鋰離子電池隔膜行業(yè)報(bào)告

1、-PAGE . z.鋰離子電池隔膜行業(yè)季度報(bào)告*2014年*月*日一鋰離子電池隔膜開(kāi)展和行業(yè)演進(jìn)1從隔膜作用看其性能要求隔膜性能的優(yōu)異對(duì)鋰離子電池性能有重要作用。在鋰離子電池的構(gòu)造中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面構(gòu)造、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及平安性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的作用阻隔正負(fù)極，同時(shí)具備微孔構(gòu)造允許鋰離子通過(guò)。隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開(kāi)來(lái)，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過(guò)的功能。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰離子

2、電池，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料，一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。圖1. 鋰電池隔膜在電池中的位置和作用鈷酸鋰電池為例從作用出發(fā)看性能要求，鋰離子電池隔膜一般需滿足如下幾個(gè)方面的要求：1隔斷性要求：具有電子絕緣性，保證正、負(fù)極的有效隔離；2孔隙率要求：有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對(duì)鋰離子有很好的透過(guò)性；3化學(xué)和電穩(wěn)定性要求：由于電解質(zhì)的溶劑為強(qiáng)極性的有機(jī)化合物，隔膜必須耐電解液腐蝕，有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性；4浸潤(rùn)性要求：對(duì)電解液的浸潤(rùn)性好并具有足夠的吸液保濕能力；5力學(xué)強(qiáng)度要求：具有足夠的力學(xué)性能，包括穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等，但厚度盡

3、可能??；6平整性要求：空間穩(wěn)定性和平整性好；7平安性要求：熱穩(wěn)定性和自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能好。2鋰離子電池隔膜行業(yè)進(jìn)入壁壘隔膜是技術(shù)壁壘最高和國(guó)產(chǎn)化率最低的鋰電池材料，其技術(shù)難點(diǎn)在于造孔的工程技術(shù)、基體材料以及制造設(shè)備。2013年，受消費(fèi)類電子產(chǎn)品和小型動(dòng)力電池市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，鋰離子電池行業(yè)繼續(xù)保持良好的增長(zhǎng)，這就促進(jìn)了隔膜的進(jìn)一步開(kāi)展。但至2013年，國(guó)內(nèi)僅有的三家能生產(chǎn)中高端鋰電隔膜的企業(yè)：*明珠002108、*星源材質(zhì)、金輝高科。中國(guó)市場(chǎng)的高端隔膜產(chǎn)品仍需要大量進(jìn)口，而國(guó)際隔膜行業(yè)則形成了以旭化成、Celgard、東麗等為領(lǐng)先企業(yè)，SK、宇部、Entek和國(guó)內(nèi)企業(yè)如星源材質(zhì)、格瑞恩等作為追隨者的市

4、場(chǎng)格局。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)還有數(shù)十家投資者方案或正在參與投資隔膜工程，如樂(lè)凱集團(tuán)、九九久、南洋科技。國(guó)內(nèi)隔膜行業(yè)在面臨巨大的市場(chǎng)機(jī)遇的同時(shí)，也面臨著技術(shù)制約和投資過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。行業(yè)內(nèi)新型隔膜技術(shù)和產(chǎn)品也不斷出現(xiàn)，成功與否正在被時(shí)間和事實(shí)所檢驗(yàn)。3鋰離子電池隔膜國(guó)家扶持政策鋰離子電池隔膜屬于國(guó)家鼓勵(lì)開(kāi)展的電池配套材料，符合國(guó)家當(dāng)前優(yōu)先開(kāi)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南，同時(shí)屬于國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)開(kāi)展規(guī)劃綱要2006-2020年中所列的前沿技術(shù)第11項(xiàng)：高效能源材料技術(shù)中的高效二次電池材料及關(guān)鍵技術(shù)專題。十一五期間，中央政府將在鋰離子電池研制方面投資6000萬(wàn)元，同時(shí)要求承當(dāng)工程的公司按照10倍比例投入配

