锂电池的那层隔阂凭啥这么金贵?

时间: 2023-07-31 16:11:44 |   作者: 球彩直播官网 1

  但许多人在议论锂电池时,只是在议论锂电池,最多将目光延伸至喜提命名权的正极资料,对其它环节重视不多。

  正极资料显着不是仅有的英豪,锂电池的背面,站着四位天王。本文的主角,锂电池隔阂,便是其间之一。

  锂电池隔阂论题度不很高,起步也晚,但身上插满本乡企业发愤图强,弯道超车,高添加,高赢利,隐形冠军,国产化代替,中心专利,卡脖子等标签,可谓“要素拉满”。

  本文将环绕锂电池隔阂的根本技能、职业特征、商场概略,以及开展趋势四个方面,解析这一不太起眼的好职业。

  锂电池隔阂,是坐落锂电池正负极之间的一层多孔薄膜,是锂电池四大主材之一(别的三种是正极、负极、电解液)。其首要功用是阻隔电池正负极,避免短路,一起确保锂离子在充放电期间正常经过微孔通道以确保电池正常作业。隔阂的功能对锂离子电池的内阻、容量、循环功能、充放电电流密度以及安全性等要害目标有重要影响。

  隔阂的技能含量很高,功能目标十分多。一般来说,高端薄膜产品具有合理的孔径巨细及散布,能够下降内阻、熨平电流,有用确保电池能量密度和循环功能。安全性方面,抗穿刺强度和拉伸强度的进步能够增强资料的安稳性,加上杰出的热安稳性及自发维护机制能够避免产生电池短路等危险事端。

  现在商业化锂电池隔阂首要为聚乙烯(PE)隔阂、聚丙烯(PP)隔阂以及 PE 和 PP 复合多层微孔膜。PE 隔阂强度高,加工规划宽;PP 隔阂孔隙率、透气率、力学功能高。一般 3C 电池首要选用单层 PE 膜或单层 PP 膜;动力电池一般选用 PE / PP 双层膜、PP / PP 双层膜或 PP / PE / PP 三层膜。

  隔阂的本钱首要包括质料本钱、动力本钱、人工本钱及折旧摊销等。其间质料本钱占比最大,约为 41%,首要为制作隔阂所需的主材和辅助资料,其间包括主材 PE、PP 和辅材石蜡油(白油)、二氯甲烷等等,算计占比近 80%;高占比的折旧摊销,则是受隔阂职业设备本钱分外高影响,这一点将在下文胪陈[3]。

  不同等级的隔阂价格间隔不小,使得其在动力电池本钱中的占比存在必定动摇,比例从个位数到近 20%,全体能够大略的预算为 10% 左右[3][4][5]。考虑到新动力车的电池本钱占比现已很高,隔阂在整车本钱的构成中也可算显眼。

  隔阂的出产工艺首要分为干法与湿法两大类,其间干法工艺还可进一步分为单向和双向两种:

  干法:又称熔融拉伸法,是指将高分子聚合物(首要为 PP)和添加剂质料混合制成熔融物,挤出流拖延构成片晶结构,再经过热处理得到硬弹性的聚合物膜,在必定的温度下拉伸构成狭缝状微孔,热定型后制得微孔膜;

  湿法:又称热致相分离法,是将高沸点小分子作为造孔剂(白油)添加到聚烯烃(聚乙烯 PE)中,加热熔融成均匀系统,由螺杆挤出铸片,经拉伸后用有机溶剂(二氯甲烷)萃取出造孔剂,再经热定型等工序得到微孔膜。

  干法工艺的中心原资料为 PP,且出产设备的国产化现已根本完成,所以本钱比较低,因简直没有热缩短现象而具有较高的安全性,但终究产品的横向强度较差、微孔尺度和散布不均匀,安稳性不高。干法隔阂适用于对本钱灵敏,但对能量密度要求不高的运用场景,比如储能商场。双向拉伸因为只能出产单层隔阂,且各方面功能目标也不拔尖,下流用量很少,市占率很低。

  湿法隔阂的厚度更薄,微孔均匀,孔隙率高,能够进步电池的能量密度及循环功能,愈加契合当时电池的开展趋势以及电池厂的需求,下流需求远大于干法薄膜,且间隔仍在拉大。缺陷在于湿法工艺愈加杂乱,原资料愈加贵重,设备投入大,因而出产本钱比较高。

