隔膜行业竞争内卷加剧,三个维度带来行业发展前景

 

隔膜行业发展现状

 

锂离子电池隔膜是锂电池的核心部件,广泛应用于新能源汽车、消费类电子产品、储能等领域。随着新能源汽车和储能电池的快速发展,锂电池隔膜的市场需求将大幅度提升。

根据数据显示,2024年6月中国锂电隔膜产量为158,100万平米,环比减少3.89%,同比增长19.19%;从分原料类型来看,6月干法隔膜出货量为40,350万平米,环比减少9.63%,同比增长20.09%,湿法隔膜出货量为119,900万平米,环比减少1.79%,同比增长18.88%;2024年上半年中国锂电隔膜合计产量为约87.37亿平米,同比增长26%。

从中国隔膜市场的竞争格局来看,Top3企业合计市场份额达到64.13%,相较于上年市场集中度下降3.3个百分点,而2024年上半年中恩捷股份和星源材质两家企业合计占国内市场份额的56.02%,中材科技尽管保持了第三的市场地位,但市场份额较上年有所下降。国内隔膜第二梯队企业当中,企业成员变化不大,武汉惠强市场排名有所提升,凭借7.35%的市场份额跃居市场第四,而沧州明珠市场份额较上年同期下降1.14个百分比,市场排名也下降较多。

根据数据统计,2024H1湿法隔膜12um价格下降超过11%, 湿法隔膜9+3um价格下降31.644.44%,干法隔膜16um价格下降44%。由于新建产能的持续投放以及产能一定程度的控制, 导致价格战愈演愈烈。

从国内企业来看,龙头企业恩捷股份2024年上半年膜类产品收入41.3亿元,同比回落16.7%;海外营业收入达9.59亿元,占总营业收入的20.04%。其中,锂电池隔离膜营收38.6亿元,同比回落17.2%,占营收比重80.7%。出货方面,有研究机构测算2024年H1出货27亿平,对应均价1.4元/平,单平毛利0.28元/平;其中,Q2出货14.5亿平,对应均价1.38元/平。头部企业星源材质2024年上半年营业总收入为16.54亿元,较去年同期增长21.89%,净利润为2.42亿,较去年同期下滑36.11%;其中隔膜类收入为16.29亿元,同比上涨20.9%。

据此,有业内研究机构分析表示,根据头部企业业绩数据表示,目前国内锂电池隔膜市场竞争加剧,同时在原材料价格波动、产能消化不及预期的加持下,国内隔膜价格大幅下降,也反向导致生产企业营业收入的回落。

 

 

国内外隔膜厂商放缓隔膜行业建设

 

业绩回落使得国内各企业纷纷叫苦的同时,也令企业意识到目前国内隔膜行业的发展现状——“内卷”加剧。因而,国内隔膜生产企业暂缓或终止隔膜项目的建设。

 

美联新材暂缓建设锂电池湿法隔膜产业化项目

8月29日晚间公告,美联新材公司董事会审议通过议案,同意公司子公司安徽美芯新材料有限公司暂缓建设锂电池湿法隔膜产业化项目。

此次调整系公司基于实际发展规划而做出的审慎决策,不会对公司及子公司正常经营产生不利影响。据了解,该投资项目拟分两期建设,其中:一期分两个阶段实施,第一阶段建设四条进口隔膜生产线,预计于2022年建成投产。第二阶段建设2条宽幅进口隔膜生产线,预计2023年第四季度建成投产;二期项目预计2024年左右启动建设。

美联新材表示,根据实际发展规划的需要,结合行业发展情况,公司拟暂缓锂电池湿法隔膜产业化建设项目一期第二阶段及二期的后续建设工作,项目暂缓建设期间,公司将持续关注新能源隔膜产业发展动态,把握行业发展趋势,在适当时机优先推动项目一期第二阶段后续建设工作,尽快完成项目一期的整体竣工。

 

东峰集团终止“盐城博盛锂电池隔膜生产项目(二期)”

9月中旬,国内知名综合性企业集团东峰集团在其官方投资者互动平台上表示,经公司高层深思熟虑及全面评估后,决定终止其控股子公司盐城博盛新能源有限公司原计划的“盐城博盛锂电池隔膜生产项目(二期)”的实施。

据悉,2023年6月3日,东峰集团新能源电池隔膜盐城基地扩产项目——盐城博盛二期开工仪式在江苏省盐都区举行。彼时,东峰集团介绍,一期已建生产线已全部满产,但其产能远无法满足“比亚迪”、“宁德时代”等头部客户的需求。二期计划于2024年4月投产,计划总投资超20亿元,新上新一代隔膜及涂覆生产线一批,年产隔膜10亿平方米以上,预计全部投产后实现年销售超30亿元,进一步满足头部客户的产能需求。

