欧易

欧易(OKX)

国内用户最喜爱的合约交易所

火币

火币(HTX )

全球知名的比特币交易所

币安

币安(Binance)

全球用户最多的交易所

有色金属铜行业专题报告:新能源汽车用铜知多少

时间:2022-12-08 22:32:29 | 浏览:2021

(报告出品方:东方证券)一、新能源汽车将全方位增加铜的使用量1.1 新能源汽车销量渗透率不断提升新能源汽车对传统燃油车在很大程度上形成替代,渗透率不断提升。在推动运输工具低碳转型、 调整能源结构的政策背景下,新能源汽车销量有望维持较高增速,

(报告出品方:东方证券)

一、新能源汽车将全方位增加铜的使用量

1.1 新能源汽车销量渗透率不断提升

新能源汽车对传统燃油车在很大程度上形成替代,渗透率不断提升。在推动运输工具低碳转型、 调整能源结构的政策背景下,新能源汽车销量有望维持较高增速,对传统燃油车在很大程度上形 成替代。据中国汽车工业协会数据,2021 年我国合计销售新能源汽车 352.05 万辆,同比增长 157%,其中纯电动汽车的占比超过 80%。2015 至 2021 年我国新能源乘汽车渗透率从 1.3%增长 至 13.4%。根据国务院办公厅发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》,至 2025 年我国新能源汽车的渗透率将达到 20%左右,至 2035 年纯电动汽车成为新销售车辆的主流,有 效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。

1.2 电动汽车将全方位增加铜的使用量

2021 年我国汽车用铜 44.68 万吨,据推算传统燃油汽车的单车用铜量约为 17kg。汽车工业历来 对铜材有较大的需求量,据卓创金属数据统计,2018 年我国汽车用铜 46.63 万吨。随后两年由于 汽车销量下滑,汽车用铜量有所回落。2021 年我国汽车用铜 44.68 万吨,其中铜带材占比 43%, 铜线材占比 41%。据此推算,2018-2019 年我国平均每辆汽车的用铜量为 16.8kg、17kg。由于 2018-2019年我国电动汽车的渗透率还不足5%,仍以传统燃油汽车为主,可以近似认为传统燃油 汽车的单车用铜量为 17kg 左右。


在传统燃油汽车的基础上,电动汽车将全方位增加铜的使用量,相关铜材将迎来更广阔的的市场 空间。电动汽车以运用电能为主,显著区别于燃油汽车的是新增了“大三电”系统,即动力电池、 电机和电机控制器。动力电池是电动汽车的主要能量来源,电机、电机控制器等部件,发挥了燃 油汽车中“发动机、ECU 电控单元、变速箱”的作用。高压电缆及连接器作为电能的传输通道, 能够承受较大的电流,来连接各个电路中的单元。此外,还有充电系统的充电枪及配套充电设施 等。出于提高效率、用电安全等方面的考虑,新能源汽车对铜材的性能也提出了更高的要求,锂 电铜箔、电磁扁线、高压线束、连接器等铜材将迎来更广阔的市场空间。

二、动力电池:单车锂电铜箔用量为 6-38 公斤,轻薄化趋势持续

2.1 锂电铜箔在纯电动汽车用铜量中占比近半

铜箔在锂电池结构中充当负极活性材料的载体和负极集流体。锂离子动力电池是电动汽车的核心 部件之一,其作用是为电动汽车提供动力来源。典型的锂离子电池结构主要包括正极、负极、电 解液和隔膜四部分。锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子, 通过隔膜后嵌入片层结构的石墨负极中;放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出,重新和正极 的嵌锂化合物结合,锂离子实现移动,产生电流。

铜箔由于具有良好的导电性、柔韧性和适中的 电位,耐卷绕和辗轧,制造技术成熟,且价格相对低廉,在此过程中便充当石墨等负极活性材料 载体,同时作为负极集流体,将电池活性物质产生的电流汇集起来,以产生更大的输出电流。据 IDTechEX和国际铜业协会 2017 年的数据显示,锂电铜箔在纯电动汽车用铜量中占比达 48%。近 年来随着锂电铜箔持续轻薄化,电动汽车中锂电铜箔的平均重量在下降,但锂电铜箔仍是电动汽 车中用铜最多的部位。


2.2 极致能量密度需求推升极薄锂电铜箔应用

锂电池负极目前多采用 8μm 以下厚度的锂电铜箔。根据应用领域的不同,电解铜箔可以分为应用 于印制电路板的电子电路铜箔,以及应用于锂电池的锂电铜箔;根据铜箔厚度不同,按照通行标 准可以分为极薄铜箔(≤6μm)、超薄铜箔(6-12μm)、薄铜箔(12-18μm)、常规铜箔(18- 70μm)和厚铜箔(>70μm)。锂电铜箔目前多采用 8μm 以下的铜箔产品,而电子电路铜箔一般 较锂电铜箔更厚,大多在 12-70μm。


相较 8 微米锂电铜箔,采用 6 微米和 4.5 微米锂电铜箔可提升锂电池 5%、10%的能量密度。根 据锂电池能量密度计算公式:质量能量密度=电池容量/电池质量,即可通过电池容量恒定时减少 电池质量,或保持电池质量不变而提升电池容量两种方式来提升能量密度。