  从出货量看,当时的湿法隔阂与干法隔阂商场比例间隔巨大。2021 年,湿法隔阂出货量占比高达 74%,较 2020 年进步 3%;同期的干法单拉 / 双拉的占比别离为 24%/2%[6]。在 2022 年上半年,湿法隔阂占比进一步进步 5 个百分点,到达 79%[7]。这种趋势首要是因为下流动力电池企业对电池功能的要求不断进步,湿法隔阂的产品优势被继续扩展,隔阂企业为满意需求不断添加湿法产能,而干法虽然在必定程度上获益于储能工业的扩产,但增速依然不及湿法,导致出货量占比继续下滑。但全体来说,隔阂商场依然是典型的增量商场,无论是干法仍是湿法都在添加,不存在出货量下滑的状况。

  所谓涂覆,是在聚烯烃隔阂上涂覆特定资料,改动基膜功能,使其能够满意下流愈加多元化的需求,实质是一种改性手法。经过涂覆加工处理,不仅可进步隔阂的热安稳性、改进其机械强度,避免隔阂缩短而导致的正负极大面积触摸,还能进步隔阂的耐刺穿才能,避免电池长时刻循环工况下锂枝晶刺穿隔阂引发的短路。一起,涂覆工艺有利于增强隔阂的保液性和浸润性,然后延伸电池循环寿数。概括地说,涂覆隔阂的功能要显着优于基膜,更能满意现在下流电池厂日渐添加的功能需求,且产品溢价高,是隔阂职业必定的挑选。数据显现 2021 年,涂覆膜占隔阂出货量比例超 45%(含第三方涂覆)[8]。

  涂覆资料可分为无机和有机两大类,无机资料首要有陶瓷(勃姆石、氧化铝),有机资料首要有 PVDF、PMMA、芳纶等。无机资料的首要优势在于技能更为老练,出产本钱更低,性价比高,经济性较有机涂覆有显着优势;有机涂覆最大的优势便是产品功能好,但价格贵重。

  除了涂覆资料,或更精确的称号,涂覆颗粒外,隔阂的加工进程还需求涂覆溶剂。涂覆溶剂可分为水性(去离子水、乙醇、丙三醇等)与油性(丙酮、NMP 等)两种。油性涂覆用于有机涂覆颗粒,均匀性和粘附性优于水性涂覆,但本钱偏高,首要受高端电池产线喜爱;水性涂覆虽然功能方面有所短缺,但性价比高,更受本钱灵敏的企业欢迎。涂覆溶剂和涂覆颗粒的调配一起决议了终究薄膜产品的功能[10]。

  在很多资猜中,勃姆石凭仗愈加超卓的功能及经济性,为现阶段受重视涂覆资料。勃姆石作为一种新式的陶瓷涂覆资料,中心功能目标均优于前期比较干流的氧化铝,且国产化程度高,而氧化铝存在如硬度大、本钱高、对设备磨损严峻等问题,约束了其开展潜力,因而勃姆石正在对氧化铝构成快速代替。本钱方面,勃姆石凭仗物料本钱低,以及调配相同低本钱的水性溶剂,成为了一切涂覆工艺中单平本钱最低的加工道路,性价比优势适当杰出。

  有机资料方面,芳纶最受重视,一致性好且无颗粒,涂层很薄,是现在仅有能够独自涂覆的有机资料,其轻质性是其它资料不具有的,契合隔阂需统筹安全与轻浮的长时刻开展趋势。但芳纶的价格适当贵重,且现在勃姆石现已能够满意大部分功能需求,因而芳纶未能得到广泛运用,首要见于高端电池。

  现阶段,无机涂覆隔阂占有绝大部分商场比例,占有控制方位,远远超越有机涂覆隔阂。高工产研锂电研究所数据显现,2021 年的涂覆隔阂出货中,95% 以上为无机涂覆;其间,勃姆石 2021 年完成出货量 1.8 万吨,同比增速 120%,浸透率现已超越 60%[8]。

  虽然隔阂在动力电池本钱中的占比并不低,其对电池的功能也有重要影响,但职业全体的重视度显着不算高。相较于新动力轿车的其他环节,隔阂职业最为杰出的特征是职业壁垒适当之高,且简直体现在各个方面。

  首要,电池隔阂是十分典型的重财物职业,固定财物占比显着高于其他电池主材。以信达证券收拾的 6 家具有代表性的电池主材上市公司为例,隔阂制作商恩捷股份和星源原料的固定财物占比约为 40%,远远高于其它细分范畴企业[4]。

