對全球鋰電材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展小結(jié),前三輯中國電池網(wǎng)-中國電池雜志戰(zhàn)略合作機構(gòu)——真鋰研究分別研究分析了正極材料、負(fù)極材料和隔膜材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。隔膜材料產(chǎn)業(yè)近兩三年的變化非常

對全球鋰電材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展小結(jié),前三輯中國電池網(wǎng)-中國電池雜志戰(zhàn)略合作機構(gòu)——真鋰研究分別研究分析了正極材料、負(fù)極材料和隔膜材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。隔膜材料產(chǎn)業(yè)近兩三年的變化非常大,一些新型隔膜材料產(chǎn)品(聚酯膜、纖維素膜、聚酰亞胺膜、聚酰胺膜、氨綸或芳綸膜等)粉墨登場的同時,產(chǎn)業(yè)和市場格局也開始隨之發(fā)生變化。中國電池網(wǎng)-中國電池雜志戰(zhàn)略合作機構(gòu)——真鋰研究認(rèn)為,這些變化將會持續(xù)幾年,或?qū)@著影響現(xiàn)有隔膜材料產(chǎn)業(yè)和市場格局。

有實力的“外行”介入隔膜制造領(lǐng)域的情況有日漸增多的趨勢。杜邦(Dupont,世界500強之一,預(yù)計2012年營收超過400億美元)開發(fā)出用于鋰離子電池的新型聚酰亞胺基分離隔膜,據(jù)悉可使電動汽車提高電池動力并延長壽命。杜邦已于2011年初在美國威明頓和韓國首爾開始量產(chǎn)這種隔膜,向鋰離子電池推銷,挑戰(zhàn)現(xiàn)有隔膜材料市場格局的意圖非常明顯。東麗(Toray,2011財年實現(xiàn)營收200億美元)與東燃化學(xué)(Tonen)合資組建有隔膜材料企業(yè),自己也已經(jīng)開發(fā)出了耐熱性和尺寸穩(wěn)定性俱佳的,以芳綸樹脂為基材的多孔質(zhì)薄膜“微多孔芳綸薄膜”材料產(chǎn)品,正在向鋰離子電池企業(yè)提供相關(guān)樣品以供測試。

中國方面也有一些大型“外行”企業(yè)介入到了隔膜制造領(lǐng)域。首鋼總公司(世界500強之一)與中科院理化所合資組建了首科噴?。⊿KPB),利用理化所吳大勇技術(shù)團隊開發(fā)出的納米纖維隔膜技術(shù)實施產(chǎn)業(yè)化,目前已向市場推出了相關(guān)產(chǎn)品。中興新(ZTE,年營收規(guī)模100多億美元)于2012年08月在深圳成立了專注隔膜材料研發(fā)制造業(yè)務(wù)的深圳中興創(chuàng)新材料技術(shù)有限公司(中興新材)。

現(xiàn)有的其他鋰電材料領(lǐng)域的企業(yè)也在積極介入隔膜材料市場。在電解液和負(fù)極材料市場擁有較大市場份額的三菱化學(xué),一直在努力開拓隔膜市場,旗下三菱樹脂早在2009年中就建成了隔膜量產(chǎn)體制并向市場推出隔膜材料產(chǎn)品。由于從現(xiàn)有三強(旭化成、Celgard、東燃化學(xué))手中搶奪市場份額存在較大困難,三菱化學(xué)開始把目光轉(zhuǎn)向正在興起中的汽車動力鋰離子電池市場。住友化學(xué)、杉杉科技等企業(yè)也和三菱化學(xué)的想法相當(dāng),希望成為鋰電四大關(guān)鍵材料(正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜)的綜合型供應(yīng)商,在這種發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)下,兩家公司都已介入隔膜材料制造領(lǐng)域。

從2004年新鄉(xiāng)格瑞恩公司第一條生產(chǎn)線調(diào)試成功并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品開始算起,中國鋰離子電池隔膜材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展時間還不到10年。在這很短的時間內(nèi),有的“老企業(yè)”已經(jīng)退出,有的步履蹣跚,同時又不斷有新資本介入,新企業(yè)層出不窮。中國隔膜材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展就像整個中國經(jīng)濟這10年發(fā)展的縮影:“過?!钡闹袊Y本在四處尋找“活路”,追逐著希望和夢想。