东风集团表示,该项目虽已在前期经过了充分的可行性研究与论证,但由于新能源行业及细分领域短期波动较大,市场环境发生较大变化,下游主要客户的现时需求出现了阶段性的波动,现有的锂电池隔膜产能已能够基本满足客户及订单需求,短期业务的发展亦存在一定的不确定性,继续实施该募投项目对其业务规模、经营效益的提升作用极为有限,并不符合公司长远规划及全体投资者的利益,因此公司经审慎考虑,拟终止“盐城博盛锂电池隔膜生产项目(二期)”的实施,该议案尚需提交公司股东大会审议通过方可实施。

国内隔膜市场价格杀红了眼,但放眼国外,日韩隔膜厂商也遭遇了‘滑铁卢’,由于欧美锂电市场需求的放缓,下游锂电生产建设一再跳票,导致包括SK IET、东丽等多家厂商的经营情况出现了大幅的调整,欧美基地的扩产也不得不踩下刹车。产能结构性过剩、行业出清、产业链分化,几乎可以确定,锂电行业已经步入新一轮残酷竞争与洗牌周期。

 

 

隔膜企业下一步该如何发展

 

随着全球对绿色低碳和可持续发展的日益关注,新能源汽车市场和储能市场的快速发展,锂电池隔膜作为锂电池制造中不可或缺的关键原材料,其稳定可靠的产能和产品品质是隔膜企业承接下游客户大规模订单的重要基石。根据未来锂电池发展情况来看,隔膜行业未来发展趋势有以下几种:

 

态电池是锂电池的最终发展方向

固态电池分为半固态和全固态电池,其中半固态电池保留部分电解液和隔膜结构,但由于半固态电池需要提升锂离子电导率,故要求隔膜孔径更大、强度更高,目前国内主流隔膜企业对于半固态隔膜均有布局。

如恩捷股份通过与北京卫蓝新能源、溧阳天目先导合作成立江苏三合,具备了半固态隔膜的量产能力,且能够为市场提供定制化产品。星源材质则已经在2023年底实现为FREYR Battery Norway AS等客户供应半固态电池隔膜。此外,半固态隔膜也还吸引了跨界势力和初创团队的投入。由中电基金管理公司、厦门华恒亿新材料科技公司、中电盐城信息港发展公司牵头发起的恒瀛半固态电池高端隔膜项目已接近投产。

不过,也有企业表示,目前有部分半固态电池客户处于对喷涂技术和配方高度保密性、以及产品质量和良品率的考量,购买隔膜后仅委托图补偿提供喷涂服务。半固态隔膜的相关技术仍处于积累阶段,有待突破后迎来正式增长的趋势。

固态电池则是由固态电解质完全替代电解质,隔膜是否保留仍未见有准确说法。全固态电池量产道阻且长,但对于隔膜材料而言,未雨绸缪十分有必要。

国内隔膜头部企业长阳科技于8月22日表示,固态电池中需要使用隔膜,只是固态电池对技术要求较高对隔膜有新的功能要求,如高孔隙率,大孔径,高回弹性能。目前公司接触的固态或半固态电池公司都广泛需求新类型的功能膜。如果该行业产出在 100Gw,新型功能性隔膜用量在15亿到20亿平米左右。随着固态电池行业快速发展,固态电池用隔膜将迎来飞速增长。同时表示公司湿法产品有望在大功率、半固态电池和固态电池等领域取得技术突破。

也注意到,除了长阳科技,其他隔膜公司在固态电池领域也有相关动作,其中就有恩捷股份、星源材质等头部企业。

星源材质组建了固态电解质隔膜开发项目组,并获得了省重点领域研发计划支持,开发高安全性的固态电解质涂覆隔膜产品,还配备完善的产品开发设备和强大的技术团队,并与知名车企合作共同研发全固态电解质膜产品,在全固态电池的领域进行紧密的技术开发与布局。公司研发团队开发的固态电解质复合隔膜具有优秀的电化学性能,能满足海内外多家电池头部企业和固态电池、半固态电池厂商客户的技术要求,得到了客户的认可并具备量产化条件。

恩捷股份没有公开表示固态电池隔膜的研发,但是在全固态电池电解质方面,恩捷股份于2021年12月成立控股子公司湖南恩捷前沿新材料科技有限公司,目前固态用高纯硫化锂产品已完成小试吨级年产能建设和运行,并搭建完成百吨级硫化锂中试生产线;公司研发的固态电解质粉体电导率、粉体粒径以及固态电解质膜电导率指标均属行业领先水平。硫化锂、硫化物固态电解质粉体和全固态电解质膜产品均处于送样阶段。

