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锂电隔膜行业发展趋势

作者:中国储能网新闻中心 来源:新三板研究极客 发布时间:2017-06-12 浏览:
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中国储能网讯:受动力电池需求拉动,隔膜行业至2020年预期30%增速

锂电池隔膜是多方面影响锂电池性能的四大关键材料之一,而锂电池的下游需求主要来自消费类电池、动力电池和锂电储能三大领域。

消费类电子产品是锂电池自商用以来最主要的应用领域,主要包括手机、笔记本电脑、平板电脑等传统3C数码类需求,以及导航设备、可穿戴设备等新兴需求;传统3C数码类需求缓慢下滑,新兴消费类需求较快增长;整体而言,应用于消费类锂电池的隔膜将保持约5%增速。

动力电池受到新能源汽车需求爆发的直接拉动,2014年以来其出货量也呈现同步高速增长态势;按政策规划至2020年新能源汽车年产量达200万辆,因此预计至2020年动力电池复合增速将达到40%以上。

锂电池储能作为锂电池的第三大应用领域,受限于技术、成本和政策不确定性等现实困难,目前应用规模有限。综合三大领域需求,预计锂电池隔膜行业至2020年将继续保持30%左右复合增速。

【技术路线】湿法隔膜+涂覆强化与动力电池安全和性能要求最为匹配

湿法技术生产的隔膜的高机械强度具有干法隔膜无法媲美的安全性优势,而高机械强度是动力电池对隔膜安全性要求最重要的指标之一;随着动力电池需求成为锂电池最主要增长来源,湿法技术逐渐成为隔膜技术发展的主流方向。

技术进步和市场空间驱动下,湿法隔膜企业不断扩建产能,传统干法隔膜企业的新建产能也一致转向湿法。2017年新政策环境下,隔膜价格承压下跌,但高端湿法隔膜企业的盈利相对更有保障。

涂覆可以有针对性地改善湿法隔膜的耐高温性差等缺陷,更好地匹配动力电池的安全和性能要求。氧化铝(陶瓷)涂覆、PVDF涂覆、氧化铝与PVDF混合涂覆等技术已经广泛应用,同时国内企业也已经开始布局新型涂覆技术(如芳纶涂覆)。

国内湿法隔膜企业积极投建涂覆产线,以进军中高端市场,但仍有较大产能缺口;2017年国内湿法隔膜的现有产能超11亿平米,且正在大量新建产能;与之相比,国内相关企业对外公布的涂覆产能数据总计约为4亿平米。受此需求拉动,不生产基膜而专注于涂覆的企业(如上海璞泰来)开始崭露头角,这类企业在技术的广度和深度、以及规模化生产上具有一定的比较优势。

1需求接力,锂电池隔膜行业将保持30%高速增长

1.1 锂电池隔膜是多方面影响锂电池性能的关键材料

锂离子电池的内部结构中,正极、负极、隔膜、电解液是最为核心的四大材料,对锂电池的能量密度、循环性能、倍率性能、内阻等关键性能指标,以及耐高温、阻燃、自关断、电化学稳定性等安全性表现,起到直接决定和综合影响的作用。

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隔膜作为锂电池四大核心材料之一,其主要作用是将电池的正负极隔绝,防止两极接触而造成短路;同时允许电解液中的载流离子通过,起到导电通容的作用。优异的隔膜对提高电池的综合性能有非常重要的作用,其性能影响电池的结构、电阻、容量、循环以及安全性能等方面,特别是隔膜的抗穿刺、自关断、耐高温等性能,是电池内部安全性的主要保障。

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1.2 消费类和动力电池需求接力,支撑锂电池隔膜行业保持30%增速

锂电池的下游应用主要包括动力电池、消费类电池和锂电储能三大领域。2014年之前,受益于3C数码产品的需求扩张,消费类锂电池市场规模持续较快增长。2014年以来新能源汽车产业受政策支持和技术进步推动而高速发展,2014、2015年连续两年增速超300%。根据2016年的统计数据,动力电池已经跃升至锂电池消费结构中第一大需求,占比达48%。

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消费类电子产品是锂电池自商用以来最主要的应用领域,主要包括手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机等传统3C数码类需求,以及网络设备、游戏设备、导航设备、可穿戴设备、电动工具等新兴需求。2014年前后,由于市场趋于饱和,传统3C数码类电子产品的消费量均出现不同程度的下滑;而新兴需求端,如导航终端设备、智能可穿戴设备的市场规模则呈现较快扩张的态势;综合预计消费类锂电池销量增速将保持在5%以上。

