5.隔膜:技術壁壘高
5.1隔膜的性能要求和發展趨勢
鋰電池隔膜介于正極與負極之間,本身不導電,主要功能是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,同時允許電解質離子于其間通過;在電池過熱時,通過閉孔功能來阻隔電流傳導。
隔膜性能的優劣決定了電池的界面結構、內阻等,直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性,性能優異的隔膜對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率,對鋰離子有很好的透過性;(3)良好的化學穩定性:由于電解質溶劑為強極性的有機化合物,隔膜必須耐電解液腐蝕;(4)對電解液的浸潤性好;(5)具有足夠的力學性能,包括穿刺強度、拉伸強度等,在保證一定的力學性能基礎上,厚度應盡可能小;(6)熱穩定性和自動關斷保護性能好,在電池溫度過熱時能自動閉孔。
鋰電隔膜發展兩大趨勢。目前隔膜的發展有兩條路線,(1)對消費電子類電芯而言,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展趨勢,一般采用單層PP、PE隔膜;(2)對動力電池而言,由于主要應用在電動自行車、汽車、儲能電站上,因此更注重安全性,通常采用多層功能性復合隔膜。
5.2隔膜技術淺析
隔膜的技術難度。隔膜作為鋰電池中技術壁壘最高的材料之一,其難點主要體現在生產工藝、基體材料上,其中生產工藝的難度體現在隔膜造孔工藝、生產設備以及產品穩定性;基體材料的難度體現在獲取合格的原材料和添加劑上。
生產工藝方面,隔膜電池的生產分為干法和濕法。
干法工藝:將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結晶性聚合物薄膜,經過結晶化處理、退火后,得到高度取向的多層結構,在高溫下進一步拉伸,將結晶界面進行剝離,形成多孔結構,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:將液態烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成均勻的混合物,然后降溫進行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一定時間,用易揮發物質洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。
干法的固定資產投入較小,但加工過程中溫度等指標較難控制,而濕法的工藝相對簡單;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、分子量高的材料,能保證大功率電池安全性。總的來說,在生產一般鋰電池方面,干法具有成本低、污染小、孔均勻的優勢,大功率電池方面,濕法具有安全性高、熱收縮性小的優勢。目前全球約60%以上的隔膜產品主要采用濕法雙向拉伸工藝。
干法隔膜孔的內部結構為貫通型通道,比較適合于做大功率電池。而濕法隔膜孔的內部結構為內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/售價低,在國內山寨手機電池市場應用為主;在高端手機、筆記本電腦、動力電池市場,國外知名鋰電池電池廠家松下、索尼等主要采用日本旭化成、東燃化學生產的濕法PE隔膜,國內佛塑/BYD合資公司有濕法隔膜產品推出,但僅滿足手機市場需求,還不能進入筆記本和動力電池市場。
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力學性能及與電解液的浸潤度有直接的聯系,因此要求極高。世界前三大隔膜生產商日本旭化成(Asahi)、美國Celgard、東燃化學(Tonen)都有自己獨立的高分子實驗室,能夠生產原料和添加劑。國內鋰電池廠家所采用的基體材料基本都是通過外購。
5.3隔膜競爭格局:全球集中度高,國內低端產能擴張
全球隔膜市場集中度高,國內仍依賴進口。全球隔膜產量主要集中在日本、美國、韓國,其中日本產量占比超過50%,而且集中度相對較高,前四大企業日本旭化成、美國Celgard、日本東燃、日本Ube壟斷了全球約75%的市場份額。國內隔膜行業雖名義產能很大,但受限于工藝水平、產品認證和渠道,實際供應量較少。據統計,2012年中國鋰電隔膜需求量約2億平米,進口量約1.5億平米,國內供應量約0.5億平米,國產隔膜中,新鄉格瑞恩、東莞星源、佛塑金輝市場份額居前。
