5.隔膜:技術(shù)壁壘高
5.1隔膜的性能要求和發(fā)展趨勢(shì)
鋰電池隔膜介于正極與負(fù)極之間,本身不導(dǎo)電,主要功能是使電池的正、負(fù)極分隔開(kāi)來(lái),防止兩極接觸而短路,同時(shí)允許電解質(zhì)離子于其間通過(guò);在電池過(guò)熱時(shí),通過(guò)閉孔功能來(lái)阻隔電流傳導(dǎo)。
隔膜性能的優(yōu)劣決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。
鋰電池隔膜的基本要求:(1)具有隔離性和絕緣性,保證正負(fù)極之間物理隔離;(2)有一定的孔徑和孔隙率,保證低電阻和高離子電導(dǎo)率,對(duì)鋰離子有很好的透過(guò)性;(3)良好的化學(xué)穩(wěn)定性:由于電解質(zhì)溶劑為強(qiáng)極性的有機(jī)化合物,隔膜必須耐電解液腐蝕;(4)對(duì)電解液的浸潤(rùn)性好;(5)具有足夠的力學(xué)性能,包括穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等,在保證一定的力學(xué)性能基礎(chǔ)上,厚度應(yīng)盡可能??;(6)熱穩(wěn)定性和自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能好,在電池溫度過(guò)熱時(shí)能自動(dòng)閉孔。
鋰電隔膜發(fā)展兩大趨勢(shì)。目前隔膜的發(fā)展有兩條路線,(1)對(duì)消費(fèi)電子類電芯而言,為了迎合美觀、便于攜帶的要求,輕薄化和提高能量密度是發(fā)展趨勢(shì),一般采用單層PP、PE隔膜;(2)對(duì)動(dòng)力電池而言,由于主要應(yīng)用在電動(dòng)自行車、汽車、儲(chǔ)能電站上,因此更注重安全性,通常采用多層功能性復(fù)合隔膜。
5.2隔膜技術(shù)淺析
隔膜的技術(shù)難度。隔膜作為鋰電池中技術(shù)壁壘最高的材料之一,其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工藝、基體材料上,其中生產(chǎn)工藝的難度體現(xiàn)在隔膜造孔工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及產(chǎn)品穩(wěn)定性;基體材料的難度體現(xiàn)在獲取合格的原材料和添加劑上。
生產(chǎn)工藝方面,隔膜電池的生產(chǎn)分為干法和濕法。
干法工藝:將聚烯烴樹(shù)脂熔融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜,經(jīng)過(guò)結(jié)晶化處理、退火后,得到高度取向的多層結(jié)構(gòu),在高溫下進(jìn)一步拉伸,將結(jié)晶界面進(jìn)行剝離,形成多孔結(jié)構(gòu),可以增加薄膜的孔徑。干法有單向拉伸和雙向拉伸兩種方式。
濕法工藝:將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)脂混合,加熱熔融后,形成均勻的混合物,然后降溫進(jìn)行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度,進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一定時(shí)間,用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。
干法的固定資產(chǎn)投入較小,但加工過(guò)程中溫度等指標(biāo)較難控制,而濕法的工藝相對(duì)簡(jiǎn)單;干法可以做三成膜,濕法只能做一層膜;原材料方面,干法使用流動(dòng)性好、分子量低的材料,不適合做大功率、高容量電池,而濕法使用不流動(dòng)、分子量高的材料,能保證大功率電池安全性??偟膩?lái)說(shuō),在生產(chǎn)一般鋰電池方面,干法具有成本低、污染小、孔均勻的優(yōu)勢(shì),大功率電池方面,濕法具有安全性高、熱收縮性小的優(yōu)勢(shì)。目前全球約60%以上的隔膜產(chǎn)品主要采用濕法雙向拉伸工藝。
