（报告出品方/作者：广发证券，陈子坤、纪成炜）
一、年是电池结构创新全面应用元年
年开始动力电池企业积极探索结构创新，以CTP技术对电池包结构内部进行创新实现高质量降本增效，有效对冲了较大程度的原材料成本上升压力。一方面通过电池包内材料件与结构件的减少降低材料与工艺成本，另一方面通过标准化与规模化生产提高生产效率降低生产成本，并且同时实现电池续航能力提升，连续打造爆款车型，年产品日益成熟后全面导向市场，尤其在原材料成本压力下将加快以CTP为代表的结构创新技术应用，不仅短期有效消化了成本压力，在长期指引了技术平价之路。
（一）CTP结合磷酸铁锂技术开启技术平价之路
年以来CTP结合磷酸铁锂技术以成本优势推动新能源汽车平价趋势，打造诸如特斯拉Model3、比亚迪汉等高性价比爆款车型，并逐步打开海外客户接受度。年特斯拉、比亚迪、上汽通用五菱等加大磷酸铁锂应用持续打造爆款车型，年12月宏光MINIEV销量辆，维持销量第一，特斯拉Model3、特斯拉ModelY分别以辆和辆随其后，磷酸铁锂车型大幅包揽畅销榜，尤其是年3月小鹏P7开始应用磷酸铁锂与CTP技术，8月特斯拉ModelY上市磷酸铁锂版本，对销量快速产生积极影响。随着小鹏P5、比亚迪海豚/DM-i系列、长城欧拉等车型集中交付，CTP结合磷酸铁锂技术更广范围推广，年10-20万元新能源乘用车市场需求有望释放奠定技术平价基石。
年10月小鹏P7车型上市，年3月，小鹏宣布旗下P7车型将搭载CTP技术电池包，与此同时当月销量环比上月增长.63%，后续增长持续放量。
年9月23日，蔚来汽车应用新一代CTP技术的75KWh三元铁锂电池上线，且75KWh电池包车型售价、BaaS价格、换电权益、续航升级权益等与原三元锂70kWh电池包车型相同。对于ES6而言，新CTP的上线在对车型降本提效的同时保持价格不变，等同于另一种形式的降价从而获得销量增长。可以看到年9月新CTP电池包上线后，ES6的年9-12月销量增速分别为64%/-6%/98%/98%(10月增速为负系工厂生产线改造为兼容新车型ET7准时上线)，显著高于年同期增速与年全年增速，年9-12月总销量增速亦高于年全年。
通过复盘CTP电池对小鹏P7以及蔚来ES6销量影响可以推断，造车新势力如蔚来、小鹏、理想等对于CTP的应用态度会更积极。
（二）中国电池企业引领全球CTP技术开发
年以来，宁德时代、比亚迪和蜂巢能源陆续发布了CTP（CelltoPack，无模组动力电池包）技术，将电芯直接集成至电池包，省去模组环节可以有效提升电池包的空间利用率和能量密度。年3月，宁德时代宣布将于年前后正式推出高度集成化的CTC（CelltoChassis，将电芯直接集成到底盘上，省去模组与电池包）电池技术。按照宁德时代董事长曾毓群介绍，CTC技术不仅会重新布置电池，还会将三电系统纳入进来，包括电机、电控、整车高压如DC/DC、OBC等。未来，CTC技术还将进一步通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。
1.宁德时代：CTP的渐进演变模式
常规电池包构成：电芯-模组-电池包。将单个电芯大面相互粘接贴合，采用焊接两个侧板以及两个端板的方式，将单体电芯固定成电池模组。焊接成组后，采用吊装夹具的方式，将多个电池模组移入电池箱体中，通过固定板和电池箱体的固定板上的水平支撑面固定。
CTP电池包构成：电芯-电池包。将多个电芯直接布置在箱体内（用散热片做隔贴合），无需先将多个单体电芯组装成电池模组，简化了电池包的结构和组装工艺。
（1）宁德时代原电池包和模组结构：
电芯组装成模组的流程如下：
①首先，电芯与电芯间添加气凝胶（柔性吸能材料）来进行粘连、隔热和防撞优化。
