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鋰電池(chi)國產化最后的壁壘 ——鋁(lv)塑膜主題研究(jiu)
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概要
軟包電(dian)池核心材料,亟(ji)待國產替代(dai)
鋁塑膜是軟包電(dian)(dian)池核(he)心材料,對于電(dian)(dian)池輕量化起到關鍵作用,隨著軟包電(dian)(dian)池在3C消費電(dian)(dian)子(zi)以及動力電(dian)(dian)池領域滲(shen)透率不(bu)斷提升,鋁塑膜需求(qiu)量呈(cheng)高速增(zeng)長(chang)態勢。但由于技術壁壘很高,國內(nei)產品大部分(fen)尚(shang)無法滿足中高端需求(qiu),目前(qian)國內(nei)鋁塑膜市(shi)場基本被日本廠商(shang)占據,急需國內(nei)企業技術突圍。
需求盡享新能源汽車紅利,補貼退坡(po)有望(wang)加速(su)國(guo)產替代
軟包(bao)(bao)電(dian)池主要有(you)消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)以及動(dong)力電(dian)池兩大應用領(ling)域,其中在(zai)消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)領(ling)域已經(jing)(jing)得到廣(guang)泛推廣(guang),滲(shen)透率已經(jing)(jing)接近70%,而在(zai)動(dong)力電(dian)池領(ling)域滲(shen)透率不到15%,尚有(you)較(jiao)大提升空間。新能(neng)源汽(qi)車(che)產銷量(liang)確定性的高(gao)(gao)增長將帶動(dong)鋰電(dian)池需求高(gao)(gao)增長,并且由于(yu)軟包(bao)(bao)電(dian)池相(xiang)(xiang)比(bi)圓(yuan)柱、方形電(dian)池具有(you)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)優勢,符合動(dong)力電(dian)池發(fa)展要求,未(wei)來滲(shen)透率有(you)望(wang)(wang)持續提升,鋁塑膜(mo)將充分受(shou)益于(yu)新能(neng)源汽(qi)車(che)行業紅利。此外,國(guo)(guo)產鋁塑膜(mo)相(xiang)(xiang)比(bi)進口產品具有(you)性價比(bi)高(gao)(gao)、貼近客(ke)戶、售后服務方便等優勢,隨著國(guo)(guo)內(nei)新能(neng)源汽(qi)車(che)補貼逐步退坡,基于(yu)成本考慮(lv)未(wei)來有(you)望(wang)(wang)加(jia)速對進口替代。
1.軟包電池核(he)心材料,亟待國(guo)產替代(dai)
鋰離(li)子(zi)電池(chi)(chi)目前封裝(zhuang)(zhuang)工藝主要采用圓柱形(xing)、方(fang)(fang)(fang)形(xing)、鋁(lv)塑膜(mo)(mo)軟(ruan)包(bao)電池(chi)(chi)三種結構,鋁(lv)塑膜(mo)(mo)是軟(ruan)包(bao)電池(chi)(chi)核心材料,對于電池(chi)(chi)輕量(liang)化起(qi)到關鍵作(zuo)用,相(xiang)較于鋼殼(ke)、鋁(lv)殼(ke)或塑料殼(ke)等包(bao)裝(zhuang)(zhuang)材料,鋁(lv)塑膜(mo)(mo)具有質量(liang)輕、厚度薄(bo)、外形(xing)設計靈活等特點,在安全性(xing)、比容量(liang)、內阻(zu)等方(fang)(fang)(fang)面具有明顯優勢(shi),正在逐步替代傳統(tong)鋼殼(ke)、鋁(lv)殼(ke)鋰電池(chi)(chi)。根(gen)據(ju)GCII數據(ju),2013至(zhi)2017年國內鋁(lv)塑膜(mo)(mo)需求(qiu)量(liang)由3650萬平(ping)方(fang)(fang)(fang)米(mi)快速上升至(zhi)1.4億(yi)平(ping)方(fang)(fang)(fang)米(mi),復合(he)增長(chang)率達到40%,截止(zhi)2017年產值約40億(yi)元。
軟(ruan)包鋰電池(chi)有(you)兩大(da)技術方向(xiang),一是滿(man)(man)足(zu)小型化(hua)和(he)輕薄(bo)化(hua)需求(qiu),主(zhu)(zhu)要(yao)滿(man)(man)足(zu)消費類電子產品(pin)需求(qiu),這就要(yao)求(qiu)鋁(lv)塑(su)(su)膜在(zai)保證水、氧阻(zu)隔性(xing)同(tong)時向(xiang)輕薄(bo)、柔韌性(xing)發展;二(er)是滿(man)(man)足(zu)高密度(du)大(da)容(rong)量和(he)大(da)充放電倍率的需求(qiu),主(zhu)(zhu)要(yao)應用(yong)與(yu)動(dong)(dong)力電池(chi)和(he)儲能領域,要(yao)求(qiu)鋁(lv)塑(su)(su)膜具有(you)更高機(ji)(ji)械輕度(du)、更高阻(zu)隔性(xing)和(he)長(chang)期使(shi)(shi)用(yong)壽命。目前鋁(lv)塑(su)(su)膜軟(ruan)包電池(chi)已經普(pu)遍用(yong)于(yu)筆記(ji)本(ben)電腦、手機(ji)(ji)、可穿戴設備(bei)等,也正開始被電動(dong)(dong)汽車大(da)量使(shi)(shi)用(yong)。
