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全球锂电池隔膜行业规模加速扩张 中国市场出货量实现翻倍式增长

 观研天下 2023-02-23 发布于湖南

一、概述

锂电池隔膜是一种具有微孔结构的高分子功能材料,其不参与锂电池中的电化学反应,在锂电池组中的主要作用为:1)隔开锂电池的正负极,防止其接触形成短路;2)具有离子通过能力,形成充放电回路。锂电池隔膜性能可分为理化性能、力学性能、热性能及电化学性能4个方面。

锂电池隔膜的主要性能指标

特性指标作用和要求
理化特性厚度与内阻相关,越薄内阻越小,且通常与透气性成反比,与力学性能成正比,在满足力学性能条件下隔膜越薄电池性能越好。同时隔膜在纵向和横向上应尽量保持厚度的均匀性。

平均孔径大小与孔径分布指隔膜内微孔的大小及大小分布,与内阻、安全性相关。孔径分布越窄则孔径越均匀,电池的电性能越优异。如孔径分布不均匀,工作时会形成局部电流大小不一,影响电池性能。

孔隙率指隔膜中微孔的体积与隔膜总体积的比值,该指标直接决定充放电性能。孔隙率同透气度、吸液率、电化学阻抗等相关。一般在保证一定孔径情况下孔隙率尽可能大。

透气性透气性间接反映离子的透过性,通常用Gurley值(一定体积的气体,在一定的压力条件下通过一定面积隔膜的时间)作为评判标准。

浸润性为了保证电池的内阻不是太大,要求隔膜能够被电池电解液完全浸润。浸润性指隔膜被电解液浸润的程度,与内阻相关。隔膜应吸收并保有充分的电解液,才能降低隔膜对锂离子的电阻。浸润性好代表隔膜与电解液亲和性高,能增加离子导电性,提高电池的充放电性能和容量。浸润性一般用隔膜的吸液率和持液率来衡量。

一致性指同一批次产品厚度、孔隙率等指标的一致性。
力学性能穿刺强度指标准探头以标准速度穿透单位厚度隔膜的瞬间最大载荷。更高的穿刺强度可以防止锂枝晶、极片毛刺等刺穿隔膜而引发电池短路起火,也可以保证隔膜可以承受在蜷曲、缠绕、包装、电池组装等过程中产生的压缩和磨损,是衡量隔膜安全性能的关键指标。

拉伸强度指在外力作用下维持隔膜尺寸稳定性的指标,包括横向和纵向两方向的强度,若拉伸强度不够,隔膜变形后不易恢复原尺寸会导致电池短路。
热性能闭孔温度当电池内部过热,超过闭孔温度即隔膜聚合物熔点后,隔膜微孔在高温下闭合,阻断离子传输,避免因温度过高和电流过大而造成短路甚至是爆炸危险。较低的闭孔温度可以为电池提供更好的保护。

破裂温度也称破膜温度,是指电池内部温度进一步上升,造成隔膜破裂、电池短路时的温度。一般希望隔膜具有较高的破裂温度。

热收缩率指在高温下隔膜尺寸的变化率。较低的热收缩率代表隔膜在高温下可以保持原有形态不收缩变形,尺寸稳定性更好,热稳定性能更优异。
电化学性能电化学阻抗谱(EIS)指用交流法测量的电化学阻抗图谱,即以一定振幅的正弦波扰动电信号使隔膜系统产生响应,测量隔膜系统在宽频率范围内的交流电势与电流的比值。是隔膜对锂离子透过性的衡量指标。

循环性能(CP)指隔膜对电池循环性能的影响指标,反应了隔膜的循环使用能力。一般将电池连续重复进行超过100次充放电,通过对电池的循环次数、放电容量和保留容量等循环性能的变化进行衡量。

离子电导率指在特定电解液中室温下单位面积、单位厚度隔膜的电阻。是衡量隔膜对锂离子传递效率的指标。

Mac-Mullin值指饱和电解液中隔膜电阻和相同体积饱和电解液电阻的比值。也是用于衡量隔膜对锂离子透过性的指标,且比离子电导率更精准,主要是因为该指标消除了电解液的影响。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

