隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一,通常也被成为电池隔膜、隔膜纸、离子分离膜等,处于新能源汽车产业链的上游部分。根据生产工艺的不同,一般分为干法隔膜和湿法隔膜,其中干法又可分为干法单拉隔膜和干法双拉隔膜,或者干法单层隔膜和干法多层隔膜。隔膜的重要原材料是聚烯烃类树脂,根据工艺的不同,一般干法隔膜使用PP作为原料,有时干法多层隔膜也会使用PP和PE多层共挤出。湿法隔膜则一般使用超高分子量聚乙烯(UltraHighMolecularWeightPolyethylene,UHMWPE)作为隔膜主体,石蜡油作为成孔剂,二氯甲烷作为萃取液。
隔膜是锂离子电池的重要组成部分,近年来随着隔膜成功国产化后价格迅速下降,在锂离子电池材料总成本的占比也有所下降,一般在7-15%左右。一般来说,由于三元电池中正极和负极材料单位成本较高,隔膜成本占比在10%以内,而且磷酸铁锂离子电池中正负极材料单位成本相对较低,隔膜成本占比在15%左右。锂离子电池材料中,隔膜技术壁垒和毛利率均比较高,同时也是最后一个实现国产化的材料。
锂离子电池重要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四部分组成。锂离子电池的原理是正极材料中的锂离子通过电解液移动到负极中,电子则通过外电路从正极移动到负极,从而形成电流。在这个过程中正负极材料不能发生接触,否则将造成电池短路、引发燃烧甚至爆炸。因此在锂离子电池内部构造中不仅要求隔膜能绝缘正负极防止短路,又要求能让锂离子自由通过。锂离子电池隔膜具有大量曲折的微孔,既能保证锂离子自由通过形成回路,又能在电池过度充电或温度升高的情况下通过闭孔的功能防止正负极接触,达到绝缘的用途。
锂离子电池的基本结构
锂电隔膜是锂离子电池中关键的内层组件,能够影响锂离子电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。性能优异的隔膜要隔离正负极防止短路同时还要允许锂离子的传导,在过度充电或者温度过高时还要具有高温自闭性能来阻断电流防止爆炸,另外还要具有强度高、防火、耐性好、无毒等特点。一般来说,根据隔膜的重要功能,隔膜的在安全性和通过性上对性能要求较高:1、给电池供应安全保障。具有良好的绝缘性,以防止正负极接触短路或者被毛刺、颗粒、枝晶穿刺而出现的短路。因此隔膜要具有一定的拉伸、穿刺强度,不易撕裂,并且在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定,不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。2、给锂离子电池供应实现充放电功能、倍率性能的微孔通道。因此隔膜必须具有较高的孔隙率并且孔隙特点制约着电池的锂离子的迁移,体现在参数上就是电导率。关于用在新能源汽车上的动力锂电池,由于整车对电池的安全性和能量密度要求较高,因此用于动力锂电池上的隔膜一般会要求以下几点:1、更高安全性,包括受热稳定性、电化学稳定性、抗穿刺抗短路性能;2、更好的一致性,包括厚度、孔径和孔径分布;3、理想的孔隙率和孔隙结构;4、更强的吸液能力和较小的电阻;5、更高的能量密度,会要求更大的电化学稳定窗口,即耐高压(0-5V)特性也是未来趋势。
⒈3C数码、新能源汽车领域需求占比超90%
从2017年的重要下游市场对隔膜的需求情况可以看出,目前我国3C数码和新能源汽车领域是锂离子电池隔膜的重要需求领域,合计占比超过90%;储能电池居第三位,需求占比为6.6%。总体来看,我国锂离子电池隔膜的下游需求较为集中,下游市场发展关于锂离子电池隔膜产业发展影响较大。
⒉涂覆膜占比逐步上升
近年来市场上关于锂离子电池隔膜的需求中,涂覆膜的占比不断提升,2017年海外重要锂离子电池包公司关于涂覆膜的需求比重接近50%,相比之下,国内重要电池公司关于涂覆隔膜的需求占比还停留在20%左右。总体来看,比较国际领先电池公司,未来我国涂覆隔膜需求发展空间还较大。
⒊价格竞争激烈
都了解锂离子电池包隔膜是一个香饽饽,为了占据未来十年的制高点,各大公司纷纷扩产,2017年新增产量比前两年总和还要多,虽然长期需求旺盛,但短时间的一窝蜂,必将拉低行业毛利率。竞争促使锂离子电池包隔膜的价格在下降,其中湿法隔膜的价格相对还算好的,比低端的干法双拉高出1倍,所以这也是大家纷纷聚焦湿法隔膜的原因,毕竟毛利率要高。
尤其是几个龙头公司,星源材质、中科科技、金辉高科、沧州明珠、义腾新能源等,扩产明显,无序扩张,或将该细分行业带入更激烈的竞争之地!
⒋高端产品将是未来锂离子电池包隔膜市场发展方向
锂离子电池隔膜低端产品竞争激烈,高端产品是发展方向。在行业发展初期,我国公司受制于基体材料、设备和生产工艺等因素,重要以中低端隔膜产品为主,同质化现象严重,使得低端隔膜产品竞争日趋激烈,隔膜价格不断走低。随着锂离子电池在安全性、载电密度等方面需求不断提升,高端隔膜产品的需求也越来越大。