干法隔膜孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為貫通型通道,比較適合于做大功率電池。而濕法隔膜孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為內(nèi)部相互連通的彎曲通道,比較適合做高容量電池。“干法”隔膜雖然可靠性差,但是由于成本低/售價(jià)低,在國(guó)內(nèi)山寨手機(jī)電池市場(chǎng)應(yīng)用為主;在高端手機(jī)、筆記本電腦、動(dòng)力電池市場(chǎng),國(guó)外知名鋰電池電池廠家松下、索尼等主要采用日本旭化成、東燃化學(xué)生產(chǎn)的濕法PE隔膜,國(guó)內(nèi)佛塑/BYD合資公司有濕法隔膜產(chǎn)品推出,但僅滿足手機(jī)市場(chǎng)需求,還不能進(jìn)入筆記本和動(dòng)力電池市場(chǎng)。
鋰電池基材:鋰電池隔膜基體材料主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)材料及添加劑。隔膜所采用基體材料對(duì)力學(xué)性能及與電解液的浸潤(rùn)度有直接的聯(lián)系,因此要求極高。世界前三大隔膜生產(chǎn)商日本旭化成(Asahi)、美國(guó)Celgard、東燃化學(xué)(Tonen)都有自己獨(dú)立的高分子實(shí)驗(yàn)室,能夠生產(chǎn)原料和添加劑。國(guó)內(nèi)鋰電池廠家所采用的基體材料基本都是通過(guò)外購(gòu)。
5.3隔膜競(jìng)爭(zhēng)格局:全球集中度高,國(guó)內(nèi)低端產(chǎn)能擴(kuò)張
全球隔膜市場(chǎng)集中度高,國(guó)內(nèi)仍依賴進(jìn)口。全球隔膜產(chǎn)量主要集中在日本、美國(guó)、韓國(guó),其中日本產(chǎn)量占比超過(guò)50%,而且集中度相對(duì)較高,前四大企業(yè)日本旭化成、美國(guó)Celgard、日本東燃、日本Ube壟斷了全球約75%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)隔膜行業(yè)雖名義產(chǎn)能很大,但受限于工藝水平、產(chǎn)品認(rèn)證和渠道,實(shí)際供應(yīng)量較少。據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年中國(guó)鋰電隔膜需求量約2億平米,進(jìn)口量約1.5億平米,國(guó)內(nèi)供應(yīng)量約0.5億平米,國(guó)產(chǎn)隔膜中,新鄉(xiāng)格瑞恩、東莞星源、佛塑金輝市場(chǎng)份額居前。
國(guó)內(nèi)低端產(chǎn)能擴(kuò)張。據(jù)高工鋰電(GBII)統(tǒng)計(jì),截至目前,國(guó)內(nèi)公布進(jìn)入隔膜領(lǐng)域的企業(yè)多達(dá)40多家,公布的產(chǎn)能近8億平方米,超過(guò)全球總需求量,但實(shí)際量產(chǎn)的企業(yè)不到20家,得到電池廠商認(rèn)可的不足10家;其中,2013年進(jìn)入隔膜行業(yè)的蘇州捷力、上海雙奧等企業(yè)的產(chǎn)能利用率不足5%。隔膜企業(yè)實(shí)際產(chǎn)量與設(shè)計(jì)產(chǎn)能之間存在較大差異,主要受生產(chǎn)工藝水平與所面向市場(chǎng)的局限,國(guó)內(nèi)低端隔膜市場(chǎng)呈現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩局面。
從產(chǎn)量規(guī)模上看,新鄉(xiāng)格瑞恩、深圳星源和佛山金輝仍處于國(guó)產(chǎn)隔膜廠商的第一階梯;南通天豐、山東正華、佛山東航光電和河南義騰等處于第二階梯。預(yù)計(jì)隨著滄州明珠、大東南、南洋科技、云天化等上市公司介入鋰離子電池隔膜領(lǐng)域爭(zhēng)搶市場(chǎng),行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將加劇,但仍保持高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
競(jìng)爭(zhēng)加劇,產(chǎn)品價(jià)格、利潤(rùn)率下降。國(guó)內(nèi)隔膜主要是低端產(chǎn)能,近兩年由于產(chǎn)能快速擴(kuò)張、產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重,而短期需求增長(zhǎng)有限,競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈,產(chǎn)品價(jià)格和利潤(rùn)率快速下降,根據(jù)高工鋰電統(tǒng)計(jì),整個(gè)隔膜業(yè)的凈利潤(rùn)率從2010年的48.5%降至目前的20%左右。草根調(diào)研顯示,目前國(guó)內(nèi)干法隔膜價(jià)格已從7~8元/平米降至約2~3元/平米,濕法隔膜價(jià)格從12~15元/平米降至7~8元/平米。相對(duì)而言,干法隔膜下降幅度比濕法隔膜大,主要原因是濕法隔膜技術(shù)門(mén)檻比干法高,競(jìng)爭(zhēng)程度較干法隔膜低。
