一、隔膜產業發展現狀分析
(一)產業概況
1、隔膜定義及分類
隔膜是鋰離子電池關鍵的四大原材料之一,作為鋰離子電池的關鍵內層組件,隔膜將正極與負極材料隔開,防止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極之間的快速傳輸。隔膜性能的優劣直接影響著電池內阻、放電容量、循環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重要的作用。
圖1 鋰離子電池隔膜示意圖
目前,大規模商品化的鋰離子電池隔膜生產材料以聚烯烴為主,主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)復合材料。聚烯烴可提供良好的機械性能、化學穩定性和高溫自閉性能,是當前鋰離子電池隔膜的主要原材料。隔膜產品按照不同的類型可以分為不同的種類,具體分類如下:
表1 隔膜產品分類
2、隔膜生產工藝流程
鋰電池隔膜的生產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。
濕法工藝將液態烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成均勻的混合物,然后降溫進行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一定時間,用易揮發物質洗脫殘留的溶劑,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。
圖2 隔膜濕法工藝流程圖
干法可細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生產硬彈性纖維的方法,制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,再高溫退火獲得高結晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷,然后在高溫下使缺陷拉開,形成微孔。美國celgard、日本宇部興產等采用此工藝。干法雙向拉伸工藝是中國科學院化學研究所在20世紀90年代初開發出的具有自主知識產權的工藝。通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進劑,利用聚丙烯不同相態間密度的差異,在拉伸過程中發生晶型轉變形成微孔,用于生產單層PP膜。目前中國三分之一以上產能使用干法雙拉工藝,產品在中低端市場占據較大比例。
圖3 隔膜干法單項拉伸工藝流程圖
(二)全球隔膜產業分析
1、產業總體規模
受益于2014年動力電池市場的快速拉動,全球鋰電池隔膜產量增長幅度明顯。賽迪顧問統計數據顯示,2014年全球鋰電池隔膜整體產量為11.85億平米,同比增長41.58%,增幅明顯高于2013年的27.98%。
圖4 2009-2014年全球隔膜產量:億平方米
從產值來看,2014年全球隔膜的產值為20.75億美元,同比增速為12.18%,產值的增長幅度明顯低于產量的增長幅度。主要原因在于隨著隔膜行業的逐步成熟,行業的技術壁壘逐步被突破,整體隔膜的平均價格呈現出下降的趨勢。
圖5 2009-2014年全球隔膜產值:億美元
2、企業競爭格局
從隔膜生產企業來看,主要集中在日本、韓國、中國和美國。2014年,Asahi Kasei以16.88%的市場占有率排名第一,其次分別為Celgard、Toray Tonen和SKI,前四家企業合計市場占有率達到49.79%,CR4的集中度比2013年有明顯的下降。中國企業Green和Senior的隔膜產品在2014年的出貨量全球市場占有率分別為6.75%和5.06%,尤其是Senior開始大規模的給韓國LG供貨,足以說明國產隔膜已經開始在國內替代進口隔膜,且部分已經進入到諸如LG、SDI這樣的一流大企業。
圖6 2014年全球隔膜產業主要企業市場占有率(按出貨量)
