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锂电池隔膜号称“电池之肺”,尽管隔膜在动力电池成本中的占比并不算高,但其对电池的性能却有重要影响。产品性能的高要求导向了生产工艺的高要求和技术设备的高壁垒,因此隔膜行业具有重技术、重资金、重规模的特点。
高行业壁垒也带来高回报,隔膜行业的平均利润水平明显高于新能源车领域所有其它细分行业,且头部企业利润率相当惊人。据统计,2021年新能源车行业总体平均毛利率为27.8%,隔膜行业毛利率为36.1%,显著高于大部分细分赛道。
隔膜的生产工艺主要分为干法和湿法两大类,其具体的应用情况是怎样的?锂电池全产业链产能过剩背景下,隔膜的产能情况是怎样的?
为解答上述问题,妙投邀请到某动力电池企业研发经理吴先生为投资者答疑解惑。
核心看点:
目前主流的动力电池企业使用的基本都是湿法隔膜,干法隔膜与湿法隔膜市场需求占比甚至比1:9还低。
未来5-8年半固态全固态电池将迎来发展,隔膜是最容易被取代的材料,但是隔膜行业并不会突然消亡或者被完全颠覆,传统液态电池仍有市场。
明年下半年左右,隔膜行业会面临产能过剩的问题,产能过剩会带来价格战,导致毛利率大幅下滑。隔膜价格下行会发生在扩产产能释放节点的两三个月后。
隔膜的生产工艺主要分为干法与湿法两大类,您能给我们说说这两种隔膜的具体应用情况吗?
干法隔膜的特点是只能单向拉伸,也就是说只有一个方向的抗拉强度还不错。另外干法隔膜的厚度比较厚,占据了电池的空间,能量密度是其劣势,如果越做越薄的话,电池的性能就会大幅下降。
干法隔膜最具代表性的国内企业是星源材质。目前干法隔膜相关生产设备的国产化已经基本完成,所以成本比较低,因几乎无热收缩现象而具有较高的安全性。干法隔膜适用于对成本比较敏感,但对能量密度要求不高的应用场景,比如储能市场。
相较干法隔膜而言,湿法隔膜生产成本比较高,不过湿法隔膜的厚度更薄,孔均匀,孔隙率高,能够提高电池的能量密度及循环性能。现在主流的动力电池企业使用的基本都是湿法隔膜。
下游需求方面,干法隔膜与湿法隔膜甚至比1:9还低,国内前10动力电池企业基本没有用干法隔膜的,现在基本是湿法隔膜的天下。比亚迪的刀片电池用的是干法隔膜,刀片电池属于磷酸铁锂电池,主打极致的性价比,所以会用比较便宜的干法隔膜。
湿法隔膜比较有代表性的企业是恩捷股份,中材科技、星源材质等也做湿法隔膜。恩捷股份靠湿法隔膜在行业中基本占了百分之三四十的市场份额,处于垄断地位。而且现在很多隔膜企业倒闭了,市场集中度越来越高。像干法隔膜代表企业星源材质的出货基本上也都是湿法隔膜。
隔膜企业交付给电池企业的隔膜是否是标准化产品?
上面所说的隔膜情况都是指基膜,干法基膜和湿法基膜。各电池企业使用的基膜差异比较小,但是基膜上的陶瓷涂层选择会存在差异,比如不同厂家之前的涂层厚度不一样,也有可能会不涂。在基膜的基础上涂陶瓷层会增加其结构强度,增加电池安全性。三氧化二铝是比较稳定的材料,是陶瓷隔膜涂层理想的材料选择。
基膜的材料均为聚合物材料,只是在基材的基础上会根据适配的产线工艺有轻微调整。国外企业中,像LG新能源、SK on用的隔膜也和国内类似,但是松下偏向用无纺布。无纺布的材料会更贵一些,不过这个材料的热稳定性好,可以耐高温,不会发生隔膜的收缩或者失效,但由于成本问题,国内企业一直没有用。
国内企业还偏向在隔膜基膜涂上陶瓷涂层后再涂一层胶,也就是涂胶隔膜。涂胶隔膜的好处是涂胶一般是PVDF胶可以粘住正负极片。因为理论上正负极片和隔膜之间还有一定的缝隙,不是完全粘连在一起的,涂一层胶能够让极片和隔膜之间牢牢粘在一起不移动。尤其是现在电池尺寸越来越大,涂胶隔膜更加受欢迎。但是涂胶隔膜成本很高,比现在的陶瓷隔膜贵60%-100%。
专家表示,行业内一直在热议的半固态电池,就是涂凝胶隔膜做的电池,然后少注入一些电解液,让正负极片粘在隔膜凝胶上来达到一个类似半固态的状态。实际上2025之前真正有机会产业化的半固态电池,就是用凝胶类隔膜做成的这种接近半固态形态的电池。
二线动力电池厂商的隔膜材料全是隔膜材料厂完成生产的,直接发给电池厂就可以使用。而宁德时代和比亚迪会自主控制,比如宁德时代会只采购基膜,然后后续环节由宁德卓高完成,以控制成本。
怎样看待二级市场热议的芳纶涂覆隔膜?
