(报告出品方/作者:华宝证券,胡鸿宇)
1.锂电四大主材之一,竞争格局稳固+龙头先发优势是隔膜中期价值成长的重要影响因子
1.1.四大主材之一:锂电最重要的安全屏障,湿法隔膜是发展趋势
电池一般由正极、负极、隔膜及电解质组成,作为锂电池四大关键材料之一,隔膜的成本大约占到电池成本的10%-20%,毛利率高达50%-60%,是四种材料中毛利率最高的产品。隔膜在电池中的主要功能是隔离电池正负极,防止短路,同时保证锂离子在充放电的过程中正常通过微孔通道以保证电池正常工作,因此隔膜的性能对于锂离子电池的内阻、容量、循环性能、充放电流密度以及安全性等关键指标有重要的影响。
隔膜的性能评估主要来自稳定性、一致性和安全性三个方面,其中稳定性的实现难度相对较低,一致性和安全性的实现受制于工艺和材料。在稳定性方面,电化学稳定性较强以及机械强度高的隔膜可以有效降低隔膜受到腐蚀和变形的程度,这对于电池的使用寿命长短相当关键。在一致性方面,主要考量的是隔膜上微孔的孔径以及厚度,只有保证较低的电阻和较高的离子导电性,电池才会具有较好的充放电性能。在安全性上,抗穿刺以及耐高温的隔膜可以有效防止电池在使用过程中出现短路的情况,一旦出现短路,极有可能造成爆炸等事故发生。
隔膜的种类众多,但是已经实现商业化的主要为聚烯烃微孔膜,包括PP(聚丙烯)/PE(聚乙烯)/PP多层复合隔膜、PP或PE单层微孔膜和涂布膜,其主要区别在于微孔的成孔机理不同。这类隔膜具有相对价格较低、机械性能优良和电化学稳定性高的优势,但是聚烯烃隔膜吸液率较低,容易发生电解液泄露事故,且PE和PP隔膜熔断温度分别为℃和℃,导致阳极和阴极之间的热收缩和接触紧密,进一步导致内部短路、起火甚至发生爆炸。
目前,聚烯烃隔膜的制备工艺分为干法和湿法两种,湿法制备占据主流。干法又称为熔融挤出拉伸法(MSCS),包括单向拉伸和双向拉伸。单项拉伸在低温冷拉伸和高温热拉伸阶段进行纵向拉伸,主要是为了增强隔膜的纵向力学强度,降低横向力学强度。双向拉伸优化了单项拉伸的工艺,在聚丙烯中加入了β晶型成核剂,利用其不同相态下的密度差异而在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔,增强纵横向力学强度。干法拉伸工艺简单,生产效率高,制成的膜具有多孔结构,适用于高功率密度电池。但该工艺所制备的膜较厚,孔径及孔隙率不易控制,需成孔剂等添加剂辅助成孔,均一性差。湿法又称为相分离法、热致相分离法(TIPS),包括同步和异步。通过将某些高沸点小分子如增塑剂石蜡油等与聚烯烃树脂混合熔融成均相混合物,降温发生固-液相或液-液相分离,形成膜片再加温至近熔点状态,双向拉伸以保证分子量取向一致,后用溶剂将增塑剂从薄膜中萃取出来而得到的亚微米级微孔膜材料。湿法工艺过程易于调控,且生产的隔膜具有孔隙率高、孔分布均匀、双向拉伸强度高、机械性能强、穿刺强度大等优势,但需添加溶剂,成本较高。由于湿法双向拉伸所制备的隔膜的高孔隙率和透气率使电池具有更高的能量密度和更好的充放电性能,更适用于动力电池的大电流充放电,所以市面上以湿法制备为主。
1.2.市场格局:一超多强格局初步成型,龙头加速出海
