鋰電池濕法隔膜和干法隔膜的優(yōu)缺點,尋找新投資機會
2022-12-08
來源:雪球
隔膜是鋰離子電池關(guān)鍵四大材料(隔膜、電解液、正極材料、負極材料)之一,成本占鋰電池總成本25%左右,毛利率 40%-60%,是鋰電池四大主要材料中毛利率最高的產(chǎn)品。隔膜作為鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件,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(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命、電池安全性能。

圖:鋰電池材料成本結(jié)構(gòu)
鋰電隔膜按照制備工藝主要分為干法隔膜和濕法隔膜
工藝區(qū)別:
干法隔膜: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(chǎn)硬彈性纖維的方法,制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高溫退火過程中,獲得高結(jié)晶度的薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷,然后高溫下使缺陷拉開,形成微孔,目前我國三分之一以上產(chǎn)能使用干法雙拉工藝,該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品在中低端市場占據(jù)較大比例。
濕法隔膜:也稱熱致相分離法,濕法工藝將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)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(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。
成本、性能優(yōu)缺點:
1,干法隔膜的工序簡單,生產(chǎn)線的固定資產(chǎn)投入比濕法工藝小,但是加工工藝干法的溫度等指標控制較難,因此濕法的工藝更簡單。
2,干法和濕法除了工藝不一樣,在原材料也有所不同,干法使用的原料是流動性好、分子量低的,所以高溫只能達到135度,遇熱會收縮,不適合做大功率、高容量、高穩(wěn)定性電池,因此干法隔膜主要用于中低端鋰電池產(chǎn)品。濕法使用不流動、分子量高的原料(材料更加穩(wěn)定),熱關(guān)閉溫度可以達到180度,能保證大功率鋰離子電池的安全性,濕法隔膜輕薄、不易撕裂,綜合成本高于干法隔膜,因此濕法隔膜主要用于高端鋰電池產(chǎn)品。
3、在生產(chǎn)一般的鋰離子電池方面,干法隔膜具有優(yōu)勢,成本低、污染小、孔更均勻,大功率電池方面濕法隔膜有優(yōu)勢,重要是安全性和熱收縮性小。
4,濕法隔膜在設備投入、技術(shù)難度和能耗方面都要高于干法隔膜,但濕法隔膜通過在基膜上涂覆pvdf、陶瓷氧化鋁、芳綸等膠黏劑,彌補了熱穩(wěn)定性短板,性能上濕法隔膜已經(jīng)全面超越干法隔膜。

小結(jié):隔膜是鋰電池四大材料(隔膜、電解液、正極材料、負極材料)中技術(shù)難度最高的,其性能直接決定鋰電池的充放電、安全性等性能。濕法隔膜比干法隔膜在力學性能、透氣性能、安全性能、穩(wěn)定性能等方面均具有一定優(yōu)勢,涂覆后可以大幅提升濕法隔膜的熱穩(wěn)定性,總體來說濕法涂覆隔膜具有明顯的性能優(yōu)勢。高端消費電池大多使用濕法隔膜,隨著動力鋰電池對能量密度要求的提升,尤其是三元電池(能量密度高于磷酸鐵鋰電池)的廣泛應用,濕法隔膜在動力鋰電池的滲透率進一步提升。

圖:全球鋰電池隔膜需求量預測
從上圖得知,預估2021-2025全球鋰電池隔膜需求從60億平米增至201億平米,未來五年 的年復合增長率超過40%,到2025年全球鋰電池隔膜市場空間約376億元,國內(nèi)動力電池隔膜將從2020年的14億元增至 2025年的93億元,海外動力電池將從42億元增至2025年的208億元,帶動全球隔膜市場空間從2020年的109億元增長至376億元。預計2021-2025年全球隔膜市場空間年復合增長率在28%左右。
2020年中國隔膜企業(yè)已占領全球鋰電池隔膜市場份額50%,我國的星源材質(zhì)、上海恩捷股份等企業(yè)已經(jīng)向韓國LG 化學和三星SDI,日本松下電池企業(yè)供貨,來自中國的隔膜產(chǎn)品逐步滲透全球市場,從2020年全球份額來看,中國隔膜企業(yè)已占領全球50%的市場。

圖:全球主要隔膜廠商擴產(chǎn)情況
從上圖的數(shù)據(jù)可以看到,恩捷股份的隔膜產(chǎn)能集中于濕法隔膜,星源材質(zhì)在濕法隔膜和干法隔膜市場齊頭并進,從技術(shù)路線風險和經(jīng)營風險來看,星源材質(zhì)明顯要優(yōu)于恩捷股份。
綜上所述:干法隔膜在中低端動力和儲能市場中具有很強的優(yōu)勢,干法成本僅為濕法的70%左右,干法隔膜適用于對成本和安全性要求較高,但能量密度要求不高的領域,如低端動力和儲能領域,尤其這兩年儲能市場持續(xù)高速成長和電動車中低端產(chǎn)品持續(xù)放量,干法隔膜市場需求量不斷加大。在電動車市場,隨著高能量密度導向弱化,車型配置逐漸多樣化,高能量密度電池補貼額度下降,車企不再盲目追求高能量密度的三元電池,尤其最近一年新能源市場對能量密度稍低的磷酸鐵鋰電池需求量加大,直接帶動了干法隔膜需求量起飛
作者:聚沙成巖
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