锂电池隔膜市场概况

锂电池隔膜市场概况一、 锂电池隔膜市场概况全球锂电池隔膜行业始于20世纪，1970年就有微孔隔膜生产工艺的专利登记信息。1992年，日本制定了一项为期10年的锂电池研究计划。在政府带动下，日本的锂电池产业发展迅速，建立了从上游如辊压机、卷绕机、涂布机、剪切机等锂电池生产设备制造，到中游隔膜、电极、电解液等原材料生产再到电池组装、测试整条完善的锂电池产业链。2000年以后，受益于锂电池产业的发展，日本东燃化学、日本旭化成和美国Celgard等为代表的日美隔膜企业得到了快速发展。2009年起，日美隔膜龙头迎来了产能扩张。日本东燃化学、日本旭化成和美国Celgard纷纷进行产能扩建。2010年起，在中国、韩国电动车市场迅速发展的背景下，中韩两国的隔膜产业开始崛起，以新乡市中科科技、星源材质等为代表的中国隔膜企业和以韩国SKI为代表的韩国隔膜企业，逐步抢占市场，传统日美隔膜巨头的市场份额被不断压缩。2015年，日本旭化成收购美国Celgard，至此，隔膜行业逐步形成中、日、韩三国竞争的市场格局。当前在全球锂电池隔膜市场上，恩捷股份已占据全球龙头位置，日本旭化成、星源材质、中材科技、日本东丽、韩国SKI等发展成为全球前十的隔膜企业。近年来，受益于全球新能源汽车、储能、消费电子产业的快速发展，全球锂电池隔膜行业加速扩张。根据起点研究院发布的数据显示，2021年，全球锂电池隔膜出货量达107亿平方米，较2020年增长了9107%，预计到2025年，全球锂电池隔膜出货量将达到730亿平方米，全球市场发展前景广阔。由于锂电池隔膜技术壁垒较高，中国锂电池隔膜行业起步较晚，在2010年以前，中国锂电池隔膜企业屈指可数。新乡市中科科技在2002年成为中国第一家进入锂电池隔膜领域的企业，于2005年成功研发出干法隔膜。2006年，星源材质自主突破并掌握湿法隔膜的关键技术，打破国外垄断。该阶段我国隔膜企业自主生产技术相对于日、美较为落后，国产隔膜主要应用于手电筒、手机等中低端领域，且产能有限，而高端隔膜需求主要依赖进口。总体而言，该阶段我国锂电池隔膜行业发展缓慢。2010年，财政部等四部委联合开展了私人购买新能源汽车补贴试点工作，鼓励新能源汽车产业发展。2012年，节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）明确提出重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车的产业化，我国的动力电池市场正式进入了高速增长期。在国家大力推动新能源汽车产业发展的带动下，锂电池隔膜产业也得到了加速发展。我国隔膜企业逐渐增多，技术实力和工艺水平逐渐提升，部分隔膜品质达到国际领先水平。2014年，星源材质开始大批量为LG化学供货。2015年，上海恩捷进入三星SDI、LG化学供应链，中国隔膜企业逐渐打开国际市场。随着对海外市场的不断拓展，我国隔膜行业进入快速增长期。2016年，我国隔膜企业达到约50家。同时，在我国隔膜技术不断提高的背景下，国产化率进一步提升，从2014年的65%上升到2018年的93%。至此，我国隔膜行业从技术落后、产能不足转变为全球锂电池隔膜供应的核心力量，且技术实力同步甚至领先国外企业。随着双碳政策的落实与推动，新能源汽车产业得到快速发展，我国以及全球主要发达国家均出台多项新能源汽车鼓励政策，并明确提出了燃油汽车退出时间表，全球新能源汽车产业得到迅速发展，隔膜作为动力锂电池中的关键材料，迎来前所未有的发展机遇。我国的隔膜产品具备全球竞争力，受国内外新能源汽车增长带动，中国锂电池隔膜出货量快速增加。根据研究机构EVTank发布的中国锂离子电池隔膜行业发展白皮书（2022年）数据显示，2021年，中国锂电池隔膜出货量达806亿平方米，同比大幅增长1083%，实现翻倍式高速增长。目前高端锂电池湿法隔膜主线设备主要依赖从日本、德国、法国、韩国等国家进口，锂电池湿法隔膜主线设备交货周期较长，如日本制钢所（JSW）、芝浦机械（前身为东芝机械株式会社）、德国布鲁克纳（BrcknerGroup）的设备订单的交付周期均在24个月以上，且上游设备厂商扩产缓慢。因此上游设备供应制约了行业产能快速释放，未来一段时间内锂电池湿法隔膜行业优质产能将较为紧缺，行业未来面临供应不足的市场发展态势。而头部企业由于与上游设备厂商深度的合作，未来将获得更广阔的发展。湿法隔膜较干法隔膜有性能优势，而且湿法隔膜经涂覆处理后在高温下能保持隔膜完整，明显改善热稳定性，提升电池的电容量和安全性，极大减少电池的爆燃起火概率。另外，湿法涂覆隔膜还具有良好的电解液浸润和吸液保液能力，可延长电池循环寿命，增加电池大倍率放电能力。总体而言，湿法隔膜以其显著的产品优势，更能够适应新能源汽车动力电池高能量密度化发展需求。