目前全球隔膜市场主要由中国、韩国、日本和美国四个国家主导,年的市场份额分别是43%、28%、21%、6%。与年之前全球隔膜市场由美日主导不同,现在的隔膜市场由中日韩三国主导,特别是中国。根据智研咨询的数据,年全球隔膜市场规模为亿平方米,其中,3C市场17亿平方米,储能市场13亿平方米,动力电池市场76亿平方米。在前九名供应商中,中国企业占到4家,分别是第一名恩捷股份(31%),第二名星源材质(12%),第四名中材科技(8%),第八名沧州明珠(2%)。
隔膜市场行业壁垒较高,国内具有量产能力的企业屈指可数,随着近几年的市场洗牌和并购,国内隔膜行业的集中度在进一步提升,头部企业座次基本已定。恩捷股份、星源材质和中材科技连续两年在国内隔膜出货量排名前三,年市占率分别为38.6%、14.0%、10.5%,CR3高达63.1%,CR6达80.8%,相比年有所下降,主要是因为行业需求旺盛,头部企业产能有限,第二梯队企业产能利用率上升。在湿法隔膜方面,行业格局呈现“一超多强”的稳定局面,未来将维持2年左右紧平衡。恩捷股份在年产能大规模释放下,产量超过30亿平方米,进一步稳固了国内湿法隔膜龙头地位,市占率已经超过50%。近几年,由于隔膜行业的价格战,湿法行业格局较为稳定,供需处于紧平衡,按照扩产的节奏(一般隔膜扩产建设周期大约2-3年),叠加隔膜设备需要从海外进口,高工氢电预计全球隔膜维持至少2年的紧平衡状态,国内市场产能将不断向头部企业集中。
在干法隔膜上,市场格局呈现“三足鼎立”的局面,湿法龙头布局干法带来新变化。中兴新材在产能释放和客户需求放量的情况下,成为了干法隔膜龙头,年市占率达29%,其次是星源材质占比20.6%,惠强新材占比20%,CR3达69.6%。作为湿法龙头的恩捷股份在今年11月发布公告,与宁德时代共同投资干法隔膜及湿法隔膜项目,平台公司与江西恩博合资设立干法隔膜项目公司,产能规划20亿平方米。随着恩捷股份开始加速布局干法隔膜,未来干法隔膜市场格局将有望迎来新的变化。年受下游产业增长,出货量呈现高增长,但相较于湿法隔膜仍有所差距,目前随着中兴新材12μm三层共挤隔膜批量供应,随着12μm逐步普及,同时随着磷酸铁锂电池占比提升,预计干法隔膜将在储能和动力领域迸发新的生机。
龙头企业切入全球电池供应链体系,加速布局海外业务。根据恩捷股份的半年报,公司目前已经进入到全球大多数主流锂电池生产企业的供应链中,包括海外锂电池巨头松下、三星、LGES、法国ACC、海外某大型车企。目前恩捷股份在国内年产能大约有50亿平米,唯一的海外基地在匈牙利,年规划产能4亿平。今年5月3号公司公告称在美国投资建设了一个年产能约10-12亿平的基膜生产线及涂覆设备,这是目前在海外最大的一个项目,展示出公司布局海外业务的决心。
1.3.行业特征:重资本+生产工艺壁垒+设备交付造就隔膜的竞争格局优势,中期仍旧是最具价值配置的细分板块
1.3.1.隔膜的重资产属性明显,单GW投资远超其他材料
隔膜行业重资产属性明显,隔膜在四大材料中的固定资产占比最高。我们分别选取了锂电四大材料的五家公司,分别是恩捷股份、星源材质、德方纳米、璞泰来和天赐材料。年前三季度恩捷股份固定资产占比37.9%,星源材质固定资产占比25.1%,德方纳米、璞泰来和天赐股份均不到20%。从年到年前三季度,恩捷股份与星源材质的固定资产及在建工程占比明显高于其他电池材料公司,体现出隔膜行业的重资产属性。
