鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:853次 | 2021年07月22日
鋰離子電池隔膜行業(yè)發(fā)展趨勢及領(lǐng)先公司
1、鋰離子電池構(gòu)成及鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈
(1)鋰離子電池構(gòu)成
鋰離子電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、導(dǎo)電劑和粘合劑等部分組成。正極材料占鋰離子電池成本的比例約30%,是鋰離子電池最重要的構(gòu)成部分。隔膜是鋰離子電池構(gòu)成部分中,除正極材料外第二緊要的組成部分,所占成本比例約25%;電解液、負(fù)極材料和其他材料在成本中的占比分別為17%、10%和18%。
(2)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈概況
鋰離子電池上游是鋰離子電池材料所需的礦產(chǎn)資源,中游為鋰離子電池加廠商,包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、導(dǎo)電劑和粘合劑的加工等,下游重要是鋰電配套使用范疇,目前已廣泛用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動汽車、工業(yè)儲能。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2、、鋰離子電池隔膜簡介
(1)基本概念
隔膜作為鋰離子電池的“第三極”,是鋰離子電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一,用途是將正極與負(fù)極材料隔開,戒備兩極接觸而造成短路,容許離子通過而不能讓電子通過,從而完成在充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。隔膜性能的優(yōu)劣筆直影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及電池安全性能的好壞。因此,隔膜對提高電池的綜合性能具有十分緊要的用途。
(2)分類及性能比較
鋰離子電池隔膜材料重要包括多孔的聚合物薄膜如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)膜以及無紡布膜兩大類。其中,聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點(diǎn),因此商品化鋰離子電池隔膜材料重要是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)為主的聚烯烴類隔膜。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
(3)加工工藝及比較
鋰離子電池隔膜的加工工藝包括濕法工藝和干法工藝,同時干法工藝又可分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。
濕法工藝將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成平均的混合物,然后降溫進(jìn)行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度,進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一按時間,用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。日本旭化成、日本東燃、韓國SK等均采用此工藝。
干法可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。干法單向拉伸工藝是通過加工硬彈性纖維的辦法,制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,再高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成微缺陷,然后在高溫下使缺陷拉開,形成微孔。美國celgard、日本宇部興產(chǎn)等采用此工藝。
干法雙向拉伸工藝是我國科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝。通過在聚丙烯中加入具有成核用途的β晶型改進(jìn)劑,利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔,用于加工單層PP膜。目前我國三分之一以上產(chǎn)量使用干法雙拉工藝,產(chǎn)品在中低端市場占據(jù)較大比例。
3、我國鋰離子電池隔膜產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀分解
關(guān)于我國而言,在鋰離子電池4大關(guān)鍵材料中,惟有隔膜還沒有實(shí)現(xiàn)完全自給。但我國的隔膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度非常快,自2004年新鄉(xiāng)市格瑞恩新能源材料股份有限公司(簡稱“格瑞恩”)率先實(shí)現(xiàn)隔膜材料的國產(chǎn)化以來,國產(chǎn)隔膜在中低端市場就已經(jīng)開始了規(guī)模化替代進(jìn)口產(chǎn)品的進(jìn)程。從目前我國鋰離子電池隔膜材料公司區(qū)域分布來看,總體上聚集度較高,重要聚集在華東和華中地區(qū),其占比高達(dá)七成市場份額,其次是華南地區(qū)約占10%。從分布公司看,產(chǎn)量較大的公司重要有湖南中鋰、上海恩捷、星源材質(zhì)、中興新材、天津東皋、蘇州捷力、河南義騰等,產(chǎn)量均在2億平方米以上,占比超過六成市場份額。
4、我國鋰離子電池隔膜行業(yè)發(fā)展趨勢
(1)鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展帶動隔膜行業(yè)繼續(xù)上升