2015年2月,Asahi Kasei通過收購Polypore從而將Celgard納入旗下,進一步加強了Asahi Kasei在隔膜領域的壟斷,Asahi Kasei從此同時擁有干法隔膜和濕法隔膜生產工藝,合計市場份額高達30%左右。SKI在韓國忠北曾坪擁有1億平方米的濕法隔膜生產線,但是其2012年決定在中國成都投資的隔膜項目目前處于終止狀態。UBE隔膜采取干法單拉工藝,為購買Celgard的專利使用權,UBE目前擁有宇部化學工廠和堺工廠兩處工廠生產隔膜,總體產能約為2億平方米。另外,美國的Entek、中國的金輝高科、河南義騰和滄州明珠、日本的住友、韓國的W-scope等企業的隔膜出貨量在2014年均有一定的規模。可以預見的是,隨著中國國內隔膜技術的逐步突破,并且伴隨著SDI、LG等企業在國內大量投資建設鋰離子電池工廠,中國國內隔膜企業將憑借成本優勢贏得更多的隔膜訂單,賽迪顧問預測2015年,中國隔膜企業出貨量市場份額將進一步上升。
(三)中國隔膜產業分析
1、產業總體規模
中國市場隔膜的出貨量在2014年得到了大幅度的提升,賽迪顧問統計數據顯示,2014年整個中國的隔膜產量達到5.75億平方米,占據全球產量的大約48%左右,但是主要集中在低端的干法隔膜產品領域。
圖7 2014年中國隔膜產量:億平方米
從增長幅度來看,2014年國產隔膜的出貨量同比增幅高達94.08%,是鋰電池四大材料領域中增幅最快的細分領域。但是另一方面,整個隔膜產值在2014年僅同比增長15.32%,達到20.5億元,增長幅度遠遠低于產量的增幅。賽迪顧問認為隨著隔膜尤其是干法隔膜競爭的日益激烈,國產隔膜的市場價格下降幅度非常明顯,以河南義騰為例,2014年其干法基膜的平均價格已經低到2.3元/平米,但是高端的隔膜產品仍保持在5元/平米以上的價格。
圖8 2014年中國隔膜產值:億元
2、企業競爭格局
從主要企業來看,目前國內能夠規模化生產并批量給下游電池廠供貨的隔膜企業大約在15家左右,整體的行業集中度并不高。從2014年的銷量來看,中科科技以大約8000萬平方米的產能占據了國產隔膜市場大約13.91%的份額,而排名第二的星源材質以6100萬平米的出貨量占據了大約10.61%的市場份額,接下來按照出貨量排名依次為金輝高科、河南義騰、滄州明珠等企業。通過對排名靠前的幾家企業分析可以看出,除了金輝高科主要生產濕法隔膜產品之外,其他幾家企業均以干法隔膜為主。
圖9 2014年中國隔膜產業主要企業市場占有率(按銷量)
從銷售收入來看,雖然星源材質的銷售量低于中科科技,但是其平均單價4.96元/平米遠高于中科科技的3.2元/平米,因此其整體收入以2.9億元的規模排名第一,大約占據14.62%的市場份額。其次依次為中科科技、金輝高科、河南義騰和滄州明珠。
圖10 2014年中國隔膜產業主要企業市場占有率(按銷售收入)
二、中國隔膜企業競爭力分析
(一)濕法隔膜企業競爭力分析
1、企業總體規模排名
中國的隔膜行業整體處于成長期,尤其是濕法隔膜,由于其投資規模大,技術難度高,投資回收期較長,整個濕法隔膜企業相對干法隔膜而言規模普遍偏小。在濕法隔膜的企業規模指標上,賽迪顧問選取產能、產量和銷售收入三個指標作為判斷濕法隔膜規模排名的指標,并分別賦予20%、30%和50%的權重。在評價濕法隔膜企業總體規模競爭力的過程中,賽迪顧問采取5分評分法,將指標體系內最大值設定為5分,并按照相對值計算出其他企業的指標得分。最終的評價結果如下表所示:
圖11 中國濕法隔膜總體規模排名
2014年,金輝高科濕法隔膜實現收入1.4億元,產量約為4800萬平米,無論是產能、產量還是銷售收入均處于國內濕法隔膜總體規模排名第一。云天化旗下的紐米科技以其濕法隔膜銷售額和銷售量分別為6200萬元和1250萬平米排名第二。在濕法隔膜企業中,蘇州捷力、天津東皋、鴻圖隔膜、上海恩捷專注于濕法隔膜的生產,總體隔膜的出貨量在300-500萬平米之間。另外,國內專注于干法隔膜的龍頭企業星源材質和中科科技也開始投資建設濕法隔膜生產線,并在2014年實現了量產。
2、企業產品與技術水平排名
國內濕法隔膜正處于進口替代的關鍵時期,尤其是部分濕法隔膜企業的產品真在逐步替代旭化成、東燃等企業的產品。總而言之,國內濕法隔膜未來的發展空間將遠遠大于干法隔膜,而在此關鍵時期,企業的產品和技術水平就顯得尤為重要。賽迪顧問選擇了產品品質、技術水平和工藝設備三個關鍵指標來評價國內濕法隔膜企業的產品和技術水平,并分別賦予30%、35%和35%的權重。在評價濕法隔膜企業產品和技術水平競爭力的過程匯總,賽迪顧問采取專家評分法,以5分為最高分,并相對最高分給予其他企業相應的分值。最終的評價結果如下表所示:
圖12 中國濕法隔膜企業產品與技術水平排名
