大容量电芯成本分析（附成本测算过程）

2023-10-09 16:39:39

来源：储能领跑者联盟

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引言

随着新能源市场的快速发展，大容量电芯作为新能源汽车和电力储能等领域的关键组件，其市场需求不断增长。面对不断扩大的大容量电芯市场需求，企业采取扩产和推出新产品等措施来抢占市场。自2020年宁德时代推出首款280Ah大容量电芯，各家电芯产商迅速跟进，并研发出更大容量的电芯。据EESA不完全统计，已发布280Ah容量以上电芯有超30款。激烈的市场竞争中企业若想保持领先地位，必须进行成本控制，以提高盈利能力。本报告旨在针对大容量电芯的成本进行分析，以期为相关企业和研究机构提供参考。

大容量电芯

1. 大容量储能电芯相较于传统储能电芯，具有更高的单体容量，能够满足更大规模的储能需求。因此，对大容量储能电芯有更高的要求：

长循环寿命：大容量电芯采用更稳定的电解质和更先进的电池材料和结构设计，这些改进能够显著提高电池的循环寿命，使得电池能够经受住更多的充放电循环，从而在使用寿命上具有更好的表现。

高安全性：大容量储能电芯采用先进的电池管理系统和热管理系统，能够保证电池在使用过程中的安全性和稳定性。

2. 大容量电芯现在普遍采用的磷酸铁锂储能电芯，其正极活性材料为磷酸铁锂，石墨作为负极。涉及的原材料包括正负极粘结剂、导电剂、集流体和隔膜等。锂电池的电芯制备有以下工序：

电极极片制备：将一定比例的正负极混合搅拌形成浆料，涂布在集流体上，经干燥、辊压分切等环节。

单体装配：将隔膜和正负极极片堆叠，然后再将堆叠放置到外壳中包装好，注入电解液并密封。

化成、老化(续化成)和检测：装配好的单体电芯进行充放电，并检测电芯性能。

3.大容量电芯发展驱动力

(1)需求端：招标项目推动大容量电芯发展。目前不少储能系统招标文件明确要求电芯单体容量不低于280Ah，并且该类文件出台数量逐年增加，使得中标机构采购或生产更多的大容量电芯。

数据来源：公开信息

(2)制造端：成本驱动。从电芯制备角度来看：制备大容量电芯必然产生的结果是pack端零部件使用量减少，体积能量密度提升，使用更少的电芯数量实现高容量，减少电芯串并联数，节省系统成本、占地面积施工量和运维成本，进而降低初始投资成本和全生命周期成本。例如，宁德时代最新314Ah储能电芯(EnerD系列液冷储能产品)，相比上一代产品280Ah预制舱的占地面积节约20%以上，施工工程量减少15%，调试运维成本下降10%。另外从储能集成的角度来看：大容量电芯具有更高的电芯容量、BMS管理精度更高，零部件更少等优势，非常契合储能系统降本提质的要求。

成本构成分析

在电芯总成本构成中，包括直接材料成本和制造管理费用。直接材料成本包括正负极活性材料、粘结剂、导电剂、极片、隔膜和电芯外壳等。制造管理费用包括：人工、折旧摊销和生产管理费用。

图1：电池成本模型的框架

发布的大容量电芯中，各厂商常见的280Ah方形电芯有较统一的规格，在此基础上发展的超280Ah方形电芯尺寸各不相同，文中以280Ah电芯为例，测算280Ah电芯成本。

1.直接材料成本

电池的参数设计需要根据电池的特性设计，确定电池的电极、电解液、隔膜、外壳等其他部件的参数。280Ah磷酸铁锂储能电芯其实际设计容量要超280Ah，假设为287Ah，正极活性材料为磷酸铁锂，负极活性材料为石墨，内有两个叠芯。