②其次，在堆叠后的电芯组焊接端板、侧板进行成型和稳定加固。侧板和端板见通过焊接相连。其中端板除了起到聚拢单体电芯，提供一定压力的作用以外，有时还会将模组与电池包的固定结构设计在上面。
③再次，在电芯成组上方进行电路布局。在电芯组上方放置隔离板，再将CSC（电池监控单元，上面设置有多个导电片和键合引线）放置在隔离板上，通过导线将CSC与电芯相连（导线一端串联电芯，一端链接CSC上面的键合引线）。
模组装电池包流程：
电池包Pack构成：动力电池模组+电池箱体结构（上盖+托盘+支架结构[电池箱体的横梁纵梁支撑座螺栓结等）+电气系统（线束+继电器）+热管理系统（液冷板）+电池管理系统BMS。
①结构系统：主要由动力电池Pack上盖、各种金属支架、电池箱外壳、托盘和螺栓组成，是Pack的“骨骼”，起到支撑、抗机械冲击、机械振动作用。
②电气系统：由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。
③热管理系统：包括液冷板，冷却水管组成。
④动力电池管理系统(BMS)：由传感器、执行器、控制器(电控单元)等组件构成，采集系统的电压、电流、温度等数据。有效地管理控制动力电池包的充放电，以及响应整车层面的功能需求。
（2）宁德时代CTP：
宁德时代在专利中提到的CTP可以看到：结构中省去了模组结构（模组顶盖、模组端板、模组侧板，模组隔离板、模组底板）。上部将电芯正极通过一层绝缘构件+结构胶与上箱盖相连。下部将电芯底部通过绝缘构件+结构胶与下箱体相连（液冷板直接集成在下箱体上）。液冷板与下箱体中间是否有缓冲垫，尚无统一，是选配件。在此种集成过程中节省掉的材料构件及工艺流程有：
①模组的侧板和端板：端侧板构件和端侧板的焊接工艺流程全部省去。
②螺栓及锁附：原来每模组要锁四个螺栓（如有8个模组，总计32个；现在变成一个模组后仅需四个螺栓。
③输出级的简化：原来每个模组有2个输出级（如果有八个模组，即需要16个输出级），当前仅需2个输出级[铝牌+铜牌]。同时输出级的焊接工艺也相应减少。
④输出级后接插件简化：原来每个模组都有正负极的接插件。现在仅需两个接插件。
当前，在车型的实际应用上，宁德时代的CTP结构当前尚未完全去除模组结构，而是将小模组结构转化为大模组结构（如原来8~12个模组，转化为2~4个大模组）。
2.比亚迪：刀片电池形态
比亚迪传统电池包的安装
①模组的安装：电池模组包含多个依次排列的单体电芯；在电芯阵列外部设置有端板和侧板，同时端板和侧板通过螺钉连接，或者通过拉杆等其它链接件连接，实现对电芯阵列的固定。
②电池包体的安装：包体内设置有两个横梁一个纵梁，两个横梁和一个纵梁将单体电池分隔成六个电池模组，每个电池模组均具有侧板和端板。电池模组通过螺钉的方式固定在横梁或纵梁上。
这种设计结构下，由于端板和侧板均具有一定的厚度和高度，连接方式中的横纵梁，均浪费了包体内的空间，降低了包体内的体积利用率。一般情况下，此种结构中的包内单体电芯体积与包体的体积比值在40%~50%。
比亚迪刀片电池（无模组电池包的结构）：单体电芯的长度直接延申在动力电池的包的整个宽度方向（B）上，即沿动力电池包的宽度B方向，单体电芯由一侧延申到另一侧，两端配合于宽度方向B上相对的两侧壁，固定于包体。由于包提内部无需横梁和纵梁，直接通过连接的单体电芯承担加强筋的作用，极大的简化了包体内部的结构。同时包体的生产制作工艺简化，单体电芯的组装复杂程度降低，生产成本降低。
另外，还有一种电池包的设计结构。单体电芯的长度方向沿动力电池包的宽度方向B布置。多个单体电芯沿电池包的长度方向A排列成电池阵列。包提内的高度方向C至少有两层电芯阵列（两个模组上下叠放）。
