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隔膜《目录》对标超薄化趋势 “助攻”电池高比容量推广
2017-10-27 10:50:00
关键词:隔膜 电池 三元材料

隔膜《目录》对标超薄化趋势 “助攻”电池高比容量推广


  近日,工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》(以下简称《目录》),共5项新能源领域的新材料被纳入其中,包括高性能锂电池隔膜、镍钴锰酸锂三元材料、硅碳负极材料、高纯晶体六氟磷酸锂材料和石墨烯,相关材料的性能指标在《目录》中都有明确规定。

  在高性能锂电池隔膜方面,《目录》要求隔膜厚度在5~20μm之间,孔径的范围为0.03~0.2μm,孔隙率达到30~50%,透气率实现100~400s/100ml。从隔膜对锂电池性能的直接影响来看,这些标准均对标高能量密度的三元电池,显然相关政策的发布是在为三元电池全面市场化应用提前铺路。

  不过,《目录》对高性能隔膜提出量化指标的门槛,也从侧面反映出目前国内隔膜的性能距离《目录》的要求还存在一定差距,隔膜企业技术水平还普遍不高。中国塑料加工工业协会常务副理事长兼秘书长朱文玮指出,当前国内隔膜中高端市场主要为国外企业及少数本土企业占据,大量企业和产品集中在中低端市场。

  隔膜高性能标准的明确界定,将倒逼隔膜企业进行正向研发,产品是否符合性能标准的相关规定成为企业市场竞争的关键,而拥有核心技术、品牌管理和设备消化能力的大企业竞争优势将不断强化,强者益强的行业趋势下市场集中度也不断提高,推动我国隔膜技术水平的进步和国内动力电池的产品质量的提升。

  星源材质前副总裁杨佳富指出:“向高性能标准不断靠拢,这是每个材料行业必经的过程,先是逐渐竞争,然后慢慢集中,门槛越来越高,对技术实力雄厚、竞争力和品牌控制能力强的大公司是一件好事”。

  国产化程度 “似高实低”

  数据显示,2016年国内隔膜市场需求为20亿㎡,国产隔膜的产量约为12亿㎡。可以看出,隔膜市场的国产化程度已超过60%。然而其产能却大部分应用于低端3C数码和低速电动车领域,高端隔膜仍严重依赖进口,从产业格局来看,日韩企业仍占据全球锂电池隔膜的主要地位。

  新能源产业的推进下,动力电池市场已成为隔膜产业的主要增长点。在高比容量的发展趋势下,三元电池的市场应用得以不断攀升,推动了中高端隔膜市场需求的爆发;然而在中高端隔膜市场,全球60%以上的份额被美日韩隔膜厂商所占据,国内隔膜企业如果不能尽快实现中高端产能的国产化替代,那么隔膜将成为我国新能源汽车市场化推进的障碍。

  目前,高端隔膜的国产化替代主要面临三重限制因素:首先国内隔膜技术基础薄弱。尽管近年来国内隔膜技术发展突飞猛进,尤其在干法隔膜领域技术体系已成型,但相比于国外仍然起步较晚,多数隔膜企业的技术积累和研发储备无法支撑高性能产品的生产和研发,尤其是高端湿法隔膜,技术门槛较高,对产品强度、厚度、热收缩、透气率和孔径的均匀性都提出了更高要求,同时越薄的隔膜其均匀性也越难控制,如何平衡,考验着隔膜企业的技术和工艺水准。

  “高端电动车上用的隔膜工艺,要求相对能达到较高的技术标准和稳定性,国内的隔膜企业有很多,但是绝大多数都达不到这方面稳定性的要求,高端应用目前在国内隔膜市场仍然不尽如人意。”杨佳富接着指出,“隔膜的国产化还是要有一个过程,要真正做好还是需要几年的锤炼”。

  其次隔膜生产设备的工艺落后,国产化程度低。虽然国内也有一些国产隔膜产线,但是运行的稳定性和精度还是不够,在实际运行时效的检验上,没有国外设备可靠,这主要受隔膜设备高精度的技术壁垒所限。

  以微米为单位的隔膜对设备的的工艺控制、温度控制、厚度控制和稳定性的控制都要求非常高,而国产隔膜设备厂商在设备研发上却缺乏热情,投入有限,极大地限制了国产隔膜设备的发展速度,与七八十年代就开始做隔膜设备的国外企业相比,目前国产隔膜的设备制造仍处于模仿、吸收和消化的阶段。

  因此绝大多数隔膜企业采购的生产设备仍然以进口为主。以星原材质为例,2017年9月其发布的公告显示,其全资子公司常州星源“年产36000万㎡锂离子电池湿法隔膜及涂覆隔膜项目”,目前已开始建设并按计划推进中。值得注意的是,该项目的主线设备采购自德国布鲁克纳,星原材质已与布鲁克纳签订了8条湿法隔膜设备的供货合同。

  最后隔膜原料基本依赖进口。全球范围内隔膜原料的供应方式主要有两种,一种是由专业的第三方原料供应商提供;另一种是隔膜企业自建高分子实验室研发专用隔膜原料,打通上游原料领域,不过目前仅有旭化成、CELGARD、东丽等少数几家跨国厂商真正实现。而国内的隔膜企业并没有足够的财力来支持原料研发,只能通过第三方供应商采购原料。

  目前国内从事隔膜原料生产的企业极少,产品的稳定性也不高,隔膜企业的原料采购仍严重依赖进口。杨佳富分析认为:“在整个聚烯烃通用材料体系内,生产锂电池隔膜的聚乙烯、聚丙烯占有的体量非常少,整个中国锂电池隔膜材料的需求不超过10万吨,与整个通用聚烯烃材料动辄200~300万吨的需求量相比,缺乏市场吸引力。”

