2017年中國鋰電池隔膜行業發展現狀分析及未來發展前景預測

2017年中國鋰電池隔膜行業發展現狀分析及未來發展前景預測

隔膜是鋰離子電池的重要組成部分之一, 通常也被成為電池隔膜、 隔膜紙、 離子分離膜等, 處於新能源汽車產業鏈的上游部分。

根據生產工藝的不同, 一般分為干法隔膜和濕法隔膜, 其中干法又可分為干法單拉隔膜和干法雙拉隔膜,或者干法單層隔膜和干法多層隔膜。

隔膜的主要原材料是聚烯烴類樹脂, 根據工藝的不同, 一般干法隔膜使用 PP 作為原料, 有時干法多層隔膜也會使用 PP和 PE 多層共擠出。

濕法隔膜則一般使用超高分子量聚乙烯(Ultra HighMolecular Weight Polyethylene, UHMWPE) 作為隔膜主體, 石蠟油作為成孔劑, 二氯甲烷作為萃取液。

新能源汽車產業鏈概覽

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隔膜是鋰電池的重要組成部分, 近年來隨著隔膜成功國產化後價格迅速下降,在鋰電池材料總成本的佔比也有所下降, 一般在 7-15%左右。

一般來說, 由於三元電池中正極和負極材料單位成本較高, 隔膜成本佔比在 10%以內, 而且磷酸鐵鋰電池中正負極材料單位成本相對較低, 隔膜成本佔比在 15%左右。 鋰電池材料中, 隔膜技術壁壘和毛利率均比較高, 同時也是最後一個實現國產化的材料。

18650 三元電池成本結構

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鋰電池主要由正極材料、 負極材料、 電解液和隔膜四部分組成。

鋰電池的原理是正極材料中的鋰離子通過電解液移動到負極中, 電子則通過外電路從正極移動到負極, 從而形成電流。 在這個過程中正負極材料不能發生接觸, 否則將造成電池短路、 引發燃燒甚至爆炸。 因此在鋰電池內部構造中不僅要求隔膜能絕緣正負極防止短路, 又要求能讓鋰離子自由通過。

鋰電池隔膜具有大量曲折的微孔, 既能保證鋰離子自由通過形成迴路, 又能在電池過度充電或溫度升高的情況下通過閉孔的功能防止正負極接觸, 達到絕緣的作用。

鋰電池的基本結構

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鋰電池膜充放電作用示意圖

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鋰電隔膜是鋰電池中關鍵的內層組件, 能夠影響鋰電池的容量、 循環性能和充放電電流密度等關鍵性能。 性能優異的隔膜需要隔離正負極防止短路同時還要允許鋰離子的傳導, 在過度充電或者溫度過高時還要具有高溫自閉性能來阻斷電流防止爆炸, 另外還要具有強度高、 防火、 耐性好、 無毒等特點。

一般來說,根據隔膜的主要功能, 隔膜的在安全性和通過性上對性能要求較高:

1、 給電池提供安全保障。 具有良好的絕緣性, 以防止正負極接觸短路或者被毛刺、 顆粒、 枝晶穿刺而出現的短路。 因此隔膜需要具有一定的拉伸、 穿刺強度,不易撕裂, 並且在突發高溫條件下基本保持尺寸的穩定, 不會熔縮導致電池的大面積短路和熱失控。

2、 給鋰電池提供實現充放電功能、 倍率性能的微孔通道。 因此隔膜必須具有較高的孔隙率並且孔隙特徵制約著電池的鋰離子的遷移, 體現在參數上就是電導率。

對於用在新能源汽車上的動力電池, 由於整車對電池的安全性和能量密度要求較高, 因此用於動力電池上的隔膜一般會要求以下幾點:

1、 更高安全性, 包括受熱穩定性、 電化學穩定性、 抗穿刺抗短路性能;

2、 更好的一致性, 包括厚度、 孔徑和孔徑分布;

3、 理想的孔隙率和孔隙結構;

4、 更強的吸液能力和較小的電阻;

