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鋰電(dian)池國產化最后的壁壘 ——鋁塑膜主題研究
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概要
軟(ruan)包電(dian)池核(he)心材料,亟待國產替代(dai)
鋁塑(su)膜(mo)是軟包電(dian)池核心材料,對于(yu)電(dian)池輕量(liang)化(hua)起到關鍵作用(yong),隨著軟包電(dian)池在3C消(xiao)費電(dian)子以及動(dong)力電(dian)池領域滲透率不斷提升(sheng),鋁塑(su)膜(mo)需求(qiu)量(liang)呈(cheng)高(gao)速增(zeng)長態(tai)勢。但由(you)于(yu)技術壁壘很高(gao),國內(nei)產(chan)品(pin)大部(bu)分尚無法滿足中高(gao)端需求(qiu),目前國內(nei)鋁塑(su)膜(mo)市場(chang)基(ji)本被日(ri)本廠商占據,急需國內(nei)企業技術突圍(wei)。
需求盡享新(xin)能源(yuan)汽(qi)車紅利,補(bu)貼退(tui)坡有(you)望加速國(guo)產替代
軟包電(dian)(dian)池主要有(you)(you)消費電(dian)(dian)子(zi)以及動力電(dian)(dian)池兩大應用領域,其中(zhong)在(zai)消費電(dian)(dian)子(zi)領域已(yi)經得到廣泛推廣,滲(shen)(shen)透(tou)率(lv)已(yi)經接近70%,而在(zai)動力電(dian)(dian)池領域滲(shen)(shen)透(tou)率(lv)不(bu)到15%,尚有(you)(you)較大提升(sheng)(sheng)空(kong)間。新能源(yuan)汽車產(chan)銷量(liang)(liang)確(que)定性的高增(zeng)(zeng)長將(jiang)帶動鋰電(dian)(dian)池需(xu)求(qiu)高增(zeng)(zeng)長,并且(qie)由于(yu)(yu)軟包電(dian)(dian)池相比(bi)(bi)圓柱、方(fang)形電(dian)(dian)池具有(you)(you)能量(liang)(liang)密(mi)度優勢,符(fu)合動力電(dian)(dian)池發(fa)展(zhan)要求(qiu),未來滲(shen)(shen)透(tou)率(lv)有(you)(you)望(wang)持續(xu)提升(sheng)(sheng),鋁塑膜(mo)將(jiang)充分(fen)受益于(yu)(yu)新能源(yuan)汽車行業紅利。此外,國產(chan)鋁塑膜(mo)相比(bi)(bi)進口產(chan)品具有(you)(you)性價比(bi)(bi)高、貼(tie)近客戶、售(shou)后(hou)服務(wu)方(fang)便等(deng)優勢,隨著國內新能源(yuan)汽車補(bu)貼(tie)逐步退坡,基于(yu)(yu)成本考(kao)慮未來有(you)(you)望(wang)加速對進口替代。
1.軟包電(dian)池核心(xin)材料,亟待國產替代(dai)
鋰離子(zi)電(dian)池(chi)目前封裝(zhuang)工藝(yi)主要采(cai)用(yong)圓柱形(xing)(xing)、方(fang)(fang)形(xing)(xing)、鋁(lv)塑(su)膜軟包電(dian)池(chi)三(san)種結構(gou),鋁(lv)塑(su)膜是(shi)軟包電(dian)池(chi)核心(xin)材(cai)料(liao)(liao),對于電(dian)池(chi)輕(qing)量化起到關鍵作用(yong),相較于鋼殼、鋁(lv)殼或塑(su)料(liao)(liao)殼等包裝(zhuang)材(cai)料(liao)(liao),鋁(lv)塑(su)膜具(ju)有質量輕(qing)、厚度薄、外(wai)形(xing)(xing)設(she)計(ji)靈活等特點,在安全性(xing)、比容量、內(nei)阻等方(fang)(fang)面具(ju)有明(ming)顯優勢,正在逐步(bu)替代(dai)傳統鋼殼、鋁(lv)殼鋰電(dian)池(chi)。根據(ju)GCII數據(ju),2013至(zhi)2017年國內(nei)鋁(lv)塑(su)膜需求量由3650萬平(ping)方(fang)(fang)米(mi)快(kuai)速上升(sheng)至(zhi)1.4億平(ping)方(fang)(fang)米(mi),復合增長率達(da)到40%,截(jie)止2017年產值約40億元(yuan)。
軟包(bao)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)(chi)有(you)兩(liang)大(da)(da)技術方向,一是(shi)滿足小型化和(he)輕薄化需求,主要滿足消費類電(dian)子產品需求,這就要求鋁塑膜在(zai)保證水(shui)、氧阻隔性(xing)同時向輕薄、柔(rou)韌性(xing)發(fa)展;二是(shi)滿足高密度(du)大(da)(da)容量和(he)大(da)(da)充放(fang)電(dian)倍率的需求,主要應用(yong)(yong)與(yu)動(dong)力電(dian)池(chi)(chi)(chi)和(he)儲能領域,要求鋁塑膜具(ju)有(you)更(geng)高機械輕度(du)、更(geng)高阻隔性(xing)和(he)長期(qi)使(shi)用(yong)(yong)壽命。目前鋁塑膜軟包(bao)電(dian)池(chi)(chi)(chi)已經普遍用(yong)(yong)于筆記本(ben)電(dian)腦、手機、可(ke)穿戴(dai)設(she)備等,也正開(kai)始被電(dian)動(dong)汽車大(da)(da)量使(shi)用(yong)(yong)。
