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2016年中國鋰電隔膜行業發展趨勢及市場前景分析
2016/7/15 11:24:18 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:鋰離子電池隔膜與電解液、正極材料、負極材料一起,是構成鋰離子電池的重 要組成部分,通常也被稱為電池隔膜、隔膜紙、多孔膜、離子交換膜、分離膜、離子滲透膜等。隔膜基體材料主要包括聚丙烯(PP)樹脂、聚乙烯(PE)樹脂和添加 劑,基體材料對隔膜力鋰離子電池隔膜與電解液、正極材料、負極材料一起,是構成鋰離子電池的重 要組成部分,通常也被稱為電池隔膜、隔膜紙、多孔膜、離子交換膜、分離膜、離子滲透膜等。隔膜基體材料主要包括聚丙烯(PP)樹脂、聚乙烯(PE)樹脂和添加 劑,基體材料對隔膜力學性能以及與電解液的浸潤度有直接的聯系。
隔膜鋰離子電池的重要組成部分
在鋰離子電池容量、循環性能、充放電電流密度等關鍵 性能的決定因素中,鋰離子電池隔膜角色不可小覷。因此,通常要求隔膜具有優異 的化學穩定性、熱穩定性和力學穩定性,并達到一致性和安全性等物理特征。穩定性主要受基材的影響,實現難度較低;一致性則主要有工藝決定,實現難度較高; 安全性由基材和工藝共同決定,實現難度亦較高。
鋰電隔膜主要性能要求
從目前行業情況來看,鋰離子電池的整體成本中,正極材料在整體成本中比例最大,而目前隔膜成本占比僅次于 鋰離子電池正極材料及電解液,這主要是因為目前隔膜在我國的技術仍需提升突破, 這也因此導致在鋰離子電池各部分的技術壁壘上,隔膜的技術壁壘最大,各部分技 術難度一般滿足:石墨類負極材料<電解液<鈷酸鋰以外的正極材料<隔膜的關系。
隔膜占鋰離子電池成本比例
鋰離子電池隔膜的下游與鋰離子電池下游一致,主要可以分為電子產品鋰電池隔膜、電動交通用鋰電池隔膜 和儲能與工業用鋰電池隔膜三類。隨著動力鋰離子電池需求的爆發性增加,動力鋰 電用隔膜需求也迎來“井噴”。根據GGII調研,目前以陶瓷、PVDF等涂覆隔膜的鋰電 池隔膜路線,開始逐漸由高端數碼消費電子類電池領域向電動汽車等動力電池領域 延伸,涂覆類隔膜已經成為提升動力電池安全的一種重要方式。尤其在三元材料電 池崛起的過程中,涂覆類隔膜必將會更加受到市場青睞,占據更多的市場份額。
涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。經過涂覆處理,隔膜 耐熱收縮性提高,也避免因收縮造成大面積短路,同時防止電池中的某些熱失控點 擴大形成整體熱失控。涂覆隔膜早在2012年就開始逐漸在中國高端數碼消費類鋰電池得以推廣。
隔膜未來發展趨勢:濕法+陶瓷將成為最佳選擇
隔膜產品輕薄化。
對于智能手機、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴式智能設備 等數碼類鋰離子電池,要求在安全性保障的前提下,隔膜厚度越薄越好,更注重能 量密度,以在狹小的體積中容納更多的電極材料。對于新能源汽車、電動自行車、 電動工具、儲能電站等動力類電池,更注重安全性能,要求在保障使用年限長、能 承受高倍率和高功率充放電的前提下,隔膜厚度趨于輕薄化。因此,無論是數碼類 鋰離子電池還是動力類鋰離子電池,在保障安全性能的基礎上,輕薄化已成為趨勢。
涂覆技術廣泛應用。
鋰離子電池隔膜的缺點主要集中在熔融溫度較低,耐熱性 能較差等方面。近年來,隨著隔膜涂覆技術的成熟,通過對干法或濕法工藝生產的 隔膜涂覆陶瓷、勃姆石、硫酸鋇等無機材料后,上述耐高溫涂覆隔膜在充放電過程 中發生大面積放熱后仍能保持隔膜的完整性,能夠良好地解決隔膜耐熱性能較差的 問題。鋰離子電池隔膜通過無機材料的涂覆,將極大地提升鋰離子電池的安全性能, 拓展應用領域,逐步進入涵蓋動力類鋰離子電池的中高端市場。
基體材料得到拓展。
目前,聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烴材料及添加 劑是鋰離子電池隔膜的主要基體材料,除熱穩定溫度有所限制外,一般情況下適用 于所有鋰離子電池。但無論聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)還是其他熱塑性高分子材 料,在接近熔點時均會因熔化而收縮變形,為鋰離子電池的安全性帶來潛在隱患。 若要滿足未來高功率動力類鋰離子電池的需求,鋰離子電池隔膜需考慮進一步提升 熱穩定溫度的限制范圍。在現有基體材料體系的基礎上,通過加入氧化鋁、氧化鋯 等其它復合材料的方式,是目前基體材料研發的重要方向。通過新材料的開發、高 分子復合改性技術的應用,發展耐高溫樹脂作為制作隔膜的基體材料,將為解決大 功率動力類電池的安全性提供可行的解決方案,是國內未來動力鋰離子電池隔膜基 體材料的一個重要發展方向。