國內濕法隔膜企業基本可以分為兩種,一種是由之前的干法隔膜轉型而言,同事具備干法和濕法生產線,如星源材質、中科科技等。另一類是專業的濕法隔膜生產企業,如鴻圖隔膜、蘇州捷力、上海恩捷、天津東皋等。鴻圖隔膜自2008年投資建設濕法隔膜生產線開始,引進了韓國技術團隊,并引進全套韓國高端隔膜全套生產線和檢測設備,在產品品質上,得到了力神等國內一線電池廠的認可并實現濕法隔膜的批量供貨,從客戶和競爭對手反饋來看,其隔膜產品性能具備較強的競爭力。另外,蘇州捷力的技術來自日本,且擁有中日結合的技術精英團隊,早在2005年,彭立群便在日本組建了隔膜研發團隊專注于鋰電池隔膜的研發。得益于良好的產品品質,蘇州捷力成功成為國內最大的鋰電池企業ATL的供應商。而濕法隔膜規模較大的金輝高科則由于在技術研發、工藝設備上的投資不足,產品成品率較低而在此項指標中排名靠后,未來發展的前景不容樂觀。
3、企業團隊與渠道建設能力排名
濕法隔膜由于處于產業的發展初期,企業普遍規模較小,與下游電池廠相比,溢價能力較弱。因此,企業的團隊和渠道建設能力將成為評價企業競爭力的重要指標。賽迪顧問選取了研發團隊、經營團隊、客戶質量三個關鍵指標來評價濕法隔膜企業的團隊和渠道建設能力,并分別賦予40%、30%和30%的權重。在評價濕法隔膜企業團隊和渠道建設能力的過程中,賽迪顧問采取專家評分法,以5分為最高分,并相對最高分給予其他企業相應的分值。最終的評價結果如下表所示:
圖13 中國濕法隔膜企業團隊與渠道建設能力排名
從評價結果來看,星源材質雖然以干法隔膜為主,但是其在2014年已經開始量產濕法隔膜,并依托其強大的研發團隊、經營團隊和客戶質量,其在濕法隔膜企業中的團隊與渠道建設能力排名第一。鴻圖隔膜雖然在隔膜的整體產銷量上并不突出,但是其核心研發團隊全部來自韓國土著,且目前已經成功的為力神等國內第一梯隊的電芯廠供貨,整體競爭力較強。蘇州捷力的設備、原料和技術均來自日本,且已經成功的為ATL供應濕法隔膜。
4、企業成長潛力排名
濕法隔膜企業目前由于出貨量較低,基本財務狀況不理想,但是由于濕法隔膜代表了整個動力電池隔膜的產業發展方向,因此企業的成長潛力顯得尤為重要。賽迪顧問選取了產量增速、銷售收入增速和資本運作能力三個指標作為判斷隔膜企業成長潛力的基礎指標,并分別賦予20%、30%和50%的權重。在評價濕法隔膜企業成長潛力的過程中,賽迪顧問采取專家評分法,以5分為最高分,并相對最高分給予其他企業相應的分值。最終的評價結果如下表所示:
圖14 中國濕法隔膜企業成長潛力排名
星源材質作為國內唯一一家擬上市公司,在資本運作能力上相比其他企業而言具備較強的競爭力,一旦其成功IPO,未來將實現跨越式的發展。而蘇州捷力由于成功進入ATL的供應體系,其未來隔膜無論是產量還是銷售收入的增速均值得期待。紐米科技、河北金力由于已經在新三板掛牌,其資本運作平臺已經初步搭建,未來如果業績較好,可能有后續的資本運作空間。另外,鴻圖隔膜也在籌劃新三板上市事宜,一旦成功掛牌,也將開啟其資本運作的道路。
5、企業綜合排名
通過對總體規模、產品與技術、團隊與渠道建設能力、成長潛力四個維度的綜合評價。賽迪顧問梳理出濕法隔膜領域競爭力綜合排名如下:
圖15 中國濕法隔膜企業綜合競爭力排名
鴻圖隔膜以綜合得分3.8分排名第一,蘇州捷力以綜合得分3.7分排名第二,星源材質以綜合得分3.6分排名第三。接下來的企業排名依次為紐米科技、金輝高科、天津東皋、上海恩捷、中科科技、河北金力。
(三)干法隔膜企業競爭力分析
1、企業規模排名
干法隔膜投資相對較低,工藝相對簡單,國內隔膜產品目前以干法隔膜為主,且國內的干法隔膜產品已經開始為國際的主流廠商如LG等企業供貨。總體而言,干法隔膜產品基本已經實現全面的進口替代,包括在動力電池領域,以星源材質和滄州明珠為代表的干法隔膜已經大規模的將隔膜產品用在動力電池領域。在干法隔膜的企業規模指標上,賽迪顧問仍然選取產能、產量和銷售收入三個指標作為判斷干法隔膜企業規模排名的指標,并分別賦予20%、30%和50%的權重。最終的評價結果如下表所示:
圖16 中國干法隔膜總體規模排名
中科科技在干法隔膜的產能和產量上均當之無愧的排名第一,2014年,其產能達到15000萬平米,產量達到8000萬平米。但是在銷售收入上,星源材質卻以近3億元的銷售額排名第一,超過中科科技。從總體的規模來看,國內主要干法隔膜企業的排名依次為中科科技、星源材質、河南義騰、滄州明珠、東航光電、南通天豐和正華隔膜。
2、企業產品及技術水平排名