5、套資金，這樣總的投資將到達(dá)6億元。2008年度國(guó)家863方案將低本錢鋰離子電池隔膜關(guān)鍵技術(shù)研究列為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向工程。近期，國(guó)家工信部接連出臺(tái)的新材料產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃和電子信息產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃均將鋰電池隔膜作為重點(diǎn)支持開(kāi)展的新興產(chǎn)業(yè)給予支持。媒體透露，通用鋰離子電池聚烯烴隔膜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)展數(shù)據(jù)驗(yàn)證與標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，并有望于2014年發(fā)布。今年3月31日，中共中央政治局常委、國(guó)務(wù)院副總理*高麗一行調(diào)研了*明珠新能源工業(yè)園區(qū)。這次的調(diào)研行動(dòng)，充分說(shuō)明了我國(guó)政府對(duì)于新能源建立的高度重視。有業(yè)內(nèi)分析指出，未來(lái)幾年，中國(guó)新能源汽車行業(yè)及其上下游產(chǎn)業(yè)鏈將會(huì)持續(xù)從政策的支持中受益。二隔膜生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)1

6、.隔膜生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀目前市場(chǎng)上主流的鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝包括兩種，即干法熔融拉伸工藝和濕法熱致相別離工藝，干法工藝又可細(xì)分為干法單向拉伸工藝和干法雙向拉伸工藝。兩種方法都包括至少一個(gè)取向步驟使薄膜產(chǎn)生空隙并提高拉升強(qiáng)度。干法制備工藝原理干法的制備原理是先將高聚物原料熔融，之后高聚物熔體擠出時(shí)在拉伸應(yīng)力下結(jié)晶，形成垂直于擠出方向而又平行排列的片晶構(gòu)造，并經(jīng)過(guò)熱處理得到硬彈性材料。具有硬彈性的聚合物膜經(jīng)過(guò)拉伸環(huán)節(jié)之后發(fā)生片晶之間的別離而形成狹縫狀微孔，再經(jīng)過(guò)熱定型制得微孔膜。該工藝對(duì)過(guò)程精細(xì)控制要求高，尤其是拉伸溫度高于聚合物的玻璃化溫度而低于聚合物的結(jié)晶溫度，孔隙率也控制較難把握。目前主要包括干法單

7、向拉伸和雙向拉伸工藝。干法單向拉伸工藝源自美國(guó)Celgard 公司從技術(shù)源頭來(lái)看，干法單向拉伸工藝源自美國(guó)Celgard公司，該方法主要是在在熔融擠出成膜后經(jīng)退火結(jié)晶處理形成半結(jié)晶PP/PE/PP，單向拉伸出微裂紋，孔隙率在3040%。該工藝經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)展在美國(guó)、日本已經(jīng)非常成熟，美國(guó)Celgard公司擁有干法單向拉伸工藝的一系列專利，日本UBE公司則通過(guò)購(gòu)置Celgard的相關(guān)專利使用權(quán)進(jìn)展生產(chǎn)。采用干法單向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長(zhǎng)的微孔構(gòu)造。從性能上看，沒(méi)有橫向拉伸步驟有利有弊：由于只進(jìn)展單向拉伸，隔膜的橫向強(qiáng)度比擬差，但正是由于沒(méi)有進(jìn)展橫向拉伸，橫向幾乎沒(méi)有熱收縮。干法雙向拉伸工藝源

8、自中科院化學(xué)所，美國(guó)Celgard 集大成干法雙向拉伸技術(shù)源自中科院化學(xué)所，后又得到國(guó)家863方案的支持。該技術(shù)通過(guò)在聚丙烯中參加具有成核作用的晶型改良劑，利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異，在拉伸過(guò)程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔，用于生產(chǎn)單層PP膜。盡管中科院化學(xué)所擁有專利技術(shù)，但是其集大成者卻是美國(guó)的Celgard公司。2001年，化學(xué)所將其在美國(guó)、英國(guó)和日本申請(qǐng)的干法雙向拉伸專利權(quán)轉(zhuǎn)讓給美國(guó)Celgard公司。國(guó)內(nèi)的*格瑞恩公司以及新時(shí)科技的技術(shù)就來(lái)自于中科院化學(xué)所，采用的是干法雙向拉伸技術(shù)生產(chǎn)單層PP膜。從理論上分析，干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜經(jīng)過(guò)雙向拉伸，在縱向拉伸強(qiáng)度相差不大的情況下，橫向拉

