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文档简介
核心观点隔膜是锂离子电池的核心材料之一,轻薄化是行业发展的重要趋势。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等,对电池的容量、循环等产生影响
。隔膜按工艺划分主要分为干法、湿法隔膜,目前湿法隔膜占比超过70%。同时,因为湿法隔膜更薄、孔径较小且均匀,性能优于干法隔膜。隔膜行业属于资金密集型、技术密集型的重资产行业,原材料和制造费用在营业成本中占比大。隔膜基材主要是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃,PE是湿法隔膜的主要原料,PP是干法隔膜的主要原料,目前原材料进口依赖度高。制造费用占比大主要系生产设备贵、造成设备折旧费用高。通过对行业特点和隔膜生产成本分析,我们发现隔膜企业主要通过原材料及设备国产化、规模化、工艺改进等途径降本。涂覆一体化成为主流,主要隔膜厂纷纷布局涂覆产线。目前锂电池涂覆技术路线为无机材料涂覆、有机材料涂覆、有机和无机材料涂覆结合的方式。隔膜涂覆提升主要方向有两个:耐高温、粘结性;其中耐高温用得最多的是水系陶瓷(可以承受150度热收缩),PVDF主要用作粘结性。因为PVDF价格较贵、用量较大,在涂覆原材料成本中占比大,PVDF国产化将有效降低涂覆隔膜成本。需求无忧,国内供应商全球市占率持续提高。全球隔膜总需求2025年有望达到301.77亿㎡,其中湿法隔膜、干法隔膜预计分别占比85%、15%,需求量分别为256.50、45.27亿㎡。投资建议:隔膜作为重要的锂电池材料,扩产周期较长,生产控制较为重要。湿法隔膜成为动力电池领域主流产品,干法隔膜在储能领域也有市场,需求端将保持高速增长。建议关注:恩捷股份、星源材质、中材科技、美联新材等。风险提示:下游需求不及预期;上游原材料价格持续大幅上涨,行业降本不及预期;新技术发展应用不及预期等。1. 锂电池隔膜现状隔膜设备和原材料发展趋势涂覆一体化渐成主流,涂覆材料多元化需求无忧,国内供应商全球市占率持续提高隔膜产业链核心公司分析投资建议与风险提示目录1.1
锂离子电池四大主材之一:隔膜隔膜是锂离子电池四大核心材料之一。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一,主要作用是分隔电池的正、负极,保证锂离子通过的同时,阻碍电子传输,是一种具有微孔结构的薄膜,具有防止电池过热的功能。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等,对电池的容量、循环等产生影响。作为锂电池中具有高技术壁垒的核心组件,隔膜的成本占比约为4%。因锂价格暴涨,三元正极原材料价格,在三元锂电池之中隔膜成本占比较小,我们通过对原材料价格测算得出隔膜占比为4%。负极隔膜正极方形电池内部结构锂电池工作原理示意图正极61%电解液13%隔膜4%负极7%其他15%三元锂电池成本拆分1.2
隔膜材料性能要求隔膜产品性能要求高,具有较高的技术壁垒。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。项目特性要求作用对工艺和材料的要求稳定性电子绝缘性绝缘性良好隔离正负极,防止电池短路主要受基体材料影响,实现难度相对较低化学稳定性足够的化学、电化学稳定性耐电池液腐蚀(电解液的溶剂为强极性的有机化合物),保证隔膜寿命电化学稳定性拉伸强度足够的拉伸强度防止隔膜变形收缩率较小的收缩率一致性孔径保证在良好透过性的情况下满足不同电池性能的需求保证较低的电阻和较高的离子导电性,提高电池能量密度,提升充放电性能主要受工艺影响,实现难度较高孔隙率保证在一定孔径的情况下孔隙率尽可能大浸润性对电解液的浸润能力厚度在一定机械强度下尽可能小,越厚穿刺强度越好减小内阻,可大功率充放电安全性穿刺强度足够的穿刺强度防止锂枝晶、极片毛刺刺穿隔膜造成短路主要受基体材料和工艺共同影响,实现难度较高融化温度尽可能高的温度防止隔膜熔化造成电池内部再短路闭孔温度高于电池正常使用温度,低于融化温度防止电池过热1.3
隔膜产品类型基于不同分类标准,隔膜材料有不同的划分。按照基体材料划分,目前,大规模商品化的锂离子电池隔膜生产材料以聚烯烃为主,主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)复合材料三种。聚烯烃可提供良好的机械性能、化学稳定性和高温自闭性能,是当前锂离子电池隔膜的主要原材料;按照工艺划分,主要可以分为干法隔膜、湿法隔膜和涂覆隔膜。隔膜轻薄化是行业发展的重要趋势。隔膜轻薄化能提升锂电池的能量密度,通过使单位体积或重量的锂电池容纳更多的电极材料,从而提高锂电池的续航能力。项
目产品分类物理和化学特性织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、碾压膜生产工艺干法单向拉伸工艺膈膜、干法双向拉伸工艺膈膜、湿法工艺膈膜、涂覆工艺隔膜基体材料聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)复合的多层微孔膜产品类型单层PP膜、单层PE膜、双层PP/PP膜、多层膜应用领域动力类锂离子电池隔膜、数码类锂离子电池隔膜、其他功能类隔膜隔膜材料分类 隔膜材料分类干法隔膜湿法隔膜陶瓷涂覆隔膜芳纶涂覆隔膜PVDF涂覆隔膜基膜1.4
湿法隔膜工艺流程更复杂隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中,微孔制备技术是锂电池隔膜制备工艺的核心,根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。干法工艺是将高分子聚合物、添加剂等原料混合形成均匀熔体,在一定温度下拉伸形成狭缝状微孔,热定型后制得微孔膜,主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。湿法工艺又称相分离法,将液态烃与聚烯烃树脂混合加热后形成均匀的混合物,降温进行相分离压制得膜片,再将膜片加热至熔点进行双向拉伸,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。因湿法隔膜生产工艺复杂,适合生产较薄的单层PE隔膜。干法单向拉伸工艺流程湿法异步拉伸工艺流程1.5
湿法隔膜性能更优湿法隔膜与干法隔膜对比从产品本身性能来看,湿法隔膜优于干法隔膜。主要体现以下方面:①
湿法隔膜厚度更薄,有利于提高电池能量密度;②
孔径较小且均匀,可以满足动力锂电池的大电流冲放要求;
③
湿法隔膜的主要原材料聚乙烯(PE)相对干法隔膜主要原材料聚丙烯(PP)亲液性更强,可以有效提高电导率。湿法隔膜的主要缺点是熔断温度低、耐热性差,在高温时的收缩率高达
10%,可能引起极片外露,可通过涂覆工艺解决该缺陷。基膜分类干法湿法干法单向拉伸干法双向拉伸同步和异步拉伸电镜扫描图工艺原理晶片分离晶型转换相分离适用基本材料单层PP膜、单层PE膜、双层膜、多层膜较厚的单层PP膜单层PE膜生产方式单向拉伸双向拉伸双向拉伸工艺特点设备复杂、精度要求高、控制难度高、污染小设备复杂、投资稍大、需成孔剂等添加剂辅助成孔设备及工艺复杂、投资大、
周期长、成本高、能耗大工艺优点微孔尺寸分布均匀,成本低,微孔导通性好,能生产不同厚度的PP及PE等多层膜产品生产工艺简单,成本低;抗穿刺强度高,横向拉伸强度好,膜厚度范围宽,短路率低微孔尺寸分布均匀
孔隙率和透气性可控范围大,适宜生产薄产品,短路率低工艺缺点横向拉伸强度差,短路率稍高孔径不均勻,稳定性差工艺复杂、成本高、耐热性差1.6
涂覆提升隔膜性能锂电池未来发展的方向是提高安全性和能量密度等,目前主流的解决办法是对隔膜基膜进行涂覆加工。涂覆加工是利用粘结剂在聚烯烃基膜上涂布PVDF或陶瓷氧化铝,主要应用在湿法工艺上。由于聚乙烯和聚丙烯的熔点分别为130℃和150℃左右,超过该温度隔膜会融化导致电池短路;而涂覆材料的耐温性能较高,能防止隔膜整体热失控,耐受高温可达到180℃;在温度达130℃时,无涂覆的PE隔膜热收缩率在10%以上,隔膜的热收缩会使正负极材料接触而引发电池短路,有涂覆加工的隔膜收缩率小于2%。另外,涂覆材料可提高隔膜的抗刺穿能力,从而提高电池的安全性。涂覆后,湿法隔膜热稳定性差的劣势得到弥补,在性能上较干法单拉隔膜全面领先。干法隔膜湿法隔膜涂覆膜产品示例图基材PE/
PPPEPE/
PP孔径(
μm)0
.
