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中国锂电池隔膜产业研究报告2015
锂电池 隔膜 锂电池隔膜 报告        2016-12-25

摘要
      隔膜是锂电池关键部件,技术壁垒高。锂电池隔膜是锂离子电池重要的组成部件,在锂电四大材料里技术门槛最高,相应的利润率也最大。据计算,目前隔膜占锂电池成本比重达20%以上。同时,隔膜也是进口替代空间最大的原材料,需求端弹性很大。
     锂电池电池的技术难度,主要源于对产品极高的性能要求。隔膜很大程度上决定了电池的内阻、循环充放电、安全等性能,同时又要尽量实现轻便化,因此锂电池产品对隔膜的性能和质量的要求极为苛刻。
隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,成本约占锂电池材料的10〜14%,毛利率可达到70%。其技术难点在与造孔的工程技术、基体材料以及制造设备。
      隔膜在锂电池中具有重要作用。锂离子动力电池主要有正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜4部分组成。隔膜的作用主要是:1)隔离正极和负极,防止正负极接触而短路;2)允许锂离子通过,完成电化学充放电过程;3)电池过热时,隔膜上的微孔关闭,阻止锂离子通过,强制电池停止充放电进程,从而避免因高温而发生爆炸。
锂电隔膜发展两大趋势:未来锂电池发展方向主要沿3C和动力领域两个方向发展。3C领域迎合产品轻薄、美观、便于携带的需求,需要减少电芯体积,需要将隔膜的厚度越薄越好,并提升能量密度;而与此相反,在电动自行车、电动汽车及电动工具等所使用的动力电池方面,为了获得高的容量、提供大的功率,通常一个电池需要使用几十甚至上百个电芯进行串接,安全性相当重要,需要隔膜具有一定的厚度,以有机底膜/无机涂层复合的锂离子电池隔膜为代表。未来看,功能性复合薄膜是行业的发展趋势。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
     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。
     随着锂离子电池应用范围的逐步扩张,下游锂离子电池产业规模保持了快速的增长趋势,从而带动整个隔膜产业的高速增长。2013年全球隔膜产量达到8.37亿平方米,较2012年增长27.98%。2013年全球隔膜的增长动力主要来自于智能手机、平板电脑等智能终端设备用锂电池及电动自行车、电动汽车、储能等用动力电池出货量的快速增长。
2011~2015年全球隔膜材料出货量逐年增加,且干法隔膜与湿法隔膜保持相当比例接近5:5。就材料体系而言,LFP体系适合使用干法制备的PP隔膜材料,而高电压且安全性较差的三元材料适合使用湿法制备的PE的陶瓷隔膜材料。国内的LFP使用量在未来几年内仍将占主流市场,但三元材料的应用也将大幅增加,主要是用在乘用车领域。因此,国内的隔膜仍将以干法为主,但主流隔膜企业将会扩产湿法隔膜产能应对未来高电压电池体系的应用。随着国内隔膜企业技术的进步,国产隔膜在全球市场的占有率呈快速增长趋势,由2011年的25%增长到2014的40%。
     在全球范围看,隔膜技术差异相对较小,日韩美技术相对先进,中国也迎头追赶,目前实现部分高端产品的进口替代。传统隔膜有干法与湿法两种制备方法,美国Celgard和日本宇部兴产采用干法,日本旭化成、东丽、东燃与韩国的SK、LG化学采用湿法制备隔膜产品,中国主要采用的是干法制备技术。目前国内技术水平相对较高的是星源材质,属国内第一梯队。隔膜材料目前是四大基础材料中毛利率最高的产品,国内是高端产能不足,低端过剩的局面。目前星源材质已给LGC、比亚迪、力神、中航锂电与万向等供货。沧州明珠、中科科技、天津东皋、金辉高科、南都天丰等企业不断提高技术水平,产品也逐渐实现了进口替代。为了满足高性能锂电池的需求,德国的赢创-德固赛最早开发出新型陶瓷隔膜材料,之后许多企业开发出不同类型的陶瓷隔膜材料,陶瓷材料主要有氧化铝、氧化硅与二氧化碳等,这一领域的应用越来越广泛。
