湿法隔膜行业分析报告文档格式.docx
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(2)安全性12
(3)充电效率12
3、能量密度高升,湿法涂覆成隔膜主流15
(1)安全性角度16
(2)性能角度16
4、湿法隔膜需求17年爆发,随后梯度增长18
三、湿法隔膜产能迅速扩张,2020年将达到当前产能的五倍20
1、既存名义产能量级庞大较集中,实际产出相对较少20
3、17年产能大爆发,未来三年四倍计划产能23
四、从干法市场经验看湿法拐点26
1、可借鉴干法市场看湿法26
2、干法市场:
供需关系转换,价格出现滑坡28
3、干法市场:
价格、毛利率拐点与公司盈利29
4、干法市场:
市场需求、有效产能、价格、良品率、毛利率关系探讨32
5、湿法市场:
市场阶段和拐点判断33
五、行业内企业比较:
技术水平提升与订单增长35
1、技术水平提升:
主要依赖设备基础、科研投入、技术积淀、人才储备和资金充足度35
2、订单增长:
公司依赖下游公司认可和现有订单实现销售量增长40
3、前十大三元电池厂商市场空间:
优质隔膜厂商瓜分完成,占比超90%44
六、技术、订单优势企业有较大确定性空间46
1、创新股份:
成本领先、订单稳健的湿法隔膜龙头47
2、星源材质:
干法龙头借客户优势进军湿法市场48
隔膜:
技术壁垒较高的锂离子电池主材。
隔膜是阻隔正负极间电子,选择性透过锂离子的重要锂电池组件。
其孔径、强度、浸润度等性质直接影响锂离子电池电量、安全性等性能,由于造孔工艺系微观过程且电池厂对隔膜性质有较强一致性需求,行业具较高壁垒。
新能源汽车带动三元正极动力电池市场迅速增长,上游湿法隔膜需求有望持续高增长。
在世界各国均纷纷扶持新能源汽车的大环境下,作为国家战略性新兴行业,新能源汽车的产销量有望在未来三年内的政策扶持下高速增长,我们预计到达2020年,新能源汽车产量将超过200万辆/年(2016至2020年CAGR达40%)。
由于三元正极材料在能量密度和续航等方面的优秀特性,预计未来电动和插电混合汽车中超过90%将采用三元正极材料,根据以上信息可测算,2020年市场上将产生71.56Gwh/年(2016至2020年CAGR达85%)的新增三元正极电池电量需求。
同时,由于三元材料在使用过程中需要更高安全性保证,我们认为经涂覆后的湿法隔膜将凭借其耐受温度高、耐穿刺和耐收缩性强等性质,完全覆盖三元正极电池市场隔膜需求,对应可测算,到2020年将会产生11.09亿平方米/年的市场需求(2016至2020年CAGR达70%)。
投、扩产计划众多推动产能快速提升,但由于当前技术水平还有较大上升空间,湿法隔膜高端供给有限。
根据市场已投产和未来计划投产工艺,当前和最近三年计划新增名义产能分别为13.6和60.15亿平方米。
由于隔膜生产工艺中的切割和后续涂覆工艺过程中的损耗、企业工艺流程技术水平依旧具备较大上升空间,且下游电池厂商对隔膜产品性质的要求较为严格,目前企业良品率水平尚处于低位,名义产能只能部分转化为市场供给。
按中性预期(市场平均良品率水平为50%),当前市场实际供给能力约为7.30亿平方米,而到达2020年市场实际供给能力预计约为45亿平方米。
价格、毛利率划分下,行业存有三阶段。
由于技术和市场的相似,可以用干法隔膜发展历程预测湿法市场未来走势。
干法市场发展历经3个过程:
1)产能超过市场需求,价格下滑。
但由于企业技术提升(良品率、出线速度提升)毛利率水平不降反增;
2)技术水平达到极限,毛利率拐点出现;
3)高端产能借助订单优势继续扩张销售规模,继续保证毛利增长。
相比之下,当前湿法隔膜市场正处于第一个发展阶段,价格正在下滑,但由于企业技术水平还有提升空间,预计2019年才会出现毛利率拐点。
拐点出现后,可以保持订单即销售量增长的企业的毛利水平将继续有较大上升空间。
拥有订单优势和提升技术水平能力的公司将有较大的毛利提升空间。