01
-
0
.
30
.
01
-
0
.
10
.
1
-
0
.
5孔隙率30
%-
40
%35
%-
45
%30
%-
70
%横向拉伸强度(
Mpa)90
-
100130
-
150130
-
150纵向拉伸强度(
Mpa)130
-
155140
-
160140
-
160闭孔温度(
℃)150130130穿刺强度(
N)200
-
400300
-
600>
675热收缩率(
130
℃)10
%>
10
%2
%吸液率98
%116
%190
%湿法、涂覆、干法隔膜性能对比 涂覆隔膜和常规隔膜180℃高温下的收缩率对比1.7
隔膜材料产业链隔膜产业链上游为聚丙烯、聚乙烯及添加剂等基体材料,影响锂离子电池隔膜行业产品质量、成本及产品利润空间;中游为隔膜材料的生产加工;下游为锂离子电池应用,即动力、消费、储能电池领域,下游影响隔膜行业发展前景。聚乙烯(PE)是湿法隔膜的主要原料,聚丙烯(PP)是干法隔膜的主要原料。下游锂离子电池应用上游原材料中游隔膜材料生产动力电池消费电池储能电池干法隔膜湿法隔膜PPPE添加剂:氧化铝,勃姆石,PVDF,芳纶,PMMA等锂电隔膜产业链涂覆隔膜隔膜设备厂商制造设备萃取设备收卷分切机1.8
电池企业隔膜供应概况从动力电池企业的供应商可以看出,国内的主要隔膜供应商包括恩捷股份、星源材质、中材科技三家。全球龙头宁德时代隔膜供应商主要为恩捷股份,涂覆工艺以璞泰来为主。主要电池企业隔膜材料供应商动力电池厂商类型供应商特点与趋势宁德时代湿法为主恩捷股份、中材科技、星源材质恩捷为主,涂覆供应主要为璞泰来,部分涂覆产品自供比亚迪干法/湿法自产、恩捷股份、中材科技、星源材质动力电池隔膜部分自产孚能科技干法/湿法星源材质、恩捷股份、Celgard由Celgard供应干法隔膜转为国内厂商供应,湿法占比上升LG化学干法/湿法旭化成、东丽、星源材质、恩捷股份、SKI干法星源材质、湿法旭化成为主,恩捷占比趋势增大松下干法/湿法旭化成、住友、恩捷股份隔膜主要依附旭化成专利体系,恩捷逐渐扩大三星SDI干法/湿法恩捷股份、旭化成、东燃化学、东丽恩捷、旭化成为主SKI湿法为主自供自供,对外供给部分产能1.9
全球隔膜出货量快速增长全球锂电隔膜出货量爆发式增长。2021年全球隔膜总出货量为107.54亿平方米,同比增长93.1%。按工艺类型看,2021年湿法隔膜继续占据主导地位。随着能量密度更高的三元动力锂电池出货量占比提升,需要提高能量密度的磷酸铁锂电池逐步开始用湿法代替干法,且湿法和干法隔膜价差缩小,湿法隔膜的出货量占比逐年提升。2021年湿法隔膜出货量为78.89亿平方米,占隔膜总出货量的73%,同比增长97.5%;干法隔膜出货量28.65亿平方米,占隔膜总出货量的27%,同比增81.9%。2.353.504.505.404.405.607.8510.805.228.5111.5714.6512.3716.1421.28051015202530 29.103520Q1 20Q2 20Q3 20Q4干法隔膜21Q1 21Q2 21Q3 21Q4湿法隔膜31.0%29.1%28.0%26.9%26.2%25.8%26.9%27.1%69.0%70.9%72.0%73.1%73.8%74.2%73.1%72.9%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20Q1 20Q2 20Q3 20Q4 21Q1 21Q2 21Q3 21Q4干法占比 湿法占比2020-2021年全球锂电隔膜分季度出货量(亿平方米) 2020-2021年全球锂电干湿法隔膜出货量占比(%)1.10
国内隔膜出货量增速更高在海内外锂电池需求增长带动下,国内隔膜出货量实现快速的增长。根据EVTank数据,我国锂电池隔膜由2017年16.4亿平方米增至2021年80.6亿平方米,2021年中国锂电隔膜出货量同比增长108.3%。从产品结构来看,因湿法隔膜的性能优势,中国隔膜市场出货以湿法隔膜为主。2021年湿法隔膜市场占比为76.6%,2022H1上升至79.0%。干法占比虽有所减少,但其出货量保持快速增长,主要受储能、小动力电池增长带动。2017-2022H1
中国锂电隔膜分类出货量(亿平方米)及增长率(%) 2017-2022H1
中国锂电干湿隔膜出货量占比(%)48.8%57.9%67.1%70.3%76.6%79.0%51.2%42.1%32.9%29.7%23.4%21.0%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%201720182021 2022H12019湿法比例2020干法比例813.220.061.742.78.49.69.811.518.911.339.0%30.7%29.9%27.2108.3%0%20%40%60%80%100%120%90807060504030201002017201820192022H1湿法隔膜2020干法隔膜2021出货量yoy中国,
71%日本,
23%中国 日本 韩国 其他1.11
全球市场格局:中日韩三分天下从全球锂电隔膜竞争格局来看,中日韩三分天下。2021年全球锂电隔膜出货量前16强中,国内企业占据10位,并且恩捷股份位居行业龙头,2021年全球市场份额31%。另外日本企业有5家,包括旭化成、东丽、住友、宇部和W-Scope,韩国企业仅有1家:SK。前16强中,中国企业合计占据市场份额为71%,日本企业市场份额为23%,韩国企业市场份额为3%。2021年全球锂电隔膜市场份额(%)2021年中日韩全球隔膜市场占比韩国,
3其%他,
3%31%10%10%
10%9%6%5%3% 3%2% 2% 2%1% 1% 1% 1%0%5%10%15%20%30%25%35%恩捷股份旭化成星源材质中材科技东丽中兴新材金力股份SK惠强新材住友中科科技沧州明珠宇部深圳博盛冠力W-scope我国隔膜行业具有较高壁垒,内部竞争者成本盈利水平分化,已形成一超多强的竞争格局,行业集中度高。2019年CR3达到66%后,国内CR3稳固在60%以上。2022年H1隔膜行业市场CR3为65%,CR6
为83%,较2021年全年有所提升。其中,恩捷股份(包含苏州捷力与纽米科技)市占率达38.6%,星源材质与中材科技市占率分别为14.0%、10.5%。由于隔膜行业的重资产属性,头部企业规模效应下的成本摊薄是其独有优势,也有利于行业集中度的进一步提升。1.12