新能源汽车动力电池单体能量密度TOP20的平均能量密度为 228.8Wh/kg,若把新能源汽车电池普遍使用的 8μm 铜箔换成 6μm 或 4.5μm 铜 箔,结合上文中 8um 锂电铜箔消耗量 0.83kg/kwh,则可得到单位能量所需铜箔分别减少为 0.62kg/kwh(6μm 铜箔)、0.42kg/kwh(4.5μm 铜箔),进一步计算可以得到铜箔使用量减少后 的新能量密度分别为:240.25 Wh/kg(6μm 铜箔),252.88 Wh/kg(4.5μm 铜箔),较之使用 8μm铜箔的锂电池,铜箔轻薄化使电池能量密度分别显著提升5%(6μm铜箔)和10.4%(4.5μm 铜箔)。

动力锂电向高能量密度方向发展的趋势已定,对锂电铜箔极薄化提出了高要求。宁德时代、比亚 迪等动力锂电池龙头企业 6μm 锂电铜箔已应用成熟并快速切换,其他动力锂电池企业也在加速 6μm 锂电铜箔的应用,≤6μm 极薄锂电铜箔产品已逐步在龙头企业中开展应用。据 GGII 统计, 2020 年≤6μm 锂电铜箔渗透率为 50.4%,2021 年上半年,渗透率已经达到 55.6%。在电池厂商 高能量密度及降低成本的要求下,继 6μm 锂电铜箔之后,4.5μm 锂电铜箔未来有望成为主流产品 之一,据高工锂电获悉,宁德时代2021年上半年每月的4.5μm锂电铜箔用量为600-700吨左右, 2021 年下半年宁德时代对 4.5μm 锂电铜箔的月需求量或继续增加。


锂电铜箔产品迭代加速,4.5μm 锂电池铜箔的应用前景广阔。下游应用企业的技术要求升级驱动 上游铜箔技术迭代加速。前期锂电铜箔由 12μm 向 8μm 过渡经历了一个较长的周期,而短短几年 我国已经大范围实现了 7-8μm 铜箔到 6μm 锂电池铜箔的升级,并且已经出现了 5μm、4.5μm、 4μm 等更薄规格的锂电铜箔。随着 4.5μm 铜箔的产业化技术逐渐成熟及电池企业应用技术逐步提高,4.5μm 锂电池铜箔的应用将逐渐增多。我国锂电池铜箔技术实力处于国际领先水平,而海外 电池制造商尚未大规模使用 6μm 锂电池铜箔。

2018 年以来,我国动力电池≤6μm 锂电铜箔的出货量增长迅速。2016 年以前,国内仅有少数厂 商可以生产 6μm 锂电铜箔,2016 年我国电动汽车 6μm 锂电铜箔的渗透率仅为 9.6%。在宁德时 代于 2018 年实现 6μm 锂电池铜箔切换后,我国动力电池 6μm 锂电铜箔的需求开始快速上升,至 2020 年我国动力电池锂电铜箔中,≤6μm 锂电池铜箔的占比达 85%。

预计 2021-2025 年国内动力电池 4.5μm 锂电铜箔的渗透率将提升,6μm 渗透率下降。回顾 2015 年以来我国动力电池 ≤6μm 锂电铜箔的渗透率,可以拟合成一条 S 型增长曲线。随着新能源汽车需求的进一步增强, 以及锂电铜箔更新迭代加速,未来动力电池 4.5μm 锂电铜箔或将经历类似的渗透率提升过程。我 们预计 2021-2025 年,国内动力电池 4.5μm 锂电铜箔的渗透率将从 12%提升至 85%,在一定程 度上挤压 6μm 锂电铜箔的空间,国内动力电池 6μm 锂电铜箔的渗透率将从 80%降至 15%。


预计 2025 年我国电动汽车锂电铜箔需求量将达 26.7 万吨,其中 4.5μm 铜箔为 21.1 万吨。假设 4.5um、6um、8um 锂电铜箔的单耗分别为 0.42、0.62、0.83 kg/kWh,预计 2025 年我国电动汽 车锂电铜箔需求量将达 26.7 万吨,其中 4.5μm 铜箔为 21.1 万吨,6μm 铜箔为 5.6 万吨。

2.3 2025 年我国电动汽车电池铜箔市场规模达 345 亿元, 2021-2025 年复合增速 34%

2021 年以来我国电动汽车需求旺盛,各规格锂电铜箔价格明显上涨。据安徽铜冠铜箔集团招股书 说明书披露,2021 年以来各规格锂电铜箔价格明显上涨。从 2020 年至 2021 年上半年,8μm 锂 电铜箔的销售均价由 6.7上涨至 8.5万元/吨,6μm锂电铜箔的销售均价由 8.1上涨至 9.4万元/吨。 4.5μm 作为供应头部锂电池生产企业的高端产品,2021 年上半年的售价已达到 13.8 万元/吨,涨 幅最明显。随国内电动汽车锂电铜箔持续轻薄化,6μm 锂电铜箔已经成为行业主流,并且正在逐 步向 4.5μm 锂电铜箔切换。