鋁(lv)塑膜主是(shi)由外(wai)層尼龍層(ON)、中間鋁(lv)箔層(AL)、內(nei)層熱封(feng)層(一般采用(yong)流延聚丙烯薄膜CPP)構成的(de)復合材(cai)料(liao),層與層之(zhi)間通過粘合劑(ji)進行結(jie)合。內(nei)層起到封(feng)口粘結(jie)作用(yong);中間鋁(lv)箔層能防止外(wai)部(bu)水汽滲入(ru)以(yi)及內(nei)部(bu)電解(jie)液滲出;外(wai)層為(wei)保護層,要求具有(you)很強機械性(xing)(xing)(xing)能,以(yi)防止外(wai)力(li)對電池損傷。鋁(lv)塑膜是(shi)軟包裝鋰電池封(feng)裝的(de)關鍵(jian)材(cai)料(liao)之(zhi)一,起到保護內(nei)部(bu)電芯(xin)材(cai)料(liao)的(de)作用(yong),在阻隔(ge)性(xing)(xing)(xing)、冷(leng)沖壓成型(xing)性(xing)(xing)(xing)、耐穿刺性(xing)(xing)(xing)、化學穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)和絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)方面有(you)嚴(yan)格要求,是(shi)鋰電池材(cai)料(liao)領域技術難(nan)度最高的(de)環(huan)節(jie),遠超過隔(ge)膜、正(zheng)極、負(fu)極、電解(jie)液。
目(mu)前(qian)鋁(lv)塑膜(mo)主流生產工藝包(bao)括(kuo)昭和(he)(he)電(dian)工干(gan)法(fa)(fa)以及(ji)大日本(ben)印刷(shua)熱(re)法(fa)(fa)工藝。干(gan)法(fa)(fa)工藝中鋁(lv)和(he)(he)CPP之間(jian)用(yong)接(jie)著(zhu)劑粘結后(hou)直(zhi)接(jie)壓合而(er)成(cheng),具有良(liang)好的沖深成(cheng)型(xing)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、防短路性(xing)(xing)能(neng)(neng)、裁(cai)切(qie)(qie)性(xing)(xing)能(neng)(neng),且工藝簡單(dan)、成(cheng)本(ben)低,然而(er)與熱(re)法(fa)(fa)相比,耐電(dian)解液和(he)(he)抗水(shui)性(xing)(xing)能(neng)(neng)較差(cha)。熱(re)法(fa)(fa)工藝中AL與CPP之間(jian)用(yong)MPP(改性(xing)(xing)聚丙烯)連接(jie),通過緩(huan)慢升溫升壓熱(re)合成(cheng),制(zhi)作過程較長,并且由于需要(yao)高溫烘(hong)烤,導致ALF脆化,進而(er)使沖深性(xing)(xing)能(neng)(neng)劣化,防短路性(xing)(xing)能(neng)(neng)不(bu)如干(gan)法(fa)(fa),外觀和(he)(he)裁(cai)切(qie)(qie)性(xing)(xing)差(cha),但耐電(dian)解液和(he)(he)抗水(shui)性(xing)(xing)能(neng)(neng)好。干(gan)法(fa)(fa)應用(yong)廣泛,可應用(yong)于各種(zhong)高能(neng)(neng)量密度、高倍率電(dian)池上(shang),而(er)熱(re)法(fa)(fa)只可應用(yong)在對容量要(yao)求不(bu)高的電(dian)池上(shang)
由(you)于技術壁壘很高,目前鋁(lv)塑(su)膜市(shi)場依舊(jiu)被日本(ben)廠商占(zhan)據。國(guo)內(nei)鋁(lv)塑(su)膜產品依舊(jiu)存在以下(xia)問(wen)題(ti):1、鋁(lv)箔表(biao)(biao)面(mian)處理(li)工(gong)藝(yi)落后:由(you)于采用水(shui)洗(xi)除油和“鉻酐(gan)”鈍(dun)化處理(li),環保問(wen)題(ti)突出。另外(wai)由(you)于水(shui)的(de)表(biao)(biao)面(mian)張力,鋁(lv)箔微孔中的(de)油無(wu)(wu)(wu)法(fa)清洗(xi)干凈(jing),致使后續流程出現缺陷;2、鋁(lv)箔的(de)水(shui)處理(li)工(gong)藝(yi)會產生“氫(qing)脆”,因此國(guo)產鋁(lv)塑(su)膜耐折度差;3、鋁(lv)箔表(biao)(biao)面(mian)為涂布UV層,鋁(lv)箔挺度不(bu)夠,寬(kuan)幅產品無(wu)(wu)(wu)法(fa)制作(zuo)且良品率(lv)差;4、對于CPP,國(guo)內(nei)主要采用淋(lin)膜機淋(lin)涂,與(yu)高導熱(re)的(de)鋁(lv)箔表(biao)(biao)面(mian)復(fu)合時,容易產生卷(juan)曲和層狀結晶(jing);5、國(guo)內(nei)膠黏(nian)劑配方問(wen)題(ti)導致產品易分(fen)層剝離。以上因素導致大(da)部分(fen)國(guo)產鋁(lv)塑(su)膜無(wu)(wu)(wu)法(fa)滿足中高端需(xu)求(qiu),市(shi)場被少(shao)數國(guo)外(wai)廠商壟斷(duan),價格居高不(bu)下(xia),毛利率(lv)甚至超過60%。
