锂电池隔膜材料重要性.docx

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1、锂电池隔膜材料重要性目录1 .前言12 .电池隔膜是锂电池材料之一13 .电池隔膜生产工艺24 .电池隔膜行业三大特点34.1. 资产重，设备要求高34.2. 工艺流程多，成品率低，毛利高44.3. 基膜以数量为主，涂层以工艺和专利为主45 .电池隔膜需求持续增长46 .电池隔膜技术迭代57 .半固态电池成为电池隔膜新方向61 .前言锂电池已经彻底改变了从消费电子产品到电动汽车的各个领域，而隔膜在 其性能和安全性方面发挥着至关重要的作用。随着锂电池的需求持续飙升，了解隔膜行业的动态变得越来越重要。我们 将探讨塑造这个快速发展的行业的关键参与者、市场趋势和技术进步。2 .电池隔膜是锂电池材料之一

2、电池隔膜、正极材料、负极材料和电解液是最重要的锂离子电池材料，约 占锂电池材料总成本的4%。锂电池隔膜具有大量曲折、贯通的微孔，可以保证 电解质离子自由通过，形成充放电回路。其主要作用是隔离正极和负极，防止 电池短路。同时保证充放电时锂离子正常通过微孔通道，保证电池的正常工作。电池 隔膜的性能决定了锂离子电池的内阻、容量、循环性能、充放电电流密度等关 键特性。目前商业化的锂电池隔膜主要有聚乙烯（PE）隔膜、聚丙烯（PP）隔膜以 及PE和PP复合多层微孔膜。PE电池隔膜强度高，加工范围广。PP隔膜具有 较高的孔隙率、透气性和机械性能。普通3C电池主要采用单层PE隔膜或单层 PP电池隔膜。动力电池

3、一般采用PE/PP双层电池隔膜、PP/PP双层隔膜或PP/PE/PP三 层隔膜。然而，聚烯燃隔膜具有非常明显的缺点，如热稳定性和对电解液的润 湿性不足，这使得聚烯烧隔膜的涂覆和改性成为趋势方向。Non-aqueous electrolyte 13 .电池隔膜生产工艺电池隔膜的生产工艺主要分为湿法和干法两大类。锂离子电池隔膜的生产 工艺包括原材料配方及快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等。 其中，微孔制备技术是锂离子电池隔膜制备工艺的核心，根据工艺类型可分为 干法拉伸和湿法拉伸两种。干式隔膜安全性高、成本低，多用于大型磷酸铁锂动力锂电池。湿法隔膜 由于其厚度较薄、孔隙率较高，因此孔径均

4、匀度较高，透气率较高。与干式隔 膜相比，其在机械性能、透气性和理化性能等方面具有一定的优势，因此在注 重能量密度的三元电池中应用更为广泛。隔膜涂布是将氧化铝、粘结剂和去离子水在原锂离子电池隔膜上混合搅拌 形成浆料。微凹版挤出涂布用于在基材隔膜上制作一层或两层陶瓷表面。陶瓷 隔膜增加了原膜的机械强度，使得电池在耐高温、耐穿刺、减薄等方面表现出 优异的性能。同时，不会影响透气性，保证锂离子的流动，从而提高安全性。涂覆工艺 不仅可以增强电池隔膜的热稳定性，提高其机械强度，而且可以防止电池隔膜 收缩造成的正极和负极之间的大面积接触。还可以提高隔膜的耐穿刺性能，防 止电池在长期循环条件下锂枝晶刺穿隔膜而

5、造成短路。同时，涂覆工艺有利于增强电池隔膜的保液性和润湿性，从而延长电池的 循环寿命。涂层材料可分为无机材料和有机材料。无机材料主要包括陶瓷，有 机材料主要包括PVDF和芳纶。一般来说，陶瓷价格相对便宜，多用于动力电池, 而芳纶价格较贵，主要用于消费电子产品。4 .电池隔膜行业三大特点4.1. 资产重，设备要求高锂电池隔膜行业是典型的重资产行业，固定资产占比居四大材料之首。设 备投资大，投资回收期长。从投资回收期来看，电池隔膜行业的投资回收期较 长，略高于正极行业，约为8年。电池隔膜的生产对生产设备的选型有很高的 要求。需要根据不同的生产工艺定制设备生产线。生产难度大，不同的生产设备 和工艺可

6、以直接影响电池隔膜的综合理化性能。目前，我国干法分离机生产设 备的国产化已基本完成。锂电池湿式隔膜生产设备复杂，主要依赖进口。领先的电池隔膜企业与设备制造商保持密切联系，优质设备供应商的产能 与企业绑定。在绑定优质设备供应商产能的同时，龙头企业也在加紧设备国产 化。与此同时，中国厂商也在加紧自研。自主研发的湿法锂离子电池隔膜生产线，解决了双向拉伸湿法锂离子电池 隔膜生产线投资大、能耗高、建设周期长、环境污染大的问题。未来我国湿式 分离器设备的国产化率将持续提高，龙头企业将加大设备国产化力度，未来相 应设备的采购成本或将进一步降低。4. 2.工艺流程多，成品率低，毛利高电池隔膜行业工艺较为复杂，

7、损耗较多。与其他材料相比，电池隔膜行业 的工艺流程中存在许多造成重大损失的环节，并且在母卷生产后的过程中仍然 存在损失。母卷需要按照产品规格进行分切，此过程会产生少量的边角，并且 在基膜的涂布过程中会产生一定的损耗。较高的制造难度导致电池隔膜行业良率较低、行业壁垒较高。其他材料的 综合良率高于电池隔膜行业，因此从行业壁垒来看，电池隔膜行业壁垒相对较 高，技术水平的差异将极大影响企业的竞争力和利润水平。良率和工艺门槛因 素导致隔膜行业毛利率较高。4. 3.基膜以数量为主，涂层以工艺和专利为主基底膜竞争的核心：以量取胜。电池隔膜行业的主要成本是原材料、折旧 成本、人工成本、燃料动力等，由于电池隔膜