国内市场格局:一超多强2021年锂电池隔膜行业竞争格局2021-2022H1中国锂电隔膜CR3及CR6统计情况恩捷股份,38.6%星源材质,14.0%中材科技,10.5%中兴新材,6.8%河北金力,6.5%其他,
23.6%64%81%65%83%10%0%20%30%50%40%60%70%90%80%CR3CR62021 2022H1在湿法隔膜领域,市场正在演进成“1超+2强+多小”的格局。恩捷股份在2021年产能大规模释放下,隔膜产量超过30亿平大关,湿法隔膜市场龙头地位进一步稳固,湿法隔膜的市场占有率达到56.1%,较2020全年提升6pct。星源材质湿法隔膜产能跑顺,2021全年产量市占率提升至13.1%。在干法隔膜领域,主要为三大龙头——中兴新材、星源材质、惠强新能源,CR3占比约为70%。随着龙头企业2022年12μm三层共挤隔膜批量供应,干法市场集中度有望进一步提高。1.13
国内湿法隔膜格局:1超2强恩捷股份,56.10%星源材质,13.10%湖南中锂,13.20%河北金力,8.90%沧州明珠,3.00%其他,
5.80%2021年锂电池干法隔膜行业竞争格局2021年锂电池湿法隔膜行业竞争格局中兴新材,29.00%星源材质,20.60%惠强新能源,20.00%中科科技,5.40%佛山盈博莱,5.40%其他,
19.60%1. 锂电池隔膜现状隔膜设备和原材料发展趋势涂覆一体化渐成主流,涂覆材料多元化需求无忧,国内供应商全球市占率持续提高隔膜产业链核心公司分析投资建议与风险提示目录2022年12月湿法隔膜5μm、7μm、9μm的均价分别为2.9元/㎡、1.9元/㎡、1.45元/㎡,同比增长0%、-5.00%、11.54%;湿法隔膜虽然扩产规模大,但是爬产(半年至一年时间)和产线验证需要时间,预计短期价格较稳定。2022年12月国内干法隔膜12μm和14μm均价0.85元/㎡、0.75元/㎡
,同比下降19.05%、21.05%,考虑储能快速增长,预计干法隔膜价格的下行空间有限。2.1
隔膜价格:湿法隔膜售价稳定干法基膜价格走势(元/㎡)湿法基膜价格走势(元/㎡)2.2
隔膜成本构成:原材料及制造费用占绝大比重62.7%56.3%57.4%64.4%6.4%5.8%6.0%4.8%18.1%21.1%20.4%20.8%12.8%16.7%16.3%10.1%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2018年
2019年
2020年
2021年原材料 人工 制造费用 能源动力隔膜营业成本原材料PE/PP白油甲烷人工成本制造费用设备(机器、实验及其他设备)土地使用权房屋建筑物燃料动力其他锂离子电池隔膜行业的营业成本主要由原材料、能源动力、制造费用(含折旧)及人工部分组成。隔膜行业属于资金密集型、技术密集型的重资产行业,原材料和制造费用在营业成本中占比大。隔膜基材主要是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃,辅料主要为甲烷、白油等。制造费用占比大主要系生产设备贵、造成设备折旧费用高。恩捷股份因其生产规模大,制造费用约20%,较为稳定。沧州明珠因其生产规模较小,受折旧费用的影响、制造费用占比较大,则基本保持在45%以上。隔膜成本构成示意 恩捷股份膜类产品营业成本构成情况 沧州明珠膜类产品营业成本构成情况46.6%28.5%31.9%24.9%10.9%12.9%15.5%15.8%42.6%56.9%48.4%56.7%1.7%4.1%2.7%60%50%40%30%20%10%0%80%70%90%100%2019年2020年原材料 人工 制造费用2021年
2022年1-3月运费2.3
隔膜企业降本路径梳理通过对行业特点和隔膜生产成本构成分析,我们发现隔膜企业主要通过原材料及设备国产化、规模化、工艺改进等途径降本。辅料回收隔膜企业降本方式规模化降本生产要素降本技术增效增加产线数量提高单线产能提高生产连续性原材料国产化设备国产化提高良品率提高产线利用率改进设备工艺维护大客户粘性PPPE涂覆设备升级工艺改进聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)是石油的衍生品,其价格走势与石油密切相关,同时其进口成本易受汇率波动影响。2022年12月聚乙烯均价为8068.2元/吨,同比下滑5.14%;聚丙烯均价为8232.9元/吨,同比下滑4.33%.2.4
主要原材料价格走势国际原油价格走势(美元/桶) 聚丙烯价格走势(元/吨) 聚乙烯价格走势(元/吨)锂离子电池隔膜生产所需的主要原材料聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)属于高分子量的专用料,对力学性能、溶解性、分散性、清洁度等方面有较高要求,目前主要依赖海外进口。下表为目前国内外PP、PE原材料的生产企业及其产品特点,其中大韩油化为星源材质第一大供应商。2.5
国内外PP、PE供应商及其产品特点企业主要产品产品特点海外企业大韩油化LiBS隔膜用——通用聚丙烯高纯度、加工性/强度均衡、耐热性及耐久性好新加坡TPC低密度聚乙烯具备出色的透明度、强度、粘合和密封强度、缩幅小和高速加工性以及易于加工,聚丙烯具备出色的高速加工性和厚度控制以及增强的性能特征,并且具备高透明度、机械和阻隔性能美国塞拉尼斯超高分子量聚乙烯高耐磨性,高抗冲性,表面不粘性以及自润滑性日本三井超高分子量聚乙烯粉平均分子量为50-600万,具有优异的机械特性,密度为935kg/m3,可实现产品的轻量化中国企业辽宁华锦高刚性高耐热均聚聚乙烯通过催化剂调整和高效成核剂添加,使产品具有了高结晶度、高刚性、长期耐热性等特点独山子石化聚丙烯树脂、高密度聚乙烯树脂具有优异的冲击、耐穿刺及热封性能扬子石化低密度聚乙烯树脂能耐大多数酸碱的侵蚀。吸水性小,在低温时仍能保持柔软性,电绝缘性高。高密度聚乙烯树脂吸水性小,在低温时仍能保持柔软性,电绝缘性高。聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能。优良的电绝缘性能和化学稳定性,与绝大多数化学品接触不发生作用。中国石化茂名石化高密度聚乙烯、全密度聚乙烯、聚丙烯等具有良好的物理性能和加工性能,机械强度好;聚烯烃类别齐全,牌号众多上海赛科石油化工聚乙烯由乙烯聚合而成的高分子化合物。具有良好的机械性能、电性能和化学稳定性,加工性能好聚丙烯热性能好;电绝缘性能好,化学稳定性好,聚丙烯的成型收缩率较聚乙烯小,具有良好的耐应力开裂性国内外PP、PE原材料生产企业及产品特点2.6
