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隔膜行业分析报告

2017年隔膜行业分析报告

2017年9月

目录

一、隔膜：

锂电池核心结构，参数众多4

1、锂电池核心结构——隔膜4

2、关键参数众多，技术要求高5

二、隔膜制造：

成熟工艺是关键，原料、设备是保障7

1、隔膜制造，原料、工艺和设备一个都不能少7

2、工艺：

湿法工艺较干法工艺更复杂8

（1）干法工艺原理8

（2）湿法工艺原理10

3、隔膜设备：

国外进口较多11

三、干湿之争：

各具优势，未来湿法+涂覆工艺是大趋势12

1、锂电池隔膜材料：

以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚合物为主12

2、干法工艺和湿法工艺各具优势，未来“湿法+涂覆”或成主要趋势13

四、隔膜市场规模为30亿m2，其中动力电池20亿m216

1、新能源发力，拉动隔膜产业需求16

2、初步预计隔膜需求量为30亿平米，其中动力电池20亿平米18

五、高毛利引企业竞相布局，或将出现阶段性产能过剩19

1、政策支持+毛利率高，引企业竞相布局19

2、低端市场竞争激烈，中高端市场供给不足22

隔膜属于锂电池核心结构，技术要求高：

锂电池的四大关键材料为正极材料、负极材料、电解液以及隔膜，隔膜是指在电池正极和负极之间的一层材料，直接关系到电池的整体性能，所以技术要求很高。

锂电隔膜的关键参数较多，比如说孔隙率、热稳定性、力学强度、自动关闭机理、透气度、孔径大小及分布等等。

隔膜制造，成熟的工艺是关键，原料、设备是保障：

锂电隔膜的制造不仅需要好的设备，还需要工艺来进行配合，在一定程度上走通工艺更为关键。

当前，隔膜行业中发展较快的企业一般首先是要有好的团队，把一个或者几个工艺走通了，走通之后大胆投资扩产批量进口隔膜设备。

此外，原料也是重要的一块，原料的一致性不好，会影响隔膜生产出来的批次的一致性。

目前来看，原料主要是靠进口，国内的原料质量主要表现在批次一致性不好。

干法、湿法不可相互替代，但未来“湿法+涂覆”或成主要趋势：

干法工艺和湿法工艺二者各有不同的用途和优缺点，目前来看并不能相互替代，但是，我们从未来PE、PP膜的应用领域的发展趋势来展望未来的隔膜市场，未来湿法隔膜的占比肯定会提升，预计能占到80%的隔膜市场份额。

同时，我们预计未来随着三元电池的发展，“湿法+涂覆”或成主要趋势。

市场空间广阔，低端市场竞争激烈，中高端市场供给不足：

根据测算，粗略估计2020年动力电池领域隔膜的市场规模为20亿平米左右。

加上3C等消费电子方面的电池需要，预计2020年国内隔膜需求面积将达到30亿平米左右。

近几年，广阔的市场空间、较高的毛利率水平以及政策方面的支持，企业竞相布局隔膜产业。

高工产研锂电研究所（GGII）调研数据显示，截至2016年底，国内在册的隔膜企业50家，其中量产的有37家。

我们预计未来势必会出现低端市场产能过剩，中高端市场供给不足的局面。

一、隔膜：

锂电池核心结构，参数众多

1、锂电池核心结构——隔膜

锂电池的四大关键材料为正极材料、负极材料、电解液以及隔膜，隔膜是指在电池正极和负极之间的一层材料，其主要作用是：

隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过。

电池隔膜的离子传导能力直接关系到电池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保护作用，对电池使用者和设备起到安全保护的作用。

2、关键参数众多，技术要求高

锂电隔膜性能的优劣决定了电池的接口结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性，可见隔膜对提高电池尤其是动力电池的综合性能有重要作用。