专家表示,芳纶涂覆隔膜材料很贵,成本很高,另外需要规避日本专利。其实目前无论是无纺布还是芳纶涂覆隔膜都会涉及到日本专利的问题。恩捷股份的芳纶涂覆隔膜是通过了日本帝人的专利授权,如果没有通过授权,很容易被告,从而给企业造成经济损失。
目前芳纶涂覆隔膜的使用是比较困难的,各电池厂目前还是倾向使用湿法隔膜。湿法隔膜可以达到9-16微米的厚度,但是在7微米以下的厚度,湿法存在一定的难度,而芳纶甚至可以做到5微米,从这个角度来说,芳纶有一定的机会。但是如果整个行业认为7-9微米的基膜够用,那么芳纶就会比较尴尬。
如果电池厂需要隔膜轻量化,越来越薄,进一步提高能量密度的话,那么就会像半固态全固态的方向发展。这时只需要半固态或者全固态的电解质形成一个有机界面充当介质,避免正负极之间短接就能起到隔膜的作用,也就是说不再需要隔膜材料了。所以在未来5-8年将迎来发展的半固态全固态电池体系中,隔膜是最容易被取代的材料,其他材料都还能继续用。
但是目前半固态和全固态电池的发展还不成熟,所以芳纶的应用也存在一定的机会,但是想要做到像目前陶瓷隔膜或者湿法隔膜那么大的市场比较困难。
半固态电池和全固态电池的发展,会使得隔膜行业逐渐消失吗?
专家表示,固态电池会因为成本等各方面原因,首先在中高端市场应用,比如豪华乘用车市场。而像储能市场、两轮车市场、换电市场、3C市场等这种对于成本敏感的市场,肯定还是会用到目前的传统隔膜的,所以隔膜行业不会突然消亡或者被完全颠覆,只是说隔膜在新化学体系建立之后,会稍微受限。
隔膜的产能目前是怎样的情况?
原材料现在不是问题,基本上都已实现国产化不受限。隔膜对于涂覆的精度以及造孔的要求很高,设备目前还是以进口为主,全世界卖隔膜设备最多的是日本制钢所,日本法国等都有相应的厂家。但是这些设备基本都要一年以上甚至两年才能进行交付,这就导致隔膜扩产的速度一般。
但是从隔膜下游电池厂目前的情况来看,明年下半年左右不超过2024年,隔膜行业也会存在产能过剩的问题。需求从车-电池厂-材料厂一层层传导。基于市场的反馈,车企会预判明年的产能和需求,电池厂据此做产能规划,进行原材料的锁链。
宁德时代这样的头部玩家至少会提前半年以上将需求给到原材料厂家,原材料厂家会基于其市场份额进行整个行业需求的预估并提前布局。当下这个节点,如果大家都布局,随着预期和实际需求的放缓,就可能会存在产能偏过剩的问题。
产能过剩就会带来价格战,导致毛利率会大幅下滑。专家表示,今年11月份负极材料石墨的产能已经有富余了,明年石墨百分百会有价格战,也就是说石墨价格会大幅下降,其他材料也大同小异。
隔膜行业市场集中度高,龙头企业议价权高,为什么也会发生价格战?
现在湿法和干法隔膜都已经很成熟,产品同质化比较严重。今年龙头企业的话语权高是因为市场供不应求,但是当供过于求的时候,即使是龙头企业也会比较被动。
一旦发生价格战,隔膜行业的毛利肯定是要下降不少的。17年到18年上半年左右,整个隔膜市场的订单是在美国和日本企业手中的,18年下半年恩捷股份开始切入动力电池行业做湿法隔膜。其性能不比国外差,并且还能不断降低价格,一步步成为行业龙头。后来国内干法隔膜也做出性价比,干法隔膜也陷入价格战。
17年的时候隔膜的价格大概8块钱一平,现在已经降到了两块钱多一平,但是基膜的成本其实不到7毛钱,实际利润还是很高的。如果明年需求放缓叠加隔膜扩产,价格肯定会下行,长期来说,毛利也肯定也会往下走。
专家表示隔膜行业去年年底扩了一波产能,隔膜行业的扩产周期基本上是12个月到18个月。价格下行具体要看扩产的产能什么时候释放。在释放节点再增加两三个月,肯定就是要调价格的时候了。
现在还没有完全看出来这个节点,普通隔膜也就是基膜的价格肯定会慢慢下滑,涂陶瓷层或者涂胶的隔膜会增加其附加值,价格不一定会下降,不过这也和其出货量有关。整体来说,隔膜行业的毛利不可能一直维持在现在的高水平。