聚丙烯:依赖进口,大韩油化和新加坡TPC为主要供应商企业名称地址产能(万吨/年)工艺牌号进口量/吨大韩油化韩国47日本Chisso气相法S802M8600S8012200S800550其他100小计11450新加坡TPC新加坡62.5日本住友气相法FS2014800FS2013200小计1000合计109.512450企业名称产能(万吨/年)工艺牌号产量/吨辽宁华锦6三井油化Hypol液-气本体法F302A3500独山子石化7Basell公司Spheripol工艺T98F,T98G640合计134140锂电池隔膜专用聚丙烯(PP)对灰分、等规度、分子量及其分布和熔体质量流动速率(MFR)等具有较高要求,2016-2020年我国锂电池隔膜专用聚丙烯(PP)料需求量年均增速稳定在12.7%左右,但由于核心技术集中在日、韩、美等国家,近年来大多数依赖进口,主要来自大韩油化和新加坡TPC。例如星源材质,2017至2021年,公司向前五大原材料供应商合计采购的金额分别0.88、1.34、1.78、1.45、2.94
亿元,采购总金额的比例从64%下降至40%,但是KPIC依旧是其第一大供应商,在原材料采购方面海外进口占优势。国内辽宁华锦、独山子石化等企业实现了锂电池隔膜专用PP料的量产,华锦化工、中石化北京化工等相继推出隔膜专用聚丙烯材料并投放市场。2020年中国锂电池隔膜专用PP进口数据统计 2020年国内锂电池隔膜专用PP生产企业统计2.6
降本路径一:聚丙烯国产替代可期中国聚丙烯进口量同比下降,出口量大幅增加。2021年中国聚丙烯进口量同比下降29.4%;出口量增幅高达250.0%。聚丙烯自给率持续提高,国产替代可期。2021年国内聚丙烯(PP)产能同比增长12.4%,产量同比增长12.0%。截至2021年底,中国聚丙烯生产企业约80家,新增产能主要为福建古雷石化、中韩(武汉)石油化工、天津石化等装置,聚丙烯自给率较上年增加7.7%。据不完全统计,2023年中国计划新增6套聚丙烯装置,新增产能为250万吨/年,预计未来国内锂电池隔膜用PP料自给率将持续提升。2016年-2021年聚丙烯进出口数量(万吨)及出口/进口占比走势500450.4045%45040%400350301.75317.76327.99349.09318.0035%30%30025%25020020%150127.4015%1005023.9729.5931.1834.3636.4010%5%00%201620212017 2018进口数量(万吨)2019出口数量(万吨)2020出口/进口中国聚乙烯(PE)产能持续上升。聚乙烯(PE)材料主要为湿法拉伸工艺,所得隔膜产品较多应用于三元锂电池。2021年国内聚乙烯产能约为2,574.63万吨,同增12.7%;产量为2,272万吨,同增11.8%。PE下游需求大,生产技术壁垒高,导致其产能同消费量之间仍旧存在较大缺口,进口依赖度高。
2015-2020年我国聚乙烯进口量逐年增长,2021年出现拐点,全年进口量为1458.6万吨。2020年以来国内项目集中投产致进口占比下降,PE国产化趋势初显。2.7
聚乙烯:进口依赖度高,国产化趋势初显2018-2021年中国聚乙烯产量与产能(万吨)16261794203222721807.51904.52284.52574.630500100015002000250030002018201920202021产量(万吨)产能(万吨)732.901,179.401,402.501,666.401,458.60875.3023.8024.5022.8028.225.20 51.10 49.300%1%2%3%4%5%1,8001,6001,4001,2001,00080060040020002016-2022年8月我国聚乙烯进出口数量统计(万吨)2,000
1,853.40
6%2016201720182019202020212022(1-8月)进口数量(万吨)出口数量(万吨)出口/进口2.7
聚乙烯:国内扩产进度乐观2022年中国聚乙烯产量与产能国内聚乙烯扩产进度较乐观。2022年,国内计划增加9套聚乙烯装置,增加生产能力365万吨。共有32套装置正在建设中或已投产,最晚2025年可投产,涉及产能超过千万。企业名称省市装置类型产能(万吨)项目进展浙江石化二期连投浙江舟山LDPE40已投产HDPE35已投产镇海炼化(扩建)浙江宁波HDPE30已投产中科炼化广东湛江LDPE/EVA10已投产山东劲海化工山东菏泽HDPE40建设中古雷炼化一体化项目福建古雷LDPE/EVA30建设中广东石化广东揭阳全密度装置80建设中HDPE装置40建设中中石化海南炼油化工海南洋浦全密度装置30建设中HDPE装置30卫星化学连云港石化二期江苏连云港HDPE40建设中青海大美青海西宁全密度装置30建设中某石化山东寿光HDPE35建设中天津渤化天津全密度装置30建设中企业名称省市装置类型产能(万吨)项目进展裕龙岛炼化一体化项目山东裕龙岛HDPE30建设中HDPE45建设中FDPE50建设中FDPE50建设中超高分子量10建设中LDPE/EVA20建设中LDPE/EVA30建设中LDPE/EVA20建设中烟台万华Ⅱ期山东烟台HDPE35建设中LDPE25建设中天津石化Ⅱ期天津HDPE50建设中FDPE30建设中超高分子量10建设中巴斯夫(广东)一体化项目广东湛江PE50建设中荣信化工内蒙古自治区达拉特旗PE45建设中埃克森美孚惠州项目广东惠州高性能LDPE120建设中LDPE502.7
我国隔膜用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)需求强劲283122154电池隔膜 纤维 板材 工业管材 其他2.42.883.484.1520%20%
20.83% 4.9119.25%18%18%17%18%19%21%21%20%20%19%01234562016年 2017年 2018年 2019年 2020年需求量(万吨)增速(%)隔膜用聚乙烯(PE)主要为超高分子量聚乙烯(UHMWPE),具有很强的抗外力穿刺能力和耐热性能,可有效延长电池使用寿命,提高电池安全性。随着下游新能源汽车行业的快速发展,全球超高分子量聚乙烯(UHMWPE)需求强劲。2021年UHMWPE市场规模大约为9.7亿美元,预计2028年将达到18亿美元,2022-2028期间CAGR约9.71%。2021年中国占全球市场份额为33.38%。近年来,我国超高分子量聚乙烯消费保持高速增长,2016-2021