9、伸強(qiáng)度要明顯高于干法的單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜。濕法工藝目前在日韓廠商中占據(jù)主流和干法相比，濕法需要有機(jī)溶劑，其根本過(guò)程是指在高溫下將聚合物溶于高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性的溶劑中形成均相液，然后降溫冷卻，導(dǎo)致溶液產(chǎn)生液固相別離或液液相別離，再選用揮發(fā)性試劑將高沸點(diǎn)溶劑萃取出來(lái)，經(jīng)過(guò)枯燥獲得一定構(gòu)造形狀的高分子微孔膜。在隔膜用微孔膜制造過(guò)程中，可以在溶劑萃取前進(jìn)展單向或雙向拉伸，萃取后進(jìn)展定型處理并收卷成膜，也可以在萃取后進(jìn)展拉伸。和干法相比，濕法的制膜過(guò)程相對(duì)容易調(diào)控，可以較好地控制孔徑、孔徑分布和孔隙率，且機(jī)械性能良好，可以滿足動(dòng)力電池的大電流充放的要求。但制備過(guò)程中需要大量的溶劑，容易造成環(huán)境污染，而

10、且工藝相對(duì)復(fù)雜，采用的聚乙烯基材熔點(diǎn)也比擬低只有140，所以熱穩(wěn)定性較差。目前日韓廠商采用濕法工藝的公司較多，主要有日本旭化成、東麗、三菱化學(xué)、韓國(guó)SK化學(xué)和美國(guó)Entek等。2. 隔膜開(kāi)展趨勢(shì)隔膜厚度開(kāi)展趨勢(shì)消費(fèi)類鋰離子電池追求更薄，動(dòng)力電池傾向于厚膜。對(duì)于手機(jī)、筆記本電腦、電子相框等消耗型鋰離子電池，25m的隔膜逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于人們對(duì)便攜式產(chǎn)品的使用的日益增長(zhǎng)，更薄的隔膜，例如20m、18m、16m、甚至更薄的隔膜開(kāi)場(chǎng)大*圍的應(yīng)用。對(duì)于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，由于裝配過(guò)程的機(jī)械要求，往往需要更厚的隔膜，同時(shí)厚一些的隔膜往往同時(shí)意味著更好的平安性?？傮w來(lái)講隔膜的厚度直接影響電池的平安性、容量和

11、內(nèi)阻等指標(biāo)，目前常用的隔膜厚度一般為1640um。凝膠聚合物鋰離子電池的復(fù)合隔膜可能成為未來(lái)隔膜的開(kāi)展趨勢(shì)。為了消除液態(tài)鋰離子電池潛在的爆炸隱患，近年使電解液與具有離子傳輸性能的聚電解質(zhì)充分浸潤(rùn)形成凝膠的全固態(tài)凝膠聚合物鋰離子電池開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)。全固態(tài)鋰聚合物電池采用凝膠聚電解質(zhì)，要求隔膜具有良好的吸液性能，出現(xiàn)了以偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物PVDF-HFP為主要材料，通過(guò)溶劑涂膜、靜電紡絲或拉伸方法制備凝膠聚合物隔膜的研究和報(bào)道。同時(shí)以聚烯烴隔膜材料為基體，涂覆PVDF、PEO等材料，適應(yīng)于凝膠聚合物鋰離子電池復(fù)合隔膜的研究也有大量報(bào)道。全固態(tài)凝膠聚合物鋰離子電池指明了未來(lái)鋰離子電池的開(kāi)展方向，對(duì)于

12、國(guó)內(nèi)隔膜生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)能夠滿足全固態(tài)鋰離子聚合物電池使用的隔膜將是大勢(shì)所趨。三鋰離子電池隔膜行業(yè)狀況1.全球鋰離子電池隔膜行業(yè)狀況全球隔膜產(chǎn)業(yè)呈穩(wěn)步高速增長(zhǎng)全球*圍內(nèi)來(lái)看，隨著鋰離子電池應(yīng)用*圍的逐步擴(kuò)*，下游鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持了快速的增長(zhǎng)趨勢(shì)，從而帶動(dòng)整個(gè)隔膜產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)。2008年到2011年間，全球鋰離子電池隔膜的產(chǎn)量均保持了10%以上的增長(zhǎng)速度，特別是2009年受益于全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，下游需求的增長(zhǎng)帶動(dòng)全球隔膜產(chǎn)量增幅高達(dá)20.15%，到達(dá)3.28億平方米。2010年，由于基數(shù)較大的原因，隔膜產(chǎn)量的增幅保持平穩(wěn)，產(chǎn)量到達(dá)3.93億平方米。2011、2012年，受到下游需求帶動(dòng)的