主流廠商大多使用進(jìn)口隔膜,國(guó)產(chǎn)隔膜多用在中低端領(lǐng)域。由下表可知,一線鋰電池廠商供應(yīng)基本由前四大隔膜廠商壟斷,像力神、比克、比亞迪等國(guó)內(nèi)一線廠商,也主要采用進(jìn)口隔膜,國(guó)產(chǎn)隔膜主要在中低端領(lǐng)域(如充電寶、山寨電池)。但也有部分企業(yè)近年來(lái)通過(guò)技術(shù)積累,在孔隙率、熱收縮、拉伸強(qiáng)度、成品率、一致性、厚度等關(guān)鍵指標(biāo)上已接近國(guó)際水平,成功進(jìn)入中高端市場(chǎng),如深圳星源已經(jīng)切入A123、LG供應(yīng)鏈,滄州明珠也成功打入比亞迪、蘇州星恒、中航鋰電供應(yīng)體系,未來(lái)有望憑借性價(jià)比,進(jìn)一步打入國(guó)際供應(yīng)體系。
5.4隔膜市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算
全球鋰離子電池隔膜材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展取決于鋰離子電池的市場(chǎng)需求量,而鋰離子電池的銷量則由下游應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展情況決定。我們預(yù)計(jì)14~16年全球鋰電池年需求增速在25~30%左右,經(jīng)測(cè)算,到2016年,全球鋰電池隔膜市場(chǎng)將達(dá)到86億元左右,國(guó)內(nèi)隔膜市場(chǎng)規(guī)模在13億元左右。未來(lái)若電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站需求爆發(fā),隔膜市場(chǎng)更有望大幅增長(zhǎng),根據(jù)我們測(cè)算,每百萬(wàn)EV將拉動(dòng)5.12億平米鋰電隔膜需求,以10元/平米測(cè)算,新增51.2億元市場(chǎng)需求。
5.5隔膜部分重點(diǎn)個(gè)股
上市公司中,涉及鋰電池隔膜業(yè)務(wù)的公司包括佛塑科技、滄州明珠、深圳惠程、南洋科技、大東南、九九久、中材科技、云天化等,其中形成實(shí)質(zhì)銷售的只有佛塑科技、滄州明珠和云天化,深圳惠程、南洋科技處在小批量送樣供貨階段,大東南、九九久處于試生產(chǎn)階段,中材科技產(chǎn)能在建中。
佛塑科技:公司主營(yíng)塑料薄膜,產(chǎn)品包括滲析材料、電工材料、光學(xué)材料、阻隔材料、PET切片材料以及PVC壓延材料,是國(guó)內(nèi)塑料行業(yè)龍頭;聯(lián)營(yíng)公司佛山金輝高科擁有鋰電池隔膜產(chǎn)能1.17億平米,是國(guó)內(nèi)最早采用濕法技術(shù)量產(chǎn)鋰電隔膜的企業(yè)之一,客戶包括比亞迪、比克等國(guó)內(nèi)知名電池廠商,產(chǎn)品大部分應(yīng)用在數(shù)碼產(chǎn)品類的鋰離子電池上。金輝高科作為國(guó)內(nèi)隔膜行業(yè)龍頭,將受益于鋰電池市場(chǎng)需求增長(zhǎng)、進(jìn)口替代加速,將為佛塑科技帶來(lái)一定的投資收益。
滄州明珠:公司主營(yíng)塑料管道、BOPA薄膜及鋰離子電池隔膜三大類產(chǎn)品,是國(guó)內(nèi)最大的塑料管道及BOPA薄膜生產(chǎn)基地之一。公司采用干法生產(chǎn)隔膜,現(xiàn)有隔膜產(chǎn)能約2600萬(wàn)平米,生產(chǎn)線改擴(kuò)建后產(chǎn)能可達(dá)3000萬(wàn)平米,公司產(chǎn)品下游可用于動(dòng)力電池領(lǐng)域,客戶包括比亞迪、蘇州星恒、中航鋰電等國(guó)內(nèi)一線電池廠商。憑借在功能性聚酯薄膜領(lǐng)域的技術(shù)積累,公司有望進(jìn)入高端動(dòng)力電池材料市場(chǎng)。預(yù)計(jì)2013~15年EPS分別為0.45、0.59和0.72元,“增持”評(píng)級(jí)。
不確定性分析:行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇風(fēng)險(xiǎn);技術(shù)替代風(fēng)險(xiǎn)。