隔膜行业特点、市场集中度及技术路径有哪些?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/08/03 15:54

隔膜需求高速增长。

1、行业特点:高壁垒、高利润、高集中度

隔膜壁垒高,进入难度大: 技术壁垒:隔膜生产线较为复杂,技术壁垒包括原材料配方设计、微孔制备工艺、配 套设备、生产过程精密控制等,且湿法隔膜生产工艺复杂,直接影响产品损耗和良率, 新进入的企业难以在短期内全面掌握行业所涉及的工艺和技术。 设备壁垒:隔膜行业作为重资产属性行业,生产设备至关重要,目前国内企业主要依 赖日本制钢所、德国布鲁克纳、日本东芝、法国ESSOP等进口设备供应商。隔膜公司 在收到设备后会进行调试改良并配备检测设备,以提高后续生产效率和产品质量。一 条合格生产线的投产需要一定时间的调试改良和检测,对新进入者构成较高的技术 和时间壁垒。

客户壁垒:锂离子电池隔膜性能的优劣决定着锂离子电池的容量、循环性能、充放电 电流密度等关键特性,隔膜需具有合适的厚度、离子透过率、孔径和孔隙率及足够的 化学稳定性、热稳定性和力学稳定性及安全性等性能。电池厂商认证隔膜的性能和安 全性周期长,因此一旦形成供货关系容易形成客户粘性。 资金壁垒:重资产属性明显,投资门槛高。隔膜行业重资产属性明显,设备投资大。 隔膜在四大材料中固定资产占比最高。分别选取了锂电四大材料的五家公司:恩捷股 份、星源材质、德方纳米、璞泰来和天赐材料。恩捷股份和星源材质的固定资产及在 建工程占比明显高于其他电池材料公司,重资产属性强。

根据钜大LARGE估算,单GWh隔膜固定资产投资约9500万。单GWh电解液固定资产 投资约170-900万,单GWh负极固定资产投资约2000万。单GWh正极固定资产投资为 9500-12000万。隔膜行业投资门槛高于负极和电解液行业,略低于正极行业。

隔膜毛利率高,内部存在分化: 隔膜毛利率全面领先锂电池材料其他环节。隔膜行业恩捷股份、星源材质销售毛利率 均领先于其他主要环节,2021年恩捷股份膜类业务毛利率超过50%,2022年Q3季度与 2021年基本持平。璞泰来、天赐材料销售毛利率在20%-40%之间,德方纳米销售毛利 整体在10-30%之间。由于良率和工艺管理参差不齐,隔膜行业内部的利润存在分化, 恩捷股份毛利率整体高于星源材质。

市场集中度高: 中国企业出货量占全球高达80%:EVTank在白皮书中表示,2022年全球锂离子电池 隔膜出货量已经突破160亿平米,中国隔膜企业出货量的全球占比在2022年已经突破 80%。2022年,中国锂离子电池隔膜出货量同比增长65.3%,达到133.2亿平米,其中 湿法隔膜出货量突破100亿平米,达到104.8亿平米,干法隔膜出货量达到28.4亿平米。 国内市场集中度上升:从竞争格局来看,2022年中国锂电隔膜TOP3占比64%,TOP6 企业市场占比为85%,原因有(1)TOP6企业资金雄厚,通过并购中小企业产线提升 市场占比;(2)TOP6企业新增产能超40亿平,下游需求旺盛,带动市场出货量上升。 从中国的主要隔膜企业来看,恩捷股份一家独大。2021/2022年恩捷股份市场份额约 为38.60%/40%,排名第一。

2、技术路径:湿法涂覆是目前主流

锂电池隔膜产业处于锂电池产业链的中游。锂电池隔膜行业产业链上游为聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE)及添加剂等原材料供应商,产业链中游环节主体为锂电池隔膜 生产企业,产业链下游是锂电池生产企业,其终端对应领域为数码电子、新能源汽车、 电动工具及储能电站等。上游产业主要影响锂离子电池隔膜行业产品质量、成本及产 品利润空间,下游产业则影响锂离子电池隔膜行业的发展前景。