8、基膜同质性强，规模化后成本大 幅下降。以原材料为例，基膜的主要原材料是PP和PE。当电池隔膜企业采购 量较大时，与上游大宗商品厂家的议价能力将会提高。涂层工艺多样，以工艺和专利为核心。电池隔膜的涂层多采用定制、联合 研发的方式，其核心在于配方和工艺，涂层专利主要由LG等大公司控制。5 .电池隔膜需求持续增长随着碳中和，锂离子电池的需求正在高速增长。锂离子电池隔膜广泛应用 于新能源汽车、储能电站、电动自行车、电动工具、数码电子产品等领域。锂 离子电池可分为动力电池、储能和消费电子领域三大使用场景。近年来，锂电 池下游产业发展迅速。在动力电池领域，在政策大力支持和消费者认可度不断提高的背景下，新

9、能源汽车销量持续走高，带动动力电池市场快速增长。在储能领域，新能源发 电作为清洁发电技术发展迅速。但新能源波动性与电网安全之间的矛盾突出。发展储能成为解决电力供需匹配问题的关键。在消费电子领域，随着发展 中国家电子产品市场的带动以及新兴电子产品需求的增长，未来消费类锂离子 电池的需求仍将保持强劲。下游市场的快速发展带动了整个锂离子电池隔膜行业的快速增长。电池隔膜出货量大幅增长，市场集中度较高。据统计，2021年我国锂电池 隔膜出货量为78亿平方米，同比增长超过100%。中国电池隔膜制造商已经具 备全球竞争力。2021年，中国电池隔膜市场受全球新能源汽车需求高增长以及 储能市场高增长的影响，出货

10、量增速明显。市场竞争格局来看，2021年，73.8%的电池隔膜市场份额将集中在中国，全球 电池隔膜供应将由中国主导。中国电池隔膜企业不断进军国际市场，新型电池 隔膜企业产能规划大6 .电池隔膜技术迭代湿法为主，干法有望企稳反弹。据统计，2021年电池隔膜出货量为78亿 平方米，其中湿式隔膜占74%,干式隔膜占26%。湿式分离机的市场份额将不 断增加。干式隔膜安全性高、成本低，因此多用于磷酸铁锂电池。铁锂爆款放量快速增长以及储能电池装机量提升带动铁锂电池出货量快速 增长，干法隔膜企业从中受益，增速的出货量有所增加。干法和湿法将继续保持价格差异，未来干法将向10 口 m和9 m发展。从 生产企业来

11、看，目前干法电池隔膜生产设备在国内已基本实现国产化。但湿法 电池隔膜性能要求较高，生产设备较为复杂，目前仍依赖进口。涂层隔膜的比例正在增加。该电池隔膜涂层可以有效提高锂电池中电池隔 膜的循环性能和耐高温性能，并且可以在更薄厚度的基础上生产出更高强度的 隔膜。目前湿法隔膜普遍采用涂层方案。随着湿法4 m和4.5 m更薄湿法隔 膜等新技术的突破，出于性能改进和安全考虑，涂层应用预计将增加。为了提高干法隔膜的机械强度，涂层方案也逐渐被采用。随着12 m干法 单拉隔膜应用的增加，10 m干法单拉隔膜应用加速，干法涂层隔膜的渗透率 不断提高。目前，湿法基础隔膜价格相对稳定，湿法涂覆电池隔膜价格大幅上涨。

12、由 于涂覆工艺可以有效提高隔膜产品的质量，并为不同客户需求带来定制化生产 的机会，因此涂覆隔膜产品的盈利能力普遍高于基膜产品。无机涂料已成为主流，勃姆石的比例逐渐增加。电池隔膜性能的提高很大 程度上取决于基于涂布材料的涂布浆料配方的改进以及涂布工艺的改进。以勃 姆石和氧化铝为主要涂层材料的无机涂层比以聚偏氟乙烯（PVDF）和芳纶为代 表的有机涂层和有机-无机杂化涂层技术更加成熟。7 .半固态电池成为电池隔膜新方向固态电池采用固态电解质替代电池隔膜和电解液，行业还有很长的路要走。 与液体电池相比，固态电池采用固态正极和负极电极材料以及固态电解质。固 态电解质具有较高的机械强度，不仅可以用作电池中

13、的电池隔膜，而且可以有 效抑制锂枝晶的生长，因此具有较高的安全性。与传统液态锂电池相比，固态 电池具有以下优点：1）消除液体电解液泄漏和腐蚀的隐患，并具有更高的热稳定性。2）稳定、宽的电化学窗口，可匹配高压正极材料。3）固体电解质一般为单离子导体，副反应较少，循环寿命较长。4）全固态锂电池可通过多层堆叠技术进行内部串联，以获得更高的输出电但固态电池还存在尚未解决的科学问题，真正意义上实现产业化的时间尚 不明确。即使实现产业化，其产业链的建立以及工艺和成本的优化和改进也需 要一个长期的过程。半固态电池仍需要电池隔膜，下游进展较快。半固态电池又称固液混合锂 离子电池，既有液体电解质，也有固体电解质。因此，电池隔膜仍然是其主要 材料之一，电池隔膜的需求量没有太大变化，基膜与传统液电池相比也没有大 的变化。然而，涂层材料已从氧化铝、勃姆石等传统惰性无机材料转变为具有离子 导电性的活性材料，需要新的设计来减轻和控制锂金属负极上锂枝晶的形成。 另外，涂层的配方和工艺也需要相应开发，因此半固态电池隔膜具有更高的附 加值。