新型電池技術取代鋰電池影響鋰電池隔膜行業(yè)發(fā)展分析

新型電池技術取代鋰電池，影響鋰電池隔膜行業(yè)發(fā)展分析

新型電池技術取代鋰電池，影響鋰電池隔膜行業(yè)發(fā)展鋰離子電池主要運用于手機、電腦、新能源汽車及儲能電站等行業(yè)，經過多年的發(fā)展，鋰離子電池已經在體積比能量、質量比能量、質量比功率、循環(huán)壽命和充放電效率等方面優(yōu)于鎳鎘電池、鎳氫電池、鉛酸電池等傳統(tǒng)二次電池，成為各國政府優(yōu)先支持和重點發(fā)展的新能源產業(yè)。雖然現(xiàn)在的電子產品和純動力汽車電池的主流選擇是鋰離子電池，其他新興電池如全固態(tài)電池等技術尚不成熟，在相當長的時期內鋰離子電池尚難以被其他類型的電池所取代，但如果未來全固態(tài)電池等新興電池突破技術瓶頸、實現(xiàn)量產并完成商業(yè)化進程，則市場對于鋰離子電池的需求將受到影響，處于產業(yè)鏈中的鋰離子電池隔膜也會受到不利影響。鋰電池隔膜細分市場分產品類別來看，根據(jù)調研統(tǒng)計，2021年濕法鋰電池隔膜市場出貨量達到57億平方米左右，同比上升10．2%，占全球鋰電池隔膜市場出貨量的比重為53．8%，其次是干法鋰電池隔膜市場出貨量約為25億平方米，同比上升15．9%，市場占比達到23．6%，其他細分市場出貨量之和為24億平方米，占比30．3%。中國鋰電池隔膜產品結構變化濕法隔膜仍將是主流隔膜技術路線，長期占據(jù)市場高份額。濕法隔膜輕薄且韌性較好。鋰離子電池隔膜制備方法主要分為濕法和干法。二者各有優(yōu)缺點，濕法隔膜工藝難度系數(shù)高，對設備要求高，建設投產周期長成本高，能源消耗較大，且需使用有機溶劑，環(huán)境污染大，但制得的隔膜精密度高，具有較高的孔隙率，薄膜孔徑小且均勻，薄膜更薄的同時還可保持良好的韌性，拉伸強度和穿刺強度更高。干法隔膜安全性及成本優(yōu)勢明顯。干法隔膜工藝相對簡單，環(huán)境友好且成本較低，然而孔徑的大小、分布和孔隙率難以控制導致穩(wěn)定性較差，干法拉伸制成的薄膜中的孔徑會按照一定的方向分布，并且薄膜的結晶和非結晶區(qū)域之間有明顯的分隔，成膜通常較厚。但干法隔膜的耐熱性更好，各向熱收縮率都更小，閉孔溫度和熔斷溫度也更高，且成本優(yōu)勢明顯。隔膜是保證鋰離子電池安全穩(wěn)定工作的核心材料。目前我國鋰電池隔膜依賴進口較大，未來隨著產能的擴大，將有極大的進口替代空間。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。濕法隔膜技術是國內鋰電池隔膜中主要的生產工藝，占比較重。2020年，國內鋰電池濕法隔膜產能約為40．4億平方米，較2019年增長了15．1%。2020年，國內干法隔膜產能約為14．1億平方米，較2019年增長了13．7%。隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對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。對于鋰電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。隨著鋰離子電池隔膜行業(yè)競爭激烈，不具備自主研發(fā)設計能力的鋰離子電池隔膜廠商的發(fā)展空間將逐漸縮小，國內隔膜行業(yè)的競爭將主要集中在原材料配方工藝、微孔制備技術、成套設備設計能力、產品品質及銷售渠道等方面，具備自主核心技術、產品質量穩(wěn)定及銷售渠道的鋰離子電池隔膜廠商的市場占有率穩(wěn)步提升。分析認為，國內電池隔膜行業(yè)已經開始進行調整與重組，市場呈現(xiàn)出強者更強，弱者出局的趨勢，缺技術、少品牌、短資金的小微企業(yè)發(fā)展不容樂觀，未來隔膜行業(yè)將進一步加快洗牌。鋰電池隔膜行業(yè)現(xiàn)狀受益于全球新能源產業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了鋰離子電池市場規(guī)模不斷擴張，鋰電池隔膜作為鋰離子電池的重要材料之一，其決定著鋰離子電池的性能優(yōu)劣，是其產業(yè)鏈中的關鍵環(huán)節(jié)，隨著鋰電池隔膜生產技術的不斷提升，將會有效地推動未來行業(yè)高質量發(fā)展。鋰電池隔膜是一種用于鋰電池的薄膜，可以防止電解液從電池中流出，保護電池內部的元件免受損壞，其通常由多層聚合物薄膜組成，包括多層聚脂薄膜、多層聚氨酯薄膜和多層聚乙烯薄膜。