2.需求盡(jin)享新能(neng)源(yuan)汽車紅利,補貼(tie)退坡有(you)望加速國(guo)產替代
消費為(wei)盾,動力為(wei)矛
由于軟包(bao)電(dian)池形狀設(she)計更(geng)加靈活,體積和(he)質量能量密度更(geng)高,符(fu)合(he)手機、筆(bi)記本電(dian)腦(nao)等電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)小(xiao)型化、輕薄化的(de)趨勢(shi),在3C電(dian)池領域(yu)滲透率不(bu)斷提高,由2011年(nian)的(de)13%提升(sheng)至2016年(nian)的(de)67%,并且(qie)有望(wang)繼續提升(sheng)。雖然手機、平板電(dian)腦(nao)、筆(bi)記本電(dian)腦(nao)等傳統(tong)消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)電(dian)子(zi)增速放(fang)緩,但隨著可穿戴設(she)備、無人機等新(xin)興消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)進入(ru)市場,未來(lai)鋁(lv)塑(su)膜(mo)在消(xiao)(xiao)費(fei)(fei)電(dian)子(zi)領域(yu)有望(wang)保持穩定增長(chang)。
動(dong)力電池(chi)領域將(jiang)是軟包電池(chi)用鋁塑膜市場未來主要增(zeng)長(chang)動(dong)力。新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)產銷(xiao)(xiao)量(liang)(liang)的(de)持(chi)續高增(zeng)長(chang)有(you)望帶來軟包電池(chi)需求高增(zeng)長(chang)。根據(ju)中國汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)協會和(he)(he)GGII披露數據(ju),2013~2017年(nian)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)銷(xiao)(xiao)量(liang)(liang)、車(che)用動(dong)力電池(chi)產量(liang)(liang)和(he)(he)復合增(zeng)長(chang)率分別(bie)達(da)到158%、137%和(he)(he)160%。根據(ju)三部委聯合發布《汽(qi)車(che)產業(ye)中長(chang)期發展(zhan)規劃(hua)》,到2020年(nian)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)產銷(xiao)(xiao)要達(da)到200萬輛,為(wei)完成這一目標,2018~2020年(nian)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)銷(xiao)(xiao)量(liang)(liang)預(yu)計將(jiang)維(wei)持(chi)37%以上增(zeng)速;規劃(hua)還提出到2025年(nian)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)占(zhan)汽(qi)車(che)產銷(xiao)(xiao)20%以上,屆時新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)年(nian)銷(xiao)(xiao)量(liang)(liang)有(you)望超(chao)過(guo)600萬量(liang)(liang)。
此外,在(zai)方形、圓柱、軟包(bao)(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)中,軟包(bao)(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)滲(shen)透(tou)率正在(zai)加大,2016年軟包(bao)(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)占比9%,2017年占比則提(ti)升(sheng)(sheng)到(dao)14%。