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锂电隔膜行业专题报告:垂直整合趋势起,头部优势更明显
来源:未来智库 2023-03-26 267
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    (报告出品方/作者:信达证券,武浩、张鹏)

    一、隔膜为四大主材之一,行业特征明显

    1.1 隔膜为锂电池四大主材之一,可分为干法、湿法、涂覆三类

    隔膜、正极材料、负极材料和电解液是组成锂离子电池最重要的材料,隔膜作为锂电池四大 主材之一,在锂电材料总成本占比 4%左右。锂电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔,能够保 证电解质离子自由通过形成充放电回路,其主要功能是隔离正负极,防止电池短路,同时保 证锂离子在充放电期间正常通过微孔通道以保证电池正常工作。隔膜的性能的优劣决定着锂 离子电池的内阻、容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性。 目前商业化锂电池隔膜主要为聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜以及 PE 和 PP 复合多层 微孔膜。PE 隔膜强度高,加工范围宽;PP 隔膜孔隙率、透气率、力学性能高。普通 3C 电池 主要采用单层 PE 膜或单层 PP 膜;动力电池一般采用 PE/PP 双层膜、PP/PP 双层膜或 PP/PE/PP 三层膜。然而,聚烯烃隔膜存在非常明显的缺点,热稳定性和对电解液的浸润性不足,使得 对聚烯烃隔膜进行涂覆改性成为趋势方向。

    隔膜的生产工艺主要分为湿法和干法两类。锂离子电池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工艺。其中,微孔制备技术是锂离子电池 隔膜制备工艺的核心,按照其工艺类型可以分为干法拉伸(单向和双向拉伸两种)和湿法工 艺两类。隔膜中干法单向拉伸专利主要掌握在以美国 Celgard 公司、日本宇部为代表的国 际厂商,湿法工艺最早由日本旭化成提出,专利主要掌握在以日本旭化成、东燃化学为代表 的国际厂商。而经过多年努力,国内干法单向拉伸技术由星源材质 2008 年自主研发成功并 取得了相应的专利技术;干法双向拉伸技术是我国中国科学院化学所研究自主开发的工艺。 干法隔膜安全性高,且成本较低,因此大多应用于大型磷酸铁锂动力锂电池中;而湿法隔膜 由于厚度更薄、孔隙率高,孔径的均匀性和透气率较高,相比干法隔膜在力学性能、透气性 能和理化性能方面均具有一定优势,因此在重视能量密度的三元电池中应用更广泛。

    干湿法将继续保持价格差,未来干法将往 10μm、9μm 方向演进。从生产厂商的角度来看, 目前干法隔膜生产设备已经基本完成国产化,而湿法隔膜性能要求更高,生产设备更为复杂, 设备仍依赖海外进口,因此干法隔膜成本下降速度更快且产能扩充更加容易,反映到价格上 可以看到,21 年以来湿法隔膜价格上涨 23.33%,干法隔膜价格下降 10%,两者价差不断 扩大。锂电池隔膜在实现全面国产化进程中,三层共挤隔膜成为国产干法隔膜的扩产主流, 动力型干法隔膜应用从最初的 32μm 演变到了 12μm,高工锂电预计 12μm 干法隔膜将 成为今年干法市场的应用主流。随着干法隔膜厚度从 12μm 逐步向 10μm、9μm 方向演 进,干法隔膜性价比日益凸显。

    涂覆隔膜占比不断提高。隔膜涂覆能够有效改善隔膜在锂电池中的循环性能和耐高温性,能 够在更薄厚度的基础上生产更高强度的隔膜,目前湿法隔膜一般均采用涂覆方案,随着湿法 4μm、4.5μm 等更薄湿法隔膜新技术突破,出于性能提升以及安全性考虑,涂覆应用有望 增加。干法隔膜为提升机械强度也逐渐开始使用涂覆方案,随着 12μm 干法单拉隔膜应用 增加,10μm 干法单拉隔膜应用加速,干法涂覆隔膜渗透率不断提升。随着隔膜向更薄趋势 发展以及下游锂电池对安全性能要求的提升,涂覆占比将进一步上升。GGII 数据显示,2021 年涂覆膜占隔膜出货量比例超 45%(含第三方涂覆),预计 2022 年有望超 65%。 涂覆隔膜溢价更高,厂家大力扩产。目前湿法基膜价格相对平稳,湿法涂覆隔膜价格上涨力 度较大,由于涂覆工艺可有效提高隔膜产品的质量,并带来针对不同客户需求进行定制化生 产的机会,涂覆隔膜产品的盈利能力一般较基膜产品更强。以星源材质为例,最近三年,公 司干法隔膜毛利率不断降低,湿法隔膜和涂覆隔膜盈利能力走强,因此公司调整业务结构, 21 年涂覆隔膜占比攀升至第一。此外,因涂覆隔膜的盈利相对较好,各隔膜厂家纷纷大力 投建涂覆隔膜产能。据隆众资讯统计,2021 年至 2022 年 5 月,国内隔膜企业规划建设产 能 341.15 亿平米(不含涂覆膜产能),投资规模超 900 亿人民币,涂覆膜规划产能占基膜 产能的 52.65%。

