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新能源汽车行业作为汽车行业的重要分支，重塑了延续百年的传统汽车产业链结构。新能源汽车的核心部件是“三电”，即动力电池、驱动电机和电控，其中动力电池约占整车成本的40%，电机电控各占约10%，动力系统占据了新能源汽车成本的约60%，而传统汽车动力系统成本占比仅为30%。动力电池上游依赖锂、钴、镍、锰、石墨等矿产资源来制作零部件，所以新能源汽车与传统汽车在产业链中上游完全不同。在产业链下游，传统汽车的整车厂需掌握发动机、底盘和变速箱等核心技术；而在新能源汽车产业链下游，整车厂可以外采三电，使得核心零部件的研发与车企分离。作为新能源汽车另一标志的自动驾驶技术所依赖的传感器、辅助驾驶芯片和高清地图等软硬件设施也可以外购与其他企业合作开发，降低了车企的技术门槛，给予了企业更灵活的发展方向。在车企的更下游的后期服务领域，也有着完全不同于传统汽车产业的充电桩、换电站、加氢站、动力电池回收等分支产业，这些产业直接决定了整个新能源产业链的扩展空间，它们与车企的关系也远比传统的加油站与车企的关系更紧密。
来源：至简量化根据公开资料整理
一、上游–原材料
动力电池目前使用的基本都是锂离子电池，锂成为动力电池不可或缺的关键资源。锂资源从形态上分为锂矿石（锂辉石，典型的是澳洲七大矿、锂云母）、盐湖卤水（典型的是南美三大湖）。现有锂资源供给50%左右来自澳洲矿山、40%左右来自南美洲高品质盐湖、10%左右来自中国、美国等其它地区。平均而言，全球矿石提锂的成本约为5万/吨，盐湖提锂的成本约为2.5万/吨，不同公司矿山受制于地理条件，开采成本波动较大。锂资源巨头有雅宝（ALB，美国）、SQM（智利，天齐持股25.86%）、泰利森（天齐雅宝分别持股51:49）、Livent、天齐锂业、赣锋锂业等。
三元锂电池的“三元”是指正极材料使用了由三种元素构成的三元前驱体。三元前驱体有镍、钴、锰（NCM）和镍、钴、铝（NCA）两种路线，NCM三元前驱体是当前市场主流，根据镍、钴、锰三种材料的配比不同，NCM又可分为NCM531、NCM622、NCM811等不同类型。其中钴、镍两种资源的价格与新能源汽车产业的行情相关性最高。
钴是稀有元素，根据USGS（美国地质勘探局）的数据，全球的钴储量仅700万吨，且分布集中，刚果（金）、澳大利亚和古巴三国储量占据了全球储量的70%，2020年刚果（金）贡献了全球70%的钴开采量，因此钴资源非常容易被控制和垄断。这些钴矿石大部分流入中国，中国生产了世界80%的电池专用高档钴。钴主要以铜、镍的伴生资源形式存在，因此，钴的供给很大程度上受限于铜、镍矿的开采。最大的钴业资源巨头包括嘉能可、洛阳钼业、金川集团、谢里特、淡水河谷等，它们大部分同时也为铜或镍重要生产商。
镍矿分布广泛，已识别的平均镍含量约为0.5％以上的陆地资源种至少包含3亿吨镍，其中约60％为红土矿床，40％为硫化物矿床。广泛的镍资源也在海底锰结壳和结核中发现。镍矿储量最多的三个国家依次是印尼、澳大利亚和巴西。镍矿巨头有诺里尔斯克镍公司、淡水河谷、必和必拓、金川集团等。
历史上钴价格波动较大。高镍低钴、无钴固态电池已成发展方向。三元前驱体制造行业集中度较高，龙头企业集中在中国。市场占有率最高的是中伟股份和格林美，华友钴业也在该领域迅猛扩张。格林美计划在2021年量产更高能量密度、更高稳定性的NCMA四元前驱体，或使行业集中度进一步提高。
稀土永磁材料是指稀土元素RE（铈Sm、钕Nd、钐Sm）和过渡金属元素TM（铁Fe，钴Co）形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料，是对电机性能、效率提升较为明显的重要基础材料。2019年中国稀土矿资源储备量4400万吨，占全球资源比重的36.7%，但中国每年的稀土产量占全球的60%-70%，巴西、越南、俄罗斯也有较高的储量。稀土永磁驱动电机具有较宽的弱磁调速范围、高功率密度比、高效率、高可靠性等优势，能够有效地降低新能源汽车的重量并提高其效率，需求难以被替代。钕铁硼永磁体是目前新能源汽车驱动电机中应用最广泛的材料。中国稀土开采主要企业有三大中央企业：中色股份、中铝公司、五矿集团；四大地方国企：包钢稀土、广晟有色、厦门钨业、赣州矿业。