所以，隔膜的关键参数非常多，比如说孔隙率、热稳定性、力学强度、自动关闭机理、透气度、孔径大小及分布等等。

具体来看，锂电池隔膜的参数：

热稳定性：

一方面，隔膜需要在电池使用的温度范围内保持尺寸稳定；另一方面，在电池生产过程中由于电解液对水份非常敏感，大多数厂家会在注液前进行烘烤，要求在这个温度下隔膜的尺寸也应该稳定，否则会造成电池在烘烤时，隔膜收缩过大，极片外露造成短路。

此外，闭孔温度、破膜温度也是反映隔膜耐热性能和热安全性能的最重要参数。

孔隙率：

孔隙率是材料中孔隙体积占总体积的比例，反映隔膜内部微孔体积占比多少。

孔隙率的大小影响电池的内阻，但不同种隔膜之间的孔隙率的绝对值无法直接比较。

孔隙率较大便于锂离子通过，但是孔隙率过大则影响机械强度和闭孔性能。

一致性：

指隔膜保持一致的厚度,孔分布和孔径分布。

具体来看：

厚度：

直观地来看，在同样大小的电池中，隔膜厚度越厚，能卷绕的层数就越少，相应容量也就会降低；相反，较厚的产品抵抗穿刺的性能会稍高，安全性也会高一些。

同样孔隙率的情况下，越厚的产品，其透气率会稍差，使得电池的内阻会高一点。

所以在考虑电池隔膜厚度的时候需要在容量指标和安全性之间寻找一个平衡。

孔径：

锂电池隔膜上面要求有微孔，便于锂离子通过。

孔径的大小决定隔膜的透气率，但是过大的孔径有可能导致隔膜穿孔形成电池微短路。

总体来看，隔膜的孔径直接影响电池的内阻和短路率。

孔径分布：

指一致大小的孔径能均匀地分布于隔膜，隔膜能形成较高的透气率。

电子绝缘性：

保证正负极的机械隔离。

抗氧化性：

是指隔膜的化学性能比较稳定，不易被氧化。

浸润性：

对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力。

离子电导性：

对电解液浸润性好，吸液率高，有利于提高离子电导率。

而离子电导率受孔径大小、孔隙的均匀性、孔隙分布情况、膜对电解液的润湿能力等多因素的影响。

二、隔膜制造：

成熟工艺是关键，原料、设备是保障

1、隔膜制造，原料、工艺和设备一个都不能少

锂电隔膜的制造不仅需要好的设备，还需要工艺来进行配合，我们认为，在一定程度上走通工艺更为关键。

当前，隔膜行业中发展较快的企业一般首先是要有好的团队，把一个或者几个工艺走通了，走通之后大胆投资扩产批量进口隔膜设备。

在当前阶段，敢于真正大量资金投入购买设备的，基本可以认为是工艺已经走通的，不然设备的折旧会让企业经营上难以为继。

相反，如果一个企业在宣称要做隔膜，但是很长时间没有发展，基本能够说明企业工艺没有走通，成品率和效益可能都未达预期。

此外，原料也是重要的一块，原料的一致性不好，会影响隔膜生产出来的批次的一致性。

目前来看，原料主要是靠进口，国内的原料质量主要表现在批次一致性不好，不同时间购买的聚乙烯、聚丙烯，分子量会有变化，这样在熔融挤出的环节，就会跟之前的产品不一样，粘度也会呈现差异，最终影响的是隔膜产品的一致性。

2、工艺：

湿法工艺较干法工艺更复杂

隔膜的制作工艺分为干法和湿法，干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺：

（1）干法工艺原理

干法制作工艺，又称熔融拉伸法，是指将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜，经过结晶化处理、退火后，获得高结晶度的结构，并在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构以增加薄膜孔径的制备工艺。

相对于湿法工艺来说，干法工艺设备要求相对简单。

干法工艺又分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺：

所谓单向拉伸，是指通过硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向PE或PP隔膜，再高温退火获得高结晶度的取向薄膜。