纯电动车、插电混动车的锂电铜箔单车价值量分别为 3499-3569 元、860-878 元。2022 年我国动力电池中 8μm 锂电铜箔的占比约为 3%,并在 2024 年基本退出市场,因此对于未来电动汽车单车锂电铜箔 价值量的测算主要关注 4.5μm和 6μm 锂电铜箔。据东方证券新能源汽车产业链团队预测,目前我 国纯电动汽车的平均电池容量约为 61 kWh,则 4.5μm/6μm 锂电铜箔的单车需求量分别为 25.3 kg/38.0 kg,对应的锂电铜箔单车价值量为 3499-3569 元。插电混动车配备的电池容量则相对较 小,平均约为 15 kWh,则 4.5μm/6μm 锂电铜箔的单车需求量分别为 6.2 kg/9.3 kg,对应的锂电 铜箔单车价值量为 860-878 元。

三、线束:单车线束系统用铜量为 28 公斤,高压线束要求铜合金性能优异

3.1 纯电动汽车单车低压线束用铜量比燃油汽车多 5 公斤

每辆燃油汽车和电动汽车的低压线束系统用铜量分别为 18kg 和 23kg。随着汽车驾驶智能性、舒 适性的逐日提升,汽车提供越来越多的电子功能,如 ADAS、信息娱乐系统等,要求排布更多更 复杂的低压线束系统。据 IDTechEX和国际铜业协会 2017 年的研究数据显示,每辆燃油汽车的低 压线束系统用铜量为 18kg,占燃油汽车用铜的大部分。随着电动汽车网联化、智能化程度加深, 每辆电动汽车(包括纯电动车、混动车、插电式混动车)的低压线束系统用铜量分别达 23kg。 汽车的低压线束系统多采用无氧铜丝作为导体,紫铜合金带材作连接器。低压线束中的低压导线 为铜质多丝软线,导体多采用无氧铜丝,铜含量在99.99%以上,不易受氧脆化;连接器主要采用 T2、C10500 紫铜合金带材。过去一年,3mm 无氧铜丝的平均价格为 7.15 万元/吨,T2 紫铜棒的 平均价格为 7.3 万元/吨。


每辆燃油汽低压线束系统用铜的价值量为 1291 元,每辆电动汽车为 1650 元。假设每辆汽车的高 压线束系统中,85%的重量为铜导线、15%的重量为连接器,据测算,每辆燃油汽低压线束系统 用铜的价值量为 1291 元,每辆电动汽车低压线束系统用铜的价值量为 1650 元。(报告来源:未来智库)

3.2 电动汽车高压系统采用铜导线为主

在传统低压线束以外,新能源汽车以高压电池包为动力来源,新增高压线束为传输载体。汽车线 束是控制汽车电气和电子元件功能的主要载体,是汽车的血管和神经,为各电子元件提供动力、 传递和反馈信号。根据汽车线束耐电压高低可以分为低压线缆和高压线缆,传统燃油车主要应用 低压线缆,而电动车线束新增了高压线缆,其承载电压约为 600V。新能源汽车尤其是纯电动汽车, 动力来源靠高压电池包提供,传输载体为高压线束,连接充电口座、高压电池包、逆变器、电机, 车载充电机等大功率设备。高压线束主要包括:高压连接器、高压线缆,接地端子和扎带、外包 材料、胶带、热缩套管、胶套、安装支架等辅材。

预计未来电动汽车高压系统仍将采用铜导线为主。在汽车“轻量化”的趋势下,汽车的部分零部件,如散热器,逐渐被铝材所代替,既轻便又经济。汽车线束的发展趋势主要向轻量化、高压承 载能力和大容量、高效率发展。铝导线的应用有利于线束轻量化,近十年来铝导线在传统汽车上 已经得到广泛应用,但目前仍鲜有将铝导线成功应用在电动汽车高压系统的案例。

核心问题在于 电气性能,铝的电导率只有铜的 60%,铝导线需要增加横截面积才能通过同样大小的持续电流, 可参考 USCAR 推荐的铜、铝导线等量替换对照表。尽管铝导线可以减轻 45%的重量并节约一半 左右的成本,但铝导线会带来一系列的电线铺设问题,比如占用更大空间、因线束变粗造成转弯 半径增大。此外,铝的抗拉强度、膨胀系数都不如铜,而且铝导线表面极易形成氧化铝薄膜,起一定的绝缘作用,影响接触部位的电阻。预计未来电动汽车高压系统仍将采用铜导线为主。


电动汽车高压线束包括连接器、线缆等,导电性能要求高。高压线束主要包括:高压连接器、高 压线缆,接地端子和扎带、外包材料、胶带、热缩套管、胶套、安装支架等辅材。在高压线束系 统中,线缆的重量占比一般为 75%左右,成本占比 35%左右;连接器的重量占比一般为 15%左 右,成本占比 55%左右。电动汽车将以电能运用为主,在电能的加载、控制和应用上离不开导电 性能优越的材料。线束导体材料一般为退火纯铜,根据汽车不同位置使用要求,也会采用一些铜 合金。

3.3 铜合金材料提升高压线束的性能

电动汽车高压线缆要求能够承受高电压、大电流。新能源汽车采用的是大功率的电动机,其输电 线束必须是能够承载高压大电流的线束。高压电缆由导体、绝缘、护套、屏蔽、铝箔、包带、填 充物等组成,行业标准参照《QC-T1037 道路车辆用高压电缆汽车行业标准》、《新能源汽车用 高压电缆 TCAS 356-2019》。电动汽车高压线缆的特点是:(1)高电压,乘用车一般使用额定 电压 600VAC/900VDC、商用车一般使用额定电压 1000VAC/1500VDC;(2)大电流,常用在 250A,部分大功率电机可用到 400A。