(1)基本参数与假设

参考各大材料企业的材料参数，LFP(磷酸铁锂)正极的克容量为145mAh/g，正极溶剂为NMP(n-甲基吡喏烷酮)，活性材料/导电剂/粘结剂的质量比例为97:0.5:2.5，集流体(铝箔)厚度为12μm，极片尺寸为164mm*186mm。负极石墨克容量为350mAh/g，负极溶剂为水，活性材料/导电剂/粘结剂质量比例为96:0.8:3.2，集流体厚度6μm，极片尺寸167mm*190mm。假设隔膜的宽度比负极极片大2mm，长度比负极极片大5mm，则单片隔膜尺寸为169mm*195mm。

表1：基础参数与假设

数据来源：各大公司公告、EESA数据库

(1)计算公式如下

1)正极材料主要由活性材料、导电剂、粘结剂组成。活性材料的质量=电芯容量/活性材料克容量，进而根据质量占比计算导电剂和粘结剂的质量。

2)负极活性材料采用石墨，负极活性材料的质量=电芯容量*N/P比/负极活性材料克容量，进而根据质量占比计算负极导电剂和粘结剂的质量。

3)单叠芯隔膜长度=(正极极片数+负极极片数+3)*(负极片宽度+2)

4)电解液用量为4.0g/Ah计算。

(3)物料价格

根据今年8月报价数据：8月LFP均价约为78.4元/kg，导电剂60元/kg，正极粘结剂135元/Kg,溶剂NMP价格为23.5元/kg。中端人造石墨价格34.5元/kg，负极粘结剂45元/kg。电解液27.8元/kg，隔膜0.7元/㎡，正极集流体铝箔26.4元/kg，负极集流体铜箔92元/kg。

表2：电芯直接材料成本计算

数据来源：鑫椤锂电、隆众资讯、EESA测算

2.电芯制造管理费用

电芯制造成本包括人工费用，折旧摊销费用，生产管理费用。

表3：电芯制造管理费用计算

数据来源：中信证券、EESA测算

3.分析

汇总可见，280Ah电芯的直接材料成本为348.951元，制造管理成本为99.187元，总成本为448.138元。不同规格电芯之间，度电成本更能直观表示电芯成本。经计算，大容量电芯的直接材料成本为389.45元/kWh，制造管理费用为108元/kWh，电芯度电成本为497.45元/kWh。直接材料成本中正极材料占据电芯成本的大头、其次是负极材料，正负极材料的成本之间形成明显的断层。具体来看，磷酸铁锂、石墨、电解液、隔膜度电成本分别为173.25、37.23、10.5、35.62元/kWh，分别占比44.49%、9.56%、9.15%、2.7%。其中正极材料普遍采取成本加成的定价模式，加工费由企业的制造费用、人工成本、盈利预期等因素决定，加工费用部分反应了企业的定价权和竞争力。因此正极材料的变化会对电芯价格产生很大影响。

图2：磷酸铁锂储能电芯成本结构

数据来源：EESA测算

趋势分析与总结

(1)280Ah及以上大容量电芯已成明确趋势。招标项目要求和制造企业的成本，这两方面作为长期驱动力，大容量电芯发展趋势不会改变。企业为创造更大的盈利空间，也会鼓励技术研发来解决发展难题。

(2)提高能量密度和增大体积会是电芯的结构变化趋势。上述280Ah电芯厚度使用率已达95%，因此制备更高容量的电芯主要从两个方面发力，提高能量密度或者增大体积。事实上，现有发布的电芯从280Ah到314Ah/320Ah的发展也基本符合该规律。

(3)维持磷酸铁锂价格稳定有利于储能行业的可持续发展。磷酸铁锂材料在所有材料中占比最大，同时所有原材料价格中变化最大也是磷酸铁锂，这对储能系统的制造成本和投资回报带来不利影响，因此维持磷酸铁锂价格稳定有利于储能行业的可持续发展。

责编：盈盈

关键词: 【电芯】【新能源汽车】【电力】【磷酸铁锂】

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