二、中游–零部件1.电池
产业链中游是新能源汽车的零部件，最重要的是动力系统，主要由电池、电机和电控组成，简称“三电”。
动力电池的核心是电芯，由四部分组成，分别是正极、负极、电解液和隔膜。正极是决定锂电池性能和成本的重要因素，也是制约电池容量进一步提高的关键因素，是电池能量密度提高的关键技术突破方向，从磷酸铁锂（LFP)、三元到高镍三元，电池能量密度不断提升。相比于磷酸铁锂电池，三元锂电池，尤其是高镍三元锂电池的能量密度更高，技术难度更大，安全性也更低。由于各国政府对电池能量密度的政策要求不断加强，三元锂电池在过去几年的市场份额不断提高。但随之而来的是三元锂电池事故频发，加之宁德时代推出的CTP（CellToPack）和比亚迪推出的“刀片电池”结构被应用于磷酸铁锂电池上，使磷酸铁锂电池在保持安全性和成本优势的同时，在能量密度方面得到明显的提升，使得2020年磷酸铁锂电池的市场份额回升。未来两种路线或长期同步发展。
正极材料占动力电池成本的30%左右，极受资本关注，预计到2025年市场规模可达1800-2000亿元。目前行业集中度较低。海外正极材料巨头有优美科（Umicore，比利时），3M（美国），住友金属（SMM，日本），L&F（韩国），三星SDI等。国内的企业主要有当升科技、杉杉股份、容百科技、厦门钨业等。
目前电池负极材料以石墨为主，有天然石墨和人造石墨两种，人造石墨因其良好的倍率、循环性能以及较低的价格获得了更多市场份额，目前技术和市场都较为成熟，未来将以硅碳负极作为提升锂电池能量的突破口。负极材料行业集中度较高，全球负极材料供应商主要集中在中国和日本。特别是中国供应全球负极材料的70%以上，预计未来几年将达到80%，第一梯队的贝特瑞、杉杉股份、璞泰来三家的全球市场占有率合计已超过40%。
电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质、添加剂等材料在一定条件下，按一定比例配置而成。承担着运输锂离子的重任，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证，同时也在一定程度上影响锂离子电池的安全性。电解液一般在锂电池成本中占比达到5%-6%。根据电解液形态可将电池分为液态电池、凝胶电池和固态电池三种。全固态锂电池具备能量密度高、安全性高、柔性化等优势，但因存在离子电导率低、界面阻抗大等问题短期无法商业化。全球电解液产能70%集中在中国，未来有望进一步提升。国内市场集中度较高，CR5市占率近80%，天赐材料稳居行业龙头地位，新宙邦、江苏国泰、杉杉股份也属于第一梯队。
隔膜的主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过,同时能够让离子(电解质液中)在正负极间自由通过。因而其性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能等特性。目前,锂电池隔膜的材料主要为多孔的聚合物薄膜(如PP,PP/PE/PP膜),以及无纺布(如玻璃纤维无纺布、合成纤维无纺布、陶瓷纤维纸等)。制作工艺分为干法和湿法两种，目前湿法已成主流，市场占有率正逐步提高。隔膜产业同样集中在中日韩三国，龙头是日本的旭化成和东丽东燃，韩国的SKI、中国的上海恩捷也占有较高市场份额。上海恩捷一直专注于湿法技术，已在国内确立了绝对龙头的地位。
动力电池的主要生产企业是宁德时代、LG化学、松下、比亚迪和SDI，其中宁德时代和LG化学在2020年交替占据装机量第一的位置，与其他企业拉开了明显的距离。
目前市场上的动力电池基本都是锂电池，未来可能的替代方案是镁电池和石墨烯电池。石墨烯电池炒作较多，不过目前市场上投入使用的所谓的石墨烯电池都只是添加了石墨烯成本的锂离子电池，真正的以石墨烯为主体的电池还停留在实验室研究阶段。
2.电机
