深度解读-锂电隔膜行业

隔膜是锂离子电池关键的四大原材料之一。

 

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隔膜性能的优劣直接影响电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能电池性能。锂电池的放电原理是电池负极材料中的锂离子脱附,通过电解液移动到正极,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。

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2015年来,越来越多的企业进入到锂电池隔膜行业,这主要得益于隔膜领域的高利润。锂电池成本构成中隔膜占21%,正极材料占19%,负极材料占9%,电解液占13%,其他材料约占38%(铜箔,铝箔,粘连剂,导电剂等)隔膜的技术含量高,因此在锂电池的成本构成中虽然只占25%的比例,但毛利率却高达70%,是最赚钱的一个环节。

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在这个发展过程中,有的企业经历了自主研发、从其他领域到隔膜领域的转行。

也有的企业通过收购老牌隔膜企业来涉足锂电隔膜领域,如如近日乐凯胶片拟收购中科科技,加码锂电隔膜业务;长园加码19.2亿元现金收购中锂新材80%股权;创新股份作价55.5亿元并购上海恩捷新材料科技股份有限公司,进军锂电池隔离膜业务。

 

当然,也存在企业完成了从以干法为主到平衡干法、湿法、涂覆三者的产业结构的转型。

2017年从终端消费向上传导降价潮

 

隔膜企业的增加当然也离不开国家对新能源汽车的支持政策。

 

但是在2015年4月份的报告中就明确提到有关于未来几年对新能源汽车补助标准的变动。

 

财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委联合发布《2016~2020年新能源汽车推广应用财政支持政策》,通知中指出“2017-2020年除燃料电池汽车外其他车型补助标准适当退坡,其中:2017-2018年补助标准在2016年基础上下降20%,2019-2020年补助标准在2016年基础上下降40%。”

 

2017年新能源汽车补贴退坡元年,汽车厂商开始施压动力电池厂商降低售价,数据显示,2017年2月上旬,三元路线和磷酸铁锂路线的动力电池价格均较2016年12月降幅超15%,同时多数电池厂家订单量出现萎缩。

 

动力电池企业市场出现调整向上传导影响原材料价格下降,如湿法隔膜2017年2月上旬的价格较2016年12月下跌9%左右,电解液价格跌幅为7%。

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近年来锂电池隔膜材料价格不断下滑

 

2016年全球锂电隔膜产量突破16亿㎡,2016年中国锂电隔膜消费量约为13.72亿㎡,同比增长40%;其中,国产隔膜产量达到10.84亿㎡,进口隔膜量达2.88亿㎡,国产化率约在80%。

 

随着我国干法工艺路线成熟稳定和湿法工艺路线的逐步投产建设,我国锂电隔膜材料国产化率不断提升,产品价格向成本线靠拢。

 

自2013年开始,我国锂电隔膜材料价格呈现下滑趋势,截止2016年干法和湿法隔膜材料价格下降均超过35%,然同期聚丙烯价格降幅不超过20%,聚乙烯价格降幅不超过5%。 

 

然而随着隔膜材料价格的下降,隔膜的均价也在近年来呈下降趋势。

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在上图中显示的数据中,预测2017年湿法隔膜价格会达到4.1元/㎡,实际上,在2017年上年,湿法隔膜的均价已跌破4元/㎡。

 

锂电池隔膜料干法PK湿法,激烈!

 

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干法单拉

干法单拉是使用流动性好、分子量低的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚合物,利用硬弹性纤维的制造原理,先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片,低温拉伸形成银纹等微缺陷后采用高温退火使缺陷拉开,进而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜。

干法单拉工艺流程为:

1)投料:将PE 或PP 及添加剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统。

2)流延:将预处理的原料在挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经

流延后形成特定结晶结构的基膜。

3)热处理:将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜。

4)拉伸:将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜。

5)分切:将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。

 

干法双拉

干法双拉工艺是中科院化学研究所开发的具有自主知识产权的工艺,也是中国特有的隔膜制造工艺。由于PP 的β晶型为六方晶系,单晶成核、晶片排列疏松,拥有沿径向生长成发散式束状的片晶结构的同时不具有完整的球晶结构,在热和应力作用下会转变为更加致密和稳定的α晶,在吸收大量冲击能后将会在材料内部产生孔洞。该工艺通过在PP 中加入具有成核作用的β晶型改性剂,利用PP 不同相态间密度的差异,在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔。