隔膜行业的重资产属性主要来自昂贵的设备,投资门槛较高。以星源材质的“高性能锂离子电池湿法隔膜及涂覆隔膜项目”来说,项目总投资75亿元,其中硬件设备投资50.6亿元,占比67%;恩捷股份的“年产4亿平方米锂离子电池隔膜项目”,项目总投资17.5亿元,硬件设备投资14.2亿元,占比81%。而且隔膜行业的投资门槛也很高,根据电池网的测算,单GWh的隔膜投资额通常是万以上,负极材料大约是万以上,电解液大约是万以上,估算下来隔膜的单GWh投资大约是是负极材料的2~3倍,电解液的7倍。
1.3.2.设备交付周期限制产能扩张,龙头锁定核心设备把握先发优势
隔膜行业对生产设备要求高,设备限制产能扩张。从全球来看,全球生产线总供给量大约40多条,其中拥有8条产线以上的供应商不足5家,所以全球隔膜行业是处于供不应求的状态。限制产线扩张的根本就是对设备的高标准要求,设备选型必须根据工艺的特点来定制,通常是隔膜供应商与上游设备制造商共同来设计,交付周期也比较久,从下订单到设备交付需要1年半左右,隔膜供应商拿到设备以后还需要调试,恩捷股份的第一条产线调试了3年,湖南中锂调试了2年,目前来说头部企业仍需要至少半年的调试时间。现阶段我国干法设备已经可以实现国产化,但是湿法设备还是长期依赖进口。优质设备与头部隔膜企业锁定,第二梯队剩余产能有限。恩捷股份的第一条产线来自日本制钢所,双方具有深厚的合作关系,目前恩捷已经锁定了制钢所未来三年的设备订单,年预计可以拿到20条产线,但是依旧无法满足所有订单。星源材质与德国布鲁克纳签订了到年的设备供给订单,而且是中华区独供协议。中材科技与法国伊索普设备、湖南中锂与日本东芝均有合作。由于制钢所与布鲁克纳的设备均被大厂锁定,因此市场上的优质设备来源仅来自东芝等几家,完全供不应求,拥有大量设备的龙头企业已经在需求释放下完成扩产,第二梯队的隔膜企业产能十分有限。
1.3.3.生产工艺壁垒决定良率低于其他材料
隔膜行业具有较高的生产壁垒,行业良率低于其他材料。隔膜生产的工艺较为繁杂,流程中有较多材料耗损的环节,成型以后在形成母卷、分切以及涂覆过程中都会产生耗损,因此行业良率一般都在60%-70%左右,而一般电动汽车产业链的细分环节良率普遍都在90%以上。以龙头企业为例,根据恩捷股份披露的公告和年报,公司年的良品率为53%,年为78%,仍然是低于其他材料的平均水平。湿法平均毛利率要高于干法。由于良率和工艺管理上的差距,隔膜行业内部的利润分化较为严重,龙头公司的毛利率高达50%,而一些第二梯队的公司只有不到20%。从工艺来看,湿法隔膜的毛利率高于干法隔膜,恩捷股份几乎做的都是湿法隔膜,毛利率领先于其他几家公司,沧海明珠是以干法工艺进入隔膜市场,干法隔膜占比较多,毛利率水平相对偏低。
1.4.发展趋势:湿法是主要技术发展方向,安全要求提升加速涂覆隔膜渗透
1.4.1.湿法隔膜综合性能优异,是主流技术路线
目前中国隔膜市场出货仍以湿法隔膜为主。湿法隔膜因为厚度更薄,可以提高锂电池的能量密度,是主要的下游需求。根据GGII,年湿法隔膜出货量占总出货量的74%,主要应用于新能源车动力电池,干法占26%,主要应用于储能和小动力电池,年湿法隔膜占比进一步提升至79%。这种趋势主要是由于下游动力电池企业对电池性能的要求不断提高,湿法隔膜的产品优势被持续放大,隔膜企业为满足需求不断增加湿法产能,而干法尽管受益储能产业,但是增速仍然不及湿法。
1.4.2.安全性需求日益提升,涂覆隔膜是未来趋势
