锂电池湿法隔膜和干法隔膜的优缺点,寻找新投资机会
2022-12-08
来源:雪球
隔膜是锂离子电池关键四大材料(隔膜、电解液、正极材料、负极材料)之一,成本占锂电池总成本25%左右,毛利率 40%-60%,是锂电池四大主要材料中毛利率最高的产品。隔膜作为锂离子电池的关键内层组件,将正极与负极材料隔开,防止两极接触而造成短路,容许离子通过而不能让电子通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。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、电池安全性能。
图:锂电池材料成本结构
锂电隔膜按照制备工艺主要分为干法隔膜和湿法隔膜
工艺区别:
干法隔膜:分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法,制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高温退火过程中,获得高结晶度的薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷,然后高温下使缺陷拉开,形成微孔,目前我国三分之一以上产能使用干法双拉工艺,该工艺生产的产品在中低端市场占据较大比例。
湿法隔膜:也称热致相分离法,湿法工艺将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,可制备出相互贯通的微孔膜材料。
成本、性能优缺点:
1,干法隔膜的工序简单,生产线的固定资产投入比湿法工艺小,但是加工工艺干法的温度等指标控制较难,因此湿法的工艺更简单。
2,干法和湿法除了工艺不一样,在原材料也有所不同,干法使用的原料是流动性好、分子量低的,所以高温只能达到135度,遇热会收缩,不适合做大功率、高容量、高稳定性电池,因此干法隔膜主要用于中低端锂电池产品。湿法使用不流动、分子量高的原料(材料更加稳定),热关闭温度可以达到180度,能保证大功率锂离子电池的安全性,湿法隔膜轻薄、不易撕裂,综合成本高于干法隔膜,因此湿法隔膜主要用于高端锂电池产品。
3、在生产一般的锂离子电池方面,干法隔膜具有优势,成本低、污染小、孔更均匀,大功率电池方面湿法隔膜有优势,重要是安全性和热收缩性小。
4,湿法隔膜在设备投入、技术难度和能耗方面都要高于干法隔膜,但湿法隔膜通过在基膜上涂覆pvdf、陶瓷氧化铝、芳纶等胶黏剂,弥补了热稳定性短板,性能上湿法隔膜已经全面超越干法隔膜。
小结:隔膜是锂电池四大材料(隔膜、电解液、正极材料、负极材料)中技术难度最高的,其性能直接决定锂电池的充放电、安全性等性能。湿法隔膜比干法隔膜在力学性能、透气性能、安全性能、稳定性能等方面均具有一定优势,涂覆后可以大幅提升湿法隔膜的热稳定性,总体来说湿法涂覆隔膜具有明显的性能优势。高端消费电池大多使用湿法隔膜,随着动力锂电池对能量密度要求的提升,尤其是三元电池(能量密度高于磷酸铁锂电池)的广泛应用,湿法隔膜在动力锂电池的渗透率进一步提升。
图:全球锂电池隔膜需求量预测
从上图得知,预估2021-2025全球锂电池隔膜需求从60亿平米增至201亿平米,未来五年 的年复合增长率超过40%,到2025年全球锂电池隔膜市场空间约376亿元,国内动力电池隔膜将从2020年的14亿元增至 2025年的93亿元,海外动力电池将从42亿元增至2025年的208亿元,带动全球隔膜市场空间从2020年的109亿元增长至376亿元。预计2021-2025年全球隔膜市场空间年复合增长率在28%左右。
2020年中国隔膜企业已占领全球锂电池隔膜市场份额50%,我国的星源材质、上海恩捷股份等企业已经向韩国LG 化学和三星SDI,日本松下电池企业供货,来自中国的隔膜产品逐步渗透全球市场,从2020年全球份额来看,中国隔膜企业已占领全球50%的市场。
图:全球主要隔膜厂商扩产情况
从上图的数据可以看到,恩捷股份的隔膜产能集中于湿法隔膜,星源材质在湿法隔膜和干法隔膜市场齐头并进,从技术路线风险和经营风险来看,星源材质明显要优于恩捷股份。
综上所述:干法隔膜在中低端动力和储能市场中具有很强的优势,干法成本仅为湿法的70%左右,干法隔膜适用于对成本和安全性要求较高,但能量密度要求不高的领域,如低端动力和储能领域,尤其这两年储能市场持续高速成长和电动车中低端产品持续放量,干法隔膜市场需求量不断加大。在电动车市场,随着高能量密度导向弱化,车型配置逐渐多样化,高能量密度电池补贴额度下降,车企不再盲目追求高能量密度的三元电池,尤其最近一年新能源市场对能量密度稍低的磷酸铁锂电池需求量加大,直接带动了干法隔膜需求量起飞
作者:聚沙成岩
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