产品名称 | 产品类别 | 产品简介 | 市场价 | 价格 |
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1. 技术含量高,投资大。
电池隔膜具有技术含量高、投资大的特点。
隔膜是电池四大部件之一,与正极、负极和电解液共同构成电池。在电池中,隔膜是技术最先进的部件,它能够决定电池的寿命、电阻、电容和安全性。位于正极和负极之间的电池隔膜,能够防止电子通过并避免短路,同时允许锂离子通过。一个优秀的电池隔膜应该具备两个重要功能:优异的稳定性和良好的离子通透性。稳定性是电池隔膜的重要性能之一,它包括三个方面:化学稳定性、热稳定性和机械稳定性。化学稳定性是指隔膜在电池工作过程中,能够抵抗电解液的腐蚀作用,保持自身结构和性能的稳定性。热稳定性是指隔膜在高温条件下不易发生变形、熔化或分解等现象,能够维持电池的正常工作。机械稳定性则是指隔膜在受到外力作用时,不易被穿刺或破损,从而防止电池发生短路等安全事故。二、离子渗透性优异,易被电解液渗透,并保持一定尺寸的孔隙率和孔径。目前,各大公司和研究机构都在加强电池隔膜的两大功能。近年来,有许多相关的优化修改。首先,随着锂离子电池能量密度的不断提高,非活性物质的数量逐渐减少,导致隔膜也变得越来越薄。目前最优的隔膜厚度已经达到了4mm,这一进步为电池性能和效率的提升打下了坚实基础。二是发展多层膜、改良膜和新型膜片以提高热稳定性。例如,涂料薄水铝石已逐渐成为许多企业的选择。
锂电池隔膜行业是一个典型的重资产行业,其中固定资产在电池四大组件中的占比排名第一,这意味着该行业需要大量的投资。事实上,许多头部隔膜企业的固定资产占其总资产的比例超过40%,这一比例远远超过其他三个电池组件。许多头部隔膜企业占其总资产的40%以上,远远超过其他三个组件的电池。
2.竞争很激烈
2015年,海外隔膜产品在市场上占据着超过90%的份额,然而,海外隔膜厂商对于产能的扩张持非常谨慎的态度。与此同时,随着中国新能源产业的崛起和锂电池行业的飞速发展,隔膜需求迅速增长。国内隔膜厂家抓住了这一机遇,大幅度扩展了隔膜的生产能力,从而在供应链上获得了重要优势。从此,国内隔膜企业逐渐崭露头角,成为行业的领跑者。这一系列变化,彰显了中国新能源产业的活力和国内隔膜企业的实力与眼光。
目前,隔膜行业正处于竞争日趋白热化的阶段。首先,新投资的生产线具备了更高的速度和更宽的幅面,这两个因素直接决定了膜片生产效率。速度的提升和宽度的增加不仅可以降低综合成本,同时也对设备和膜材料提出了更高的要求。现如今,国内第一梯队的隔膜生产商已将宽度扩展至6.2米,速度提升至110米/分,从而实现了21%~49%的效益增长。其次,头部企业呈现显著的马修效益,随着订单数量的增加,其开工率也相应提升,进一步降低了综合成本。据统计,100%开工率的生产线相较于50%开工率的生产线,效益高出37%。最后,封头企业在良率方面表现优异,由于隔膜行业工艺复杂,一般企业良率较低,而封头企业凭借其技术优势,能够大大降低不良率,从而在竞争中脱颖而出。
据统计,2018年我国电池膜行业市场规模为约1.52亿元,同比增长率为约16.71%;2019年我国电池膜行业市场规模为约3.56亿元,同比增长率为约30.82%;2020年我国电池膜行业市场规模为约6.51亿元,同比增长率为约60.22%;2021年我国电池膜行业市场规模为约9.75亿元,同比增长率为约23.63%;2022年我国电池膜行业市场规模为约11.84亿元。
统计数据显示,2018年中国电池膜行业市场规模1.52亿元,2023年H1中国电池膜行业市场规6.72亿元。2018-2023年H1中国电池膜行业市场规模如下:
图表:2018-2023年H1中国电池膜行业市场规模
数据来源:智研瞻产业研究院
预测, 2029年中国电池膜行业市场规模40.77亿元。2023-2029年中国电池膜行业市场规模预测如下:
图表:2023-2029年中国电池膜行业市场规模预测
数据来源:智研瞻产业研究院