尽管湿法隔膜在性能上领先于干法,但是在实际应用中仍会出现一些缺陷,涂覆手段则可以有效增强隔膜的热稳定性和机械性能。涂覆本质是一种改性手段,在聚烯烃隔膜上涂覆特定材料,改变基膜性能,以满足更加多元化的需求。经过涂覆以后,隔膜的热收缩率显著降低,实验表明未经涂布的PE隔膜在℃下热处理30分钟,热收缩率为63.5%,而经6μm氧化铝图层涂布的PE复合膜同等条件下收缩率降至12.7%。同时涂覆材料还可以提高隔膜的抗穿刺能力以及浸润性,可有效提高电池的安全性和使用寿命。
涂覆材料包括涂覆颗粒和涂覆溶剂两种。涂覆颗粒可以分为有机和无机两大类,无机材料主要有陶瓷(勃姆石、氧化铝),有机材料主要有PVDF、PMMA、芳纶等。无机材料的主要优势在于技术更为成熟,生产成本更低,性价比高,经济性较有机涂覆有明显优势;有机涂覆最大的优势就是产品性能好,但价格昂贵。涂覆溶剂可分为水性和油性两种,其中油性涂覆均匀性和粘性优于水性涂覆,定位中高端产品,成本比较高,海外电池厂更加青睐。
在涂覆材料中,高纯氧化铝和勃姆石应用较多。无机涂覆较有机涂覆和有机无机混合涂覆技术更加成熟,无机涂覆隔膜的可拉伸强度和热收缩率更好,同时成本更低,经济可行性更好,无机涂覆材料可以提高隔膜的绝缘性,降低锤电池的短路率,同时提高良品率及安全性。目前,PVDF、芳纶等有机材料及复合材料主要应用于少数高端市场,以高纯氧化铝及勃姆石伟代表的无机涂覆材料占涂覆材料的比重达90%以上。无机涂覆材料中,勃姆石和氧化铝占据主要的市场,近年来勃姆石的份额不断提升,同时下游反馈部分电池厂在和车企做原材料变更认证,将勃姆石作为涂覆材料替代氧化铝;据GGIl,年勃姆石在无机涂覆市场中份额约45%,预计22/23/25年,勃姆石份额将提升至52%/60%/79%。
未来广泛应用涂覆技术将成为行业趋势。根据GGII,年我国涂覆隔膜占比为53%,较年的37%快速提升,近两年湿法隔膜的涂覆比例达到70%以上。目前,三元动力电池已基本全部采用隔膜涂覆技术,LFP电池的涂覆比例在60%左右对涂覆技术的应用逐步提升,消费电池领域,隔膜涂覆主要应用于3C电池等高端领域。宁德时代、LG新能源、松下、比亚迪、亿纬能、中创新航等全球主流电池企业已经普遍采用隔膜涂覆技术。
2.行业持续高景气态势,中期龙头厂商的先发优势和盈利能力支撑其业绩和估值提升
2.1.生产成本占比高,规模优势+生产工艺改进助推龙头企业盈利能力进一步提升
隔膜的精细化工属性决定其生产制造成本占比高于原材料。隔膜的生产材料以聚烯烃为主,主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)复合材料,根据恩捷股份的年报数据显示原材料占营业成本比重为57%-64%。其中聚烯烃属于高分子量的专用料,对力学性能、溶解性、分散性、清洁度等方面有较高要求,目前仍依赖海外进口,其价格与国际原油价格走势相关。由于隔膜的精细化工以及重资本投入属性,其加工成本占比较高,其中制造费用占比20%-22%;人工成本占比约5%-7%;能源动力成本占比在10%-16%,再考虑设备的折旧成本,制造费用合计占总成本比重将高达35%-45%。由于恩捷的生产工艺以及规模优势,其毛利率要显著高于二线厂商,若对三家厂商成本进行分析(星源材质、恩捷股份、沧州明珠),则隔膜行业的平均原材料占比约为45-46%,制造加工费用占比约为54-55%。