13、影響，隔膜產(chǎn)量到達(dá)4.87和6.54億平方米，同比增長(zhǎng)23.9%和34.29%。圖2. 全球隔膜產(chǎn)量趨勢(shì)據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，2013年全球鋰電隔膜出貨量為7.76億平方米，同比增長(zhǎng)22.78%。產(chǎn)品主要有傳統(tǒng)的聚烯烴類隔膜和新型無(wú)紡布隔膜兩大類，其出貨量分別為7.68億平方米和800萬(wàn)平方米。業(yè)內(nèi)人士分析，新型材料隔膜雖然在性能上表現(xiàn)相對(duì)好一些，但是由于價(jià)格偏高而造成市場(chǎng)需求增長(zhǎng)非常緩慢。隔膜市場(chǎng)仍為國(guó)外制造商占主體2013年全球隔膜龍頭依然是日本旭化成、東麗以及美國(guó)Celgard，前三名總市場(chǎng)份額高達(dá)48.33%，使得隔膜國(guó)際市場(chǎng)依舊是寡頭壟斷形態(tài)。值得注意的是，日本的這兩家企業(yè)的主要增長(zhǎng)得益于涂覆

14、了陶瓷材料的PE隔膜產(chǎn)品，其以更薄的隔膜和更高的耐熱性能取代了局部美國(guó)Celgard生產(chǎn)的PP/PE/PP三層復(fù)合隔膜的動(dòng)力鋰離子電池業(yè)務(wù)。第四名的韓國(guó)SK創(chuàng)新公司除了本國(guó)固有的三星SDI客戶外，其在中國(guó)的市場(chǎng)業(yè)務(wù)也拓展良好。 中國(guó)的隔膜龍頭企業(yè)*格瑞恩、*星源材質(zhì)、*金輝高科分別以7000萬(wàn)平方米、3200萬(wàn)平方米以及2600萬(wàn)平方米位列第五、七、八位。格瑞恩的主打產(chǎn)品是PP隔膜，不過(guò)已經(jīng)有試產(chǎn)的PE生產(chǎn)線；星源材質(zhì)和金輝高科的產(chǎn)品分別以PP隔膜和PE隔膜為主。圖3. 2013年全球主要隔膜企業(yè)市場(chǎng)份額電動(dòng)汽車爆發(fā)式增長(zhǎng)使隔膜需求量倍增2013年全球電動(dòng)汽車銷量同比增長(zhǎng)78.3%，2014年

15、預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng)80%，全球電動(dòng)汽車保有量將超過(guò)70萬(wàn)輛。根據(jù)國(guó)際能源署估計(jì)，2015年全球電動(dòng)汽車銷量將到達(dá)110萬(wàn)輛，2020年將到達(dá)690萬(wàn)輛，市場(chǎng)空間巨大。這種全球電動(dòng)汽車爆發(fā)式增長(zhǎng)將拉動(dòng)鋰電池材料需求增長(zhǎng)。以特斯拉為例，2014年特斯拉ModelS電動(dòng)轎車銷量將達(dá)3.5萬(wàn)輛，年產(chǎn)量將達(dá)5萬(wàn)輛，每輛特斯拉電動(dòng)車平均使用7500個(gè)18650電芯，每個(gè)18650電芯隔膜使用量為0.09m2，則每輛特斯拉電動(dòng)車消耗隔膜675平方米，2014年特斯拉電動(dòng)車的隔膜用量則為3375萬(wàn)平方米。據(jù)了解，特斯拉的目標(biāo)是爭(zhēng)取在10年內(nèi)將產(chǎn)量擴(kuò)大至50萬(wàn)輛，如果使用的電池組保持現(xiàn)狀，到2024年，特斯拉電動(dòng)車的

