一张隔膜,一片蓝海

    隔膜属于锂电池四大核心材料之一,是一种具有纳米级微孔的高分子功能材料,其主要作用是将锂离子电池的正、负极分隔开,使电解质离子通过并以防止两极接触而短路。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。

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    隔膜成本约占锂离子电池成本的10%-20%,由于其技术壁垒极高,毛利率可高达50%-60%,是四种核心材料中吸金能力最强的产品,因此,锂电池隔膜也被看作是锂离子电池产业链中最具投资价值的行业之一。

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动力电池出货量增长带动隔膜需求增长

    受益于电动汽车趋势明朗,动力电池出货量节节攀升,全球动力电池出货量从2013年的13.8GWh上升至2019年的116.6GWh。

    国内市场也迎来了大爆发,2019年动力电池装机量达到了71GWh,同比增长9.4%。国内动力电池的需求总量跟新能源汽车的产量息息相关。根据工信部等部门的规划,到2020年国内的新能源汽车保有量将达到500万辆,当年实现新能源汽车销量200万辆,占汽车年度销量的12%左右,若假设新能源汽车平均带电量为45kWh,则2020年动力电池需求量将达90GWh。到2025年,中国动力电池出货量有望达到385.2GWh,较2019年的年均复合增长率为35%。


    隔膜作为锂电池四大关键材料之一,在新能源大潮中锂电池的高速增长的为隔膜发展保驾护航。2019年中国锂电隔膜出货量为29.8亿平米,同比增长30.7%,有望持续保持快速增长态势。

预计2020年全球动力电池隔膜市场空间达43.5亿元,且多半市场在中国

    国内动力电池路线技术中有三元电池和磷酸铁锂两种,而国外动力电池线路主要由三元电池主导,渗透率接近100%。而国外动力电池几乎已全部采用湿法隔膜,国内磷酸铁锂电池隔膜的湿法路线渗透率不断提高,叠加动力电池隔膜价格的下降,预计到2020年,磷酸铁锂电池隔膜湿法渗透率将达到50%,而三元锂电隔膜湿法渗透率与国外趋近,接近或完全实现100%渗透。预计到2020年,国内外动力电池隔膜的需求将达到27.1亿平方米,其中中国占18亿平方米;全球隔膜行业市场空间将在2020年达到43.5亿元,其中,国内市场空间约27.9亿元。

湿法逐渐成为锂电隔膜主流工艺

    电池的种类不同,采用的隔膜也不同。对于不同锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜,根据成孔机理可以分为干法和湿法。其中干法又分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。

    干法单向拉伸工艺是在低温下将薄膜进行拉伸形成微缺陷,然后在高温下使缺陷拉开,形成微孔。由于是单向拉伸,其微孔结构呈扁长型,横向强度比较差,但优点是横向几乎没有热收缩。干法双向拉伸工艺是在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂造成不同相态间的密度差异,在拉伸过程中发生晶型转变成微孔。

    湿法制备生产更复杂,传统的湿法隔膜以相转化法为主,近年以TIPS热致相分离法为主,原理为将结晶性聚合物、热塑性聚合物以及具有高沸点的小分子化学物稀释剂进行混合,在高温下形成均相溶液,然后降低溶液温度,使混合物发生固液相分离或者液液分离,将小分子化学物稀释剂萃取脱除后,形成热塑性与结晶性聚合物的多孔隔膜。

    湿法隔膜投资成本远高于干法,但由于湿法隔膜生产的隔膜厚度更加薄,强度更高,更适应动力电池提升能量密度趋势。

    加之中高端数码电池应用占比提升,对湿法隔膜需求上升,同时,湿法隔膜近2年成本大幅下滑,与干法单拉隔膜成本差距逐渐减小,加之涂覆隔膜低成本化与高性能优势明显,一定程度上抢占了干法膜市场,目前湿法隔膜逐渐取代干法隔膜,成为主流。


锂电隔膜行业集中度提升,湿法龙头上海恩捷持续加码

    从 2019 年锂电隔膜行业出货量来看,国内湿法隔膜龙头上海恩捷出货量达到 86,500 万平,国内干法隔膜龙头星源材质出货量达到 36,500 万平。而单看湿法隔膜领域,行业前 4 厂商的集中度也在显著提升,湿法隔膜行业 CR4 从 2016 年的 68%提升到了 2019 年的 86%。

    上海恩捷并购苏州捷力,湿法隔膜龙头强者恒强。上海恩捷2019年隔膜出货量比上年同期增长71%,公司在整个隔膜领域的市场占有率达32%%,若不考虑干法隔膜,其在湿法隔膜领域的市场占有率超过 40%,如果仅考虑湿法隔膜在动力电池市场的应用,市场占有率将更高,上海恩捷是全球出货量最大的锂电池隔膜供应商。并于2020年合计规划产能达40亿平,产能规划行业居首,并与设备公司共同研发迭代,用规模效应及技术更新有力保障其成本优势。

    动力电池的高能量密度是持续关注的话题,这将有力推进以三元电池为主导的动力电池发展,三元电池的稳定增量保证其固定搭配的湿法隔膜需求增长。


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锂离子电池隔膜

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新能源汽车锂离子电池

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