    无机涂覆成为主流,勃姆石占比逐渐提升。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,以勃姆石、氧化铝为主要涂覆材料的无机涂覆较 以聚偏氟乙烯(PVDF)、芳纶为代表的有机涂覆和有机无机混合涂覆技术更加成熟,无机 涂覆隔膜的可拉伸强度和热收缩率更好,下游客户已形成产业化应用。GGII 数据显示,2021 年涂覆隔膜中 95%以上为无机涂覆,无机涂覆材料已成为市场主流的涂覆材料,其中勃姆 石在无机涂覆材料应用中的占比逐渐提升。根据 GGII 数据统计,2021 年勃姆石占无机涂覆 膜用量的比例已超过 60%,较 2016 年增长 46 个百分点,GGII 预计 2025 年勃姆石占无机 涂覆膜用量的比例为 75%,国内锂电池用勃姆石需求量为 1.85 万吨,全球锂电池用勃姆 石需求量为 3.1 万吨。

    固态电池用固态电解质代替隔膜和电解液,产业之路尚远。固态电池相对液态电池使用了固 态正负极材料和固态电解质,固态电解质具有较高的机械强度,不仅可以在电池中作为隔膜使用还能有效抑制锂枝晶生长,因此具有较高安全性。固态电池相较传统液态锂电池有如下 优势:1)消除液态电解液泄漏和腐蚀的隐患,热稳定性更高。2)稳定且较宽的电化学窗口, 可匹配高电压正极材料。3)固态电解质一般为单离子导体,副反应少,循环寿命更长。4) 全固态锂电池可通过多层堆垛技术实现内部串联,获得更高的输出电压。但固态电池目前还 有科学层面的问题尚未解决,实现真正意义上的产业化时间暂不明确,即使实现了产业化, 其产业链的建立、工艺和成本的优化和完善都需要一个长期的过程。宁德时代、本田等都预 测全固态电池 2030 年左右才可能在车上应用。

    设备(宽幅 车速)和产能利用率是主要降本途径。一方面,隔膜厂商产线车损和宽幅是影 响产线产能的主要指标,而单线产能提升将降低折旧、人工、动力等费用摊销。目前头部企 业产线宽幅约 6 米,车速最快能达到 100m/min 及以上,假设平时车速为 80m/min,产能利 用率保持 80%左右,则单平湿法隔膜为 0.82 元/平方米左右,相较宽幅 4m,车速 50m/min 时 成本降低 0.27 元。另一方面,产能利用率也是降低成本的关键,频繁产线切换和小额订单 将造成产能利用率降低。我们认为,头部企业设备和产能利用率是二线厂商和新进入者难以 望其项背的,虽成本下降存在边际递减的过程,但头部企业凭借海外大厂和头部企业高利润 订单持续扩充产能,利用先发优势和成本优势抢占市场,长周期角度来看或将持续保持竞争 优势。

    良品率是影响隔膜企业成本要素之一。生产出母卷后需要进行分切和涂覆流程,这其中存在 一定的损耗,隔膜良品率是衡量这一过程的指标。隔膜良品率为 A 品平米数/母卷平米数, 衡量的是从母卷到 A 品的生产过程成品情况,良品率可以直接影响原材料使用量和其他成 本。国内厂商良品率层次不齐,星源材质湿法基膜良品率 90%左右,恩捷股份我们预估 90% 以上,其他二线厂商我们预估不超过 80%。恩捷股份良品率行业领先,我们认为主要原因 是公司本身技术积淀深厚叠加产能不断扩张,“干中学”中提高产线良品率;同时通过与大客 户保持良好的合作关系,稳定供货减少切换产线次数,并通过客户反馈减少产品瑕疵率。