年
CAGR
达
23.3%,2021年我国超高分子量聚乙烯总消费量为
18.8
万吨,同比增长19%。据中国化信-咨询预测,预计到2026年,UHMWPE消费量将达41.2万吨,GAGR为17%,其中纤维和电池隔膜总消费量占比将达四分之三。2021年中国超高分子量聚乙烯下游占比(%)
2016-2020年中国UHMWPE需求量变化(万吨)名称低密度聚乙烯(LDPE)线性低密度聚乙烯(LLDPE)高密度聚乙烯(HDPE)超高分子量聚乙烯(UNMWPE)密度(g/cm3)0.91-0.9250.913-0.9300.941-0.9650.944-0.954结晶度(%)65-7570-9085-9580-85熔点(℃)108-126118-140125-136125-138特性透明性、热封性、阻湿性优良熔融粘度大刚性、强韧性、机械强度、耐溶剂性优秀熔融流动性几乎为零,耐磨性、耐化学药品性强,电绝缘性极佳用途包装材料热封材料垃圾袋管材、板材、纤维、隔膜近年来我国UHMWPE进入产能大幅扩张期。除塞拉尼斯(南京)等先入局者扩充产能外,中国石化扬子石油化工有限公司、河南沃森超高化工科技有限公司、九江中科鑫星新材料有限公司等新进入者的入局使得我国UPE产能呈增长趋势,其产量已从2016年的3.29万吨增长至2021年的10.3
万吨。截至2022年6月,国内UHMWPE产能合计约为16.8万吨/年,另有约21万吨/年拟新建产能。目前,我国超高分子量聚乙烯产能已占到全球总产能的
40%。且主流生产工艺:齐格勒高效催化的低压淤浆法,已实现国产化2.7
我国UHMWPE进入产能扩张期0.811.182.111%0.931%47.5%1.7347.9%-12.5%50%40%30%20%10%0%-10%-20%011222015年
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年2015-2020年中国超高分子量聚乙烯产量及增速(万吨)3
2.4 60%3.453.754.1 4.2105%8.70%
9.33%2.44%138%160%140%120%100%80%60%40%20%0%161412108642018
16.82017年2018年2019年2020年2021年2022年H1产能(万吨)增速(%)产量(万吨) 增速(%)2017-2022H1中国超高分子量聚乙烯产能及增速(万吨)催化剂制备将负载型齐格勒催化剂和烷铝用溶剂配至一定浓度后打入聚合釜。聚合将高纯度乙烯、氢气、催化剂连续不断地加人聚合反应器中,在80
℃
及0.98MPa条件下进行淤浆聚合。分离及干燥淤浆由离心机分离成滤饼和母液,滤饼经汽提后在干燥器内干燥成粉末,粉末状聚合物用氮气输送到粉末料斗中。超高分子量聚乙烯粉末按粒径尺寸分成几种不同的规格,
用氮气输送到各自的粉末分筛 料仓。掺混经计量器计量后进人掺混机,
与进人掺混机的各种添加剂相混合。包装经风送到包装料斗,再经包装机包装作为成品出厂。低聚物处理低聚物贮槽中熔融状低聚物经切片机切成片状后送至界区外,
另行处理和使用。溶剂回收溶剂己烷经过处理分离成低聚物和己烷,低聚物熔融状态排出,己烷脱水后供催化剂和聚合工段使用。超高分子量聚乙烯的生产工艺2.7
我国UHMWPE产品多为中低端产品全球
UHMWPE
树脂产能分布(万吨)企业名称区域产能(万吨/年)产能占比拟新增产能(万吨/年)河南沃森超高化工科技有限公司河南4.023.8%-塞拉尼斯(Celanese)泰科纳TOCHIA工程塑料公司江苏3.520.8%-中玺新材料(安徽)有限公司安徽2.514.9%-安徽丰达新材料有限公司安徽2.011.9%1.0上海联乐化工科技有限公司上海1.056.3%-九江中科鑫星新材料有限公司江西1.06.0%4.0中国石油辽阳石化公司辽宁1.06.0%-联泓新材料科技股份有限公司山东--2.0平原信达化工有限公司山东--1.0南京金陵塑胶化工有限公司江苏--1.0其他全国1.7510.4%-合计全国16.8100%9.0我国超高分子量聚乙烯生产企业概况(截止2022年6月)国内超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的扩产尚不能满足储能电池与动力电池迅速增长的需求。①
锂电池安全性、稳定性等高性能要求决定了高端湿法隔膜专用料的生产工艺和技术要求高;②
国内研发起步较晚,专利技术被美国、德国、日本等国家垄断;③
隔膜产业上下游缺乏基础性、系统性的研究,即使个别环节突破,也难以顺利量产。因国产产品在分子量、粘度等性能指标上与国际先进水平尚有差距,国产超高分子量聚乙烯产品多为中低端产品、距离隔膜专用料有差距,高端纤维和薄膜级产品的出货龙头仍是塞拉尼斯等跨国企业。01040502016202120 30国内产能 国外产能高端UHMWPE隔膜专用料进口依存度高。目前国内锂电池隔膜用UHMWPE的进口量约1万吨/年,并快速增长。2016-2020年我国锂电池隔膜专用UHMWPE料进口量年均增速在23.5%左右,2020年总进口量达到1.17万吨,进口依存度45.4%,主要来自泰科纳(塞拉尼斯)、日本三井和大韩油化三家企业。预计到2025年,我国UHMWPE锂电池隔膜专用料进口量年均增速仍高达14.6%左右;2025年进口量预计将上升至2.3万吨,进口依存度预计将上升至52.3%。2020年我国仅有南京塞拉尼斯和扬子石化量产锂电池隔膜专用UHMWPE。两家企业累计年产量1.4万吨左右,由于隔膜原料市场导入周期比较长,短期我国UHMWPE
锂电池隔膜专用料量产企业预计仍以这两家企业为主。2.7
我国高端UHMWPE隔膜专用料的研发和生产能力有限企业名称地址产能(万吨)产量(吨)主要牌号扬子石化南京24000YEV-4500、YEV-060F塞拉尼斯(南京)南京3.510000以定制化牌号为主,如GUR2122、GUR4116、GUR4112、GUR4113、GUR4130等2020年我国UHMWPE锂电池隔膜专用料生产企业统计(万吨)企业名称进口量(吨)主要牌号具有多样性,以定制化牌号为主,如泰科纳(塞拉尼斯) 6100GUR2122、GUR4018、GUR4022、GUR4113、GUR4122、GUR4130、GUR4150等日本三井1050145M大韩油化4500VH035、VH150U合计116502020年锂电池隔膜专用UHMWPE料进口数据统计(吨)国内UHMWPE锂电池隔膜专用料采购规模领先的五家锂电池隔膜生产企业中上海恩捷采购量最大,达到了1万吨。2020年五家企业对国产UHMWPE