5、 更高的能量密度, 會要求更大的電化學穩定窗口, 即耐高壓(0-5V) 特性也是未來趨勢。

隔膜性能對鋰離子電池性能的影響

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鋰離子電池隔膜的生產工藝主要分為干法和濕法, 其中干、 濕法工藝的主要步驟和原理為:

1、 干法——先對聚烯烴樹脂進行熔融、 擠壓和吹制操作, 形成結晶性高分子薄膜, 然後進行結晶化熱處理和退火操作, 獲得高度取向的薄膜結構, 然後在高溫中拉伸, 測試結晶截面分離, 形成多孔結構電池隔膜。 干法工藝中還可以分為單向拉伸和雙向拉伸。

2、 濕法——傳統濕法製備以相轉化法為主, 近年以 TIPS 熱致相分離法為主。原理為將結晶性聚合物、 熱塑性聚合物以及具有高沸點的小分子化學物稀釋劑(比如石蠟油) 進行混合, 在高溫下形成均相溶液, 然後降低溶液溫度, 使混合物發生固液相分離或者液液分離, 將小分子化學物稀釋劑萃取脫除後, 形成熱塑性與結晶性聚合物的多孔隔膜。濕法工藝的主要特點是成本高、 投資大, 對設備要求高, 建設投產周期長, 並且在生產過程中對能源消耗較大, 且會使用有機溶劑。

但是濕法工藝可以較好的控制孔徑大小、 分布和孔隙率, 所以一般用於製造高端薄膜。

干法隔膜的工藝基本流程

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濕法隔膜的工藝基本流程

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鋰電池隔膜的全球市場份額主要是被日本、 美國、 韓國、 中國佔據, 但是隨著2015 年美國企業 Celgard 被日本旭化成收購, 美國退出鋰電隔膜市場(2015年 Celgard 市場份額仍計入美國企業)。

隨著近年國內以四川大學為代表的科研院所在鋰電池製備工藝上的突破, 再加上生產企業的大量資金投入, 中國在全球鋰電池隔膜市場份額迅速增加, 2016 年全球隔膜出貨量在 33.8 億平左右,中國出貨量達到 10.84 億平, 全球市場已經達到 32%。

未來隨著一大批濕法隔膜產能的陸續投產, 我們預計 2020 年中國在全球市場的佔比將超過 60%, 實現隔膜全面國產化, 並向全球市場出口。

全球鋰電池隔膜出貨量佔比變化(單位: %)

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目前日本的隔膜生產企業主要為旭化成(收購了 Celgard)、 東燃(與東麗合建隔膜生產廠)、宇部和住友化學,韓國的隔膜生產企業主要為 SK 創新和 W-scope。

近年隨著全球鋰電池市場的迅速增長, 國外鋰電池隔膜生產企業也紛紛擴大產能, 如日本旭化成在 2017 年 3 月份宣布投資 150 億日元, 計劃在 2019 年建成2 億平米濕法隔膜產能, 日本住友化學則計劃將當前產能擴大 4 倍, 在 2018 年產能達到 4 億平米, 韓國 W-scope 在 2016 年 9 月宣布投資 3000 萬美元在韓國新建生產線, 預計 2018 年底產能達到 3 億平米。

我國發展鋰電池隔膜技術較國外企業要晚, 從 2004 年新鄉格瑞恩公司第一條生產線調試成功併產出合格品開始, 十幾年間我國企業在鋰電池隔膜行業迅速發展。

特別是 2010 年之後, 在新能源汽車產業鏈的帶動下, 鋰電池行業迅速發展, 我國隔膜銷量從 2010 年的 0.55 億平米迅速增長到 2016 年的 10.84 億平米, 年複合增長率達到 64.3%。

中國鋰電池隔膜年銷量及同比增速(單位: 億平米、 %)

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與國外企業相比, 國內企業之前生產的隔膜主要以干法拉伸為主, 且多為中低端產品, 高端濕法隔膜多年來一直被國外企業所壟斷。 但是近年來隨著國內隔膜生產企業在濕法生產工藝上的持續改進, 濕法隔膜的產量和性能越來越接近國外企業水平, 國內企業紛紛迅速擴產濕法隔膜, 隔膜市場的格局也發生變化。