      全球锂电池隔膜行业市场集中度正持续下降。2008年隔膜生产技术主要集中在美日厂商,日本旭化成、美国Celgard、日本东丽东燃、日本宇部兴产,占据82.8%的隔膜市场份额;2010年来,以SKI为代表的韩国厂商迅速崛起,通过物美价廉的产品占领中国市场,快速提升市场份额;截至2013年,日本旭化成,美国Celgard,韩国SKI,日本东丽东燃等四家企业市场份额下降至56.8%,行业集中度逐步下降。随着中国对锂电池隔膜关键技术的突破,通过极低的价格抢占本土市场。国内厂商不断加大研发和投资力度,新增产能投入运行,出货量迅速增加,星源材质、佛山金辉高科、中科科技等大陆厂商实现隔膜产业化,其中星源材质已经与韩国LG化学、三星SDI、ATL、法国SAFT、松下能源、日本AESC等国际知名锂离子电池生产厂商开展深入合作,开始抢占全球市场份额。2013年中国国产锂电池隔膜厂商出货量已攀升至2.96亿平米,占据全球35%的市场份额。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
      我国隔膜名义产能过剩。由于隔膜行业盈利能力较强,吸引众多资本介入隔膜行业。鉴于隔膜行业巨大的发展空间,国内众多企业纷纷介入。目前涉及隔膜行业的企业多达30多家,设计产能超过8亿平米,远超国内的需求量。2013年我国锂电池隔膜的产量达到1.8亿平方米。国产隔膜超过1/3采用干法双拉工艺,产品档次较低,在中低端市场占据较大比例,中高端市场依然为国际龙头公司垄断。虽然名义产能严重过剩,但是中高端产品依然严重依赖进口,2013年中国进口隔膜约1.2亿平米,占国内需求的50%。
      然而,考虑到隔膜生产较高的生产壁垒以及严格的下游认证,同时考虑到之前虽然有很多企业产能建成,但真正实现放量,并且获得下游客户认可的企业较少这一现实,我们认为国内产能,尤其是高端产能出现过剩的概率很小。
      我国隔膜产业虽然起步较晚,但发展迅速,2010年到2013年隔膜产量都保持着40%-50%的增速。2013年,国内隔膜产量为2.96亿平方米,较2012年增长54.31%,其中出货总量为1.88亿平方米,同比增长67.86%。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
      相较于国内对隔膜的需求量(包括本土生产和进口的)来看,国内市场还存在缺口。2013年,我国国内隔膜需求量为5.38亿平方米,约是国内产量的1.8倍,然而这并不意味这国内隔膜企业很少。据不完全统计,2012年我国隔膜企业已达到37家,当年新进入隔膜领域企业为6家,而到2013年底,稍有规模且能进行量产的企业已达46家,这一数字还在不断增加。
      在锂电池的四大关键材料中,隔膜是唯一没有完全实现国产化的,行业初期毛利率高达40%左右。众多企业看到投资机会,本着先有“量”再有“质”的一贯方式,上马隔膜项目,致使现在中国企业隔膜规划产能已经达到了一个令人不可置信的数字——36亿平方米,是我国国内需求量的6倍多。但事实上,规划的产能与实际产能出入非常大,除了国内隔膜产品的成品率很低的原因外,真正能够达到销售的企业只有十几家。
      国产隔膜进口替代趋势明显。近几年国产隔膜龙头公司产品品质不断提升,逐渐满足国内下游客户需求,国内份额持续提升,部分甚至实现出口。2013年,国内隔膜进口依赖度为50%,而3年前国产隔膜75%依赖进口。星源材质过去几年,收入快速增长,2013年公司实现对韩国LG的供货,出口量大幅增长。