数据显示，自2014年来，湿法隔膜市场占有率持续提升，从2014年的29%提升到2021年的77%，已成为行业的主导产品。二、 锂电池隔膜市场格局目前全球锂电池隔膜行业集中度相对较高，大多数市场份额被几家头部企业所占据，其中恩捷股份以绝对优势长期占据市场主导地位，2021年其市场份额占比达到30%以上；其次是星源材质和中材科技分别以10%和9%的份额占比位列第二和第三；旭化成和东丽两家企业紧随其后，同年市场份额占比分别达到8%和7%。隔膜是锂离子电池的核心材料之一。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等，对电池的容量、循环等产生影响。隔膜主要分为干法、湿法隔膜，湿法隔膜占比超过70。隔膜行业属于资金密集型、技术密集型的重资产行业，原材料和制造费用在营业成本中占比大。隔膜基材主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等聚烯烃，PE是湿法隔膜的主要原料，PP是干法隔膜的主要原料，目前原材料进口依赖度高。制造费用占比大主要系生产设备贵、造成设备折旧费用高。通过对行业特点和隔膜生产成本分析，隔膜企业主要通过原材料及设备国产化、规模化降本、工艺改进等途径降本。涂覆一体化成为主流，主要隔膜厂纷纷布局涂覆产线。目前锂电池涂覆技术路线为无机材料涂覆、有机材料涂覆、有机和无机材料涂覆结合的方式。隔膜涂覆提升主要方向有两个：耐高温、粘结性；其中耐高温用得最多的是水系陶瓷（可以承受150度热收缩），PVDF主要用作粘结性。因为PVDF价格较贵、用量较大，在涂覆原材料成本中占比大，PVDF国产化将有效降低涂覆隔膜成本。三、 锂电池隔膜行业现状受益于全球新能源产业的迅速发展，带动了锂离子电池市场规模不断扩张，锂电池隔膜作为锂离子电池的重要材料之一，其决定着锂离子电池的性能优劣，是其产业链中的关键环节，随着锂电池隔膜生产技术的不断提升，将会有效地推动未来行业高质量发展。锂电池隔膜是一种用于锂电池的薄膜，可以防止电解液从电池中流出，保护电池内部的元件免受损坏，其通常由多层聚合物薄膜组成，包括多层聚脂薄膜、多层聚氨酯薄膜和多层聚乙烯薄膜。四、 锂电池隔膜需求市场从全球锂电池隔膜行业下游需求市场层面来看，主要包括锂电池和动力电池两个应用领域，据北京研精毕智整理，2021年全球锂电池市场出货量为600GWh左右，同比增长122%，相比之下动力锂电池市场出货量稍低，同期市场出货量为430GWh左右，同比增长140%，截止到2021年末，锂电池和动力电池需求市场占全球锂电池隔膜的比重分别达到52%和39%，此外其他需求市场占比合计为9%。五、 中国锂电池隔膜产品结构变化湿法隔膜仍将是主流隔膜技术路线，长期占据市场高份额。湿法隔膜轻薄且韧性较好。锂离子电池隔膜制备方法主要分为湿法和干法。二者各有优缺点，湿法隔膜工艺难度系数高，对设备要求高，建设投产周期长成本高，能源消耗较大，且需使用有机溶剂，环境污染大，但制得的隔膜精密度高，具有较高的孔隙率，薄膜孔径小且均匀，薄膜更薄的同时还可保持良好的韧性，拉伸强度和穿刺强度更高。干法隔膜安全性及成本优势明显。干法隔膜工艺相对简单，环境友好且成本较低，然而孔径的大小、分布和孔隙率难以控制导致稳定性较差，干法拉伸制成的薄膜中的孔径会按照一定的方向分布，并且薄膜的结晶和非结晶区域之间有明显的分隔，成膜通常较厚。但干法隔膜的耐热性更好，各向热收缩率都更小，闭孔温度和熔断温度也更高，且成本优势明显。隔膜是保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料。目前我国锂电池隔膜依赖进口较大，未来随着产能的扩大，将有极大的进口替代空间。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。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。湿法隔膜技术是国内锂电池隔膜中主要的生产工艺，占比较重。2020年，国内锂电池湿法隔膜产能约为404亿平方米，较2019年增长了151%。2020年，国内干法隔膜产能约为141亿平方米，较2019年增长了137%。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。随着锂离子电池隔膜行业竞争激烈，不具备自主研发设计能力的锂离子电池隔膜厂商的发展空间将逐渐缩小，国内隔膜行业的竞争将主要集中在原材料配方工艺、微孔制备技术、成套设备设计能力、产品品质及销售渠道等方面，具备自主核心技术、产品质量稳定及销售渠道的锂离子电池隔膜厂商的市场占有率稳步提升。分析认为，国内电池隔膜行业已经开始进行调整与重组，市场呈现出强者更强，弱者出局的趋势，缺技术、少品牌、短资金的小微企业发展不容乐观，未来隔膜行业将进一步加快洗牌。