二、全球市场概况

1、市场现状

(1)全球锂电池隔膜市场加速扩张,竞争经历从日、美垄断到中、日、韩三国分天下

根据观研报告网发布的《中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)》显示,近年来,得益于下游新能源汽车、储能、消费电子产业快速发展,全球锂电池隔膜行业加速扩张。根据数据显示,2021年,全球锂电池隔膜出货量达107亿平方米,同比增长91.07%,预计到2025年出货量将达到730亿平方米,市场发展前景广阔。

根据观研报告网发布的《》显示,近年来,得益于下游新能源汽车、储能、消费电子产业快速发展,全球锂电池隔膜行业加速扩张。根据数据显示,2021年,全球锂电池隔膜出货量达107亿平方米,同比增长91.07%,预计到2025年出货量将达到730亿平方米,市场发展前景广阔。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

2010年以前,受益于锂电池产业发展,日本东燃化学和美国Celgard等为代表的日美隔膜企业得到快速发展,并且处于市场垄断地位。不过,自2009年起,随着中国、韩国电动车市场发展,中韩两国隔膜产业逐渐崛起,以星源材质等为代表的中国隔膜企业和以韩国SKI为代表的韩国隔膜企业,逐步抢占市场,打破日美市场垄断,形成中、日、韩三国竞争的市场格局。根据数据显示,目前恩捷股份已占据全球锂电池隔膜龙头位置,2021年市场份额占比31%,同时日本旭化成、星源材质、中材科技、日本东丽、韩国SKI等成为全球前十的隔膜企业。

2010年以前,受益于锂电池产业发展,日本东燃化学和美国Celgard等为代表的日美隔膜企业得到快速发展,并且处于市场垄断地位。不过,自2009年起,随着中国、韩国电动车市场发展,中韩两国隔膜产业逐渐崛起,以星源材质等为代表的中国隔膜企业和以韩国SKI为代表的韩国隔膜企业,逐步抢占市场,打破日美市场垄断,形成中、日、韩三国竞争的市场格局。根据数据显示,目前恩捷股份已占据全球锂电池隔膜龙头位置,2021年市场份额占比31%,同时日本旭化成、星源材质、中材科技、日本东丽、韩国SKI等成为全球前十的隔膜企业。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

2、下游需求现

(1)锂电池市场:市场增长迅速,推动锂电池隔膜产业快速发展

受益于全球节能减排趋势及新能源汽车、消费电子全球渗透率的不断提高,全球锂电池市场进入高速发展时期,将带动上游锂电池隔膜市场快速发展。根据数据显示,2021年,全球锂电池出货量持续上升,同比增长121.77%,预计2025年出货量将达到4100GWh。

受益于全球节能减排趋势及新能源汽车、消费电子全球渗透率的不断提高,全球锂电池市场进入高速发展时期,将带动上游锂电池隔膜市场快速发展。根据数据显示,2021年,全球锂电池出货量持续上升,同比增长121.77%,预计2025年出货量将达到4100GWh。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

(2)动力电池领域

目前,全球多个国家和地区均发布实现汽车电动化的目标,如挪威计划2025年实现全面零排放汽车销售,英国、法国和德国分别计划于2035年、2040年和2050年全面实行零排放销售,日本计划在2035年实现100%电动化销售。因此,在全球大力推动汽车电动化的背景下,全球动力锂电池行业出货量将持续增长,进而推动锂电池隔膜的不断增长。根据数据显示,2021年,全球动力锂电池出货量达427GWh,同比增长139.89%,预计到2025年将增长至3010GWh。

目前,全球多个国家和地区均发布实现汽车电动化的目标,如挪威计划2025年实现全面零排放汽车销售,英国、法国和德国分别计划于2035年、2040年和2050年全面实行零排放销售,日本计划在2035年实现100%电动化销售。因此,在全球大力推动汽车电动化的背景下,全球动力锂电池行业出货量将持续增长,进而推动锂电池隔膜的不断增长。根据数据显示,2021年,全球动力锂电池出货量达427GWh,同比增长139.89%,预计到2025年将增长至3010GWh。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