干法市场发展说明,业内企业欲乘市场爆发式增长有两个前提:
1)技术水平提升以保证自身毛利率的提升;
2)订单的获取以保证销售量增长;
同时当前具有订单基础的企业已经进入高端电池产能供应链,具备隐含技术背书,且可以通过充足资金能力以应对扩产需要,使得企业可以有更大机会随市场需求扩展而丰富自身供应链体系并维持销售量的增长,在行业达到毛利率拐点后继续保持毛利水平的提升。
上海恩捷(创新股份子公司)、沧州明珠、星源材质等有望抢占未来前十大电池厂商38%、12%和10%的订单。
技术壁垒相对较高的锂电池内部组件
1、锂电池工作原理
利用锂离子的嵌入和脱嵌实现充、放电功能。
当前,锂离子电池主要采用化学原电池的工作原理。
简单地说,电池充电时,阴极中锂原子电离成锂离子和电子,并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。
放电时,锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子,并在阴极处合成锂原子。
所以,在该电池中锂永远以锂离子的形态出现,不会以金属锂的形态出现,所以这种电池叫做锂离子电池。
锂离子通道环境保证正负极电势。
如上文所述,锂离子电池在充放电过程均依赖锂离子在正负极间迁移实现正负极间电势差,从而实现能量积蓄和释放的功能。
充电过程中,锂原子从正极脱嵌后经由电解液嵌入负极(电解池)。
在充电时,附着在正极晶体中的锂原子由于外部电源施加的电势,发生氧化反应Li→Li++e-,电子由外部电路进入电源正极,Li+则通过电解液到达负极与外部电源提供的电子结合发生还原反应,以原子态嵌入负极石墨晶体中。
放电过程中,锂原子从负极脱嵌后经由电解液嵌入正极(原电池)。
在放电时,附着在负极石墨晶体中的锂原子发生氧化反应Li→Li++e-,电子由外部电路进入电源正极,Li+则通过电解液到达正极与外部电源提供的电子结合发生还原反应,以原子态嵌入金属氧化物晶体中。
2、隔膜是锂离子电池正负极间的重要组件
隔膜的存在保证了电池性能和安全性。
充放电过程中,由于电解液具备导电性,故为保证电子均从外部电路传导,续切断电池内部电子传输通道,且保证锂可以以离子态传输于正负极之间。
且负极的电子若直接从电解液到达正极,则会出现短路现象。
由于阻隔电子,透过锂离子的需求,锂电池隔膜需具备以下性质需求,比如较高的离子通透性(决定了电池的内阻)、优异的化学及电化学稳定性、良好的力学性能(决定了电池的安全性)。
总之,隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。
隔膜越薄、孔隙率越高,电池的内阻越小,高倍率放电性能就越好。
3、锂电池隔膜具干、湿两种工艺
干法工艺是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜、制成结晶性聚合物薄膜,经过结晶化处理、退火后,得到高度取向的多层结构,再高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构,以增加薄膜的孔径。
干法工艺相对简单,但是经干法工艺的隔膜孔径和孔隙率不易控制,产品也无法做得很薄。
湿法工艺也称相分离法或热致相分离法。
将液态烃类化合物或者一些小分子物质与聚烯烃树脂均匀混合,加热熔融后,形成均匀混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再讲膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使得分子链取向,最后用易挥发物质洗脱残留溶剂克制被出相互贯通的微孔隔膜。
湿法工艺孔径均匀,拉伸强度较好,但是生产工艺在以下方面存在难度:
1)投料配料过程决定了基础过程的稳定性和膜片的厚度。
2)挤出混合工艺要求较强塑化能力和较好的挤出机稳定进料。
3)拉伸过程决定了分子链取向和成孔剂在分子链上的分布情况。