2012 年國內企業還是以生產干法隔膜為主, 新鄉格瑞恩、 星源材質、 佛山金輝、山東正華、 佛山東航佔據了國內市場前五名, 而 2016 年國內生產濕法隔膜為主的上海恩捷、 蘇州捷力、 金輝高科、 重慶紐米等企業出貨量排名前列。

2016年中國鋰電池隔膜出貨量前十名的企業市場佔比達到 63.50%, 預計未來隨著各大企業在建產能的逐步投產, 市場集中度將進一步提升。

2016 年中國鋰電池隔膜市場份額佔比(單位: %)

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國外隔膜市場都是以現有企業擴產為主, 新進入者很少, 而國內隔膜市場在資本的推動下, 不但大量企業紛紛擴產, 同時仍有新進入者在大資金的推動下殺入隔膜市場,數據顯示 2020 年中國鋰電池隔膜投產的產能將達到 100 億平米。

作為我國重要的戰略性產業, 推廣和普及新能源汽車對於改善我國能源消費結構和減少石油對外依存度具有重要意義。 在之前的系列報告中, 我們已經重點分析了在「補貼退坡+積分制度」政策的推動下, 新能源汽車行業將逐步由政府引導向市場競爭方向發展。

雙積分政策積分要求對比

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2018 年為雙積分政策計算元年, 經過我們的測算, 我們預計 2018 年汽車行業整體 CAFC 分數為-264.2 萬分, 以每輛新能源汽車平均消化 3 分推算, 在雙積分政策計算元年 2018 年的新能源汽車市場理論空間下限為 88.08 萬輛。

主要車企 2018 年 CAFC 積分一覽

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長期來看, 新能源汽車行業目前處於產業發展初期, 行業發展空間巨大。 按照國家相關規劃, 中國汽車技術研究中心預計到 2020 年和 2025 年,新能源汽車銷量將分別達到 200 萬輛和 700 萬輛,分別佔到汽車總銷量的 7%和 20%以上。

新能源汽車行業處於發展初期

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在系列報告一中, 我們詳細分析了對 2017-2020 年期間新能源乘用車、 客車、專用車的產量預測過程。 雖然 2016 年底的騙補事件為新能源汽車產業的發展蒙上了一層陰影, 但是在產業趨勢動力下, 以及雙積分新政策的落地預期, 下半年新能源汽車的產量同比增速持續加快, 預計全年產量可達到 66 萬輛, 全年產量增速在 28.75%。

基於新能源汽車的快速增長, 對動力電池的需求量也急速增長。 由於上半年小容量車型銷量上升較快, 乘用車的單車電池搭載輛有所下滑。

但是我們考慮到下半年存在部分大容量新車型上市, 純電動乘用車單車電池搭載輛下滑趨勢有所減緩, 全年預計下滑-6%。

而 2018 年之後, 隨著主流整車廠大容量電池的車型(電池續航里程基本都在 300km) 落地開始生產銷售, 未來單車電池搭載量將維持穩定增長。

高景氣度新能源車市將直接帶動動力電池需求, 2018-2020 年動力電池需求分別可達 52.89GWh、74.97GWh 及 120.85GWh, 年複合增長率高達 32%。

新能源汽車產量預測(單位: 萬輛、 %)

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動力電池需求量預測(單位: GWh、 %)

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除了新能源汽車的動力電池以外, 鋰電池還主要應用在 3C 產品和儲能電池領域。 3C 電子產品作為鋰電池傳統應用領域, 佔據了對鋰電池的主流需求, 但是隨著手機市場的增速減慢, 筆記本電腦和平板電腦的市場趨近飽和, 3C 電子產品用鋰電池的佔比在 2016 年首次被動力電池超過。