三、中国市场

1、市场现状分析

(1)锂电池隔膜市场规模扩张迅速

随着“双碳”政策的落实与推动及国家推出多项新能源汽车鼓励政策,我国新能源汽车行业得到快速发展,而隔膜作为关键材料也迎来良好的发展机遇,锂电池隔膜出货量快速增加。根据数据显示,2021年,中国锂电池隔膜出货量达80.6亿平方米,同比增长108.3%,实现翻倍式高速增长。

随着“双碳”政策的落实与推动及国家推出多项新能源汽车鼓励政策,我国新能源汽车行业得到快速发展,而隔膜作为关键材料也迎来良好的发展机遇,锂电池隔膜出货量快速增加。根据数据显示,2021年,中国锂电池隔膜出货量达80.6亿平方米,同比增长108.3%,实现翻倍式高速增长。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

(2)湿法隔膜出货量增速加快,占据锂电池隔膜市场70%以上份额

在技术路线方面,锂电池隔膜制备工艺可分为干法和湿法两大类。其中,干法工艺多用于PP膜的制造,湿法工艺主要用于单层PE隔膜的制造,工艺中一般使用石蜡油与PE混合占位造孔。与干法隔膜相比,湿法隔膜在孔径大小、厚度均匀性、孔径均匀性、拉伸强度和抗穿刺强度等方面有优势,适合生产高性能、高能量密度的锂电池。

干法与湿法的对比情况

技术路线干法湿法
工艺原理机械拉伸产生的晶片分离成孔溶剂和成膜高分子的热致相分离法成孔
主要基材单层PP/PE,复合PP/PE单层PE
工艺优势产线投入较湿法低,生产成本低,污染较低,成孔贯通度和曲直度较好,基膜热稳定性好于湿法膜制膜过程易调控,成膜较薄且厚度均匀,孔隙率高,透气性较好,锂离子传导性能较好,抗拉伸强度和穿刺强度高,更适用于高能量密度电池
工艺劣势孔径及孔隙率较难控制,不适用于大功率、高容量、高稳定性电池综合生产成本和产线投入较高。由于PE闭孔和破孔温度均低于PP,因此热稳定性相对较差,但涂覆后可以大幅提升湿法隔膜的热稳定性
主要应用电池适用于对成本要求更高的锂电池适用于对能量密度要求更高的锂电池

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

湿法隔膜凭借着自身产品优势及技术进步和规模效应,湿法隔膜制造成本逐渐下降,其出货量占比逐年快速增长,并且已占据了行业主导地位。湿法隔膜市场渗透率由2015年的32%提升到2021年的77%。

湿法隔膜凭借着自身产品优势及技术进步和规模效应,湿法隔膜制造成本逐渐下降,其出货量占比逐年快速增长,并且已占据了行业主导地位。湿法隔膜市场渗透率由2015年的32%提升到2021年的77%。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

与此同时,湿法隔膜行业进入门槛较高,并且近年来经过多次兼并收购,如2022年河北金力新能源科技股份有限公司收购天津东皋膜、湖北江升等,市场集中度不断提高。根据数据显示,2021年我国湿法隔膜前五大企业市场占比为94.3%,同比提升1.5%,其中恩捷股份作为行业龙头,市场占有率达到56.1%。

与此同时,湿法隔膜行业进入门槛较高,并且近年来经过多次兼并收购,如2022年河北金力新能源科技股份有限公司收购天津东皋膜、湖北江升等,市场集中度不断提高。根据数据显示,2021年我国湿法隔膜前五大企业市场占比为94.3%,同比提升1.5%,其中恩捷股份作为行业龙头,市场占有率达到56.1%。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

2、下游市场需求概况

(1)锂电池市场:锂电池出货量占据全球一半以上份额,锂电池隔膜行业迎良好发展机遇

近年来,受益于国家大力发展新能源产业,推行节能减排政策,我国锂电池行业发展迅速,并且成为全球锂电池生产中心,为锂电池隔膜产业发展提供持续动能。根据数据显示,2021年我国锂电池出货量达306.5GWh,占据全球51%的市场份额。