从产业链角度看,隔膜的原材料成本占比显著低于其他环节。我们将正极、负极、隔膜、电解液及动力电池PACK五大核心环节的成本分析进行对比,隔膜的原材料占成本比重要显著低于其他环节,而和生产技术壁垒更高的半导体环节(选取了功率半导体IDM厂商士兰微和光刻胶龙头南大光电)进行对比发现隔膜的原材料占比和其类似,从侧面说明其作为技术壁垒较高的精细化工环节,制造加工费用的控制将是行业龙头提升其盈利能力和竞争力的主要因素。
规模生产优势+生产工艺提升+设备国产化将是企业降本提升毛利率的核心手段。我们认为在原材料成本波动较小的情况下(原材料均为生产技术和供应较成熟的化工品),降低生产制造环节的费用将是隔膜企业降本的核心驱动因素,而规模生产优势+生产工艺提升+设备国产化将是企业降本提升毛利率的核心手段。
2.1.1.生产工艺:提高单线产能是核心,高利用率和良品率决定规模经济水平
单位产能及产能利用率的提升将增加隔膜产量,有效摊薄人工及制造费用、能源动力成本,从而提升其规模优势而达到降本增效。我们认为通过增加产线数量、产线升级将有效增加厂商的规模经济优势。增加产线数量:通过增加产线可以有效的摊薄人工、能源动力等成本。从恩捷股份的发展历程可以看出,其毛利率远高于二线厂商的主要原因在于投资设备后增加产线以及提高其产线利用率带来的规模优势,我们根据两家企业的投产规划进行对比,A湿法隔膜企业拟建设2条年产万平米的湿法隔膜产线,劳动定员人,平均每条线75人;B湿法隔膜企业拟建设8条年产万平米的湿法隔膜产线,劳动定员人,平均每条线54人。可见产线数量越多人工成本越低。因此多产线共用水电且工人可多方位操作从而可以有效摊薄人工及制造费用、能源动力成本。产线和设备升级:虽然通过增加产线数量可以摊薄动力和人工成本从而达到降本的作用,但是在隔膜生产中的核心仍是收卷和分切过程中产生的边角料决定其生产的良品率和最终的收得率,这也是影响隔膜生产效率的重要影响因素。目前国内第一梯队隔膜厂投产设备以幅宽4-6m、车速40-60m/min居多,其对应的一次分切产生的损耗率约在3-6%,而车速则决定了其母卷的年产能,因此宽幅越高对应的良品率越高,车速越快对应的产能越高,二者相结合则决定了其生产效率的优劣程度。
在隔膜生产中,产线的产能取决于设备宽度、车速和良品率。良品率可以分解为分切损耗和A品率,其中分切损耗取决于设备的宽度,车速则决定了设备的年产能,A品率则是来自于生产工艺的提升。恩捷最新产线幅宽6.2m,车速m/min,成本可下降至0.67元/平,相比较目前的主流设备产线营业成本节省0.18-0.66元/平。但同时需要注意,车速、幅宽的升级也存在瓶颈,产线过宽会造成隔膜受自重影响下垂,车速过快可能导致萃取效率低下造成微孔瑕疵,都会形成B品。此外,车速幅宽的降本效果边际递减,头部厂商降本空间已比较有限,而二三线厂商降本弹性更大。
2.1.2.材料端:辅料回收提高原料使用效率,核心涂覆材料国产化有望降本
规模优势下原材料采购议价能力有望降低隔膜生产成本。有望基膜的生产原材料主要以PE或PP为主,辅以白油、二氯甲烷等辅材,其中PE或者PP作为主材占比超过50%,因此规模化优势下公司有望通过降低采购原材料成本从而达到降低生产成本的作用,当隔膜企业采购量大时,与上游大宗商品厂商的价格磋商能力将有所提升。以星源材质为例,其在-年期间随着产能的扩张公司采购的PE和PP复合增长率超30%,而二者的单价也分别从1.09万元/吨和2.18万元/吨降至1.03万元/吨和1.55万元/吨,规模优势下公司议价能力逐步体现。