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动力电池是指为新能源汽车、电动自行车等提供动力来源的电池,目前几乎全部采用技术相对成熟的锂电池。在国家能源战略的指导规划下,2014年以来新能源汽车相关政策集中出台,加之国内动力锂电池技术不断进步,整个产业链进入高速发展期。受到新能源汽车需求爆发的直接拉动,2014年以来动力电池出货量也呈现同步高速增长态势。

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2017年4月三部委发布《汽车产业中长期发展规划》,秉承《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》的精神,对未来10年我国新能源汽车行业的发展做出了明确的规划:到2020年,新能源汽车年产销达到200万辆;到2025年,新能源汽车占汽车产销20%以上。在此强有力政策的驱动下,预计2017-2020年动力电池复合增速将达到40%以上。

此外,电池储能作为锂电池的第三大应用领域,受限于技术、成本和政策不确定性等现实困难,目前应用规模有限;待未来政策风向和技术路线进一步确定后,储能电池有望迎来高速发展时期。

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锂电池需求量的持续高速增长带来了整个锂电池产业链的高度景气,特别是作为整个产业技术核心环节的锂电材料领域,近年来行业增速不断加快;2016年锂电池四大核心材料:正极、负极、隔膜和电解液的行业产值增速均超过50%。未来我们预期锂电池隔膜的需求量将保持30%左右的增速,至2020年隔膜需求量有望超过30亿平方米。

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1.3 隔膜国产化率已达86%以上,国内明星企业涌现

锂电池隔膜的生产技术主要分为干法和湿法两大工艺。干法工艺是将原料(PE或PP)进行高温成膜后退火处理,进一步拉伸形成微孔膜;可细分为单向拉伸和双向拉伸,其中干法双拉工艺是中国科学院在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。湿法工艺利用相分离的原理,将小分子物质与PE混合,加热熔融后降温进行相分离,得到微孔膜。

可以看到,锂电池隔膜的生产工艺复杂、流程众多,因而对生产设备和流程控制均有着较高的要求,此前较长时期内国内隔膜进口依存度居高不下。2015年,日本旭化成、美国Celgard公司、日本东燃、韩国SKI等前4名国际巨头占据全球约45%的市场份额;同时注意到,这些国际大型隔膜厂商均是有着40年以上历史的老牌化工企业,技术和声誉积淀深厚。

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2012年以来,受到新能源汽车政策鼓舞,国内隔膜行业技术不断进步,产能产量高速增长。国内业已涌现出一批规模和技术达到或接近世界领先水平的专业化隔膜企业,如星源材质、中科科技(格瑞恩)、金辉高科(母公司佛塑科技)、河南义腾和沧州明珠等。以星源材质为例,规模上其2015年全球市场占有率已达到7%,位列全球第四;技术方面,星源材质的干法技术对标Celgard,湿法技术对标旭化成,产品获得下游电池厂商高度认可,与LG、比亚迪、国轩高科等优质客户形成稳定合作关系。

2016年隔膜国内消费量数据显示,隔膜的整体国产化率已经达到86%;其中干法隔膜早已完全实现了国产化;而国内湿法隔膜的出货量也达到3亿平米以上;但中高端湿法隔膜大多仍然依赖进口,60%以上中高端市场被日本、韩国、美国等国外隔膜厂商所占有。

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2 动力电池需求驱动下湿法隔膜成为行业主流

2.1 湿法隔膜具有安全性优势,更加匹配动力电池要求

2016年以来,随着新能源汽车行业的高速发展,伴随而来低端产能过剩、安全事故、骗补问题等不利情况也相继出现。国务院联合四部委出台一系列政策,引导新能源汽车行业向安全、经济、环保、创新等方向发展,并对动力电池的安全和能量密度等性能提出更高的要求,新能源汽车和锂电池行业进入调整发展的新阶段。2017年以来工信部已发布4批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,入围车型在安全性和动力电池性能等方面均显著提升。

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比较隔膜两大技术路线:干法技术具有成本低、投资小、成品率高、耐高温、更耐用等诸多优势,因而此前一直为国内隔膜主流生产技术;但湿法技术生产的隔膜的机械强度具有干法隔膜无法媲美的优势,而高机械强度是动力电池对隔膜安全性要求最重要的指标之一。随着动力电池需求成为锂电池最主要增长来源,湿法技术逐渐成为隔膜技术发展的主流方向。