鋁(lv)塑膜(mo)(mo)主是由外層(ceng)(ceng)(ceng)尼龍層(ceng)(ceng)(ceng)(ON)、中間(jian)鋁(lv)箔層(ceng)(ceng)(ceng)(AL)、內(nei)(nei)層(ceng)(ceng)(ceng)熱(re)封(feng)層(ceng)(ceng)(ceng)(一般采用流延聚丙烯薄膜(mo)(mo)CPP)構成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)復合材料,層(ceng)(ceng)(ceng)與層(ceng)(ceng)(ceng)之間(jian)通過粘合劑進行結(jie)合。內(nei)(nei)層(ceng)(ceng)(ceng)起到封(feng)口粘結(jie)作(zuo)用;中間(jian)鋁(lv)箔層(ceng)(ceng)(ceng)能防止外部(bu)水汽滲入(ru)以及(ji)內(nei)(nei)部(bu)電(dian)(dian)(dian)解液滲出(chu);外層(ceng)(ceng)(ceng)為保護層(ceng)(ceng)(ceng),要求具有很強機械性能,以防止外力對電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)損傷。鋁(lv)塑膜(mo)(mo)是軟包裝鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)封(feng)裝的(de)(de)(de)(de)關鍵材料之一,起到保護內(nei)(nei)部(bu)電(dian)(dian)(dian)芯材料的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用,在阻隔性、冷(leng)沖(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)性、耐穿刺性、化學穩定性和(he)絕緣性方面有嚴格要求,是鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)材料領(ling)域技術(shu)難度最(zui)高的(de)(de)(de)(de)環節(jie),遠超(chao)過隔膜(mo)(mo)、正(zheng)極、負極、電(dian)(dian)(dian)解液。
目前鋁塑(su)膜主流(liu)生產(chan)工藝包(bao)括昭和(he)電工干法以及大(da)日本印刷熱法工藝。干法工藝中鋁和(he)CPP之(zhi)間用接著劑粘結后(hou)直接壓合而(er)成(cheng)(cheng),具有良(liang)好(hao)的沖深成(cheng)(cheng)型性(xing)能(neng)(neng)、防短路(lu)性(xing)能(neng)(neng)、裁(cai)切(qie)(qie)性(xing)能(neng)(neng),且(qie)工藝簡單(dan)、成(cheng)(cheng)本低,然而(er)與(yu)熱法相比,耐(nai)電解(jie)液和(he)抗水性(xing)能(neng)(neng)較差。熱法工藝中AL與(yu)CPP之(zhi)間用MPP(改(gai)性(xing)聚(ju)丙烯)連接,通過(guo)緩慢升溫升壓熱合成(cheng)(cheng),制(zhi)作過(guo)程較長,并且(qie)由于(yu)需要高(gao)溫烘烤,導致ALF脆(cui)化,進而(er)使沖深性(xing)能(neng)(neng)劣化,防短路(lu)性(xing)能(neng)(neng)不如干法,外觀和(he)裁(cai)切(qie)(qie)性(xing)差,但(dan)耐(nai)電解(jie)液和(he)抗水性(xing)能(neng)(neng)好(hao)。干法應(ying)(ying)用廣(guang)泛,可應(ying)(ying)用于(yu)各種高(gao)能(neng)(neng)量密(mi)度、高(gao)倍率電池上,而(er)熱法只可應(ying)(ying)用在對容量要求不高(gao)的電池上
由(you)于(yu)技術壁壘很(hen)高(gao),目前鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)市場依舊(jiu)(jiu)被日本廠商占據(ju)。國(guo)內鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)依舊(jiu)(jiu)存在以下(xia)(xia)問(wen)題:1、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔(bo)表(biao)(biao)面處(chu)理(li)工藝落后:由(you)于(yu)采(cai)用(yong)水(shui)洗除油和(he)“鉻(ge)酐”鈍化處(chu)理(li),環保問(wen)題突出。另外由(you)于(yu)水(shui)的表(biao)(biao)面張(zhang)力,鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔(bo)微孔(kong)中(zhong)的油無(wu)(wu)法(fa)清洗干凈,致使后續流程出現缺陷;2、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔(bo)的水(shui)處(chu)理(li)工藝會產(chan)(chan)(chan)生(sheng)“氫脆”,因(yin)此國(guo)產(chan)(chan)(chan)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)耐折度(du)差(cha);3、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔(bo)表(biao)(biao)面為涂(tu)布(bu)UV層,鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔(bo)挺度(du)不(bu)(bu)夠,寬幅(fu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)無(wu)(wu)法(fa)制(zhi)作且良品(pin)(pin)率差(cha);4、對(dui)于(yu)CPP,國(guo)內主要采(cai)用(yong)淋(lin)膜(mo)機淋(lin)涂(tu),與高(gao)導(dao)熱的鋁(lv)(lv)(lv)(lv)箔(bo)表(biao)(biao)面復(fu)合(he)時,容易產(chan)(chan)(chan)生(sheng)卷曲(qu)和(he)層狀結(jie)晶;5、國(guo)內膠黏劑(ji)配方問(wen)題導(dao)致產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)易分(fen)(fen)層剝(bo)離(li)。以上因(yin)素導(dao)致大部分(fen)(fen)國(guo)產(chan)(chan)(chan)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)塑(su)膜(mo)無(wu)(wu)法(fa)滿(man)足中(zhong)高(gao)端需求,市場被少數國(guo)外廠商壟斷,價格居高(gao)不(bu)(bu)下(xia)(xia),毛利率甚(shen)至超過60%。
2.需求盡享新能源汽(qi)車紅利,補(bu)貼退坡(po)有(you)望加(jia)速國產替代
消費為(wei)(wei)盾,動力(li)為(wei)(wei)矛(mao)
由于軟包電(dian)(dian)(dian)池形(xing)狀設計更加靈活,體積和質量能(neng)量密度更高(gao),符合手機、筆記本電(dian)(dian)(dian)腦等(deng)電(dian)(dian)(dian)子產(chan)品(pin)小型化、輕薄化的(de)趨(qu)勢,在(zai)3C電(dian)(dian)(dian)池領(ling)域滲透率不斷提(ti)(ti)高(gao),由2011年(nian)的(de)13%提(ti)(ti)升(sheng)至2016年(nian)的(de)67%,并(bing)且有(you)望繼續提(ti)(ti)升(sheng)。雖然手機、平板電(dian)(dian)(dian)腦、筆記本電(dian)(dian)(dian)腦等(deng)傳統消費(fei)(fei)電(dian)(dian)(dian)子增速放緩,但隨(sui)著(zhu)可穿戴(dai)設備、無(wu)人機等(deng)新(xin)興消費(fei)(fei)電(dian)(dian)(dian)子產(chan)品(pin)進入市場,未來鋁(lv)塑(su)膜在(zai)消費(fei)(fei)電(dian)(dian)(dian)子領(ling)域有(you)望保(bao)持穩定增長。
動力(li)電池領域將是軟包電池用(yong)鋁塑膜市場未(wei)來主要增長動力(li)。新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)(xiao)量(liang)的持(chi)續高增長有望帶來軟包電池需(xu)求高增長。根(gen)據(ju)中(zhong)(zhong)國汽(qi)(qi)車(che)(che)工業協會和GGII披露數據(ju),2013~2017年新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)(che)銷(xiao)(xiao)量(liang)、車(che)(che)用(yong)動力(li)電池產(chan)(chan)量(liang)和復合增長率分別達到(dao)158%、137%和160%。根(gen)據(ju)三部委聯合發(fa)(fa)布《汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)業中(zhong)(zhong)長期(qi)發(fa)(fa)展規(gui)劃(hua)》,到(dao)2020年新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)(xiao)要達到(dao)200萬輛,為完(wan)成這一(yi)目(mu)標,2018~2020年新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)(che)銷(xiao)(xiao)量(liang)預計將維持(chi)37%以(yi)上(shang)增速;規(gui)劃(hua)還(huan)提出到(dao)2025年新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)(che)占汽(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)(chan)銷(xiao)(xiao)20%以(yi)上(shang),屆時(shi)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)(che)年銷(xiao)(xiao)量(liang)有望超過600萬量(liang)。