辅料回收工艺可以有效提高原材料使用效率,进一步降低单平成本。锂电池隔膜生产中的主要辅助材料包括白油、二氯甲烷等,上述材料的消耗与各公司辅料回收系统效率以及萃取系统设计直接相关:辅料回收系统效率越高,萃取系统效率越高,辅料耗费越低。上海恩捷这方面保持领先,17年完善白油回收系统后,白油的单耗同比下降1/3;18年完善二氯甲烷回收系统后,对应单耗同比下降2/3,营业成本节省0.09元/平。涂覆隔膜中涂覆材料仍以进口为主,国产进程加快下企业有望完成降本。为了满足动力电池用隔膜的需求,对其表面进行涂覆改性成为了易于实现且行之有效的方法。目前的涂覆材料分为有机和无机,有机涂覆材料以PVDF和陶瓷-芳纶为主流,现阶段PVDF的短期供给压力造就了其价格的高位持续,随着东岳集团、东阳光的PVDF产能逐步投产,国产化趋势下PVDF价格有望逐步下行。相比较PVDF芳纶由于具备较强的耐高温性、尺寸稳定性且属于有机高分子材料,是作为涂覆材料的更好选择,目前芳纶涂覆隔膜已成功应用于特斯拉ModelS车型。目前芳纶产能仍旧以海外巨头,以泰和新材为主的国产厂商在芳纶纸、对位芳纶等制品上的产能扩张将有望增加国产化趋势,从而实现降本作用。
2.1.3.设备国产化:国产设备厂商有望崛起,设备投资减少降本指日可待
核心设备仍需海外厂商供应,固定资产投资占比高制约企业的快速发展。隔膜生产中的核心设备制造分切涂布设备仍然以海外厂商供应为主,这也造就了目前隔膜厂商高额的固定资产支出的重要因素。以恩捷股份公告其无锡二期设备投资为例,其隔膜制造设备价格高达5.52亿元,分切机和涂布机价格分别达到2.24和2.4亿元,因此在该环节若逐步走出相应的国产设备厂商,对于隔膜企业来说有望逐步降低其投资额从而达到降本作用。
隔膜核心设备的国产化进程逐步加快。头部企业在绑定优质设备供应商产能同时,也在加紧设备国产化之路,以恩捷股份和星源材质为例,年左右新设设备产能国产化率我们预估约为15-16%,国产化率较低,国产设备主要为辅助设备,对拉伸、挤出等设备基本采用进口设备。但头部企业在绑定海外优质设备供应商产能同时,也在加紧设备国产化之路,以恩捷股份为例,公司收购苏州捷力、富强科技、JOT推行隔膜设备国产化,目前公司设备厂进展顺利,第一个厂房预计今年下半年建成,预计今年会介入萃取等单元,未来公司将向整线制造过渡,公司计划明年拥有一条自研产线。同时,国内厂商也在加紧自研,自主研发的湿法锂电池隔膜生产线破解了双向拉伸湿法锂离子电池隔膜生产线投资大、能耗高、建设周期长、环境污染大等难题。我们认为,湿法隔膜设备国产率未来将持续提升,头部企业加紧设备国产化之路,未来相应设备采购成本或将进一步降低。
2.2.有机涂覆渗透率提升打造第二增长曲线,看好龙头厂商的先发优势和材料厂商的本土化红利
2.2.1.厂商争相布局涂覆隔膜材料,一体化龙头优势明显
涂覆以工艺和专利为核心,国内厂商通过专利授权和联合研发进行布局。隔膜涂覆多采用定制和联合研发方式,其核心在于配方及工艺,涂覆专利主要由LG、帝人等大企业把持,国内企业如星源材质通过获得LG化学陶瓷涂覆专利授权,切入涂覆领域,目前已完成勃姆石涂覆隔膜的量产;而恩捷股份则拥有完备的水性以及溶剂型涂布型隔膜的研发制造能力,通过日本帝人授权的相分离生产工艺适用于油性PVDF涂覆,成本更低。隔膜厂商争相一体化布局,龙头企业优势明显。从中长期看,基膜涂覆一体化乃大势所趋,涂覆环节重资产属性强,专业化程度高,对电池厂资产运营能力和技术工艺提出很高要求,一体化布局有利于隔膜厂把控产品质量和降本增效,因此主流厂商争相扩产。恩捷股份涂覆比例从年的18%快速提升至年的30%。星源材质自年加码湿法隔膜,年涂覆比例已经提升至26%。涂覆膜性价比逐步凸显,电池厂旺盛需求带动隔膜厂涂覆比例继续提升,看好龙头厂商一体化布局下的优势继续维持。