铜合金化可大幅提升线缆的性能,维兰德研制的高性能合金已成功应用于汽车上。对铜合金进行 微合金化,保证合金具有接近纯铜合金导电率的前提下,提高合金的强度,同时可以提升材料的 耐高温性能。使用大量直径非常小的单丝进行绞合,可以达到轻质化,同时有更好的耐弯曲,提 高导体柔软性。例如国际铜业加工巨头维兰德研制了 WITRONIC 系列合金性能,在保证导电率 的前提下,拥有更高的抗拉强度,已经成功将C70250和C19400高性能铜合金应用于汽车工业。


汽车高压线束系统若应用高性能铜合金线材,单车用铜的价值量约为 305 元。据国际铜业协会 (ICA)统计数据表面,每辆电动汽车(包括纯电动车、混动车、插电式混动车)的高压线束系 统重约 5kg,其中的高压线缆占比为 75%,重约 3.75kg。2021 年 12 月至 2022 年 1 月,维兰德 C70250 合金的平均售价为 8.13 万元/吨,则每台电动乘用车的高压线缆用铜合金的价值量约为 305 元。

连接器的接触件是完成电连接功能的核心部件,占线束重量的 15%左右。连接器位于电缆两端, 连接导线与适当的配对元件,起着电气连接和信号传递作用。连接器通常由接触件(端子和插针) 和外覆的塑料构成。汽车线束的接触件是汽车连接器完成电连接功能的核心部件,是汽车线束端 子压接和保证线束正常工作的关键。因此,对接触件用铜合金材料的力学/导电/尤其抗应力松弛 和折弯成型性能有很高的要求,其重量一般占线束的 15%左右。

接触件铜材要求耐高温、加工成型性良好、内部弹性均匀、耐蚀性好、导电、导热率高和可焊性 好。《电连接器接触件总规范》(GJB1216)规定:最高工作温度 125℃接触件一般使用铜合金, 没有规定材料类别。连接器现行标准仅规定了接触件的工作直径、镀金层厚度、分离力和保持力 等主要技术参数,并未规定铜合金材料牌号、规格和状态。

我国连接器行业没有经历正向设计阶 段,都是仿制产品,接触件铜材牌号、规格、状态等源于国外标准。为防止刚性插针插拔时弯曲 损伤,插针常选用具有较高机械强度的黄铜(H62、HPb59-1 等)制作。为保证弹性插孔插合时 接触可靠,防止塑性变形和应力松弛,插孔常选用具有较高弹性极限与疲劳极限和适当弹性模量 的锡青铜(QSn4-3、QSn6.5-0.1等)、铍青铜(C17200、QBe2等)或镍硅青铜(C70250等) 制作。接触件铜材还要求其加工成型性良好、内部弹性均匀、耐蚀性好、导电、导热率高和可焊 性好等。


故障电弧导致的新能源汽车火灾比例高达 60%,对新能源汽车安全带来巨大威胁。随着新能源汽 车产业的快速发展,其火灾危险性也逐渐显现。据统计,由于电气系统故障产生故障电弧导致的 新能源汽车火灾比例高达 60%。新能源汽车电力系统中电气设备的增加和自动化程度的提高,导 致车载线路的复杂化和电压等级的提高;另外,充电插拔和车辆颠簸都会增加电弧产生的几率。 故障电弧对新能源汽车电气系统带来巨大威胁。

铜材品质是影响接触件性能的根本因素。铜材是制作连接器导电核心零件——接触件的基础材料, 其品质是直接影响连接器接触件电接触可靠性的关键因素。在所有影响因素中,接触件铜材品质是最根本的,也是最基础的。在不同环境下使用的连接器接触件插合后,接触电阻由收缩电阻、 膜层电阻和导体电阻三部分组成,铜材品质对组成接触电阻的这三部分电阻都有影响。收缩电阻 除正压力还取决于设计结构(尺寸精度)外,正压力、表面物理特征(细晶结构)和表面粗糙度 都与铜材品质有关;膜层电阻取决于铜材的耐腐蚀性和防护镀层质量;导体电阻取决于材料类别, 如标准规定 1mm 的镀金接触件接触电阻;铜合金 5mΩ、铁合金 15mΩ。


国产铜合金材已部分实现进口替代,镍钴硅铜等合金成功应用于新能源汽车连接器。连接器小型 化,使制作接触件所选铜带越来越薄、丝材越来越细。近年来我国洛阳铜业、博威合金等铜加工 骨干企业为实现替代进口目标,瞄准航空、航天、通讯等高端应用领域紧缺的高强度、高电导、 高精度的接触件铜材,开展铍铜、钛铜、镍硅铜、镍钴硅铜、铬锆铜、铁铜和碲铜等系列合金熔 铸、轧制、热处理、精整等工艺攻关,取得了许多研发和产业化生产成果。目前部分铜合金带、 丝材已能替代进口,镍钴硅铜、铬锆铜和碲铜等合金成功应用于新能源汽车连接器。

