5.隔膜:技术壁垒高
5.1隔膜的性能要求和发展趋势
锂电池隔膜介于正极与负极之间,本身不导电,主要功能是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,同时允许电解质离子于其间通过;在电池过热时,通过闭孔功能来阻隔电流传导。
隔膜性能的优劣决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
锂电池隔膜的基本要求:(1)具有隔离性和绝缘性,保证正负极之间物理隔离;(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低电阻和高离子电导率,对锂离子有很好的透过性;(3)良好的化学稳定性:由于电解质溶剂为强极性的有机化合物,隔膜必须耐电解液腐蚀;(4)对电解液的浸润性好;(5)具有足够的力学性能,包括穿刺强度、拉伸强度等,在保证一定的力学性能基础上,厚度应尽可能小;(6)热稳定性和自动关断保护性能好,在电池温度过热时能自动闭孔。
锂电隔膜发展两大趋势。目前隔膜的发展有两条路线,(1)对消费电子类电芯而言,为了迎合美观、便于携带的要求,轻薄化和提高能量密度是发展趋势,一般采用单层PP、PE隔膜;(2)对动力电池而言,由于主要应用在电动自行车、汽车、储能电站上,因此更注重安全性,通常采用多层功能性复合隔膜。
5.2隔膜技术浅析
隔膜的技术难度。隔膜作为锂电池中技术壁垒最高的材料之一,其难点主要体现在生产工艺、基体材料上,其中生产工艺的难度体现在隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性;基体材料的难度体现在获取合格的原材料和添加剂上。
生产工艺方面,隔膜电池的生产分为干法和湿法。
干法工艺:将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜,经过结晶化处理、退火后,得到高度取向的多层结构,在高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构,可以增加薄膜的孔径。干法有单向拉伸和双向拉伸两种方式。
湿法工艺:将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,可制备出相互贯通的微孔膜材料。
干法的固定资产投入较小,但加工过程中温度等指标较难控制,而湿法的工艺相对简单;干法可以做三成膜,湿法只能做一层膜;原材料方面,干法使用流动性好、分子量低的材料,不适合做大功率、高容量电池,而湿法使用不流动、分子量高的材料,能保证大功率电池安全性。总的来说,在生产一般锂电池方面,干法具有成本低、污染小、孔均匀的优势,大功率电池方面,湿法具有安全性高、热收缩性小的优势。目前全球约60%以上的隔膜产品主要采用湿法双向拉伸工艺。
干法隔膜孔的内部结构为贯通型通道,比较适合于做大功率电池。而湿法隔膜孔的内部结构为内部相互连通的弯曲通道,比较适合做高容量电池。“干法”隔膜虽然可靠性差,但是由于成本低/售价低,在国内山寨手机电池市场应用为主;在高端手机、笔记本电脑、动力电池市场,国外知名锂电池电池厂家松下、索尼等主要采用日本旭化成、东燃化学生产的湿法PE隔膜,国内佛塑/BYD合资公司有湿法隔膜产品推出,但仅满足手机市场需求,还不能进入笔记本和动力电池市场。
锂电池基材:锂电池隔膜基体材料主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)材料及添加剂。隔膜所采用基体材料对力学性能及与电解液的浸润度有直接的联系,因此要求极高。世界前三大隔膜生产商日本旭化成(Asahi)、美国Celgard、东燃化学(Tonen)都有自己独立的高分子实验室,能够生产原料和添加剂。国内锂电池厂家所采用的基体材料基本都是通过外购。
5.3隔膜竞争格局:全球集中度高,国内低端产能扩张
全球隔膜市场集中度高,国内仍依赖进口。全球隔膜产量主要集中在日本、美国、韩国,其中日本产量占比超过50%,而且集中度相对较高,前四大企业日本旭化成、美国Celgard、日本东燃、日本Ube垄断了全球约75%的市场份额。国内隔膜行业虽名义产能很大,但受限于工艺水平、产品认证和渠道,实际供应量较少。据统计,2012年中国锂电隔膜需求量约2亿平米,进口量约1.5亿平米,国内供应量约0.5亿平米,国产隔膜中,新乡格瑞恩、东莞星源、佛塑金辉市场份额居前。
