当前位置: 工艺门 >> 工艺门资源 >> 锂电池行业专题报告隔膜壁垒高,涂覆一体化
(报告出品方/作者:华安证券,陈晓)
1总论电池能量密度的不断提升形成对湿法隔膜的强劲需求,成本经济性有利于其加速渗透。干法隔膜主要用于商用车及储能等,而乘用车动力电池湿法隔膜渗透率也在不断提升。年湿法隔膜出货占比仅42%,年一季度已攀升至82%,市场份额快速提升主要系产品性价比持续优化:1)性能优越:干法隔膜成孔效果欠佳,一般用于商用车及储能等领域。湿法隔膜厚度较薄,微孔均匀,孔隙率高,有效保障电池能量密度及循环性能,更契合高能量密度电池,一般用于乘用车领域。涂覆工艺可以有效改善材料热稳定性和机械强度,提升电池安全性。2)成本经济性凸显:经过前期行业产能无序扩张及恩捷主动调价,年以来隔膜价格进入下行通道,湿法与干法的价差从年的1.9元/平下降至年一季度的0.3元/平,对应度电价差为4.5元/KWh。另一方面,隔膜目前仍处于供不应求,具备一定稀缺性,叠加在电池成本占比较低,下游电池厂成本容忍度更高,纷纷采取预付款模式加快锁定上游隔膜产能。
涂覆改性是提升电池能量密度的安全垫,重要性日益凸显,渗透率不断提升;涂覆工艺定制化技术壁垒高,由第三方代工向基膜涂覆一体化发展。1)安全性提升:涂覆改性可有效降低隔膜热收缩率,提高抗穿刺强度,安全性得到显著提升,同时可以增强隔膜与电解液之间的浸润性,提高离子电导率。近两年湿法隔膜的涂覆比例达到80%以上。2)工艺定制,勃姆石加速渗透:涂覆工序定制化特征明显,需要根据下游电池厂实际需求进行加工,涂覆溶剂及颗粒的搭配不同决定了最终产品的差异性。无机涂覆工艺简单且成本较低从而占据主流市场(90%以上),勃姆石凭借更加出色的性能及成本经济性加速渗透,对氧化铝形成显著替代。3)格局变化:行业发展早期,隔膜涂覆以第三方代工及电池厂自建产能为主。受限于涂覆产能偏紧,未来一段时间第三方代工及基膜涂覆一体化预计将并行发展。中长期看,基膜涂覆一体化有利于隔膜厂把控产品质量、降本增效,乃大势所趋。
隔膜行业高壁垒使得外部潜在进入者望而却步,内部竞争者成本盈利水平分化,已形成一超多强的竞争格局。高壁垒主要体现在技术(设备工艺)、资金、客户四个维度。1)设备技术含量高、产能供给稀缺,设计开发、定制生产、组装调试壁垒高周期长:隔膜产线非标化属性强,从设计开发、定制生产、组装调试都有较高的难度,隔膜厂需要对工艺和设备有极为深刻的理解才能顺利实现生产能力。核心设备仍高度依赖进口,而全球优质设备产能整体有限且大部分被隔膜大厂锁定,设备交付、产线安装、调试量产需要两年左右,这将限制众多竞争者的产能投放能力。2)工艺难度大良率低,专利影响展业:较高的制备难度造成隔膜良率在锂电四大主材中偏低,直接影响企业成本及盈利水平,而工艺改进良率提升很难一蹴而就,需要长时间积累。另一方面,国内外隔膜大厂掌握核心技术专利或授权,具有长期排他性,由此阻止或延缓其他竞争者的相关业务拓展。3)重资产属性强,资金投入大:隔膜投资强度高,单GWh投资额一般在万以上,略高于三元正极,是负极材料的2-3倍,电解液的7倍以上。资金实力较强的企业产能扩张更快,由此带来“产能加速释放—单平成本下降—盈利提升”的正向循环。4)客户认证门槛高周期长:电池厂认证标准高、周期长,海外客户更甚。而一旦进入其供应链便不会轻易更换,有助于隔膜厂获得稳定充沛的订单,由此降低了频繁切换产线所带来的损耗,有效提高单线产量。海外客户订单量大、利润高、回款方式佳,头部隔膜厂有望迎来量利齐升。
整体来看,隔膜行业具备较高的壁垒,高端精良的设备、成熟精湛的工艺及强大的资金实力使隔膜厂得以匹配优质供应链,龙头厂商技术优盈利强不断扩产,而二梯队厂商降本增利弹性空间大,多方位追赶提升竞争力。成本端:降本是系统工程,既需要行业共同推动原材料PE及设备国产化,同时也需要隔膜厂修炼内功做好规模化降本及技术降本。规模化降本核心在于增加产量,一方面可以构建更多产线,另一方面需要提升单线产能并实现连续生产。技术降本旨在通过设备及工艺不断优化实现良率提升。
高车速长幅宽提高单线产能、连续生产提高产能利用率以及技术工艺优化良率提升对降低隔膜成本的影响最为显著。高车速长幅宽最高可节省营业成本0.66元/平,满产满销可节省0.67元/平,良率提升可节省0.37元/平。
1)产线迭代提升车速幅宽:车速、幅宽是影响隔膜生产效率的核心指标。国内第一梯队隔膜厂投产设备以幅宽4-6m、车速40-60m/min居多,对应成本大致在0.85-1.33元/平。恩捷最新产线幅宽6.2m,车速m/min,成本可下降至0.67元/平,营业成本节省0.18-0.66元/平。车速幅宽的降本效果边际递减,头部厂商降本空间已比较有限,而二三线厂商降本弹性更大。
