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智研咨询—中国锂电隔膜行业市场规模、行业集中度及发展前景研究报告
一、概述
锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成,锂电池隔膜位于电池内部正负极之间,保证锂离子通过的同时,阻碍电子传输,是一种具有微孔结构的薄膜,是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中,微孔制备技术是锂电池隔膜制备工艺的核心,隔膜基膜制造根据微孔成孔机理主要分干法和湿法两种。干法工艺的主要步骤为投料、流延、热处理、拉升、分切。首先将PP及添加剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统,预处理的原料在挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经流延后形成特定结晶结构的基膜,基膜经热处理后得到硬弹性薄膜,然后将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜,最后将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。湿法工艺的主要步骤为投料、流延、纵向拉升、横向拉升、萃取、定型和分切。传统湿法制备以相转化法为主,近年以TIPS热致相分离法为主。将PE、成孔剂等原料按照配方进行预处理输送至挤出系统;预处理的原料在双螺杆挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经流延后形成含成孔剂的流延厚片;将流延厚片进行纵向拉伸后进行横向拉伸,得到含成孔剂的基膜;基膜经溶剂萃取后形成不含成孔剂的基膜;将不含成孔剂的基膜经干燥、定型得到纳米微孔膜;纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。
锂电隔膜生产工艺
资料来源:智研咨询整理
干法隔膜的核心优势在于成本更低,产线投资额低(干法单线投资额约1-1.5亿元,湿法单线投资额2-2.5亿元)、单位能耗低(生产工艺简单),更适用于对成本敏感度高而对能量密度要求低的应用场景,譬如储能市场。但干法工艺生产的横向强度较差、微孔尺寸和分布不均匀,稳定性较差。湿法隔膜更能提高锂电池能量密度,湿法工艺可以较好的控制孔径大小、分布和孔隙率,湿法隔膜孔隙率和透气性更高,可以生产更轻薄的隔膜,所以一般用于制造高端薄膜。但湿法工艺成本高、投资大,对设备要求高,建设投产周期长,并且在生产过程中对能源消耗较大,且会使用有机溶剂。
干法和湿法工艺对比
资料来源:智研咨询整理
二、供需现状
锂电池作为新兴的清洁能源,近年来发展十分迅猛,2021年全球锂离子电池出货量达562.4GWh,较2020年增加了267.90GWh,同比增长90.97%,其中,全球汽车动力电池出货量为371.0GWh,同比增长134.7%;储能电池出货量66.3GWh,同比增长132.6%;小型电池出货量125.1GWh,同比增长16.1%。
2014-2021年全球锂离子电池出货量统计
资料来源:EVTank、智研咨询整理
相关报告:智研咨询发布的《中国锂电隔膜行业市场全景调查及投资前景评估报告》
随着锂离子电池市场的蓬勃发展,作为锂电池关键原材料之一的锂电隔膜需求不断扩大,2021年中国锂电隔膜出货量达78亿平米,较2020年增加了40.80亿平米,同比增长109.68%。
2015-2021年中国锂电隔膜出货量统计
资料来源:GGII、智研咨询整理
假设全球汽车动力电池出货量保持50%的增速;小型电池(包含消费类电池、小动力类电池等)稳定发展,叠加5G带来新应用,每年增速10%;储能领域随着商业模式成熟及成本下降而显著发展,每年增速80%。按照1GWh锂电池对应隔膜需求1500万平方米估算,考虑生产过程中的5%冗余,预计2022-2025年全球锂电池需求预计分别为813.45、1200.93、1805.29、2757.34GWh,对应隔膜需求分别为115.92亿平米、171.13亿平米、257.25亿平米、392.92亿平米,隔膜需求增速分别为44.6%、47.6%、50.3%、52.7%;其中全球动力电池隔膜需求预计267.64亿平米,储能电池隔膜需求99.18亿平米,小型电池隔膜需求26.10亿平米。
2021-2025年全球锂电池隔膜需求测算
资料来源:EVTank、Marklines、GGII、智研咨询整理
在全球主流锂电隔膜企业供给与需求紧平衡,按照目前的扩产节奏(隔膜扩产建设周期大致需要2-3年),叠加隔膜设备厂商制约产能释放,预计全球隔膜维持至少2-3年的紧平衡。未来1-2年隔膜扩产主要集中在龙头企业,隔膜供给增量有限,行业供需错配格局有望持续。动力电池企业为保障原材料供应,与隔膜厂商签订合作协议,锁定隔膜供应。
动力电池企业与隔膜企业合作情况
资料来源:智研咨询整理
在2021年,新能源市场需求旺盛,头部企业率先宣布扩产,而后,二三线及
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