电动车型快充以及基础设施相关研究，请参阅深度报告《充电设施：新基建赋能，便捷性之梦》)。所以，我们有必要评估不同新能源汽车动力电池技术路线的长期竞争力。

瞻：路线竞存

1、未完之战!铁锂VS三元，兵棋推演基本假设

磷酸铁锂版特斯拉Model 3、比亚迪汉等车型将磷酸铁锂正极带回新能源乘用车的主战场，而且铁锂Model 3的电池系统能量密度给人明显的“意犹未尽”感。以性能均衡稳定著称的NCM523正极动力电池(622情况类似不作单独讨论)，以高能量密度为卖点的NCM811(712、高镍NCA、NCMA等情况也类似)正极动力电池，以廉价高安全性为卖点的磷酸铁锂正极动力电池，还均有可能结合电池包设计制造方面的创新(无模组，将比亚迪“刀片电池”设计同归于一类)，在现有动力电池科学、技术、工程均近于理想的条件下可能带来何种性能表现，并在竞争过程中有何种优劣势?我们全力以赴试图加以分析。

我们的基本假设和比较对象如下：

考虑3种不同体积的电池包：约372L(蓝本为特斯拉Model 3的电池包，用于代表中大型乘用车的电池包选择);约300L(用于代表紧凑型乘用车的选择)，和约171L(蓝本为长城欧拉R1，用于代表经适型乘用车的选择);每种体积的电池包分别以有模组的523、811、铁锂方形电池单体和无模组的523、811、铁锂方形电池单体组成，无模组技术对电池包质量能量密度和体积能量密度均有提升;811受制于较低的材料本征安全性，无模组技术的好处有限;铁锂受惠于较高的材料本征安全性，无模组技术对能量密度尤其是体积能量密度的积极影响更多，而且随电池包的增大递增。对应整车的整备质量随带电量增加线性提升，电耗也线性增加。

关键假设参数(约)列于下表。

在此基础上，我们比较不同电池包对应车型的工况续航(认为450km以上“里程焦虑”顾虑显著减轻，550km以上基本无里程焦虑，650km以上无里程焦虑)，和电池包自身的成本(认为随整车定位下降，消费者对价格的敏感度提升)。

2、配套中大型车型电池包推演：无模组铁锂工况续航接近700km

对于中大型组的372L电池包，我们的估算结果如下：

存在电池模组时，磷酸铁锂版车型的工况续航刚刚超过500km，和对应三元523的续航差距超过200km，和811的差距接近300km。无模组技术使得铁锂竞争优势大幅提高，工况续航接近700km，和有模组523的续航差距约50km，和有模组811的续航差距超过100km;和无模组523的续航差距约150km，和无模组811的续航差距约200km。

分析无模组技术带来的性能优势，无模组523电池包对应车型的续航超过了有模组811电池包对应车型，同时成本也略有降低。无模组811电池包对应车型的工况续航更接近900km，相当于即使考虑工况续航的局限性，也可以实现从北京到太原(不到500km)单次充电完成单程驾车旅行，瓶颈从整车续航不足变为驾驶员体力精力不足。

无模组铁锂车型在续航里程得到有效提升同时也拥有经济性优势：和无模组三元车型相比，150km的续航差距对应成本优势约2万元;200km续航差距对应成本优势约2.5万元。考虑到此档次车型的定价通常应处于25万元以上，磷酸铁锂车型的实际成本优势在10%或以内。

另外，523的卖点为更高速的快充和更佳的低温性能，而811的卖点则是极限续航能力。同时也不难分析，可以通过使用三元电池获取和铁锂电池同样的工况续航，然后以更高的成本(接近1万元)换取更大的车内可用空间(减小三元电池包体积约60L)。

3、配套紧凑型车型电池包推演：三元续航优势显现

对于紧凑型组的300L电池包，我们的估算结果如下：

存在电池模组时，磷酸铁锂版车型的工况续航不足450km，和对应三元523的续航差距接近200km，和811的差距约250km。电池包体积减小，但是无模组技术仍较为有效提升了铁锂的竞争优势，工况续航超过550km，和有模组523的续航差距超过50km，和有模组811的续航差距超过100km;和无模组523的续航差距约150km，和无模组811的续航差距约200km。另外，无模组523的续航超过了有模组811。总体而言此组别的“里程焦虑”除有模组铁锂车型外也基本不复存在。

分析无模组技术带来的性能优势，无模组523电池包对应车型的续航超过了有模组811电池包对应车型，同时成本也略有降低。无模组811电池包对应车型的工况续航约750km，相当于即使考虑工况续航的局限性，也可以实现从北京到济南(约400km)单次充电完成单程驾车旅行。

无模组铁锂车型在续航里程得到有效提升同时也拥有经济性优势：和无模组三元车型相比，150km的续航差距对应成本优势约1.7万元;190km续航差距对应成本优势约2万元。考虑到此档次车型的定价届时约20万元，磷酸铁锂车型的实际成本优势在10%或以内。