这种薄膜先在低温下进行拉伸形成银纹等缺陷，然后在高温下使缺陷拉开，形成微孔。

目前美国Celgard公司、日本宇部公司均采用此种工艺生产单层PE、PP以及3层PP/PE/PP复合膜。

该工艺生产的隔膜具有扁长的微孔结构，由于只进行单向拉伸，隔膜的横向强度比较差，但横向几乎没有热收缩。

该工艺的主要问题是产品相对于湿法制得的隔膜较厚，而且容易纵向撕裂。

所谓双向拉伸，是中科院化学研究所20世纪90年代刜开发的具有自主知识产权的工艺。

通过在PP中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯（PP）不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产单层PP膜，在中低端市场占据较大比例。

与单向拉伸相比，其在横向方向的强度有所提高，而且可以根据隔膜对强度的要求，适当的改变横向和纵向的拉伸比来获得所需性能，同时双向拉伸所得的微孔的孔径更加均匀，透气性更好。

总的来看，干法拉伸工艺较简单，且无污染，但该工艺存在孔径及孔隙率较难控制，拉伸比较小的缺点，同时低温拉伸时容易导致隔膜穿孔，产品不能做得很薄。

（2）湿法工艺原理

湿法工艺，是将高沸点小分子作为造孔剂添加到聚烯烃中，加热熔融成均匀体系，由螺杄挤出铸片，经同步或分步双向拉伸后用有机溶剂萃取出造孔剂，再经拉幅热定型等后处理得到微孔膜材料的制备工艺。

日本旭化成、日本东燃、韩国SK等均采用此工艺。

湿法双向同步拉伸工艺，具备一定的技术领先优势。

湿法同步双向拉伸使得膜片在纵横向同时拉伸，微孔接近圆形，在电池循环中阻力最小，亲液性、均一性较好。

湿法双向拉伸方法生产的隔膜成孔分散均匀，对电解液的润湿性较好，更主要的特点是可以做的很薄（6μm左右）、不易撕裂。

湿法工艺可以得到复杂的三维纤维状结构的孔，孔的曲折度相对较高，而干法工艺是拉伸成孔，因此空隙狭长，呈扁圆形，孔曲折度较低。

3、隔膜设备：

国外进口较多

锂电池隔膜对生产设备要求的精度极高，生产难度进高于一般的薄膜设备，而且生产设备的选型需要与工艺相匹配，即根据具体工艺要求来定制设备，对制造商的技术水平要求极高。

当前国内湿法制造的设备主要还是以国外，比如德国、日本设备为主，德国、日本设备的精度更高，并可以结合公司自身的工艺技术优势而定制化。

根据我们的了解，目前国内隔膜生产企业中，有些公司整条线都是从设备提供商处购买的，也有些公司是选择从设备提供商处购买部分生产线，然后自己进行装配。

以下是国内主要的隔膜制造商所用隔膜生产设备的情况：

三、干湿之争：

各具优势，未来湿法+涂覆工艺是大趋势

1、锂电池隔膜材料：

以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚合物为主

由于聚烯烃隔膜具有较高的孔隙率、较低的电阻、较高的撕裂强度、较好的耐酸碱能力、良好的弹性及对非质子溶剂的保持性能，能较好的符合锂离子电池对于隔膜的属性要求，因此主要以PE、PP等聚合物作为锂离子电池的隔膜。

目前来看，主要的隔膜材料产品有单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等，特别的，PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。

隔膜生产所需主要原材料为聚丙烯（PP）及聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）及聚乙烯（PE）为石油衍生品之一，无论国产还是进口价格均随国际原油价格波动，但聚丙烯、聚乙烯占隔膜产品成本比例较低，因此石油价格的波动对产品成本影响较小。

