淘宝店铺 阿里店铺 服务热线:18968044126

> 行业动态 > 行业动态 > 隔膜行业深度:发展趋势、降本路线、产业链及相关公司深度梳理
隔膜行业深度:发展趋势、降本路线、产业链及相关公司深度梳理
来源:投研锋向 2023-03-24 356
  • 收藏
  • 管理

    随着“碳达峰”“碳中和”被写入政府工作报告,绿色低碳产业在我国得到迅猛发展。碳减排过程中不可或缺的新能源汽车渗透率日益提升,储能电池增长迅速,未来锂离子电池行业有望维持高景气,其组成材料的技术研发也在不断创新。其中锂电池隔膜主要影响电池的综合性能和安全性能。整体来看,隔膜行业的发展经历多个阶段,大体路径为:干法隔膜-湿法隔膜-涂覆隔膜-新材料隔膜。当前,涂覆膜的渗透率正在不断提升。同时,隔膜生产成本占比较高,因此降本增效提升竞争力也是大势所趋。

    下面我们将主要针对锂电池隔膜行业进行分析梳理,了解隔膜行业的行业特征与发展趋势,分析市场现状、降本路线、产业链及相关公司等内容。希望对大家了解锂电池隔膜行业有所启发。

    01

    行业概述

    1、概念

    电池一般由正极、负极、隔膜及电解质组成。隔膜在电池中的主要功能是隔离电池正负极,防止短路,同时保证锂离子在充放电的过程中正常通过微孔通道以保证电池正常工作,因此隔膜的性能对于锂离子电池的内阻、容量、循环性能、充放电流密度以及安全性等关键指标有重要的影响。

    2、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。

    3、隔膜材料性能要求高

    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。

    涂覆工艺具有多样性,以工艺和专利为核心。隔膜涂覆多采用定制和联合研发方式,其核心在于配方及工艺,涂覆专利主要由LG、帝人等大企业把持,国内企业如星源材质通过获得LG化学陶瓷涂覆专利授权,切入涂覆领域。

    3、国内隔膜企业供应全球市场

    海外产商扩产不足,供应不足。其中日本隔膜企业普遍扩产较慢。韩国隔膜企业扩产速度略高于日企,但是增量有限。由于日韩企业扩产速度赶不上下游需求增速,海外车企、动力电池企业均来我国寻找隔膜供应商。国内主流隔膜企业产能大幅扩张,同时全球化供应的步伐加速,隔膜有望成为继负极、电解液之后第三个实现全面出口的锂电中游材料。众多海外动力电池企业以及海外车企直接与国内恩捷签订采购协议。国内隔膜产业一方面具备规模优势,另外一方面,相对日韩企业,国内隔膜企业在客户响应速度,性价比上面一般也具备优势。

    1、上游

    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。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。

    (1)聚丙烯(PP):依赖进口,大韩油化和新加坡TPC为主要供应商

    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。

    (2)聚乙烯(PE):进口依赖度高,国产化趋势初显

    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)我国UHMWPE进入产能扩张期

    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。

    4)我国高端UHMWPE隔膜专用料的研发和生产能力有限

    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。

    湿法双向同步拉伸工艺和双向异步拉伸工艺大体相似,只是在拉伸时横、纵方向同时取向,减少了单独纵向拉伸这一步,优点是有效的加强了隔膜厚度的均匀性,缺点是拉伸过程较慢、通用性较差(只有横向可以拉伸,纵向是固定的)。

    (3)涂覆隔膜:涂覆一体化成为主流,隔膜企业均布局涂覆膜

    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)。

    4)PMMA将对PVDF形成有效补充

    PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),俗称有机玻璃,由MMA单体聚合而成,广泛应用于电子电器、导光板、汽车、太阳能电池等领域。PMMA是水性涂覆,比PVDF更环保,粘结性更好。同时,如果PVDF持续供需紧张、价格持续走高,PMMA从价格和环保的优势,可替代水性PVDF的部分需求。PMMA的劣势是耐热温度150度,较PVDF的170度低。