2.2.2.性能关乎电池安全,性价比优势下无机涂覆短期内仍是涂覆主流
隔膜涂覆技术全面提升隔膜性能,有效提高电池安全性。由于隔膜主要原材料聚乙烯和聚丙烯的热变形温度比较低,温度过高时隔膜会发生严重的热收缩,导致电池的正负电极接触而出现短路,因此新能源汽车电池在高振动高温的恶劣环境中存在引起电池燃烧或者爆炸的危险。为了提高隔膜的热稳定性,全面提升综合性能,涂覆技术逐渐被应用于锂电池的生产。隔膜涂覆技术通过在隔膜表面上涂布涂覆材料,不仅大幅提高隔膜的热稳定性,同时提高拉伸强度和透气速率,从而提高电池的安全性,是保障新能源汽车安全的有效措施。目前涂层材料主要分为以下几种:1,无机材料:如Al2O3、勃姆石等:提高耐高温性,良好的吸液及保液能力。降低热收缩率,有效提升循环性能及安全性能。例如勃姆石涂覆在聚乙烯基膜上的热稳定性测试,当温度加热到度,隔膜已发生明显形变,涂覆膜几乎无收缩。2,有机材料:如PVDF、AFL、芳纶等:高粘结性具有且优异的吸液及保液能力,降低内阻,提高电化学性能。从聚乙烯基膜涂覆PVDF前后对比看出,聚乙烯基膜呈现湿法隔膜典型的树枝状微孔结构,表面涂覆PVDF有机粒子后,聚乙烯基膜上附着了一层PVDF涂覆层,形成大量微孔,提高电解液保持率。
隔膜涂覆比例在70%以上,有机涂覆有望。根据EVTank,年我国涂覆隔膜占比为53%,较年的37%快速提升,其中湿法隔膜的涂覆占比已经超过70%。目前三元动力电池已基本全部采用隔膜涂覆技术,LFP电池的涂覆比例在60%左右,随着对电池能量密度要求的提升,LFP电池有望加大湿法涂覆隔膜的渗透;此外在消费电池领域,隔膜涂覆主要应用于3C电池等高端领域。由于无机涂覆物理强度高同时成本低廉,目前无机涂覆在涂覆隔膜中占比超过95%,不过有机涂覆厚度更薄有利于提高电池能量密度,虽然成本更高目前仅用于高端动力市场,但随着涂覆材料成本有望下行的趋势,未来有机涂覆隔膜的市场份额有望快速发展。
性能优异、性价比高,勃姆石逐渐在无机涂覆中替代传统氧化铝材料。根据GGII数据,近年来无机涂覆隔膜出货量高速增长,年无机涂覆隔膜出货达15.7亿平方米,其中勃姆石隔膜占比高达60%。在无机涂覆材料中相比于氧化铝,勃姆石具备以下优点:(1)勃姆石硬度较低,能够降低设备磨损和加工过程中异物的带入风险;(2)勃姆石的粒径分布更窄,比表面积可控,比重低,和氧化铝相同重量可以涂覆更多面积,能有效降低涂覆成本;(3)勃姆石的吸水性更弱,更易保持隔膜的干燥度;(4)勃姆石的涂覆平整度高、内阻小,能耗低,生产过程对环境更加友好。此外从从成本测算上看,和氧化铝相比单位重量勃姆石可涂覆的面积大,降低锂电池隔膜涂覆的成本,并减轻锂电池的重量提高能量密度,若按照单平用量勃姆石15.3g和氧化锂19.5g进行对比,勃姆石可实现降本17%。整体看性能优势+成本优势+工艺成熟趋势下,勃姆石在无机涂覆隔膜中的占比有望逐步提升,预计到年勃姆石涂覆隔膜占无机隔膜比重有望超75%,成为无机涂覆中的主流。
