锂离子电池制造所需的正极材料、负极材料、隔膜和电解质材料被称为锂离子电池四大关键材料。其中,隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,同时具有能使电解质离子通过的功能。锂电池隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全等性能,性能优异的隔膜对提高电池综合性能具有重要作用。
湿法技术增速迅猛
我国目前共有约50家隔膜生产企业,截至2017年底,已投产产能达到30亿平方米。2017年隔膜产量为14.4亿平方米,同比增长超过30%。
中国长期以来以生产低端的干法隔膜为主,然而湿法技术最近几年发展迅速,各企业纷纷增加湿法生产线,以满足下游新能源动力电池对湿法隔膜强劲的需求。湿法隔膜的综合性能要比干法隔膜更优越,但是由于其厚度较薄,干法隔膜长期以来主导了动力电池方面的应用。随着湿法技术的进步,湿法隔膜的强度有了明显的提高,它已经在逐渐取代干法隔膜,并越来越多地被应用于动力电池领域。
其中,上海恩捷在众多企业中的发展最为迅猛,该企业专门生产湿法隔膜,目前在行业里遥遥领先,产品质量较高,已经开始向日韩国家出口。深圳星源是几年前的龙头企业,主要生产干法隔膜,其产能在2017年被几家湿法隔膜生产企业超过,但由于其开工率较高,产量依然排在前列。2017年,上海恩捷和星源材质的湿法隔膜已经开始被三星、LG等公司认可并开始大规模出口。沧州明珠之前主要生产干法隔膜,2017年开始生产湿法隔膜,其干法隔膜毛利率已超过60%,为行业内最高。2017年我国隔膜生产企业情况见表1。
生产原料多依赖进口
锂电池隔膜的原料是聚丙烯和超高分子量聚乙烯。
生产干法电池隔膜的原料是一种特殊级别的聚丙烯,它对聚丙烯的灰分、结晶度、分子量分布等性能参数有特殊的要求。国内干法隔膜工厂主要使用进口原料,其最主要的供应商是韩国大韩油化。由于能够生产电池隔膜级聚丙烯原料的企业非常少,而所有的原料供应商中,大韩油化所生产的原料跟生产线的匹配度最高,所以他们的原料长期垄断中国市场。中国国产原料近两年也开始发展起来,但品质及稳定性跟大韩油化相比差距较大,只能生产低端隔膜。
生产湿法隔膜使用的是超高分子量聚乙烯,也是一种专用料,该原料目前也处于进口料垄断的形势下,几年内价格一直居高不下。主要的生产企业为美国塞拉尼斯,韩国大韩油化和日本三井。中国的扬子石化在2016年掌握了电池隔膜级超高分子量聚乙烯的生产技术,但至今仍未将其投入市场。
三大消费领域占比有所变化
锂电池隔膜主要有三大应用领域,分别是动力电池、3C消费类电池和储能电池。动力电池用于新能源汽车、电动工具、电动自行车、航空航天、医疗等领域,该消费领域是推动锂电池隔膜增长的主要动力,新能源行业在国家政策的鼓励和支持下,动力电池用途隔膜的消费占比已从2012年的15%增长到了2017年的55%。
3C消费类电池用于手机、笔记本电脑、平板电脑等传统3C数码电池,以及导航设备、可穿戴设备等新兴产品,锂电池隔膜在该领域的消费占比约40%。2014 年之前,以笔记本电脑、智能手机、平板电脑为需求主体的消费型锂电池一直占据绝大部分市场份额,随着3C 产品进入行业成熟期,消费型锂电池的产量和需求量趋于平衡,增速有所减缓。未来几年笔记本电脑产量将趋于平稳,平板电脑的出货量也将继续下降。
储能电池对锂电池隔膜的需求相对较少,消费占比约5%。目前,储能型锂电池的市场需求一直在增加,但消费占比跟前几年相比基本稳定。而随着技术的进步以及工艺的日渐完善,锂离子电池成本价格逐步下降,以及光伏、风电装机量增加,储能电站建设步伐加快,储能型锂电池市场需求将会呈现高增长。
2020年或将满足内需,对外出口
2012年,我国锂电池隔膜的消费量为3.76亿平方米,到2017年增长到14.0亿平方米,2012—2017年年均复合增长率为30%;预计2022年锂电池隔膜消费量将会达到29.4亿平方米,2017—2022年年均复合增长率为16%。
很长一段时间以来,锂电池隔膜行业由日韩企业引领,而我国锂电池隔膜还正处于快速发展期,这几年随着国内隔膜生产技术水平的提高,进口依赖度逐渐在缩小,2017年进口隔膜占中国隔膜总消费量的比例从2015年的30%减少到了10%。目前,中国生产的干法隔膜可以自给自足,进口隔膜绝大多数为高端湿法和湿法涂覆隔膜。随着中国生产技术的提高和产能的飞速扩张,预计到2020年中国锂电池隔膜在全球的消费占比将达到60%,实现全面国产化,并能够向国外出口。
市场竞争导致价格下行
由于隔膜市场竞争日趋激烈,近两年价格出现了下行趋势。2013年干法隔膜平均价格在4元/㎡,湿法隔膜平均价格在6.2元/㎡;2017年干法隔膜价格约在2.5元/㎡,湿法隔膜价格约在3元/㎡,价格均有较大幅度的下滑。特别是国产隔膜,价格下降幅度较大。除价格下降外,隔膜行业账期也在不断延长。
由于目前国产隔膜多用在集中度和技术门槛低、竞争激烈、产能过剩的中低端领域,因此价格总体来看会有较大的下降幅度,而对于高端隔膜来说,价格下降幅度较小。
近几年,随着下游动力电池需求的拉动,中国锂电池隔膜特别是湿法隔膜的生产有了飞速的进步,性能较优异的湿法隔膜正在替代传统的干法隔膜,进军新能源领域。然而,干法隔膜仍然有湿法不可取代的优势,干法未来仍然会稳固地占据一部分市场份额。
锂电池隔膜生产企业纷纷增加产能,提高行业的竞争力,目前产能已过剩。据了解,2018年我国锂电池隔膜产能将再增加20亿平方米的产能,未来竞争将会更加激烈,市场集中度会越来越高,出口比例也会有所增加。
许晨曦 中国化工信息中心咨询事业部咨询顾问。毕业于中南大学,有机化学专业硕士学位。拥有10余年化工行业从业经验,2年化工行业咨询经验。其专长领域包括聚烯烃行业、日化行业、化工助剂、添加剂行业等。曾在《中国新能源领域材料和化工品投资机会分析》《APG市场研究》《吡啶/三甲吡啶产业市场分析》《中国季戊四醇市场评价》等30余个咨询项目中担任咨询顾问角色。