锂离子电池隔膜行业发展趋势:将保持30%高速上升

2020-07-03      1202 次浏览

动力锂电池需求拉动,隔膜行业至2020年预期30%增速


锂离子电池隔膜是多方面影响锂离子电池性能的四大关键材料之一,而锂离子电池的下游需求重要来自消费类电池、动力锂电池和锂电储能三大领域。


消费类电子产品是锂离子电池自商用以来最重要的应用领域,重要包括手机、笔记本电脑、平板电脑等传统3C数码类需求,以及导航设备、可穿戴设备等新兴需求;传统3C数码类需求缓慢下降,新兴消费类需求较快上升;整体而言,应用于消费类锂离子电池的隔膜将保持约5%增速。


动力锂电池受到新能源汽车需求爆发的直接拉动,2014年以来其出货量也呈现同步高速上升态势;按政策规划至2020年新能源汽车年产量达200万辆,因此预计至2020年动力锂电池复合增速将达到40%以上。


锂离子电池储能作为锂离子电池的第三大应用领域,受限于技术、成本和政策不确定性等现实困难,目前应用规模有限。综合三大领域需求,预计锂离子电池隔膜行业至2020年将继续保持30%左右复合增速。


【技术路线】湿法隔膜+涂覆强化与动力锂电池安全和性能要求最为匹配


湿法技术生产的隔膜的高机械强度具有干法隔膜无法媲美的安全性优势,而高机械强度是动力锂电池对隔膜安全性要求最重要的指标之一;随着动力锂电池需求成为锂离子电池最重要上升来源,湿法技术逐渐成为隔膜技术发展的主流方向。


技术进步和市场空间驱动下,湿法隔膜公司不断扩建产量,传统干法隔膜公司的新建产量也一致转向湿法。2017年新政策环境下,隔膜价格承压下跌,但高端湿法隔膜公司的盈利相对更加有保障。


涂覆可以有针对性地改善湿法隔膜的耐高温性差等缺陷,更好地匹配动力锂电池的安全和性能要求。氧化铝(陶瓷)涂覆、pVDF涂覆、氧化铝与pVDF混合涂覆等技术已经广泛应用,同时国内公司也已经开始布局新型涂覆技术(如芳纶涂覆)。


国内湿法隔膜公司积极投建涂覆产线,以进军中高端市场,但仍有较大产量缺口;2017年国内湿法隔膜的现有产量超11亿平米,且正在大量新建产量;与之相比,国内相关公司对外公布的涂覆产量数据总计约为4亿平米。受此需求拉动,不生产基膜而专注于涂覆的公司(如上海璞泰来)开始崭露头角,这类公司在技术的广度和深度、以及规模化生产上具有一定的比较优势。


1需求接力,锂离子电池隔膜行业将保持30%高速上升


1.1锂离子电池隔膜是多方面影响锂离子电池性能的关键材料


锂离子电池的内部结构中,正极、负极、隔膜、电解液是最为核心的四大材料,对锂离子电池的能量密度、循环性能、倍率性能、内阻等关键性能指标,以及耐高温、阻燃、自关断、电化学稳定性等安全性表现,起到直接决定和综合影响的用途。


隔膜作为锂离子电池四大核心材料之一,其重要用途是将电池的正负极隔绝,防止两极接触而造成短路;同时允许电解液中的载流离子通过,起到导电通容的用途。优异的隔膜对提高电池的综合性能有非常重要的用途,其性能影响电池的结构、电阻、容量、循环以及安全性能等方面,特别是隔膜的抗穿刺、自关断、耐高温等性能,是电池内部安全性的重要保障。


1.2消费类和动力锂电池需求接力,支撑锂离子电池隔膜行业保持30%增速


锂离子电池的下游应用重要包括动力锂电池、消费类电池和锂电储能三大领域。2014年之前,受益于3C数码产品的需求扩张,消费类锂离子电池市场规模持续较快上升。2014年以来新能源汽车产业受政策支持和技术进步推动而高速发展,2014、2015年持续两年增速超300%。根据2016年的统计数据,动力锂电池已经跃升至锂离子电池消费结构中第一大需求,占比达48%。