 

2.2 湿法隔膜产能不断扩张,优质湿法隔膜企业得到资本追捧

在技术不断进步和广阔市场空间的驱动下,国内锂电池隔膜企业纷纷扩大产能投建;新建产线中,湿法隔膜成为主流。数据显示2017年隔膜上市公司中湿法新建产能超10亿平米,而干法新建产能尚不足1亿平米;一方面苏州捷力、金辉高科(母公司佛塑科技)、纽米科技等传统湿法隔膜企业继续扩大产能,另一方面星源材质等传统干法隔膜企业也进军湿法隔膜领域,显示出市场对行业未来发展的一致预期。

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隔膜作为锂电池四大核心材料中唯一没有实现完全国产化的领域,近年来受到资本市场的高度关注和追捧。自2015年以来,隔膜行业并购和合资事件频出,以材料业上市公司为代表的兼具相关产业背景和雄厚资金实力的企业,纷纷加速对锂电池隔膜市场的布局速度;技术领先且市场占有率较高的优质隔膜企业如苏州捷力、河南义腾等陆续被并购,且交易价格不断攀升,2017年5月创新股份发布公告拟并购上海恩捷的支付对价高达55.5亿元。此外,产业链中的相关公司也以新设子公司等方式谋求技术和资金的合作,增强其在行业中的竞争实力。

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2.3 2017年新政策环境下湿法隔膜盈利更具保障

进入2017年以来,受到新能源汽车行业的补贴退坡、推荐目录“重做”的影响,新能源车企的订单派发都比较谨慎,因此整个锂电池产业链的行业风向、出货量和盈利水平都受到了一定程度的影响,特别在锂电池四大核心材料:正极、负极、隔膜和电解液等细分领域反映得十分显著。2017年第一季度产销情况相比2016年第四季度整体呈下滑态势,但更加符合高能量密度动力电池要求的三元正极材料、人造石墨和中高端湿法隔膜表现更优。

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根据中国化学与物理电源协会提供的国内隔膜公开报价,2017年以来各种档次隔膜产品的价格均有所下降,其中中端干法隔膜的当前价格相对2016年同期降幅最大,达26%;高端湿法和干法隔膜降幅较小,但高端干法隔膜的产能和应用场景相对有限。

比较隔膜业务占比较大的主板上市公司星源材质和沧州明珠:2017年一季报显示,产品中有较大比重的中高端湿法隔膜的沧州明珠,其毛利率与2016年第四季度相比基本一致;而产品以干法隔膜为主的星源材质,其毛利率水平与2016年第四季度相比由60%降低到53%,盈利空间受到较大挤压。这从侧面印证了,在隔膜整体降价的大趋势下,高质量湿法隔膜企业相比干法隔膜企业的盈利能力将具有更强的保障性。

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3 涂覆隔膜性能全面加强,产能缺口亟待填补

3.1 涂覆技术有效改善隔膜安全性,具有较高技术壁垒

涂覆是指在基膜上涂覆陶瓷氧化铝、PVDF等涂层,可以有针对性地改善湿法隔膜的耐高温性差等性能不足。例如常用的“陶瓷氧化铝涂覆”,是以PP,PE或者多层复合隔膜为基体,表面涂覆一层纳米级三氧化二铝材料,经过特殊工艺处理,和基体粘接紧密。

涂覆隔膜与未涂覆的普通聚烯烃隔膜相比,具备热稳定性高、热收缩低、与电解液浸润性高的优点,显著提高了电池的内部安全性,同时循环寿命、倍率性能等也有所提高。

涂覆隔膜作为近年来锂电池产业链中不断进步发展的一个领域,具有较高的技术壁垒:从基材选择和预处理、涂层材料和粘结剂的选择,到高精度涂布设备的选择、涂布工艺控制与电池系统匹配等都需要经过严格的验证和试验。开发及选择原材料方面要注意筛选吸水能力低的胶水,并且筛选吸水能力低的原材料,包括胶水、陶瓷颗粒等。制作过程中注意对来料陶瓷粉和胶水经过特殊的憎水性处理,控制生产环境湿度、烘烤采用干燥气体及有效的防水性包装方式。