二、三元正极电池扩张带动湿法隔膜需求快速增长
1、新能源汽车市场空间广阔
全球进入新能源汽车替代进程。
新能源汽车市场在全球范围内快速发展,得到各国政府大力支持。
全球范围上看,各国政府如英国、法国、德国、日本等均通过车价补贴、税收减免等方式支持新能源汽车发展。
欧洲已经计划在2050年全面禁售燃油车,美国政府更是将政府采购作为支持新能源汽车产业的重要手段。
从2014年至2016年,全球新能源乘用车销量分别为35万辆、55万辆、77万辆,年复合增长率高达48.3%,行业将保持高成长趋势。
从新增车企和新增车型数来看,相比于2016年新增车企13家和新增车型数55款。
截至2017年11月,中国新能源汽车产销量分别达63.3万辆和60.5万辆,同比(2017年数据只统计到了11月份)增长22.4%和19.3%。
中国2017年新增车企27家,新增新能源车型数量达162款,均实现大幅增长。
能源替代需求保证国内市场增长。
当前,由于国内传统能源短缺,我国对外国的石油资源依赖程度逐年高升。
同时,从环境保护角度来说,传统汽车尾气问题始终影响国家生态文明发展。
总体而言,以上两个因素下,在汽车领域由电力能源替代化石能源是大势所趋,电动汽车已经成为汽车行业未来发展的主要方向。
国家政策推动电动车产业前行。
目前,新能源汽车已被列入国家战略性新兴行业,国家各相关部委也发布了多项政策支持电动汽车发展。
2017年,工信部更是推出了积分政策,推行传统汽车油耗积分与新能源积分的双积分政策,加之之前的补贴、购置税减免等政策,共同推动新能源汽车行业的长足发展,如表1。
在上诉原因驱动下,电动汽车产、销量以及新能源汽车在汽车总销量中的渗透率自14年开始快速增长,我们预计2017年电动车的销售量将达到72.0万辆(渗透率达到2.5%)。
根据中国汽车工程学会专家编制的《节能与新能源汽车技术路线图》规划,2020年全年电动汽车的渗透率将达到7.0%以上,预计新能源汽车的产销量均可达到200万辆左右,未来市场空间广阔。
2、电动车短板倒逼高能量密度电池井喷
电动汽车多个短板亟待解决。
尽管相较于传统燃油汽车,电动汽车具备较为强劲的动力性能和较低的行驶成本,但电动汽车在续航里程、安全性、充电效率等方面仍是广为诟病,具体如下。
(1)续航里程
相较于燃油车600km的续航,新能源车续航普遍在400km以下。
日前工信部发布的2017年第8批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》车型中乘用车和客车能量密度均值仅仅为125和117Wh/kg,与国务院发布的《中国制造2025》中关于动力电池的发展规划对2020年电池能量密度要求为300Wh/kg还有很大差距。
(2)安全性
频发的自燃、碰撞起火和过充起火事件暴露电池技术潜在安全隐患。
特斯拉的modelS自燃、比亚迪E6碰撞起火、电池工厂爆炸等多起事故都引起了公众对于电动车安全性的质疑也反映出了目前电池技术上存在的隐患。
由于当前动力电池的电解液多为有机溶剂,遇热易燃烧,密封的电池环境中如果发生短路很可能引发电解液的爆炸。
(3)充电效率
1)充电速度:
一般来说,电动汽车慢速充电需要超过6h的时间,难以与传统燃油汽车即加即走的效能。
这就催生了当前快充技术的快速发展。
2)充电安全:
在锂电池进行快充的同时,负极很容易发生金属锂的析出,并释放较多热量造成一定的危险。
可解决上诉问题的三元材料或其他高能量密度材料是未来动力电池正极材料的首选:
三元正极材料(LiNixCoyMnzO2)凭借三种金属离子的存在,在众多正极材料具有较为领先、均衡的优势。
相比之前较为常用的磷酸铁锂正极材料,三元材料有着电压高(3.7V),振实密度(2.0-2.3g/cm3)较大等优势。
三元材料过渡金属层由三种过渡金属占据,无序排列。
锂离子二维扩散通道,沿着ab平面。
对于正极材料而言,Ni元素的存在有利于提升正极材料的可逆嵌锂容量,从而提升电池的能量密度;
但是过多的Ni