锂电池隔膜行业是一个典型的重资产行业,其进入门槛高,需要数十亿元的投资。同时,该行业的设备供应商相对稀缺,增加了进入该领域的难度和成本。目前,世界上生产分离机设备的主要厂家只有日本制铁、东芝、布鲁克纳和伊索四家。中国的隔膜设备以进口为主,国内的隔膜生产厂家已经与国外的设备厂家深度绑定,在未来几年的生产能力被锁定。即使新进入者资金充裕,也很难购买生产设备。即使他们尽最大努力购买相关生产线,但设备的建造和调试需要很长时间,特别是第一条生产线,可能需要一年以上的时间,这使得潜在的竞争对手很难涉足隔膜行业。
此外,当前隔膜生产中使用的国外原料比例较高,而国产聚烯烃在性价比方面不具备竞争优势,导致基底膜的渗透率波动较大,基底膜的膜面往往颗粒较大,因此隔膜用主要聚烯烃采用进口,原料成本高。
隔膜生产工艺膜片工艺复杂,成品率低,不同厂家的工艺和技术水平不同,导致成品率差异很大。在膜片改性中,涂层改性被视为至关重要的一环,然而这一领域的技术大多被国外巨头所掌控,例如LG化学、帝人以及东丽等公司。国内企业需要获得这些国际巨头的授权,才能使用相关的涂层改性技术。此外,电池隔膜是电池安全的重要保证。如果电池隔膜损坏,电池企业将会破产,或者严重的事故会造成无法弥补的损失。电池生产企业在选择隔膜供应商时会非常谨慎,并会实行严格的评估和准入制度,要求隔膜质量有保证,企业供应稳定。因此,进入电池制造商的供应链需要一个漫长的认证过程。国内厂家认证周期为1年左右,国外厂家认证周期为2年左右。
1. 向高效、安全、低成本方向发展。
电池隔膜未来的发展方向是高效、安全、低成本。
目前,微孔聚烯烃作为隔膜的主打产品,凭借其低成本和良好的稳定性而备受青睐。然而,聚烯烃膜在电解质润湿性方面的表现较差。为了改善这一问题,可以对聚烯烃进行改性处理。例如,通过接枝亲水性单体,可以有效提高膜的润湿性能;采用涂层改性方法,进一步增强润湿性的同时,还能增加电池的循环次数。此外,还需要提高隔膜的耐高温性能和抗穿刺性,以改进其避孔功能。
聚烯烃可以包覆无机物或有机物质。涂层改性是提高电池能量密度的安全垫,其重要性日益凸显。涂层改性可以有效减少热收缩,提高抗穿刺性,显著提高安全性。此外,通过采用涂层材料,可以改善隔膜与电解质之间的润湿性,从而进一步提高离子电导率,提升电池性能。
近两年,湿式隔膜的涂布比例已达到80%以上。在涂层材料的应用中,薄铝石因其性价比高,逐渐取代氧化铝成为主要材料。2022年薄铝石出货量突破3万吨,市场占有率超过50%。由于薄水铝石具有较低的硬度,它能够减少设备磨损,同时其涂覆面积可控且均匀,因此深受企业的好评。
由于涂层材料可能会覆盖聚烯烃的孔隙,并且其耐热性较差,因此提高聚烯烃性能的空间有限。因此,采用新型隔膜成为了一种可行的选择。目前,许多新材料,如聚酰亚胺和聚(对苯并恶唑)、无纺布、聚对苯二甲酸乙二醇酯、间位芳纶以及聚偏氟乙烯等,正在进行测试。然而,要在工业上广泛应用上述隔膜材料,仍然需要克服降低成本、提高综合性能等一系列重要挑战。
2. 到2040年,它将退出历史舞台。
首先,固态电池将在未来取代液态电解质电池。
固态电池的第一个优点是安全,不容易爆炸。没有电解液,所以没有泄漏的危险,也没有隔膜,所以不用担心锂枝晶刺穿隔膜,高温下也不会发生副反应。
第二,固态电池具有更高的能量密度。传统的液体电解质电池的能量密度很难突破360Wh/kg的限制。然而,固态电池不需要使用石墨烯作为负极,而是可以直接采用锂金属作为负极材料。这种改变不仅显著减少了负极材料的用量,还极大地提高了整个电池的能量密度。因此,固态电池的能量密度可以轻松达到400Wh/kg,展现出其在高能量密度方面的优势。
第三,固态电池具有更长的使用寿命。通过有效应对液体电解质在充放电过程中产生的界面膜形成和锂枝晶现象,固体电解质显著地延长了锂电池的使用寿命,为实现更持久稳定的电池性能奠定了基础。
第四,固态电池充电速度更快,且不受低温影响。由于固态电池没有电解液,其充电速度更快,并且在低温环境下也不会出现“亏电”的现象。在固态电池领域,丰田集团以其国际公认的技术领先地位,投入巨额资金进行技术研发,并成功开发出了成本、体积和重量均减半的固态电池,相较于传统锂离子电池具有显著优势。该公司声称将于2027年应用于大型车辆。除了丰田,很多电池厂商也在加紧固态电池的研发,有望实现快速突破。预计2030年将有大量车辆装载,届时固态电池和液体电解质电池将共存。预计到2040年,固态电池将全面替代锂离子电池,这也将导致电池隔膜逐渐淡出历史舞台。
图表:电池膜2040年或将退出历史舞台
资料来源:智研瞻产业研究院整理