金启航新能源于今年7月采用自主研发的聚合物涂料生产出第一代微孔固态隔膜,目前已送样10余家电芯生产厂家进行检验测试,试用效果令人满意。这种隔膜不仅能够满足普通锂电池在电化学性能方面的技术要求,还能够显著提升锂电池的安全性能指标。此外,这种隔膜还可以广泛替代或升级现有的各种新能源锂离子电池体系中的隔膜材料,从而在迈向全固态锂电池的进程中扮演着具有里程碑意义的角色。

中兴新材的李昭博士也在6月份公开表示,公司固态电解质隔膜发展方向目前有三代,第一代是做氧化物固态电解质的先涂布,低水分,高离子电导率,隔膜可以提升电芯的倍率性能和高低温性能,主要应用领域是在锂电池和半固态电池。第二代产品是把氧化物电解质膜通过一体化成型做出来,特点是比较高的离子电导率以及低的电解液添加量,应用领域主要是半固态。第三代是黏做弹性的固态电解质复合隔膜,特点是具有高粘弹性,快离子导体,抑制锂枝晶的生成。其中第三代是目前在研的产品,希望通过高耐热基团以及引入一些胶黏组分使得隔膜耐热性进一步提升。但李昭表,目前所研发的固态电解质隔膜的离子电导率还是过低,需要再进一步研发与创新。

综合来看,尽管固态电池要实现大规模的商业化还需要一段时间,但只是时间问题。固态电池产业化建设已取得实质进展。其中清陶能源为例,已经在内蒙古乌海市投资70亿元建设了固态电池零碳产业园区。也已经有不少电池企业都相继推出固态电池出台的时间表,如:中创新航、鹏辉能源、卫蓝新能源、宁德时代等等,相应的固态电池隔膜研发企业也需尽快追上步伐,更迅速的掌握时机。

 

新型材料持续研发

首先是隔膜本身材料的研发与创新——

目前 , 市场上的锂离子电池隔膜以聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP) 等为代表的聚烯烃微孔隔膜为主。此类隔膜虽然制备工艺成熟,机械性能和化学稳定性高,但一方面,其电解液的亲和性差,不能充分 吸收电解液,影响电化学性能;另一方面,其自身热稳定性低,高温受热会发生变形造成尺寸收缩,从而导致其安全性较差,容易引发短路等安全事故,无法满足高端领域锂离子电池设备的需求。因此,研制更安全、更稳定、性能更好的隔膜,对我国锂离子电池的发展与应用有着重要的研究意义和应用前景。

新型隔膜的发展也日益兴起,特别是间位芳纶 (PMIA)、 纤维素 、 聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯腈(PAN)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,下图统计近 10 年 Web of Sci⁃ ence各类隔膜的研究状况。

值得一提的是,近今年7月份,中国计量大学材料与化学学院的科研团队成功研发出一款基于树木、草和禾本植物等天然木材的再生纳米纤维素隔膜材料,或可替代传统的石油基材料,成为新能源锂离子电池的原材料。

据了解,这款再生纳米纤维素隔膜是从天然木材中提取出纤维素,经过酸碱处理等方法转化为糖或低聚糖等产品,再将其溶解于特定溶剂后进行再生,再生后的纤维素在化学处理和纺丝等工艺制备成纳米纤维素隔膜。该隔膜材料具有较好的化学稳定性和低热收缩性,有助于解决锂离子电池的安全问题。

总而言之,对于新型隔膜未来的研究方向,可以从以下几方面着手:

①产品技术方面,针对不同新型隔膜的缺点需要对隔膜进行改性,在制备工艺上,静电纺丝是 隔膜常用的制备工艺之一,但其本身也存在缺点, 这种方法制备出的隔膜具有高的孔隙率和比表面 积,如何实现规模化生产仍是一个挑战。相转化法是制备隔膜的另一种常用工艺,可以作为静电纺丝的补充。

②安全性方面,力求隔膜在−40~200 ℃的 温度范围内能够保持良好的物理结构和热稳定性, 进而提升锂电池的安全性。

③经济性方面,低成本的原材料是实现新型隔膜商品化推广所追求的目标。

其次是隔膜涂覆材料的研发与改性——

聚烯烃隔膜目前以聚乙烯和聚丙烯材料为主,此类材料本身存在耐温性差的缺点,且作为非极性材料,其对电解液的吸液保液性不好。通过在隔膜基膜上涂布Al₂O₃、PVDF-HFP、芳纶等材料,能提高隔膜热稳定性、吸液保液性、极片粘结力,从而提高电池安全性、能量密度、倍率放电、循环寿命等。

