（报告出品方/作者：东证期货，曹洋）
1. 汽车动力与动力电池演变1.1、汽车动力方式演变
汽车动力经过几百年变迁，从蒸汽机、电动机到内燃机，如今电动机重新成为趋势，汽车行业正走向电气化、新能源化。 蒸汽车：1766 年，瓦特改进蒸汽机，第一次工业革命随之开启。1770 年前后出现了最早的蒸汽机汽车，汽车的“汽”字由此而来。 电动车：1881 年，使用铅酸电池的电动车诞生。 燃油车：1838 年，英国发明家亨纳特发明了内燃机点火装置，人称“世界汽车发展史上的一场革命”。1885 年，燃油车应运而生，发明者卡尔·奔驰。 此后很长一段时间，三种动力模式多线发展共同竞争。期间诞生了第一条流水装配线（1913 年，福特工厂），生产效率大幅上升，生产模式蔓延至所有工业部门。到1925 年后，由于蒸汽车的外燃机技术效能过低、电动车成本过高，二者市场规模不断萎缩，燃油车开始独霸市场。 现如今，随着 1973 年第一次石油危机爆发，西方国家的石油依赖问题浮上表面，减少能源依赖成为重要议题；中国也将电动车作为战略方向，以期弯道超车；叠加各国低碳减排层面的发展目标，汽车动力的发展格局重新聚焦于电动车。伴随则相关材料和技术的发展，电池成本大幅降低，电动车也拥有了被市场接受的硬性条件。
1.2、动力电池技术路径发展趋势
动力电池的发展日新月异，主要由化学（材料）和物理（结构）两条技术路径推动。材料方面，正极有磷酸铁锂和三元材料两大主流路线并行发展：在我国内补贴政策助推续航里程之后，三元锂电池的发展蓬勃向上；伴随着补贴退坡、磷酸铁锂性能提高，从2021 年 7 月以来，国内磷酸铁锂电池装车量反超三元电池，占比大幅回升。就三元材料而言，高镍化、高电压化、单晶化是当下的主要趋势。就磷酸铁锂而言，往磷酸锰铁锂方向研发是一个重要趋势。 其他材料体系也在积极研发中，未来有望呈多元化发展，想象空间巨大。宁德时代的M3P 电池呼之欲出，将于明年量产；多方布局的钠离子电池也渐行渐近，宁德时代近期也表示，正致力于推进钠离子电池在 2023 年实现产业化。 负极则处于突破期：人造石墨占主导位置且持续提升，复合硅碳负极持续研发逐步应用。电解液部分，不断降低液态含量并最终走向全固态电池是共识的发展方向，国轩高科、孚能科技、Solid Power 等多家企业都在该领域积极布局。
在结构方面，设计的创新层出不穷，尤其是今年，4 月 25 日，零跑官宣国内首款可量产CTC 电池底盘一体化技术；5 月 20 日，比亚迪发布 CTB 电池车身一体化技术；6 月23 日，宁德时代发布 CTP3.0 技术麒麟电池。 总体来看，结构领域既有圆柱、方壳、软包的电芯形状之分，又有传统模组结构、CTP （Cell to Pack）、CTC（Cell to Chassis）的电池包结构之分，还有特斯拉 4680 大圆柱电池、比亚迪刀片电池、蜂巢能源短刀电池、中航锂电 One-Stop Battery、宁德时代麒麟电池等明星产品之分。究其本质，大电芯、大模组、去模组、集成化趋势明显，电池企业和整车厂们通过对电芯、模组、电池包等环节的改进和精简，最终是为了最大化提升电池包的体积利用率。
1.3、小结与思考
1. 汽车动力经过了蒸汽机、电动机、内燃机三大类解决方案，如今电动机重新成为趋势，汽车行业正走向电气化、新能源化。 2. 目前动力电池技术的发展主要有两大路径，一类是材料技术，即化学体系的创新，另一类是结构技术，是工程领域的创新。 材料层面，随着补贴退坡，抬高能量密度失去了政策面的强力推动；而随着三元材料研发技术趋向成熟，通过三元材料技术迭代推动电池性能飞跃的幅度已有所缩小；化学体系的研发与推广始终是各家企业重点布局的方向，新材料体系呼之欲出，但距离全市场铺开量产还需要一定时间。 另一个焦点在于电池结构的创新与优化。如果说化学体系的研发是大刀阔斧地推进，对电池性能产生决定性的改变，那么结构体系的优化就是智慧地修复，通过工程领域排兵布阵减少浪费冗余，因而，技术发展也更多关注电池成本、制造效率、电芯使用效率等。
2. 动力电池结构技术演变以电池形态和集成程度为参考，电池结构的演变可分为模组标准化、CTP（大模组、去模组化）、CTC（电池底盘一体化）三个阶段。
2.1、模组标准化
背景环境 电动车发展初期，老牌车企大多通过油改电的方式切入电车市场，而特斯拉等小部分新兴车企则采取正向开发的姿态，从头开始研发纯电平台。 油改电即沿用旗下成熟燃油车的平台，仅将动力系统替换为三电系统。好处在于，既可以快速推出产品抓住市场机遇，又可以为研发纯电平台争取时间，还可以促进自身的供应链转型。但由于油改电平台不是专门针对电动车开发而来，不能完全符合电动车的特性，容易导致电池的布局受阻和配重不合理。作为结果，油改电车型或多或少会出现驾控性能不佳、电池重量大或空间利用率低导致整车续航能力不强、底盘突出影响整车美观等问题。 在这样的背景下，首先各车型对电池的需求不同、可提供给电池的位置和空间大小不同，其次电芯厂出产的电芯形状和尺寸多种多样，导致电池包的形态各异、包内模组的规格和布置也各异。