与此相应,国外隔膜龙头Celgard和W-scope公司的收入近几年持续下滑。celgard公司年报分析,收入下滑与隔膜降价有关,更重要的是销量下降明显。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
      国内高端锂电隔膜供应商依然稀缺:
      就全球格局来看,高端市场被国外垄断,80%的中端市场被国外占据,我国产品处于中低端,市场竞争激烈。近几年随着国内厂商积极加大研发力度,国产锂电池隔膜渐渐走进锂电圈,开始抢占国际市场份额。
      1、高端锂电隔膜产品仍然稀缺
      尽管国内厂商扩产众多,但是国内厂商扩产仍然主要集中在低端产品,很少在高端产品中形成竞争力,主要体现在:
       1)大量产能由于工艺技术不成熟,实际发挥的利用率很低。
       2)在目前已经形成产能的企业中,有三分之一以上的产能工艺是采取的干法双拉的工艺,只能生产中低端产品。
       3)国产隔膜在产品质量上与国外公司相比还存在一定的差距。国内企业要进入国际电池厂商,甚至本土中高端电池厂商如比亚迪的供应链仍然十分困难。
现阶段国内能够进入高端电池厂商供应链的隔膜企业仍然只有星源材质、沧州明珠等少数技术实力、产品性能质量出众的企业。
      2、国内外巨大差距仍有待拉近
国内的锂电池隔膜行业和国际先进企业相比,仍然普遍存在巨大的差距。这些差距体现在:
      1)企业实力。美国Celgard、日本旭化成和东燃均资产规模庞大,实现了产业多元化,有足够的财力支持产品技术开发。
      2)原料。PP树脂或者PE树脂等原料的分子量等指标,对隔膜最终的性质起到巨大的影响。全球仅有旭化成、CELGARD和东丽具有独立的高分子实验室,拥有自己的专料。
      3)行业经验。国外隔膜企业的技术人员中有很多有过在电池企业的就职经历,因此非常了解下游电池厂商对电池隔膜的需求,在产品开发和营销上有巨大的优势。而国内隔膜企业是以塑料薄膜加工企业转型为主力。
     4)设备。目前国外企业仍然严格封锁设备来源。而国内企业设备加工能力差,在设备上投入低,导致产品工艺难以控制。
     5)市场先入。由于隔膜对于锂电池性能的重要意义,电池厂商很难更换隔膜供应商。电池企业一般更换隔膜供应商需要2~3年。市场新军要获得下游电池厂商认可,也需要相当长的时间。
根据高工锂电统计,2013年中国隔膜产能超过8亿平米,开工率仅3成。国内开工率超过5成的仅有沧州明珠、星源材质和格瑞恩三家。造成如此低开工率,我们认为主要是因为行业内大量公司技术和品质还未达到客户要求,存在大量无效产能。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)、
 
      国际大厂的隔膜采购高度集中。为保障供应链安全,国际大厂一般选择3-4家供应商,其中前两家占据主要份额。根据IIT统计,2012年松下隔膜供应商主要是旭化成、宇部、celgard和住友化学,其中旭化成和宇部合计占比高达78%。
      隔膜认证严格周期长。隔膜对安全性的影响较大,因此电池厂,尤其是国际大厂的认证周期很长,认证成本高,一般不会轻易更换隔膜供应商。据我们了解,目前国内普通数码电池厂的认证周期一般半年,汽车客户是1年以上,国际大厂如三星/LG等,更是需要至少2年。汽车厂商不仅考察动力电池厂,也会考察给动力电池厂配套的隔膜厂。
因此,我们认为中国隔膜行业未来也将走向集中,技术领先具有持续研发能力的隔膜行业龙头才有望分享锂电池行业快速发展的盛宴,大量低品质规模小靠低价冲击市场的隔膜小厂将逐渐退出市场。
 