电机是新能源汽车的动力转化装置，起到将动力电池的电能转化为机械能的作用，再通过传动装置驱动车轮工作，是新能源汽车的“心脏”，因此电机的质量直接影响到整车的操控性和续航性等关键性能。新能源汽车的电机由定子、转子、机械结构三大部分组成。
电机按照技术路线分为多种，乘用车中应用最多的是交流异步电机和永磁同步电机。交流异步电机具有小型轻量化、制造与维护方便和制造成本低等特点，缺点在于其转速低于其磁场转速，调速性能差，在需要平滑调速的使用场合时，需要大容量的变频器。此外，交流异步电机能耗高，转子工作时易产生高温，高速工作情况下需要额外冷却系统。使用交流异步电机的车企主要是特斯拉和蔚来。
永磁同步电机在制造转子时加入永磁体，具有较高的功率密度和转矩密度，动力输出和加速度等性能优越。永磁同步电机存在一定缺点，永磁材料在高温、震动和过流等相对复杂条件下会产生磁性衰退现象，与此同时，永磁材料价格较高，因此永磁同步电机的成本维持在高位。永磁同步电机是中国新能源汽车使用最多的电机类型，也是未来的发展趋势，特斯拉、蔚来的新车型都已采用永磁同步电机。
新能源汽车电机生产企业分为具备电机生产能力的整车企业、专业新能源汽车电机
企业和传统电机生产企业。其中，具备电机生产能力的整车企业议价能力最强，代表企业为比亚迪、特斯拉、蔚然电动等。专业新能源汽车电机企业次之、代表企业为深圳大地和、精进电动和上海电驱动等。传统电机生产企业转入新能源汽车电机行业的时间普遍较晚，在技术水平和创新能力上都较弱，议价能力也最弱。
3.电控
新能源汽车电控，即电机控制器，是控制电动汽车驱动电机的设备，根据整车控制器、换挡机等汽车零部件传递的信息，控制新能源汽车电机的电流及电压，使其按照需要的方向、转速、转矩、响应时间工作。
逆变器、驱动器和控制器是电控系统的核心模块。逆变器通过脉冲宽度调制（PWM）将接收到的直流电能逆变成三相交流电，为新能源汽车电机提供电源。控制器接收新能源汽车电机转速等信号，将信号反馈至仪表，当新能源汽车发生制动或者加速行为时，变频器相应调整频率，达到变速目的。驱动器将控制器发出的对电机的控制信号转换成逆变器的功率信号。其中逆变器中的功率芯片占据电控系统成本的30%-40%，并且技术门槛也最高。
功率芯片是车载芯片的一种，全球新能源汽车的车载芯片一直处于紧平衡状态，今年更是频频传出“缺芯”的消息，是个值得关注的市场。
目前主流的功率芯片采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管），在IGBT供应商中，英飞凌处于绝对领先地位，英飞凌、日本三菱、富士电机、安森美、ABB这前五家公司的市场份额超过70%，斯达半导、比亚迪半导体在中国市场也占有一席之地。功率芯片的一个发展方向是使用SiC（碳化硅）芯片，与IGBT相比，SiC具有低损耗、功率密度大、体积小、耐高温高压等有点，但是成本也更高，目前已在特斯拉和比亚迪的部分车型上率先应用。根据摩尔定律，若SiC成本能在未来快速下降，或可取代IGBT成为功率芯片的主流产品。SiC供应商中市场占有率最高的是Cree，ST（为特斯拉供货）和比亚迪半导体也值得关注。
电控与电机的关系十分紧密，出于控制成本、增加功率密度等考量，动力系统模块化、集成化趋势明显，电机和电控不再作为独立单元出现，因此电机和电控的生产往往由同一家企业完成。生产电控的整车企业生产电控的代表是比亚迪、特斯拉和蔚来旗下的蔚然动力，第三方集成商中市场占有率较高的有汇川技术、联合电子、上海电驱动等。
三、下游–整车制造
在全球变暖压力和各国新能源政策的促进下，传统车企竞相制订了发展新能源汽车的计划，宝马、大众、丰田等传统汽车巨头都已发布了停产燃油车的时间表。传统车企研发制造销售的产业链条极为完整，有着庞大的产品体系、高度垂直度的细分持续优化着的分工系统，使其在技术研发和规模制造上的优势极为明显。但同时由于其秉承的传统制造业的商业理念，企业文化和组织结构等因素导致其不能很快拥抱行业变革。