2、干法工艺和湿法工艺各具优势，未来“湿法+涂覆”或成主要趋势

PE产品（聚乙烯）主要由湿法工艺制得，PP产品（聚丙烯）主要由干法工艺制得。

干法工艺和湿法工艺二者各有不同的用途和优缺点，目前来看并不能相互替代，我们只能从未来PE、PP膜的应用领域的发展趋势来展望未来的隔膜市场。

具体来说，

1）性能方面：

干法工艺生产的PP膜由于熔点较高、更加结实，目前更适合做软包电池；湿法工艺由于其可以做到高孔隙率和较好的浸润性，适合用在高功率电池制造上，并且其生产速度较快，但是其熔点较低，比较容易被氧化。

干湿法两种隔膜产品各具优势，导致在各自的细分市场都能实现其用途。

2）成本方面：

据了解，干法设备折旧占产品成本的比例较湿法设备折旧占产品成本会低一些。

3）用途不同：

干法和湿法隔膜不同的性能导致两种隔膜有不同的用途。

湿法隔膜由于容易做薄，多用于做3C移动设备的锂电池用；干法隔膜由于其比较适合做软包电池而更多适用于动力电池用。

此外，最近快速增长的三元动力电池采用“湿法加涂覆”的工艺手法。

目前，动力电池主要以磷酸铁锂电池和三元电池（正极为镍钴锰（NCM））为主。

其中干法隔膜在磷酸铁锂电池的使用比率仍比较高，而三元电池以经涂覆的湿法隔膜为主。

随着动力电池对能量密度要求的不断提高，以三元材料为正极材料的动力电池路线开始逐渐兴起，隔膜的材料路线也开始出现倾斜。

并且，随着陶瓷、PVDF等涂覆工艺的逐渐成熟，“湿法+涂覆”生产工艺使锂电池的热稳定性明显改善。

在动力电池对安全性要求不断提高的趋势下，作为目前提高电池安全性最有效的解决办法，应用于三元锂电池的高端湿法涂覆隔膜需求加速提升。

此外，目前国家制定的补贴政策是根据电池的能量密度给予相应的补贴，在这一方面三元电池具有一定的优势，从这一方面考虑，随着涂覆技术对安全性要求的达标，我们认为，未来“湿法+涂覆工艺”是大趋势，湿法膜未来的市场空间更大。

四、隔膜市场规模为30亿m2，其中动力电池20亿m2

1、新能源发力，拉动隔膜产业需求

国家政策大力支持新能源汽车发展，2017年6月13日，国务院法制办公室发布《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》（征求意见稿），该政策一方面督促各类车企降低自身燃料消耗水平，积极推进节能减排，另一方面大力倡导新能源乘用车逐步向高度能源清洁转变并增加其市场渗透率。

我们可以看下国内新能源汽车的发展历程，从2013年的纯概念期，到如今全球第一大新能源汽车市场，2016年我国新能源汽车产销量突破50万辆，同比增长50%以上，预计2017年产销量将突破70万辆。

新能源汽车产业的快速发展同时带来了新能源汽车上中游行业的发展机遇。

动力电池作为新能源汽车成本占比最高的核心部件，出货量也随之大幅增长，EVTank发布的《2016年中国锂动力电池研究报告》显示，2016年中国国内锂动力电池企业出货量合计达到30.5Gwh，同比增长79.4%。

隔膜作为动力电池四大材料之一，需求量也在逐年增加。

2、初步预计隔膜需求量为30亿平米，其中动力电池20亿平米

2017年4月6日，国家工业和信息化部、国家发展改革委、科技部印发了《汽车产业中长期发展规划》。

该规划提出了“绿色发展水平大幅提高”的要求，指出“大力发展汽车先进技术，形成新能源汽车、智联网汽车和先进节能汽车梯次合理的产业格局以及完善的产业配套体系，引领汽车产业转型升级”，“到2020年，新能源汽车年产销达到200万辆，动力电池单体比能量达到300瓦时/公斤以上，力争实现350瓦时/公斤，系统比能量力争达到260瓦时/公斤、成本降至1元/瓦时以下。