3.蜂巢能源：长条型L“6条”电池LCTP方案
年10月，蜂巢能源推出L长薄型电池。把多个L“6条”电芯组成的储电组件直接放置在电池包壳体内，通过电池包壳体与车身的连接，取代现有的电池包结构，减少了部件数量，使得容纳L“6条”电芯的空间更大，有效提高了电池包的能量密度，电池包壳体内部的空间利用率由原来的35%-40%提升至50%-60%。
（三）电池结构创新同步降本增效，成本压力下有望加速
1.年上游原材料成本上涨~元/kwh
年以来，上游原材料价格大幅增加，动力电池生产成本不断增加挤压盈利水平。其中：材料成本占比最高的正极材料：磷酸铁锂从年底的3.85万元每吨上涨至年底的10.10万元/吨；三元正极（以5系为例）自年底的14~15万元/吨上涨至年底的27~28万元/吨。核心电池级碳酸锂从年底的5.00万元/吨上涨至年底的27.51万元/吨。另外电解液价格从年底的3.80万元/吨上涨至年底的11.03~12.05万元/吨。电池级铜箔自83元/公斤上涨至元/公斤。
经由我们测算，年以来，由于原材料价格上涨，电芯制造成本的大幅提升；其中三元锂电池电芯成本增加.15元/Kwh，磷酸铁锂电池电芯成本增加.20元/kWh。原材料成本大幅上涨，倒逼电池厂商加速结构创新降本增效。
2.CTP实现降本：结构件材料件减少，有望降本元/kWh
电池包通过CTP方式组装，一方面模组层面，单体电芯无需布置在两个端板和两个侧板围设形成的模组框架内，省去了模组相关的结构件（端板侧板以及大量用于固定安装模组的螺钉等紧固件）。另一方面包体层面，单体电芯本身可承担一部分机械加强作用，可以省掉或者减少电池托盘的加强筋，包体内的支撑件减少，整体的材料成本降低。同时整体的制造工艺低得到简化，单体电池的组装复杂程度降低，节省了大量的人力、物力等生产制造成本。据我们测算，去模组化后整体电池包减少生产成本约元/kWh。
3.CTP实现增效：提升电池包带电量，增强续航里程
CTP电池通过提升电池包内空间利用率，实现体积能量密度提升。同时通过电池包整体的轻量化程度共同作用，实现续航里程的增加。
（1）宁德时代：包内体积利用率提升15%-20%，整包带电量提升。据宁德时代发布会显示：其CTP电池包较传统电池包而言，体积利用率提高了15%-20%。在能量密度上，传统的电池包能量密度平均为-Wh/kg，CTP电池包能量密度则可达到Wh/kg以上。
（2）比亚迪：包内体积利用率提升20%，整包带电量提升20%-30%。从比亚迪申请专利《CNU》能看到，在电池包总体积一致的情况下，原有的电池PACK结构，包内空间利用率大概在40%左右；而采用了CTP技术的比亚迪电池包，省去各模组的侧板、端板、紧固件、横梁、纵梁等组件，包内空间利用率大概在60%左右。因此，相较于原有电池包，刀片电池包在同等体积情况下，带电量约增加20%-30%,续航里程也能提升20%-30%。
（3）蜂巢：包内体积利用率提升17%，整包带电量提升24%。据蜂巢能源发布会资料显示：其L段刀片磷酸铁锂电池，能量密度Wh/kg，采用CTP的全新Pack方案，相较于传统模组电池包，矩阵电池包的空间利用率可提高17%，体积能量密度提升30%，成组效率提升12%，能量密度增加9%，整包带电量提升24%，Pack零部件减少20%,成本降低10%。（报告来源：未来智库）
（四）车企连续加快导入，年迎来拐点