  受限于市场体量和产业前景,愿意进入这一领域的企业比较少,而具备隔膜原料生产能力的石化业巨头,也不愿意在小市场有过多的研发投入。

  市场竞争 日趋激烈

  据统计,目前国内有47家锂电池隔膜生产企业,产能超过26亿㎡,而2016年国产隔膜的实际产量仅为12亿㎡。尽管公布产能与实际产量有相当大的出入,不过隔膜市场供过于求的态势已显。

  2016年开始,隔膜领域投资过热的现象一直增无减,大量企业和市场资本纷纷涌入,主要原因在于隔膜业的毛利率很高,市场发展增长迅速。而隔膜企业也急于扩产,急需资金的导入,自然与手握市场资本的上市公司一拍即合。

  据不完全统计,仅2017年上半年就有超12家隔膜企业宣布投扩产计划,扩产规模均在千万平方米以上。纽米科技总经理王志春指出,目前隔膜市场也面临低端产能过剩高端产能不足的现象,随着各大隔膜企业产能的不断释放,隔膜业将面临更加激烈的市场竞争环境,尤其是低端市场,一些新厂家为了抢夺市场,大打价格战。

  进入2017年,降成本成为新能源汽车发展的大趋势,降成本压力逐级向细分领域传导,在材料市场隔膜毛利比较高,因此降价的压力也较大,加上隔膜的市场供应比较充足,而上半年新能源汽车又面临增长放缓,价格自然进一步拉低。目前干法隔膜的均价为2元/㎡左右,湿法隔膜的均价在4元/㎡左右。

  王志春指出:“今年干法双拉价格下滑较大,尤其低端产能的价格下降会多一些,高端的价格也在下降,只是幅度小一些。”产品市场价格的下滑,意味着企业利润的下降,而补贴退坡之后,回款的周期也被拉长,隔膜企业面临的成本压力也与日俱增,尤其是中小型企业,产能集中于中低端市场,在低端产能过剩的市场背景下,将面临被迅速淘汰的危险。

  而对于立足中高端市场的大型隔膜企业来说,机遇远大于挑战,其一高端隔膜的产能仍然供不用求,高性能隔膜的降价幅度较低,受价格下降的影响较小;其二大型隔膜厂商有足够的经济实力来支撑行业的低迷期,抗风险能力也远高于中小企业。

  其三,大型隔膜企业一般能够进入国内排名靠前的锂电池企业的供应链,甚至上演强强联合,实现上下游企业的利益捆绑,锁定大客户;其四在新产品开发、产品个性化研发上各大隔膜厂商能更好地满足客户要求,保持较高毛利率。

  在日益激烈的市场竞争环境中,大型隔膜企业的竞争优势与中小企业的差距将进一步的拉大。截止目前,按照生产能力排列,前20家生产企业合计可年产22.71亿㎡,占比全国产能数据超过80%,而强者益强的趋势下电池隔膜材料行业集中度也将不断攀升。

  双线路并行 湿法和涂覆成趋势

  从基础隔膜来看,隔膜分为干法和湿法两类;干法又分为干法单拉和双拉两种,干法厚度的理论极限为12μm~40μm,湿法隔膜的理论极限在5μm~25μm之间。同时由于隔膜本身耐高温性能差,为了提升隔膜整体的耐温性能,干法和湿法的膜需要在表面涂一层耐温比较高的材料,称之为涂覆。

  由于湿法隔膜较干法隔膜在力学性能、透气性能和理化性能方面均具有一定优势,高消费电池大多使用湿法隔膜。而三元电池成为市场主流后,能应用于高比容量和高电压的湿法隔膜需求不断扩张。

  数据显示,2016年中国锂电湿法隔膜产量达到3.9亿平米,占比33%,已超过干法单拉的市场份额。业内人士预计,2018年国内湿法隔膜产量将达到8亿平方米,占据隔膜一半以上市场。

  不过,湿法隔膜想要完全取代干法隔膜也很难实现,毕竟干湿法各有其适用领域,虽然市场发展的趋势是三元电池,但磷酸铁锂仍然有很大的市场,就算磷酸铁锂被取代,也可以用于储能体系,而这一领域干法仍然有很大的优势。长期来看隔膜市场的格局将是干法、湿法这两条技术路线并存。

  “相比于去年,今年以来客户对产品提的要求更高了。”王志春指出,“目前公司将超薄湿法隔膜作为自身产能扩充重点布局,力争将超薄湿法隔膜做成亮点,加快国产隔膜在超薄领域的进口替代。”

  动力电池提升能量密度的趋势下,必然要求隔膜将超薄化和涂覆进行有效结合。因为超薄化与隔膜的安全性是互为冲突的,尤其是三元材料体系的高能量密度下,较强的氧化性会对隔膜表面产生一些极化、氧化作用,而涂覆可以有效地解决以上安全性问题。

  隔膜技术的发展趋势,无论是高性能、高安全性、低成本还是涂覆的广泛应用,归根到底是服务新能源汽车的发展,然而只要国内隔膜技术体系的国产化还未实现,我国新能源产业就仍然受制于人。

  只不过,在政策的引导和龙头企业的支撑下,近年来隔膜市场规范逐渐确立,行业发展健康有序,在资本、人才和研发的不断加码下,国内隔膜技术在国产化替代和高性能隔膜的市场应用上必然不断提速。

稿件来源: 动力电池网
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