锂电池隔膜专用料采购总量为
7700
吨,对进口资源采购总量为7800吨,占比约为50%。总用量15500吨,占全国UHMWPE锂电池隔膜总消费量的
60.4%。UHMWPE隔膜专用料国产化程度有望逐渐提升。目前国内能够生产UHMWPE的企业数量增加,未来随着原材料树脂制备技术的提升,
国产UHMWPE树脂的品质有望得到改善,
从而实现隔膜用原料的完全国产化。2.7
降本路径一:UHMWPE隔膜专用料国产化程度有望提升2020年我国UHMWPE锂电池隔膜专用料下游企业应用情况企业名称地址国产料采购量(吨)进口料采购量(吨)国产采购进口采购供应商主要牌号供应商主要牌号重庆云天化纽米科技重庆700500塞拉尼斯(南京)GUR4118、GUR4116日本三井化学145M河北金力新能源科技河北01500--泰科纳CUR4118.GUR4116等深圳星源材质科技股份有限公司广东2001300塞拉尼斯(南京)CUR4118、GUR4112大韩油化VHO35、VH15OU等辽源鸿图锂电隔膜科技股份有限公司吉林3001000塞拉尼斯(南京)GUR4118、GUR4116大韩油化VHO35、VH15OU等上海恩捷新材料科技股份有限公公司上海65003500塞拉尼斯(南京)GUR4118、GUR4116泰科纳、三井化学泰科纳5113,4122,三井145M等合计770078002.8
设备资金投入大,隔膜行业资金、工艺、时间壁垒较高设备名称设备价格(亿元)分类隔膜制造设备5.5基膜萃取设备1.6基膜收卷分割机2.2共需涂布机2.4涂覆气体回收设备0.9共需定型延长设备1.4共需缺陷检测仪0.1共需其他设备2.5共需合计16.7资金、工艺、时间壁垒较高。
隔膜的生产流程包括原料混合、
挤出流延、热处理(或萃取)、拉伸、收卷分切等,每个环节都需要高精度控制,设备选型必须根据工艺特点定向匹配,一般由隔膜厂商自行设计图纸,确定参数后向设备商订制。因为设备具有非标化设计、调试时间长、高质量要求等特点,隔膜设备从设计、制造到投产的全流程成本都偏高。目前一条干法隔膜生产线设备投入在4千万左右,一条产能约1亿平米/年的湿法隔膜生产线设备投入在1.5-3.3亿元。高精密度客观上决定了设备调试时间较长,恩捷第一条生产线调试时间长达
3
年,湖南中锂将近
2年,头部企业即便现在仍然需要半年以上。资金实力较强的企业产能扩张更快,由此带来“产能加速释放—单平成本下降—盈利提升”
的正向循环。隔膜主要设备价格(亿元) 国内隔膜企业项目设备投入情况企业名称项目设计产能(亿平)单线产能(亿平)投资总额(亿元)单线投资(亿元)单位产能投资额(元/平)恩捷股份珠海恩捷一期10.00.8323.61.972.36沧州明珠湿法隔膜项目3.60.45162.004.44星源材质湿法隔膜项目1.10.355.921.975.64金冠股份湖州生产基地2.70.4512.172.034.51锂电池四大材料中,隔膜行业单GWh投资额高于负极和电解液,并且固定资产及在建工程的资产占比高,资金壁垒较高,重资产特征突出。从具体隔膜扩产项目看,以恩捷股份和星源材质为例,设备投资占比达到了75%,1GWh隔膜设备所需投资额超过了0.5亿元,其中设备投资额在0.4亿元左右。2.8
锂电池四大材料中,隔膜固定资产投入占比大各行业公司固定资产及在建工程的资产占比(%)隔膜产线投资项目表名称恩捷股份(以无锡项目为例)星源材质(以常州项目为例)项目产能(亿㎡)5.24.8总投资(亿元)2216设备购置(亿元)16.712单位投资(元/㎡)4.233.33单位设备投资(元/㎡)3.212.5设备投资占比76%75%1GWh隔膜设备投资(亿元)0.480.381GWh隔膜资产投资(亿元)0.630.5备注:2021年假设1GWh电池需要消耗1500万平方米隔膜70%60%50%40%30%20%10%0%天赐材料
新宙邦
恩捷股份星源材质沧州明珠
贝特瑞
杉杉股份当升科技德方纳米电解液隔膜 负极 正极2019 2020 2021锂电池材料产线单GWh投资对比(万元)6,346.155,000.005,792.932,286.004,568.157,413.56150.313,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000新宙邦 150.31天赐材料 334.45- 1,000 2,000沧州明珠星源材质恩捷股份杉杉股份贝特瑞德方纳米当升科技电解液隔膜负极正极国内隔膜企业的设备对进口设备的依赖度较高,进口设备成为产能扩张瓶颈。目前全球主要隔膜设备厂商主要为4家:日本制钢所、日本东芝、德国布鲁克纳、法国伊索普。头部湿法隔膜企业的设备依靠进口,隔膜产线的扩张速度很大程度上取决于隔膜设备的供应情况:一方面全球主流设备供应商整体产能有限,设备扩产节奏较为保守;另一方面,从订单下发至设备交付通常需要一年半以上,设备进厂后通常还需要数月的设备调试时间。这导致中国产商扩张较慢,行业面临紧平衡,隔膜供需缺口持续扩大。2.8
隔膜企业设备进口依赖度高国内企业与隔膜设备供应商对应情况企业隔膜主要设备供应商特点恩捷股份日本制钢所制钢所是世界领先的机械制造商,设备精密度高、产品良率高星源材质德国布鲁克纳布鲁克纳是全球领先的薄膜设备提供商,擅长制造薄膜挤出与拉升设备,设备具备大宽幅和高车速优势中材科技法国ESSOP法国ESSOP具备吹塑、拉升设备和双向塑料薄膜产线的能力苏州捷力日本制钢所恩捷子公司,设备同自制钢所,具有协同效应纽米科技日本制钢所恩捷子公司,设备同自制钢所,具有协同效应沧州明珠日本公司(未披露)-湖南中锂日本东芝传统隔膜龙头旭化成设备供应商,设备精密度高,供应整套设备,调试较为容易美联新材日本芝浦(东芝子公司)同上,擅长基膜制造湿法隔膜工艺复杂,隔膜龙头企业为保持稳定、优质的产能,多采取与国外设备厂商深度绑定的合作战略。日本制钢所前身为军工企业,是老牌挤出机龙头,其设备精度高、稳定性强、能效低,目前可每年优先保证恩捷股份10-15条产线需求、对应约10亿平的产能增量,剩余产能主要供应日本东丽和日本旭化成。日本制钢所客户稳定且均有长期合作计划,自主新增扩产计划不多,主要是配合长期合作客户进行相应扩产,扩产速度有限。恩捷的设备供应商以日本制钢所为主,并和东芝、布鲁克纳有合作。为保障2022、2023、2024年设备厂商交付恩捷25条、30条、40条产线,恩捷将制钢所的产线从单元上进行调整,通过部分单元替代、整体增加供应线数量。2.8