曾幾何時,有人期盼中國經(jīng)濟發(fā)展能夠走上“量變引起質(zhì)變”的良性發(fā)展道路,現(xiàn)在,實際發(fā)展結(jié)果我們也已經(jīng)看到了,“量變”不但沒有引發(fā)“質(zhì)變”,反而產(chǎn)生了一堆之前沒有想到的問題,并在阻礙著政府對經(jīng)濟發(fā)展方式的主動求變。鋰離子電池隔膜材料領(lǐng)域,會不會“量變引起質(zhì)變”,墨柯不清楚,但事實是國內(nèi)隔膜材料市場的價格戰(zhàn)這兩年已經(jīng)開始打了起來,且有愈演愈烈之勢,3元/m2的白菜價已經(jīng)開始出現(xiàn)。考慮到貨幣超發(fā)引起的通貨膨脹等因素,兩頭受擠之下,行業(yè)的利潤率在直線下降。這樣,那些做了再說、期待從市場獲取收入來提高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量的想法,就顯得是那么不切實際。

“老企業(yè)”中,曾經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注的桂林新時科技現(xiàn)在已經(jīng)悄無聲息地從人們的視野中消失了。遼源市鴻圖紙業(yè)2007年07月與韓國MASTER公司簽訂的年產(chǎn)4,400萬m2鋰離子電池隔膜項目,但該公司至今還沒有向市場推出隔膜產(chǎn)品。此外,山東正華、中科來方、杭州華容科技等“老企業(yè)”,發(fā)展得都非常緩慢,市場一直沒能做起來。杭州華容科技這幾年來一直悄無聲息,不過,山東正華看來找到了新的資金,正在積極地擴充產(chǎn)能。中科來方目前主要是依靠兄弟企業(yè)瑞聲新能源的訂單,二者同為江蘇遠(yuǎn)宇集團旗下企業(yè)。

與此同時,新進企業(yè)層出不窮。鋰離子電池市場的大發(fā)展,直接帶動了材料市場的大發(fā)展。由于隔膜材料是中國唯一尚未實現(xiàn)完全自給的鋰離子電池關(guān)鍵材料,因此吸引了很多企業(yè)的興趣。近兩三年,除了傳統(tǒng)的隔膜三強格瑞恩、金輝高科和星源材質(zhì)之外,有一大批新進企業(yè)參與了進來。上期月度報告真鋰研究簡單介紹了江西先材、首科噴薄、滄州明珠、天津東皋膜、南通天豐、東航光電和云天化紐米科技等7家企業(yè),本期月度報告再簡單介紹了幾家企業(yè),如南洋科技、義騰新能源、蘇州捷力、大東南、九九久、銅陵晶能電子、江蘇立鼎、三門峽興邦等。

在隔膜技術(shù)的發(fā)展方面,目前存在兩大路線:一是傳統(tǒng)的聚烯烴(Polyolefin)隔膜(PP、PE單層隔膜及多層復(fù)合膜)技術(shù)路線,二是無紡布隔膜技術(shù)路線。出于配套產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)、可利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施等方面因素的綜合考慮,目前全球主要隔膜企業(yè)的技術(shù)開發(fā)重心還是放在傳統(tǒng)聚烯烴類隔膜上,而致力于開發(fā)無紡布隔膜技術(shù)的則多為一些新進企業(yè)。

一般而言,PE隔膜主要采用濕法工藝制造,但也有企業(yè)在嘗試開發(fā)干法制造PE隔膜的工藝技術(shù)。山東正華公司就聲稱成功研發(fā)出了“干法PE單向拉伸制備鋰離子電池隔膜技術(shù)”。而應(yīng)用于動力鋰離子電池的PE隔膜材料,最重要的是提高安全性能。鑒于PE的閉孔溫度不高,普遍辦法是在隔膜表面再涂覆一層材料以提高隔膜的耐熱性能。一般是涂覆無機陶瓷材料,很多企業(yè)都在這么做,但是技術(shù)發(fā)展至今,也有企業(yè)開始嘗試有機涂覆,如義騰新能源就開發(fā)出了有機聚合物涂層的PE隔膜材料產(chǎn)品。

東燃化學(xué)(Tonen)動力鋰離子電池隔膜技術(shù)特點是提高基體材料的性能,同時革新薄膜制造工藝。旭化成(Asahi)推出的“IBS(Inorganic-blended separator)”動力鋰離子電池隔膜,是在隔膜中混合無機物,其最大特點是可直接利用現(xiàn)有的鋰電池隔膜量產(chǎn)線,因此制造成本可維持現(xiàn)有水平。不少中國企業(yè)也聲稱掌握了PE隔膜陶瓷涂覆的技術(shù),并正在嘗試推出相關(guān)動力鋰離子電池隔膜產(chǎn)品。

PP隔膜產(chǎn)品技術(shù)的主要推動力量是美國Polypore集團旗下的Celgard公司,這方面該公司做了大量工作,并引導(dǎo)著相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)潮流。國內(nèi)PP隔膜的代表性企業(yè)現(xiàn)階段是新鄉(xiāng)格瑞恩和深圳星源材質(zhì),以后是否會有其他企業(yè)取而代之,目前未知。