消费类电子产品是锂离子电池自商用以来最重要的应用领域,重要包括手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机等传统3C数码类需求,以及网络设备、游戏设备、导航设备、可穿戴设备、电动工具等新兴需求。2014年前后,由于市场趋于饱和,传统3C数码类电子产品的消费量均出现不同程度的下降;而新兴需求端,如导航终端设备、智能可穿戴设备的市场规模则呈现较快扩张的态势;综合预计消费类锂离子电池销量增速将保持在5%以上。


动力锂电池是指为新能源汽车、电动自行车等供应动力来源的电池,目前几乎全部采用技术相对成熟的锂离子电池。在国家能源战略的指导规划下,2014年以来新能源汽车相关政策集中出台,加之国内动力锂离子电池技术不断进步,整个产业链进入高速发展期。受到新能源汽车需求爆发的直接拉动,2014年以来动力锂电池出货量也呈现同步高速上升态势。


2017年四月三部委公布《汽车产业中长期发展规划》,秉承《节能与新能源汽车产业发展规划(20122020年)》的精神,对未来10年我国新能源汽车行业的发展做出了明确的规划:到2020年,新能源汽车年产销达到200万辆;到2025年,新能源汽车占汽车产销20%以上。在此强有力政策的驱动下,预计2017-2020年动力锂电池复合增速将达到40%以上。


此外,电池储能作为锂离子电池的第三大应用领域,受限于技术、成本和政策不确定性等现实困难,目前应用规模有限;待未来政策风向和技术路线进一步确定后,储能电池有望迎来高速发展时期。


锂离子电池需求量的持续高速上升带来了整个锂离子电池产业链的高度景气,特别是作为整个产业技术核心环节的锂电材料领域,近年来行业增速不断加快;2016年锂离子电池四大核心材料:正极、负极、隔膜和电解液的行业产值增速均超过50%。未来我们预期锂离子电池隔膜的需求量将保持30%左右的增速,至2020年隔膜需求量有望超过30亿平方米。


1.3隔膜国产化率已达86%以上,国内明星公司涌现


锂离子电池隔膜的生产技术重要分为干法和湿法两大工艺。干法工艺是将原料(pE或pp)进行高温成膜后退火处理,进一步拉伸形成微孔膜;可细分为单向拉伸和双向拉伸,其中干法双拉工艺是我国科学院在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。湿法工艺利用相分离的原理,将小分子物质与pE混合,加热熔融后降温进行相分离,得到微孔膜。


可以看到,锂离子电池隔膜的生产工艺复杂、流程众多,因而对生产设备和流程控制均有着较高的要求,此前较长时期内国内隔膜进口依存度居高不下。2015年,日本旭化成、美国Celgard公司、日本东燃、韩国SKI等前4名国际巨头占据全球约45%的市场份额;同时注意到,这些国际大型隔膜厂商均是有着40年以上历史的老牌化工公司,技术和声誉积淀深厚。


2012年以来,受到新能源汽车政策鼓舞,国内隔膜行业技术不断进步,产量产量高速上升。国内业已涌现出一批规模和技术达到或接近世界领先水平的专业化隔膜公司,如星源材质、中科科技(格瑞恩)、金辉高科(母公司佛塑科技)、河南义腾和沧州明珠等。以星源材质为例,规模上其2015年全球市场占有率已达到7%,位列全球第四;技术方面,星源材质的干法技术对标Celgard,湿法技术对标旭化成,产品获得下游电池厂商高度认可,与LG、比亚迪、国轩高科等优质客户形成稳定合作关系。


2016年隔膜国内消费量数据显示,隔膜的整体国产化率已经达到86%;其中干法隔膜早已完全实现了国产化;而国内湿法隔膜的出货量也达到3亿平米以上;但中高端湿法隔膜大多仍然依赖进口,60%以上中高端市场被日本、韩国、美国等国外隔膜厂商所占有。