目前市面上锂电池涂覆的技术路线有无机材料涂覆,有机材料涂覆和有机、无机材料涂覆结合的方式,其中无机涂覆材料包括Al₂O₃、Mg(OH)₂,SiO₂、ZrO₂、TiO₂、勃姆石,有机涂覆材料包括PVDF、PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、PEO(聚氧化乙烯)、PAN(聚丙烯腈)、PMMA、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PDA(聚多巴胺)、聚苯乙烯-丙烯酸酯等,以及有机-无机涂覆隔膜,主要是将无机材料和有机聚合物组合,同时提高耐温性和极片粘结性。除此以外还有特种聚合物涂覆隔膜,有芳纶、PI、PEEK、PBI等耐高温聚合物,其兼具无机材料耐高温和聚合物材料的粘结性。

值得注意的是,相比于主流的陶瓷+PVDF涂覆方案,芳纶用于隔膜涂覆的浸润性、耐热性和抗穿刺性更优,受制于成本是陶瓷涂覆的3-4倍,未得到大规模应用。国内芳纶涂覆隔膜的代表性企业是泰和新材,该公司本身是芳纶龙头企业,正积极布局芳纶涂覆隔膜领域。2023年11月,泰和新材表示公司芳纶涂覆隔膜项目已于2023年3月投产,并已给几十家客户送样检测,目前已有小批量订单完成交付。

与泰和新材料合作的企业有恩捷股份、星源材质等,其中恩捷股份表示已具备包括芳纶在内的多种涂覆产品的供应能力,其芳纶涂胶膜目前批量供应海外高端消费类客户。另外,电池材料企业璞泰来也在探索芳纶涂覆隔膜的产业化之路,璞泰来的技术路线是类芳纶替代物。

有行业研究分析认为,当前在国内芳纶市场国产化进程提速以及芳纶涂覆隔膜优势不断凸显背景下,国内厂商正加快推进芳纶涂覆隔膜产业化进程。在国内芳纶涂覆隔膜生产项目加速落地背景下,预计未来3-5年内,芳纶涂覆隔膜市场将进入产能释放期,国产替代化进程将不断加快。

总而言之,由于锂离子电池的要求是尽可能地提高安全性、高能量密度、高倍率放电、高循环寿命。而通常而言,提高隔膜耐温性,能提高电池安全性能,提高隔膜吸液保液性,能提高电池充放电性能和容量,提高极片粘结性,则能提高安全性和能量密度。对于隔膜涂覆的基本原则就在于提高耐温性、吸液保液性以及极片粘结性等性能的同时,不能过多的影响透气性、孔径均匀性。

 

积极出海,拓宽客户

在国内市场激烈的内卷形势下,海外市场日益成为隔膜企业拓展市场业务、改善经营业绩的新方向。业内人士指出,隔膜企业到海外建厂不仅可以接近下游电池端用户,而且能够有效规避贸易壁垒,拓展更大的市场份额,从而巩固企业整体竞争力。

恩捷股份在匈牙利和美国的海外生产基地正在建设中。其中匈牙利基地已经投产,预计2024年三季度开始向欧洲和美国等本土客户供应产品,美国基地预计在2024年第四季度向当地电池厂送样,2025年规模量产。2023年8月,恩捷股份与全球某大型锂电池生产商签订协议,约定2025-2033年向其供应不少于9.6亿平方米隔膜。

9月23日,恩捷股份宣布恩捷股份披露控股子公司上海恩捷将在马来西亚新设子公司投资建设锂电池隔膜的公告,拟规划建设产能约10亿平方米/年,项目总投资额预计约20亿元人民币。恩捷目前与多家海外头部客户达成了长期合作关系,如松下、LGES、法国ACC、Ultium Cells, LLC等。

星源材质的瑞典工厂涂覆产线一期已于2022年5月投产。同时,2023年8月星源材质宣布拟投资不超过20亿元人民币在瑞典建立隔膜生产工厂,预计2025年完工后将成为欧洲总部。同年11月,星源材质马来西亚工厂举行奠基仪式,该工厂建成后或将成为彼时东盟首家锂电池隔膜工厂。在国际市场,公司产品批量供应LG化学、三星SDI、远景AESC、NORTHVOLT、村田、SAFT等一线厂商。

海外隔膜市场不仅需求大,其毛利率也优于国内。比如,恩捷股份2023年报显示,当年在海外市场毛利率为41.37%,明显高于其国内市场37.43%的毛利率。星源材质2023年毛利率为44.42%,相比恩捷股份海外市场毛利率还要高。

目前,更多企业正将目光投向海外,逐步加大在海外建厂的规模。国内隔膜龙头企业提前在海外建厂,旨在应对政策调整或地区条件变化时,能够在当地建立良好的品牌形象和声誉。长期来看,海外市场的广阔前景和国际电动化大势为中国锂电池企业提供了巨大的发展空间。然而,企业需要量力而行,灵活调整扩展节奏,才能在全球市场中立于不败之地。

 
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发布时间:2024-09-27

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