動(dong)(dong)力(li)軟包(bao)(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)滲(shen)透(tou)率提(ti)升(sheng)(sheng)的(de)直接動(dong)(dong)力(li)是新能源汽(qi)車(che)對動(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)能量密(mi)度以(yi)及電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)安(an)全性要求(qiu)越來越高。根據《汽(qi)車(che)產(chan)業中長(chang)期發展規劃》中規定到(dao)2020年動(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)單(dan)體比能量要求(qiu)達到(dao)300Wh/kg,力(li)爭實現350Wh/kg,系統比能量力(li)爭達到(dao)260Wh/kg。現階段商用動(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)單(dan)體比能量一般為(wei)160-180Wh/kg,系統比能量一般為(wei)90-130Wh/kg,離政策要求(qiu)還有較大距離,使用軟包(bao)(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)可以(yi)使系統能量密(mi)度提(ti)升(sheng)(sheng)5%~15%。有望在(zai)動(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)領(ling)域應用占比不斷提(ti)升(sheng)(sheng)。目前國內前50大動(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)企業已有29家布局軟包(bao)(bao)線(xian)路,根據高工鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)預測到(dao)2020年,軟包(bao)(bao)動(dong)(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)滲(shen)透(tou)率將(jiang)會達到(dao)35%以(yi)上。
進口替代空間廣(guang)闊
全球鋁塑(su)膜市(shi)場目前主要由日(ri)本(ben)(ben)和(he)韓國少(shao)數企業(ye)壟(long)斷,其(qi)中日(ri)本(ben)(ben)DNP和(he)昭和(he)電工合(he)計市(shi)占(zhan)率超過70%。國產(chan)鋁塑(su)膜在耐電解液和(he)強酸腐蝕性、沖深(shen)、耐拆度等方面(mian)與進口(kou)產(chan)品還(huan)存在一定差(cha)距,因此無(wu)法應(ying)用于中高端(duan)產(chan)品,國內(nei)進口(kou)鋁塑(su)膜占(zhan)總消耗(hao)量的90%左(zuo)右。
國(guo)產(chan)鋁(lv)塑膜相比進(jin)口(kou)產(chan)品(pin)在某(mou)些方面(mian)具有(you)天然優勢(shi):一是(shi)性價比優勢(shi),國(guo)產(chan)價格與(yu)進(jin)口(kou)價格保持20%~30%以上(shang)差距;二是(shi)更(geng)(geng)貼近國(guo)內電(dian)池廠客戶,市場(chang)開(kai)拓(tuo)渠道更(geng)(geng)直接,交易方式(shi)更(geng)(geng)靈活(huo);三是(shi)完善(shan)的售后服務(wu)(wu),貨源(yuan)充足,配送及時,技術服務(wu)(wu)更(geng)(geng)全面(mian)、快速(su)。隨著國(guo)內布局鋁(lv)塑膜企業越來越多,國(guo)產(chan)鋁(lv)塑膜市占率(lv)開(kai)始提升(sheng),根(gen)據(ju)GCII數據(ju)國(guo)產(chan)鋁(lv)塑膜占比由2016年(nian)的4.5%提升(sheng)至2017年(nian)10%。
動力(li)電(dian)池企(qi)業(ye)出于成(cheng)本考慮(lv)是(shi)推動鋁塑膜(mo)進(jin)口替代(dai)的(de)關鍵因素。根據2018年發布《關于調整完善(shan)新(xin)能源汽車(che)推廣應用財(cai)政(zheng)補貼(tie)政(zheng)策的(de)通知(zhi)》,新(xin)能源乘用車(che)、客車(che)、貨車(che)獲(huo)取(qu)財(cai)政(zheng)補貼(tie)需要(yao)滿(man)足的(de)續(xu)航(hang)里程(cheng)(cheng)(cheng)、技術要(yao)求均出現不同程(cheng)(cheng)(cheng)度(du)提高,補貼(tie)均出現不同程(cheng)(cheng)(cheng)度(du)退(tui)坡(po),未來財(cai)政(zheng)補貼(tie)完全退(tui)出將是(shi)大勢所趨。而補貼(tie)逐步退(tui)坡(po)使得電(dian)池企(qi)業(ye)成(cheng)本壓(ya)力(li)越來越大,有(you)望(wang)加(jia)速國產動力(li)鋁塑膜(mo)應用進(jin)程(cheng)(cheng)(cheng)。