2动力锂电池需求驱动下湿法隔膜成为行业主流


2.1湿法隔膜具有安全性优势,更加匹配动力锂电池要求


2016年以来,随着新能源汽车行业的高速发展,伴随而来低端产量过剩、安全事故、骗补问题等不利情况也相继出现。国务院联合四部委出台一系列政策,引导新能源汽车行业向安全、经济、环保、创新等方向发展,并对动力锂电池的安全和能量密度等性能提出更高的要求,新能源汽车和锂离子电池行业进入调整发展的新阶段。2017年以来工信部已公布4批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,入围车型在安全性和动力锂电池性能等方面均显著提升。


比较隔膜两大技术路线:干法技术具有成本低、投资小、成品率高、耐高温、更耐用等诸多优势,因而此前一直为国内隔膜主流生产技术;但湿法技术生产的隔膜的机械强度具有干法隔膜无法媲美的优势,而高机械强度是动力锂电池对隔膜安全性要求最重要的指标之一。随着动力锂电池需求成为锂离子电池最重要上升来源,湿法技术逐渐成为隔膜技术发展的主流方向。


2.2湿法隔膜产量不断扩张,优质湿法隔膜公司得到资本追捧


在技术不断进步和广阔市场空间的驱动下,国内锂离子电池隔膜公司纷纷扩大产量投建;新建产线中,湿法隔膜成为主流。数据显示2017年隔膜上市公司中湿法新建产量超10亿平米,而干法新建产量尚不足1亿平米;一方面苏州捷力、金辉高科(母公司佛塑科技)、纽米科技等传统湿法隔膜公司继续扩大产量,另一方面星源材质等传统干法隔膜公司也进军湿法隔膜领域,显示出市场对行业未来发展的一致预期。


隔膜作为锂离子电池四大核心材料中唯一没有实现完全国产化的领域,近年来受到资本市场的高度关注和追捧。自2015年以来,隔膜行业并购和合资事件频出,以材料业上市公司为代表的兼具相关产业背景和雄厚资金实力的公司,纷纷加速对锂离子电池隔膜市场的布局速度;技术领先且市场占有率较高的优质隔膜公司如苏州捷力、河南义腾等陆续被并购,且交易价格不断攀升,2017年五月创新股份公布通告拟并购上海恩捷的支付对价高达55.5亿元。此外,产业链中的相关公司也以新设子公司等方式谋求技术和资金的合作,增强其在行业中的竞争实力。


2.32017年新政策环境下湿法隔膜盈利更具保障


进入2017年以来,受到新能源汽车行业的补贴退坡、推荐目录重做的影响,新能源车企的订单派发都比较谨慎,因此整个锂离子电池产业链的行业风向、出货量和盈利水平都受到了一定程度的影响,特别在锂离子电池四大核心材料:正极、负极、隔膜和电解液等细分领域反映得十分显著。2017年第一季度产销情况相比2016年第四季度整体呈下降态势,但更加符合高能量密度动力锂电池要求的三元正极材料、人造石墨和中高端湿法隔膜表现更优。


根据我国化学与物理电源协会供应的国内隔膜公开报价,2017年以来各种档次隔膜产品的价格均有所下降,其中中端干法隔膜的当前价格相对2016年同期降幅最大,达26%;高端湿法和干法隔膜降幅较小,但高端干法隔膜的产量和应用场景相对有限。


比较隔膜业务占比较大的主板上市公司星源材质和沧州明珠:2017年一季报显示,产品中有较大比重的中高端湿法隔膜的沧州明珠,其毛利率与2016年第四季度相比基本一致;而产品以干法隔膜为主的星源材质,其毛利率水平与2016年第四季度相比由60%降低到53%,盈利空间受到较大挤压。这从侧面印证了,在隔膜整体降价的大趋势下,高质量湿法隔膜公司相比干法隔膜公司的盈利能力将具有更强的保障性。


3涂覆隔膜性能全面加强,产量缺口亟待填补


3.1涂覆技术有效改善隔膜安全性,具有较高技术壁垒


涂覆是指在基膜上涂覆陶瓷氧化铝、pVDF等涂层,可以有针对性地改善湿法隔膜的耐高温性差等性能不足。例如常用的陶瓷氧化铝涂覆,是以pp,pE或者多层复合隔膜为基体,表面涂覆一层纳米级三氧化二铝材料,经过特殊工艺处理,和基体粘接紧密。


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