      行业集中度提高是未来国内隔膜企业发展的必然。随着大量企业涌入,未来隔膜企业的竞争首先是质量的竞争,那些能够建立起严格的质量体系,能够进入行业排名靠前的锂电企业供应链的企业才会胜出,其他企业几年内将消失。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
      隔膜与电解液环节最具投资价值:
      一、隔膜国产化与高压电解液成为升级新门槛。
目前市场普遍有一种误解,认为正极材料的发展迟缓是现阶段动力电池的核心门槛,这个观点对于全球范围内成立,但对于中国现阶段而言不完全正确。虽然正极材料确实在能量密度上制约了电池相对于燃油的经济性进一步提高,但是根据我们上面所分析,三条主流路线,尤其是LFP电池下一阶段的技术升级方案主要是通过提升放电电压实现。从安全性角度上看,相比较于电池中所存储能量,其实动力电池热失效时导致燃烧最主要的原因是由于隔膜的刺穿以及电解液的燃烧(能量释放是电能的2倍以上)。所以,针对将来越来越高的电池放电电压平台,隔膜的一致性强度与对于高压电解液的需求越发成为紧迫的需求。
      二、隔膜国产化将是未来2-3年主题
隔膜生产工艺可以分为湿法与干法两大类,理论上分析,湿法膜可以生产薄至8μm,干法工艺可以做到12μm厚度,但实际生产中20μm仍然是区分湿、干法工艺膜的主要厚度区间。目前以比亚迪为首的动力电池生产厂商主要采用干法膜,原因是可以以较低的成本、安全的厚度防止电池刺穿短路,另外,采用LFP电池的车型本身对于重量及体积密度的要求相对较低,干法膜是最佳选择,所以以Celgard为首的海外干法膜产品国产化替代成为保证国内替代公司高利润率、市场空间持续提升的重要基础。据不完全统计,我国目前湿法膜工艺线名义产能已经超过30亿平,但真正能够提供动力电池膜的几乎没有,由于湿法膜用于动力电池需要增加涂层工艺以提高隔膜闭孔温度从而弥补湿法膜薄的“短板”,尽管涂层工艺并不复杂(基膜工艺门槛较高),但真正具备自主专利、有后续独立开发能力企业并不多。所以,这成为我们强烈推荐沧州明珠的干法膜生产线以及乐凯胶片的陶瓷涂层湿法工艺线的主要背后支撑逻辑。我们预计,隔膜国产化过程是电池降本很重要的一环,进口替代过程中隔膜环节将同时享受高毛利与市场份额提升红利,这一过程将持续2-3年时间。
      三、未来隔膜行业发展趋势:更轻薄、更安全
随着锂电池在消费类电子、电动汽车等应用领域的快速增长,锂电池隔膜要为未来的市场爆发提前布备,需要在产品的性能和品质上有所突破,隔膜未来发展趋势是满足高功率、大容量、长寿命循环和安全可靠等性能要求。
目前国产隔膜主要集中在中低端领域,但星源材质、金辉高科、格瑞恩等国内锂电隔膜领先企业产品的技术指标已接近国际水平,可实现部分进口替代。预计后续国内隔膜行业将呈现分化发展趋势:低端领域的无序竞争加速行业洗牌;而龙头企业将凭借高性价比的产品和市场开拓能力提升市场份额,进入良性发展轨道。
隔膜企业具有竞争机会概括为:就锂电池隔膜来说,由于隔膜的技术门槛较高,我们关注具备做大做强潜力的企业。
      北京经纬万方信息咨询有限公司推出的《中国锂电池隔膜产业研究报告》正是针对上述技术升级线路,国产隔膜有望实现进口替代现状分析,是业内领域投资及科研等相关人员了解领域发展动态、把握企业定位和决策投资发展方向有意义的参考资料。
凡未有注明出处的均为我公司北京经纬万方信息咨询有限公司内部资料。
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
报告目录
第一章 一线动力电池供不应求至少持续至2016 14
第一节 锂离子电池应用广泛,发展迅速 14
1.1.1 电子产品用锂电池增长依靠智能手机和平板电脑 15
1.1.2 电动自行车、低速电动车或成我国电动交通化特色发展路线 19
1.1.3 新能源发展,工业储能必不可少 22
第二节 一线动力电池企业迎来高景气时代 24
1.2.1 锂电未来增长还看动力电池 24