和大电池包组别类似，523的卖点为更高速的快充和更佳的低温性能，而811的卖点则是极限续航能力。同时也不难分析，可以通过使用三元电池获取和铁锂电池同样的工况续航，然后以更高的成本(接近0.6万元)换取更大的车内可用空间(减小三元电池包体积约50L)。

4、跨级别推演：中大型铁锂pk紧凑型三元

如果将上述两个组别混合比较，观察中大型铁锂车型和紧凑型三元车型的表现，我们得到下图：

有模组时，中大型铁锂车型续航表现一般。但应用无模组技术后，中大型铁锂车型的续航已可以和有模组811/无模组523紧凑型车型媲美，而且电池包成本更低(估计整车成本接近)。换言之，无模组技术使得铁锂弥补了续航短板，且占据了空间感优势;对应三元车型的快充优势和低温性能优势(523)、部分续航优势(811)仍存。

5、配套经适型车型电池包推演：铁锂退守经济性优势

对于经适型组的171L电池包，我们的估算结果如下：

电池包体积减小，无模组的作用有所削弱，铁锂电池车型续航均不足350km，三元电池车型在350km以上，或达400km。但是此时用户对经济性的敏感程度较高，铁锂车型在保证300km以上续航同时可以取得0.5-1万元的成本优势，或相当于整车成本的10%以上;而且此定位的车型成本考量权重较高，无模组铁锂的成本优势也会是其获得较高市场份额。

6、总结：无模组加持铁锂回归，多样化选择电车扬眉

从上述比较中我们可以归纳出如下结论：

依托更低的度电成本，磷酸铁锂的经济性优势一直存在，但传统模组设计方式使得其对应整车的工况续航相对偏低(有技术参数验证的长续航传统模组铁锂车型只有腾势、Model 3)，叠加补贴对电池系统能量密度的偏好，磷酸铁锂车型产品竞争力总体不足，甚至磷酸铁锂版Model 3标准续航版加入也不会在根本上改变这一点。长远考虑，即使不计算补贴，同等续航条件下有模组铁锂经济性的优势有限(估计在0.3万元以内)，还需要容忍更大的体积和更差的低温性能，所以传统模组设计条件下铁锂部分回暖，而三元电池极大概率保持明显优势地位。

无模组技术对三元和铁锂电池包都有性能提升、成本降低的积极作用，但其和磷酸铁锂的契合度更高。铁锂材料的本征安全性使得无模组电池包单位体积内的储能活性物质“含量百分比”得以有效提升，相当程度上在电池包层面弥补了铁锂材料本身本身对锂电压较低、容量较低的缺陷。无模组磷酸铁锂电池包对应整车的工况续航上限得以有效拓展，“里程焦虑”对铁锂车型都可能不复存在，使得铁锂技术在争取较高级别车型搭载方面也具有了相当竞争力;同等续航相比无模组磷酸铁锂电池的经济性优势得以扩大(估计在0.5万元级别)，综合考虑无模组磷酸铁锂电池的竞争力显著增强。

另一方面，523体系三元电池对快充的更佳兼容性，811体系三元电池对极限续航能力的有效满足仍然可以吸引较多的中高端潜在用户，以及相当部分的主流用户。续航、成本、快充、低温、寿命和极限安全的六项使用性能比较结果定性归纳于下图。

综上，我们认为，未来新能源汽车按客户实际需求选择电池将成为较普遍的方式;从材料、单体到电池包，理论性能估计到实际需求体现可能会有所不同。在这个过程中，三元正极电池大概率将维持其出货量、配套车型的主导地位;而依托无模组技术，磷酸铁锂电池满足用户需求的能力将在相当程度上得到提升，市场份额也大概率将进一步回暖。

我们估计，2020年是磷酸铁锂回暖的开局之年，2021年是多个无模组磷酸铁锂车型规模化获得市场验证的年份。2020年、2021年我国新能源汽车磷酸铁锂电池用量将分别达28GWh、38.7GWh，年增速分别为32.7%、38.2%(假设商用、专用车铁锂电池用量保持不变)。

2022年以后，无论铁锂、三元，无模组(少模组)均有望成为纯电动乘用车电池包的主流基本方案。当前特斯拉Model 3磷酸铁锂版是多个限制因素下的现实选择，其后续车型有相当概率将搭配无模组磷酸铁锂/三元动力电池;其他主流车企的车型也有较大可能跟进，从而共同提升电动汽车的市场竞争力、推升电动汽车的市场份额。

风险分析

磷酸铁锂无模组电池良率提升不及预期，倍率性能不及预期，成本降幅不及预期;中高镍三元无模组电池良率提升不及预期，寿命不及预期，成本降幅不及预期;高镍三元无模组电池安全性不及预期，寿命不及预期;成本降幅不及预期;车企对无模组技术顾虑超预期;新能源汽车产销不及预期;新能源汽车基础设施建设不及预期;动力电池回收进展不及预期。(编辑：刘瑞)