2)连续生产提高产能利用率:隔膜厂需要做好动态管理,合理匹配产线供给与客户需求,最大程度释放产能潜力。经测算,产能利用率50%情况下营业成本1.8元/平,满产情况下可降低至1.13元/平,营业成本节省0.67元/平。
3)工艺优化良率提升:可以减少原材料损耗,从而降低单位产品的成本。国内隔膜厂良率参差不齐,恩捷股份接近90%,星源材质大致在80%,中材科技及沧州明珠70%+,恒力石化预计在65%。经测算,良品率每提升5%,营业成本节省0.06-0.08元/平,若良率从65%提升至90%,营业成本节省0.37元/平。
第一梯队企业通过多年积淀在产能规模、技术工艺成熟度、客户资源方面具备先发优势,成本管控能力出色,中短期二三线厂商依旧望其项背。但从中长期看,经过上一轮行业出清,现存隔膜企业在成本控制方面日趋成熟。随着产能扩张释放、技术工艺优化良率提升,二三线隔膜厂降本边际效果更为显著,与头部企业的成本差异或将缩小。新能源汽车景气度维持高位,动力电池出货量快速增长形成对隔膜材料的强劲需求。受限于设备短缺及扩产周期长等因素,隔膜供需紧张格局预计仍将延续,产品价格将保持坚挺,给二三线厂商带来较大利润空间。新进入者凭借在手签订的产线能够形成生产能力,在厚实的盈利保障下专注做好成本控制,应对中长期竞争。随着设备国产化推进,供给瓶颈终将打破,届时二三线隔膜厂综合竞争力有望得到显著提升。
盈利端:产品及客户持续优化是拓展盈利空间的重要抓手。1)向下延伸涂覆:涂覆环节讲究浆料配方,溶剂、涂覆颗粒及涂覆工艺的高度定制化凸显其较高的技术壁垒,因而享有较高的盈利水平。总体上看,涂覆毛利率一般要高于基膜,璞泰来涂覆加工业务毛利率在40%,壹石通毛利率在44%,高毛利吸引基膜厂纷纷向下一体化布局,提高产品附加值拓展盈利空间。2)进军海外市场:国内隔膜厂加速出海匹配优质供应链提升盈利水平,展现了强大的全球竞争力。海外隔膜厂技术领先,但是商业化进展缓慢,扩产节奏保守。在全球新能源汽车旺盛需求下无法形成充足有效供给,国内隔膜厂抓住时机加速出海抢占市场份额。海外客户认证门槛高周期长,对产品质量要求较高,一旦通过认证则不会轻易更换供应商,有利于隔膜厂获得稳定批量化订单。海外隔膜售价一般是国内的两倍,部分产品甚至更高。国内隔膜厂持续加大海外供货提升盈利水平,恩捷海外业务毛利率高达57%,星源材质也高达51%,远超国内。在全球新能源汽车需求爆发的背景下,隔膜市场空间广阔。22/23年全球隔膜需求达/亿平,25年预计高达亿平,5年复合增长率28.4%。22/23年全球隔膜有效供给预计将达到/亿平,分别有6/8亿平盈余,供需偏紧。
动力电池的发展拉动湿法隔膜快速放量,头部企业前瞻性加码湿法造就较高集中度。年国内隔膜出货78亿平,其中湿法57.7亿平,占比74%。22年Q1提升至82.4%。//年CR3分别为80%/82%/79%,基本保持稳定。目前头部企业均加快湿法产能扩张,未来集中度预计仍将维持高位。
2性能成本经济性双轮驱动,湿法涂覆引领未来2.1高性能造就隔膜关键地位,固态电池商用尚远影响有限
锂电池是通过Li+在正极和负极材料之间来回嵌入和脱嵌,实现化学能和电能相互转化的装置。当锂电池充电时,正极发生氧化反应,电子沿着外电路到达负极,与此同时Li+从正极脱嵌,经过电解质并穿过隔膜嵌入负极,负极处于富锂状态。当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的Li+脱出,又运动回正极。隔膜是锂电池中极具技术壁垒的关键内层组件,成本占比约10%。隔膜主要作用是分隔正负极,防止其直接接触造成短路,同时Li+可穿过微孔形成充放电回路,保障电池正常工作。其性能决定了电池的界面结构及内阻,直接影响电池的容量、循环及安全性能。
隔膜的性能指标大致可以分为理化特性、力学性能、热性能三个方面,最大限度兼顾电池能量密度及安全性造就了隔膜较高的技术门槛。高性能隔膜通常具有合理的孔径大小及分布,可以降低内阻、熨平电流,有效保证电池能量密度和循环性能。安全性方面,抗穿刺强度和拉伸强度的提升可以增强材料的稳定性,加上良好的热稳定性及自发保护机制可以避免发生电池短路等风险事故。
在确保安全性的前提下提升能量密度是锂电池的发展方向,固态电池的发展是否会对隔膜产业造成颠覆冲击备受市场
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