鋰離子電池隔膜材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展取決于鋰離子電池的市場需求量,而鋰離子電池的銷量則由下游使用市場的發(fā)展情況決定。隨著智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品的日益普及,鋰離子電池在該范疇的需求將得到進(jìn)一步的提升。同時隨著環(huán)保動力概念的興起,將來十年將是汽車鋰離子電池的黃金發(fā)展期。鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展將給上游產(chǎn)業(yè)包括隔膜行業(yè)的發(fā)展帶來巨大的機(jī)遇。
(2)新型復(fù)合隔膜體系成為緊要的發(fā)展趨勢
關(guān)于隔膜的發(fā)展趨勢存在兩條技術(shù)沖破路線,一是傾向于更加輕薄的消費(fèi)類鋰離子電池隔膜技術(shù)研發(fā),重要針對手機(jī)、筆記本等分布式使用架構(gòu)體系,能夠提升鋰離子電池的容量和便攜性;二是傾向于使用厚膜或者多層復(fù)合隔膜的動力鋰電池類隔膜的研發(fā),重要針對電動汽車、大規(guī)模儲能電站等大型動力類使用。國內(nèi)現(xiàn)有的隔膜材料很難在綜合性能上滿足諸多的標(biāo)準(zhǔn)和要求,因此,急切要開發(fā)新的復(fù)合薄膜及電解質(zhì)材料,以同時滿足動力鋰電池隔膜和電解質(zhì)的各項(xiàng)性能,采用多種材料復(fù)合或合成新的聚合物單離子導(dǎo)體來制備復(fù)合薄膜,可以進(jìn)一步提高電池的高熔點(diǎn)和安全性。
(3)國產(chǎn)隔膜替代進(jìn)口趨勢明確
對我國而言,在鋰離子電池四大關(guān)鍵材料中,惟有隔膜還沒有實(shí)現(xiàn)完全自給。近幾年國產(chǎn)隔膜龍頭公司產(chǎn)品品質(zhì)不斷提升,部分公司在孔隙率、熱收縮、拉伸強(qiáng)度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)接近國際水平,逐漸滿足國內(nèi)下游客戶需求,國內(nèi)份額繼續(xù)提升,部分甚至實(shí)現(xiàn)出口。
(4)市場競爭加劇,公司尋求規(guī)模效應(yīng)或產(chǎn)品差異化
鋰離子電池隔膜行業(yè)的將來方向廣闊,發(fā)展?jié)摿薮螅壳靶袠I(yè)低端產(chǎn)品已進(jìn)入競爭階段,公司利潤日趨均勻化,并且行業(yè)整合、市場細(xì)分也即將完成。將來鋰離子電池隔膜行業(yè)整體產(chǎn)品價格將會進(jìn)一步下降,同時更多的產(chǎn)品創(chuàng)新將會滿足下游行業(yè)的不同需求。
5、行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先公司
(1)重要國際公司
日本旭化成公司(AsahiKaseiCorporation)):世界濕法工藝鋰電隔膜的代表,產(chǎn)品重要為單層隔膜;擁有自己的高分子實(shí)驗(yàn)室,自產(chǎn)部分高性能的PP和PE材料,能加工出電動汽車用高輸出功率的隔膜。2008年推出“IbS”(Inorganic-blendedSeparator),該種新型隔膜在將空孔率提高到50%——70%的同時,還將電阻降低到了以往產(chǎn)品的一半。目前世界最大的鋰離子電池加工商三洋電機(jī)是其重要客戶。國美國Celgard::成立于1981年,是專業(yè)加工微孔隔膜的全球領(lǐng)先供應(yīng)商。Celgard持有干法單向拉伸制造工藝的專利,是干法聚烯烴隔膜的領(lǐng)跑者,重要客戶有松下、比亞迪等;在美國、韓國和我國都有加工基地。
日本東燃:美國??松梨诨ぜ瘓F(tuán)旗下埃克森美孚日本集團(tuán)的控股子公司,重要采用濕法工藝加工單層PE隔膜。2009年十一月,通用石油確定與東麗合作,強(qiáng)化電池隔膜業(yè)務(wù)。LG化學(xué)、EnerDel、索尼、三星SDI是其重要客戶。
韓國SKInnovation:韓國SK集團(tuán)在新能源范疇的投資主體。從1996年開始研究及加工動力鋰離子電池,并于2005年獨(dú)立開發(fā)了鋰離子電池用隔離膜技術(shù)。2012年七月,和全球著名的汽車零部件供應(yīng)商德國大陸集團(tuán)簽署了合作協(xié)議,計劃成立合資公司,從而進(jìn)一步張大在全球電動汽車市場中的份額。SK為現(xiàn)代起亞汽車公司和戴姆勒汽車公司的動力鋰離子電池供應(yīng)商。
日本宇部興產(chǎn):世界干法隔膜的代表廠商之一。該公司于2012年四月五日宣布張大在日本的電池隔膜能力,計劃在日本大阪府堺市建設(shè)電池隔膜加工設(shè)施,以應(yīng)對車用鋰離子電池隔膜不斷上升的需求,新的電池隔膜設(shè)施已于2013年開始加工。
(2)重要國內(nèi)公司
深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司:成立于2003年九月,2010年十一月華南制造基地投產(chǎn),是目前國內(nèi)規(guī)模最大的鋰離子電池隔膜制造公司;重要客戶包括比亞迪、浙江萬向、中航鋰電等動力鋰電池公司。
佛山市金輝高科光電材料有限公司:成立于2006年,為佛塑集團(tuán)下屬專門從事隔膜制造及經(jīng)營的合資公司,是國內(nèi)較早使用濕法工藝加工鋰離子電池隔膜的廠家,產(chǎn)品重要使用于數(shù)碼通訊類鋰離子電池、動力鋰離子電池。
新鄉(xiāng)市格瑞恩新能源材料股份有限公司:為金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司于2008年投資興建的致力于鋰離子電池材料研發(fā)、加工、銷售于一體的全資子公司,是國內(nèi)鋰離子電池隔膜干法雙向逐次拉伸技術(shù)的代表公司,也是國內(nèi)較早實(shí)現(xiàn)隔膜產(chǎn)業(yè)化加工的公司之一,產(chǎn)品重要聚集在小型電池范疇;重要客戶包括中航鋰電、浙江佳貝思等。
滄州明珠塑料股份有限公司:深圳證券交易所中小板上市公司,股票代碼002108,成立于2001年,公司目前重要有三大業(yè)務(wù),分別是PE塑料管道和管件、bOPA膜、鋰離子電池隔膜。公司重要為比亞迪和蘇州星恒供應(yīng)定制產(chǎn)品。
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