自年宁德时代在法兰克福车展中提出CTP技术以来，该技术在乘用车市场和商用车市场都有实现与相关龙头车企展开合作。北汽EU5于年9月搭载全球首款CTP电池包。威马年9月宣布将会在年北京车展上推出全新威马7系纯电动轿车，电池包将采用CTP技术。哪吒汽车年3月与宁德时代就新能源电池领域合作正式达成一致，宁德时代将为合众公司CTP高集成度电池Pack技术、5年50万公里长循环寿命等电池技术，并且表示新电池将很快会应用到未来哪吒汽车等5款车型上。蔚来于年11月6日正式发布容量为kWhCTP电池包。据悉今后蔚来所有电池包（标准续航电池包75kWh，长续航电池包kWh）也将替换为CTP技术电池包。小鹏旗下G3和P7车型也与分别于年和年采用CTP技术电池包等。
通过当前已披露的搭载CTP车型的销量数据来看，CTP渗透率在年呈现出明显的增量加速趋势。目前公开的合作车型中也有6款车型还未在年实现投产，这也预示着未来将有更多相关车型陆续实现放量。
二、电池企业入场打造全新供应链格局
（一）宁德时代与比亚迪的探索
1.宁德时代：构建从CTP到CTC的全产业链布局
年1月27日，宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火透露，宁德时代目前正在规划第二代平台化的CTP电池系统，计划于年-年投入市场应用。年12月21日，宁德时代董事长曾毓群透露其全球首创的CTP技术目前已升级迭代出第三代。相比上代，电量提升13%，减重10%，能量密度、体积效率继续引领行业最高。年前后，宁德时代计划推出第四代高度集成化的CTC电池系统.年前后有望升级为第五代智能化的CTC电动底盘系统。CTC技术不仅对电池进行重新排布，还会纳入三电系统，通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗，目标年前完成技术开发。目前宁德时代已在积极布局CTC业务相关的除电池系统之外的核心零部件。
（1）年宁德时代实控人之一李平创立上海盘毂动力，布局电机体系。盘毂动力以盘式电机为核心，集成优化减速箱、控制器等相关零部件，解决了盘式电机一系列的产业化技术难题。据公司介绍，盘毂动力盘式电机体积比同功率径向磁场电机小56%，重量减轻45%，电机效率MAP超过双90。盘式电机轴向尺寸小、重量轻的特点为商用车底盘布置提供更优的解决方案，同时能够有效降低整车能耗15%以上。
（2）年设立宁德时代电机。年4月，宁德时代设立电机科技有限公司。公司主营2kW-kW新能源汽车电机电控及轮边电机桥总成系统、轮毂电机，低速大扭矩高效节能永磁电机等高科技机电产品。
（3）年9月入股芯迈半导体，12月入股杰华特微电子，布局电控核心部件。
（4）年9月入股拿森，专注线控底盘解决方案。宁德时代于年9月对拿森进行投资，持股比例约5.47%。专注于智能汽车所需的线控底盘解决方案，主要产品涵盖电控智能刹车系统Nbooster、车辆稳定控制系统ESC、智能转向系统EPS等，是国内首个突破线控刹车技术壁垒并量产的公司，是Booster产品累计出货量最大的国产供应商。
（5）年10月设立苏州新安，布局电控系统。新安重点布局电动能效优化解决方案等前沿研发项目开发，包括，电动汽车驱动控制系统、汽车零部件研发及生产、自动化业务研发、汽车底盘一体化研发及试制等。
布局下游整车制造与车企，筹备CTC应用落地。年3月2日，宁德时代与哪吒汽车签约战略合作，双方将在新能源电池领域进一步深化合作；年5月，宁德时代通过全资子公司宁波梅山保税港区问鼎投资有限公司入股爱驰汽车；年11月，宁德时代入股阿维塔科技（长安汽车子公司），持股比28.99%。
2.比亚迪：“刀片电池+车身”一体，E平台升级3.0进一步集成
刀片电池迅速全车型推进。从年1月正式推出刀片电池，短短一年多时间实现搭载刀片电池的纯电车型和插电混动车型的量产上市，并宣布旗下纯电车型将全面换装刀片电池。