锂电池隔膜是电解反应时,用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量 的一层薄膜。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池 的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的 隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。制备工艺主要分为干法拉伸与湿法拉 伸。其中,干法拉伸工艺主要针对聚丙烯(PP)材料,较多用于磷酸铁锂电池;湿法 拉伸工艺主要针对低密度聚乙烯(PE)材料,较多应用于三元锂电池。

2.1、干法

干法又称为熔融拉伸法(MSCS),主要原材料为PP(聚丙烯)生产工艺上分为单向 拉伸和双向拉伸两种。由于双向拉伸隔膜孔径的均匀性、一致性、稳定性差,只能用 于中低端电池,因此并非主流的技术路线。市场上主流的单向拉伸主要生产商有星源 材质、沧州明珠等。

2.2、湿法

湿法又称为热致相分离法(TIPS),发展时间较短。湿法生产工艺,又称相分离法或 热致相分离法,湿法工艺将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后, 形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温 度,进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂, 可制备出相互贯通的微孔膜材料。

湿法隔膜主要原材料为PE(聚乙烯)。由于工艺中需要使用成孔剂(高沸点小分子)与PE 混合占位造孔,在拉伸工艺后需要用溶剂萃取移除,所以该工艺称为湿法。湿法隔膜 产业化时间短,国外生产商主要有日本旭化成、日本东丽、韩国 SKI等,国内生产商 主要有上海恩捷、中材科技、沧州明珠和辽源鸿图。与干法相比,湿法的性能优势更 加与动力锂电池高能量、轻量化的发展趋势相契合,主要优势有以下三点:1) 微孔分布均匀性好,孔隙率高,亲液性好,内阻较低; 2) 闭孔温度低,双向拉伸强度高,使得厚度更薄; 3) 穿刺强度更高,更有利于延长电池寿命。

涂覆加工处理的锂离子电池隔膜性能优越,且将提高电池安全性。隔膜主要原材料聚 乙烯和聚丙烯的热变形温度比较低(聚乙烯的热变形温度80~85℃,聚丙烯为100℃), 因此隔膜将在温度过高时严重热收缩,装配锂电池的汽车在高温、震荡的环境下可能 导致电池内隔膜崩溃,从而造成短路,有自燃甚至是爆炸的风险。为了提升隔膜的热 稳定性、改善其机械强度,提高其耐刺穿能力,增强其保液性和浸润性,涂覆技术逐 渐被应用于锂电池的生产,有效地提升了隔膜性能和电池安全性。 随着下游新能源汽车、储能电池行业的持续发展,以及对高端锂离子电池隔膜需求的 大幅提升,隔膜涂覆加工成为提升隔膜综合性能的必要工序,并已成为未来锂离子电 池隔膜行业发展的主流趋势。

干法工序简单,固定资产投入比湿法小,但在加工工艺中,干法的温度等指标控制难, 湿法的工艺相对简单。干法可以做三层膜,湿法只能做单层膜(三层膜的优势在于热 关闭温度是135度,但是热稳定温度为160度,可以防止热惯性,有25度的空间,更安 全)。干法使用流动性好、分子量低的原料,所以高温只能达到135度,遇热会收缩, 安全性不适合做大功率、高容量电池;湿法使用不流动、分子量高的原料,热关闭温 度可以达到180度,能保证大功率锂电池的安全性。在低端锂电池方面,干法有优势, 体现在成本低、污染小、孔更均匀;高端大功率电池方面,湿法有优势,体现在安全 性和热收缩性小。

从工艺技术进展来看,目前,我国锂电池隔膜在干法工艺上已经取得重大突破,具备 国际一流的制造水平,湿法隔膜工艺技术也不断提升,近年来产能产量均稳步增长。 而随着湿法工艺技术的不断发展,我国锂电池隔膜行业也发生了一些变化。 从市场规模来看,中国隔膜企业具备全球供应能力,受全球新能源汽车终端需求提升 和中国储能市场同比增长的影响,带动隔膜出货量提升。从隔膜产品结构来看,2021 年/2022年中国锂电隔膜市场出货湿法隔膜市场占比为74%/75%。湿法隔膜市场高占 比的原因为: 1) 下游对性能要求逐步提升,湿法隔膜厚度更薄,可提高锂电池能量密度; 2) 下游需求旺盛,行业供求偏紧,湿法隔膜产能投放大于干法隔膜,推动湿法隔膜 出货量。