    3.2 垂直一体化成长期趋势,头部企业加速产业扩张

    恩捷股份:隔膜行业龙头企业,完善干法隔膜版图,看好扩张可持续性 提升速度。 恩捷股份是隔膜行业龙头企业,近几年产能持续扩张,2021 年底产能达到 50 亿平,2022 年公司预计产能将达到 70 亿平米,整体出货我们预计将达到 50 亿平米左右,2025 年公司 隔膜出货量目标为 180 亿平米,其中湿法隔膜为 120-130 亿平米。公司 2025 年目标全球隔 膜市场市占率为 50%。涂覆方面,公司不断加大涂覆产能,以公司募投项目为例,重庆恩捷 高性能锂离子电池微孔隔膜项目(一期)规划产能为 4 亿平米,100%涂覆;江苏恩捷动力 汽车锂电池隔膜产业化项目设计湿法产能 20 亿,其中涂覆膜产能为 10 亿。干法隔膜方面, 公司与与 Celgard 合资建设干法锂电池隔膜项目,将于 2022 年逐步形成产能,同时与宁德 时代合资建立干法与湿法隔膜生产项目。

    单平盈利市场领先。公司良品率和产能利用率一直处于较高水平,同时产线幅宽和车速等指 标也处于市场领先地位,2021 年公司单平扣非净利润约为 0.86 元,2022 年 Q2 公司单平扣 非净利润预估为 0.94 元。公司进入 LG、松下、三星 SDI 等海外巨头供应链体系,且是亿纬 锂能、宁德时代、国轩高科等国内巨头供应商,客户结构 高良品率 高产能利用率保障公司 盈利水平。

    星源材质:湿法、涂覆产能扩张显著 海外客户高增长,看好未来产品盈利能力改善。 星源材质不断扩张涂覆及湿法隔膜产能。以公司 2021 年募投项目为例,星源材质拟建 20 亿 平湿法,其中涂覆产能为 13 亿平,建设周期为 5 年。我们认为公司持续扩张涂覆基湿法产 能,未来单平盈利能力或将得到改善。同时公司积极拓展海外客户,2022 年 H1 海外市场收 入为 2.9 亿元,同比增长 48.53%,毛利率为 53.45%,高于国内毛利率。以 2021 年为例, 公司单平净利润为 0.24 元,2022 年 Q2 我们预估单平净利润为 0.55 元,提升幅度明显。

    璞泰来:涂覆龙头企业,向上游延伸布局,涂覆材料 PVDF 等 基膜加速扩产,看好公司未 来发展。 公司是涂覆加工龙头,公司预计 2022 年 40 亿㎡左右的涂覆加工出货量。2021 年底公司已 经形成年产 1 亿㎡基膜、0.8 万吨纳米氧化铝及勃姆石、0.5 万吨 PVDF 及 40 亿㎡的涂覆 隔膜加工产能。我们认为,公司作为涂覆加工的龙头企业,向上游率先布局,看好未来垂直 一体化发展之路。 1)基膜:溧阳月泉基膜产线持续稳定运行,并对投产产线进行速度提升和品质优化,5μm 超薄膜认证工作继续推进,并与海外客户协商制定了后续生产计划;四川卓勤一期 4 亿 ㎡基膜和涂覆一体化项目建设加速推进,设备安装工作进展顺利。 2)涂覆:截止 2021 年 12 月 31 日,公司涂布机业务在手订单金额超过 40 亿元(不含内 部订单);2022H1 公司涂覆隔膜及加工量(销量)达到 17.29 亿㎡,相关收入同比增 长 76.47%。 3)涂覆材料:公司与东阳光合作开发 PVDF,与茵地乐联合开发水性粘结剂,并在 2022 上半年实现在粘结性、耐电解液性等综合指标的优化,提高了隔膜安全性。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,以对 PVDF 涂覆产品形成有效补充。高性能聚芳纶涂覆产品与高端客户广泛沟 通,有望能在下一代高能量密度锂电池获得广泛应用。陶瓷涂覆材料产能方面,溧阳极 盾二期已稳定运行,溧阳勃姆石三期产线开始试运行,四川极盾一期产线继续建设,宁 德液态勃姆石产线正在有序推进,截止 2021 年底公司已形成年产 8,000 吨纳米氧化铝 及勃姆石产能;PVDF 方面,东阳光氟树脂现有 PVDF 产能为 5000 吨,另外其 2 万吨 PVDF 产能建设项目一期(1 万吨,含 R142b 产能)已经启动建设,公司预计于 2023年投产。

    (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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