  隔阂职业的重财物特征来自于职业的设备出资十分之高。举例来说,星源原料的“高功能锂离子电池湿法隔阂及涂覆隔阂(一期、二期)项目”,总出资 75 亿元,硬件设备出资 50.61 亿元,占比 67%[4];恩捷股份的“年产 4 亿平方米锂离子电池隔阂项目(一期)”,总出资金额为 17.5 亿元,其间设备投入占比达 81%[11]。

  与其它电池资料比较,隔阂职业的出资门槛也比较高,金额适当惊人。组织测算,隔阂单 GWh 出资额一般在 5500 万以上,略高于三元正极,是负极资料的 2~3 倍,电解液的 7 倍以上[11]。

  重财物、高投入的特征决议了入局隔阂职业比较困难,新晋参与者往往是具有必定规划、有打通供给链上下流需求的大型企业,对创业公司很不友爱。而在职业内部,资金雄厚的头部出产商一般有更强的才能拓宽产线,并提早确定下流不断添加的订单需求,二三线企业则难以跟上,导致了强者恒强的竞赛格式。

  隔阂的另一个重要特征,是出产难度大,对企业的工艺水平有很高要求,职业的技能壁垒较高。隔阂的工艺流程远比其它电池主材杂乱,工序不光很长,其间不少环节对精度的要求也很高,这导致隔阂职业的均匀良率欠安,不同水平企业的间隔很大,从 60% 到挨近 90% 皆有,远不及新动力车工业链其它环节均匀 90% 以上的水平[12]。不同良率会直接影响企业的出产本钱与盈余才能,是隔阂职业的中心竞赛力之一。隔阂的出产流程中的不少环节还存在较为显着的损耗,且进程中辅料的收回比较困难,企业产线的工艺水平对赢利率的影响分外显着。

  对出产工艺要求高,实质上便是对出产设备的要求高。隔阂出产设备在很大程度上对错标准化的,设备选型有必要依据工艺特色定向匹配,一般由隔阂厂商依据出产状况与设备厂商一起规划定制,对设备供货商的制作水平要求极高。现阶段我国干法设备的国产化根本完成,但湿法设备高度依靠进口。全球规划内的隔阂设备供货商并不多,产能显着缺乏,跟不上下流飞速添加的需求,是现在隔阂产能扩张的首要约束要素之一。

  设备供给的稀缺还添加了非头部企业的竞赛难度。当时的优质设备供货商现已与头部隔阂企业深度绑定,产能早已被确定,留给二线企业的剩下产能十分有限。以恩捷股份为例,公司与首要隔阂设备供货商之一的日本制钢所联系十分严密,已确定其未来三年设备订单,2022 年估计可获得 20 条产线,但仍无法满意扩产需求;星源原料与德国布鲁克纳长时刻协作,两边现已签定中华区独供协议,设备供给确定至 2026 年[11]。又因为设备决议了隔阂产线的加工精度与良品率,而优质供货商的产能已被确定,导致头部企业进一步紧缩了二线企业的扩产空间,直接冲击了竞赛对手,扩展自身抢先优势。

  从产品特征看,基膜的规划效应显着,出货量对企业的单位本钱有着直接影响,规划化可有用摊薄水电、人力、设备折旧费用等,是进步盈余才能的必要条件之一,头部企业优势显着。

  但涂覆工艺则有所不同。当时的涂覆仍以工艺和专利为主,中心专利首要由 LG、帝人等海外企业操纵,授权则被国内头部企业确定,与设备相似具有排他性,会搅扰竞赛对手拓宽相关事务。

  最终,隔阂对动力电池的功能存在十分要害的影响,下流电池制作商的情绪往往十分慎重,对产品的认证相对严厉,认证周期比较长。国内电池制作商的产品认证周期一般为 6~12 个月,而国外则要长至 18~24 个月,且一经整合进供给链短期内就不会替换[11]。这使得现已树立安稳下流客户的龙头隔阂企业,继续获取订单的才能更强,可提早占有新增需求,成绩确定性更高,与后进企业的竞赛也更占优势。