与此同时，新能源核心零部件的研发和整车厂分离的现状导致整车制造的技术门槛大幅降低，使得以特斯拉和蔚来为代表的新兴车企可以打破传统的造车思路，以用户需求和体验为核心反向定义汽车产品，使新能源汽车日渐成为类似智能手机的电子消费品，自动驾驶、智能座舱等概念成为新兴车企角逐的焦点。这一趋势也吸引了苹果、百度、小米等不同类型的科技企业向新能源汽车行业扩张。同时传统车企如宝马等也日益加大向新能源汽车的投入，目前行业整体仍处于快速发展期，特斯拉虽占据绝对龙头位置，但竞争格局仍不明朗，行业存在被重塑的可能。
四、后期服务1.充电
充电技术分为四种，直流充电桩、交流充电桩、换电技术、无线充电。
直流充电桩俗称“快充桩”，可以直接为动力电池充电，功率大、充电快，缺点是成本高、对电池寿命不利。直流充电桩将交流电转化为直流电，通过充电插口直接给动力电池充电，输入电压采用三相四线380V左右，频率50HZ，功率一般在50kW以上，充满一般需要20-150分钟。目前一些较为先进的技术充电功率可达500-1500kW,可以实现超级快充，甚至秒充，充电效率瓶颈在于电池承受能力。直流桩的建设成本一般在交流桩的10倍以上。高造价决定了直流桩适用于对充电时间要求较高的场景，如出租车、公交车或集中式充电站。
交流充电桩俗称“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，通常安装于城市公共停车场、商场和居民小区。主流的单相交流充电桩，输入电压为220V，功率不大、一般为7-15kW，一般把动力电池充满需要花8-10小时。
充电桩是制约新能源汽车推广的重要基础设施，产业链主要分为设备制造和充电运营两大环节。设备制造技术门槛较低，市场竞争充分，产业利润持续收窄。充电运营商的核心竞争力体现在充电运营平台、场地和资金、电力保障等方面，运营资金需求较大，前期投入成本高，回报周期较长，存在一定风险性。
根据彭博新能源财经（BNEF）2020年初的数据，全球公共充电桩市场发展迅速，在过去的2013年至2020年初，全球公共充电桩市场以32%的年复合增长率增长。全球车桩比达到7.5：1，超快充电桩（功率在100kW以上）占全球充电桩总量的8%。中国、欧洲、美国三个最大的电动车市场，充电桩布局呈现不同的特征。
欧洲2020年初共有23.95万台公用桩，公共车桩比8:1，以交流桩为主，直流桩占比仅12%，目前正在加速发展阶段，欧盟委员会2020年5月提出要到2025年安装100万根公共充电桩。欧洲高速公路充电桩密度较高，平均建有充电桩33台/100km，是中国国家电网经营区16台/100km的两倍，高速快充桩对于新能源车的普及起着至关重要的作用。欧洲充电桩行业由传统能源及车企两股势力主导，传统能源公司如道达尔、英国石油、壳牌等均早早布局充电桩。车企中的宝马、福特、戴姆勒和大众于2017年合资成立充电运营商IONITY，目前在全欧洲已建成超400座充电站。
由于特斯拉的引领，美国在电动车及快充技术上处于全球领先位置，在充电桩领域也形成了成熟的市场。美国车桩比在三大市场中最低，整体车桩比仅为2.4：1.由于居民住宅类型的差异，美国私人桩配建比例较高，2020年初美国私人充电桩占充电桩总量的比例约80%。随着新能源车销量快速增长，美国公共车桩比也在逐步攀升，2019年底建成公共桩7.8万台,公共车桩比达到17.5：1。
特斯拉是车企自建自营充电桩的代表。根据中国能源网的数据，截至2020年一季度，特斯拉在全球建有17007台充电桩，累计电动车销量（ModelS/X/3）98.6万辆，车桩比58：1。特斯拉引领全球快充技术，已商业化超级充电桩V3能够实现250kW的峰值功率，Model3长续航版只需5分钟即可满足连续行驶75英里（约120km），未来短期内充电桩输出功率有望达350kW。
ChargePoint是美国充电桩运营商龙头企业，ChargePoint在美国的市占率超过75%，全球建有11.28万座充电站，计划到2025年完成250万台充电桩建设。业务覆盖北美、欧洲、亚洲多个国家。业务模式上采用典型的轻资产模式，自身不持有充电桩资产，营收来源由销售充电桩产品以及联网充电桩收取网络费、交易费、维护服务费构成，同时采取与车企合作的模式，覆盖海外市场。ChargePoint充电站可提供多种类型的充电端口，与大众、宝马等车企合作，开辟了充电桩运营企业可行之路。