3.2 陶瓷、PVDF涂覆已经广泛应用,新型涂覆材料方兴未艾

目前已经商业化的涂覆隔膜主要有五大类:陶瓷(氧化铝)涂覆、PVDF涂覆、PVDF与氧化铝混合涂覆、芳纶涂覆和勃姆石涂覆。其中,氧化铝涂覆、PVDF涂覆、PVDF与氧化铝混合涂覆技术成熟且成本较低,广泛适用于消费类和动力类锂电池的生产制造。值得关注的PVDF与氧化铝混合涂覆,是通过在聚烯烃隔膜表面涂覆水性PVDF和氧化铝陶瓷混合涂覆,从而达到既使隔膜与极片之间的粘接性,又能提升隔膜的耐热性能、抗氧化性能和电解液浸润性能等。

芳纶是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能。芳纶涂覆隔膜的吸液、保液性能和离子电导率都显著得到加强,应用芳纶涂覆隔膜能够在不影响安全的前提下,制造出更轻薄小巧的微型高容量电池。此外,芳纶涂覆隔膜在高温下不变形,可以降低微短路带来的容量损失,有效提升电池的循环性能和倍率性能。

特斯拉旗下高端电动汽车(Model S)装载的锂电池就是采用芳纶涂覆隔膜,说明了行业对芳纶涂覆隔膜品质的认可。但芳纶涂覆技术难度较高,资金投入较大,目前成熟的技术主要集中于日本帝人集团。国内相关企业也已经开始布局芳纶涂覆隔膜领域,如沧州明珠隔膜科技有限公司、珠海光宇电池有限公司、烟台泰和新材(002254)料股份有限公司等。

3.3 国内隔膜企业涂覆产能缺口较大,专业化涂覆企业崭露头角

据图表19中的统计数据,隔膜上市公司中湿法产能超过6亿平米,可统计的规模较大的非上市公司(如湖南中锂、上海恩捷、格瑞恩、天丰新材等)的湿法产能总计超5亿平米,且大量新产能正在高速扩建中。与之相比,国内涂覆隔膜产能缺口较大,对外公布的现有涂覆产能总计约4亿平米,另有沧州明珠、星源材质等企业建有配套涂覆产线。受限于产能、设备和生产控制技术的不足,国内中高端湿法涂覆隔膜仍有60%依赖进口,替代空间巨大。

在下游高端动力电池需求的持续拉动下,不生产基膜、而专注于隔膜涂覆工艺的企业开始崭露头角,如正在准备上市的上海璞泰来新能源科技股份有限公司。璞泰来旗下拥有的全资子公司江西紫宸、深圳新嘉拓、东莞卓高均是高新技术企业,其负极材料、自动化涂布机、涂覆隔膜、铝塑包装膜生产技术处于国内领先地位。子公司东莞卓高是国内较早从事隔膜陶瓷涂层研究和产业化的公司之一,掌握陶瓷涂覆、PVDF涂覆和陶瓷/PVDF混合涂覆的全系列技术,可批量、稳定完成7 微米基膜的涂覆,涂层最小厚度可达1 微米,技术水平国内领先。与隔膜企业相比,专业化涂覆企业更专注于多种涂覆技术及设备的研产,在技术的广度和深度、以及规模化生产上具有一定的比较优势。

4 投资策略

根据以上隔膜行业发展情况的分析,消费类锂电池的需求量增速放缓,动力电池需求量至2020年预计将保持40%以上复合增速;因此动力电池隔膜是未来最主要的需求增量来源,预计至2020年隔膜整体需求量复合增速达30%以上。湿法隔膜具备更高的机械强度安全性能,进一步以陶瓷或PVDF涂覆可增强性能和安全性;国产湿法涂覆隔膜将对中高端市场形成进口替代,相关企业有取得超行业平均收益的潜力。我们看好同时具备湿法和涂覆领先技术和较大产能的隔膜企业,推荐关注三家新三板优秀企业:纽米科技、鸿图隔膜、金力股份。

4.1 纽米科技:动力+数码技术双强的湿法隔膜三板龙头

纽米科技成立于2010年,是由云天化控股的一家从事高性能锂电池隔膜的研发、生产和销售的公司,主要产品包括湿法、干法、陶瓷涂布隔膜。公司拥有湿法、干法、涂覆锂离子电池隔膜生产技术的自主知识产权,拥有多项锂离子电池隔膜制备专有技术和国家发明专利。