    根据璞泰来投资者问答,PMMA在涂覆隔膜上有企业在局部使用,璞泰来也有部分客户使用了2年以上时间,相对减少了PVDF的用量,但在正极材料上还没有企业明显批量使用,主要因为在正极方面还有工艺问题和配方性能问题需要验证,而PVDF作为正极极片涂覆的粘结剂,在稳定性和安全性方面有明显的优势。

    5)芳纶涂层隔膜具有耐高温等优势

    芳纶是一种芳香族聚酰胺,具有优异的力学性能和稳定的化学结构,有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻、耐磨损等优良性能。首先,海绵状结构的芳纶涂覆隔膜内部互相连通的多孔结构,使锂离子传输通畅,隔膜离子电导率高达1.51mS/cm,使得隔膜有较高的润湿性、电池的活化时间减少、长循环的稳定性提高。第二,芳纶涂层很薄、1mu-2mu,而PVDF混涂(PVDF 陶瓷)在2mu以上。第三,因芳纶耐高温,可以满足无机涂覆无法解决的180度以上的耐高温需求,目前混入陶瓷的芳纶涂层可以做到200度左右,该方案的优点是重量轻、是阻燃材料,但是因为芳纶涂层仍以聚乙烯为基底,一定温度下仍会收缩,未来可能直接把耐高温的树脂材料(例如芳纶等)做成基膜。

    因为芳纶涂覆成本较高,目前使用较少,璞泰来的技术路线是类芳纶替代物,恩捷的芳纶涂胶膜目前批量供应海外高端消费类客户。

    (4)路径四:干法国产化设备积极破局,湿法设备合作中深拓自研技术

    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。

    以星源材质为例,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。

    3、技术增效

    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%。

    07

    国内重点公司

    1、恩捷股份

    全球锂电隔膜龙头,产品技术以及产能均有竞争优势。恩捷股份2006年成立,2016年于深圳交易所上市,主营业务为锂电池隔膜。2020年公司通过收购苏州捷力和重庆纽米、拓展其市场规模;2021年通过与Celgard合作成立合资公司,进军干法隔膜领域,目前干法隔膜项目已在江西启动。2021年锂电池隔膜出货量30亿平,出货占全球市场5成左右,在锂电池隔膜材料行业中稳居第一。公司隔膜技术在业内遥遥领先,优异的产品良率帮助公司进一步降低了生产成本。公司与多家下游客户绑定,并全力拓展海外客户,海外订单的高毛利率有望帮助公司获得超额收益。

    规模效应明显、成本优势领先。公司湿法隔膜生产规模全球领先,2022年产能达70亿㎡、交付能力45~50亿㎡,2023年争取产能达百亿㎡、交付能力65~70亿㎡。规模优势提升了公司的采购优势和生产效率、降低生产时的停机转产次数,有效降低公司成本。

    市场优势突出。国内客户包含宁德时代、比亚迪、国轩、孚能、力神等企业,海外客户包含松下、LGES、三星等。

    2、星源材质

    公司位居锂电隔膜行业第一梯队,干法龙头,海外客户放量。星源材质成立于2003年,2016年在创业板挂牌上市,主营业务为锂电池隔膜的生产、研发和销售,公司干法技术领先市场,并且具有完整的隔膜生产工艺,涵盖了干法、湿法以及涂覆技术。当前公司隔膜扩产加速,产能迅速扩张,新增南通生产基地20亿平隔膜产线。下游客户包括宁德时代、比亚迪、LG、Northvolt等多家海内外优质电池厂。随着公司2020年进入LG供应链,2022年供货有望达3亿平,瑞典项目也在积极推进中,帮助公司持续拓展欧洲市场。

    积极布局新产能。公司2022年通过定增募集资金,用于增加年产20亿㎡湿法隔膜及涂覆隔膜产能。通过持续产能扩张,公司可以利用规模化优势继续降低生产成本,并提高湿法涂覆隔膜的业务比重、完善产品结构。

    市场优势突出。在国内市场,公司客户覆盖宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、欣旺达、蜂巢能源、亿纬锂能、天津力神等企业;在国外市场,公司批量供应LG化学、三星SDI、日本村田、SAFT等一线厂商。