到2025年，新能源汽车占汽车产销20%以上，动力电池系统比能量达到350瓦时/公斤”。

以该规划为标准，如果2020年新能源汽车的产量200万辆，相应地，所需的动力电池为130GWh。

考虑到我国三元电池刚刚起步，现在量还比较小，所以测算的话我们以磷酸铁锂电池为例进行测算，假设工作电压为3.2V，那么：

一般而言，100Ah对应6平方米的隔膜，即：

因此2020年隔膜的需求面积为：

也即，我国动力电池领域所需要的隔膜在24亿平米左右，当然，我们是按磷酸铁锂电池进行的计算，如果考虑未来三元电池的逐步普及，且三元电池对隔膜的使用量相对磷酸铁锂电池要少一些，粗略估计2020年动力电池领域隔膜的市场规模为20亿平米左右。

加上3C等消费电子方面的电池需要，预计2020年我国隔膜需求面积将达到30亿平米左右。

此外，“创新股份”的投资者交流纪要中提及“基于国内和国际市场评估，至2020年全球动力电动车市场将需求60亿平米左右的锂电池隔膜”，国内占比在40%左右，判断基本相符。

五、高毛利引企业竞相布局，或将出现阶段性产能过剩

1、政策支持+毛利率高，引企业竞相布局

近几年来，国家出台了若干政策来支持隔膜产业的发展，最近的一次是在2017年6月底，国家发改委、商务部发布了《外商投资产业指导目录（2017年修订）》，其中将新能源汽车关键零部件制造：

电池隔膜（厚度15-40μm，孔隙率40-60%）等列为鼓励类，虽然本次是外商投资产业指导目录，但是也可以从一定程度上反映出国家对于隔膜产业的重视。

并且，前面提到，锂离子电池主要有正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜四部分组成，目前来看，隔膜的毛利率是在这四部分中最高的。

按照2016年年报披露数据，沧州明珠毛利率最高达到了63.61%，纽米股份最低也保持在34.02%。

2017年动力电池价格滑坡严重，倒逼上游材料企业降价，隔膜作为主要降价对象之一，毛利率有所下降，但是当前，隔膜企业毛利率整体仍保持高位。

高毛利率也吸引着不少企业投资隔膜产业，高工产研锂电研究所（GGII）调研数据显示，截至2016年底，国内在册的隔膜企业50家，其中量产的有37家，当然，我们也应该看到，近几年新增企业数量逐年减少，我们预计未来的竞争应该是现有企业之间的竞争。

虽然有这么多家公司新建隔膜产能，但是产能与实际制造数量之间是存在差异的，根据《GlobalLithium-lonBatterySeparatorMarketResearchReport2017》的数据，2016年全球“产量/产能”的平均水平约为62%，高于中国的57%，特别是日本的旭化成、东燃公司。

2、低端市场竞争激烈，中高端市场供给不足

当前我国隔膜企业较多，产品质量也参差不齐，低端产能过剩已成既定亊实，但是由于生产技术上的高壁垒、生产线建设周期长且达产时间和实际产能尚有不确定性等各种因素，中高端产能依旧供给不足。

在国内企业竞相布局隔膜产业后，新增产能开始增加，这样就导致性能竞争加剧，这必将会使部分三四线产能淘汰出局。

我们预计，2017年是国内隔膜企业的密集投产期，2018和2019年将是国内隔膜企业全力争夺市场的时期，而2020年国内隔膜行业将会形成相对稳定的市场格局。

因此，企业提前布局将为占领市场夺得先机。

当然，国内的隔膜产品与外国高品质产品相比还是存在一定的差距的，在一些优质的下游客户的竞争中处于相对劣势。

具体如下表所示：

这里主要讲一下透气性（Gurley）这一指标的含义：

是用100Ml的氮气分为高压、中压、低压来压膜，看透过膜的时间。

时间越短，透气性越好。

150-200秒之间是比较好的，超过200秒的比较差。

时间太短的话容易出现短路，也不好。