預計 2017-2020 年 3C產品用鋰電池的增速在 5-7%之間, 到 2020 年 3C 產品對鋰電池總需求量預計將達到 36.6GWh。儲能電池是鋰電池市場另一個重要的增長點。 隨著國家對新能源以及儲能行業的重視, 近年來陸續推出多項政策和規劃, 大力推進儲能體系的建設。 這也加快了鋰電池在儲能市場的應用, 2015 年中國儲能市場中, 鋰離子電池的裝機份額佔到 66%, 其次是鉛蓄電池和液流電池。

2020 年中國鋰電池儲能市場需求量將達到 16.64GWh。結合對動力電池、 3C 產品用鋰電池、 儲能鋰電池三個領域的需求預測, 我們預計到 2020 年國內對鋰電池的需求總量將達到 174GWh, 這三個領域的佔比分別為 69.4%、 21.0%、 9.6%。

2017-2020 年鋰電池的需求量預測(單位: GWh)

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2017-2020 年鋰電池結構佔比預測(單位: %)

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根據實際生產情況, 每 GWh 帶電量大約需要使用 0.2 億平米鋰電池隔膜, 因此我們預計 2020 年國內鋰電池市場對隔膜的總需求量將達到 34.8 億平米。干法隔膜和濕法隔膜在不同的需求領域中的滲透率各有不同。

在動力電池領域,由於國家提高了新能源電車續航里程的要求, 因此各大電池廠在政策導向指引下, 傾向於生產能量密度更高的三元電池以及使用更薄的鋰電池隔膜。

綜合考慮各種車型的實際需求後, 我們預計到 2020 年動力電池中三元電池的佔比將達到 77.66%左右(在系列報告一中有詳細分析過程), 而動力電池中三元電池幾乎都使用濕法隔膜, 因此我們預計濕法隔膜的滲透率與三元電池的滲透率保持一致。

由於 3C 產品用鋰電池對薄膜的厚度要求更高, 因此我們預計到 2020年 3C 產品用鋰電池中濕法隔膜滲透率達到 90%。 而在儲能鋰電池中, 目前磷酸鐵鋰電池仍為主流, 由於儲能鋰電池對能量密度要求不高, 因此我們預計到2020 年儲能鋰電池中濕法隔膜滲透率約為 20%。

綜合以上分析, 我們預計到2020 年國內對濕法隔膜的需求量將達到 25.8 億平米, 對干法隔膜的需求量將達到 9.0 億平米。

2016 年干法和濕法隔膜的市場均價分別為 3.0 元/平米和 4.8 元/平米, 經過塗覆之後, 隔膜價格大約能提高 2 元/平米。

考慮到未來國內隔膜產能的迅速擴大,以及干法、 濕法的空間佔比變化, 我們保守預計到 2020 年干法和濕法隔膜的市場均價分別達到 2.6 元/平米和 3.3 元/平米, 經過塗覆後的價格分別為 4.3 元/平米和 4.8 元/平米。

最終我們預計 2020 年我國隔膜市場空間將達到 157.5 億元, 其中干法和濕法隔膜的市場空間分別為 32.5 億元和 125.0 億元。我們對 2020 年之前的隔膜市場總需求和總市值空間的預測模型, 以及各預測環節的具體參數可以詳見本報告的附表一。

2017-2020 年隔膜的需求量預測(單位: 億平米)

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2017-2020 年隔膜的市場空間預測(單位: 億元)

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目前市場上的生產工藝主要是干法單向拉伸技術、 干法雙向拉伸技術和濕法拉伸技術。 三者相比, 干法單向拉伸隔膜橫向強度較差, 但因幾乎沒有熱收縮現象而具有較高的安全性。 干法雙向拉伸工藝只能生產單層隔膜, 但隔膜的微孔尺寸和分布不均勻, 穩定性較差。 濕法拉伸隔膜孔隙率和透氣性更高, 可以生產更輕薄的隔膜, 但投資成本較高。

與干法拉伸制膜工藝相比, 濕法工藝製成的鋰電池隔膜可以做到很薄, 且程式控制方式不是通過機械拉伸的方式, 而是利用聚乙烯與成孔劑發生熱致相分離而產生的唯恐, 因此孔隙率和孔徑大小更易控制, 產品的力學性能和均一性更好。