雖然國內的干法隔膜已經基本上能實現對進口隔膜的替代,但是部分電芯企業在選擇隔膜時仍考慮在高端產品上運用進口的隔膜。因此,國內隔膜產品在技術水平和產品品質上仍具備較大的成長空間。賽迪顧問選擇了產品品質、技術水平和工藝設備三個關鍵指標來評價國內干法隔膜企業的產品和技術水平,并分別賦予30%、35%和35%的權重。在評價干法隔膜企業產品和技術水平競爭力的過程匯總,賽迪顧問采取專家評分法,以5分為最高分,并相對最高分給予其他企業相應的分值。最終的評價結果如下表所示:
圖17 中國干法隔膜企業產品與技術水平排名
星源材質無論是在產品品質、技術水平還是在工藝設備上,均是國內干法隔膜領域競爭實力最強的企業。其次依次為滄州明珠、中科科技、河南義騰、南通天豐、東航光電和正華隔膜。
3、企業團隊與渠道建設能力排名
在干法隔膜的團隊和渠道建設能力上,賽迪顧問依然選取了研發團隊、經營團隊、客戶質量三個關鍵指標來評價干法隔膜企業的團隊和渠道建設能力,并分別賦予40%、30%和30%的權重。在評價干法隔膜企業團隊和渠道建設能力的過程中,賽迪顧問采取專家評分法,以5分為最高分,并相對最高分給予其他企業相應的分值。最終的評價結果如下表所示:
圖18 中國干法隔膜企業團隊與渠道建設能力排名
星源材質在研發團隊、經營團隊和客戶質量上均排名第一。以客戶質量為例,星源材質是國內唯一能給國外第一梯隊企業供貨的隔膜企業,滄州明珠在比亞迪的動力隔膜中占據較大的市場份額。而中科科技基本上涵蓋了國內主要的電池企業,河南義騰的客戶主要包括中航鋰電、哈光宇和深圳卓能等。
4、企業成長潛力排名
在企業成長潛力的判斷中,賽迪顧問依然選取了產量增速、銷售收入增速和資本運作能力三個指標作為判斷隔膜企業成長潛力的基礎指標,并分別賦予20%、30%和50%的權重。最終的評價結果如下表所示:
圖19 中國干法隔膜企業成長潛力排名
從企業的成長性來看,滄州明珠在產量增速、銷售收入增速和資本運作能力三個方面均排名第一,尤其是在資本運作能力上,滄州明珠依托其上市公司平臺,受到越來越多的機構和資金的關注,滄州明珠以整體得分5分排名第一,后續企業依次為星源材質、河南義騰、中科科技、東航光電、正華隔膜、南通天豐。
5、企業綜合排名
通過對總體規模、產品與技術、團隊與渠道建設能力、成長潛力四個維度的綜合評價。賽迪顧問梳理出干法隔膜領域競爭力綜合排名如下:
圖20 中國干法隔膜企業綜合競爭力排名
星源材質以綜合得分4.8分排名第一,滄州明珠以綜合得分4.3分排名第二,中科科技以綜合得分3.7分排名第三。后續企業排名依次為河南義騰、東航光電、南通天豐和正華隔膜。
三、中國隔膜行業發展趨勢分析
(一)市場發展趨勢預測
1、產量預測
賽迪顧問認為鋰離子電池隔膜的產量完全取決于其下游鋰離子電池的產銷量情況,而鋰離子電池未來的增長動力主要來自于新能源汽車和儲能。基于此邏輯,賽迪顧問預計到2015年全球鋰離子電池的產量將達到16.8億平方米,到2017年增長到35.5億平方米。
表2 2015-2017年全球及中國隔膜產量預測
對于中國市場而言,下游需求的帶動和整個國產隔膜對進口隔膜的替代會非常明顯,且將會有部分隔膜企業將其產品實現出口。因此,中國隔膜產量的增幅會遠高于全球,預計到2015年中國隔膜將達到9.5億平方米左右,到2017年將達到22.5億平方米,成為全球重要的隔膜生產國家。
2、市場規模預測
從市場規模來看,隨著隔膜市場的逐步成熟,隔膜企業成品率的逐步提升,隔膜產品的平均價格將有進一步下降的趨勢,但是高端的隔膜產品仍將保持在一個較高的價格水平。
表3 2015-2017年全球及中國隔膜市場規模預測
總體而言,賽迪顧問認為隔膜市場規模的增速將遠低于產量的增速,預計全球隔膜市場規模在2015年達到27.7億美元,中國隔膜市場規模達到31.4億元。到2017年,全球和中國隔膜的市場規模將分別達到42.6億美元和63億元左右。
(二)技術發展趨勢預測
1、鋰離子電池隔膜趨于輕薄化
鋰離子電池隔膜是隨著鋰離子電池的需求變化而不斷發展的。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。
2、鋰離子電池隔膜涂覆技術將得到廣泛應用
目前,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。
3、鋰離子電池隔膜基體材料將得到拓展
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。
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