此外,在(zai)(zai)方形、圓(yuan)柱(zhu)、軟(ruan)包(bao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)中,軟(ruan)包(bao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的滲透率(lv)(lv)正在(zai)(zai)加大,2016年(nian)軟(ruan)包(bao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)占(zhan)比(bi)(bi)9%,2017年(nian)占(zhan)比(bi)(bi)則提(ti)(ti)升到(dao)14%。動(dong)力軟(ruan)包(bao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)滲透率(lv)(lv)提(ti)(ti)升的直接動(dong)力是(shi)新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)(qi)車(che)對(dui)動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)能(neng)(neng)量密(mi)度(du)(du)以(yi)及電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)安全(quan)性要求(qiu)越來越高。根(gen)據《汽(qi)(qi)車(che)產業中長期發(fa)展規(gui)劃》中規(gui)定到(dao)2020年(nian)動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)單(dan)體比(bi)(bi)能(neng)(neng)量要求(qiu)達(da)到(dao)300Wh/kg,力爭實(shi)現350Wh/kg,系(xi)統比(bi)(bi)能(neng)(neng)量力爭達(da)到(dao)260Wh/kg。現階段商用(yong)動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)單(dan)體比(bi)(bi)能(neng)(neng)量一般為160-180Wh/kg,系(xi)統比(bi)(bi)能(neng)(neng)量一般為90-130Wh/kg,離政(zheng)策要求(qiu)還有較(jiao)大距離,使用(yong)軟(ruan)包(bao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)可以(yi)使系(xi)統能(neng)(neng)量密(mi)度(du)(du)提(ti)(ti)升5%~15%。有望在(zai)(zai)動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)領域應用(yong)占(zhan)比(bi)(bi)不斷提(ti)(ti)升。目(mu)前國內(nei)前50大動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)企業已有29家布局軟(ruan)包(bao)線路,根(gen)據高工鋰電(dian)(dian)預測到(dao)2020年(nian),軟(ruan)包(bao)動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的滲透率(lv)(lv)將(jiang)會達(da)到(dao)35%以(yi)上。
進口替代空間廣闊
全球鋁(lv)塑(su)膜市場目前主要由(you)日本和(he)(he)韓國少數企業壟斷,其中(zhong)日本DNP和(he)(he)昭(zhao)和(he)(he)電工合計市占(zhan)率超(chao)過(guo)70%。國產(chan)鋁(lv)塑(su)膜在耐(nai)電解液和(he)(he)強酸腐(fu)蝕性(xing)、沖深、耐(nai)拆度等方面(mian)與(yu)進口產(chan)品還存在一定差距,因此無法應用于(yu)中(zhong)高端產(chan)品,國內進口鋁(lv)塑(su)膜占(zhan)總消耗量的90%左右。
國(guo)(guo)產(chan)鋁塑(su)膜(mo)相比進口產(chan)品在某些(xie)方(fang)面具(ju)有天然優勢:一是(shi)性價比優勢,國(guo)(guo)產(chan)價格(ge)與進口價格(ge)保(bao)持20%~30%以(yi)上差(cha)距;二是(shi)更(geng)貼(tie)近國(guo)(guo)內(nei)電池廠客戶,市場(chang)開(kai)拓(tuo)渠道更(geng)直接,交易方(fang)式(shi)更(geng)靈活;三是(shi)完善(shan)的售(shou)后(hou)服務(wu),貨(huo)源充足,配送(song)及時,技術服務(wu)更(geng)全面、快速。隨著國(guo)(guo)內(nei)布局鋁塑(su)膜(mo)企業(ye)越來(lai)越多,國(guo)(guo)產(chan)鋁塑(su)膜(mo)市占(zhan)率開(kai)始提升,根據GCII數(shu)據國(guo)(guo)產(chan)鋁塑(su)膜(mo)占(zhan)比由2016年(nian)的4.5%提升至2017年(nian)10%。
動(dong)力(li)電池企業(ye)出于成(cheng)本考慮(lv)是推(tui)(tui)動(dong)鋁塑膜進口替代的關(guan)鍵因素。根據(ju)2018年發布《關(guan)于調整完善新能源汽(qi)車(che)(che)推(tui)(tui)廣應(ying)用財政(zheng)(zheng)補貼政(zheng)(zheng)策的通知》,新能源乘用車(che)(che)、客車(che)(che)、貨(huo)車(che)(che)獲取財政(zheng)(zheng)補貼需要滿足(zu)的續航里程(cheng)、技術(shu)要求均出現不同程(cheng)度提高,補貼均出現不同程(cheng)度退(tui)坡(po),未來(lai)(lai)財政(zheng)(zheng)補貼完全退(tui)出將是大(da)勢所趨。而(er)補貼逐步退(tui)坡(po)使得電池企業(ye)成(cheng)本壓力(li)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)大(da),有望加速國產動(dong)力(li)鋁塑膜應(ying)用進程(cheng)。