年9月比亚迪正式推出E平台3.0。其将刀片电池作为结构件融入车身一体化设计，包含全新电子电气架构下的四大域控制器和自主研发的车用操作系统。底盘关键模块体积更小、重量更轻、性能更强、能耗更低。电驱动系统升级为8合1模块，综合效率可超89%。搭载e平台3.0的电动车，零百加速可快至2.9s，综合续航里程最大突破0km。V闪充技术，电动车充电5分钟，行驶km。百公里电耗比同级别车型降低10%，冬季续航里程至少提升10%。
（二）主车厂紧随跟进
1.特斯拉
特斯拉在年9月的电池日活动上发布了电芯和CTC。公司又于年6月在专利中详细阐述了StructuralBattery（CTC）电池系统集成技术，并于10月在德国柏林工厂举办的参观活动中首次对外展示了StructureBattery（CTC）。特斯拉的CTC方案将制造的电池组作为车身结构，连接前后车身底盘部件，新电池系统平台仅由一个电池组和两个大型铸件组成。
2.大众集团
大众集团已开始自建动力电池研发体系，并着手研发CTC。年3月15日，集团举办了首届“PowerDay（能量日）”，表示正在研发四种电芯，包括磷酸铁锂电池、三元锂电池、高锰电池和固态电池。另外相较于现在的MEB平台化技术，集团在下一代电池集成技术中将考虑CTP和CTC两个方向。预期在后MEB技术路线上，大众很可能聚焦标准电芯+CTP/CTC。
3.沃尔沃
沃尔沃汽车集团正在加快电动化转型，并积极开发CTP和CTC技术，构建多元化的电池供应体系。年6月30日，沃尔沃在VolvoCarsTechMoment上透露了诸多动力电池技术方面的信息，包括第二代PACK技术、下一代CTC方案以及自产电芯等，并表示公司第三代电池系统集成技术的电池组将采用CTC方案和方形电芯。
（三）电池企业重构产业壁垒与商业模式
1.集成化与结构革新，高效增强了电池厂在零部件供应链的话语权
电池包CTP化之后，整体的生产制造环节将产生大幅革新，主机厂将从原采购电芯及模组，自行组装电池包的方式，转向更多的从电池厂整体采购电池包。
首先，当前CTP/CTC技术的革新电池厂整体发力与落地应用相较于主机厂起步更早，宁德时代与比亚迪的CTP技术落地明显领先。同时基于宁德时代和长安汽车、华为共同打造全新高端智能汽车品牌的合作关系，以及长安新能源规划突破CTV（CelltoVehicle）、MTV（ModuletoVehicle）关键技术，宁德时代CTC技术有望加快产业化进度。
其次，以电池为核心，辅以相配应零部件的集成设计，电池厂更具有开发优势。虽然当前车企为把控主动权当前也在积极布局开发CTP→CTC电池包与集成底盘形式，如特斯拉大众等（另外比亚迪、长城有电池供应体系）均提出要自研CTP/CTC技术。但电池包的结构设计形态围绕电芯制造为中心，对于电芯性能的发挥和适配应用，电池厂话语权更加优势。
再次，新势力造车市占率不断提升的市场主导趋势下，电池企业联合新势力OEM通过技术革新率先应用落地的环境更为友好。年开始中国新能源汽车经过调整升级。新势力凭借优质产品和服务，兼具科技创新与模式创新能力，突破市场要求电动智能网联汽车在购置成本上与传统燃油车平价的束缚，通过不断量变积累到质变，市场占有率不断提升。新势力车企在汽车机械制造方面或将对第三方更为友好。
2.集成化与一体化加强了电池包生产环节的规模效应，提高长期盈利中枢
随着电池包的模块化，标准化程度不断加深。整个电池包的生产环节将实现较大的集中度提升。因此电池厂相对主机厂将有望实现更强的规模效应，随着电池整包的生产进一步从分散的主机厂开始转向较为集中的电池厂，电池环节长期盈利中枢有望提升。
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