模组结构的出现和运用也与环境息息相关。早期的动力电池系统普遍采用大量电芯，例如一台特斯拉早期需要配备 7000 多只圆柱电芯。受制于技术条件（单体电芯容量不够大、BMS 软件能力不够强等），将电芯提前集成进模组就成为了必要的一环，能够有力降低组装复杂程度、提高生产效率。 也就是说，早期电动车的动力电池普遍采用电芯-模组-电池包的集成模式，且百花齐放，各色各异。
模组结构动力电池的构造
大众 ID.3 装载的就是一种典型的模组结构动力电池。 壳体采用坚固的铝材，既支撑电池的重量，又加强车身刚度，通过螺栓固定在车身地板底部。下护板保护电池免受路面机械的损坏。底板装有冷却水路，可进行温度管理。电池模组通过导热膏与底板相连，以保证其导热性。 控制模块是用于正极侧、负极侧的两个开关单元。正极侧的开关单元装有高压系统保险丝，用于保护充电器、加热器（PTC）、DC-DC 转换器等电路；负极侧的开关单元装有通过火药切断电池的保险丝，出现碰撞事故时可以快速切断电池电源。 电池模块采用 LG 化学供应的 NCM712 软包电芯，每个模组布置有 24 块电芯。根据车辆配置级别，搭载的模组数量可调整为 8 个（192 块电芯）、9 个（216 块电芯）、12 个（288 块电芯）。
模组标准化
在这个阶段，最初行业希望将电芯标准化，以争取规模化生产实现降本增效，例如德国汽车工业协会（VDA）推出的电芯尺寸标准。但由于统一电芯尺寸难度太大，后转而致力于模组标准化。德国主导的平台化在其中发挥了重要作用，伴随着平台化的实现，前后诞生了 355、390、590 三种主要的标准化模组。 355 模组对应尺寸 355*151*108，最初应用于大众内部，主要搭载在 e-golf，audi Q7 e-tron 上，之后 LG 造出了相同尺寸的软包模组，又经过三星、宁德时代等多家电池企业推广，逐渐成为了行业通用的模组。 390 模组在 355 的基础上扩大了尺寸，一定程度上提高了空间利用率，主要配置在奥迪e-tron、保时捷 Taycan 等车型上。 2020 年起，大众 MEB 平台成为集团旗下新能源汽车的主要生产平台，配套 590 模组，上文所述 ID.3 车型对应的就是 MEB 平台、590 电池模组。590 模组进一步放大了模组尺寸，将横向摆放的模组数量从 3 个减少成 2 个，从而减少模组数量、增加空间利用率。由于 MEB 平台覆盖了大众（ID 车型）、奥迪、斯柯达等多个品牌，极强的平台拓展性带动了 590 模组的大量需求，电池企业纷纷跟进研发生产 590 模组，590 模组从而成为一款主要的标准化模组。
2.2、CTP（大模组、去模组化）
CTP 技术发展情况
2019 年 9 月，宁德时代全球首款 CTP 电池包量产下线；2020 年 3 月，比亚迪运用CTP 技术的刀片电池发布。两大头部电池企业相继推出 CTP 产品，将 CTP 带入了大众视野。发展至今，CTP 技术已经历了多轮迭代，宁德时代今年发布了第三代的麒麟电池，将在2023 年量产，引起业界广泛关注。 CTP（Cell to Pack）在定义上是指省去模组的环节、将电芯直接集成进电池包，再将电池包与车身框架进行链接。值得注意的是，实际的 CTP 技术并不如名字所说完全省去模组，而是包括了使用大模组或不使用模组两种形式。上述刀片电池采用的是无模组结构，宁德时代第一代 CTP 电池则采用大模组结构。 从 CTP 的推进情况来看，中国企业占据先发优势。如今国内有宁德时代、比亚迪、蜂巢能源等多家企业已拥有各自的 CTP 产品，远景动力、捷威动力等在软包 CTP 领域各有建树。在海外，宁德时代已授权现代摩比斯、泰国 Arun Plus 使用其 CTP 技术，其CTP 产品也成功出海德国、荷兰等市场。海外电池企业中，LG 化学计划将 CTP 改良为全新的 Module Pack Integrated Platform（MPI），Advanced Cell Engineering（ACE）也已为其VLF 电池申请美国专利，并预期到 2023 年其 CTP 方形电池设计将获得许可。从 CTP 在整车的应用来看，宁德时代配套的特斯拉 Model Y、Model 3，以及蔚来ES6、小鹏 G3、小鹏 P7、爱驰 U6 等诸多车型已成熟搭载 CTP 电池，比亚迪更是全系搭载刀片电池。以小鹏为例，2021 年，CTP 结构搭配磷酸铁锂材料成功使 G3 售价从20 万区间降至 14.9 万元、P7 售价从 24.99 万元降至 22.99-23.99 万元，拉低入门门槛，充分接近我国 20 万元左右区间需求强劲的市场，也成功实现销量的高速上升。 MarkLines 数据显示，2021 年中国搭载 CTP 技术电池包的车型渗透率为 12.13%。今年，e 平台 3.0 的比亚迪全新车型海豹上市（严格来说运用了 CTB 技术），预售仅七小时，订单就突破 22637 台；合作车型代阿维塔 11 有宁德时代赋能，大概率也会采用其CTP 技术，有望成为销量的一匹黑马。仅从目前与未来推出的重磅车型可以预计，CTP 渗透率将持续大幅提升。