汽车高压线束连接器若采用高性能铜合金,单车用铜材的价值量约为 67 元。维兰德推出了 C18070 高性能 CuCrSiTi 合金,导电率达到 83%IACS,能够在高温环境下保持较高的弹性和热 应力松弛抗性,是大电流连接器的理想解决方案。据国际铜业协会(ICA)统计数据表面,每台 电动乘用车的高压线束系统重约 5kg,其中的高压连接器占比为 15%,重约 0.75kg。2021 年 12 月至 2022 年 1 月,维兰德 C70350 合金的平均售价为 8.89 万元/吨,则每台电动乘用车的高压连 接器用铜合金的价值量约为 67 元。


3.4 2025 年电动汽车线束铜材市场规模将达 188 亿元,2021- 2025 年复合增速 30%

至 2025 年,中国电动汽车线束铜材市场规模合计 188 亿元,其中高压线束市场规模 33 亿元。据 IDTechEx数据,每台电动汽车的低压线束需要无氧铜丝 23kg,至 2025 年我国电动汽车的无氧铜 丝需求达 21.7 万吨,市场规模达 155亿元。假设每台电动汽车的高压线束分别需要线缆 3.89kg、 连接器 0.5kg,至 2025年,我国电动汽车的高压线缆的需求为 3.5万吨,高压连接器的需求为 0.7 万吨,则高压线束的市场规模为 33 亿元。中国电动汽车线束铜材市场规模合计 188 亿元,2021- 2025 年复合增速 30%。

四、驱动电机:单车铜杆用量为 9-12 公斤,扁线电机提升无氧铜杆需求

4.1 永磁同步电机已成为乘用车的主流选择

驱动电机是电动汽车的动力来源,关键部件是定子和转子。电机驱动控制系统是新能源汽车行使 中的主要执行结构,驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一, 其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。电机是应用电磁感应原 理运行的旋转电磁机械,用于实现电能向机械能的转换,运行时从电系统吸收电功率,向机械系 统输出机械功率,是电动汽车的动力来源。驱动电机主要由定子、转子、壳体、结构件构成,关 键部件是定子和转子。

永磁同步电机和交流异步电机已成为乘用车领域主流选择。永磁同步电动机的永磁是指在制造电 机转子时加入了永磁体,使电机的性能得到进一步的提升,这也是永磁同步电机与交流异步电机 的最大区别。所谓同步,就指的是让电机中的转子转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。而 交流异步电动机中由于转子总是在“追赶”定子旋转磁场的转速,并且为了能够切割磁感应线而 产生感应电流,转子的转速总要比定子旋转磁场的转速慢,这也就形成了异步运行,即异步感应 电动机。


永磁同步电机和交流异步电机各有千秋。永磁同步电机本身具有转矩密度、功率密度、效率较高、 调速性能好等优点,再加上自身体积小、重量轻等优势,但它并不是没有缺点,除了原料带来的 成本问题外,它会有在高温下磁性衰减的问题,这也是为何中小型纯电动车不能进行长时间的高 速巡航。相对来讲,交流异步电机则具有结构简单、可靠性较高、拥有较好的高速性能以及加速 性能等优势;这也是一些以性能标榜的电动跑车以及中大型 SUV 会偏爱它的问题,如特斯拉 model S、model X、蔚来 ES8 等都在使用。不过相对来讲它的缺点则体现在转矩密度、功率密 度、效率密度偏低,并且还伴随着体积大、重量沉、发热量大的问题。总体来看,可以理解为搭 载永磁同步电动机的电动车续航相对更好一些,搭载交流感应电动机的电动车加速性能更好。

永磁同步电机在国内驱动电机市场中份超 94%。永磁同步电机由于我们国家在稀土资源方面的优 势,以及永磁同步电机功率密度大、峰值效率高、尺寸小、质量轻、结构多样化及应用范围广等 特性,永磁同步电机在国内装机量快速提升,2021 年前 11 月国内永磁同步电机装机量达 269 万 台,装机占比超过 94%,在新能源驱动电机市场中占据绝对主导地位。


4.2 扁线电机效率优势提升明显

绕组扁线化(Hair-pin 电机)或将成为驱动电机的一个发展趋势。为了在有限的体积内,提升车 辆的动力性、经济性,驱动电机不断的朝着高功率密度、高电机效率方向发展。扁线绕组电机显 著特点是定子绕组中采用扁铜线,先把绕组做成类似发卡一样的形状,穿进定子槽内,再在另外 一端把发卡的端部焊接起来。相比传统圆线电机,扁线电机通过应用截面积更大的扁铜线,提高 电机槽满率,具有高功率/转矩密度、高效率、散热性能更好等优点,同时更易于实现自动化生产, 满足新能源乘用车市场爆发后对产品一致性高的要求。

扁线电机结构升级,电机效率提升。一般圆线电机的槽满率为 40%左右,而扁线电机的槽满率能 达到 60%以上,即单位面积内,铜变多了。由于导线越粗、电阻越小,在导线上因发热损失的能 量就会越小,铜线槽满率提升后,有效降低绕组电阻进而降低铜损耗。其次,Hair-pin 电机比圆 线电机绕组端部短 5~10mm,有效降低端部绕组铜耗,进一步提升电机效率。端部的铜对电机功 率没有帮助,只起连接作用,会产生额外电损耗,因此越短越好。这些结构上的优化,可以使电 机平均效率在全球轻型车统一测试循环(WLTC)工况下提高 1.12%以上,在全域平均情况下, 扁线电机的效率值可提升 2%,而在城市拥堵的低速、大扭矩工况下,最高甚至可提升效率 10%。