16、全球隔膜將到達(dá)3.4億平方米。2. 國(guó)內(nèi)鋰離子電池隔膜行業(yè)狀況國(guó)內(nèi)隔膜需求增加，但國(guó)產(chǎn)隔膜市場(chǎng)占有率低作為世界上最大的鋰電池生產(chǎn)制造基地和第二大鋰離子電池生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，中國(guó)對(duì)隔膜的需求日益增加。2013年，中國(guó)國(guó)內(nèi)隔膜市場(chǎng)容量為5.38億平方米，同比增長(zhǎng)40.40%，市場(chǎng)規(guī)模到達(dá)50.32%億元，同比增長(zhǎng)20.52%。但是由于隔膜具備較高的技術(shù)壁壘，國(guó)產(chǎn)隔膜與進(jìn)口隔膜在性能上存在較大差距，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)隔膜市場(chǎng)大局部需要進(jìn)口，尤其是高端隔膜根本依靠進(jìn)口。因此，僅從國(guó)產(chǎn)隔膜的產(chǎn)量來(lái)看，2013年，國(guó)產(chǎn)隔膜的產(chǎn)量?jī)H為2.96億平方米，產(chǎn)量約為國(guó)內(nèi)隔膜市場(chǎng)容量的50%左右，同比增速保持了54.31%。圖

17、4. 2009年-2013年我國(guó)隔膜產(chǎn)量及國(guó)內(nèi)隔膜需求量中高端為國(guó)際巨頭壟斷，僅三家國(guó)內(nèi)企業(yè)具中高端產(chǎn)能目前國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜市場(chǎng)主要呈現(xiàn)國(guó)外、外鄉(xiāng)廠商共存且兩極分化的市場(chǎng)格局：低端市場(chǎng)集中度較低，無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)明顯，主要由外鄉(xiāng)廠商占據(jù)；技術(shù)門檻高、產(chǎn)品質(zhì)量要求高的中高端市場(chǎng)則為日韓廠商及外鄉(xiāng)少數(shù)領(lǐng)先企業(yè)所占據(jù)。國(guó)內(nèi)僅有的三家能生產(chǎn)中高端鋰電隔膜的企業(yè)包括*明珠、*星源材質(zhì)、佛塑科技與比亞迪合資公司金輝高科。*星源已切入LG供給鏈；*明珠也成功打入比亞迪、*星恒、中航鋰電供給體系；佛塑科技聯(lián)營(yíng)公司*金輝高科的客戶包括比亞迪、比克等國(guó)內(nèi)知名電池廠商，公司產(chǎn)品主要用于數(shù)碼類產(chǎn)品的鋰電池上。國(guó)內(nèi)的鋰電池隔

18、膜企業(yè)未來(lái)有望憑借性價(jià)比，進(jìn)一步打入國(guó)際供給體系。中國(guó)隔膜行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，導(dǎo)致價(jià)格迅速下滑在4 大關(guān)鍵材料中，隔膜是唯一沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的，行業(yè)初期毛利率高達(dá)40%。眾多企業(yè)看到投資時(shí)機(jī)，本著先有量再有質(zhì)的一貫方式，上馬隔膜工程，致使現(xiàn)在中國(guó)企業(yè)隔膜規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)令人不可置信的數(shù)字36億平方米，是我國(guó)國(guó)內(nèi)需求量的6倍多。參與企業(yè)的迅速增多引發(fā)了劇烈競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致隔膜價(jià)格快速下滑。從圖5可以看到，國(guó)產(chǎn)PP隔膜的均價(jià)由2010 年的8 元/m2下降到了2013 年的4.4 元/m2，而國(guó)產(chǎn)PE 隔膜的均價(jià)則由2010 年的9.3 元/m2下降到了2013 年的5.6 元/m2，降幅分別到達(dá)了45%和40%。圖5. 2010年-2013年國(guó)產(chǎn)隔膜價(jià)格走勢(shì)國(guó)內(nèi)隔膜企業(yè)和國(guó)際龍頭的主要差距目前國(guó)內(nèi)的隔膜企業(yè)和國(guó)際龍頭的主要差距在于企業(yè)實(shí)力、生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝的研發(fā)、生產(chǎn)設(shè)備、以及長(zhǎng)期積累的品牌信任度。首先，國(guó)外隔膜廠商根本都有生產(chǎn)電池的背景或者是從電池企業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)，因此他們了解下游電池企業(yè)的生產(chǎn)需要，也有足夠的財(cái)力支持從原材料開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展研發(fā)，例如旭化成、東麗、Celgard等都有獨(dú)立的高分子實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)專料供給。而國(guó)內(nèi)的隔膜企業(yè)主要是做塑料拉伸膜的塑料加工企業(yè)、風(fēng)投組成