目前車用動力鋰離子電池制造主要采用的PP/PE/PP三層復(fù)合隔膜,就是Celgard公司率先開發(fā)出來并實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的。另外,在單層PP隔膜上進行陶瓷涂覆也是一個辦法。三菱化學(xué)就在采用這個辦法。三菱化學(xué)旗下的三菱樹脂于2011年12月16日對外宣布,開發(fā)出了可耐熱200℃以上的鋰離子電池用隔膜并建立起了相關(guān)量產(chǎn)體制。

總的來看,在聚烯烴類隔膜上涂覆無機陶瓷物以提高隔膜材料的耐高溫性能,這一類的技術(shù)發(fā)展已比較成熟,且大致存在著一個先PE后PP的過程,這是PE熔點相對較低的原因所致。真鋰研究認(rèn)為,這可能是日本矢野經(jīng)濟研究所認(rèn)為動力鋰離子電池隔膜出現(xiàn)了采用濕式而非干式的動向的主要原因。

一些新進企業(yè)為了取得成功,則希望避開隔膜領(lǐng)域現(xiàn)有主要企業(yè)的優(yōu)勢,開發(fā)新型隔膜材料產(chǎn)品以切入這個市場。在這種思路下,近幾年,在杜邦、三菱制紙、王子制紙等企業(yè)的帶動下,無紡布隔膜技術(shù)的開發(fā)成為了熱點。

上期月度報告介紹的江西先材和杜邦開發(fā)的聚酰亞胺(PI)隔膜,就是屬于無紡布隔膜。另外,聚酯(主要指聚對苯二甲酸乙二酯(PET),習(xí)慣上也包括聚對苯二甲酸丁二酯(PBT))膜、纖維素膜、聚酰胺(PA)膜、芳綸(聚對苯二甲酰對苯二胺,Aramid fiber)膜、氨綸(聚氨基甲酸酯纖維,PU)膜等等,都是屬于無紡布隔膜這一大類。

在纖維素隔膜技術(shù)開發(fā)方面,德國贏創(chuàng)德固賽開發(fā)的Separion?隔膜可能是最早的無紡布隔膜產(chǎn)品,其制備方法是在纖維素?zé)o紡布上復(fù)合Al2O3或其他無機物。日本特種東海制紙(總部位于東京)也已經(jīng)開發(fā)出了纖維素隔膜材料技術(shù)并計劃2014年秋實現(xiàn)量產(chǎn)。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所仿生能源與儲能系統(tǒng)團隊2012年在動力鋰離子電池隔膜領(lǐng)域取得突破性進展,成功開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高安全性阻燃生物質(zhì)復(fù)合材料的動力鋰電池隔膜,并達(dá)到中試生產(chǎn)規(guī)模。

在聚酯類隔膜技術(shù)開發(fā)方面的代表性企業(yè)是日本王子制紙和三菱制紙。王子制紙通過造紙方法成形濕法無紡布基材,在基材上涂覆PU、PET或PTFE(聚四氟乙烯,又稱Teflon)樹脂,樹脂層通過助劑形成具有比基材更小孔徑的多孔結(jié)構(gòu),可以制備孔徑在200nm左右的隔膜材料。三菱制紙和東京理工大學(xué)開發(fā)出了直接使用高耐熱性纖維素和聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的無紡布隔膜技術(shù),隔膜試制品的最大特點是具有高耐熱性以及因空隙率高而具有的優(yōu)異的電解液浸透性。

中國也有一些企業(yè)在積極開發(fā)聚酯類隔膜材料技術(shù),如浙江寧波長陽科技有限公司、大東南等。

有很多企業(yè)在積極開發(fā)芳綸類隔膜技術(shù),并在這兩年有了一批成果被披露。東麗(東燃化學(xué)在隔膜領(lǐng)域的密切合作伙伴)2012年02月對外宣布開發(fā)出了耐熱性和尺寸穩(wěn)定性俱佳的,以芳綸樹脂為基材的多孔質(zhì)薄膜“微多孔芳綸薄膜”。該公司表示,通過添加防止芳綸樹脂凝聚的相分離控制劑,可以形成微細(xì)且均勻的多孔質(zhì)膜。其主要用途是鋰離子電池的隔膜,為了在2015年投入量產(chǎn),該公司今后將繼續(xù)對其進行改良。東麗設(shè)想這種薄膜用作動力鋰離子電池隔膜。東麗認(rèn)為,今后對鋰離子電池的需求出現(xiàn)了大容量化和高輸出功率化的要求,這樣,在更高的溫度下,PE制薄膜會全部熔化,可能引發(fā)電極相互接觸的嚴(yán)重事故。因此東麗預(yù)測這種芳綸隔膜將會非常具有發(fā)展前景。