1.2.2 政策力推新能源汽车,下游需求快速放量 26
1.2.3 有效产能扩张存在真空期,景气度至少维持到2016年中期 29
第三节 电池行业未来演化趋势:市场集中度提升,分化加剧 32
第二章 锂离子电池隔膜技术门槛高单位投资大 36
第一节 锂离子电池隔膜:保证电池安全使用 36
2.1.1 隔膜:锂离子电池四大关键材料之一 36
2.1.2 锂离子电池隔膜制备方法:干湿两法各有特征 41
第二节 技术门槛高,单位投资大 47
2.2.1 锂电池隔膜的壁垒:技术与设备难度并存 47
2.2.2 隔膜不断进步,需要持续研发投入 51
2.2.3 我国产业政策扶持力度加大 52
2.2.4 隔膜应用与技术发展路线趋势分析 53
第三章 国内外锂电池隔膜市场:产销量齐增长 59
第一节 全球隔膜供给高度集中 59
3.1.1 电动车将带动锂电池及隔膜需求的爆发 59
3.1.2 全球隔膜产量与规模快速增长 60
3.1.3 需求快速增长,隔膜出货量及增速逐年增加 61
3.1.4 隔膜材料行业竞争格局:全球隔膜市场美日韩寡头垄断 63
第二节 我国锂离子电池材料国产隔膜替代进口趋势明确 68
3.2.1 我国隔膜名义产能过剩,高端产品依赖进口 68
3.2.2 中国隔膜产业市场规模增长,但价格下降 72
3.2.3 中国市场竞争格局:低端和中高端两极分化 75
第三节 锂电迅猛发展将带动隔膜行业盈利 77
3.3.1 动力锂电池应用推广,成本居高不下成屏障 77
3.3.2 我国锂电材料中隔膜是唯一没有实现国产化的 78
第四节 国产隔膜崛起走向趋势分析 82
3.4.1 消费电子及动力锂电共同推动隔膜市场发展 82
3.4.2 中国隔膜行业未来也将走向集中 83
3.4.3 国产隔膜供需展望 86
第四章 我国锂离子电池隔膜产业机会与风险分析 90
第一节 机会分析:锂电材料升级机会 90
4.1.1 锂电池产业链短期看规模与渠道,长期看技术 90
4.1.2 隔膜与电解液环节最具投资价值 93
第二节 风险提示 94
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
图表目录
表1-1 2013年全球电子产品用锂电池市场格局 17
表1-2 2013年我国电子产品用锂电池需求分布 18
表1-3 低速电动车应用及主要车企 22
表1-4 不同储能电池性能比较 23
表1-5 2013年全球动力锂电池市场格局 26
表1-6 2011年及2013年全球锂电池消费格局 26
表1-7 国家出台一系列重磅政策扶持新能源汽车发展 27
表1-8 受益电动汽车爆发,国内动力电池迎来快速增长期 30
表1-9 国内动力锂电池市场规模测算 30
表1-10 国内外动力电池巨头产能扩张计划 31
表1-11 动力电池供应链关系(不完全统计) 34
表2-1 各种结构隔膜的特点 38
表2-2 隔膜技术性能要求及对电池的影响 38
表2-3 锂电池隔膜参数要求 40
表2-4 隔膜技术工艺比较 45
表2-5 不同基材隔膜安全性能比较 47
表2-6 锂电池隔膜成本占比较大 49
表2-7 隔膜六大性能参数 49
表2-8 湿法流程关键步骤及工艺要求 51
表2-9 隔膜生产设备费用 52
表2-10 动力电池隔膜未来发展方向 53
表2-11 陶瓷涂覆大幅提高隔膜耐热性 56
表2-12 陶瓷涂覆技术已然在很多车型动力电池上得到应用 57
表2-13 国内陶瓷涂覆隔膜上下游产业链 58
表2-14 全球陶瓷涂覆隔膜市场容量预测 58
表3-1 电动车市场对动力锂电需求的拉动 60
表3-2 全球锂电池隔膜市场需求规模 61
表3-3 2011年全球各国隔膜市场占有率 66
表3-4 2013年全球主要企业隔膜市场占有率 66
表3-5 国际隔膜厂商与电池厂商的供应关系 67