公司竞争优势主要体现在以下三点:1)公司是国内为数不多的同时掌握湿法、三层复合隔膜及涂覆工艺制备锂电池隔膜生产技术的企业;基膜产品规格从5~32μm全覆盖,并能实现单层、双层涂覆;在应用于动力电池的中高端隔膜领域中,实现湿法基膜+陶瓷/PVDF涂覆膜的量产供货。2)3C数码领域的隔膜技术取得重大突破,2016年6月在国内首次实现5μm超薄隔膜的量产和销售;同年11月,公司通过ISO/TS16949质量体系认证。3)客户优势:公司专精于湿法隔膜的研制和生产,下游应用方向包括3C数码电池和动力电池,赢得了较为优质的客户资源,包括韩国LG、沃特玛、天津力神、锂威能源、东莞振华、宁波维科。

公司2016年营收稳定增长,利润扭亏为盈。公司2016年实现营业收入1.89亿元,同比增长24.86%;归母净利润为1650万元,实现了扭亏为盈(2015年亏损836万),是历史高点的4倍以上。

4.2 鸿图隔膜:依托优质客户的湿法隔膜后起之秀

鸿图隔膜,成立于2005年,主要从事锂离子电池隔膜、普通锌锰电池隔膜的研发、生产、销售。主要产品包括锂离子电池PE隔膜、普通锌锰电池隔膜-浆层纸、陶瓷涂覆隔膜。采用的工艺是较先进的、国内正在实现进口替代的湿法制膜。

公司竞争优势主要体现在以下三点:1)技术优势:公司通过加强科研投入,与吉林大学、东北师范大学等高校合作,实现产学研一体化,能够实现生产线设计、组装及新产品研发的整套流程。公司参与起草《锂离子电池聚烯烃隔膜》国家标准,并获得“吉林省战略新兴产业先进集体”、“十佳科技创新型企业”等称号。2)产品优势:公司产品定位高端,已实现替代进口,已研发20余种规格产品,覆盖面不同厚度(5-25μm)的高低孔隙率的产品以及涂覆2-4μm的单双面陶瓷产品。3)客户渠道优势:公司是天津力神(动力电池行业龙头之一,已进入工信部第一批《锂离子电池行业规范条件》企业名单)唯一一家湿法隔膜国内供应商,公司连续三年被天津力神电池股份有限公司评为优秀供应商,并签订战略合作协议;依托天津力神这样优质的客户,鸿图隔膜的业绩增长具备十分坚实的保障。

公司2016年营业收入、利润保持高速增长态势,营业收入1.0695亿元,同比2015年增长62.56%;归母净利润达2392.8万元,同比2015年增长198.73%。

4.3 金力股份:深耕多年爆发在即的高端湿法隔膜企业

金力股份成立于2010年,是一家专业从事高端锂电池隔膜材料的研发、生产、销售、服务的一体化综合型企业,受到国家十二五战略新兴产业专项资金支持,并在2013年、2016年被河北省科技厅等4部门认定为国家级高新技术企业。

公司竞争优势主要体现在以下三点:1)产品优势:公司定位高端产品,采用自主研发的国际先进的湿法双向同步拉伸工艺,生产超高分子量聚乙烯(UHMWPE)高端锂电池隔膜;基膜厚度覆盖5-25μm,并掌握陶瓷涂覆技术,涂层厚度薄至2μm;新产品耐高温的复合无纺布隔膜等已进入客户试用阶段,预计2017年实现量产。2)技术研发优势:研发团队自2004年起就对湿法隔膜进行产业化研究,积累了近13年经验;公司参与起草了《锂离子电池聚烯烃隔膜》国家标准,已经进入报批阶段。3)客户优势:公司秉承客户至上的原则,与下游优质锂电池企业建立了稳定良好的战略合作关系,包括微宏动力、珠海银隆等业内知名企业。

公司2016年营业收入增长再次提速,并首次实现盈利,营业收入4353.40万元,同比2015年增长357.77%;归母净利润为889.62万元,对比2015年为亏损1746.97万元。

5 风险提示

(1)政策调整风险:新能源汽车和动力锂电池产业的相关政策直接影响隔膜行业的技术路线和盈利水平,若出现预期之外的政策调整将对现有市场形成较大冲击。

(2)产能过剩加剧竞争:隔膜行业的产能已经出现结构性过剩,随着新建产能逐步投产,中低端产能过剩风险将进一步暴露,隔膜企业未来或将面对愈发激烈的竞争,利润空间进一步被挤压。

(3)技术进步不及预期:中高端隔膜具有较大进口替代空间,但若国内隔膜企业技术进步不足,产品质量无法赶超国际领先水平,则依然难以打开中高端湿法隔膜的市场空间。

 

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