從微觀形貌對比中可以看到, 干法拉伸製成的薄膜中的孔徑會按照一定的方向分布, 並且薄膜的結晶和非結晶區域之間有明顯的分隔, 而濕法工藝製成的隔膜形貌上面明顯更加均勻。

單法隔膜和濕法隔膜的微觀形貌對比

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在國家新能源電車政策提高了對車輛重量和續航里程的要求後, 在保證安全性的前提下, 提高動力電池的單位帶電量成為了重要的發展方向。

我們在前面的表中列舉了隔膜各項性能對電池性能的影響方向, 綜合來看, 可以製備厚度更薄、 均一性更好、 孔徑大小更易控制的濕法工藝優勢更為明顯。

經過塗覆後可彌補濕法隔膜的性能缺陷

干法工藝的原材料一般是 PP, 而濕法工藝的原材料一般則是 PE。 一般來說,PP 的熔融溫度在 170℃左右, PE 的熔融溫度在 140℃左右。 因此濕法工藝生產的隔膜雖然厚度較薄, 但是較低的熔融溫度使得隔膜在高溫下容易收縮, 從而造成電池短路, 電池的安全得不到保證。 在隔膜表面塗覆一層無機納米顆粒或者耐高溫的有機化學物可以提高隔膜的高溫安全性能, 能夠很好的彌補濕法工藝的這個缺陷。

濕法隔膜陶瓷塗覆前後的形貌對比

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根據產品要求, 隔膜可以進行單面塗覆或者雙面塗覆, 厚度通常在 1-2um。 經過塗覆後的隔膜不僅在熱收縮率上有改善, 還可以提高拉伸強度和吸液率, 同時降低孔隙率和透氣速率。

隔膜更高的拉伸強度可以改善電芯製作可控性, 更低的熱收縮率可以使電池在高溫下更安全, 孔隙率相對變小可以減少電芯的短路率, 吸液率提高有助於增加電池的能量密度。 隔膜生產企業一般會根據下游的需求來使用不同的塗覆材料, 基膜+塗覆的技術方案為隔膜產品提供了可定製化能力。

由於濕法隔膜更薄, 同時其高空隙率和透氣率可以使電池具有更高的能量密度和充放電性能, 在經過塗覆提高安全性能後彌補了濕法隔膜的短板, 開始越來越多的應用於新能源汽車的動力電池中。

未來在電動汽車提高續航里程的發展趨勢下, 隨著濕法隔膜的國產化率的提高, 以及濕法隔膜生產成本的降低, 我們預計越來越多的動力鋰電池將採用濕法隔膜+多功能材料塗覆的工藝方案。目前已經具有 25.6億平米產能(干法和濕法隔膜合計)。

而加上 2017 年底之前可以實現投產的產能, 我們預計今年國內能達到 36.1 億平米隔膜產能。 非上市體系中具有較大規模的隔膜企業數量不多, 並且計劃投入的產能大多在 2018 年之後才能釋放。

到 2020 年國內的鋰電池隔膜總產能或將達到 100.4 億平米, 其中在上市公司體系內的統計產能將達到 67.8 億平米, 非上市公司體系內的統計產能將達到 32.6 億平米。

值得注意的是, 目前已經明確規劃將在 2020 年之前投產的新產能中, 干法產能僅有 4.7 億平米新增產能(其中上市公司體系中明確投產的僅為 2.3 億平米), 同期規劃將投產的濕法隔膜新增產能則達到 67.9 億平米。

因此隨著未來濕法產能的大量投產, 我們預計國內隔膜產能中濕法工藝的產能佔比將從目前的 69%提升至 2020 年的 87%。

雖然 2016 年干法隔膜的出貨量略多於濕法隔膜, 但是從 2017 年開始隨著濕法隔膜的產能逐步釋放, 未來隔膜市場中濕法隔膜將佔據越來越大的比例。

2017-2020 年全行業隔膜統計產能(單位: 億平米)

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2017-2020 年干、 濕法隔膜產能佔比(單位%)

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根據行業內一般隔膜生產線的良品(可供銷售的隔膜產品) 產出率平均水平在60%左右, 我們對未來幾年隔膜的產量做出預測。 在此預測中, 我們主要做了以下幾點前提假設:

1、 目前已經投產的生產線, 考慮到投產時間不同, 整體預計今年平均產出率為50%;

2、 2017 年底之前新投產的生產線, 整體預計今年產出率為 5%;

3、2018 年新投產的生產線,考慮到總體投產時間偏後,預計平均產出率在 30%;

4、 2019-2020 年新投產的生產線, 考慮到投產時間不確定性較大, 預計這些新生產線在 2020 年的平均產出率在 40%。

經過測算, 我們預計 2017 年的隔膜產量在 14.3 億平米, 在未來新增產能投產順利的情況下, 2018 年國內企業的隔膜產量有望達到 27.5 億平米, 2020 年有望達到 51.2 億平米。

2017-2020 年國內濕法隔膜產量及增速預測(單位: 億平米、 %)

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按照我們對國內隔膜總產量和總需求量的測算, 2017 年國內隔膜產量總體上接近需求量, 考慮到市場上對濕法隔膜的需求增速明顯高於干法隔膜的需求增速,我們認為 2017 年市場上濕法隔膜的供需格局還是偏緊。 從 2018 年起, 按照我們的測算, 在各企業投產順利的情況下, 國內隔膜的總產量將超過需求量。

2017-2020 年國內隔膜總產量及總需求量預測(單位: 億平米)

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隨著市場上隔膜供給的增加, 我們認為未來隔膜市場的競爭將會加劇。 特別是濕法產能的迅速擴張, 會對濕法和干法隔膜的產品價格形成較大的壓力, 一方面隔膜企業相互之間會有競爭, 另一方面濕法隔膜也會擠占干法隔膜的市場空間。 2018 年之後, 隔膜產品的價格逐步走低將是必然趨勢, 至於價格的下降幅度主要取決於各家產能投產的進度。

中國鋰電池隔膜平均價格變化(單位: 元/平米)

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伴隨著隔膜產品的價格走低, 以及國內隔膜產能的急速擴張, 我們認為國產隔膜將有力衝擊全球市場, 中低端隔膜市場將全面實現國產化, 甚至實現對外出口。 2016 年國內鋰電池產值在全球佔比約為 50%, 國外市場仍有較大的出口空間可以容納國內新建的部分產能。

前文分析了 2020 年之前國內隔膜行業的需求和供給, 我們認為隔膜行業已經進入高速發展階段, 除了行業內的各家企業加大投資外, 還有更多的行業外資金在湧入隔膜行業。 因此了解隔膜行業的未來發展趨勢之後, 我們還需要認清隔膜企業的成長規律。

我們在針對隔膜生產企業的實地調研訪談中也了解到在行業未來發展過程中,擴大生產規模、 優化設備工藝、 降低生產成本將是企業經營重心, 特別是迅速擴大生產規模, 搶佔客戶資源更是重中之重。

因為越大的生產規模, 意味著可以滿足大電池企業的採購需求, 相同性能隔膜採購量的訂單量越大, 則可以減少製備設備的參數調整次數, 減少生產過程的各項損耗, 提高設備運轉效率,降低設備的單位折舊成本。

對於生產穩定的企業來說, 隔膜成本主要有原材料(PP/PE、 石蠟油、 二氯甲烷等, 約佔到 30-40%)、 人工(約佔 10-20%)、 能源(約佔 10-20%)、 設備折舊(20-30%)。原材料中 PP 和 PE 是構成隔膜的基礎原料, 一般跟隔膜的良品率有關, 良品率越高損耗越小, 單位成本就越低。

濕法隔膜使用的 UHMWPE 一般從國外採購,價格波動與原油價格波動較為一致。 而石蠟油和二氯甲烷的單位成本則波動較大, 因為石蠟油和二氯甲烷可以經過高溫蒸餾、 刮板真空蒸發分離後回收重複使用, 企業通過工藝的優化可以提升回收效率, 降低單位成本。