国内厂商加速赶超,龙头壹石通年市占率超50%。勃姆石的主要生产厂商有壹石通、德国NabaltecAG、中铝郑州研究院等,国内新进入者包括国瓷材料、极盾新材料、中超新材等。勃姆石市场呈现壹石通与德国NabaltecAG双强格局,年前德国NabaltecAG作为龙头,两年市场份额分别为36%和37%排名全球第一,而随着国内市场的高速增长,深度绑定电池龙头厂商的壹石通出货量快速增长,其在年全球市场份额超50%,国内市场份额超80%,超越NabaltecAG成为全球第一。
国内厂商积极扩产,壹石通产能释放节奏由于新玩家有望享受行业增长先发红利。随着勃姆石隔膜的渗透率进一步提升,国内新玩家也在加速布局勃姆石产能,国瓷材料现有0.1万吨勃姆石产能,其在行业高景气上行周期中做出重要战略转向,将定增中用于年产吨高性能稀土功能材料产业化项目的2亿元改为扩建2.5万吨勃姆石,预计22年底完成建设,并远期规划10万吨产能;而极盾新材料也预计在年底完成吨的产能扩建;阻燃剂厂商中超新材则也加大新能源业务转型,其规划建设的1万吨勃姆石产能已于21年12月获得新安县政府批复,预计于年11月完成建设,Q2达产。虽然新玩家加速布局,不过作为龙头的壹石通在产能释放节奏上优势明显,年2月公司发布定增项目拟扩产2万吨勃姆石项目,此外公司在蚌埠自贸区设立勃姆石生产基地,项目一期4万吨产能建设进展顺利,其中第一条生产线2万吨已经于年8月投产,预计Q4项目一期和定增扩产项目建成投产,届时公司产能将达到5.5万吨领先全行业项目,二期8万吨产能将在-年投产,公司将凭借扩张周期的先发优势将进一步提升其市场份额并享受目前高景气的勃姆石隔膜市场增量红利。
2.2.3.性能要求催生有机涂覆需求,芳纶隔膜渗透率有望从0到1打造第二增长曲线
电池能量密度迭代高,催生有机物涂覆需求。有机涂覆隔膜主要通过在聚烯烃表面涂覆聚合物材料,改善与极片的粘合性和吸液性,并通过电解液溶胀形成凝胶,通过热压提高与极片的粘结性。聚烯烃涂覆聚合物材料后,能提高电芯硬度,减少游离的电解质,提高电芯安全性。常用涂覆材料有PVDF、PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、PEO(聚氧化乙烯)、PAN(聚丙烯腈)、PMMA、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PDA(聚多巴胺)、聚苯乙烯-丙烯酸酯等。目前用的最多的是PVDF-HFP,PVDF-HFP结晶度更低,而吸液能力越强,溶胀越大,粘性越大。PVDFPMMA为当前主流有机涂覆材料,共混聚合物涂覆性能优势明显。为了满足更高导电性、更大柔韧性需求的应用场景,PVDF、PMMA占据主要有机涂覆材料市场,预计分别占比约62%/33%,芳纶占比5%。PVDF具有高极性和高介电常数,有助于锂盐的离子化,而且能够在电解液中溶胀,因此PVDF及其共聚物在锂离子电池隔膜领域被广泛应用。相比较单一聚合物,共混隔膜显示出更高的电解液吸收率和更低的热收缩率,在用于锂电池时,也表现出良好的放电倍率能力和稳定的循环性能,常见的共混隔膜有PVDF/PMMA、PVDF/PEO、PVDF/PMIA(间位芳纶)、PMMA/PAN、PEO/PMMA、FPI/PVDF等。根据发布在《AdvancedFiberMaterials》的《Electrospunfluorinatedpolyimide/polyvinylidenefluoride