截止到2020年12月，中国整体车桩比（公共桩+私人桩）约为3：1。公共充电桩和私人充电桩数量相当，公共充电桩数量达到80.7万根，私人专属充电桩超过87万根，公共充电站从6.38万座，换电站555座。目前中国的充电桩产业以从政策主导过渡到市场主导的高质量发展阶段。充电桩制造方面市场占有率最高的是国电南瑞和许继电气。特来电、星星充电、国家电网、云快充等则占据充电桩运营方面的头部位置。未来充电桩将向智慧模式发展，与智慧电网、车联网相结合，成为智慧交通、智慧能源等新兴数字经济的重要组成部分，并通过开放共享化向轻资产模式转型。政策转向风险值得关注，行业集中度可能进一步提高；补贴政策预计逐步从建设补贴向运营补贴转移。充电桩的建设和运营目前受益于政策补贴较多，未来需格外关注政策转向和退坡风险。
换电技术是指直接将电量不足的动力电池取出换上满电电池。该技术优势是速度快，同时运营公司对电池进行统一管理，有利于延长电池寿命，并有效掌控电池回收环节。换电技术在国际上并未形成势头，但国内由于2020年推出多项政策推动，特别是2020年4月国家新能源汽车补贴政策明确，售价30万以上的电动车必须具备换电能力才可享受购车补贴，换电技术得到蓬勃发展，蔚来、北汽通过广泛布局换电站已成为该领域的领头羊。但是换电技术虽然理论上便捷高效,但存在电池型号多样,各车厂的换电方式不同等问题,同时在效率上对直流充电技术没有明显优势，该模式前景并不明朗。
无线充电是一种非接触式的充电方式，功率发射端和接收端之间没有接触，隔空进行充电。根据技术实现方式可分为电磁感应式、无线电波式和磁场共振式,但无论哪种模式,由于技术规范和商业模式不够成熟,应用前景尚不明确,商业化应用尚需时日。
2.电池回收
动力电池回收或成新蓝海。按照动力电池5-8年的寿命，2020前后将迎来电池报废高峰期。中国汽车技术研究中心的数据显示，预计2020年中国动力电池退役量超过20万吨，市场规模达到175亿元;到2030年，市场规模将超过千亿元。Statista则估计2030年全球动力电池产业市场价值将达到181亿美元，复合年均增长率30%。
退役动力电池的利用有两种形式：一是梯次利用，对废旧动力电池进行必要的检测、分类、拆分、修复或重组，将其应用至其他领域；一是再生利用，对废旧动力电池进行拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理，进行资源化利用。
世界各国对电池回收有不同的政策，美国、德国以电池生产者作为电池回收主体，日本、中国则以车企作为电池回收主体。因此回收体系建设存在三种模式，一种是以车企主导，由汽车生产企业利用销售渠道建设退役电池回收体系，回收退役电池移交综合利用企业处理或与其合作共同利用电池剩余价值，特斯拉和比亚迪等都回收自己所售车型的电池；第二种是以电池生产商为主体，通过与循环利用企业合作，提取原材料用于新电池生产，宁德时代作为动力电池龙头，通过收购电池回收企业湖南邦普开展回收业务；另一种是以第三方为主体，由梯次、再生利用企业与汽车、电池生产企业合作，共建共用回收服务网点，集中回收合作企业新能源汽车的退役电池，国际主要玩家有优美科（Umicore比利时），嘉能可（GlencoreInternationalAG，瑞士），InternationalMetalsReclamationCompany，LLC/INMETCO（美国），RetrievTechnologies（美国）和RawMaterialsCompany（加拿大）等，它们很多同时是电池正极材料生产商。
中国电池回收行业尚处于起步阶段，目前尚无行业龙头出现。市场灰色地带较多，正规电池回收厂商一直面临电池回收渠道不畅、回收定价困难等问题，而新兴的刀片电池、CTP技术又给电池自动化拆解带来了技术上的挑战。格林美、华友循环、赣州豪鹏、湖南邦普、广东光华等布局较早，有一定领先优势。其中格林美、华友循环宣布2020年在电池回收业务上实现盈利，值得进一步关注。
PS:本文是作者正在写的《新能源行业综合研究》的一部分，全文目录如下：
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