  但高职业壁垒也自有其丰盛的报答:基膜职业的均匀赢利水平显着高于电动车范畴一切其它细分职业,且头部企业赢利率适当惊人。

  据国金证券核算,2021 年,电动车职业全体均匀毛利率为 27.8%,隔阂职业毛利率为 36.1%,显着高于大部分细分赛道[12]。

  隔阂职业内部企业的盈余才能间隔相同很大。一线龙头凭仗归纳优势,赢利率较二三线企业往往高出十几甚至几十个百分点,且这种优势一般仍是树立在产品自身具有价格优势的前提下,并不需求献身赢利空间。这种盈余才能的差异化,进一步稳固了头部企业的竞赛力,加重了二三线企业的追逐难度。

  隔阂作为锂电池要害组件,职业近年显着获益于蓬勃开展的动力电池商场与储能商场,呈现飞速添加的态势,且在全球性的绿色经济浪潮短期不会有严峻转向的前提下,这种添加具有必定的可继续性。

  数据显现,2021 年我国我国锂电隔阂出货量 78 亿平米,同比添加超 100%;2022 年上半年锂电隔阂出货量 54 亿平米,同比添加超 55%[7](该核算口径仅核算基膜出货量)。

  隔阂商场的昌盛不难理解,便是受下流的动力电池商场驱动:2021 年,我国动力电池商场出货量达 220GWh,同步增速超 170%;仅在 2022 年上半年,国内动力电池现已完成超越 200GWh 出货,同比增速超 150%,其对应的主材需求是隔阂职业的要害支撑。一起,伴随着我国隔阂企业的竞赛力走强,海外电池出货量的添加,也在带动国内内隔阂产品的出口量相同添加显着[6][7]。

  市占率方面,获益于资金、技能、本钱、客户等方面的归纳优势,国产隔阂在全球商场占比高,且仍在快速扩张。2021 年全球隔阂出货量 108 亿平,同比添加 72%,其间我国隔阂出货量占 72%,较 2020 年进步 12 个百分点,其间恩捷、星源、中材三家企业算计出货就到达 49 亿平,占全球比例的 45%。我国本乡企业一起贡献了全球隔阂职业的绝大部分增量:2021 年全球隔阂出货增量为 45.2 亿平,其间 40.8 亿平,约 90% 来自国内企业[11]。

  详细到国内隔阂商场,受上文说到的职业特征影响,龙头企业相较于尾部企业具有全方位的优势,导致商场集中度很高,竞赛力缺乏的后进企业则被继续整合(姑苏捷力、Celgard、纽米科技等)或直接筛选(河南义腾、东皋隔阂、鸿猷隔阂等)[3]。即便在供给紧俏,头部企业满产满销、订单外溢的状况下,职业集中度不断进步的趋势也没有改动。

  2021 年,我国锂电隔阂的前三名公司市占率(CR3)高达 64%,CR6 则为 81%;在 2022 年上半年,伴随着新增产线投产,职业集中度进一步进步,CR3 / CR6 别离进步至 65%/83%[12]。

  从细分的商场看,湿法隔阂职业格式表现为“一超多强”,干法格式则为“鼎足之势”:恩捷股份作为名副其实的职业龙头在湿法商场占比过半,CR5 则迫临 89%;干法商场 CR3 不到 70%,中兴新材、星源原料、惠强新材三家头部企业间隔不大,但远超尾部企业[4]。考虑到恩捷股份已与宁德年代协作布局干法薄膜项目(20 亿平 / 年),未来该细分商场的格式很或许呈现较大改变[13]。

  虽然我国的隔阂职业在全球商场的市占率很高,但相同在部分环节存在国产代替需求。

  咱们在上文现已说到,干法隔阂出产现已根本完成国产化,但湿法设备依然严峻依靠进口,2020 年新增设备产能的国产化率仅有约 15%~16%[12]。低国产化率约束了产能扩张,也为企业带来了较高的设备出资担负。

  以国产设备代替进口,是隔阂职业十分明晰的降本道路,也是现在本乡隔阂企业的尽力方向,据券商测算若彻底完成国产化有望降本 30%~50%[11][12]。以恩捷股份为例,公司虽然大力收买进口设备,但也在推进国产化代替进程;公司收买姑苏捷力、富足科技、JOT 推广隔阂设备国产化,第一个厂房估计 2022 年下半年建成,估计年内会介入萃取等单元,未来将向整线 年具有一条自研产线。

  涂覆相同存在国产化需求。现在的高端涂覆隔阂的专利与配方仍高度依靠海外企业授权,遭受专利狙击的危险继续存在,特别是在企业纷繁寻求出海的当下。加强自研,打造本乡化的知识产权以应对海外企业的竞赛,必不可少。