2021 年来扁线电机渗透率快速提升。2021 来特斯拉、广汽换装扁线电机,比亚迪 DMI 全系采用 扁线电机,上汽、长城的新车型也纷纷转为扁线电机,2021 年 11 月单月销量前 40 名的车型中, 配套扁线绕组的车型达到了 16 款。我们测算销量前 40 车型的扁线渗透率达到了 31.1%,而由于 11 月单月销量前 40 车型在当月乘用车总销量的占比达到了 76.6%,预计当前扁线电机渗透率已 超过 23.9%。(销量靠后的高端车型扁线渗透率更高)

4.3 2025 年电动汽车电机用铜杆市场规模将达 80 亿元,2021- 2025 年复合增速 32%

电磁扁线技术壁垒高,国内仅有 5 家铜加工企业能够量产,预计 2025 年达到 22.7 万吨年产能。 电磁扁线是扁线电机核心部件,根据功率的不同,一台驱动电机使用量大约在 7-10kg,约占扁线 永磁电机整体价值量的 17%。电磁扁线弯折成发卡(hair-pin)后,转角处的应力集中,容易导致 涂覆层破损,因此对铜线及其涂覆的精度和质量要求很高。目前国内仅精达股份等 5 家铜加工企 业能够量产电磁扁线。精达股份、金杯电工和长城科技均有较大的产能建设项目,预计至预计 2025 年,我国的电磁扁线产能将达到 22.7 万吨/年。

国内电磁扁线加工企业主要采用无氧铜杆,其中大部分无氧铜杆为外购。电磁线由铜杆加工而成, 铜杆分为低氧杆和无氧杆,氧含量低于 450PPM 为低氧铜杆,氧含量低于 20PPM 为无氧铜杆。 低氧铜杆中往往有相当部分的氧化铜杂质,会对材料的韧性产生负面影响,传统的电磁圆线主要 以低氧铜杆为原材料。而无氧铜杆中几乎没有杂质的存在,在韧性、加工性、电阻率和外观多方 面均优于低氧铜杆,因此电磁扁线加工企业主要采用高质量无氧铜杆,其中大部分无氧铜杆为外 购,少部分自制。


纯电动车电机用铜的单车价值量约为869-886元/台,插电混动车电机用铜的单车价值量约为627- 640 元/台。据国际铜业协会和 IDTechEx 的统计数据,每辆纯电动汽车和插电混动车的电机平均功率分别为 139 kW 和 100 kW,永磁同步电机的用铜量为 0.09 kg/kW,则每辆纯电动汽车和插电 混动车的用铜量分别为 12.3 kg 和 8.9 kg。2022 年年初至今无氧铜杆均价 7.21 万元/吨,低氧铜 杆均价 7.07 万元/吨。据此推算,纯电动车电机若采用无氧铜杆的单车价值量约为 869 元/台,采 用低氧铜杆的单车价值量约为 886 元/台;插电混动车若采用无氧铜杆的单车价值量约为 627 元/ 台,采用低氧铜杆的单车价值量约为 640 元/台。

预计至 2025 年,我国电动汽车电机用铜杆市场规模将达到 80 亿元,2021-2025 年复合增速 32%。 随着扁线电机渗透率的逐渐提高,我国扁线电机用无氧铜杆的市场规模将逐步扩大至 68 亿元,而 圆线电机用低氧铜杆的市场规模将逐步缩小至 12 亿元。预计至 2025 年,我国电动汽车电机用铜 杆市场规模将达到 80 亿元,2021-2025 年复合增速 32%。(报告来源:未来智库)


五、每台充电桩用铜 2-60 公斤,“高压快充”要求高性能铜材

5.1 充电桩额外增加了新能源汽车的用铜量

新能源汽车充电桩是为新能源电动汽车提供充电服务的设备装置,安装于公共楼宇、停车场、商 场、运营车充电站等公共场所及居民小区等私人场所。充电桩的电力输入端与交流电网连接,带 有充电插头的电力输出端与汽车连接实现充电。按照充电方式进行划分,新能源汽车充电桩可分为交流充电桩、直流充电桩、交直流一体式充电桩:

(1)交流充电桩(慢充),不可直接为汽 车动力电池充电,需连接车载充电机为汽车充电,采用常规电压、充电功率小、充电慢,但结构 简单、体积小、成本低、技术壁垒小,通常安装于城市公共停车场、商场和居民小区。(2)直 流充电桩俗称(快充),可直接为汽车动力电池充电,采用高电压、充电功率大、充电快,但成 本高且电压电流大,影响电池寿命,技术要求相对较高,通常安装于运营车充电站、快速充电站 等场所。(3)交直流一体式充电桩,既可实现直流充电,也可以交流充电。白天充电业务多的时候,使用直流方式进行快速充电,当夜间充电站用户少时可用交流充电进行慢充操作。