日本制钢所为恩捷股份主要设备供应商日本制钢所的双向拉伸薄膜生产线制钢所机械板块2025年五年规划相较于恩捷预订了日本制钢所至少到2023年的中国区销售量,日本东芝则为其他国内隔膜企业的新增产能提供设备支持。日本东芝相较于德国企业来说,其优势在于提供一体化电池隔膜生产解决方案,具有良好的流水线协调性,客户主要为中国的化工原料企业和隔膜企业。截至2022年3月,日本东芝已收到100个新增生产线的需求,其扩产计划为将目前的24条/年的产能翻倍至48条/年。2.8
湿法设备持续依赖进口日本芝浦机械(东芝子公司)的挤出成型机挤出成型机的85%是锂电池用薄膜、片材的生产装置双螺杆挤出机混炼脱水干燥系统&脱挥挤出系统反应挤出系统双螺杆挤出机热固性·粉末成形直接成形系统FPU
无拉伸薄膜制造装置 SFPU双向拉伸薄膜制造装置美联新材在购买4套双向拉伸薄膜生产线的基础上,为推进湿法隔膜扩产,22年7月再次向芝浦机械购买两套双向拉伸薄膜制造装置。设备国产化进程缓慢。国产设备供应商主要为中科华联,经过自主研发及经营积累,中科华联掌握了湿法锂电池隔膜生产涉及的配料挤出、铸片、拉伸、萃取、干燥、收卷等关键设备的核心技术,可以为客户提供整套湿法锂电池隔膜自动化生产线解决方案。除了中科华联之外,欧瑞泰科塑料、博宇塑机、大族展宇等企业也开发出了隔膜生产设备,但是其技术水平与国外设备厂商仍有一定差距,国产隔膜产线运行的稳定性和精度不够,在实际运行时效的检验上,没有国外设备可靠,不能满足当前隔膜生产的技术要求,设备国产化整体进度较为缓慢。2.8
设备国产化进程缓慢厂商主要产品实物图欧瑞泰科双向拉伸膜设备博宇塑机挤出机、微孔电池隔膜制造工艺大族展宇高性能锂电涂布机及配套产品中科华联锂离子电池隔膜关键设备 其他国产设备厂商主要设备2.8
降本路径二:干法国产化设备积极破局,湿法设备合作中深拓自研技术企业隔膜主要设备供应商设备设计/调试/整合能力恩捷股份日本制钢所恩捷与制钢所共同研发设计产线,掌握自主知识产权,具有产线整合与自主调试迭代能力星源材质德国布鲁克纳星源具有干湿法设备设计、整合与调试能力中材科技法国ESSOP、日本东芝、中国大橡塑中材具备一定的设备整合调试能力,国内外设备混用苏州捷力日本制钢所恩捷子公司,设备同自制钢所,具有协同效应纽米科技日本制钢所恩捷子公司,设备同自制钢所,具有协同效应沧州明珠日本公司(未披露)公司具有一定的设备调试与整合能力湖南中锂日本东芝全套引进日本先进生产线及检测设备隔膜类型相关企业干法隔膜国内:北京自动化研究所、桂林电科所和济南机械装备总厂国外:奥地利SML兰精机械湿法隔膜国内:青岛中科华联国外:德国布鲁克纳、日本制钢
所日本东丽、韩国韩承、韩国MASTER、法国ESSOP隔膜企业的设备国产化是必经之路。目前设备制约问题的解决方式或进展主要体现为以下三方面:(1)与国外优质隔膜设备企业建立长期深度合作关系,尤其是湿法设备,保障优质稳定的产出能力;(2)自研干法设备;(3)在与国外设备企业的合作过程中尽可能深拓自研技术,实现部分领域核心技术的突破。星源材质的湿法设备深度绑定德国布鲁克纳,其中生产线是两家企业共同开发生产的,星源材质具有一定的核心技术,具备整线整合与调试能力,能更好地使设备与工艺相匹配,提高隔膜直通率,从而降低原材料成本。而在干法设备领域,公司为国内最早实现自研自发干法单拉设备的企业,逐步实现了干法国产化,新投产的国产设备在采购价格下降的同时单线产能大幅提升,将有效降低干法隔膜单平成本。国内外隔膜设备供应商 隔膜企业设备国产化进程有利因素前期投入资金壁垒高决定了生产规模化是隔膜企业降本的核心手段。规模化降本主要通过提高产能及提高生产连续性来减少设备损耗,摊薄单位产品营业成本,提高产能则通过新增产线和提高单线产能两个环节进行。新建产线是目前国内隔膜企业扩产的首要途径,通过增加产线扩产可摊薄水电人工等费用,同时受到下游新能源车和储能市场的需求刺激,国内隔膜企业积极扩产,但受到上游设备制约;此外,企业通过提高单线产能利用率、改进设备和生产工艺提高单线产能,并通过维持大客户粘性,提高单线生产连续性,合理排产进一步促进产线利用率提高及降本。2.9
降本路径三:规模化降本之单线产能提高0.50.750.65110.280.610.10.50.681.21.400.20.40.60.811.21.420182019202120222014202020132016202120222020恩捷股份2018星源材质2019中材科技国内公司单线产能提高趋势(亿平/年/条)1.6在线涂覆工序虽然需要耗费一定的涂覆材料,但是通过技术增效可以提高良品率,从而实现隔膜成品总体营业成本的降低。在线涂覆主要是在基膜主线末端直接增加一道涂覆,使得基膜产线与涂布车间相互独立的两段式生产流程一体化。相较于离线涂覆技术,在品质相同的情况下,在线涂覆膜的效率高且成本将大大降低。在线涂覆的优势在于:1)通过基膜和涂覆环节的连续生产,取消基膜收卷及一次分切,可节约3%的分切损耗,同时连续化生产提升产线效率;2)收卷后分切的逐步降温过程中膜会逐步变形,容易造成不良品,而在线涂覆在膜还没有变形之前就开始增加涂层保护,降低膜的应力收缩,预计良品率可提升10%;3)在线涂覆相比于传统涂覆机器,幅宽可从1.2米增至5米,效率提高3倍。其中,恩捷的在线涂覆可以降本
10%-20%。2.10
降本路径四:技术增效之在线涂覆技术在线涂覆工艺流程图配料挤出过滤计量模头挤出铸片冷却成型拉伸萃取干燥热定型涂覆浆料烘箱烘干在线收卷恩捷股份良品率情况85%72%78%72%66%77%88%
89%68% 69%69%78%
85%60%65%73%0%20%40%60%80%100%基膜半成品综合良品率基膜成品 涂覆成品2019 2018 2017 201664.5%71.1%59.3%67.7%62.5%58.4%55.8%52.7%69.5%0%20%40%60%80%100%总体分切收得率2016(1月-6月)销售LG化学2015其他客户2014星源材质分切收得率情况1. 锂电池隔膜现状隔膜设备和原材料发展趋势涂覆一体化渐成主流,涂覆材料多元化需求无忧,国内供应商全球市占率持续提高隔膜产业链核心公司分析投资建议与风险提示目录2015年国内涂覆隔膜进入快速发展期,早期涂覆行业中的企业分三类:纯代工涂覆、基膜厂自带涂覆、纯销售涂覆膜企业(包含基膜外购企业和自产自涂企业),目前涂覆一体化成为主流。根据GGII,2021年涂覆膜占隔膜出货量比例超过45%(含第三方涂覆)。涂覆的核心技术是浆料的配方,浆料在隔膜涂覆中成本占比较大、超过50%。因动力电池发展方向为高输出、高容量、快充电的模式,对隔膜涂覆技术和工艺要求更多样化,配方的创新成为涂覆的核心竞争力。3.1