六、 锂电池隔膜行业基本概述锂电池作由正极，负极，隔膜，电解液四个主要部分构成。隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池中的关键环节，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，成本占比约10%-20%，在锂电池进行电解反应时，锂电池隔膜可以用来分隔正极和负极防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。锂电池隔膜浸润在电解液中，表面上有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。锂电池作由正极、负极、隔膜、电解液四个主要部分构成。隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池中的关键环节，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，成本占比约10%-20%，在锂电池进行电解反应时，锂电池隔膜可以用来分隔正极和负极防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。锂电池隔膜浸润在电解液中，表面上有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。锂电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路；而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸的作用。目前，大规模商品化的锂电池隔膜生产材料以聚烯烃为主，主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）复合材料。聚烯烃可提供良好的机械性能、化学稳定性和高温自闭性能，是当前锂电池隔膜的主要原材料。七、 锂电池隔膜行业竞争情况当前国内隔膜市场逐渐清晰，双雄并立格局确定。2017年各厂商市场份额竞争激烈，行业局面无明显龙头迹象。星源材质以干法隔膜起家，2013年打通国际市场，绑定海外巨头LG，奠定国内干法隔膜地位，2019-2020年，恩捷股份收购苏州捷力与纽米科技，横向切入3C市场，加速对消费电子市场的渗透，湿法龙头地位巩固，两强争霸的市场格局确定。当前我国锂电池隔膜行业双寡头格局显著，恩捷股份和兴源材质成为行业的绝对龙头，行业CR2从2018年的346%到526%。具体来看，在干法隔膜方面，整体呈现出三足鼎立的市场格局。中兴新材在产能释放以及下游大客户需求放量的情况下，一举成为干法隔膜龙头企业。第一梯队中兴新材、星源材质、惠强新材市场占有率稳步提升，2021年干法隔膜市场CR3接近70%。2021年隔膜龙头恩捷股份与Celgard成立合资公司布局干法隔膜，干法隔膜产品预计2022年将量产销售，结合恩捷股份携手宁德时代布局的20亿平米干法隔膜产能，预计未来干法隔膜的市场格局将会变动。在湿法隔膜方面，湿法隔膜呈现出一超多强的行业格局，恩捷股份在2021年产能大规模释放下，隔膜产量超过30亿平大关，湿法隔膜市场龙头地位进一步稳固，湿法隔膜的市场占有率超过50%。中材科技及星源材质2021年整体产能新增有限，但产能利用率均处于高位。第二梯队的湿法隔膜产业在行业整体需求旺盛的背景下逐步发力，产能利用率提升尤为显著，成为2021年湿法隔膜重要的市场供给源之一，使得2021年的CR3略有下降，2021年的CR3为76%。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。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。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。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。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。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。隔膜的发展开始于20世纪，1970年已经出现了微孔隔膜生产工艺的专利登记信息。1991年，索尼公司推出了全球第一块商业化锂离子电池，隔膜产业与其他锂电池相关产业正式进入快速发展阶段。1992年，日本政府制定了一项为期10年的锂电池研究计划，集中12家公司的力量联合进行攻关。在政府的总体规划下，日本电动车的科研经费得到了有效的落实。