每台私人桩的用铜量约为 2kg,每台公用充电桩的用铜量约为 8-60kg。充电桩的硬件设施包括充 电柜、充电枪、配线柜等充电桩外部硬件和逆变器、变压器、整流器、滤波器、继电器等内部硬 件。充电桩的主要用铜部件包括充电模块、接插件电线电缆和各种开关。据 Mysteel 数据,一台 公用交流式充电桩用铜 8kg,一台公用直流式充电桩用铜 60kg,一台私人桩用铜约 2kg。


5.2 高压快充趋势下,铜材性能更加关键

高压快充是解决当前电动汽车续航问题的最优选择,国内多家车企有望在 2022 年跟进 800V 高压 快充。典型的纯电动车通常存储 30-100kWh 的电能,对应的行驶里程不超过 500 公里,如果采用 50kW 额定功率的快速充电技术,则电池充满需要35-120 分钟。续航是当前电动汽车使用的突出矛盾,如果将快速充电的功率提升,则可以有效缩短充电时间。

如果保持原有的电压水平,增大 充电电缆的电流以提高充电功率的话,由于热量=I2×R,则电缆的热量以平方倍数扩大,需要改 进冷却系统以避免过热。提高充电电压成为最优选择,保时捷 Taycan 是首款 800V 高压平台的量 产车型,已将最大充电功率提升至350KW,可以在大约23分钟内,把动力电池从5%充至80%, 相当于 300 公里的续航能力。目前小鹏汽车、广汽埃安、比亚迪 e 平台、吉利极氪、理想汽车、 北汽极狐等车企陆续跟进 800V 高压平台架构,有望在 2022 年陆续实现量产。

碲铜合金可作为接触件材料,用于充电桩接口。新能源汽车快速充电桩接口进行高压传输,并暴 露在空气中,要求充电桩连接器插针接触件材料中等强度、灭电弧型、高导热性、良好的热应力 松弛性。博威合金、洛阳铜业和兴敖达等研制生产的 C14500(Te0.4-0.7、P0.004-0.012)易切 削碲铜,具有优良的导电、导热、抗腐蚀性和抗电蚀性,同时具有极好的易切削性和冷热加工性。 已成功应用于充电桩连接器插针接触件和新能源汽车、太阳能发电站连接器接触件。

5.3 2025 年我国电动汽车充电桩铜材市场规模达 31 亿元, 2021-2025 年复合增速 36%

预计 2025 年我国的充电桩数量将达到 1440 万台,车桩比逐渐降至 1:2.3。根据中国电动汽车充 电基础设施促进联盟(EVCIPA)数据,截至 2021 年底,公共充电桩共计 114.7 万台,其中直流 充电桩 47.0 万台,交流充电桩 67.7 万台;我国 2021 年底的新能源起车保有量为 784 万辆,车桩 比为 1:3。预计 2022 年我国新增充电桩 244 万台,届时我国新能源汽车保有量达到 1314万辆, 车桩比降至 1:2.6。我们预计至 2025 年我国的新能源汽车保有量达到 3312 万辆,车桩比逐渐降 至 1:2.3,则 2025 年我国的充电桩数量将达到 1440 万台。


预计我国 2022-2025 年分别新增充电桩 231/241/304/401 万台,其中公共直流充电桩、公共交流 充电桩和私人交流充电桩的占比小幅变化。由于公共/私人交流充电桩的功率及电压较小,假设交 流充电桩采用低压线缆为主,材质为多股超细精绞无氧铜丝,预计至2025年我国交流充电桩需要 无氧铜丝 0.95 万吨,对应市场规模 6.76 亿元。由于公共直流充电桩需要负荷大功率、大电流, 假设主要高压线束,其中 85%的重量为高压线缆,15%的重量为高压连接器。预计至 2025 年我 国直流充电桩需要高压线缆 2.78 万吨、高压连接器 0.49 万吨,对应市场规模 24.25 亿元。预计 至 2025 年我国充电桩铜材市场规模合计达 31 亿元,2021-2025 年复合增速 36%。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站

相关资讯

新能源汽车领域的又一匹黑马?试驾创维汽车EV6PRO版

  相信很多80后对于创维品牌都不会感到陌生,这家曾经在家电领域呼风唤雨的企业创新推出了新一代新能源健康智能SUV——创维汽车EV6车型。而让人出乎意料的是,创维汽车EV6车型在2021年11月的交付量达到了1220台,销量环比增长22.7

开沃新能源汽车集团发布“创维汽车”品牌

4月27日,开沃新能源汽车集团在北京举办创维汽车品牌见面会,正式发布“创维汽车”品牌。开沃新能源汽车集团自成立以来,在新能源汽车领域深耕和布局十来年,已经形成了完备的研发、制造以及供应链体系。2021年3月26日,开沃新能源汽车集团与创维集

新能源汽车领域的又一匹黑马?细看创维汽车EV6PRO版

相信很多80后对于创维品牌都不会感到陌生,这家曾经在家电领域呼风唤雨的企业创新推出了新一代新能源健康智能SUV——创维汽车EV6车型。而让人出乎意料的是,创维汽车EV6车型在2021年11月的交付量达到了1220台,销量环比增长22.70%