    3、中材科技

    公司主营业务稳步增长,锂电池隔膜进入快速上升通道。中材科技成立于2001年,2006年在深圳交易所上市,主营业务包括风电叶片、玻璃纤维、锂电池隔膜。公司当前全力布局锂电池隔膜业务,现有包括山东滕州、湖南常德、湖南宁乡、内蒙古呼和浩特四大生产基地。随着山东和内蒙古工厂今年陆续投产,年底将拥有隔膜产能18亿平,预计2023年各生产基地建成后,公司将拥有锂电池湿法隔膜30亿平产能。公司客户结构优质,主要客户包括宁德时代、亿纬锂能、LG、三星等头部电池厂,未来锂电池隔膜产品有望实现量价齐升,进一步提升公司业绩。

    覆盖主流锂电池客户市场。公司主要向宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、AmperexTechnologyLimited、LGES等国内外领先电池企业供货。

    4、璞泰来

    公司率先实现隔膜基膜、涂覆加工、涂覆材料、粘结剂及锂电设备的一体化协同发展,综合竞争优势显著。璞泰来成立于2012年,2017年在上海证券交易所上市,主营业务涵盖锂电池的负极材料及石墨化加工、隔膜及涂覆加工、自动化工艺设备、PVDF及粘结剂、铝塑包装膜、纳米氧化铝及勃姆石的研发、生产和销售。公司一方面,与东阳光合作开发PVDF,与茵地乐联合开发水性粘结剂,在涂覆加工中采用国产化的粘结剂和陶瓷等,实现重要涂覆材料及涂覆粘结剂的部分国产化替代。另一方面,公司使用自主研发的一体化通用多层涂覆设备,能够实现对最小厚度为0.5微米的隔膜基膜的多层涂覆。另外,在非氟高分子涂覆领域,公司的PMMA涂覆产品已批量使用在高端数码电池,局部导入动力电池市场,对PVDF涂覆产品形成有效补充。

    5、沧州明珠

    沧州明珠主要有三类产品:PE管道、BOPA薄膜、锂电隔膜。其中PE管道、BOPA薄膜均为细分市场领军产品,隔膜产品将随着生产技术和工艺的提高、产能规模的扩大,行业地位提升。

    湿法隔膜快速扩产。2021年底公司拥有湿法隔膜产能1.9亿㎡、干法隔膜产能1亿㎡,合计2.9亿㎡,另有4亿㎡湿法隔膜扩产项目在建。

    拥有优质下游客户。公司锂电隔膜的客户有宁德时代、比亚迪、力神、中航锂电等电池企业。

    08

    未来展望

    在全球新能源汽车需求爆发的背景下,隔膜市场空间广阔。经测算,2023年全球隔膜需求达178亿平,2025年预计高达314亿平,5年复合增长率28.4%。

    未来两年全球隔膜新增有效供给主要为我国第一梯队企业贡献,供需紧张格局仍将延续。海外隔膜厂旭化成、SK等产能扩张较为保守,增量有限。国内一线隔膜厂恩捷、星源、中材建成产能加速爬坡释放,全年市场份额有望进一步提升。经测算,2023年全球隔膜有效供给预计将达到186亿平,有8亿平盈余,供需偏紧。二三线厂商河北金力、沧州明珠等企业新公布产能预计需要2年时间形成有效供给,规模出货时间预计在2024年,届时市场供需紧张格局预计将有所缓解。

    END

    想要获取海量投研信息?

    想要了解事件背后的逻辑、最硬核的投研逻辑?

    (更多投研内容可关注公众号《 投研锋向 》加入社群,体验更多0预期差纪要信息)

    免责申明:以上内容仅供学习交流,不构成投资建议。

    地址:浙江杭州市拱墅区祥茂路6号香槟之约园D座313

    总机:0571-86091286

    客服电话:18968044126

    行业动态

    行业动态 联系我们
    智钛公众号 智钛小程序
    浙ICP备2022018566号-2 | 网站地图 | 地图导航 | 智钛净化 | 纳米材料 | 技术支持:脚本设计