国内低端产能扩张。据高工锂电(GBII)统计,截至目前,国内公布进入隔膜领域的企业多达40多家,公布的产能近8亿平方米,超过全球总需求量,但实际量产的企业不到20家,得到电池厂商认可的不足10家;其中,2013年进入隔膜行业的苏州捷力、上海双奥等企业的产能利用率不足5%。隔膜企业实际产量与设计产能之间存在较大差异,主要受生产工艺水平与所面向市场的局限,国内低端隔膜市场呈现产能过剩局面。
从产量规模上看,新乡格瑞恩、深圳星源和佛山金辉仍处于国产隔膜厂商的第一阶梯;南通天丰、山东正华、佛山东航光电和河南义腾等处于第二阶梯。预计随着沧州明珠、大东南、南洋科技、云天化等上市公司介入锂离子电池隔膜领域争抢市场,行业竞争将加剧,但仍保持高速发展的态势。
竞争加剧,产品价格、利润率下降。国内隔膜主要是低端产能,近两年由于产能快速扩张、产品同质化现象严重,而短期需求增长有限,竞争愈加激烈,产品价格和利润率快速下降,根据高工锂电统计,整个隔膜业的净利润率从2010年的48.5%降至目前的20%左右。草根调研显示,目前国内干法隔膜价格已从7~8元/平米降至约2~3元/平米,湿法隔膜价格从12~15元/平米降至7~8元/平米。相对而言,干法隔膜下降幅度比湿法隔膜大,主要原因是湿法隔膜技术门槛比干法高,竞争程度较干法隔膜低。
主流厂商大多使用进口隔膜,国产隔膜多用在中低端领域。由下表可知,一线锂电池厂商供应基本由前四大隔膜厂商垄断,像力神、比克、比亚迪等国内一线厂商,也主要采用进口隔膜,国产隔膜主要在中低端领域(如充电宝、山寨电池)。但也有部分企业近年来通过技术积累,在孔隙率、热收缩、拉伸强度、成品率、一致性、厚度等关键指标上已接近国际水平,成功进入中高端市场,如深圳星源已经切入A123、LG供应链,沧州明珠也成功打入比亚迪、苏州星恒、中航锂电供应体系,未来有望凭借性价比,进一步打入国际供应体系。
5.4隔膜市场规模测算
全球锂离子电池隔膜材料产业的发展取决于锂离子电池的市场需求量,而锂离子电池的销量则由下游应用市场的发展情况决定。我们预计14~16年全球锂电池年需求增速在25~30%左右,经测算,到2016年,全球锂电池隔膜市场将达到86亿元左右,国内隔膜市场规模在13亿元左右。未来若电动汽车、储能电站需求爆发,隔膜市场更有望大幅增长,根据我们测算,每百万EV将拉动5.12亿平米锂电隔膜需求,以10元/平米测算,新增51.2亿元市场需求。
5.5隔膜部分重点个股
上市公司中,涉及锂电池隔膜业务的公司包括佛塑科技、沧州明珠、深圳惠程、南洋科技、大东南、九九久、中材科技、云天化等,其中形成实质销售的只有佛塑科技、沧州明珠和云天化,深圳惠程、南洋科技处在小批量送样供货阶段,大东南、九九久处于试生产阶段,中材科技产能在建中。
佛塑科技:公司主营塑料薄膜,产品包括渗析材料、电工材料、光学材料、阻隔材料、PET切片材料以及PVC压延材料,是国内塑料行业龙头;联营公司佛山金辉高科拥有锂电池隔膜产能1.17亿平米,是国内最早采用湿法技术量产锂电隔膜的企业之一,客户包括比亚迪、比克等国内知名电池厂商,产品大部分应用在数码产品类的锂离子电池上。金辉高科作为国内隔膜行业龙头,将受益于锂电池市场需求增长、进口替代加速,将为佛塑科技带来一定的投资收益。
沧州明珠:公司主营塑料管道、BOPA薄膜及锂离子电池隔膜三大类产品,是国内最大的塑料管道及BOPA薄膜生产基地之一。公司采用干法生产隔膜,现有隔膜产能约2600万平米,生产线改扩建后产能可达3000万平米,公司产品下游可用于动力电池领域,客户包括比亚迪、苏州星恒、中航锂电等国内一线电池厂商。凭借在功能性聚酯薄膜领域的技术积累,公司有望进入高端动力电池材料市场。预计2013~15年EPS分别为0.45、0.59和0.72元,“增持”评级。
不确定性分析:行业竞争加剧风险;技术替代风险。

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