鋰電池隔膜行業(yè)基本概述鋰電池作由正極，負極，隔膜，電解液四個主要部分構成。隔膜是一種具有微孔結構的薄膜，是鋰離子電池中的關鍵環(huán)節(jié)，是鋰離子電池產業(yè)鏈中最具技術壁壘的關鍵內層組件，成本占比約10%-20%，在鋰電池進行電解反應時，鋰電池隔膜可以用來分隔正極和負極防止短路現(xiàn)象的發(fā)生，同時允許電解質離子自由通過。鋰電池隔膜浸潤在電解液中，表面上有大量允許鋰離子通過的微孔，微孔的材料、數(shù)量和厚度會影響鋰離子穿過隔膜的速度，進而影響電池的放電倍率、循環(huán)壽命等性能。鋰電池作由正極、負極、隔膜、電解液四個主要部分構成。隔膜是一種具有微孔結構的薄膜，是鋰離子電池中的關鍵環(huán)節(jié)，是鋰離子電池產業(yè)鏈中最具技術壁壘的關鍵內層組件，成本占比約10%-20%，在鋰電池進行電解反應時，鋰電池隔膜可以用來分隔正極和負極防止短路現(xiàn)象的發(fā)生，同時允許電解質離子自由通過。鋰電池隔膜浸潤在電解液中，表面上有大量允許鋰離子通過的微孔，微孔的材料、數(shù)量和厚度會影響鋰離子穿過隔膜的速度，進而影響電池的放電倍率、循環(huán)壽命等性能。鋰電池隔膜具有大量曲折貫通的微孔，能夠保證電解質離子自由通過形成充放電回路；而在電池過度充電或者溫度升高時，隔膜通過閉孔功能將電池的正極和負極分開以防止其直接接觸而短路，達到阻隔電流傳導，防止電池過熱甚至爆炸的作用。目前，大規(guī)模商品化的鋰電池隔膜生產材料以聚烯烴為主，主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）復合材料。聚烯烴可提供良好的機械性能、化學穩(wěn)定性和高溫自閉性能，是當前鋰電池隔膜的主要原材料。鋰電池隔膜行業(yè)競爭情況當前國內隔膜市場逐漸清晰，雙雄并立格局確定。2017年各廠商市場份額競爭激烈，行業(yè)局面無明顯龍頭跡象。星源材質以干法隔膜起家，2013年打通國際市場，綁定海外巨頭LG，奠定國內干法隔膜地位，2019-2020年，恩捷股份收購蘇州捷力與紐米科技，橫向切入3C市場，加速對消費電子市場的滲透，濕法龍頭地位鞏固，兩強爭霸的市場格局確定。當前我國鋰電池隔膜行業(yè)雙寡頭格局顯著，恩捷股份和興源材質成為行業(yè)的絕對龍頭，行業(yè)CR2從2018年的34．6%到52．6%。具體來看，在干法隔膜方面，整體呈現(xiàn)出'三足鼎立’的市場格局。中興新材在產能釋放以及下游大客戶需求放量的情況下，一舉成為干法隔膜龍頭企業(yè)。第一梯隊中興新材、星源材質、惠強新材市場占有率穩(wěn)步提升，2021年干法隔膜市場CR3接近70%。2021年隔膜龍頭恩捷股份與Celgard成立合資公司布局干法隔膜，干法隔膜產品預計2022年將量產銷售，結合恩捷股份攜手寧德時代布局的20億平米干法隔膜產能，預計未來干法隔膜的市場格局將會變動。在濕法隔膜方面，濕法隔膜呈現(xiàn)出'一超多強’的行業(yè)格局，恩捷股份在2021年產能大規(guī)模釋放下，隔膜產量超過30億平大關，濕法隔膜市場龍頭地位進一步穩(wěn)固，濕法隔膜的市場占有率超過50%。中材科技及星源材質2021年整體產能新增有限，但產能利用率均處于高位。第二梯隊的濕法隔膜產業(yè)在行業(yè)整體需求旺盛的背景下逐步發(fā)力，產能利用率提升尤為顯著，成為2021年濕法隔膜重要的市場供給源之一，使得2021年的CR3略有下降，2021年的CR3為76%。鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對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。對于鋰電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。對于鋰電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的發(fā)展開始于20世紀，1970年已經出現(xiàn)了微孔隔膜生產工藝的專利登記信息。1991年，索尼公司推出了全球第一塊商業(yè)化鋰離子電池，隔膜產業(yè)與其他鋰電池相關產業(yè)正式進入快速發(fā)展階段。1992年，日本政府制定了一項為期10年的鋰電池研究計劃，集中12家公司的力量聯(lián)合進行攻關。