各企業設備折舊的單位成本也差異較大, 因為國內隔膜的主流生產設備往往從日本、 韓國、 德國、 義大利等國家進口, 除了採購的成本不同外, 各產線的生產效率以及各企業的工藝優化都有所不同, 本報告的後面部分會具體分析。

鋰電池隔膜生產成本結構(單位: %)

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我們把部分隔膜生產企業近年毛利率、 凈利率與營業收入之間的分布關係做了一個統計。 剔除了虧損的年度數據以及對 2017 年的數據做了年化處理之後,可以看到隔膜行業的盈利狀況與營業收入的規模大小有較為密切的關係。

在營業收入較小時, 企業的毛利率和凈利率大多分布較為分散, 一般意味著產線規模較小或者處於新建產能沒有完全釋放; 當營業收入超過 2 億元的時候, 可以觀察到企業的毛利率和凈利率都能夠維持到相對穩定的水平, 這表示達到規模以上後, 隔膜的單位生產成本以及企業的中間費用率才會有明顯的降低。

按照干、 濕法隔膜目前的平均價格來推算, 只有當隔膜銷售量至少超過 5000 萬平米時, 才意味著企業的生產經營可以實現較為穩定的盈利。

隔膜企業營收和毛利率分布統計(單位:百萬元、 %)

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隔膜企業營收和凈利率分布統計(單位:百萬元、 %)

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未來濕法隔膜產能投入遠超干法隔膜, 因此我們主要分析濕法隔膜的工藝技術對企業生產效率和產品成本的影響。 雖然鋰電池隔膜的製備過程類似 BOPP、BOPA 等傳統包裝膜的工藝過程, 但是區別仍然較大, 新進入者短時間內較難掌握核心工藝。

干法工藝的流程步驟較長, 關鍵點在於熱處理後對隔膜的拉伸成孔環節。 濕法工藝雖然生產環節較少, 但是配料、 擠出成膜、 萃取、 熱定型等環節都會影響到產品的性能質量。

我國隔膜行業最早也是從干法工藝制膜開始突破, 高端濕法隔膜長期都是由日本旭化成、 東燃等企業壟斷生產銷售。 一直到近年在國內以川大實驗室為代表的科研院所在製備工藝上有所突破後, 各企業才紛紛進入濕法隔膜生產領域, 不少企業也根據實際生產情況對工藝進行優化, 取得了長足進步。

隔膜生產工藝對產品單位成本的影響主要體現對各個生產環節的優化上面。 例如隔膜在收捲成母卷後, 會根據性能要求分為 A 品(對客戶銷售)、 B 品(降價處理) 和廢品(廢料處理)。 還會根據客戶需求進行分切, 部分隔膜在經過塗覆環節之後還需要進行二次分切,優化合理的企業可以做到綜合良品率達到 80%,而工藝不成熟的企業良品率還不達 50%。

良品率的差異直接影響到產品的原材料單位成本, 以及固定資產的折舊攤銷單位成本。

濕法隔膜的簡要生產工藝流程圖

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生產工藝的優化, 除了提高良品率以外, 還可以通過提高生產設備的單位時間產出量來提高生產效率, 降低固定資產的折舊攤銷單位成本。 以同樣日本進口的設備為例,設備的設計轉速一般在 35 米/秒,單線年產能在 6000 萬平米左右,而某些生產企業在經過工藝和設備優化後, 可以將生產轉速設定到 55 米/秒,單線年產能可以達到 9000 萬平米。

因此各企業對生產工藝的掌握程度, 將直接影響到隔膜產品的單位成本。我們選取了部分企業近年隔膜產能利用率數據, 可以看到以生產濕法隔膜為主的上海恩捷、 遼源鴻圖以及星源材質的濕法工藝的產能利用率隨著生產時間加長都有著明顯的提升。

這說明濕法隔膜隔膜的工藝技術門檻還是較高, 企業只有經過一段時間的工藝磨合以及優化改進後才能逐步提升產能利用率, 甚至可以做到產能利用率超過 120%。

部分企業隔膜產能利用率的變化(單位: %)

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來源:中國產業信息網

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TAG:鋰電池 | 動力電池 | 新能源 |