锂电池隔膜技术发展现状及未来趋势的产业规划

第一节  锂电池隔膜的简介

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。（产业规划 ）

第二节  锂电池隔膜的技术发展现状

全球范围内，锂电池隔膜产业最发达的国家是日本和美国。根据真锂研究的不完全统计，2011 年全球共销售锂电池隔膜约3.58 亿m2，日本隔膜材料的产销量最大，2011 年共销售约2.41 亿m2，所占市场份额超过全球一半以上，高达52.62%。

2011 年，韩国企业共销售锂离子电池隔膜约3,600 万m2，占全球7.86%。其他地区主要指欧洲地区和中国台湾，这些地区目前的销量总的来说还很小。其中，LITARION®镍钴锰酸锂材料（即俗称的三元材料）和可大幅提高动力锂电池能效及安全性能的SEPARION®陶瓷电池隔膜，已经在电动汽车上进行较大规模的试应用。此外， 英国也在积极开发锂电池隔膜材料。

由于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使用的安全性能，故锂电池制造对隔膜材料产品的一致性要求极高，除了厚度、表面密度、力学性能这些基本要求之外，对隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也都有很高的要求。因此，鉴于技术工艺的难度，隔膜材料是中国唯一还没有实现自给的锂电池关键材料。不过，自2004 年率先实现隔膜材料的国产化以来，中国的隔膜材料产业发展速度非常快，国产隔膜在中低端市场快速地、规模化替代进口产品。

据真锂研究的统计，2011 年中国企业共实现隔膜销售约6,700 万m2，全球市场占比14.63%，位居世界第3。同年中国本土企业的锂电池销量占全球25%的比重，以此来计算，中国本土的锂电池企业2011 年隔膜需求约1.145 亿m2，这样，2011 年中国隔膜的自给率已经超过半数，达到了58.52%，远高于多数研究机构给出的数据。照此速度发展下去，用不了几年，中国的隔膜材料就将实现自给。而且，现在部分日韩知名锂离子电池企业已经在开始考虑采购中国企业生产的隔膜材料产品，这在一定程度上说明了中国企业的隔膜产业化技术已经达到了相当的水平。

 第三节  锂电池隔膜的种类及特性

根据不同的物理、化学特性，锂电池隔膜材料可以分为：织造膜、非织造膜（无纺布）、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂电池研究开发初期便被用作锂电池隔膜。尽管近年来有研究用其他材料制备锂电池隔膜，如采用相转化法以聚偏氟乙烯（PVDF）为本体聚合物制备锂电池隔膜，研究纤维素复合膜作为锂电池隔膜材料等。然而，至今商品化锂电池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

锂离子电池隔膜的主要性能要求有：厚度均匀性、力学性能（包括拉伸强度和抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性）等四大性能指标。

第四节  锂电池隔膜的未来发展前景

随着市场上隔膜供给的增加， 我们认为未来隔膜市场的竞争将会加剧。 特别是湿法产能的迅速扩张， 会对湿法和干法隔膜的产品价格形成较大的压力， 一方面隔膜企业相互之间会有竞争， 另一方面湿法隔膜也会挤占干法隔膜的市场空间。 2018 年之后， 隔膜产品的价格逐步走低将是必然趋势， 至于价格的下降幅度主要取决于各家产能投产的进度。

伴随着隔膜产品的价格走低， 以及国内隔膜产能的急速扩张， 我们认为国产隔膜将有力冲击全球市场， 中低端隔膜市场将全面实现国产化， 甚至实现对外出口。 2016 年国内锂电池产值在全球占比约为 50%， 国外市场仍有较大的出口空间可以容纳国内新建的部分产能。

=2020 年之前国内隔膜行业的需求和供给， 我们认为隔膜行业已经进入高速发展阶段， 除了行业内的各家企业加大投资外， 还有更多的行业外资金在涌入隔膜行业。 因此了解隔膜行业的未来发展趋势之后， 我们还需要认清隔膜企业的成长规律。

未来湿法隔膜产能投入远超干法隔膜， 因此我们主要分析湿法隔膜的工艺技术对企业生产效率和产品成本的影响。 虽然锂电池隔膜的制备过程类似 BOPP、BOPA 等传统包装膜的工艺过程， 但是区别仍然较大， 新进入者短时间内较难掌握核心工艺。干法工艺的流程步骤较长， 关键点在于热处理后对隔膜的拉伸成孔环节。 湿法工艺虽然生产环节较少， 但是配料、 挤出成膜、 萃取、 热定型等环节都会影响到产品的性能质量。 我国隔膜行业最早也是从干法工艺制膜开始突破， 高端湿法隔膜长期都是由日本旭化成、 东燃等企业垄断生产销售。 一直到近年在国内以川大实验室为代表的科研院所在制备工艺上有所突破后， 各企业才纷纷进入湿法隔膜生产领域， 不少企业也根据实际生产情况对工艺进行优化， 取得了长足进步。隔膜生产工艺对产品单位成本的影响主要体现对各个生产环节的优化上面。 例如隔膜在收卷成母卷后， 会根据性能要求分为 A 品（对客户销售）、 B 品（降价处理） 和废品（废料处理）。 还会根据客户需求进行分切， 部分隔膜在经过涂覆环节之后还需要进行二次分切，优化合理的企业可以做到综合良品率达到 80%，而工艺不成熟的企业良品率还不达 50%。 良品率的差异直接影响到产品的原材料单位成本， 以及固定资产的折旧摊销单位成本。

生产工艺的优化， 除了提高良品率以外， 还可以通过提高生产设备的单位时间产出量来提高生产效率， 降低固定资产的折旧摊销单位成本。 以同样日本进口的设备为例，设备的设计转速一般在 35 米/秒，单线年产能在 6000 万平米左右，而某些生产企业在经过工艺和设备优化后， 可以将生产转速设定到 55 米/秒，单线年产能可以达到 9000 万平米。 因此各企业对生产工艺的掌握程度， 将直接影响到隔膜产品的单位成本。我们选取了部分企业近年隔膜产能利用率数据， 可以看到以生产湿法隔膜为主的上海恩捷、 辽源鸿图以及星源材质的湿法工艺的产能利用率随着生产时间加长都有着明显的提升。 这说明湿法隔膜隔膜的工艺技术门槛还是较高， 企业只有经过一段时间的工艺磨合以及优化改进后才能逐步提升产能利用率， 甚至可以做到产能利用率超过 120%。

 

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。