國內低端產能擴張。據高工鋰電(GBII)統計,截至目前,國內公布進入隔膜領域的企業多達40多家,公布的產能近8億平方米,超過全球總需求量,但實際量產的企業不到20家,得到電池廠商認可的不足10家;其中,2013年進入隔膜行業的蘇州捷力、上海雙奧等企業的產能利用率不足5%。隔膜企業實際產量與設計產能之間存在較大差異,主要受生產工藝水平與所面向市場的局限,國內低端隔膜市場呈現產能過剩局面。
從產量規模上看,新鄉格瑞恩、深圳星源和佛山金輝仍處于國產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。預計隨著滄州明珠、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域爭搶市場,行業競爭將加劇,但仍保持高速發展的態勢。
競爭加劇,產品價格、利潤率下降。國內隔膜主要是低端產能,近兩年由于產能快速擴張、產品同質化現象嚴重,而短期需求增長有限,競爭愈加激烈,產品價格和利潤率快速下降,根據高工鋰電統計,整個隔膜業的凈利潤率從2010年的48.5%降至目前的20%左右。草根調研顯示,目前國內干法隔膜價格已從7~8元/平米降至約2~3元/平米,濕法隔膜價格從12~15元/平米降至7~8元/平米。相對而言,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門檻比干法高,競爭程度較干法隔膜低。
主流廠商大多使用進口隔膜,國產隔膜多用在中低端領域。由下表可知,一線鋰電池廠商供應基本由前四大隔膜廠商壟斷,像力神、比克、比亞迪等國內一線廠商,也主要采用進口隔膜,國產隔膜主要在中低端領域(如充電寶、山寨電池)。但也有部分企業近年來通過技術積累,在孔隙率、熱收縮、拉伸強度、成品率、一致性、厚度等關鍵指標上已接近國際水平,成功進入中高端市場,如深圳星源已經切入A123、LG供應鏈,滄州明珠也成功打入比亞迪、蘇州星恒、中航鋰電供應體系,未來有望憑借性價比,進一步打入國際供應體系。
5.4隔膜市場規模測算
全球鋰離子電池隔膜材料產業的發展取決于鋰離子電池的市場需求量,而鋰離子電池的銷量則由下游應用市場的發展情況決定。我們預計14~16年全球鋰電池年需求增速在25~30%左右,經測算,到2016年,全球鋰電池隔膜市場將達到86億元左右,國內隔膜市場規模在13億元左右。未來若電動汽車、儲能電站需求爆發,隔膜市場更有望大幅增長,根據我們測算,每百萬EV將拉動5.12億平米鋰電隔膜需求,以10元/平米測算,新增51.2億元市場需求。
5.5隔膜部分重點個股
上市公司中,涉及鋰電池隔膜業務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,其中形成實質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、九九久處于試生產階段,中材科技產能在建中。
佛塑科技:公司主營塑料薄膜,產品包括滲析材料、電工材料、光學材料、阻隔材料、PET切片材料以及PVC壓延材料,是國內塑料行業龍頭;聯營公司佛山金輝高科擁有鋰電池隔膜產能1.17億平米,是國內最早采用濕法技術量產鋰電隔膜的企業之一,客戶包括比亞迪、比克等國內知名電池廠商,產品大部分應用在數碼產品類的鋰離子電池上。金輝高科作為國內隔膜行業龍頭,將受益于鋰電池市場需求增長、進口替代加速,將為佛塑科技帶來一定的投資收益。
滄州明珠:公司主營塑料管道、BOPA薄膜及鋰離子電池隔膜三大類產品,是國內最大的塑料管道及BOPA薄膜生產基地之一。公司采用干法生產隔膜,現有隔膜產能約2600萬平米,生產線改擴建后產能可達3000萬平米,公司產品下游可用于動力電池領域,客戶包括比亞迪、蘇州星恒、中航鋰電等國內一線電池廠商。憑借在功能性聚酯薄膜領域的技術積累,公司有望進入高端動力電池材料市場。預計2013~15年EPS分別為0.45、0.59和0.72元,“增持”評級。
不確定性分析:行業競爭加劇風險;技術替代風險。

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