根据中国电池工业协会访日代表团于2000年的考察情况来看，日本的锂电池产业发展非常迅速，当时已经拥有了比较完善的锂电池产业，实现了从隔膜、电极、电解液等电池原材料的生产，到电池的组装、测试的良好衔接。不仅如此，隔膜生产企业所需的辊压机、卷绕机、涂布机、剪切机等，均可在本土采购。2020年尽管由于疫情影响，新能源汽车上半年市场需求低迷，但在国内一系列政策推动以及疫情逐步得到控制等利好因素推动下，全年新能源汽车产销量仍实现增长，这也带动锂电池出货量的增长。而锂电隔膜在锂电池需求增长带动下，出货量也实现快速的增长。当前国内锂电池隔膜行业大步快跑的同时，国产隔膜和铝塑膜行业面临的挑战不容忽视，在隔膜领域。一是产能过剩;二是品质良莠不齐;三是高端市场仍由国外巨头占据。此外，随着三元电池解禁及高能量密度电池的诉求，电池安全性要求越来越高，对隔膜的要求相应提高，市场对于涂覆隔膜等新技术正在提出新的要求。从隔膜市场规模来看，2019年中国锂电隔膜市场规模（只统计基膜）356亿元，同比下滑122%。市场规模增速远小于出货量增速，主要原因为企业产能规模化效应提升，隔膜成本进一步下降，造成隔膜价格下降，且下降速度远大于产品出货量增速。2020年，国内受疫情影响，工业生产受到停滞发展，对市场中的锂电池隔膜价格的下降趋势起到减缓左右，在国家大力支持新能源行业发展的政策扶持和产业快速增长下，行业市场规模约为327亿元。从市场规模来看，2020年中国锂电隔膜出货量372亿平米，同比增长36%。从隔膜产品结构来看，2020年湿法隔膜出货量26亿平米，同比增长30%，占隔膜总出货量的70%。干法隔膜出货量11亿平米，同比增长超过40%，增速大于湿法，占隔膜市场总量的30%。从市场竞争格局来看，2019年中国锂电隔膜市场TOP6企业市场占比为721%，TOP3企业市场占比为535%;2020年TOP6企业市场占比为803%，TOP3企业市场占比617%。2020年，国内锂电池隔膜市场规模约为327亿元，较2019年下降了815%。虽然全国锂电池隔膜出货量保持15%以上的增长，但是由于价格逐渐降低，市场规模呈下降趋势，未来头部企业产能规模化效应将进一步显现，成本进一步下降。八、 锂电池隔膜市场出货量受益于全球新能源产业的迅速发展，带动了锂电池隔膜市场规模不断扩张，全球市场出货量也处于逐年增长的态势，截至2020年末，全球锂电池隔膜行业市场出货量约为55亿平方米，同比2019年同期的42亿平方米增长31%，2021年全球市场出货量大幅度上涨，达到106亿平方米以上，较上年末同比增长927%，预测2023年全球锂电池隔膜市场出货量将达到260亿平方米以上。九、 新能源锂电池隔膜行业回顾及发展趋势隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一，通常也被称为电池隔膜、隔膜纸、离子分离膜等，处于新能源汽车产业链的上游部分。锂电隔膜是锂电池中关键的内层组件，能够影响锂电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。性能优异的隔膜需要隔离正负极防止短路同时还要允许锂离子的传导，在过度充电或者温度过高时还要具有高温自闭性能来阻断电流防止爆炸，另外还要具有强度高、防火、耐性好、无毒等特点。一般来说，根据隔膜的主要功能，隔膜的在安全性和通过性上对性能要求较高：给电池提供安全保障。具有良好的绝缘性，以防止正负极接触短路或者被毛刺、颗粒、枝晶穿刺而出现的短路。因此隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺强度，不易撕裂，并且在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定，不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。给锂电池提供实现充放电功能、倍率性能的微孔通道。因此隔膜必须具有较高的孔隙率并且孔隙特征制约着电池的锂离子的迁移，体现在参数上就是电导率。对于用在新能源汽车上的动力电池，由于整车对电池的安全性和能量密度要求較高，因此用于动力电池上的隔膜一般会要求以下几点：更高安全性，包括受热稳定性、电化学稳定性、抗穿刺抗短路性能；更好的一致性，包括厚度、孔径和孔径分布；理想的孔隙率和孔隙结构；更强的吸液能力和较小的电阻；更高的能量密度，会要求更大的电化学稳定窗口，即耐高压（0-5V）特性也是未来趋势。十、 锂电池隔膜细分市场分产品类别来看，根据调研统计，2021年湿法锂电池隔膜市场出货量达到57亿平方米左右，同比上升102%，占全球锂电池隔膜市场出货量的比重为538%，其次是干法锂电池隔膜市场出货量约为25亿平方米，同比上升159%，市场占比达到236%，其他细分市场出货量之和为24亿平方米，占比303%。