新型电池技术取代锂电池影响锂电池隔膜行业发展分析

新型电池技术取代锂电池，影响锂电池隔膜行业发展分析

新型电池技术取代锂电池，影响锂电池隔膜行业发展锂离子电池主要运用于手机、电脑、新能源汽车及储能电站等行业，经过多年的发展，锂离子电池已经在体积比能量、质量比能量、质量比功率、循环寿命和充放电效率等方面优于镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池等传统二次电池，成为各国政府优先支持和重点发展的新能源产业。虽然现在的电子产品和纯动力汽车电池的主流选择是锂离子电池，其他新兴电池如全固态电池等技术尚不成熟，在相当长的时期内锂离子电池尚难以被其他类型的电池所取代，但如果未来全固态电池等新兴电池突破技术瓶颈、实现量产并完成商业化进程，则市场对于锂离子电池的需求将受到影响，处于产业链中的锂离子电池隔膜也会受到不利影响。锂电池隔膜细分市场分产品类别来看，根据调研统计，2021年湿法锂电池隔膜市场出货量达到57亿平方米左右，同比上升10．2%，占全球锂电池隔膜市场出货量的比重为53．8%，其次是干法锂电池隔膜市场出货量约为25亿平方米，同比上升15．9%，市场占比达到23．6%，其他细分市场出货量之和为24亿平方米，占比30．3%。中国锂电池隔膜产品结构变化湿法隔膜仍将是主流隔膜技术路线，长期占据市场高份额。湿法隔膜轻薄且韧性较好。锂离子电池隔膜制备方法主要分为湿法和干法。二者各有优缺点，湿法隔膜工艺难度系数高，对设备要求高，建设投产周期长成本高，能源消耗较大，且需使用有机溶剂，环境污染大，但制得的隔膜精密度高，具有较高的孔隙率，薄膜孔径小且均匀，薄膜更薄的同时还可保持良好的韧性，拉伸强度和穿刺强度更高。干法隔膜安全性及成本优势明显。干法隔膜工艺相对简单，环境友好且成本较低，然而孔径的大小、分布和孔隙率难以控制导致稳定性较差，干法拉伸制成的薄膜中的孔径会按照一定的方向分布，并且薄膜的结晶和非结晶区域之间有明显的分隔，成膜通常较厚。但干法隔膜的耐热性更好，各向热收缩率都更小，闭孔温度和熔断温度也更高，且成本优势明显。隔膜是保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料。目前我国锂电池隔膜依赖进口较大，未来随着产能的扩大，将有极大的进口替代空间。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。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。湿法隔膜技术是国内锂电池隔膜中主要的生产工艺，占比较重。2020年，国内锂电池湿法隔膜产能约为40．4亿平方米，较2019年增长了15．1%。2020年，国内干法隔膜产能约为14．1亿平方米，较2019年增长了13．7%。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有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。随着锂离子电池隔膜行业竞争激烈，不具备自主研发设计能力的锂离子电池隔膜厂商的发展空间将逐渐缩小，国内隔膜行业的竞争将主要集中在原材料配方工艺、微孔制备技术、成套设备设计能力、产品品质及销售渠道等方面，具备自主核心技术、产品质量稳定及销售渠道的锂离子电池隔膜厂商的市场占有率稳步提升。分析认为，国内电池隔膜行业已经开始进行调整与重组，市场呈现出强者更强，弱者出局的趋势，缺技术、少品牌、短资金的小微企业发展不容乐观，未来隔膜行业将进一步加快洗牌。锂电池隔膜行业现状受益于全球新能源产业的迅速发展，带动了锂离子电池市场规模不断扩张，锂电池隔膜作为锂离子电池的重要材料之一，其决定着锂离子电池的性能优劣，是其产业链中的关键环节，随着锂电池隔膜生产技术的不断提升，将会有效地推动未来行业高质量发展。锂电池隔膜是一种用于锂电池的薄膜，可以防止电解液从电池中流出，保护电池内部的元件免受损坏，其通常由多层聚合物薄膜组成，包括多层聚脂薄膜、多层聚氨酯薄膜和多层聚乙烯薄膜。锂电池隔膜行业基本概述锂电池作由正极，负极，隔膜，电解液四个主要部分构成。隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池中的关键环节，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，成本占比约10%-20%，在锂电池进行电解反应时，锂电池隔膜可以用来分隔正极和负极防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。锂电池隔膜浸润在电解液中，表面上有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。锂电池作由正极、负极、隔膜、电解液四个主要部分构成。隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池中的关键环节，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，成本占比约10%-20%，在锂电池进行电解反应时，锂电池隔膜可以用来分隔正极和负极防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。锂电池隔膜浸润在电解液中，表面上有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。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；而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸的作用。目前，大规模商品化的锂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。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，是当前锂电池隔膜的主要原材料。锂电池隔膜行业竞争情况当前国内隔膜市场逐渐清晰，双雄并立格局确定。2017年各厂商市场份额竞争激烈，行业局面无明显龙头迹象。星源材质以干法隔膜起家，2013年打通国际市场，绑定海外巨头LG，奠定国内干法隔膜地位，2019-2020年，恩捷股份收购苏州捷力与纽米科技，横向切入3C市场，加速对消费电子市场的渗透，湿法龙头地位巩固，两强争霸的市场格局确定。