日本帝人(Teijin)也于2012年02月宣布開發(fā)出了用于聚合物層疊型鋰離子電池單元制造的芳綸纖維隔膜材料產(chǎn)品,使聚合物鋰離子電池的輸出功率提高了20%。在制造技術(shù)方面,帝人稱,憑借“世界首創(chuàng)”的兩面同時涂裝以及相當(dāng)于原來5倍以上速度的高速涂裝,可高效率制造。

中國也有企業(yè)在積極開發(fā)鋰離子電池用芳綸纖維隔膜材料技術(shù)。深圳市龍邦新材料有限公司就在2010年06月21日以《基于芳綸纖維的電池隔膜的制備方法》為名申請了相關(guān)專利(申請?zhí)?01010204765.9)。

除以上這些之外,無紡布隔膜技術(shù)還存在一些其他的開發(fā)方向。日本廣瀨制紙(總部位于高知縣土佐市)開發(fā)出了以聚烯烴無紡布為基材、由PVA(聚乙烯醇)納米纖維紡絲制成的鋰離子電池隔膜。該產(chǎn)品與主流的聚烯烴多孔質(zhì)薄膜式隔膜相比,可提高溶化溫度的上限,更加耐熱(熔化溫度上限高達(dá)200℃以上)。另外,據(jù)該公司介紹,在納米纖維中添加硅(SiO2)等無機物后,還可進一步提高溶化溫度的上限。

2011年全球鋰離子電池隔膜市場銷量3.58億m2,真鋰研究預(yù)計,這個市場今后幾年會以年均復(fù)合增長率48.47%的速度成長,到2015年市場規(guī)模將達(dá)到17.87億m2,是2011年的約5倍。中國市場的成長速度要高于全球,預(yù)計到2015年中國市場將達(dá)到4.78億m2的規(guī)模,年均復(fù)合增長率為66.63%。2011~2015年全球與中國隔膜材料市場發(fā)展趨勢預(yù)測見圖8。從目前真鋰研究對2012年相關(guān)數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計結(jié)果來看,全球2012年鋰離子電池隔膜市場總量很可能將超過圖8中預(yù)測的5.05億m2??傮w上,全球鋰離子電池隔膜材料市場處于高速發(fā)展態(tài)勢中。

雖然自隔膜國產(chǎn)化以來,困擾中國隔膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大因素就是量產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備問題,但在目前產(chǎn)量占比相對較低(只有18.72%)的情況下,真鋰研究依然看好未來幾年中國的隔膜材料產(chǎn)業(yè)會取得進一步的發(fā)展。真鋰研究預(yù)計,未來幾年中國隔膜材料產(chǎn)業(yè)會以66.91%的高速度成長,要快于中國市場需求的發(fā)展。到2015年中國企業(yè)將形成5.20億m2的產(chǎn)銷量,全球占比將達(dá)到29.10%。

實際上從總量來看,中國企業(yè)的隔膜產(chǎn)量2011年就已經(jīng)可以滿足中國的鋰電池市場需求,但還不能滿足中國鋰電池企業(yè)對隔膜的需求總量。不過,從質(zhì)量來看,中國隔膜產(chǎn)品的技術(shù)含量普遍不足,只可勉強滿足中低端市場的應(yīng)用,很難打入國產(chǎn)中高端鋰離子電池產(chǎn)品制造市場。對于中國的鋰離子電池隔膜材料產(chǎn)業(yè)來說,未來幾年的工作重心應(yīng)放在技術(shù)的開發(fā)而不是產(chǎn)能擴充方面。這種技術(shù)開發(fā)主要體現(xiàn)在以下幾個方面:①制造工藝的成熟和穩(wěn)定;②設(shè)備制造能力的提升;③隔膜材料性能的提升;④基材開發(fā)能力的提升;等等。

以旭化成、Celgard、東燃化學(xué)、SK創(chuàng)新、格瑞恩、星源材質(zhì)、金輝高科、Entek等為代表的傳統(tǒng)隔膜企業(yè)依然在致力于傳統(tǒng)的PP和PE隔膜量產(chǎn)技術(shù)的深入開發(fā)工作,但隨著無紡布隔膜技術(shù)的日臻成熟,越來越多的“新”企業(yè)介入進來,希望憑借相關(guān)新型隔膜產(chǎn)品挑戰(zhàn)現(xiàn)有鋰離子電池隔膜市場格局,其中不乏實力雄厚的企業(yè),如杜邦、首鋼等。目前,不斷有無紡布隔膜新品發(fā)布并陸續(xù)投放市場,這使得鋰離子電池隔膜市場寡頭壟斷的格局正在動搖。毋庸置疑,今后幾年全球鋰離子電池隔膜市場的競爭將會越來越激烈。

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[責(zé)任編輯:趙卓然]

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