  涂覆隔阂的另一个趋势,则是一体化,即企业向下笔直开展,又出产基膜,又进行涂覆。涂覆隔阂前期阶段出货量不多,首要以代工涂覆(璞泰来)或电池厂自建(比亚迪)的方法出产,但伴随着需求的继续添加,新的职业趋势则是隔阂龙头自行建造产线,向下流掩盖直接交给涂覆膜。一体化既能够下降涂覆隔阂的出产本钱,也能够进步隔阂企业的盈余空间,一起便利隔阂厂进步品控,是职业比较明晰的第二添加曲线。

  一体化理念带来的则是被称作“在线涂覆”的新出产流程。在线涂覆技能指在基膜主线结尾直接添加一道涂覆,使得基膜产线与涂布车间彼此独立的两段式出产流程一体化。因削减涂布前的收卷、分切流程,一方面可进步出产功率,另一方面可避免收卷褶皱,分切构成废料,然后进步良率,对本钱的影响作用显着。

  不过隔阂出产的上游原资料(PE、PP)虽然也有国产化空间,但因为在本钱中占比不是特别高且均为十分常见的大宗产品,因而隔阂厂向上游开展,自建原资料产能的状况比较稀有,经济性也不杰出。

  这种忧虑来自于固态电池这一被认为是蓄电池未来形状的技能道路,因为其运用的固态电解液具有较高的机械强度,在功用上能够对隔阂完成晋级代替,这意味着未来的工业链“或许”将没有隔阂的方位。

  但全体来说,隔阂职业面对的电池技能迭代危险并不杰出,至少短期内职业开展不构成威胁。

  当时的固态电池老练度很低,依然面对很多技能难题,间隔量产与商业化还较为悠远,面对的不确定性很强,且也未必便是电池技能的最优解,以此为据着重隔阂职业的开展危险有待商讨。

  而被认为是折中计划的半固态电池技能道路,即混用固态电解质与液态电解液的固液混合电池,与传统电池的技能差异远小于固态电池。其研制难度、本钱、归纳性价比方面较当时的固态电池有着较为显着的优势,商业远景更为明晰,工业化难度更低,是更为实际的晋级道路。一起,半固态电池的制作工艺与流程与传统液态电池兼容性很高,且不兼容的部分也可经由改造现有产线完成,无需杂乱的全方位晋级[14]。换言之,隔阂仍是半固态电池的主材之一,且恩捷股份在成绩阐明会上表明,用量也与传统工艺差异不大[15]。这意味着即便电池职业进入半固态年代,对隔阂职业的支撑也有保证。

  不过新技能仍会不可避免的带来新的职业格式。虽然半固态电池的基膜改变不大,涂覆资料由惯例的氧化铝、勃姆石等慵懒无机资料转向具有离子电导性的活性资料,涂布配方和工艺都需求晋级;新电池对隔阂抗锂枝晶方面也提出了更高的要求,涂层资料需求新的规划来满意对功能的需求。这很或许进一步进步隔阂职业的技能壁垒,强化现有龙头企业的竞赛优势,也为研制才能更强的后入局者供给新的时机,关于后进企业则意味着愈加恶劣的竞赛环境,到时职业仍或许面对洗牌。

  [2] 星源原料:初次揭露发行股票并在创业板上市招股阐明书(申报稿),2016.08.22

  [3] 英大证券:隔阂产品日益紧俏,职业扩产节奏加速,2022.04.15

  [4] 信达证券:“隔阂职业专题报告:笔直整合趋势起,头部优势更显着”,2022.09.25

  [5] 华方圆:一超多强格式渐显 —— 电池隔阂国内供货商整理 未来动力创投风向标,36 氪,2022.10.17p/4

  [9] 璞泰来:初次揭露发行股票招股阐明书(申报稿),2022.07.14

  [10] 国金证券:“锂电池涂覆资料系列专题报告:涂覆资料小而弥坚,护航电池大有可为”,2022.04.11

  [11] 华安证券:电池盈余修正,重视隔阂新进入者及上游锂环节,2022.08.27

  [12] 国金证券:“恩捷股份:职业特性决议竞赛格式,龙头优势保证超量收益”,2022.04.17

  本文来自微信大众号:果壳硬科技 (ID:guokr233),作者:陈闷雷,修改:李拓

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