涂覆一体化成为主流,隔膜企业均布局涂覆膜隔膜企业涂覆一体化项目建设情况涂覆隔膜历史沿革与发展趋势2015年前用于高端数码产品,市场需求小,以代工涂覆为主2015年新能源汽车动力电池对安全性提出更高要求现在基膜厂商扩建配套的涂覆产线,提升议价权并保证配方保密性企业时间涂覆一体化项目恩捷股份2021.11.23苏州捷力年产锂离子电池涂覆隔膜2亿㎡项目2022.05.05美国年产10~12亿㎡基膜生产线及配套涂覆设备星源材质2021.05.28高性能锂离子电池湿法及涂覆隔膜项目2020.09.15瑞典湿法隔膜生产线及涂覆生产线璞泰来2022.08.19四川卓勤4亿㎡基膜和涂覆一体化项目根据恩捷股份2020年环评,涂覆膜主要使用氧化铝;根据2021年年报,公司的芳纶涂覆膜和油性PVDF涂覆膜均实现批量供货。中材科技的涂覆膜以陶瓷为主,根据2021年年报,公司有芳纶涂覆的布局。3.2
隔膜企业涂覆膜种类:恩捷股份、中材科技恩捷股份涂覆浆料涂覆膜种类陶瓷涂覆隔膜涂覆材料AL2O3涂覆方式将外购的氧化铝粉、CMC(羧甲基纤维素钠)、纯水等原辅材料加入搅拌罐中均匀混合搅拌制备成涂层浆料,然后将涂层浆料涂覆在多孔膜基材的两侧,并将基材干燥制备得陶瓷涂覆隔膜优点通过将浆料涂覆到湿法隔膜表面,利用无机材料高熔点的特性,将提高隔膜的耐高温性能,提高高温下隔膜的形体保持能力,从而提升锂电池的耐温等级中材科技涂覆浆料涂覆种类水性膜(只加氧化铝)加二甲基乙酰胺的涂布膜加丙酮的涂布膜涂覆材料AL2O3AL2O3+DMACAL2O3+丙酮涂覆类别水性涂覆油性涂覆油性涂覆浆料将原料氧化铝、水、聚丙烯酸酯、CMC按一定比例搅拌混合将原料氧化铝、聚偏氟乙烯、二甲基乙酰胺(DMAC)按比例搅拌混合;将原料氧化铝、聚偏氟乙烯、丙酮、CMC、聚丙烯酸酯按比例搅拌混合;涂覆方式通过涂膜机滚轴将配好的浆料均匀涂布在基膜上;进行烘干、收卷、分切根据星源材质官网,公司的涂覆类型主要有陶瓷涂覆、树脂涂覆、水性PVDF和陶瓷混合涂覆等。3.2
隔膜企业涂覆膜种类:星源材质星源材质涂覆膜种类及特性涂覆膜种类陶瓷涂覆隔膜树脂涂覆隔膜水性PVDF涂覆隔膜纳米树脂涂覆隔膜涂覆材料AL2O3树脂水性PVDF+纳米陶瓷纳米树脂SEM特性自主研发涂层具有低水分以及地热收缩陶瓷粒径均匀,平整性好多孔结构涂层,孔径分布均匀水性涂覆,环境友好与极片的界面黏接性好,软包电池的硬度高涂层一致性好:涂覆厚度(0~1μm)保液性能好,电池循环性能好与极片的粘接性好,电池的硬度高热稳定性好,安全性能高抗氧化性能强,满足高电压电池要求水性涂覆,环境友好与极片的粘接性好,电池的硬度高涂层一致性好:涂层厚度=目标厚度±1μm应用应用于电动汽车、电动自行车、电动工具、储能电源等各类锂离子动力电池根据璞泰来官网,璞泰来主要用陶瓷和PVDF做涂覆材料。3.2
隔膜企业涂覆膜种类:璞泰来璞泰来涂覆种类涂覆膜种类陶瓷+PVDF涂层无氟聚合物涂层陶瓷+PVDF混涂涂覆隔膜超薄陶瓷涂层隔膜(UCCS)溶剂型涂覆隔膜(OBS)涂覆材料陶瓷+PVDF无氟聚合物陶瓷+PVDF无机纳米陶瓷PVDFSEM涂覆方式在聚烯烃隔膜表面先涂覆陶瓷再涂覆PVDF涂层在聚烯烃隔膜表面涂覆无氟聚合物涂层在聚烯烃隔膜表面涂覆陶瓷和
PVDF混合涂层通过在聚烯烃隔膜表面涂覆无机纳米陶瓷,获得0.5μm超薄涂层使用溶剂型方式涂覆,获得油性PVDF涂层优点实现隔膜与电芯正负极粘接紧密,减少电芯变形,改善反应界面实现隔膜与电芯正负极粘接紧密,减少电芯变形,改善反应界面;整体厚度由传统的1μm涂层减薄至0.5μm,适用于锂离子电池高能量密度项目提升隔膜与电芯正负极粘接性能,减少电芯变形,改善反应界面,提升电解液浸润性有效降低陶瓷涂层厚度,并保持150℃耐高温性能,在保证锂离子电池安全性能前提,提高其能量密度具备极片高粘接性能、锂离子快速通过性能,使锂离子电池获得快充性能;隔膜性能的提升很大程度上依赖以涂覆材料为主的涂覆浆料配方的改善和涂覆工艺的提升。目前锂电池涂覆技术路线为无机材料涂覆、有机材料涂覆、有机和无机材料涂覆结合的方式。隔膜涂覆提升主要方向有两个:耐高温、粘结性其中耐高温用得最多的是水系陶瓷(可以承受150度热收缩),PVDF、PMMA主要用于粘结性。无机涂覆材料是市场主流材料。根据EVTank,2019年中国锂电池涂覆材料出货量1.55万吨,其中无机涂覆材料出货1.4万吨、占比90.32%。据
GGII,2021
年国内隔膜涂覆膜出货量中,无机涂覆膜占比超过
95%,主要系无机涂覆技术更加成熟,下游客户已形成产业化应用,成为主流涂覆材料。3.3
无机涂覆是主流涂覆类型2019年无机涂覆材料出货量占比涂覆类型涂覆材料产品主要特点无机涂覆陶瓷
(勃姆石、氧化铝)①提高隔膜耐热性、抗刺穿性②改善电池倍率和循环次数③提升电芯良品率④减少电池使用时自放电有机涂覆聚偏氟乙烯(PVDF)、PMMA、芳纶①提升粘接性和电池硬度②提高隔膜的耐热性③提高隔膜的抗氧化性有机+无机涂覆陶瓷+聚偏氟乙烯(PVDF)①耐高温、降低热收缩②提升粘接性和电池硬度③增强吸液性,提升循环寿命涂覆技术路线分类无机涂覆90.32%其他9.68%由于涂覆颗粒较难被直接涂覆在锂电池隔膜和极片上,锂电池和隔膜生产商一般会制备成涂覆浆料作为涂覆材料进行涂覆。涂覆浆料的主要成分包括:涂覆颗粒、树脂材料和水。另外,根据浆料的区别可分为水性涂覆和油性涂覆,水性涂覆指的是溶剂是水,多用于涂无机物(水+陶瓷或PVDF),主要用于LFP,目前占比70%;油性溶剂不含水,用有机溶剂,例如油性芳纶涂覆用于高镍、三元等高端电池,目前占比30%。涂覆材料主要有氧化铝、勃姆石、PVDF、芳纶,现在市面上以涂覆勃姆石和PVDF为主。涂覆陶瓷材料等耐高温高分子材料目的是改善隔膜的高温热收缩,主要考虑安全性能。涂覆PVDF是因为锂电池电芯生产过程中有一步热压工艺,通过PVDF粘结极片与隔膜,排除内部间隙的空气,增加电芯硬度,保持电芯厚度一致性。3.4
目前涂覆材料以勃姆石和PVDF为主主要陶瓷涂覆隔膜水性涂覆和油性涂覆的对比类型水性涂覆油性涂覆工艺浆料溶剂使用去离子水、乙醇丙三醇等极性溶剂、浆料使用油性溶剂,如丙酮NMP产品定位较低中高端优点使用后无需回收,环境污染小价格相对较低。主要因为水性涂料溶剂是水、比较便宜。,
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