未來鋰電池隔膜的發展方向
2016年新能源汽車(包含客車、乘用車、專用車)合計銷量 達55萬輛以上,電池需求量達19.5GWh。如果按照隔膜需求量20m2/kWh估算,2016 年將產生4.7億m2動力電池隔膜需求。
2016 年鋰電隔膜需求測算
根據2009~2015年全球鋰電隔膜實際產值以及相應市場規模,可以計算得到平均鋰電隔膜市場價格。2009年來,鋰電隔膜價格保持著下跌趨勢,尤其是2012年來,隨著產能的增加,價格跌幅一度接近20%。根據預測, 2017年全球鋰電池隔膜的產值將達到42.6億美元,根據2016-2017年全球產值 和產量的預測值,計算得2016-2017年隔膜的價格保持下降的趨勢,分別為1.79美元 /平米和1.63美元/平米。明顯,可以注意到,由于價格下降,產值增幅低于產量增幅。 未來,隨著鋰離子電池隔膜的逐步產業化和產量的逐步增加,尤其是中國隔膜企業 隔膜產品性能的逐步提升,這一趨勢將持續。
全球鋰電隔膜產值(億美元)
全球鋰電隔膜平均價格(美元/平米)
2013年全球隔膜市場規模為8.37億m2,日美韓企業品質仍領先,在動 力鋰電等高端隔膜領域占據主導,是三洋、索尼、松下、三星等國際大廠主力供應 源,其中,Celgard在全球電動車隔膜的占有率約為55%,在三元體系的電動車隔膜 占有率約為85%,達到行業壟斷的地位。在國內,新源材質也已經與韓國LG化學、 美國A123、日本NEC、法國SAFT及三星SDI、ATL、松下能源、日本AESC等國外 大型知名鋰離子電池廠商開展深入合作,開始參與全球市場份額的競爭。
全球主要隔膜生產企業供應關系
2013年全球用于電動汽車、儲能 裝置的高性能隔膜出貨量2.1億m2,需求占比達25%,預計2016年,全球高性能隔 膜出貨量將達11.35億m2,需求占比達57%,2013-2016年期間復合增長率達75%。從增長率來看,高性能隔膜2012年以來增長率雖然出現一定程度下滑,但始終保持 50%以上的增速,而普通隔膜的增速則保持在10%左右的水平。高性能隔膜將成為 未來鋰電池隔膜市場的主要需求增長點。
全球高性能隔膜和普通隔膜出貨量
2015年,全球前三大鋰電隔膜企業日本旭化成、東燃化學和韓國SK三家公司依靠技術優勢分別占據全球30%、11% 和9%市場份額,產量均超過1億m2,壟斷50%以上市場份額,全球前列的公司大都以高端隔膜業務為主,競爭力強;中國以及其它日韓企業 由于技術壁壘和渠道限制很難形成大規模銷售。未來能夠形成的競爭力也將是那些 以高端隔膜業務為主、成功進入中高端鋰電公司產業鏈的企業,這些企業將在隔膜市場平分秋色,直到下一輪新技術革新。
2008年全球鋰電池隔膜企業市場集中度
2015年全球鋰電池隔膜企業市場集中度
國外鋰離子電池隔膜行業內的主要企業基本情況
2009~2012年,國內鋰電市場主要由數碼產品需求驅動;2013年以來,新能源動力汽車的鋰電需求取代 平穩增長的數碼產品成為鋰電市場增長的動力源。鋰電池需求大增帶來鋰電隔膜需 求量的增加,近幾年國內鋰電隔膜需求保持40%~50%的增速,預計2016年國內市 場需求將達到15億平方米。
2013年,國內廠商鋰電隔膜產量2.96億m2,占國內市場總需求的54%,并且從2009年以來, 國產隔膜占比處于逐漸上升的態勢。但是,2013年以來,國內新能源動力汽車需求 量的暴增帶來高端鋰電隔膜需求的持續增加,雖然國內部分企業實現了高端隔膜技 術自主化生產,但依舊供不應求。雖然2015年產量增速下滑到56%,但產量基數在 持續放大,國產企業的占比在2014年就超過了70%,國產化進程正在提速。預計2016 年我國隔膜的產量占有率將進一步提升到82%左右。
中國隔膜市場容量
國內企業鋰電隔膜產量及占市場總量比例
2009年中國隔膜市場規模為19.34億元,預計到2016年,隔膜市場規模將增長至89億元。其中,國產鋰電隔膜市場規模也在不斷增大,2009年產值規模為5.12億 元,但是增長速度從2012年起大幅下滑,受價格下降影響,2014年產值為20.5億元, 同比增增速下滑至15%。隨著國內產能的快速釋放,國產隔膜質量的提升以及價格邊際下降的趨勢放緩, 預計2016年產值規模將突破40億元。
中國隔膜市場規模(億元)
國產鋰電隔膜產值(億元)
目前,國內高端動力鋰電池隔膜仍然供不應求,雖然國內外產品差距在不斷縮 小,但趕超空間仍然巨大。據公開資料顯示,高端隔膜進口率達70%,隔膜超過40% 依靠進口,動力鋰膜環節的進口替代空間仍然非常巨大。
高端鋰電池隔膜進口率
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