在政府的總體規(guī)劃下，日本電動車的科研經費得到了有效的落實。根據(jù)中國電池工業(yè)協(xié)會訪日代表團于2000年的考察情況來看，日本的鋰電池產業(yè)發(fā)展非常迅速，當時已經擁有了比較完善的鋰電池產業(yè)，實現(xiàn)了從隔膜、電極、電解液等電池原材料的生產，到電池的組裝、測試的良好銜接。不僅如此，隔膜生產企業(yè)所需的輥壓機、卷繞機、涂布機、剪切機等，均可在本土采購。2020年盡管由于疫情影響，新能源汽車上半年市場需求低迷，但在國內一系列政策推動以及疫情逐步得到控制等利好因素推動下，全年新能源汽車產銷量仍實現(xiàn)增長，這也帶動鋰電池出貨量的增長。而鋰電隔膜在鋰電池需求增長帶動下，出貨量也實現(xiàn)快速的增長。當前國內鋰電池隔膜行業(yè)大步快跑的同時，國產隔膜和鋁塑膜行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)不容忽視，在隔膜領域。一是產能過剩;二是品質良莠不齊;三是高端市場仍由國外巨頭占據(jù)。此外，隨著三元電池解禁及高能量密度電池的訴求，電池安全性要求越來越高，對隔膜的要求相應提高，市場對于涂覆隔膜等新技術正在提出新的要求。從隔膜市場規(guī)模來看，2019年中國鋰電隔膜市場規(guī)模（只統(tǒng)計基膜）35．6億元，同比下滑12．2%。市場規(guī)模增速遠小于出貨量增速，主要原因為企業(yè)產能規(guī)模化效應提升，隔膜成本進一步下降，造成隔膜價格下降，且下降速度遠大于產品出貨量增速。2020年，國內受疫情影響，工業(yè)生產受到停滯發(fā)展，對市場中的鋰電池隔膜價格的下降趨勢起到減緩左右，在國家大力支持新能源行業(yè)發(fā)展的政策扶持和產業(yè)快速增長下，行業(yè)市場規(guī)模約為32．7億元。從市場規(guī)模來看，2020年中國鋰電隔膜出貨量37．2億平米，同比增長36%。從隔膜產品結構來看，2020年濕法隔膜出貨量26億平米，同比增長30%，占隔膜總出貨量的70%。干法隔膜出貨量11億平米，同比增長超過40%，增速大于濕法，占隔膜市場總量的30%。從市場競爭格局來看，2019年中國鋰電隔膜市場TOP6企業(yè)市場占比為72．1%，TOP3企業(yè)市場占比為53．5%;2020年TOP6企業(yè)市場占比為80．3%，TOP3企業(yè)市場占比61．7%。2020年，國內鋰電池隔膜市場規(guī)模約為32．7億元，較2019年下降了8．15%。雖然全國鋰電池隔膜出貨量保持15%以上的增長，但是由于價格逐漸降低，市場規(guī)模呈下降趨勢，未來頭部企業(yè)產能規(guī)?；獙⑦M一步顯現(xiàn)，成本進一步下降。鋰電池隔膜需求情況2021年我國鋰電池隔膜出貨量為79億平米，同比增長112．94%。2022年上半年出貨量為54億平米。從隔膜產品結構來看，2021年中國鋰電隔膜市場出貨仍以濕法隔膜為主，市場占比74%。濕法隔膜市場占比提升的原因為：1）下游對性能要求逐步提升，濕法隔膜厚度更薄，可提高鋰電池能量密度；2）下游需求旺盛，行業(yè)供求偏緊，濕法隔膜產能投放大于干法隔膜，推動濕法隔膜出貨量。2021年干法占比雖有所減少，但其出貨量保持快速增長，主要受儲能、小動力電池增長帶動。2022年上半年，濕法隔膜市場占比進一步提升，達到79%。隨著國內鋰電池隔膜企業(yè)產能的不斷擴張，以及國產鋰電池隔膜產品性能的不斷提高，我國鋰電池隔膜的國產化率也快速增長，2022年上半年我國鋰電池隔膜基本實現(xiàn)了全面國產。新能源鋰電池隔膜行業(yè)回顧及發(fā)展趨勢隔膜是鋰離子電池的重要組成部分之一，通常也被稱為電池隔膜、隔膜紙、離子分離膜等，處于新能源汽車產業(yè)鏈的上游部分。鋰電隔膜是鋰電池中關鍵的內層組件，能夠影響鋰電池的容量、循環(huán)性能和充放電電流密度等關鍵性能。性能優(yōu)異的隔膜需要隔離正負極防止短路同時還要允許鋰離子的傳導，在過度充電或者溫度過高時還要具有高溫自閉性能來阻斷電流防止爆炸，另外還要具有強度高、防火、耐性好、無毒等特點。一般來說，根據(jù)隔膜的主要功能，隔膜的在安全性和通過性上對性能要求較高：①給電池提供安全保障。具有良好的絕緣性，以防止正負極接觸短路或者被毛刺、顆粒、枝晶穿刺而出現(xiàn)的短路。因此隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺強度，不易撕裂，并且在突發(fā)高溫條件下基本保持尺寸