新能源汽车行业深度研究与投资策略报告:拥抱时代,电动未来

(报告出品方/作者:华创证券,彭广春)一、回顾与展望:景气高企,守正出奇(一)回顾 2021:行业高度景气是上涨的核心驱动力2021 年新能源汽车板块行情迭起,经历多轮主升浪。今年以来,新能源汽车板块涨幅达40.4%,锂电池板块涨幅达 77

新能源汽车行业研究:产业发展的本源力量推进,锂电产业稳健成长

(报告出品方:东方证券)疫情对产业影响:供应与需求的不稳定加剧了行业周期性和竞争格局变化部分环节产能瓶颈、中游供应不稳定、原材料价格波动较大部分环节紧缺使材料供应不确定性加大,原材料价格大幅波动给产业带来不确定性。新能源汽车 产业链条较长,

有色金属铜行业专题报告:新能源汽车用铜知多少

(报告出品方:东方证券)一、新能源汽车将全方位增加铜的使用量1.1 新能源汽车销量渗透率不断提升新能源汽车对传统燃油车在很大程度上形成替代,渗透率不断提升。在推动运输工具低碳转型、 调整能源结构的政策背景下,新能源汽车销量有望维持较高增速,

拟收购新能源汽车集团股权的创维(00751)为何遭遇“深水炸弹”?

“拿什么拯救你,我的股价”?或许是近期令创维数码(00751)“焦虑”的问题。由于业绩表现欠佳,创维数码股价在近期表现持续低迷,股价创出近3年来新低。曾经叱诧风云的中国彩电第一品牌,难道就此没落下去了吗?这或许是很多投资者心中的疑问。行情来

创维发布最新新能源汽车战略,“创业老兵”黄宏生谈造车“新势力”

4月27日举行的创维汽车2022全球战略伙伴大会上,创维发布造车最新规划及战略部署。创维汽车紧跟国家趋势,在践行“双碳”战略上,创维汽车致力“0”碳智慧解决方案,深度布局新能源乘用车,推进新能源汽车的发展,构建CE平台、BE平台和AE平台。

创维新能源汽车济南匡山体验中心落地

1月11日,创维汽车济南金三海匡山体验中心盛大开业。当日,创维汽车相关领导参加本次开业盛典,共同见证济南金三海创维汽车匡山体验中心成功落地。创维汽车背靠中国新能源汽车领军企业——开沃新能源汽车集团,凝聚33年创维前沿科技研发实力,自成立之初

户外露营地的智能“头等舱”创维EV6新能源汽车科技露营+驾驶体验

 骄阳似火的七月,我们启动了这次“科技新玩法 天极网露营季”活动。在实际到达露营地之前,我们以为创维EV6只是一台交通工具+特大号充电宝,实际上它却多次救我们于“水火之中”,让我们对一台新能源纯电汽车的功能性、可靠性表现有了更充分的了解。 

封车讯|新能源汽车之战进入下半场,创维HT-i能否后来居上?

封面新闻记者 张海军在电动化、智能化的趋势下,越来越多的互联网和家电企业,正在加速布局旗下的新能源汽车产品。9月5日,家电巨头创维在南京举办新闻发布会,宣布旗下新款混动SUV创维HT-i正式上市。发布会上,创维集团、创维汽车创始人黄宏生表示

腾远钴业:不担心钴在新能源汽车领域的发展会受到限制

e公司讯,腾远钴业在机构调研时表示,新能源汽车产业正在飞速发展,动力电池市场空间是足够大的,将来电池市场一定是多元化的,不管是三元电池、还是磷酸铁锂电池、氢燃料电池等,都具有各自的发展空间,不可能形成专一市场。因此我们不担心钴在新能源汽车领

中伟股份(300919.SZ):与腾远钴业在新能源汽车动力电池领域开展战略合作

格隆汇3月8日丨中伟股份(300919.SZ)公布,公司与赣州腾远钴业新材料股份有限公司于2022年2月16日签署《战略合作备忘录》。双方本着平等协商、互惠互利、优势互补、合作发展的原则,经友好协商,决定在新能源汽车动力电池领域积极开展战略

布局回收线未来将具备4万吨前驱体的产能腾远钴业(301219.SZ):不担心钴在新能源汽车领域的发展会受到限制

智通财经APP讯,5月9日,腾远钴业(301219.SZ)接待了多家机构投资者的调研。腾远钴业认为,新能源汽车产业正在飞速发展,动力电池市场空间是足够大的,将来电池市场一定是多元化的,不管是三元电池、还是磷酸铁锂电池、氢燃料电池等,都具有各

新能源汽车动力电池小知识——三元锂电池篇

友情链接

网址导航 SEO域名抢注宝宝起名网妈妈知道币圈康佳电视评测网iphone资讯网面霜眼霜品牌网嘉峪关旅游攻略观赏鱼养殖网西贝vip会员网电竞游戏网芭提雅旅游网正典燕窝五月天摇滚乐团名人名言大全安阳新闻头条网美利达自行车数字电商资讯网宾利跑车网
美能能源股票-新能源十大龙头股票排名、半导体最新消息、中国芯片产业最新消息、一道新能源股票、美都能源最新消息、新能源股票行情走势分析、新能源股票分析、新能源板块指数、新能源板块指数走势图、新能源相关板块股票。
美能能源股票 beimeile.cn ©2022-2028版权所有