 

干法双拉工艺流程为:

1)投料:将PP 及成孔剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统。

2)流延:得到β晶含量高、β晶形态均一性好的PP 流延铸片。

3)纵向拉伸:在一定温度下对铸片进行纵向拉伸,利用β晶受拉伸应力易成孔的特性来致孔。

4)横向拉伸:在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔,同时提高孔隙尺寸分布的均匀性。

5)定型收卷:通过在高温下对隔膜进行热处理,降低其热收缩率,提高尺寸稳定性。

 

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湿法异步拉伸工艺流程为:

1)投料:将PE、成孔剂等原料按照配方进行预处理输送至挤出系统。

2)流延:将预处理的原料在双螺杆挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经流延后形成含成孔剂的流延厚片。

3)纵向拉伸:将流延厚片进行纵向拉伸。

4)横向拉伸:将经纵向拉伸后的流延厚片横向拉伸,得到含成孔剂的基膜。

5)萃取:将基膜经溶剂萃取后形成不含成孔剂的基膜。

6)定型:将不含成孔剂的基膜经干燥、定型得到纳米微孔膜。

7)分切:将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。

 

湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基本相同,只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向,免除了单独进行纵向拉伸的过程,增强了隔膜厚度均匀性。但同步拉伸存在的问题第一是车速慢,第二是可调性略差,只有横向拉伸比可调,纵向拉伸比则是固定的。

 

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从企业技术路线来看,干、湿法并行已形成趋势。

 

数据显示,2016年干法单拉产量4.3亿平方米,同比增长95%,但总体放量企业主要来自一线产商,如:星源材质、沧州明珠。

 

干法工艺产品良品率大幅提升,市场趋于稳定和饱和,企业规模效应得到一定凸显。

 

2017年隔膜行业产能扩张趋势仍在加大,沧州明珠6000万平方米湿法锂离子电池隔膜项目第一条生产线已正式投产,第二条生产线进入试生产阶;星源材质也对外称今年下半年将约有3500-4000万㎡产能释放。

 

 

随着动力电池使用量占比提高,湿法工艺技术改进,湿法隔膜市场需求量进入景气周期,干法企业大举进入湿法领域迹象明显,如:星源材质、河南义腾、沧州明珠、中科科技等。

 

 

然而我国湿法工艺与国际先进水平仍存在一定的差距,但相较于上一年不到30%的占比已呈现出加速进口替代的特点。

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锂电池隔膜下一个增长点——涂覆隔膜

 

2015年国内湿法涂覆隔膜产量又占到了湿法隔膜的65%,“湿法+涂覆”是当前动力锂电隔膜的主流发展趋势。

 

例如现在最惹人注目的特斯拉,其旗下高端电动汽车(ModelS)装载的锂电池就是采用芳纶涂覆隔膜,这说明了行业对芳纶涂覆隔膜品质的认可。

 

在国内企业中,金力股份紧紧抓住了这次机会,如果金力股份能够在下半年成功实现量产,就有可能为公司创造更可观的业绩。

 

基于锂电池安全性、能量密度需求,具有较高技术壁垒及毛利水平的涂覆隔膜或将成为动力锂电池隔膜下一个增长点。

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2020 年国内湿法隔膜需求有望达到18 亿平米

基于国内动力锂电池、3C 锂电池、储能锂电池的需求预测,假设1kWh 锂电池需要20 平米隔膜,我们预测2017 年国内隔膜总需求将达到13.61 亿平米,到2020 年全国锂电隔膜需求将达到23.69 亿平米,2016-2020 年复合增速19%。

假设动力三元电池、3C 锂电池均采用湿法隔膜,我们预计2017 年湿法隔膜需求达到8.82亿平米,到2020 年国内湿法隔膜需求将达到18.01 亿平米,2016-2020 年需求复合增速27%。国内干法隔膜需求增长将相对缓慢,预计2016-2020 年需求量复合增速仅为3%。未来国内湿法隔膜需求增长将远高于干法隔膜。

 

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来源:本文整理自华泰证券,电池材料公众号,版权属于原作者。

 

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