近年来,受益于国家大力发展新能源产业,推行节能减排政策,我国锂电池行业发展迅速,并且成为全球锂电池生产中心,为锂电池隔膜产业发展提供持续动能。根据数据显示,2021年我国锂电池出货量达306.5GWh,占据全球51%的市场份额。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

(2)动力电池领域

根据我国工信部等起草的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》,规划到2025年新能源汽车竞争力将明显提高,销量占当年汽车总销量的20%,2035年纯电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化。随着我国持续推动新能源汽车的发展,动力锂电池和锂电池隔膜将得到不断发展。根据数据显示,2021年,我国动力锂电池出货量达220GWh,同比增长175%,市场增长显著。

根据我国工信部等起草的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》,规划到2025年新能源汽车竞争力将明显提高,销量占当年汽车总销量的20%,2035年纯电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化。随着我国持续推动新能源汽车的发展,动力锂电池和锂电池隔膜将得到不断发展。根据数据显示,2021年,我国动力锂电池出货量达220GWh,同比增长175%,市场增长显著。

数据来源:中国锂电池隔膜行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)

与此同时,随着全球大力发展新能源汽车产业,以宁德时代为首的动力电池企业开启产能扩张发展模式。根据相关资料可知,预计2025年宁德时代产能将达到460GWh,LG化学将达到262GWh,比亚迪将达到180GWh,头部企业产能持续扩大,并且未来行业市场将呈现明显向头部集中的发展趋势。由此可见,动力电池厂商的扩产浪潮来袭,我国锂电池隔膜产业将充分受益。

主要动力电池企业扩产规划

公司2020年产能2021年产能2023年产能2025年产能扩产计划
宁德时代92160313460湖西项目扩建16GWh;溧阳时代三期规划24GWh;四川时代合计162GWh;德国图林根一期14GWh、远期规划100GWh;宁德车里湾规划总产45GWh;时代一汽10GWh;时代上汽36GWh;时代广汽10GWh;东风时代9.6GWh;时代吉利10GWh。
LG化学129158218262南京滨江第一、二工厂新增23GWh;波兰弗罗茨瓦夫工厂扩建50GWh;美国Lordstown新增30GWh;未来预计宣布产能不低于50GWh的北美第二、三工厂计划。
松下47516486大连工厂扩产7GWh;江苏无锡(合资/联动天翼)规划30GWh;内华达特斯拉工厂扩产3.5-4GWh。
比亚迪5382117180西安众迪20GWh;重庆弗迪30GWh;长沙宁乡20GWh;与长安合建项目10GWh。
三星SDI30556061匈牙利欧洲动力电池项目规划15GWh;西安二期新增15GWh;天津项目15GWh;底特律工厂投资6279万美元,产能不详。
韩国SKI29456881江苏盐城新增20GWh;美国佐治亚工厂规划21.5GWh;匈牙利第二工厂10GWh,可扩产至16GWh;与亿纬锂能合资项目新增20-25GWh;远期规划2025全球总产达100GWh。
国轩高科15223348合肥工厂31.4GWh;大众项目16GWh;庐江工厂6.8GWh;南京工厂7GWh;青岛工厂3GWh;唐山工厂10GWh;柳州工厂10GWh;南通工厂5GWh;远期规划2025年总产达100GWh。
中创新航15203050江苏常州总规划100GWh;洛阳工厂10GWh;厦门工厂总规划50GWh;成都项目规划50GWh;远期规划2025总产达250GWh。
亿纬锂能174074100荆门方形铁锂产线预计2021年新增6GWh,预计2021年底达到12GWh产能;荆门方形三元产线预计2021年底新增5GWh,年底产能达7.5GWh;惠州三元软包产线预计2021年底新增1GWh产能。
欣旺达8122234欣旺达南京在建30GWh动力电池项目;惠州工厂6GWh产能;动力电池远期规划36GWh产能。
孚能科技21214565江苏镇江总规划24GWh;赣州基地总规划30GWh;德国萨克森-安哈特尔工厂一期新增6GWh,可扩产至10GWh。
瑞典North volt42456瑞典超级工厂新增32GWh,可扩产至40GWh;德国下萨克森超级工厂新增约16GWh。

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