表3-6 2008年和2013年锂电池隔膜企业市场份额比较 68
表3-7 2013年全球主要隔膜厂商产能统计(万平米每年) 68
表3-8 中国主要隔膜企业干法、湿法产能基本情况一览 70
表3-9 2013年隔膜主要企业销售收入及其他情况 77
表3-10 2013年锂离子电池需求及四大关键材料供给统计 78
表3-11 国外龙头企业隔膜新发展 79
表3-12 我国锂离子电池龙头企业4大关键材料供应商 80
表3-13 2013沧州明珠锂电池隔膜产品成本构成 81
表3-14 国内部分隔膜企业产品结构技术工艺及产能汇总整理 82
表4-1 锂电池四大核心材料供应链深度评测 92
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)
 
图1-1 中国锂电池产量快速增长 16
图1-2 锂电池市场以移动数码产品为主 16
图1-3 2011年-2013年我国电子产品用锂电池市场需求(万kWh) 19
图1-4 全球电子产品用锂电池需求趋势(万kWh) 19
图1-5 我国锂电电动自行车及其锂电池需求量趋势 20
图1-6 电动汽车对锂电材料需求拉动大 21
图1-7 电动自行车产量快速增长 23
图1-8 储能市场有望爆发 25
图1-9 预计2015年国内新能源汽车销量增长140% 28
图1-10 2015年1月新能源汽车销量同比增长近5倍 29
图1-11 电动汽车和储能拉动锂电需求快速增长 29
图1-12 锂电细分行业中,动力电池的增速最高 29
图1-13 一线动力电池企业的产能集中于2016年释放 31
图1-14 2014-2015年是动力锂电池产能接近供不应求的黄金时光 32
图1-15 2014-2016年动力电池企业将维持较高的产能利用率 33
图1-16 动力电池价格呈现下降趋势 35
图1-17 大量动力电池中小企业退出行业 35
图1-18 只有少数一线企业满足规范条件要求的2亿瓦时产能指标 36
图2-1 锂离子电池隔膜作用示意图 39
图2-2 湿法隔膜穿刺强度较高 44
图2-3 湿法隔膜高温收缩率较高 44
图2-4 锂电隔膜发展趋势 47
图29 隔膜的位置和实物示意图 48
图3-1 2009-2013年全球隔膜产量及增速 61
图3-2 2009-2013年全球隔膜产值及增速 62
图3-3 全球隔膜市场市场快速增长 63
图3-4 全球隔膜出货量(亿平方米)及国产隔膜占比 63
图3-5 全球隔膜出货量(亿平方米) 64
图3-6 干法隔膜与湿法隔膜比例 64
图3-7 全球隔膜产量趋势 65
图3-8 2009年-2013年我国隔膜产量及国内隔膜需求量 71
图3-9 2009年-2013年中国隔膜市场容量及增速 74
图3-10 2009年-2013年中国隔膜市场规模及增速 74
图3-11 2009年-2013年中国隔膜产量及增速 75
图3-12 2009年-2013年中国隔膜产值及增速 75
图3-13 中国锂电池隔膜价格走势 76
图3-14 我国隔膜行业产值趋势 80
图3-15 不同用途的锂电池需要不同品质与规格的隔膜 83
图3-16 锂电池的需求结构 84
图3-17 干法隔膜成本构成 85
图3-18 湿法隔膜成本构成 85
图3-19 锂电池电芯产量高度集中 86
图3-20 2012年松下隔膜采购分布 86
图3-21 全球隔膜供需情况,基本平衡 88
图3-22 全球隔膜产值增速略低于出货量增速 88
图3-23 隔膜价格呈下降趋势(单位:美元/平米) 89
图3-24 锂电隔膜国内需求快速增长 90
图4-1 锂电池行业关键材料升级路径 93
(本报告由经纬万方提供 联系电话:010-51920018)

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