当前我国锂电池隔膜行业双寡头格局显著，恩捷股份和兴源材质成为行业的绝对龙头，行业CR2从2018年的34．6%到52．6%。具体来看，在干法隔膜方面，整体呈现出'三足鼎立’的市场格局。中兴新材在产能释放以及下游大客户需求放量的情况下，一举成为干法隔膜龙头企业。第一梯队中兴新材、星源材质、惠强新材市场占有率稳步提升，2021年干法隔膜市场CR3接近70%。2021年隔膜龙头恩捷股份与Celgard成立合资公司布局干法隔膜，干法隔膜产品预计2022年将量产销售，结合恩捷股份携手宁德时代布局的20亿平米干法隔膜产能，预计未来干法隔膜的市场格局将会变动。在湿法隔膜方面，湿法隔膜呈现出'一超多强’的行业格局，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超过50%。中材科技及星源材质2021年整体产能新增有限，但产能利用率均处于高位。第二梯队的湿法隔膜产业在行业整体需求旺盛的背景下逐步发力，产能利用率提升尤为显著，成为2021年湿法隔膜重要的市场供给源之一，使得2021年的CR3略有下降，2021年的CR3为76%。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。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。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有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。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有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。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。隔膜的发展开始于20世纪，1970年已经出现了微孔隔膜生产工艺的专利登记信息。1991年，索尼公司推出了全球第一块商业化锂离子电池，隔膜产业与其他锂电池相关产业正式进入快速发展阶段。1992年，日本政府制定了一项为期10年的锂电池研究计划，集中12家公司的力量联合进行攻关。在政府的总体规划下，日本电动车的科研经费得到了有效的落实。根据中国电池工业协会访日代表团于2000年的考察情况来看，日本的锂电池产业发展非常迅速，当时已经拥有了比较完善的锂电池产业，实现了从隔膜、电极、电解液等电池原材料的生产，到电池的组装、测试的良好衔接。不仅如此，隔膜生产企业所需的辊压机、卷绕机、涂布机、剪切机等，均可在本土采购。2020年尽管由于疫情影响，新能源汽车上半年市场需求低迷，但在国内一系列政策推动以及疫情逐步得到控制等利好因素推动下，全年新能源汽车产销量仍实现增长，这也带动锂电池出货量的增长。而锂电隔膜在锂电池需求增长带动下，出货量也实现快速的增长。当前国内锂电池隔膜行业大步快跑的同时，国产隔膜和铝塑膜行业面临的挑战不容忽视，在隔膜领域。一是产能过剩;二是品质良莠不齐;三是高端市场仍由国外巨头占据。此外，随着三元电池解禁及高能量密度电池的诉求，电池安全性要求越来越高，对隔膜的要求相应提高，市场对于涂覆隔膜等新技术正在提出新的要求。从隔膜市场规模来看，2019年中国锂电隔膜市场规模（只统计基膜）35．6亿元，同比下滑12．2%。市场规模增速远小于出货量增速，主要原因为企业产能规模化效应提升，隔膜成本进一步下降，造成隔膜价格下降，且下降速度远大于产品出货量增速。2020年，国内受疫情影响，工业生产受到停滞发展，对市场中的锂电池隔膜价格的下降趋势起到减缓左右，在国家大力支持新能源行业发展的政策扶持和产业快速增长下，行业市场规模约为32．7亿元。从市场规模来看，2020年中国锂电隔膜出货量37．2亿平米，同比增长36%。从隔膜产品结构来看，2020年湿法隔膜出货量26亿平米，同比增长30%，占隔膜总出货量的70%。干法隔膜出货量11亿平米，同比增长超过40%，增速大于湿法，占隔膜市场总量的30%。从市场竞争格局来看，2019年中国锂电隔膜市场TOP6企业市场占比为72．1%，TOP3企业市场占比为53．5%;2020年TOP6企业市场占比为80．3%，TOP3企业市场占比61．7%。2020年，国内锂电池隔膜市场规模约为32．7亿元，较2019年下降了8．15%。虽然全国锂电池隔膜出货量保持15%以上的增长，但是由于价格逐渐降低，市场规模呈下降趋势，未来头部企业产能规模化效应将进一步显现，成本进一步下降。锂电池隔膜需求情况2021年我国锂电池隔膜出货量为79亿平米，同比增长112．94%。2022年上半年出货量为54亿平米。从隔膜产品结构来看，2021年中国锂电隔膜市场出货仍以湿法隔膜为主，市场占比74%。湿法隔膜市场占比提升的原因为：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。2021年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。2022年上半年，湿法隔膜市场占比进一步提升，达到79%。随着国内锂电池隔膜企业产能的不断扩张，以及国产锂电池隔膜产品性能的不断提高，我国锂电池隔膜的国产化率也快速增长，2022年上半年我国锂电池隔膜基本实现了全面国产。新能源锂电池隔膜行业回顾及发展趋势隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一，通常也被称为电池隔膜、隔膜纸、离子分离膜等，处于新能源汽车产业链的上游部分。锂电隔膜是锂电池中关键的内层组件，能够影响锂电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。性能优异的隔膜需要隔离正负极防止短路同时还要允许锂离子的传导，在过度充电或者温度过高时还要具有高温自闭性能来阻断电流防止爆炸，另外还要具有强度高、防火、耐性好、无毒等特点。一般来说，根据隔膜的主要功能，隔膜的在安全性和通过性上对性能要求较高：①给电池提供安全保障。具有良好的绝缘性，以防止正负极接触短路或者被毛刺、颗粒、枝晶穿刺而出现的短路。因此隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺强度，不易撕裂，并且在突发高温条件下基本保持尺寸